钢结构抗震性能设计

第四章抗震性能设计

4.2b 综述适用于钢构件、钢节点、钢连接的几种滞回模型和损伤指数。（重点阐述有关钢结构的内容)

答：

1、滞回模型

（1）钢构件的滞回模型：

a、轴心受力构件

反复荷载作用下轴心受力钢构件滞回模型

b、受弯构件

反复荷载作用下受弯钢构件的滞回模型

c、钢板

反复荷载作用下受弯钢构件板的滞回模型

（2）钢连接的几种滞回模型

线性模型非线性模型

（3）钢节点的滞回性能模型

反复荷载作用下受弯钢节点的几种滞回模型

2、损伤指数综述

为了定量描述结构防止在地震中倒塌的安全度，提出了损伤指数的概念。对结构在其寿命周期内所能承受的地震破坏总量的预测由损伤指数(Damage Index)控制，而损伤指数由刚度、强度和延性确定。对于其中的延性而言，损伤指数分别从构件级别、楼层级别和整体结构级别代表了塑性铰的塑性转动能力。

（1）构件损伤指数

可以由所需塑性转动能力和可提供的塑性主动能力之间的比值计算得出。

a dm I θθ/r

（2）楼层损伤指数

代表了楼层抵御地震破坏的能力：

（3）整体损伤指数

描述整个结构的损伤指数，包括地震作用下的结构整体性能。

4.3c综述屈曲约束支撑(无粘结支撑、防屈曲支撑)的特点、类型、设计要点以及国内外最新研究进展和工程应用现状。答：

1、特点

在普通支撑外部设置套管，约束支撑的受压屈曲，构成屈曲约束支撑。屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接，所受的荷载全部由芯板承担，外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲，使芯板在受拉和受压下均能进入屈服，因而，屈曲约束支撑的滞回性能优良。

.屈曲约束支撑与普通支撑滞回性能对比

优点：

（1）承载力与刚度分离

普通支撑因需要考虑其自身的稳定性，使截面和支撑刚度过大，从而导致结构的刚度过大，这就间接地造成地震力过大，形成了不可避免的恶性循环。选用防屈曲支撑，即可避免此类现象，在不增加结构刚度的情况下满足结构对于承载力的要求。

（2）承载力高

抗震设计中，普通支撑和屈曲约束支撑的轴向承载力设计值为：

（3）延性与滞回性能好

屈曲约束支撑在弹性阶段工作时，就如同普通支撑可为结构提供很大的抗侧刚度，可用于抵抗小震以及风荷载的作用。屈曲约束支撑在弹塑性阶段工作时，变形能力强、滞回性能好，就如同一个性能优良的耗能阻尼器，可用于结构抵御强烈地震作用。

（4）保护主体结构

屈曲约束支撑具有明确的屈服承载力，在大震下可起到“保险丝”的作用，用于保护主体结构在大震下不屈服或者不严重破坏，并且大震后，经核查，可以方便地更换损坏的支撑。

（5）减小相邻构件受力

采用屈曲约束支撑，支撑受拉与受压承载力差异很小，可大大减小与支撑相邻构件的内力（包括基础），减小构件截面尺寸，降低结构造价。

不足：

在安装屈曲约束支撑的部位，也少不了影响使用空间，影响采光和观瞻。施工中，节点连接处理是个关键，也是个难点，处理不好可能导致屈曲约束支撑起不到耗能的作用。传统屈曲约束支撑存在自重过大、构造复杂、某些部位容易出现应力集中的问题。

各种不同类型的屈曲约束支撑都有各自的专利权, 比如台北县政府大楼改

造和美国盐湖城Bennett联邦大楼抗震加固工程均使用的是日本新日铁公司的产品，均支付了很高的费用.。屈曲约束支撑专利权的存在又在一定程度上制约了它更广泛的使用。

