本课题研究内容及成果属于土木建筑结构领域。

为改善高烈度区混凝土框架柱的抗震性能特别是提高延性，工程中主要采用型钢混凝土柱、核心配筋柱、高强混凝土等形式，但由于存在施工难度大、造价偏高等问题，这些技术措施均有一定的局限性。本课题以兰州地铁1号线东岗车辆基地运用库B区段为分析对象，建立了六层普通框架结构模型，并对该模型进行了非线性静力分析，依据现行规范相关条款对采用普通柱的常规框架结构整体性能进行了评估分析。基于评估分析结果，研发出新型多重复合芯柱以满足强震下结构的抗震需求，并基于试验研究、理论分析及有限元模拟系统研究了新型多重复合芯柱及配置芯柱的复杂框架的抗震性能，取得了如下成果：

 (1)建立了高强混凝土多重复合芯柱轴压下的约束理论模型，采用了叠加原理和统一强度理论，推导了该约束形式下混凝土柱的轴压承载力计算方法，并通过有限元软件ABAQUS对高强混凝土多重复合芯柱的轴压性能进行了数值模拟计算。进一步通过简化弯矩轴力关系方程与建立弯矩曲率线性化模型，推导出了混凝土多重复合芯柱极限偏压承载力计算方法。

(2)完成了8根1/4比例高强混凝土多重复合芯柱低周反复荷载试验，研究了多重复合芯柱的抗震性能及其破坏模式，分析了轴压比、箍筋间距、箍筋形式等对该类新型柱抗震性能的影响。通过理论分析并结合试验结果，以试验柱峰值荷载及对应的位移为基准点，采用无量纲化的方法拟合出了高强混凝土多重复合芯柱在水平低周反复荷载作用下的骨架曲线。

(3)通过3件1/4比例的高强混凝土梁-多重复合芯柱新型节点的低周反复荷载试验，分析了该类新型节点的破坏过程和破坏特点，验证了该类新型节点优异的抗震性能，提出了高强混凝土梁-多重复合芯柱新型节点的破坏机理，并通过有限元数值模拟完成了新型节点的参数分析。

(4)采用有限元程序OpenSEES建立了兰州地铁1号线东岗车辆基地运用库B区段--配置多重复合箍筋的复杂框架结构的三维弹塑性分析模型，通过增量动力分析理论(IDA)，开展了地铁上盖物业综合体复杂框架结构的倒塌易损性分析，依据我国现行相关规范要求，对配置多重复合箍筋的复杂框架结构在罕遇和极罕遇地震作用下的抗倒塌性能进行了评估分析。

本项目研究历时2年半，投入研究经费30万元，在国内外学术期刊上公开发表科研论文4篇，申请发明专利1项，授权实用新型专利3项，研究成果在兰州市城市轨道交通1号线一期工程东岗车辆基地上盖开发项目主体结构中，极大地减少施工工期，降低施工风险，减轻了施工作业量，提高生产效率，产生的直接经济效益近12000万元。该项目对该类复杂钢筋混凝土框架结构抗震的关键技术进行理论分析和试验研究，对保证该类重要结构强震下的安全可靠、商业综合体及地铁持久运营具有重要意义。也为国内类似地铁上盖开发工程设计和施工提供了宝贵的借鉴，具备很高的应用和推广价值。