《高層組合結構體系精細化地震災變模擬的高效模型研究》是依託清華大學，由陶慕軒擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高層組合結構體系精細化地震災變模擬的高效模型研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：陶慕軒
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鋼-混凝土組合結構體系綜合性能優越，目前已成為我國高層建築中最具競爭力的結構類型之一。組合框架-核心筒結構作為高層組合結構體系中套用最廣泛的典型結構形式，在強震作用下破壞機制複雜，對該類結構體系開展精細化地震災變模擬對於深入掌握其性能特徵並完善相關設計方法具有重要意義。樓板組合作用和連梁滯回耗能是組合框架和核心筒各自最關鍵的受力特徵，也是高層組合結構體系精細化地震災變模擬的重點和難點，傳統模型存在計算效率低、計算精度有限、計算結果不便於工程判斷等不足。本項目基於大量試驗結果分別建立考慮樓板面外和面內組合作用的改進纖維模型和剪下彈簧模型，以及適用於不同構造類型連梁考慮彎-剪耦合作用的改進纖維模型，並通過集成研究和軟體開發，實現高層組合結構體系精細化地震災變模擬的高效模型。套用該模型深入揭示高層組合結構體系在強震作用下的全過程破壞機理，為完善該類體系的二道防線抗震設計方法提供重要依據。
結題摘要
組合框架-核心筒結構作為高層組合結構體系中套用最廣泛的典型結構形式，在強震作用下破壞機制複雜，對該類結構體系開展精細化地震災變模擬對於深入掌握其性能特徵並完善相關設計方法具有重要意義。本項目重點對“樓板組合作用”和“連梁滯回耗能”精細化模擬的高效數值模型開展了深入研究，並在此基礎上進一步開發了適用於高層組合結構體系精細化地震災變模擬的高效模型和軟體平台，揭示了高層組合結構體系在強震作用下的全過程破壞機理。項目主要完成的研究工作和取得的研究成果包括：（1）建立了基於極限彎矩等效的組合框架梁有效寬度計算公式和基於剛度等效的組合框架梁剛度放大係數計算公式，通過修正傳統纖維模型的材料單軸本構關係，提出了考慮樓板組合作用的組合框架梁纖維模型；（2）將傳統的考慮壓彎非線性的纖維模型和考慮剪下非線性的巨觀模型相結合，開發了考慮剪下和滑移非線性的鋼筋混凝土連梁纖維模型，將單軸纖維本構拓展到二維纖維本構，提出了考慮翼緣剪下非線性貢獻的鋼連梁纖維模型，上述兩種連梁模型成功套用於聯肢剪力牆結構體系的精細化高效模擬；（3）建立了組合框架-核心筒體系抗震性能高效分析方法，開發了高層組合結構體系地震災變模擬平台，提出了組合結構框架-核心筒體系抗側剛度計算方法，揭示了高層組合結構框架-核心筒的地震災變機理，對該類體系的二道防線抗震設計提出了改進建議。本項目提出了一系列新型模型和設計計算方法，並在此基礎上開發了組合結構體系非線性分析軟體平台，為解決大型複雜結構的抗震設計難題、提升結構設計綜合品質提供了強有力的手段，同時也為結構體系層面的研究提供重要工具。項目研究成果共發表學術研究論文22篇，被國家行業標準JGJ138-2016《組合結構設計規範》採納，在3項工程項目中得到套用，項目研究過程還培養了青年學術帶頭人1人和博士研究生2人。
