内填Y型偏心钢支撑混凝土框架的受力性能和破坏机理

由于服役时间延长、使用条件变化、抗震设防标准提高等原因，往往需要对在役混凝土框架结构进行抗侧刚度和抗震能力的加固补强。将Y型偏心钢支撑这种耗能效果良好的钢构件与混凝土框架相结合，形成新的抗侧力混合结构体系，是一种具有广泛应用前景、值得深入探索的加固新思路。目前，对Y型偏心钢支撑在钢框架中的应用，国外已有了一些具体的工程实例，而对内填Y型偏心钢支撑的混凝土框架，国外还处于起步阶段，国内尚未见相关报道。本项目拟以此类结构为研究对象，采用理论分析和试验相结合的研究方法，揭示内填Y型偏心钢支撑混凝土框架在循环荷载作用下的破坏机理和耗能机制，确定混凝土纯框架与Y型钢支撑连接节点型式并研究其受力性能，寻求偏心钢支撑和混凝土框架之间合理的刚度分配以及支撑的布置方案，从而提供混凝土纯框架采用Y型钢支撑进行补强的理论依据和设计思路。项目的研究内容既有重要的理论意义，又有工程应用价值。

1..摘要..随着使用时间的增长，RC框架结构会出现结构性能劣化、使用条件改变、抗震设防烈度提高等变化，结构会存在抗侧刚度不足，需要对其进行加固补强，此外，震损RC框架结构的修复过程中，也需要对其进行抗侧力补强。Y形钢支撑抗侧刚度高，耗能段独立于框架之外，耗能能力好。将Y形偏心钢支撑内填于混凝土框架中，可形成新的抗侧力体系，揭示这种结构体系在循环荷载作用下的破坏机理，了解结构的耗能能力和破坏模式，提出合理的设计方法，是亟待解决的科学问题。 .本课题主要进行了内填Y形钢支撑RC框架结构在循环荷载作用下的滞回性能研究，主要得出了以下成果：.（1）对Y形钢支撑与RC框架结构连接的关键节点——耗能梁段RC框架梁连接节点的滞回性能进行了深入研究，提出了合理的连接构造型式及计算方法，确保耗能梁段耗能作用的发挥。.（2）分别针对强柱弱梁的RC框架和强梁弱柱的RC框架，对比研究了两类RC框架采用Y型钢支撑加固后结构的滞回性能、水平承载力、延性和耗能性能等，研究表明采用Y型偏心钢支撑加固弱柱框架后，仍可获得较高的水平承载力、抗侧刚度，以及良好的变形和耗能能力。为弱柱型RC框架结构的抗震加固提供参考。.（3）通过对2榀1/3缩尺、单层、单跨损伤的RC框架采用Y型偏心钢支撑加固后的低周往复加载试验，系统研究了Y型偏心支撑加固震损RC框架的滞回性能、刚度退化、延性性能、耗能能力及耗能梁段的剪切变形等。研究表明：Y型偏心钢支撑加固震损RC框架具有较高的水平承载力和抗侧刚度，并具有较强的耗能能力。.（4）研究了内填Y形钢支撑多层RC框架结构的抗震性能，进行了3榀2层单跨1/2缩尺试件的低周反复荷载试验。分析试件在循环荷载作用下的破坏机理、滞回性能、延性、刚度退化规律以及耗能能力。研究结果表明：RC框架内填Y形钢支撑后，受力体系发生了改变，Y形钢支撑承担了结构的大部分水平荷载，RC框架梁柱连接节点破坏程度较小，Y形钢支撑破坏，导致结构失效，破坏模式较为理想。同时，Y形钢支撑连接节点越可靠，结构的变形能力越强，耗能能力越好。节点构造对结构抗侧刚度影响较小，对变形能力影响较大。此外，结构在地震中受到损伤后，结构的刚度下降，加固震损后的结构，应该考虑结构刚度退化程度。.（5）提出Y型偏心钢支撑加固RC框架的简化设计方法，为类似工程的抗震加固提供设计依据。