第1章 绪 论
1.1 引言
与框架结构相比，摇摆墙体系可使各层间位移角趋于均匀，有效控制层间变形的集中，可防止层屈服机制的出现，提高结构的鲁棒性，发挥结构整体抗震及耗能能力。与框架—剪力墙结构相比，在框架结构中增设摇摆墙后，结构周期变化小，不会显著增加结构承受的地震力。
一般来说，放松结构与基础交界面处的约束，使该界面仅有受压能力而无受拉能力，结构在地震作用下发生摇摆而结构本身并没有太大弯曲变形，最终回复到原有位置时没有永久残余变形，这样的结构称为自由摇摆结构；如果对自由摇摆结构施加预应力以保证其结构体系稳定，这样的结构可称为受控摇摆结构；如果放松约束的结构在地震作用下首先发生一定的弯曲变形，超过一定限值后才发生摇摆，通过预应力使结构回复到原有位置，这样的结构可称为自复位摇摆结构。
摇摆结构的实现依赖于墙体支座的转动能力，可控摇摆又依赖于摇摆墙支座的抗弯能力。因此有必要研究设计一种构造简单性能可靠的摇摆墙支座满足上述要求。同时为了提高结构的耗能能力，增强结构整体抗震性能，研究设计一种适用于摇摆墙结构的阻尼装置，同样具有工程实用价值。摇摆结构体系可用于新建建筑的结构设计也可用于已有框架结构的抗震加固。
1.2 框架摇摆墙结构综述
1.2.1 框架摇摆墙结构简介
本文所研究的框架摇摆墙结构也是一种控制结构变形模式的新型结构体系，摇摆墙是通过放松剪力墙的墙脚转动约束而形成，其墙脚由刚接变为铰接，这使得摇摆墙有一定的自由转动能力。摇摆墙作为整体型关键构件，能够起到平均框架结构的层间变形和损伤分布，防止框架结构经常容易出现的层间屈服机制，从而起到改善结构的屈服机制和提高结构抗震性能的作用。同时，由于摇摆墙放松了墙脚处的转动约束，从而使得墙脚处的弯矩需求变为零，这样就可以避免剪力墙经常出现的墙脚破坏形式，同时，若假设摇摆墙与框架部分之间通过只传递水平荷载的水平刚性连杆相连，则结构的自振周期与不加摇摆墙的框架结构相差不大，且大于同等情况下的框架剪力墙结构，这也就导致框架摇摆墙结构承受的地震力远小于框架剪力墙结构，从而降低了墙体在强震下内力需求，其内力分布形式亦不同于框架剪力墙结构。图1-1为框架摇摆墙结构及其损伤分布形式的简化示意图。
1.2.2 摇摆结构的发展及研究现状
Housner（1963）首先提出建筑结构在地震作用下发生基础抬升和摇摆有助于结构自身免遭破坏。随后他分析了摇摆的质量块在自由振动中的自振周期和耗能能力，计算了水平地震作用下和正弦波作用下质量块的倾覆力矩，发现摇摆结构在地震作用下的优越性（图1-2）。
第2章 模型设计与制作
2.1 引言
框架摇摆墙结构是一种新型的结构形式，摇摆墙与框架连接形式及具体构造的可靠性势必会影响结构在水平地震作用下的动力特性，内力分布和抗震性能。目前框架摇摆墙结构的研究大多使用计算机数值模拟分析、清华大学开展了关于框架摇摆墙结构的拟静力和拟动力试验，实际工程应用仅见日本东京工业大学G3教学楼抗震加固改造项目的报道。目前国内未见相关实际工程应用的报道。本课题研究者设计制作了通用的框架摇摆墙结构模型，开展模拟地震振动台试验，验证可控摇摆装置的可靠性，分析研究框架摇摆墙结构形式的抗震性能。
2.2 相似关系设计
2.2.1 相似关系简介
结构模型与原型之间的相似关系，通过模型结构与原型结构相似常数予以反映，即相似条件。在实际设计模型时，要全部满足表中的相似条件只有在模型比较大的情况下才能实现。当模型比例较小时，或者不能采用相同材料时，往往难以全部满足表中的条件。在这种情况下，一般可以根据试验目的对模型设计的要求有所侧重。
