受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能研究中文摘要

受控摇摆式钢筋混凝土框架（CR-RCF）结构是一种新型消能减震结构体系，国外对摇摆结构的抗震研究已经历了三个阶段，从重力摇摆发展到弹性摇摆、从刚体结构摇摆发展到结构节点摇摆、从状态不受控的摇摆运动发展到状态受控的摇摆运动。本项研究课题提出了 弹性摇摆柱的概念，并对已有摇摆梁柱节点加以改进，构成一个钢筋混凝土摇摆结构体系。依据现代结构控制理论和技术方法，在整体结构中加入耗能减震控制装置，最终形成CR-RCF结构体系。主要研究内容包括摇摆结构减震的力学机理研究、摇摆节点力学性能的试验研究和数值模拟、受控整体结构的模拟地震振动台试验研究和数值分析，另外还涉及结构整体设计、节点设计、抗风和小震装置设计、阻尼器的选型、参数设计等。本项课题研究目标是探索和发展一种新型经济、安全的消能减震结构，通过研究掌握其力学机理，形成数值模拟和设计方法。

受控摇摆式钢筋混凝土框架（CR-RCF）结构是一种新型消能减震结构体系，国外对摇摆结构的抗震研究已经历了三个阶段，从“重力摇摆”发展到“弹性摇摆”、从“刚体结构摇摆”发展到“结构节点摇摆”、从状态不受控的摇摆运动发展到状态受控的摇摆运动。本项研究课题对已有摇摆梁柱节点加以改进，构成一个钢筋混凝土摇摆结构体系。依据现代结构控制理论和技术方法，在整体结构中加入耗能减震控制装置，最终形成CR-RCF结构体系。主要研究内容包括摇摆节点力学性能的试验研究和数值模拟、摇摆结构减震的力学机理研究、受控整体结构的模拟地震振动台试验研究和数值分析，另外还涉及结构整体设计、节点设计、阻尼器的选型、参数设计、抗风和小震装置设计等。课题研究中共完成了两种类型的CR-RCF结构模型的模拟地震振动台试验，并与常规框架模型进行了比较，研究证明CR-RCF结构体系具有优异的抗震性能，主体结构在罕遇地震作用下具有“免损伤”特性，符合当前发展“弹性恢复”结构的潮流，也具有很好的工程应用前景。课题研究为探索和发展一种新型经济、安全的抗震减震结构做出了基础性研究。 2100433B

钢筋混凝土框架在我国地震灾区的震损结构中占有重要比例，震损框架加固后在后续服役期的抗震性能研究成为亟待开展的课题。玄武岩纤维增强复合材料（BFRP）具有高性价比和环保的显著优点。以其为加固材料，本项目研究FRP加固震损框架的受力机理与抗震性能。首先，模拟实际震损结构加固时的状态开展BFRP加固震损柱和框架抗震性能的试验与理论研究，揭示震损程度、残余位移和轴压比对FRP加固震损柱及框架受力机理和抗震性能的影响规律，提出FRP加固震损柱的恢复力模型；其次，建立FRP加固震损框架的数值分析模型，研究震损框架加固后的地震反应特征与破坏机制；然后，基于地震危险性理论研究震损框架在后续服役期的地震需求参数计算方法，提出震损框架加固后抗震性能的分析方法；最后，提出震损框架基于性能的FRP抗震加固设计方法。本项目的研究对混凝土结构加固理论的完善和推动BFRP在实际震损结构抗震加固中的应用具有积极意义。

已知独立源作为电路输入，表示了外界对电路的作用，即独立源在电路中起着“激励”作用，由于它的存在才能在电路中引起电流、电压和功率。而受控电源表示某处电压或电流控制另一处电压或电流的能力，并不起“激励”作用。由受控源模型可知，受控源为有源双口网络，从受控角度说，受控源是一种具有揭合性质的元件。其电压或电流和另一个元件的电压或电流有函数关系，完全不同于无源元件。后者的电压和它自身的电流有函数关系。当然，重要的是受控源既为电源，它也和独立源一样具有源的根本属性，即在一定条件下能向电路提供能量。不过受控源洪出能量的多少必需受控制量的支配，受控源不能单独存在并输出能量。具体说，若控制电压U=0，电压控制电压源其所在处应短路；电压控制电流源其所在处应开路。若控制电流I=0，电流控制电压源其所在处应短路，电流控制电流源其所在处应开路。进一步分析，受控源可看作一种具有电阻性质的元件处理，即能用一个等效电阻来代替它。由于电阻消耗能量，而受控源可以提供能量，所以此时其应为负值电阻 。