2、类型

（1）承载型屈曲约束支撑：作为承载构件使用，指通过引入屈曲约束机制来提高支撑构件的设计承载力，保证支撑在屈服前不会发生失稳破坏，从而充分发挥钢材强度，称之为“承载型屈曲约束支撑”；

（2）耗能型屈曲约束支撑：作为耗能构件使用，指在弹性阶段利用屈曲约束的原理来提高支撑的设计承载力，在弹塑性阶段利用芯板钢材的拉压屈服滞回来耗能的消能减震结构构件，称之为“耗能型屈曲约束支撑”；

（3）屈曲约束支撑型阻尼器：作为拉压屈服型软钢阻尼器使用，一般控制在小震屈服，称之为“屈曲约束支撑型阻尼器”。

3、设计要点

屈曲约束支撑有三种承载力，即设计承载力、屈服承载力与极限承载力，在结构设计中适用于不同的情况。

（1）设计承载力

屈曲约束支撑的设计承载力是按下式计算得到的：

式中，A一屈曲约束支撑芯材截面面积：f一芯材强度设计值，按照下表确定：

芯板钢材强度设计值

（2）屈服承载力

屈服承载力用于结构的弹塑性分析，为屈曲约束支撑首次进入屈服的轴向力，是按下式计算得到的：

式中，A一屈曲约束支撑芯材截面面积：f y一芯材屈服强度，按照下表确定：

芯板钢材的屈服强度

（3）极限承载力

国家规范中规定的钢材强度为下限，计算屈曲约束支撑极限承载力时应考虑钢材的超强系数，且屈曲约束支撑的芯材在地震作用下拉压屈服会产生应变强化效应，考虑应变强化后，支撑的最大承载力为极限承载力，可按下式计算：

式中，R y一芯板钢材的超强系数，根据下表确定；ω一应变强化调整系数，根据下表确定；N by一屈曲约束支撑屈服承载力。

芯板钢材的超强系数和应变强化调整系数

(4)外套筒抗弯刚度要求

为保证承载型屈曲约束支撑在轴力作用下不发生整体失稳，其套筒抗弯刚度应满足下式要求：

或

式中，I一屈曲约束支撑套筒的弱轴惯性矩；E一套筒钢材弹性模量；l一支撑长度；N by一承载型屈曲约束支撑的屈服承载力。

为保证耗能型屈曲约束支撑在大震作用下不发生整体失稳，其套筒抗弯刚度应满足下式要求：

或

式中，I一屈曲约束支撑套筒的弱轴惯性矩；E一套筒钢材弹性模量；l一支撑长度；N bu—耗能型屈曲约束支撑的极限承载力。

屈曲约束支撑型阻尼器的外套筒抗弯刚度要求可参考耗能型屈曲约束支撑。

(5)连接节点设计

对于高强螺栓型连接节点，应保证与屈曲约束支撑相连节点在地震作用下不发生滑移，其连接高强度摩擦型螺栓的数量珂可由下式确定：

式中，n f—传力摩擦面数目；μ—摩擦面的抗滑移系数；P—每个高强螺栓的预拉力；N c—连接节点设计用屈曲约束支撑承载力代表值，对承载型屈曲约束支撑为屈服承载力N by：对耗能型屈曲约束支撑和屈曲约束支撑型阻尼器为极限承载力N bu。

摩擦面的抗滑移系数值

每个高强度螺栓预拉力P值(kN)

对于焊接型连接可采用角焊缝或对接焊缝，焊接连接的承载力Ⅳ，应满足下式要求：

对承载型：

对于耗能型和阻尼器：

式中，N by一承载型屈曲约束支撑的屈服承载力；N bu一耗能型屈曲约束支撑的极限承载力。

当节点与支撑采用对接焊缝连接时，节点钢材强度设计值应不低于屈曲约束与节点相连端钢材的强度设计值。

(6)小震验算

不同类型的屈曲约束支撑有不同的设计准则，对承载型屈曲约束支撑和耗能型屈曲约束支撑，在小震阶段只要屈曲约束支撑在风载或小震作用下与其它静力荷载的基本组合的最大轴力值(受拉或者受压)小于屈曲约束支撑的设计承载力Nb，即满足设计要求。

