钢筋混凝土板柱结构是仓库、住宅、车库、办公楼等建筑常用的结构形式之一，在建筑空间和施工工艺等方面具有一定的优势。但震害表明，板柱节点的冲切破坏构成板柱结构的薄弱环节。本项目在基于性能的结构抗震设计基本框架内，开展钢筋混凝土板柱结构抗震性能研究。设计蝶形平面单向板和等宽度单向板以及双向板的对比试验，探求板柱节点冲切破坏机理，采用螺旋箍筋抵抗反复荷载和冲切剪力，提出延性板柱节点设计方法。通过板柱节点和板柱结构的抗震试验，提出板柱节点冲切破坏的机理模型，掌握板柱结构延性、滞回曲线和耗能能力，完善钢筋混凝土板柱结构分析的非线性有限元方法。并以此为基础，对钢筋混凝土板柱-剪力墙结构抗震性能和可靠度进行深入分析，构造板柱结构抗震性能指标，为钢筋混凝土板柱结构抗震设计提供理论支持和技术支持。

本项目围绕板柱-框架结构和板柱-剪力墙结构中的板柱结构的抗震性能，开展了试验研究与理论分析工作。主要成果如下： 1.完成22个单向板剪切破坏试验，结果表明：柱头的存在将提高构件的承载力，对跨中区域的裂缝发展存在约束作用，但是对最终剪切破坏面没有影响；受剪承载力随纵向配筋率的提高或剪跨比的减小而增加；有限元分析能够在一定程度上解释柱头对受剪承载力的影响； 2.完成35个中柱板柱节点的冲切破坏试验，试验结果表明：提高混凝土强度、减小冲跨比、提高纵向配筋率均对板柱节点的受冲切承载力存在有利影响；矩形柱角区域存在明显的应力集中，而圆柱截面边缘应变趋于均匀分布；配置整体性钢筋能够有效提高残余承载力和冲切破坏后承载力。 3.完成E、S两个系列偏载冲切试验和2个水平往复荷载板柱节点冲切破坏试验，结果表明：板柱节点的受冲切承载力随混凝土强度提高而增加，随冲跨比增大而减小，随纵向配筋率增大而增大；对低配筋高重剪比节点，不平衡弯矩的参与可能改变其最终的破坏形态；同等配筋条件下，重剪比增加会导致层间侧移能力的大幅下降。 4.收集整理国内外楼板和基础板受冲切破坏的试验数据，建立钢筋混凝土板受冲切试验数据库。通过回归分析，推导了钢筋混凝土板受冲切承载力计算公式。 5.采用MIDAS软件对板柱-剪力墙和框架-剪力墙的结构进行有限元模拟，分析结果表明：在地震作用下，板柱-剪力墙结构的顶点位移、最大层间位移角、基底剪力均大于框架-剪力墙结构；推导了两种考虑近场地震竖向效应的改进Pushover分析方法；构造了基于贝叶斯网络的专家系统通用原型机用于结构工程的诊断评估；基于CAPRA平台对四川地区进行了地震风险多标准模拟分析；推导了结构损伤指数模型，并根据所提出的模型对结构的损伤程度进行了易损性评估。 6.完成了7根钢筋混凝土柱试验，提出了基于位移的多水准能力谱设计方法，得到了柱箍筋抗剪与约束的关系，并改进了钢筋混凝土柱压弯剪相互作用计算方法。 7.完成了一系列高强钢筋在往复荷载和低周疲劳下的试验，试验结果表明：在往复荷载下，钢筋试验长度与其所达到的最大应变成反比；对于承受小应变幅值往复荷载的钢筋，其低周疲劳寿命受锈蚀的影响程度比承受大应变幅值往复荷载的钢筋明显更大。 2100433B

钢筋混凝土板柱结构是仓库、住宅、车库、办公楼等建筑常用的结构形式之一，但板柱节点的冲切破坏构成板柱结构的薄弱环节。地震震害和工程事故表明，这一薄弱环节有可能导致板柱结构在偶然荷载下发生连续倒塌破坏。本项目在结构体系综合防灾的背景下，以避免钢筋混凝土板柱结构连续倒塌破坏为目标，设计钢筋混凝土板柱结构模型和延性板柱节点试验方案，分别考虑结构底层柱破坏和节点破坏可能导致的结构连续倒塌。引入约束混凝土的概念，设计延性板柱节点及试验方案。通过提高板柱节点延性，实现提高钢筋混凝土板柱结构整体抗倒塌性能的目的。在试验研究的基础上，分析底层柱或板柱节点失效后，荷载传递路径的变化，提出简化的板柱结构抗倒塌分析方法。采用马尔科夫链随机模型，引入区间变量，分析板柱结构体系的失效概率，并以此为基础，结合钢筋混凝土板柱结构抗震设计的构造措施，提出钢筋混凝土板柱结构抗倒塌设计的基本框架。

