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防災科技學院研究團隊針對汶川地震極震區倒塌破壞最為嚴重的多層鋼筋混凝土框架結構和底商多層砌體結構,基于震害經驗總結、實驗驗證和理論分析等手段進行科技攻關,取得地震破壞機理的全新認識。研究認為,梁上填充墻的約束效應是導致“強柱弱梁”抗震設計難以實現的重要原因,發現不均衡設置的半高連續填充墻將引起地震力向受約束的柱高度凝聚,成為結構中典型的薄弱環節,最終引起結構整體倒塌。研究團隊將這一倒塌機理概括為“凝震聚力,個個擊破”。
研究團隊經過多年研究,針對我國常見的房屋類型,建立了定性與定量相結合的“散、脆、偏、單”抗震能力評定新方法,指出我國城鄉建筑如果克服這四類結構缺陷,實現“整而不散、延而不脆、勻而不偏、冗而不單”,抗震目標可達到“七級不壞、八級不倒”,是對抗震概念設計的有益發展。研究團隊還對結構的關鍵受力構件墩柱的抗震性能開展了專門研究,發展了適用于剪切破壞形態的墩柱抗震數值分析模型,為揭示結構的地震破壞機理提供了手段。將高強鋼筋、FRP(纖維增強復合材料)、早強混凝土等新材料引入墩柱的抗震設計和震后修復,提高了結構的韌性水準。針對建設場地存在不均勻沉陷對結構隔震設計的困難,發明了高度可調橡膠隔震支座,同時具備隔震和抗御地基不均勻沉陷的功能,工程應用超過16萬平方米。為提高高層剪力墻結構的抗震能力,發明了鑲嵌于連梁中間的鋼滯變阻尼器。在連梁兩端相對位移驅動下,阻尼器消能片全高度等應力屈服,模塊化裝配,參數調整靈活,耗能效果十分顯著,工程應用超過200萬平方米。
在該領域,研究團隊取得多項科技成果,共取得國家發明專利11項,計算機軟件著作權2項,出版專著1部,發表核心以上論文100余篇,3篇論文入選“領跑者5000—中國精品科技期刊頂尖學術論文”。
(該研究成果獲得2021年度防震減災科學成果獎二等獎)