式中，N一屈曲约束支撑在风载或小震作用下与其它静力荷载的基本组合的最大轴力值(受拉或者受压)；N b—屈曲约束支撑的设计承载力。

对屈曲约束支撑型阻尼器，由于设计时在小震阶段其芯板钢材就已经进入屈服耗能；因此，设计时应控制在“小震屈服”。

(7)中震和大震验算

由于承载型屈曲约束支撑在抗震设计中的性能目标应达到“中震不屈服，大震不屈曲”，因此，对承载型屈曲约束支撑应进行“中震不屈服”的设计，同时还应满足大震下不屈曲的性能目标要求。

耗能型屈曲约束支撑由于在中震和大震下其芯板要进入屈服，通过芯板的拉压滞回来耗能；因此，此两阶段的验算要采用弹塑性分析方法。目前的弹塑性分析方法主要有静力弹塑性分析方法和动力弹塑性分析方法，耗能型屈曲约束支撑的滞回模型可选用如下图所示的双线性恢复力模型。

屈曲约束支撑双线性恢复力模型

其中，B by一屈曲约束支撑屈服承载力；Δy一屈曲约束支撑初始塑性变形；k一屈曲约束支撑的刚度；可按照后k=（EA e）/l取值；E一钢材弹性模量；A e 一屈曲约束支撑芯板考虑轴向变刚度后等效截面积；l一支撑长度；q一芯板钢材的强化系数，可取为1％。

对屈曲约束支撑型阻尼器，由于在中震和大震作用下阻尼器早已进入屈服，因此，其变形能力应满足设计要求。

4、国内外最新研究进展和工程应用现状

（1）TJ型屈曲约束支撑是同济大学研发、上海蓝科钢结构技术开发有限公司总经销，具有完全独立自主知识产权、已在上海世博中心、上海虹桥交通枢纽磁浮车站、东方体育中心、阿富汗Marriot酒店等多个重大工程中应用的成熟产品。TJ型屈曲约束支撑通过多年的发展，已经形成了一套完整、成熟的设计、加工、安装体系，且已通过IS09001质量管理体系论证。

（2）上海蓝科建筑减震科技有限公司宫海，同济大学王彦博等人为了研究腹板开孔H型钢预埋件受力性能，采用ABAQUS软件对该类节点进行了大量的研

究。提出了：腹板开孔H型钢预埋件的整体受力性能优于锚固式埋件节点，通过改变H型钢的长度、厚度与开孔宽度，该类型连接的承载力可达2000—5000KN。

（3）屈曲约束支撑对已有的结构的加固并不仅仅局限于钢结构体系，还可以运用于钢筋混凝土结构。美国University of Southern California在一座未满足现行美国规范抗震设计要求的教学楼进行加固处理。

（4）2004年Core Brace公司将屈曲约束支持运用于OSHPD项目中，并在UCSD做了目前规模最大的屈曲约束支撑试验以及工程项目的技术支持（试验施加于支撑的轴力达到4892.8KN，超过美国的规范的规定）。最近日本提出屈曲约束支撑也可以用于屋架和网架、网壳等空间结构。在这些结构局部受力较为不利位置，引入了屈曲约束支撑结构，将会改善其受力性能，起到提高承载力的作用。

（5）承载型屈曲约束支撑：上海东方体育中心为2011年世界游泳锦标赛而建，由三个主要场馆组成：综合馆、游泳馆、跳水馆，其中屋盖结构为一个“半月”形平面室外跳水馆，是上海东方体育中心的一大亮点。

