內藏分塊鋼板雙肢剪力牆抗震機理與震後修復性能研究

《內藏分塊鋼板雙肢剪力牆抗震機理與震後修復性能研究》是依託北京工業大學，由曹萬林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：內藏分塊鋼板雙肢剪力牆抗震機理與震後修復性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曹萬林
• 依託單位：北京工業大學

項目摘要

提出了內藏分塊鋼板雙肢剪力牆，它由鋼管混凝土柱-牆肢內藏分塊鋼板-連梁內藏鋼板形成的核心鋼構與混凝土牆體組合而成。針對其抗震與震後修復關鍵問題：研發內藏分塊鋼板雙肢剪力牆合理構造，進行不同構造試件的第一階段低周反覆荷載試驗，載入至試件明顯屈服，研究抗震性能；研發試件鋼管混凝土柱間貼焊薄鋼板等震後修復技術，對第一階段試驗損傷試件修復，進行第二階段低周反覆荷載試驗，對比分析修復前後試件抗震性能；進行牆片模型的模擬地震振動台試驗，研究內藏分塊鋼板雙肢剪力牆動力性能；採用試驗研究、數值模擬、設計研究相結合的方法，分別建立試件修復前後各部件單元及部件間界面單元的受力-變形模型，進行彈塑性有限元分析，最佳化設計參數，研究承載力、剛度、延性、滯回特性、耗能、屈服機制及破壞特徵，闡明累積損傷演化過程，揭示屈服機制和抗震機理，提出承載力模型和恢復力模型，給出抗震設計方法與構造措施，為工程套用奠定基礎。

結題摘要

超高層建築越來越多，採用內藏鋼板混凝土組合剪力牆核心筒已成為大型複雜超高層建築結構抗震設計的關鍵技術，研發高性能鋼板組合剪力牆國內外十分關注。本項目首次提出了新型構造的鋼管混凝土框線內藏分塊鋼板雙肢剪力牆，較系統進行了8個內藏分塊鋼板雙肢剪力牆低周反覆荷載試驗及損傷修復後性能的低周反覆荷載試驗，分析了承載力、剛度及退化過程、延性、滯回特性、耗能能力、破壞特徵及震後可修復性能；進行了16個不同剪跨比的內藏分塊鋼板雙肢剪力牆模擬地震振動台試驗，分析了不同強度地震波激勵下剪力牆的加速度、位移時程反應、牆體損傷特徵、動力特性變化過程。採用試驗研究、數值模擬、設計研究相結合的方法，進行彈塑性有限元分析，闡明了損傷演化規律，揭示了體系延性屈服機制的實現條件，最佳化了構造和設計參數，提出了恢復力模型；提出了承載力模型和計算公式；解決了牆肢內藏分塊鋼板與連梁內藏鋼板的最佳化布位、軟鋼板耗能、牆肢-連梁體系延性屈服機制等關鍵問題，提出了內藏分塊鋼板雙肢剪力牆抗震設計方法，以及鋼管混凝土框線內藏分塊鋼板剪力牆的震後修複方法，給出了抗震構造措施。研究表明：與普通鋼管混凝土框線雙肢剪力牆相比，鋼管混凝土框線內藏分塊鋼板雙肢剪力牆承載力平均提高了113%，極限荷載對應位移平均提高了79%，耗能能力平均提高了98%，綜合抗震性能良好；與內藏整塊鋼板雙肢剪力牆相比，內藏分塊鋼板雙肢剪力牆的承載力略小，但延性好、省鋼材、易施工；鋼管混凝土框線內藏分塊鋼板雙肢剪力牆，有效延遲了剪力牆斜裂縫的出現並制約了其發展，具有良好的震後可修復性，採用貼焊鋼板的快速修復技術，修復後試件承載力平均可恢復至原結構的91%，修復後剪力牆仍具有延性屈服機制。本成果發展了鋼-混凝土組合雙肢剪力牆的抗震設計理論與技術，為大型複雜超高層建築抗震設計提供了新的抗震措施和設計方法，具有重要的科學意義和工程價值。