装配式隔震结构的隔震层新型装配方法与整体抗倒塌能力研究

with the great promotion of assembled building and the urban earthquake disaster prevention planning "in 13th Five-Year" proposed in our country, the development of assembled seismic isolation structure is an inevitable tends of building development. The research of assembled seismic isolation structure is very rare. Assembled seismic isolation structure is studied in the project. New assembled methods of the connection of beam and column and the connection of rubber bearing and upper-lower structure are provided, and then new assembled designed methods of assembled seismic isolation structure are established. Main researches include three parts. Firstly, new assembly method of beam-column connection is proposed, and its mechanical properties and failure modes are studied to ensure its reliability and reasonable. Secondly, new assembly method of rubber bearing and upper-lower structure is proposed. Bolted connection outside is suggested and its design formula is given. And then its failure mode and reliability is further discussed. Finally, and the failure mechanism and failure mode of frame structure is studied for the assembled seismic isolation structure. Its collapse-resistant capacity is analyzed by incremental dynamic analysis method and its reliability is discussed. Through the effort of this project, it helps to improve the safety of assembled seismic isolation structure with a scientific and rational basis, which has important scientific significance and practical value for further development and application of assembled seismic isolation structure.

随着装配式建筑的大力推广和城乡建设抗震防灾“十三五”规划提出，发展装配式隔震结构必然成为一种建筑发展趋势。国内外对于装配式隔震结构研究相对较少。本课题以装配式隔震结构为研究对象，提出了装配式隔震结构隔震层中梁-柱连接和橡胶支座与上下部结构连接的新装配方法，从而建立了装配式隔震结构的新装配设计方法。重点研究三部分内容：第一，研究新型梁-柱体系装配形式，分析其非线性力学性能和破坏模式，确定装配方法的可靠性和合理性；第二，研究橡胶支座与上下部构件的体外装配方法，建议采用体外螺栓连接，给出相应设计公式，探讨该装配式节点的破坏模式和可靠性；第三，研究装配式隔震结构整体框架的破坏机理和失效模式，采用IDA分析方法进行整体抗倒塌能力研究，确定装配式隔震结构的安全性。通过本课题研究，可以科学合理的提高装配式隔震结构的安全性和可靠性，对装配式隔震结构的展发和应用具有重要的科学意义和实用价值。

在地震作用下装配节点破坏是装配式建筑的主要失效模式。隔震结构隔震层设计和施工相对困难，影响隔震层的质量和整体结构的安全。针对上述问题，本项目研究了隔震装置、隔震层梁板柱的装配方法，对比分析了装配式隔震结构的易损性和抗倒塌能力，分别进行了相应的振动台试验。主要研究内容和结论如下：.（1）研究了几种不同的隔震装置。分级限位滑移摩擦组合隔震装置能够反映摩擦支座和铅芯橡胶支座的双重性能，通过调整滑移摩擦面的参数控制滑移摩擦力与橡胶支座的变形关系，释放橡胶支座变形，防止在大震情况下橡胶支座变形过大失效，可以确保结构的良好减震性能。.（2）提出了几种梁板柱的装配方法。装配式梁的耗能装配节点的位置可以进行优化，确定了合理安装区间。装配式复合楼板主要破坏形式为混凝土板开裂和钢骨屈服，钢骨和钢筋混凝土板能够共同承担荷载，具有足够的刚度和承载能力。预制柱与梁板一体化装配方法具有良好的力学性能，可以通过调整装配节点的填充材料实现性能控制。.（3）通过振动台试验研究表明钢筋混凝土柱的破坏是隔震层的主要破坏模式，其整体减震性能良好，受地震波参数影响相对明显。通过方案优化，提出了橡胶支座与CFST柱的装配方法。研究表明其破坏形式为橡胶支座失效、螺栓屈服、连接板屈服和钢管屈服，通过橡胶支座性能指标可以控制螺栓、连接板和钢管柱的失效状态，具有良好的抗震性能。.（4）装配式隔震结构失效模式包括上部结构失效、橡胶支座失效和隔震层柱失效三方面。通过合理设计可以避免隔震层柱失效，因此橡胶支座失效是其主要失效模式。与装配式抗震结构相比，安全储备系数分析结果表明其具有更好的抗倒塌能力。.（5）装配式隔震结构的振动台试验研究表明其具有良好的减震性能。在近场地震作用下，上部出现明显晃动，没有达到“等同现浇”的刚度需求。上部结构装配方法对其减震性能存在明显影响。预制柱与梁板一体化装配方法具有较好的安装效果和抗震性能。