上海东方体育中心跳水馆

跳水馆除端跨外，其他各跨之间采用直径100mm的钢索连接，两个端跨处采用了刚性连接，若采用普通钢支撑，由于稳定性能的需要，采用了直径为300mm的圆钢管，与其他各跨在建筑表现力性能较差，为解决既能刚性连接，又能减小外观尺寸的问题，采用了承载力为400kN的承载型屈曲约束支撑，外观直径200mm，基本解决了建筑和结构的双重难题。

承压型屈曲约束支撑安装图上海世博中心

（6）耗能型屈曲约束支撑：上海世博中心，该结构抗震设防类别为重点设防类，为提高结构抗震性能，设置了屈曲约束支撑作为耗能构件。

采用屈曲约束支撑后。由于地震作用的减小，不仅减少了结构用钢量，也减少了地基基础和节点连接的费用。此外，罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析表明，采用耗能型屈曲约束支撑后，支撑耗能效果显著，结构大震作用下的层问位移角满足规范的要求。

（7）屈曲约束支撑阻尼器：上海董家渡1#仓库，在进行结构抗震加固考虑设置屈曲约束支撑阻尼器以增大结构的阻尼比，降低地震作用。

上海董家渡1#仓库改造后效果图屈曲约束支撑型阻尼器安装照片

4.4a 偏心支撑钢框架的有哪些类型？耗能机理如何？抗震设计要点和应注意的问题？国内外工程应用实例？与最新的耗能减震设计理念和技术相比，还存在哪些不足之处？

答：

偏心支撑框架( EBF) 则充分利用支撑与柱、或支撑与支撑之间的梁段形成

耗能梁段,是一种非常刚劲的结构体系,具有极好的耗能能力以抵抗大的地震影响,还可保护支撑斜杆免遭过早屈曲,相应地延长和有效地保持结构抗震能力的持续时间,且可有效地节约钢材。

1、偏心支撑分类

偏心支撑钢框架的一个显著特点是每一个支撑至少有一端是与梁相连接，支撑斜杆与梁、柱的轴线不是交汇于一点，而是偏心连接，梁中较短的一段形成一个先于支撑斜杆屈服的―耗能梁段耗能梁段。

常见的偏心支撑钢框架形式如下图所示：

其中D 支撑框架通常用于跨度较小的部位(比如楼梯间) ,但为了保证整体结构的对称反应,此类支撑应成对布置;对于跨度较大的结构,通常采用另外三种式。特别是分K支撑框架,因其支撑本身的对称性,且耗能梁段不直接与柱相连,从而避免了全弯矩框架的问题,因此具有一定的优点,甚至梁柱节点可以设计成铰接。

2、耗能机理

耗能梁段是偏心支撑框架的保险丝，当地震时耗能梁段端部先于支撑和梁柱节点屈服，通过耗能梁段的非弹性变形耗能，而支撑不屈曲。利用耗能梁段在反复地震荷载作用下的良好的滞回耗能性能来耗散地震能量。

下图给出了两种偏心支撑在水平荷载作用下梁的典型应力分布情况：

D支撑分-K支撑

从图中可知，耗能梁段在水平力作用下将承受很高的剪力、杆端弯矩及较低的轴向荷载，同时在耗能梁段以外的梁也承受了较大的杆端弯矩及轴向力。对于长度较小的耗能梁段，随着水平荷载的增加，在杆端弯曲破坏之前，往往在梁段内产生剪切铰，形成剪切梁段；对于长度较大的耗能梁段，其端部的弯矩值较大，在梁段剪切屈服前将产生弯曲屈曲。

弯曲屈服型耗能梁段不宜用于支撑与柱之间的原因，除了是因为耗能性能不如剪切型梁段之外，还有一点是目前还没有合适的节点连接。但是耗能两端并不是越短越好，但耗能梁段越短，塑性变形越大，对其转动能力的要求也越高，有可能导致过早的塑性破坏；而且整体框架的侧向位移也对耗能梁段的转动能力提出了一定的要求，框架的位移转角和耗能梁段的转角关系具有一定的关系。因此耗能梁段也不能太短，有关资料认为，当梁段长在1～1.3Mp/Vp时，该梁段对偏心支撑框架的承载力、刚度和耗能特别有效。

