新型钢连梁－钢板混凝土组合联肢剪力墙结构抗震性能与设计方法研究

Based on improving seismic performance and earthquake resilient structure for high-and ultra-high-level structure, a new steel coupling beam- steel concrete composite coupled shear wall structure is created which is the replaceable steel coupling beam-double skin steel concrete composite coupled shear wall structure. Through experimental study and theoretical analysis, the failure mechanism, hysteretic behavior, deformability and energy dissipation capacity of composite coupled shear wall is analyzed by the changes of main effect parameters. Based on the principle of structural ductility damage mechanism control and the idea of replaceable design, the optimal deterministic method of the damage mechanism and the rationalities' evaluation standard on the replaceable steel coupling beam-double skin steel concrete composite coupled shear wall structural system is established. The relationship between the optimal damage pattern and structure parameters is proposed. The evaluation criteria and methods for the reasonableness of the optimal damage mechanism are advised. Based on above, the seismic performance design theory and method is established the replaceable steel coupling beam-double skin steel concrete composite coupled shear wall structure on damage mechanism control. The research results have an important theoretical significance and practical value to fundamentally improve seismic performance.

基于提高高层及超高层结构抗震性能,实现震后结构的可恢复功能，提出一种新型钢连梁－钢板混凝土组合联肢剪力墙结构，即可更换钢连梁－双层钢板高强混凝土组合联肢剪力墙结构。通过试验研究与理论分析，研究组合联肢剪力墙的破坏机理、滞回性能、变形能力及耗能能力，分析影响联肢剪力墙抗震性能的主要参数。基于结构延性损伤机制控制原理和震损可更换技术，建立可更换钢连梁－双层钢板高强混凝土组合联肢剪力墙结构最优损伤机制的确定方法，最优损伤模式与结构参数之间的关系，以及最优损伤机制合理性的评价标准与方法。提出可更换钢连梁－双层钢板高强混凝土组合联肢剪力墙结构基于损伤机制控制的抗震性能设计理论与方法研究。研究成果对于从根本上提高高层结构的抗震性能具有重要的理论意义和实用价值。。

可更换钢连梁－双层钢板混凝土组合联肢剪力墙结构是一种新型组合联肢剪力墙结构形式。本文通过试验研究、数值模拟和理论推导，研究组合联肢剪力墙结构的受力性能，主要完成了：（1）进行了8个剪跨比分布为1.0和2.5的双层钢板混凝土组合剪力墙和4个跨高比分别为1.5和2.0的双层钢板混凝土连梁的抗震性能试验研究；研究组合剪力墙的破坏形态、滞回性能、变形能力、耗能能力、刚度退化；提出了双层钢板混凝土组合剪力墙正截面抗弯、斜截面抗剪承载力设计方法。（2）研究了双层钢板混凝土组合剪力墙、可更换钢连梁的弹塑性性能，建立了可更换钢连梁－双层钢板混凝土组合联肢剪力墙数值模型进行弹塑性分析。（3）以连续化方法的解析解为基础，通过控制联肢剪力墙满足延性需求的耦合率来确定可更换连梁的截面尺寸；最后确定连梁满足位移延性需求及损失性能的旋转角需求，并依据旋转角需求确定连梁所需要的含钢率和构造措施。（4）提出用位移角作为损伤性能指标，并给出了位移角与损伤性能水平之间的定量关系；提出按“使用良好（不坏）、生命安全（可修）和防止倒塌（不倒）”三个损伤性能水平对可更换钢连梁-双层钢板混凝土组合联肢剪力墙结构进行损伤性能控制设计，建立了一套比较完整的基于损伤性能抗震设计理论与方法。