本文是一篇结构工程论文，本文首先以方钢管混凝土框架-联肢钢板剪力墙为研究对象，进行了拟静力试验，观察了试验现象，分析了典型的破坏特征，得到了结构的滞回曲线。基于拉杆模型建立不同的钢板剪力墙模型，得到了基于拉杆模型下的结构的基底剪力-顶点位移曲线和结构的塑性铰发展情况。再根据相关规范，分别进行了模态分析，静力弹塑性分析，动力弹塑性分析。研究了结构的模态和振型质量参与系数、结构性能点、基底剪力-顶点位移曲线、塑性铰发展等方面。改变结构的钢板剪力墙强度、宽厚比、楼板厚度和截面含钢率等，进行静力弹塑性分析。定义结构不同性能下的极限状态，选择 11 条地震波，对结构进行了增量动力分析。基于增量动力分析结果，选择半概率的计算方法得到结构超过不同性能状态下的概率，并绘制了结构的易损性曲线。
1 绪论
1.1 课题研究的背景与意义
我国地理位置位于环太平洋地震带和欧亚地震带之间，地震灾害发生频率较高，在世界范围内，每年发生不同等级地震的次数居前列。根据我国颁布的主要城镇抗震设防烈度表，每个省份和自治区的大部分城市均位于抗震设防烈度为六度及六度以上的区域，并且近一半的主要城镇地处抗震设防烈度为七度和七度以上的地区[1]。1976 年唐山大地震、2008 年汶川特大地震、2010 年青海玉树地震，给部分城市带来了毁灭性的破坏和影响，造成了巨大的经济损失和人员伤亡[2]。而最近发生的 2016 青海门源回族自治县发生 6.4 级地震，造成 9 人受伤，数百户房屋受损。2017 年四川九寨沟县发生 7.0 级地震，造成 25 人死亡，176492 人受灾，73671 间房屋不同程度受损[3]。
随着建筑物高度的不断增加，结构自重越来越大。对于结构竖向受力构件提出了更高的要求，同时为了保证结构能够抵抗水平地震作用，对于结构的侧向刚度要求增加。钢管混凝土构件将混凝土与钢材相结合，充分利用钢材的高延性和混凝土较大的承载力，并弥补了钢构件易屈曲和混凝土易开裂的缺点，使钢管混凝土构件具有高的承载能力以及良好的塑性和韧性[4]。随着结构高度的增加，结构体系和构件的设计受水平荷载控制。因此，在高层结构的设计过程中，为保证结构在水平地震作用下产生的层间变形控制在规范要求的限值内，往往要求建筑具有较高的侧向刚度。因此在工程实践中，往往采用剪力墙或支撑结构承担侧向力。目前的剪力墙结构主要采用钢筋混凝土剪力墙，该类剪力墙截面尺寸大，占用了大量的建筑面积，且自重较大，增加了基础的负担和建造成本。同时其延性较差，在地震作用过程中，早期易产生裂缝，后期易发生脆性破坏，震后较难恢复。而钢板剪力墙利用墙板屈曲后形成的拉力场抵抗水平荷载作用，具有较高的抗侧刚度、强度、良好的延性和耗能能力，施工方便，节约空间，便于震后修复与更换[5]。地震力的大小与结构自身的质量密切相关，钢板剪力墙与钢筋混凝土剪力墙相比重量更小，因此受到的地震作用更小，同时也减小了基础的造价。将方钢管混凝土框架与钢板剪力墙相结合，钢板剪力墙主要承担水平荷载，方钢管混凝土框架主要承担竖向荷载，两者优势互补，可以充分发挥二者的性能，达到双重设防的设计标准[6]。
..........................
1.2 国内外研究现状
1.2.1 钢板剪力墙研究现状
加拿大学者 Thorburn 等[9]在 1983 年提出了钢板剪力墙屈曲后强度的概念，同时建立了用于等效模拟非加劲钢板剪力墙的拉杆条模型，并基于最小能量原理得到了拉杆倾角的计算方法，这一等效简化模型为钢板剪力墙的分析与设计提供了理论依据。
imler[10]和Kulark[11]对非加劲钢板剪力墙的强度、变形性能和滞回性能进行了研究，研究表明，钢板剪力墙具有优异的能量耗散能力和经济性。
Rezai[12]对两个四层的非加劲薄钢板剪力墙进行了拟动力试验研究，分析了钢板剪力墙的屈曲、屈服和焊缝开裂特征，研究了结构的耗能能力、塑性变形、刚度和强度退化。首次使用振动台试验，得到了钢板剪力墙的动力特性，分析了钢板剪力墙的抗震性能。
苏幼坡等[13]采用拟静力试验方法，对 4 个钢筋混凝土框架-薄钢板剪力墙试件的性能进行了研究。结果表明，钢板剪力墙对结构刚度和承载力的提高具有很大的贡献，且钢板剪力墙的延性和耗能能力较好。
聂建国等[14]完成了 2 个两跨五层钢板剪力墙试件的低周往复加载试验，钢板剪力墙按照 1:5 的比例缩尺。其中一个试件在框架与钢板剪力墙连接方式上做出变化，另外一个试件在剪力墙板上设置了加劲肋。试验结果表明，钢板剪力墙结构具有较高的承载能力，稳定的滞回性能。设置加劲肋的试件具有较好的滞回形态。
邵建华和顾强[15]基于数值分析方法，建立不同高厚比下的有限元模型，研究了钢板剪力墙水平极限承载力的变化情况。结果表明，高厚比大的钢板剪力墙耗能效率优于高厚比小的钢板剪力墙，薄钢板剪力墙虽然侧向刚度和承载力小于厚钢板剪力墙，但具有更高的延性。
.............................
