本文提出了一种用于单层或多层剪力墙竖向连接的新型损伤控制结构-竖向装配耗能承载型韧性连接结构(Composite Vertical Connecting Structure with capacity carrying and energy dissipating ability,简称CVC结构)。该结构分为三个区域:连接区、耗能区和承载区;其中结构承载区和能耗区是本文重点研究的两个功能区。CVC结构连接区是结构的边界,该区按照相关规范设计将CVC结构与剪力墙或梁结构装配连接,兼顾连接可靠性和装配便利性;CVC结构耗能区设计了一种具有“保险丝”功能的阻尼器,放置在剪力墙端部,通过阻尼片平面内拉压变形进行耗能。阻尼器采用低屈服钢材制作,低屈服强度钢在长期的低周疲劳、高应变硬化率和变形方面表现突出,能够克服常规钢板存在的局部断裂问题,因此,这种阻尼器有助于减轻剪力墙结构和非结构构件的损伤,在发生地震时耗散地震输入能量。CVC结构承载区的设计遵循高性能材料与高性能结构相结合的策略,采用高强度钢与高强混凝土材料的组合,以钢管混凝土竖筒(钢管混凝土短柱)的结构形式承担剪力墙传递的压-弯-剪的综合作用;结构在小震时处于高弹性状态,材料应变能很好地控制在可接受的范围内,减小结构残余变形,方便震后对耗散装置进行了全面的更换或检查,修复后结构能够继续使用。本文提出的竖向装配耗能承载型韧性结构前人研究较少,现按照由构件到整体的研究路线,分别研究结构耗能区和承载区的影响因素,开展了以下的研究工作,为优化该结构的抗震性能提供依据。(1)首先介绍了与本课题相有关的耗能阻尼器、耗能墙结构和剪力墙结构竖向连接的研究现状;引出本课题的选题意义及目的,并对课题的研究对象、思路和方法进行了简述。(2)本文通过试验、有限元和理论计算的方法对CVC结构耗能区阻尼器进行研究。设计了8种不同阻尼片试件,并对其进行拟静力循环反复加载试验。根据试验结果选择其中5种“Z”字型阻尼片进行有限元分析,将试验与模拟的结果作比较;在此基础上提出关于“Z”字型阻尼片试件的屈服荷载公式;通过对不同形状、不同肢角的阻尼片性能比较,证明了“Z”字型阻尼片具有较好的耗能能力;研究还表明,45度倾斜耗能片具有的耗能效果最好;并根据结构耗能区实际受力情况,优选出一种阻尼片运用到CVC结构中。(3)建立CVC结构的整体模型,根据本文的建模方法,对与本文研究对象所用材料和受力条件都高度相似的试验试件进建模分析,模拟的破坏形式和力学指标比较接近,验证了本文有限元方法的合理、可靠。之后设计了CVC结构的典型试件,并对其进行了单调侧推条件下的非线性应力分析,明确了CVC结构的破坏机制。(4)在CVC结构典型试件基础上通过改变结构承载区钢管混凝土竖筒的强度及其厚度、管内混凝土的强度和钢管混凝土竖筒的宽高比四个参数,分析结构循环荷载作用下的抗震性能;由分析结果来看CVC结构具有较高的抗侧承载力和刚度,变形能力好,耗能能力强;其中结构承载区钢管的厚度和强度是影响结构力学性能的主要因素。总的来说,本文通过对CVC结构的破坏模式以及功能区参数变化对结构性能的影的初步研究,评估了CVC结构的抗震性能,为实际设计CVC结构和进一步研究CVC结构的在剪力墙体系中的动态性能奠定了基础。