从以上分析可知，梁耗能的关键是梁必须具有一定的转动能力，但同时也应注意与耗能梁段相连的其它构件，一旦这些构件首先破坏，设置支撑将毫无意义。

3、抗震设计要点和应注意的问题

（1）确定耗能梁段的长度

耗能梁段是偏心支撑框架塑性变形耗散能量的构件，其耗能能力和梁段的长度和构造有关。

剪切型梁段：

a≤1.6Mp/Vp

弯曲屈服型：

a＞1.6Mp/Vp

其中，a为耗能梁段净长度；

Mp为梁段塑性抗弯强度；

Vp为抗剪强度。

从内力分布可知，剪切型梁段由于剪力分布均匀，如不考虑局部高应变，一旦形成剪切塑性铰，该铰的分布范围将很大，甚至充满整个梁段。也就是说，剪切型梁段具有非常好的变形能力，因而可以耗散更多的能力，据Engelhardt和Povov分析，细部构造合理的剪切型梁段，其转动角度可达0.1Rad，而弯曲型梁段的转角仅可达到0.02Rad。

所以，设计时应优先选用剪切型梁段。

在地震作用下，偏心支撑框架的支撑斜杆产生轴向力，轴力的水平分量会成为耗能梁段的周压力，轴力较大时，不利于梁段的屈服后性能。所以，轴力较大时，应该减小耗能梁段长度：

（2）耗能梁段承载力验算验算公式

（3）偏心支撑其他杆件内力设计及验算

a、偏心支撑其他杆件内力设计值

为了实现强柱、强梁、强支撑、若耗能梁段的目标，柱、梁和支撑设计值应取耗能梁段剪切屈服时对应的内力乘以增大系数：

b、与耗能梁段同一跨梁的强度和稳定性验算

c、支撑斜杆的强度和稳定性验算

（4）设计应注意的问题

a、设置加劲肋

在剪切型耗能梁段的腹板设置加劲肋可以使腹板的抗剪能力得到加强,从而推迟了梁腹板剪切屈服的开始,使梁转动的范围更大。设计时应注意,加劲肋与梁腹板同高且在梁段内等距离布置。对于高度大于600mm 的梁,加劲肋在腹板两侧成对布置;当梁高小于600mm 时,可仅在一侧设置加劲肋。加劲肋必须采用角焊缝与梁相连,与梁腹板焊缝的强度须大于或等于加劲肋的竖向名义抗拉强度,与梁翼缘焊缝的强度须大于或等于加劲肋的竖向名义抗拉强度的25 %。

b、耗能梁段的侧向支撑

耗能梁段的每一端必须设置侧向支撑以限制耗能梁段及其以外的梁段的侧向扭转,同时保证偏心支撑不偏离于框架平面。否则,一旦偏心支撑受压时,其端部将产生平面外弯矩,对梁产生一定的扭转作用,受扭的梁段耗能能力将降低。考虑到楼面并不能对梁上翼缘提供足够的侧向抗扭刚度,侧向支撑应在梁上下翼缘同时布置,并且要保证侧向支撑能够承担相当于梁翼缘名义强度6%的设计荷载。

c、耗能梁段与柱的拼接

对于耗能梁段直接与柱相连的框架,AISC提出了特殊的要求,认为只有剪切型梁段才能采用这种连接方式,节点拼接时,梁段翼缘必须采用深熔焊缝与柱相连且梁段腹板也必须与柱上的外伸节点板相焊接才能充分传递梁上的剪力、轴力和弯矩,而不能采用栓接腹板的连接方式(见下图) ,因为栓接节点在循环剪力作用下,螺栓将产生相对的滑移,使梁翼缘与柱连接焊缝处产生局部高应变,最终导致翼缘与柱连接焊缝开裂。而弯曲型梁段由于梁端弯矩很大,普通的抗弯框架节点难以承受相应的塑性铰的转动,因此一般不宜采用耗能梁段与柱直接拼接。

