新型框架阻尼填充墙结构的减震机理和性能研究

根据框架填充墙的破坏情况和粘弹性阻尼器的耗能机理，提出了改善框架填充墙抗震性能的新方案- - 框架阻尼填充墙。以研究框架阻尼填充墙结构的抗震性能，揭示其减震机理，建立其基于性态的抗震设计方法为目标，通过对阻尼填充墙单元和单层单跨框架阻尼填充墙结构的数值仿真分析和拟静力试验，揭示框架阻尼填充墙的工作和耗能机理，摸清其减震性能及设计参数对其性能的影响规律；在此基础上，建立阻尼填充墙的力学模型和失效模式；通过对多层框架阻尼填充墙结构的地震反应分析和地震模拟振动台试验，进一步研究其减震机理和整体抗震性能；根据所得研究成果提出该类结构的性态指标，并进行定性和定量描述，最终建立其基于性态的抗震设计方法。框架填充墙结构是我国普遍采用的一种结构形式，但在地震中破坏严重，本项目的研究将为改善该类结构的抗震性能提供新的方向和途径，建立新的结构体系和设计方法，其在工程中的应用将取得显著的经济效益和社会效益。

针对框架填充墙在我国应用广泛，但地震中框架内的填充墙损坏严重的情况，项目组提出了一种新型墙体——阻尼填充墙。主要研究内容和重要结果如下：（1）设计不同的构造方案，重点探讨了阻尼填充墙在墙体划分、墙-框连接等方面的较优构造及阻尼层参数对墙体性能的影响规律，结果表明：将墙体划分为等高的三块砌体单元是较优的划分方案；将拉结筋布于砌体单元顶部更有利于砌体单元平动机制的实现；（2）对不同阻尼层材料进行了水平循环加载试验研究，结果表明：SBS卷材作为阻尼层在竖向承载以及水平摩擦方面都有较好的性能；（3）对阻尼填充墙单元进行了拟静力试验研究，试验结果表明：以SBS卷材和以低强度砂浆为阻尼层的两种阻尼填充墙单元均能实现预期机制和设计思想，具有良好的滞回耗能性能；（4）对阻尼填充墙框架进行了水平循环加载试验，对比研究了阻尼填充墙和普通填充墙对框架结构抗震性能的影响，结果表明：阻尼填充墙具有良好的耗能效果，滞回曲线圆滑饱满；能为框架提供一定的抗侧力和抗侧刚度，但其对框架产生的刚度效应和约束效应较普通填充墙大为削弱；（5）建立了框架阻尼填充墙的简化力学模型—ZG 模型，对模型的合理性进行了验证，研究表明：ZG 模型具有明确的物理意义，能较好地体现DIW的宏观力学性能，获得良好的模拟效果；（6）对阻尼填充墙框架整体结构进行了弹塑性地震反应模拟分析，结果表明：在结构中设置阻尼填充墙，结构周期折减的幅度远小于设置普通填充墙的情况；阻尼填充墙可耗散输入结构的部分地震能量，减小结构构件的非线性耗能；（7）对阻尼填充墙加固震损框架进行了试验研究，结果表明：阻尼填充墙加固震损框架可以有效修复框架并提高其抗震性能及耗能能力。阻尼填充墙为解决框架填充墙抗震问题开辟了新的途径，其具有减震机理明确，构造简单，施工方便的特点，有良好的发展前景，在工程中的应用将产生显著的社会经济效益。