发展装配式钢结构建筑,有利于推进建筑业转型升级,实现建筑产业现代化。为提高装配式钢结构的抗震性能,结合消能减震技术,提出了一种装配式摩擦耗能组合墙板,对其进行了理论计算与有限元参数分析。主要研究内容与取得的成果如下:(1)提出一种适用于装配式钢结构的摩擦耗能组合墙板,该墙板由带有摩擦铰的耗能支撑与轻质内、外墙板组合而成。当主体结构在风荷载及多遇地震作用下产生弹性层间位移时,摩擦耗能墙板与结构共同工作并提供抗侧刚度,有利于结构在正常使用状态下的变形控制;当主体结构在罕遇地震作用下,产生弹塑性层间位移时,该耗能墙板通过摩擦铰的转动,提供阻尼与耗能,可减少主体结构在强震下的地震反应。(2)装配式摩擦耗能组合墙板的主要受力耗能构件为摩擦耗能支撑,由摩擦铰连接的四边形耗能器和支撑斜杆组成。当摩擦铰发生初始转动后,由于四边形耗能器沿受拉对角线方向变长,沿受压对角线方向变短,受压支撑斜杆将不会因受压而产生屈曲变形。装配式摩擦耗能组合墙板在承受反向荷载作用时,保持拉压同性,摩擦耗能墙板的强度和刚度无退化,滞回性能稳定。(3)根据虚功原理,通过微元分析,对装配式摩擦耗能组合墙板的摩擦铰转动弯矩、杆件受力、初始抗侧刚度与耗能能力进行了分析,得出了计算公式。公式表明:摩擦铰的转动弯矩的大小与摩擦垫片的摩擦系数、施加在高强螺栓上的预紧力、摩擦垫片内径成正比关系,且转动弯矩将会随着摩擦片半径比例系数的增大而增大。摩擦耗能墙板的强度、初始抗侧刚度、耗能能力与摩擦铰转动弯矩、耗能连杆几何特性相关。(4)考虑摩擦接触及几何非线性建立摩擦耗能墙板的有限元分析模型,通过模型在单向加载下的强度、刚度与理论公式计算值的对比,验证了该有限元模型具有较好的精度和可靠性,可用来进行摩擦耗能墙板的相关参数分析。(5)基于有限元模型的变参分析,对摩擦耗能墙板在单调荷载作用下的强度进行了分析,系统分析了垫片尺寸、螺栓预紧力、耗能连杆长度对摩擦耗能墙板水平受剪承载力的影响。分析发现,摩擦耗能墙板的水平抗剪承载力受转动弯矩与耗能连杆长度影响较大。(6)基于有限元模型的变参分析,对摩擦耗能墙板在单调荷载作用下的初始抗侧刚度进行了分析,系统分析了转动弯矩、耗能连杆长度、耗能连杆抗弯刚度对摩擦耗能墙板抗侧刚度的影响。分析发现,装配式耗能墙板的抗侧刚度随着转动弯矩的增大而增加;摩擦耗能墙板的刚度随着耗能连杆长度的增加而相应减小;随着耗能连杆抗弯刚度的增加,摩擦耗能墙板的刚度也相应增加,在耗能连杆抗弯刚度增长到一定值后,墙板的刚度不再变化。(7)基于有限元模型变参分析,对摩擦耗能墙板的在往复荷载作用下的耗能能力进行了分析,系统分析了摩擦垫片尺寸、高强螺栓预紧力、耗能连杆长度等参数对摩擦耗能墙板耗能能力的影响。分析发现当k=1.5、P=120 kN、a=1200 mm装配式耗能墙板的滞回性能较好。(8)根据理论计算公式及有限元数值分析结果,提出装配式摩擦耗能墙板的设计方法。