高層鋼框架新型管節(jié)點耗能減震支撐體系的研究結題摘要

通過45個試件的試驗，研究了在軸向往復荷載作用下Y形矩形管節(jié)點、縱向板管節(jié)點、貫穿板管節(jié)點、Y形方圓混合節(jié)點及多支管矩形管節(jié)點的滯回性能。研究了殘余應力及節(jié)點幾何參數對管節(jié)點支撐滯回性能的影響。在試驗研究的基礎上，建立了考慮損傷演化的鋼材本構模型及考慮損傷演化的管節(jié)點滯回性能的有限元分析方法，提出了節(jié)點安全工作階段的預測方法。通過深入分析管節(jié)點在往復荷載下的滯回規(guī)則，提出了管節(jié)點的滯回模型。擴大試驗節(jié)點的參數范圍和節(jié)點類型，采用數值分析的方法研究了加載制度、荷載特征對管管節(jié)點、板管節(jié)點滯回性能的影響；深入分析了Y形、T形及K形板管節(jié)點、Y形管管節(jié)點、Y形CR節(jié)點、X形CR節(jié)點、K形CR節(jié)點的滯回性能，及衍生出的多支管方管節(jié)點耗能器的滯回性能，研究了幾何參數的影響規(guī)律。得到耗能器的構成方法以及各部位尺寸的合理搭配范圍。建立可準確模擬節(jié)點耗能支撐體系和框架支撐結構整體性能的分析方法，對高層框架支撐結構中的新型節(jié)點耗能支撐體系進行研究，得到節(jié)點耗能支撐體系的動力性能，以及支撐體系在鋼框架中合理分布模式。 2100433B

研究在軸力作用下Y、X、K形方管節(jié)點、方圓混合節(jié)點及板管節(jié)點滯回性能，得到滯回性能優(yōu)越的節(jié)點的參數范圍。研究由方管節(jié)點、方圓混合節(jié)點及板管節(jié)點衍生出的方管耗能器的滯回性能，得到耗能器的構成方法以及各部位尺寸的合理搭配范圍。建立可準確模擬節(jié)點耗能支撐體系和框架支撐結構整體性能的分析方法，對高層框架支撐結構中的新型節(jié)點耗能支撐體系進行研究，得到節(jié)點耗能支撐體系的動力性能，以及支撐體系在鋼框架中合理分布模式，建立節(jié)點耗能支撐體系的設計方法。結合耗能部位制作方法和過程研究殘余應力對耗能能力的影響，尋求減少和消除殘余應力影響的方法。研究配置新型節(jié)點耗能支撐體系的鋼框架在最不利地震動下的損傷性能，提出新型節(jié)點耗能支撐框架體系的損傷控制設計方法。通過實驗驗證新型節(jié)點耗能支撐體系設計方法。本課題研究的是框架支撐結構耗能減震設計中的關鍵問題，也是具有較大理論難度的前沿問題，具有重要的理論意義和實用價值。

鑒于汶川地震中鋼筋混凝土聯肢剪力墻結構的小跨高比連梁剪切破壞較為普遍，本項目基于耗能減震控制技術提出一種新型混合聯肢剪力墻結構，該結構采用帶有屈曲約束構件的鋼桁架連梁代替?zhèn)鹘y的小跨高比鋼筋混凝土連梁，通過鋼桁架連梁中屈曲約束構件的滯回耗能來消耗結構振動能量,減小結構地震反應。本項目擬采用模型試驗和有限元方法研究該新型聯肢剪力墻結構的抗震性能，探討不同耦連比下結構的耗能機理，建立結構的數值分析模型并進行結構的非線性地震反應分析。本項目預期將得到該結構的主要抗震性能指標,揭示耦連比和結構整體抗震性能之間的相互關系,提出該結構的實用抗震設計與分析方法。本項目的研究成果將有利于解決聯肢剪力墻結構小跨高比連梁延性不足的問題，為推廣該結構在高烈度地震區(qū)的應用具有重要的理論和工程意義，并能為我國相關規(guī)范的編制提供科學參考依據。

削弱型延性焊接節(jié)點是在多層鋼框架震害研究基礎上提出的新型節(jié)點形式，其抗震分析具有重要的理論意義和工程意義。本項目將完成削弱型節(jié)點及其結構體系的動力實驗；建立鋼框架結構動力和靜力（push-over）非線性簡化分析方法；確定結構與削弱型節(jié)點在地震作用下的相互影響規(guī)律；明確各種削弱型節(jié)點的具體參數和相應的工程應用方法。 2100433B

鑒于汶川地震中鋼筋混凝土聯肢剪力墻結構中大量的小跨高比鋼筋混凝土連梁出現了剪切脆性破壞，本項目通過3根屈曲約束鋼腹板桁架式連梁、2根屈曲約束鋼支撐桁架式連梁、7個鋼桁架連梁與鋼筋混凝土剪力墻連接節(jié)點、7根新型配筋小跨高比鋼筋混凝土連梁以及3根小跨高比鋼筋混凝土抗震加固連梁的大比例模型試驗和有限元分析方法系統地研究了不同形式新型連梁的抗震性能以及普通配筋連梁的抗震加固方法，取得了如下研究成果：1）基于耗能減震原理提出了可拆卸式屈曲約束鋼腹板桁架式連梁和屈曲約束鋼支撐桁架式連梁，得到了腹板加勁肋、腹板開縫以及屈曲約束支撐形式等對連梁抗震性能的影響規(guī)律，建立了屈曲約束鋼腹板桁架式連梁的承載力計算條帶模型。2）研究了鋼桁架連梁和鋼筋混凝土剪力墻間角鋼預埋件連接節(jié)點的抗震性能，得到了角鋼有效埋置深度、端板形式、預埋板厚度以及剪力墻的邊緣約束構件對連接節(jié)點抗震性能的影響規(guī)律，修正了我國《建筑抗震設計規(guī)范》（GB5011-2010）關于角鋼預埋件連接節(jié)點的承載力計算公式。3）基于拉壓桿理論模型提出了三種不同配筋形式的小跨高比鋼筋混凝土連梁，研究了不同配筋形式下小跨高比鋼筋混凝土連梁的抗震性能，得到了縱筋、箍筋、斜向鋼筋和預埋交叉鋼板等對連梁抗震性能的影響規(guī)律，建議了連梁的抗震承載力計算公式和抗震構造措施。4）研究了CFRP布加固小跨高比普通配筋鋼筋混凝土連梁的抗震性能，分析了CFRP布不同加固方法的抗震加固效果，得到了CFRP壓條和自制CFRP錨筋對CFRP布抗剝離性能的影響規(guī)律，建議了連梁的合理抗震加固方法。本項目的上述研究成果有利于解決地震區(qū)小跨高比連梁抗震設計與抗震加固難題，能為相關工程設計和規(guī)范修訂提供試驗依據。 2100433B