RC框架-框桁式复合墙混合抗侧力体系抗震性能研究

Combine reinforced concrete truss type bar with reinforced concrete outer frame, the fundamental frame unit is proposed. The new assembly frame truss composite wall is put forward through splice the fundamental frame unit ,with energy dissipation effect of the seam between the unit. Through embed the frame-truss composite wall into RC frame, the hybrid lateral force resisting system is proposed.The theoretical calculation and numerical simulation model of fun damental frame unit is established, the influence law of characteristics and related parameters on the mechanical properties and failure mechanism for fundamental frame unit is studied, the parameters optimization is carried out , combined the pseudo-static test result, calculation method of loading bearing capacity and deformation is established. Based on pseudo-static test and numerical simulation, loading bearing capacity, stiffness, displacement ductility, energy dissipation are studied, failure and energy dissipation mechanism is illustrated . The failure mechanism is analyzed through the pseudo-static test result, and compared with numerical simulation and theoretical calculation result, the law of cooperative work is revealed. Through the research, mechanical calculation model of RC frame- frame truss composite wall is established, while the seismic design method of this new type of structure system is put forward, that provide a new way for earthquake resistance of engineering structures.

以内嵌钢骨混凝土桁式杆件与钢筋混凝土外边框组成框格单元，框格单元拼装后形成新型可装配式框桁式复合墙，拼接缝具有耗能作用，并可与RC框架协同受力形成混合抗侧力体系。建立框格单元的平面理论计算模型与数值分析模型，研究框格单元的构造特点及相关参数对其受力性能与破坏机制的影响规律，实现框格单元参数优化，并结合框格单元拟静力试验，建立其承载力和变形计算方法；通过框桁式复合墙拟静力试验及数值模拟，研究该墙体在加载过程中的承载力、刚度、位移延性、耗能等变化规律，阐明框桁式复合墙体荷载破坏机制与耗能机理，揭示其破坏过程的基本力学规律；进行RC框架-框桁式复合墙拟静力试验，结合试验结果进行该混合抗侧力体系破坏机制分析，并与数值模拟及理论计算结果对比，揭示其在水平荷载作用下协同工作的基本规律。通过研究，建立RC框架-框桁式复合墙力学计算模型，提出该新型结构体系的抗震设计方法，为工程结构抗震提供新的途径与思路。

满足结构抗震要求的抗侧力体系应具有适宜的刚度、较好的阻尼及优越的延性，本课题提出一种新型可装配式墙体，称之为框桁式墙体，该墙体既可以应用于新建建筑物，也能应用于既有结构的加固与震后修复，具有广阔的应用发展前景。本课题主要以框桁式墙体为研究对象，并对该墙体与RC框架组合而成的新型抗侧力体系的抗震性能及设计方法进行了深入研究，为其研究应用提供技术支持和理论依据。.本课题主要开展了以下几个方面的研究工作，(1) 进行了10个框桁式墙体低周反复荷载试验，获得了框桁式墙体的破坏形态和破坏特征，分析了该墙体的的滞回曲线，骨架曲线，承载力、延性，层间位移角，刚度退化、耗能能力等抗震性能指标。重点考虑框桁式墙体单元的材料特点及构造形式，分析框格单元高宽比，内部桁式杆件材料强度、桁式杆件与外边框刚度比，结点连接构造等因素对框桁式墙体的力学行为及破坏模式的影响，并进行了框格单元参数优化。(2)利用有限元软件对框桁式墙体进行了有限元分析，获取了框桁式墙体的应力云图和计算曲线，并结合试验结果验证了计算结果的合理性，并在此基础上进行参数扩大化分析，研究了混凝土强度等级、箍筋配箍率、纵筋配筋率、轴压比等参数对其力学性能的影响规律。 (3)建立了四折线骨架曲线模型和恢复力模型，并分别对模型在正向加载和反向加载过程中的各不同阶段的实测数据进行了回归分析，给出了具体的拟合公式，并与试验滞回曲线进行了对比，结果表明本文提出的四折线骨架曲线模型以及恢复力模型适用于该新型墙体，可为该新型墙体的弹塑性分析和抗震性能研究提供一定的参考。 (4) 进行了2个单层单跨RC框架-内填框桁式墙体试件的低周反复荷载试验，研究加载过程中弹性、屈服、破坏阶段，框桁式墙体与RC 框架结构的破坏规律以及该混合抗侧力体系承载力、刚度、延性、耗能及力-变形关系曲线。.课题组共发表学术论文7篇，投权国家发明专利1项，培养硕士生3名。