（1）如果试验目的是为了验证一种新的理论，而这种理论适用于某一类型的结构，而不是某一个具体结构，那么这种模型只要求表现这种结构的共同特点，即要求这类结构在主要方面（如几何尺寸和动力性能方面）相似。对这种新理论的检验，可以通过理论结果与模型试验结果相比较进行。此类模型称为弹性模型，主要用于基础研究性试验，其制作材料不必和原型结构材料完全相似，只需要材料在试验过程中具有完全相同的弹性性质。
（2）如果试验目的是为了检验设计或提供设计依据，就要求模型与原型严格相似，并把试验结果正确地应用到设计中去。此类模型称为强度模型，主要用于工程验证性试验，通常要求模型材料与原型材料一致。
本课题的试验模型显然属于第（1）种情况，是为了研究框架摇摆墙结构的抗震性能及摇摆墙关键构件的工作性能。本文采用似量纲分析法确定相似条件，似量纲分析法先选取可控相似常数，利用一种近似量纲分析法的方法，求出其余的相似常数，其原理本质仍为量纲分析法。
2.2.2 模型的相似关系
研究者利用前期研究成果，结合试验设备性能参数，依据长期结构振动实验的经验，进行整体结构相似模型设计和施工制作。为了保证结构模型较好得模拟实际结构的抗震性能，结构模型在设计与施工过程中，尽可能地与实际结构形式保持一致。模型的尺寸选取考虑了振动台性能参数，施工条件，实验室吊装能力，原有型钢的尺寸等因素。框架摇摆墙结构模型的相似关系见表2-1：
第3章 模型的振动台试验························21
3.1 试验目的 ................. 21
3.2 试验仪器与设备 .......................... 21
3.2.1 振动台························· 21
3.2.2 信号采集系统···························· 23
第4章 试验结果与数据分析·····················31
4.1 引言 ........... 31
4.2 模型的动力特性 ............. 31
4.3 模型的加速度反应 ............... 34
第4章 试验结果与数据分析
4.1 引言
本章对振动台试验采集得到的数据进行分析处理，分析试验模型各种结构方案的动力特性，加速度反应，位移反应等。并尝试利用层间位移角对模型不同结构方案进行抗震性能评价。
在不同结构方案前后用白噪声对结构模型进行扫频激振试验，得到模型各测点输出的加速度时程反应。采用DASP-V10 软件对各加速度测点的频谱特性、传递函数以及时程反应的分析，可得到各结构方案模型的自振频率和阻尼比，见图4-1～4-3 及表 4-1。同一结构方案模型试验前后的自振频率和阻尼比基本没有发生变化，模型基本处于弹性可恢复范围内。
结论与展望
本课题考察了摇摆结构体系的发展历史，包括摇摆结构理论，试验及工程应用等。摇摆墙是一种新兴的抗震技术，目前国内研究正处于起步阶段，缺乏实际工程应用经验，尚有不少问题待解决，例如摇摆墙关键部位的具体构造，框架摇摆墙结构的设计方法，框架摇摆墙结构的抗震性能，破坏机制等。
研究者设计制作了框架摇摆墙结构模型并开展了一系列模型结构振动台试验。通过分析试验数据，进行各种结构形式的抗震性能对比，得到以下结论：
（1）设计的框架与摇摆墙连接节点、摇摆墙基础转动装置可以满足结构在地震作用下的变形需求，节点不会产生破坏；
（2）在相同地震波作用下，框架摇摆墙结构由于刚度较小，其受到的地震作用小于框架剪力墙结构；
（3）摇摆墙能够改善结构的变形模式，减小层间变形的集中程度，使结构层间变形趋于均匀，将层屈服机制转变为整体屈服机制；
（4）在摇摆墙墙脚安装阻尼装置，即可控摇摆装置，可以适当提高结构阻尼，增强结构整体耗能能力，从而增强结构抗震性能。
摇摆墙结构的破坏机制，摇摆墙墙脚不同阻尼器类型及安装方式和阻尼器刚度大小，均值得开展进一步试验研究。
参考文献（略）