工程结构抗震韧性关键技术及应用

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防灾科技学院研究团队针对汶川地震极震区倒塌破坏最为严重的多层钢筋混凝土框架结构和底商多层砌体结构,基于震害经验总结、实验验证和理论分析等手段进行科技攻关,取得地震破坏机理的全新认识。研究认为,梁上填充墙的约束效应是导致“强柱弱梁”抗震设计难以实现的重要原因,发现不均衡设置的半高连续填充墙将引起地震力向受约束的柱高度凝聚,成为结构中典型的薄弱环节,最终引起结构整体倒塌。研究团队将这一倒塌机理概括为“凝震聚力,个个击破”。

研究团队经过多年研究,针对我国常见的房屋类型,建立了定性与定量相结合的“散、脆、偏、单”抗震能力评定新方法,指出我国城乡建筑如果克服这四类结构缺陷,实现“整而不散、延而不脆、匀而不偏、冗而不单”,抗震目标可达到“七级不坏、八级不倒”,是对抗震概念设计的有益发展。研究团队还对结构的关键受力构件墩柱的抗震性能开展了专门研究,发展了适用于剪切破坏形态的墩柱抗震数值分析模型,为揭示结构的地震破坏机理提供了手段。将高强钢筋、FRP(纤维增强复合材料)、早强混凝土等新材料引入墩柱的抗震设计和震后修复,提高了结构的韧性水准。针对建设场地存在不均匀沉陷对结构隔震设计的困难,发明了高度可调橡胶隔震支座,同时具备隔震和抗御地基不均匀沉陷的功能,工程应用超过16万平方米。为提高高层剪力墙结构的抗震能力,发明了镶嵌于连梁中间的钢滞变阻尼器。在连梁两端相对位移驱动下,阻尼器消能片全高度等应力屈服,模块化装配,参数调整灵活,耗能效果十分显著,工程应用超过200万平方米。

在该领域,研究团队取得多项科技成果,共取得国家发明专利11项,计算机软件著作权2项,出版专著1部,发表核心以上论文100余篇,3篇论文入选“领跑者5000—中国精品科技期刊顶尖学术论文”。

(该研究成果获得2021年度防震减灾科学成果奖二等奖)

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kdmin

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