自复位竹木结构抗震性能研究
摘要：自复位结构可以有效减少结构震后残余变形，提高结构震后快速恢复能力。将自复位结构与竹木结构相结合，是提高竹木结构抗震性能的重要途径。本文介绍了自复位结构和自复位功能竹木结构的国内外研究现状，涉及抗震性能试验、设计方法等方面，提出了对于提高结构整体刚度、预应力损失、耗能装置效应发挥、结构损伤模型及设计方法的完善的研究方向。
关键词：自复位结构；竹木结构；抗震性能
1引言
传统的抗震设计方法以保护生命财产安全作为首要抗震目标，通过延性设计允许主要抗侧力构件发生塑性变形从而消耗结构中产生的地震能量，但这忽略了结构由于过量的损伤和残余变形而失去使用功能的后果。随着社会科技的发展，工程抗震出现了新的要求：如何实现建筑物、城市乃至整个社会具有可恢复功能。
2003年美国学者Bruneau等首次提出了可恢复功能抗震社区的概念。2009年1月在NEES/E-Defense美日地震工程第二阶段合作研究会议上，美日学者首次提出将“可恢复功能城市”作为地震工程合作的大方向。2017年1月召开的第16届世界地震工程大会将“可恢复性：地震工程的新挑战”作为会议主题。可以看出，设计与建造可恢复功能结构是工程抗震可持续发展的重要方向。
竹木材料作为建筑行业的理想材料，具有绿色节能、生态环保、低成本、高性能的特点。竹木结构更是具有装配化程度高、加工性能好、轻质美观等优势深受建筑师的青睐。近年来，以自复位体系为代表的可恢复功能结构设计概念被逐渐引入到竹木结构中，提高了现代竹木结构的抗震性能，推动了竹木结构向多高层、多功能方向的发展。然而，竹木材料与混凝土、钢材的力学性能相差较大，且竹木材料在较大变形下容易产生裂纹及较为明显的塑性变形，既有的自复位体系竹木结构不能一味的借鉴混凝土结构、钢结构的试验研究。考虑到这些方面，本文介绍了自复位结构的发展，并从自复位体系竹木结构的抗震性能试验、设计方法两个方面，系统分析了国内外的研究现状，并指出了当前自复位竹木结构的研究热点，以期为我国自复位竹木结构的研究与应用提供参考。
2自复位结构
2.1自复位结构的性能概述
当放松结构与基础间的约束或构件间的约束，且保持基础面处仅有受压能力而无受拉能力，在地震作用下，结构发生摇摆而其本身并没有太大的弯曲变形，最终恢复到原有位置，且永久残余变形较小，这样的结构成自由摇摆结构；如果对上述结构施加预应力从而保证其结构体系的稳定性，这样的结构为受控摇摆结构；而当放松约束的结构在地震作用下先发生一定程度的变形，当变形超过一定限值后发生摇摆，结构在预应力作用下，逐渐恢复到原有位置，这样的结构为自复位结构。
由此可见，自复位结构是介于传统结构和摇摆结构之间的结构体系。Christopoulos等通过试验，发现在反复荷载作用下，自复位结构的力-位移曲线呈现出“旗帜型”，而摇摆结构的力-位移曲线呈现出“多线型”。试验结果表明，自复位结构主体部分处于弹性阶段，而耗能部分依靠结构自身的弹性恢复力和附加的恢复力装置耗散动力荷载输入的能量，减小动力作用强度，实现结构的自复位功能。
2.2自复位框架结构
自复位结构最早来源于对预应力混凝土框架的研究。试验人员发现，预应力钢索可以有效地控制结构的破坏，同时结构保持良好的复位能力。1993年，Priestly和Tao提出自复位框架的概念，在预制框架结构中，通过预应力筋将框架梁与框架柱相连，允许框架梁在梁柱接触面处发生一定的转动从而耗散地震能量（图1）。Cheok和Leo对预应力钢筋混凝土框
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