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主要作者及研究机构
本研究的作者包括王斌、张烨、史庆轩、张彦杰和张静玄，他们分别来自西安建筑科技大学土木工程学院、结构工程与抗震教育部重点实验室以及北京国标建安新材料有限公司。该研究发表于《工程力学》期刊，并于2024年8月2日进行了网络首发。
学术背景
本研究的主要科学领域为结构工程与抗震设计，特别是针对钢筋混凝土（RC）剪力墙的抗震性能提升。传统RC剪力墙在强震下容易出现底部损伤集中、延性和耗能能力不足的问题，且震后修复成本较高。为改善这一问题，研究者提出了一种在剪力墙中设置竖缝并通过自复位阻尼器连接的抗震韧性提升措施。该研究旨在通过结合变截面多缝钢板的耗能能力和碟形弹簧的自复位能力，研发一种新型剪切型自复位阻尼器，并将其应用于RC剪力墙的竖缝连接中，以提升剪力墙的抗震性能和震后可恢复性。
研究流程
研究流程分为以下几个步骤：
1. 自复位阻尼器的设计与理论分析
研究者首先设计了一种适用于剪力墙竖缝连接的自复位阻尼器，该阻尼器由变截面多缝钢板和碟形弹簧装置组成。耗能钢板通过开缝设计将受剪控制破坏转变为受弯控制破坏，以提升其耗能能力。碟簧装置采用斜对角交叉布置，通过预压力提供复位力。研究者详细阐明了阻尼器的工作原理，并建立了其恢复力模型，提出了特征点刚度和荷载的计算方法。
自复位阻尼器的力学性能试验
研究者对耗能钢板、碟簧装置以及两者组合而成的自复位阻尼器进行了力学性能试验。试验中设计了5个试件，分别测试了不同初始预压力下的阻尼器性能。试验采用位移控制加载，目标位移为14 mm，模拟了剪力墙在弹塑性层间位移角限值（1/120）下的变形需求。通过滞回曲线、等效粘滞阻尼比和残余变形率等指标，评估了阻尼器的耗能能力和自复位性能。
内置自复位阻尼器连接的开缝RC剪力墙抗震性能分析
研究者选取了文献中的整截面RC剪力墙作为原型，设计了开缝剪力墙，并在竖缝内沿高度方向均匀布置4个自复位阻尼器。通过有限元软件Abaqus建立了开缝剪力墙的数值分析模型，模拟了其在不同地震作用下的抗震性能。模型采用塑性损伤模型描述混凝土的本构行为，钢筋和耗能钢板采用双折线模型，碟簧装置采用非线性弹簧模拟。研究者对比了整截面剪力墙、开缝剪力墙以及内置自复位阻尼器连接的开缝剪力墙的破坏形态、滞回曲线、耗能能力和复位能力。
主要结果
1. 自复位阻尼器的力学性能
试验结果表明，自复位阻尼器的滞回曲线呈现出明显的“旗帜形”特征，耗能钢板实现了全截面屈服。当碟簧装置的初始预压力超过钢板屈服剪力的1.25倍时，阻尼器展现出优异的自复位性能。随着初始预压力的增大，阻尼器的耗能能力有所减弱，但残余变形明显减小。
开缝剪力墙的抗震性能
有限元分析结果显示，内置自复位阻尼器连接的开缝剪力墙有效减缓了墙肢底部的损伤集中现象，显著提升了剪力墙的耗能和极限变形能力。与整截面剪力墙相比，开缝剪力墙的承载力有所降低，但峰值位移和极限位移显著增大。内置自复位阻尼器的剪力墙表现出“旗帜形”滞回特征，整体展现出良好的抗震性能和可恢复性能。
碟簧装置的作用
斜交布置的碟簧装置显著减小了耗能钢板的残余变形。在剪力墙达到弹塑性层间位移角规范限值（1/120）时，耗能钢板的残余变形率仅为0.4%，表明自复位阻尼器在地震作用后可实现拆卸和更换。
结论
本研究提出了一种内置自复位阻尼器连接的开缝RC剪力墙，通过阻尼器连接和开缝耗能墙两个层面的分析与验证，得出以下结论：
1. 研发的自复位阻尼器能够有效提升剪力墙的抗震性能和震后可恢复性，满足不同地震水准下的连接性能需求。
2. 自复位阻尼器的滞回曲线呈现出“旗帜形”特征，表现出良好的耗能能力和复位能力。
3. 开缝并内置自复位阻尼器的剪力墙显著提升了耗能和极限变形能力，整体展现出良好的抗震性能和可恢复性能。
4. 碟簧装置的斜交布置显著减小了耗能钢板的残余变形，为震后拆卸和更换提供了便利。
研究亮点
1. 创新性设计：本研究首次将变截面多缝钢板与碟形弹簧结合，研发了一种新型剪切型自复位阻尼器，为RC剪力墙的抗震性能提升提供了新思路。
2. 多维度验证：通过力学性能试验和有限元分析，全面评估了自复位阻尼器和开缝剪力墙的抗震性能，验证了其在实际工程中的应用价值。
3. 可恢复功能：研究的自复位阻尼器设计不仅提升了剪力墙的抗震性能，还实现了震后快速恢复功能，为韧性城市建设提供了技术支持。
其他有价值的内容
本研究还详细探讨了耗能钢板和碟簧装置的工作原理及其协同工作机理，为后续研究提供了理论基础。此外，研究者提出的恢复力模型和特征点刚度计算方法，为类似结构的抗震设计提供了参考依据。