2 方钢管混凝土框架-钢板剪力墙结构试验与有限元模拟
2.1方钢管混凝土框架-联肢钢板剪力墙试验
2.1.1 试验概况
设计了一榀方钢管混凝土框架-联肢钢板剪力墙试件。梁、柱、钢板剪力墙之间采用焊接连接。试件立面尺寸如图 2.1 所示。方钢管使用热轧钢管，中梁与连梁采用热轧 H型钢，顶梁采用焊接组合 H 形截面，钢材均为 Q235B 级钢。方钢管柱内填 C30 混凝土。构件截面尺寸见表 2.1。
............................
2.2钢板剪力墙等效模型
采用实体单元和壳单元对钢板剪力墙进行模拟时，建模复杂，计算时间较长，且易出现不收敛的情况。为此本文考虑实际受力特征，采用等效拉杆来模拟钢板剪力墙。在工程实践中，为便于钢板剪力墙的设计与应用，常使用简化的拉杆模型。拉杆条模型同时也被美国 AISC 341-16[38]和加拿大国家标准 CAN/CSA S16.1-01[39]推荐使用，是目前应用最广泛的简化模型之一。
本文在对方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构进行模拟时，采用等效三拉杆模型来模拟剪力墙板[40]。剪力墙板由平面内受剪转变为拉力带承载力的方式。钢板剪力墙在水平荷载作用下发生屈曲后，随着荷载的增加，墙板内逐渐形成与水平线成 α 角的倾斜拉力带。而后随着荷载的进一步增加，墙板的主拉应力达到材料的屈服拉应力，此时墙板达到极限承载力。等效三拉杆模型将钢板剪力墙视为三条倾斜、等间距的板条，板条用拉杆来进行模拟，拉杆与边框柱、梁的连接视为铰接，拉杆仅传递轴力，不承担剪力和弯矩，不考虑拉杆的受压情况。本文拉杆与钢板墙的材料属性相同，均采用 Q235。
.............................
3 方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构弹塑性分析 ...................... 20
3.1 概述 ........................... 20
3.2 方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构设计与模型建立 ............. 20
3.3 模态分析 ............................ 22
4 基于增量动力分析的结构易损性研究 ..................................... 43
4.1 概述 ..................................... 43
4.2 增量动力分析 ......................... 43
5 结论及展望 .......................... 53
5.1 主要结论 .................................. 53
5.2 存在的问题及展望 ............................ 54
4 基于增量动力分析的结构易损性研究
4.1 概述
我国地震发生频率高，地震造成的财产损失和人员伤亡很大，因此预测和评价一个地区发生地震时的风险程度，对结构进行易损性评估，进而避免损失非常重要。结构的易损性分析可以预测在未知地震发生时结构发生不同程度破坏的概率。易损性的确定方法主要归纳为四种：判断法、经验法、地震烈度表法和分析法。方钢管混凝土框架-钢板剪力墙核心筒结构的震害数据不多，且不同结构的平面布置和构件尺寸差异很大，采用经验法和专家判断法评估时会受到限制，故分析法更为常用[52]。本文选择基于增量动力的分析法来进行易损性分析。增量动力分析可以确定薄弱楼层位置，进而对相应位置加强，提高结构的抗震能力。
首先选择不同强度的地震波对结构进行动力时程分析，选择易损性的概率计算方法，计算结构在不同极限状态下的失效概率。以地震动强度为横轴，结构失效概率为纵轴，拟合得到极限状态下的超越概率曲线，即易损性曲线。该方法的优点在于可以克服建筑物震害资料较少的情况。通过地震模拟，比较结构自身的响应和规范允许的最大值，将建筑结构的破坏程度和工程设计参数紧密相连。利用软件模拟和实际的震害资料，对建筑结构进行综合的易损性分析。
............................
5 结论及展望
5.1 主要结论
本文的主要结论如下：
（1） 通过拟静力试验，得到了结构的滞回曲线，分析了试件的破坏特征。试验中钢板剪力墙先发生屈曲，而后连梁与边框梁梁端屈服，最后柱脚鼓曲形成塑性铰。钢板剪力墙弹塑性发展较为充分，结构
