[01189595]新型防屈曲支撑钢框架结构抗地震倒塌分析与设计

该成果来源于国家自然科学基金项目：新型防屈曲支撑钢框架结构抗地震倒塌分析与设计（批准号：51008089）。我国现行的建筑结构设计规范在整体结构的安全性考虑上有所缺失,也没有考虑结构受损后的连续倒塌失效模式,没有提供相应的结构抗连续倒塌设计方法。如何利用高性能构件提升结构的抗倒塌能力,并提出相应的抗倒塌分析与设计方法一直是建筑工程领域研究的热点与难点问题。 本项目研究目的与意义在于研制新型防屈曲支撑,作为优良的耗能减震构件提高钢框架结构的抗震性能和抗地震倒塌能力,保证建筑结构的安全性,提升建筑物防震减灾特别防止地震倒塌的能力。 主要论点与论据包括：采用工字形截面无约束段可以解决十字形截面抗弯能力较弱、容易发生屈曲失稳的缺点。新型防屈曲支撑滞回性能稳定饱满,无粘结材料有效消除了拉压承载力不平衡,支撑耗能能力强,最大延性和累计延性均满足要求。两层单跨防屈曲支撑框架结构的拟静力试验标明其具有良好的抗震性能和抗倒塌性能。框架结构安装防屈曲支撑后,结构的抗侧刚度、极限承载力和耗散能力可以显著提高,并且具有良好的延性、稳定的后期刚度和承载能力。研究了防屈曲支撑对实现钢框架结构整体协同受力及整体屈服机制,通过防屈曲支撑钢框架与纯钢框架结构的整体超强系数、整体延性折减系数与冗余性系数的对比,确定了防屈曲支撑提高钢框架结构整体稳定性、抗震承载能力、塑性变形能力（整体延性）和抗地震和连续倒塌能力的作用。采用能力谱法和动力能力谱法确定结构局部受损前后“性能点”对应的地震反应修正系数的需求值,从而基于“能力需求比”实现结构的抗倒塌性能评定与设计。研究成果为相关设计规范修订提供了理论依据和技术支持,并可推动防屈曲支撑钢框架结构工程实际应用。 创见和创新包括：提出防屈曲支撑新型的构件截面组成方式,提出应用新型防屈曲支撑提高钢框架结构抗地震倒塌能力。采用多种分析方法针对地震侧向增量倒塌和竖向连续倒塌两种失效模式评价结构的抗倒塌能力,采用“整体位移”和“整体承载力”双指标控制结构地震倒塌,提出动力能力谱法并应用于结构抗侧向增量倒塌设计。 社会经济效益,存在的问题：可以在新建工程抗震设计和既有工程抗震加固项目中应用新型防屈曲支撑和新型防屈曲支撑钢框架结构体系,增强建筑结构的抗倒塌能力,提升建筑设计和建造的经济性,并有助提升我国的防震减灾水平。本项目研究的抗倒塌分析与设计方法在我国现行规范规程还没有得到广泛应用,需要在全社会进一步推广应用。