支撑框架节点细部

d、耗能梁段外其它构件的性能要求

钢框架设置偏心支撑的目的是把耗能梁段作为一个“保险丝”,即耗能梁段能耗散很多甚至全部由地震产生的能量。但耗能梁段的剪力将在偏心支撑及节点外梁段中产生较大的轴力和剪力。为达到设计目的,在耗能梁段达到其最大承载力时必须保证这一部分构件在弹性范围内。AISC认为,耗能梁段外的梁应能承受1.25倍梁段名义强度引起的轴力、剪力和弯矩。另外,为防止节点外梁承受大的轴力,偏心支撑与梁的角度应不小于35°。梁段与支撑的节点按支撑的名义强度设计。在多层轻钢框架中,为便于安装,可将节点设为铰接,但节点板上必须附加抗弯或双层焊接加强板,因为在日本一个6 层足尺偏心支撑框架中发现有类似节点的破坏。如采用刚性节点,一般是把支撑和梁直接焊接,但不能伸入到耗能梁段内。设计中应避免柱的非弹性性能,因为这种反应影响了重力结构体系的稳定性,对有支撑的框架跨中的柱,应保证有足够的强度承担重力作用及1.25倍耗能梁段名义剪力引起的弯矩和轴力。

4、国内外工程应用实例

中国工商银行总行营业办公楼工程

中国工商银行总行营业办公楼工程结构为钢框架偏心支撑体系，总高度54.7米，建筑面积9.6万平方米，钢结构用钢量8000吨。中国工商银行总行办公楼(12层、高48.3m),由于柱网大且不规则,需要支撑协同工作,采用了适量的延性较好的偏心支撑是比较合理的。

中国国际贸易中心三期主塔楼核心筒采用了由组合柱、钢梁和钢斜撑组成的组合支撑框架方案，为了在严格的侧向刚度要求下提供更多的延性机制，同时也为了适应洞口和管道的需要，核心筒结构即采用了中心斜撑也采用了偏心斜撑。

5、与最新的耗能减震设计理念和技术相比，还存在的不足

（1）偏心支撑钢框架的耗能梁段属于金属屈服型耗能阻尼器，相对黏滞型阻尼器（黏性或黏弹性材料制作），黏滞型阻尼器从小振幅到大振幅都可以产生阻尼耗能作用，而金属屈服型耗能阻尼器只有在较大振幅时，金属屈服才会发挥其耗能作用；

（2）意大利学者Marioni首先研制电感应耗能器，其基本原理是将震动所产生的地面运动转化为内部电流，再通过电流短路的方式将电能转化为热能散掉，从而保证结构的安全，电感应耗能器工作性能好，耗能但一般不发生破坏。而钢梁耗能段是利用其塑性变形耗能的，是以耗能梁段的先破坏来保护结构的，破话后需要修复或更换；

（3）利用粘滞流体阻尼器耗能减震。利用活塞推动油缸中的油通过节流孔而产生阻尼力。再通过控制油的粘度来设计出不同性能的阻尼器，耗能能力比较容易掌握。偏心支撑框架的耗能梁段主要依靠钢梁腹板剪切变形耗能，其耗能能力无法准确把握。

4.5b你了解哪些结构抗震“保险丝”概念、构造和结构体系？请综述其特点、最新研究进展和工程应用现状。（重点阐述有关钢结构的内容,选答本题有附加分)

