混凝土框架-交错层积木抗侧力墙装配式木混合结构体系受力性能研究

This research program is targeted at the prefabricated timber-hybrid structure called Concrete Frame - CLT Lateral Resistance Wall Fabricated Structural System （CCW System）, and three issues will be investigated. One is seismic braking mechanism of CCW System： Full scale specimen is tested with cyclic horizontal load， the seismic braking model and seismic characters of CCW System are revealed，based on the seismic design of CCW System it provide a universal quantified reference standard. The other is the study on prediction model of bearing capacity of failure criteria in fatigue for connection used in the CCW System: Finite element software is applied to simulate and study hysteretic behavior of connection and 12 high structure in the micro and macro aspects, the model of connection’s anti - fatigue failure is established, thorough analyzing the structural parameters such as bearing capacity, geometry and deformation of connection, and the structural optimization can be carried out to ensure the reliability of the connection in CCW System. On the basis of experimental research and numerical analysis, the stiffness composition of CCW System is analyzed, calculation of the structural lateral stiffness is established；By analyzing the different seismic performance between the CLT solid floor slab and box-type hollow CLT floor, the transformations of equivalent shear stiffness for the different floors are set up , and the numerical calculation model is modified by the test results.

本项目以预制混凝土框架-交错层积木抗侧力墙装配式木混合结构（CCW结构体系）为研究对象，拟开展三方面研究。一是CCW结构抗震破坏机理：通过对CCW结构足尺寸模型开展水平低周反复加载试验，揭示CCW结构的地震破坏形式和抗震特点，为CCW结构基于性能的抗震设计提供了通用性强的量化的参考标准。二是CCW结构连接件抗疲劳破坏承载力预测模型研究：拟使用有限元软件ANSYS和SAP2000从微观和宏观两方面模拟研究CCW结构连接节点和十二层单开间结构模型的滞回性能，建立连接件的抗疲劳破坏预测模型，对连接件承载力、几何尺寸等设计参数进行分析，优化结构构造，以保证CCW结构各构件节点连接的可靠性。三是CCW结构抗侧刚度预测模型研究：在试验研究和数值分析研究的基础上，对CCW结构的刚度组成进行分析，建立结构抗侧刚度的计算预测模型;通过分析CLT实心无梁楼盖和CLT箱型楼盖抗震性能差异，建立两种不同构造形式C

常见的木混合结构建筑包括两种，即：上部木结构与下部的钢混组合形式；以钢、混凝土框架为主，其他的称重构件用木结构产品来代替的形式。由于我国森林资源较为匮乏，优先发展第二种混合结构形式更加符合我国的国情，便于就地取材，但是通过对已建设的木混结构建筑进行调研，发现其存在由于木材的横纹抗压强度较弱而产生底层木结构构件的压缩变形问题。为了建造更高更环保的木结构混合建筑，进一步推动现代木结构建造技术在我国建筑行业的推广与应用，本项目提出了一种新型混凝土框架-CLT抗侧力墙装配式木混合结构体系（CCW体系），该体系可实现CLT抗侧力墙体和楼盖的预制装配化，有效解决CLT剪力墙结构中存在的墙体所承担的竖向荷载较大的问题。本研究采用理论研究、室内试验、数值仿真相结合的方法，对CCW结构的受力性能进行系统研究，取得了以下研究结果：首次对CCW体系足尺寸模型开展水平低周反复加载试验，揭示CCW结构的传力路径、CLT抗侧力墙体以及不同构造形式的CLT楼盖的破坏机理；针对CLT混合结构的连接节点方式，通过试验和数值模拟分析方法，建立连接件的疲劳破坏预测模型，优化连接件的设计参数；基于连续化的方法，建立木混合结构协同工作微分方程，根据结构在不同阶段、不同类型的破坏状态，提出不同破坏形态的受剪承载力分析模型和计算简图，建立新的受剪承载力的预测模型。该项目的顺利开展，为CCW结构基于性能的抗震设计提供了通用性强的量化的参考标准。