屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构体系抗震性能研究

Buckling restrained steel plate shear wall is recognized as a kind of lateral loading resistant element with excellent energy dissipation capacity, which can be used in structures to improve the seismic performance. Reinforced concrete frame structure with buckling restrained steel plate shear wall is a kind of new hybrid structure, for which the seismic performance need systematic research. One of the key problems for the application of buckling restrained steel plate shear wall in reinforced concrete structure is the connection between steel plate and frame beams or columns. Furthermore, the stressing mechanism and force transferring law of buckling restrained steel plate shear wall and its influence on boundary elements have great difference with ordinary thin steel plate, and all these problems need systematic research and solutions. In this project, the stressing mechanism and force transferring law of buckling restrained steel plate shear wall with two-side connections will be studied firstly. Then the simplified analysis model for buckling restrained steel plate shear wall with two-side connections and shape optimization of buckling restrained steel plate shear wall will be presented. Furthermore, the connector presented in this project will be used in the presented hybrid structure in order to connect buckling restrained steel plate shear wall and reinforced concrete frame. Then the seismic performance of reinforced concrete frame structure with buckling restrained steel plate shear wall and the connection will be studied using model test and numerical simulation method. Finally, the calculation method and design proposal will be put forward. Reinforced concrete frame structure with buckling restrained steel plate shear wall is a kind of new hybrid structure presented in this project. The systematic research on its seismic performance would provide a theoretical basis for further study and engineering application of this kind of structure.

屈曲约束钢板墙是一种具有良好耗能能力的抗侧力构件，将其应用于钢筋混凝土框架结构中即形成屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构体系。对这种新型混合结构体系的抗震性能有必要进行系统研究。屈曲约束钢板墙在混凝土结构中应用的关键问题之一是连接问题。此外，两边连接屈曲约束钢板墙的受力机理和传力机制以及对边缘构件受力的影响都与普通钢板墙有很大区别，这些问题并没有完全解决。本项目首先研究两边连接屈曲约束钢板墙的受力机理和传力机制，建立简化分析模型并对两边连接屈曲约束钢板墙进行形状优化。然后设计提出屈曲约束钢板墙与混凝土框架的连接节点构造，采用模型试验和数值模拟等方法研究屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构体系和连接节点的抗震性能，提出结构体系和连接节点的设计计算方法及构造要求。本项目提出了屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构体系并对其抗震性能进行系统研究，研究成果可为这种新型结构体系的进一步研究和工程应用提供理论依据。

屈曲约束钢板墙是一种具有良好耗能能力的抗侧力构件，将其应用于钢筋混凝土框架结构中即形成屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构体系，对这种新型混合结构体系的抗震性能有必要进行系统研究。屈曲约束钢板墙在混凝土结构中应用的关键问题之一是连接问题。此外，两边连接屈曲约束钢板墙的受力机理和传力机制以及对边缘构件受力的影响都与普通钢板墙有很大区别，这些问题并没有完全解决。. 本项目首先揭示了两边连接屈曲约束钢板墙的受力机理与传力机制，提出了理论计算公式和简化分析模型。对矩形屈曲约束钢板墙进行形状优化提出了X型屈曲约束钢板墙。提出了屈曲约束钢板墙-混凝土框架减震结构体系，发明了屈曲约束钢板墙与混凝土框架的连接节点构造，采用模型试验和数值模拟等方法对屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构体系和连接节点的抗震性能进行了研究。研究结果表明屈曲约束钢板墙能够与钢筋混凝土框架有效地协同受力，对结构的抗震性能有较大提高，框架的损伤明显减少，减震效果显著。屈曲约束钢板墙不仅能够提高混凝土框架结构的侧移刚度和屈服荷载，还对结构的耗能能力、延性和冗余度等有较大改善。试验模型的能量耗散系数最大可接近2.0，延性系数可达到10.0左右，均比纯混凝土框架结构有较大提高。试验模型的最终破坏模式为梁端和各层柱底出现塑性铰，该破坏模式与混凝土框架结构相似，这表明通过合理的结构设计，屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构可以实现预期的变形与破坏机制。. 此外，还提出了屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构抗震等级、柱轴压比限值和层间位移限值的建议取值和连接节点的设计方法。提出了边缘构件设计内力的简化计算方法，可有效保证屈曲约束钢板墙完全屈服及框架结构梁铰屈服机制的形成。本项目的研究成果可为屈曲约束钢板墙-混凝土框架结构这种新型结构体系的进一步研究和工程应用提供理论依据。