答：

1、概念

所谓抗震“保险丝”的概念实际上就是一种可恢复功能结构中的可更换结构构件就是典型的抗震“保险丝”，这是一种耗能抗震构件，它的作用如同保险丝，一旦发生地震，它将是主要受力点，最大限度消耗地震能量，减少变形，确保建筑安全。它可以在地震时保护结构不受破坏, 也能帮助人们在大地震之后尽快恢复正常生活, 是结构抗震设计的一个理想的新方向。

2、结构体系和构造

可恢复功能结构中主要包括可更换结构构件, 摇摆结构, 以及自复位结构三种结构体系。

（1）摇摆框架和摇摆墙系统

研究人员在震害观测过程中发现, 一些地震中伴有基础抬升或者结构摇摆的房屋, 在地震后, 其结构功能没有受到破坏. 因此, 结构工程界开始了一系列摇摆结构体系的研究. 摇摆结构体系不是利用结构楼层本身的变形来耗散地震能量, 而是通过结构构件的摇摆, 将变形集中在摇摆界面上, 并在这些部位设置耗能构件。摇摆墙是采用特殊构造、底部具有一定转动能力和较大抗侧刚度的结构墙体，它能够有效控制结构在地震作用下的侧向变形模式，且能够以多种方式与消能减震装置结合，提高结构的耗能能力，进而提升结构整体的抗震能力。

（2）自复位结构

很多摇摆结构, 也可以看作自复位结构, 比如通过预应力钢绞线使摇摆框架在震后回复到原来的位置, 比如自复位摇摆墙.

（3）可更换结构构件,

地震发生时，可更换构件将是主要受力点，最大限度消耗地震能量，减少变形，确保建筑安全。震后可以及时更换满足使用要求。可更换构件这个概念最早在土木工程领域的研究与应用是在21世纪初，林同炎国际公司设计新旧金山一奥克兰海湾大桥东跨时，在悬索桥的并列双塔杆之间设计了一种可更换的钢塑性链连接构件，使其在小震时提供一定刚度，中震时保持弹性，大震时进入塑性，保证塔杆主体在大震时保持弹性。美国克莱姆森大学的Fortney和辛辛那提大学的Shahrooz在2006年提出了一种町更换的带“保险丝”的钢连梁。他们的研究表明，合理设计的钢组合连梁可以充分耗散能量，同时并不损坏母体墙。他们的设计思想是连梁所有的非弹性破坏都集中在连梁中段的截面上，母体墙和连梁与墙体连接的部分都不损坏，并且这段钢构件是可以更换的。

3、技术特点及应用

将摇摆墙技术应用于结构的抗震加固，摇摆墙体系可以有效控制结构的变形和损伤模式，抑制柱铰机制等局部破坏机制的出现，避免结构因地震动的不确定性可能引起的结构破坏模式的随机性，并使结构在强烈地震作用下的非线性响应更加易于预测，，具有明确的耗能部位。

大量的研究计算表明，可更换构件结构对结构抗震减震性能有很大的提高，而且可及时更换损坏构件，有利于节约。由于该类结构仍处于研究阶段，工程应用不是很广泛，在虹桥综合交通枢纽工程中部分应用。有研究者提出针对钢筋混凝土剪力墙墙脚部位的可更换构件的设想，即放置于剪力墙墙脚的拉压组合减震支座，在普通钢筋混凝土剪力墙的墙脚部位，用拉压组合减震支座代替，上下与墙体连接同时，经过特殊设计的支座能够承受较大的压力和拉力，调整剪力墙的抗震性能，增强延性。

工程师在日本三木市成功测试了一座配备新系统的26英尺高的三层钢骨架建筑，并在顶上安装了电子防御测试平台——世界上最大的地震模拟装置。钢铁“保险丝“，非结构部件，吸收超过7级的地震冲击，并且一旦摇晃停止，钢缆就会将建筑拉回垂直状态。在经历日本地震之后，变形的保险丝在4天之内就能被替换掉，而建筑物则能继续使用。这是摇摆墙与自复位结构体系在实际工程应用效果的最好证明。