板柱结构体系是常用的建筑结构形式，因具有良好的经济效益得到广泛应用。地震震害和工程事故表明，板柱节点冲切破坏是导致其连续倒塌破坏的潜在危险因素。本项目以避免板柱结构连续倒塌破坏为目标，设计模型和延性节点试验，分别考虑底层柱和节点破坏可能导致的连续倒塌，为完善板柱结构抗连续倒塌设计提供参考。项目完成的主要研究如下: 1.采用拟静力试验方法模拟板柱结构底层柱突然失效，基于试验结果研究连续倒塌过程中的破坏过程和受力状态，揭示了结构在底层柱或节点破坏后能够形成新的荷载传递路径和传力机制，板的压力、拉力薄膜作用分别发挥不同程度的作用，在底层柱失效后提供高于屈服线承载力的抗倒塌能力，有限平面刚度提供的压膜作用使得结构极限承载力明显大于塑性铰线值。同时，对关键子结构进行模态试验，结果表明：随混凝土龄期增长，各阶频率也相应增大，温度变化影响较小，依据试验结果和有限元模拟对结构进行参数识别和损伤诊断，为板柱结构的损伤诊断提供参考和依据。 2.完成以有无柱头、混凝土强度等试验变量的22块单向板试验，结果表明：剪跨比对破坏模式具有显著影响，柱头和配筋率对极限承载力的影响随混凝土强度不同而存在差异，提高混凝土强度、配筋率、降低剪跨比能提高极限承载力，并提出能够准确预测无腹筋细长梁抗剪承载力的计算公式。 3.完成16块轴心荷载、轴心和偏心荷载共同作用下的板柱节点试验研究，比较混凝土强度、配筋率等因素对冲切承载力的影响。结果表明：偏载作用下，构件承载力明显降低，临界破坏面呈明显的不对称，提高混凝土强度和配筋率能够提高抗冲切承载力，增大剪跨比构件延性提高，承载力下降，对于混凝土强度较低的构件该效果更加显著。 4.采用ABAQUS和ATENA对板柱结构进行有限元模拟，建立有限元模型并对试验的整个过程进行模拟，针对相关参数进行计算，模拟结果与试验现象吻合良好且具有足够精度，验证了有限元分析对板柱结构抗连续倒塌模拟的可行性。 5.采用拆除构件法对关键子结构进行计算，采用塑性极限荷载法评估框架结构发生初始破坏后的抗连续倒塌能力，据此提出板柱结构抗倒塌设计流程。建立抗冲切试验数据库，基于回归分析方法推导出冲切承载力计算公式，并按照R-F法和蒙特卡洛法对抗力可靠指标进行分析。基于试验和有限元计算的板端塑性转角值，建立板柱结构抗倒塌设计的临界判定标准，提出板柱结构抗倒塌设计的基本框架。 项目后续研

由楼板和柱组成承重体系的钢筋混凝土板柱结构在建筑工程中应用较为广泛。该类结构在遭遇爆炸时，发生连续倒塌的潜在危险因素与梁柱结构有所不同。目前，关于混凝土结构防连续倒塌的研究多针对梁柱结构，而对板柱结构的研究较少。因此，开展爆炸荷载作用下钢筋混凝土板柱结构连续倒塌研究具有重要的理论意义和应用价值。项目结合已有的研究成果，采用试验研究和理论分析相结合的方式，研究爆炸荷载对板柱节点受力性能和破坏模式的影响，然后进行爆炸荷载作用下钢筋混凝土板柱结构连续倒塌试验研究，分析结构受力性能、动力响应特征和失效模式等，得到连续倒塌过程中结构传力机制变化规律和荷载动力效应对结构承载力影响程度。构建适用于板柱结构连续倒塌的分析方法，结合数值计算深入探讨板柱结构连续倒塌机理，提出爆炸荷载作用下板柱结构连续倒塌实用计算方法，为板柱结构防连续倒塌工程设计提供参考。