钢筋砼框架的震致残余变形量化描述与后置翼墙抗震性能

一定程度的结构残余变形是强震下钢筋混凝土结构重要震损现象，对残余变形量化描述与分析是震后该类结构能力评估及提出加固策略的必要前提之一。本项目拟以钢筋混凝土框架为研究对象。首先，通过模型试验和仿真模拟，建立不同地震动输入下钢筋混凝土框架残余变形的分析模型；揭示梁柱塑性铰转动能力、延性、恢复力特性、P-?效应、振型等对残余变形的影响规律；经震害实例检验，提出钢筋混凝土框架的震致残余变形量化描述方法与计算模式。然后，结合结构震损调查、相关抗震加固统计数据分析，确定可实现抗震加固要求的震致残余变形控制准则。再后，针对震致残余变形满足控制要求的钢筋混凝土框架，提出对震损柱或易损部位后置翼墙的抗震加固原则与方法。最后，建立后置翼墙加固的结构精细化分析模型，研究考虑应力历程影响的后置翼墙框架柱、加固后梁柱节点及后置翼墙钢筋混凝土框架抗震性能，提出基于残余变形控制的钢筋混凝土框架后置翼墙抗震加固设计方法。

地震事件中损伤的钢筋混凝土结构在宏观上主要表现为一定程度的残余变形，量化描述钢筋混凝土框架的残余变形有利于合理评价震后这类结构的残余承载和变形能力，也可为加固策略提出的支撑条件。以配筋混凝土柱和混凝土框架为主要研究对象，结合震害资料调查、模型试验、仿真模拟等技术手段，有针对性地开展并完成了混凝土框架的震致残余变形量化描述以及对混凝土框架采用后置翼墙加固的设计方法研究。梳理了汶川地震后近70万平方米建筑物震损情况，分析归纳了混凝土结构建筑的主要震损形式，提出了着重强化震损部位和易损部位抗力水平、着力强化房屋整体牢固性的震损房屋抗震加固思路。针对汶川地震区不同损伤程度的116个混凝土框架结构建筑，验证了地震易损性优化指数与震损程度的强烈相关性，初步获得了混凝土框架结构建筑地震易损性指数阀值与残余变形相关性。设计制作完成了以我国89规范为技术背景的24根混凝土柱低周往复荷载试验，分析评价了相应抗震等级混凝土柱抗震性能，揭示了轴压比、剪跨比、配箍率等对塑性铰、残余变形率、残余变形比的影响规律，提出了混凝土柱等效塑性铰区长度、残余变形率计算方法，形成了以塑性铰转动能力为变量的震致残余变形率表达式。为控制混凝土柱的残余变形水平，设计制作完成了24根无粘结预应力筋沿截面形心轴通长布置的后张混凝土柱低周往复荷载试验，分析和评价了残余变形可控的该类混凝土柱抗震性能，研究了预加轴压比、轴压比、剪跨比等对塑性铰、残余变形率、残余变形比的影响，提出了该类混凝土柱等效塑性铰区长度、残余变形率计算方法，形成了以塑性铰转动能力为变量的震致残余变形率表达式。针对低周往复荷载下混凝土模型柱的非线性模拟，分析了各关键参数对混凝土柱残余变形的影响，提出了低周往复荷载下混凝土柱残余变形分析方法。完成了三种地震波输入下多层混凝土框架结构地震响应分析，提出了实际地震动输入下多层混凝土框架结构震致残余变形分析方法。按不同设防烈度获得了相应框架结构残余变形，提出了对应设防烈度的多层混凝土框架残余变形控制建议。合作完成了三类典型后置翼墙混凝土柱低周往复荷载下受力性能试验，初步提出了后置翼墙加固钢筋混凝土框架结构设计方法，应用于工程实践。结合课题研究，获得新型混凝土结构方面的国家发明专利4项，申请国家发明专利1项，发表学术论文11篇，培养硕士生5人，博士生1人，其中，已毕业硕士生2人。完成了研究计划的各项内容。