Due to the unique characteristics and the national demand of large-scale construction project,hybrid structures are widely used in high-rise and super-tall buildings in our country. However, it is very difficult to repair after earthquake because of its complexity and comprehensiveness, which usually results in severe economic losses. The study on the effective seismic measures and post-earthquake resilience is imperfect currently. Based on the achievement of last funds, the hybrid structure is taken as the research object, and the feature of easy damage of coupling beams in core tube is considered mainly. By combining theoretical analysis, numerical simulation and experimental validation, the mechanical property and design method of dampers and replaceable energy dissipation coupling beams, and the seismic performance of core tube and whole hybrid structure with replaceable energy dissipation coupling beams are studied systematically. Through these researches above, the target of focusing the damage caused by strong earthquake on energy dissipation member and preventing the wall from damage is achieved. The goal of enhancing the seismic performance of the whole structures, controlling the damage, ensuring quick recovery, and reducing economic losses can be realized finally. This project will provide technique support for establishing a high-rise and super-tall building system with characteristic of damage controlled and quick recoverable, and offer a reference for standard of seismic design. It will help to promote the development of structural resilience and its application in hybrid structures.
混合结构以其独有的特点和我国大规模工程建设的需要,在我国高层及超高层建筑中得到广泛应用。然而该类结构的复杂性和综合性致使震后破坏难以修复,带来严重的经济损失,目前对该类结构抗震有效措施和震后可恢复性的研究尚未完善。本项目在前一个基金研究成果的基础上,以此类结构为研究对象,针对核心筒连梁易破坏的特点,通过理论分析、数值模拟和试验验证相结合的方法,拟从阻尼器元件力学性能和设计方法、可更换消能连梁构件力学性能和设计方法、带有可更换消能连梁的核心筒及整体混合结构的抗震性能三个层次开展系统研究。以实现将强震作用下的结构损伤集中于耗能构件、避免墙肢发生破坏,最终达到提升整体结构抗震性能、控制损伤、保证震后可快速修复、减少经济损失的目的。本项目为建立具有损伤可控且可快速修复的高层(超高层)建筑结构体系提供技术支撑,为相关抗震设计标准提供参考,有助于推动结构可恢复性研究领域的发展及其在混合结构中的应用。
混合结构以较好的抗震性能,在我国高层及超高层建筑中得到广泛应用。然而该类结构的复杂性和综合性致使震后破坏难以修复,带来严重的经济损失,目前对该类结构损伤控制和震后可恢复性的研究尚未完善。为此,本项目针对该类结构地震破坏集中的两个主要部位即核心筒连梁和外框架与内筒连接节点,通过理论分析、数值模拟和试验验证相结合的方法,开展了耗能元件、消能连梁构件、核心筒以及整体混合结构三个层次研究,获得以下主要成果:(1)研发了一种形状优化的新型装配式阻尼器,给出了基于力学推导的设计公式,通过大量拟静力试验给出了其塑性阶段的力学性能;(2)采用所研发的新型阻尼器,基于可更换思想给出了可更换消能连梁的构造以及弹塑性设计公式,通过多组试验验证了设计方法的可靠性;(3)根据保险丝元件控制屈曲变形的特点,以长细比为控制参数,对保险丝开展了元件及节点的力学性能试验研究,给出适用于梁端的保险丝力学性能计算公式和设计方法;(4)采用有限元软件对钢骨核心筒进行了数值模拟分析,通过各构件耗能占比、损伤云图、基底剪力与顶点位移曲线等研究了消能连梁对核心筒的损伤控制效果;(5)设计并完成了1幢17层带可更换消能连梁和梁端保险丝的混合结构振动台试验,结合数值模拟分析,通过各构件破坏情况、层间位移角、层加速度以及各工况自振频率等,验证了本项目所提出的耗能构件对该类结构的损伤控制效果。本项目的研究达到了提升整体结构抗震性能、控制损伤、保证震后可快速修复、减少经济损失的目的。为该类结构减震设计与性能评价提供了理论基础和技术支撑。
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数据更新时间:2023-05-31
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