【摘 要】
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针对钢筋混凝土（RC）框架-剪力墙结构在地震后损伤严重和残余变形较大的问题,本文提出将带有碟簧装置的自复位RC剪力墙应用于框架-剪力墙结构,通过在剪力墙两侧墙脚安装碟簧装置为墙体提供恢复力并保护墙脚处混凝土免于损伤。对自复位RC剪力墙试件进行了低周往复加载试验,研究其滞回特性和损伤演化过程。提出并开发了一种可准确描述碟簧装置滞回性能的恢复力模型,并通过数值模拟研究了碟簧装置不同参数对自复位RC剪力
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（52078036）； 国家重点研发计划课题（2016YFC0701101）；
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针对钢筋混凝土（RC）框架-剪力墙结构在地震后损伤严重和残余变形较大的问题,本文提出将带有碟簧装置的自复位RC剪力墙应用于框架-剪力墙结构,通过在剪力墙两侧墙脚安装碟簧装置为墙体提供恢复力并保护墙脚处混凝土免于损伤。对自复位RC剪力墙试件进行了低周往复加载试验,研究其滞回特性和损伤演化过程。提出并开发了一种可准确描述碟簧装置滞回性能的恢复力模型,并通过数值模拟研究了碟簧装置不同参数对自复位RC剪力墙性能的影响规律。对RC框架-自复位剪力墙结构进行非线性动力时程分析,研究其在小震、中震和大震下的损伤特性和复位性能。主要研究内容和成果如下:（1）介绍了自复位RC剪力墙的构造和工作原理,并对1片自复位RC剪力墙试件和1片普通RC剪力墙试件进行了低周往复加载试验,对比分析了两者的滞回性能、耗能能力、水平刚度退化、残余位移及损伤演化过程。结果表明:相比普通RC剪力墙,加载位移角达到3%时自复位RC剪力墙的骨架曲线仍未下降,承载力略降低,但最大加载位移提高了44.4%,最终累积耗能提高了61.9%,具有较好的变形性能和耗能能力;在相同加载位移下,自复位RC剪力墙的残余位移均小于普通RC剪力墙,最大残余位移角减小约65.8%,具有良好的自复位性能;自复位RC剪力墙裂缝发展较慢且数量较少,其约束边缘纵筋和水平分布钢筋应变均小于普通RC剪力墙,表明自复位RC剪力墙损伤程度较小。（2）为了准确模拟碟簧装置和自复位RC剪力墙的力学性能,对碟簧装置的工作原理和力学特性进行了分析,提出并开发了碟簧装置恢复力模型,通过试验验证了恢复力模型的准确性。在低周往复荷载作用下,对内置碟簧装置的自复位RC剪力墙的滞回性能进行数值模拟,并与试验结果进行了对比。结果表明:应用碟簧装置恢复力模型的数值模型可有效模拟自复位RC剪力墙的滞回特性、自复位性能及耗能能力,除加载初期个别加载幅值下误差较大,其余各加载级承载力及滞回耗能误差均小于10%。自复位RC剪力墙的承载力随碟簧预压力、附加摩擦力及碟簧装置刚度的增大而增大;耗能能力随附加摩擦力的增大而增大;残余位移随附加摩擦力的增大而增大,随碟簧预压力和碟簧装置刚度的增大而减小。（3）设计并建立了1个原型结构及2个碟簧装置布置位置及数量不同的RC框架-自复位剪力墙结构,通过数值模拟对其在小震、中震和大震下的动力响应及损伤进行对比分析。结果表明:在中震和大震下RC框架-自复位剪力墙结构的层间位移角、位移响应及层加速度响应均得到了有效的控制。碟簧装置在大震下表现出稳定的耗能能力和自复位性能,使2个自复位结构最大残余位移角相比原型结构分别减小47.2%和36.7%。RC框架-自复位剪力墙结构墙肢震后的损伤程度和范围相比原型结构明显减小,增加碟簧装置布置层数可增大对结构位移响应、层加速度响应和墙体损伤的控制。
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