[01551144]新型高效组合结构体系抗震性能与设计

本项目来源于黑龙江省自然科学基金重点项目。随着建筑工业化进程的发展,高层建筑在我国得到了大力的推广和应用,组合结构相对于钢结构具有用钢量少、造价低、抗火性能好等优点;相对于钢筋混凝土结构具有承载力高、截面尺寸小、延性好和抗震性能优越等优点,同时组合结构也属于装配式结构体系,相对钢筋混凝土结构能显著提高施工速度,符合我国大力发展装配式结构体系的趋势,以往相关的研究主要针对组合结构构件,对结构体系抗震性能的研究还很少,有必要进行这样的研究,从而为工程设计提供参考和借鉴。 本项目采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法系统研究了新型结构体系的抗震性能。提出了具有较高承载力和优越耗能能力的新型防屈曲支撑抗侧力构件设计方法,提出的合理端部构造措施保证支撑充分发挥其优越抗震性能;提出了四边连接钢板剪力墙和四边连接防屈曲钢板剪力墙新型抗侧力构件,提出新型剪力墙的抗侧刚度和抗剪承载力计算方法,提出可用于结构体系分析的钢板剪力墙简化分析模型。系统研究了组合框架-防屈曲支撑结构体系、组合框架-钢板组合剪力墙结构体系的动力特性、恢复力特性、变形特点和耗能机制,研究了新型组合结构体系在地震动作用下的地震作用分布规律、塑性铰分布和薄弱部位,确定了新型结构体系框架与抗侧力构件间的协同工作机理、刚度分配和剪力分布规律,提出的合理节点构造措施和抗震性能设计方法为相关规程、规范的修订提供参考和借鉴。 研究表明：体系中采用钢管混凝土代替传统钢柱,可降低用钢量45%左右,结构体系总体造价明显降低;采用防屈曲支撑代替普通支撑可显著降低结构体系在大震下的动力响应,高层建筑结构体系的最大层间位移角可降低20%左右。相关结构体系的研究成果在多项大型工程中得到应用推广,带来巨大的经济效益。