阻尼承载型装配式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能研究

基本信息
批准号:51708318
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:朱立猛
学科分类:
依托单位:青岛理工大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:付伟庆,李健,蒋姗,段存坤,刘东升,张良,王玲玲
关键词:
消能减震阻尼夹层阻尼承载装配式双钢板混凝土组合剪力墙抗震性能
结项摘要

By using prefabricated structural system and passive energy dissipation devices, a new prefabricated concrete-filled bilateral steel plate composite shear wall with double functions of damping and carrying capacity is proposed, which could be applied in tall buildings and super-tall buildings in high seismic intensity zone under flourishing building industrialization nowadays in our country. The proposed composite shear wall can incorporate the advantages of high mechanical performance, small size and efficient assembly of concrete-filled bilateral steel plate composite shear walls and passive energy dissipation technology. The innovative “horizontal connecting and energy dissipating damper(HCED)” and “vertical capacity carrying and energy dissipating damper(VCED)” are designed, connecting the shear walls in horizontal and vertical directions,the energy dissipating capacity of which is improve by embedding the damping interlayer between concrete and steel plates. The lateral resistant force of this proposed composite shear wall will decrease when coming to the peaking value, and with the deformation keeping increasing the lateral resistant force will increase again, which could protect the structure in great and super-great earthquake. Based on experimental research, theoretical analysis and numerical analysis, systematic research work will be carried out, to enable the proposed composite shear wall to achieve dual function of damping and bearing capacity. Stress and deformation performance of HCEDs and VCEDs will be explored. The influence mechanism of damping interlayer on the stress and energy dissipating performance of this composite shear wall will be researched. Significance of this study is mainly to reveal the collaborative working mechanisms of this system, explaining the plastic internal force transfer and stiffness evolution rules and the principle of obtaining reasonable mechanical parameters will be built. Based on the test results and analytical model, an optimizing design and analyzing method for the proposed composite shear wall will be suggested, which is expected to provide useful insights in its engineering applications.

为促进高烈度区高层及超高层建筑工业化发展,结合双钢板混凝土组合剪力墙高性能、小体积、易装配的优势和消能减震设计理论,提出阻尼承载型装配式双钢板混凝土组合剪力墙。研发横向连接耗能型阻尼器和竖向承载耗能型阻尼器,实现组合剪力墙的横向及竖向连接,钢板与混凝土间增设阻尼夹层以改进耗能能力,使构件获得承载力达峰值下降后再提高的特性。. 拟采用试验研究、理论分析及数值模拟相结合的方法,围绕实现阻尼承载双重功能展开系统研究。研究横、竖阻尼器滞回性能及刚度演化机制,阐述各自工作机理;探索阻尼夹层对组合剪力墙受力及变形的影响机理;建立力学模型,重点研究横、竖向阻尼器与阻尼夹层双钢板混凝土组合剪力墙协同工作机制,揭示其塑性内力转移、强度、刚度及变形演化规律,探究各部件力学参数匹配设计原理。获得阻尼承载型装配式双钢板混凝土组合剪力墙设计和分析方法,完善装配式组合结构消能减震设计理论,为工程应用提供理论基础。

项目摘要

本项目研发由内嵌阻尼夹层双钢板混凝土组合剪力墙及其横、竖向韧性连接结构组成的韧性装配组合剪力墙体系并进行优化设计,采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合方法,研究其抗震性能。该研究共包括三方面内容,即装配式内嵌阻尼夹层双钢板混凝土组合剪力墙、新型变刚度耗能型横向装配连接结构、竖向装配耗能承载型韧性连接结构的优化设计、滞回性能研究及发展精细化与简化有限元模型为该装配体系提供分析方法。首先,通过对内嵌阻尼夹层双钢板混凝土组合剪力墙的理论和有限元分析,揭示了其轴压及压剪破坏机理,给出了极限承载力计算方法,初步分析了面外抗冲击性能。其次,设计加载装置模拟横向连接结构的真实装配边界,对横向连接结构及加载系统进行优化设计、理论和有限元分析,揭示其承载力达峰值下降可再提高工作机理和破坏机理。然后,在竖向韧性连接结构和可更换低屈服钢耗能元件优化设计的基础上,通过理论和有限元分析、试验验证,揭示其在压弯剪作用下耗能区元件及承载区钢管混凝土束筒的传力和变形规律,实现承载、耗能及竖向连接的功能。最终,提出该韧性装配剪力墙体系的优化设计方法和影响其性能的关键参数。该装配体系具备耗能承载双重功能、变形及破坏模式可控、损伤后可拆换的特点,可实现标准化生产和施工。该项目完善了双钢板组合剪力墙在装配式建筑中的应用研究,将进一步推动我国建筑工业发展战略并提高装配式高层建筑的安全性。围绕该项目共发表JCR二区及以上SCI期刊论文4篇,EI检索中文期刊论文1篇,国际学术会议论文3篇,授权发明专利6项、实用新型专利1项。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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