新型组合墙板内置无粘结支撑钢框架体系抗震性能与设计

钢筋混凝土墙板的弯曲开裂和冲切破坏，劣化了墙板内置无粘结钢支撑（简称墙板内置支撑）的延性和滞回耗能性能。支撑屈服后抗侧刚度骤减，导致大震中支撑钢框架结构易形成薄弱层，震后残余变形较大。对于墙板内置支撑与墙板内置支撑钢框架结构的受力机理、抗震性能与设计对策，大尺寸试验和数值模拟研究成果匮乏。针对上述问题，本项目拟采用双层压型钢板内填混凝土组合墙板，并在支撑附近配置型钢等，来改善支撑的延性、提高墙板受弯和抗冲切承载力。结合低周往复试验和数值模拟，研究新型组合墙板内置无粘结钢支撑的滞回特性、数值模型及设计方法。结合组合墙板内置支撑钢框架结构大尺寸试验和数值模拟，研究结构的工作机理、数值模型、抗震性能及设计方法。重点研究钢框架与梁柱刚接或铰接的墙板内置支撑钢框架组成的双重抗侧力体系的抗震性能与设计，以减小结构震后残余变形。该研究有助于明晰组合墙板内置支撑钢框架体系的抗震性能，及合理的抗震设计对策。

对新型组合墙板内置无粘结支撑钢框架体系抗震性能和设计方法的研究，有助于改善采用纯钢支撑的中心支撑钢框架结构的抗震性能。项目取得如下成果：.一、通过试验研究和数值分析，研究了新型墙板内置无粘结支撑的构造、滞回性能和设计方法。.通过对闭口型压型钢板-混凝土组合墙板内置无粘结钢板支撑的拟静力试验，重点研究了压型钢板和开孔槽钢的布置方式对墙板内置支撑滞回性能的影响。试验表明，闭口型压型钢板与混凝土有较好的协同抗弯作用，开孔槽钢的设置避免了墙板的冲切破坏。压型钢板板肋平行支撑轴向设置可以充分利用组合墙板的抗弯承载力。墙板没有发生弯曲破坏的试件最终因支撑低周疲劳而受拉断裂。试件破坏前，滞回曲线饱满稳定。另外，还通过钢筋混凝土墙板内置无粘结支撑的拟静力试验，根据抗冲切构造方式和墙板可能的冲切破坏模式，提出了墙板抗冲切承载力验算方法。.轻质组装墙板内置无粘结钢板支撑的拟静力试验表明，正背面两片墙板通过自攻螺钉、连接板和高强螺栓组装后，可以很好地协同抗弯和抵抗支撑的冲切作用。试件最后因支撑低周疲劳而受拉断裂，组装墙板保持完好，可以重复利用。 .对组合墙板内置无粘结钢板支撑进行了数值建模和分析，考察了构造参数变化对墙板内置支撑受力性能的影响，重点研究了压型钢板板肋平行支撑设置的组合墙板内置支撑的受力性能。研究表明，只在支撑附近一定宽度的双层压型钢板内浇筑混凝土的组合墙板板条也可为支撑提供足够的侧向约束作用。提出了考虑一定宽度组合墙板的墙板内置支撑的整体稳定承载力设计公式。.二、通过试验研究和数值分析，研究了新型墙板内置无粘结支撑钢框架结构的构造、抗震性能和设计方法。.经对两层一跨的墙板内置无粘结支撑钢框架（包括墙板内置单斜支撑刚接框架、墙板内置人字形支撑铰接框架和墙板内置人字形支撑刚接框架）的拟静力试验研究，提出了结构的抗震设计和制作方法，研究了支撑布置形式、墙板形式、支撑与框架的连接形式和梁柱节点的连接形式对墙板内置支撑钢框架滞回性能的影响。揭示了结构的抗震性能和破坏机理，给出了抗震设计建议。.结合试验结果，提出了墙板内置支撑钢框架结构的数值模型，验证了简化模拟方法的可行性。经数值模拟，研究了变化层数的支撑跨梁柱铰接的墙板内置支撑钢框架结构，以及双重抗侧力体系的抗震性能，重点考察了大震后结构的残余变形，给出了结构的抗震设计方法和建议。