基于损伤控制的RC框剪结构能量抗震设计关键问题研究

确定结构在强震作用下累积滞回耗能的分布是实现结构基于能量抗震设计的最关键问题，也是目前影响这一抗震设计方法进一步发展的难点。申请人针对RC框剪结构(钢筋混凝土框架剪力墙结构)，围绕确定结构在强震作用下的耗能分布这一核心问题，提出采用结构损伤控制思想实现结构耗能分布可控。本项目拟主要通过数值试验方法，开展以下研究：1）研究RC框剪结构在强震作用下的典型损伤模式及其对结构耗能分布可控性的影响，并以此为基础提出能使结构获得可控耗能分布的"合理"损伤模式；2）研究RC框剪结构各结构参数对损伤模式的影响，并建立能使结构实现"合理"损伤模式的参数控制条件；3）研究基于损伤控制的RC框剪结构耗能需求分布特点，并建立构件耗能需求计算方法。通过本项研究，解决当前能量抗震设计方法中存在的关键难题，推动RC框剪结构能量抗震设计方法在实际抗震设计中的应用，促进抗震设计理论和方法的发展。

结构基于能量抗震设计是通过确定结构和构件在强震作用下的耗能需求并进行构件耗能损伤设计的过程。确定结构在强震作用下累积滞回耗能的分布是实现结构基于能量抗震设计的最关键问题，也是目前影响这一抗震设计方法进一步发展的难点。本项目针对RC框剪结构(钢筋混凝土框架剪力墙结构)，围绕确定结构在强震作用下的耗能分布这一核心问题，采用结构损伤控制设计思想，通过有效控制结构耗能损伤机制实现RC框剪结构在强震作用下的稳定可控的耗能分布。本项目主要通过数值试验方法，开展了以下研究：1）基于MSC.MARC平台开发了杆系纤维模型和弹塑性分层壳模型，分别模拟RC框架和剪力墙在地震作用下的受力性能。通过与试验结果的分析对比，验证了本文数值分析模型的合理性和有效性，为准确分析地震作用下结构的弹塑性地震响应提供了保证；2）通过算例对比分析研究了RC框剪结构在强震作用下的耗能损伤机制对结构耗能分布模式和抗震性能的影响机理，提出了强墙肢弱连梁机制作为RC框剪结构在强震作用下的合理耗能损伤机制设计目标；3）基于大量算例的参数化分析结果研究了RC框剪结构各结构参数对罕遇地震作用下的耗能损伤机制的影响规律，提出了能使RC框剪结构实现强墙肢弱连梁耗能损伤机制的参数控制条件，可应用于工程设计；4）基于大量算例的参数化分析结果研究了具有合理耗能损伤机制的RC框剪结构强震作用下的耗能分布规律，提出了简便实用的完整的RC框剪结构构件耗能需求的计算流程，可应用于基于能量抗震设计。通过本项研究，解决了当前RC框剪结构基于能量抗震设计方法实施中的关键难题，推动了RC框剪结构能量抗震设计方法在实际抗震设计中的应用，促进了抗震设计理论和方法的发展。