含格构化体系柱的钢筋混凝土框架结构的抗震性能研究

近年频发的地震给我国及世界各国造成了巨大的生命财产损失，其中最大的威胁来自建筑物的倒塌。而钢筋混凝土框架结构倒塌的一个重要原因是没有实现预期的"强柱弱梁"梁铰屈服机制。对此，国内外许多学者的研究都指出需要增大柱的截面。但这会大大增加建筑造价并影响使用功能，且不一定能实现强柱弱梁。本项目在现有研究基础上提出了一种含格构化体系柱的钢筋混凝土框架结构，其特征在于利用柱距小且加有支撑的结构形成格构化体系柱。这种格构化体系柱具有良好的整体性，刚度和强度大，能使强震中梁端先出现塑性铰的概率得到很大的提高，大大增强整体结构的冗余性和抗震能力。这种结构只需增加少量支撑，不影响建筑的使用功能，并且在大震后只要修复部分破坏的弱构件，具有可观的经济性。本项目将通过拟静力试验及数值分析来研究这种新型结构体系的抗震性能及抗倒塌能力，并揭示其在弱构件破坏后整体结构的抗震性能，提出其基于性能的抗震设计方法。

近年来地震频发，框架结构作为最常用的结构形式在地震中的经历了严重的震害。目前在我国广泛应用的框架结构存在以下不足：梁柱间距较为稀疏、板对梁的加强作用使得“强柱弱梁”机制难以实现，冗余度不足致使结构容易发生连续性倒塌。针对传统框架的上述缺点，提出了一种含格构化体系柱的钢筋混凝土（RC）框架结构，其由格构化体系柱和钢筋混凝土梁、板组成，格构柱中的支撑增加了结构的冗余度，在变形过程中耗能优先破坏，使得剩余结构具有二次承载力。格构化体系柱作为“强柱”，确保了“强柱弱梁”机制的实现。本项目的试验部分包括：（1）对7个不同形式的格构化体系柱的低周反复荷载试验 ；（2）对3个含不同形式格构化体系柱的框架结构的低周反复试验。通过试验获取了含格构化体系柱的框架结构的抗震性能、在支撑退出工作后的后期承载力，总结了利用格构化体系柱增强框架结构抗震性能的一般方法；采用有限元软件对框架模型进行分析，得到结构的破坏规律与试件试验结果基本保持一致性，验证了理论的正确性；提出了一种基于构件重要性和易损性的鲁棒性系数，在其基础上建立鲁棒性理论为今后的研究提供试验及理论依据，并对实际工程起到了一定作用。