阻尼器已成为抗震设计中必不可少的能量耗散组件，特别是对于高层建筑[1]、[2]。这些结构通常依赖耦合剪力墙系统作为主要的侧向力抵抗机制。这种系统的显著侧向刚度有效减轻了地震响应，这一特性在主震-余震序列等复杂加载情况下尤为重要[3]、[4]。在这些系统中，耦合梁被设计为能量耗散元件，其刚度低于剪力墙墩，以集中塑性损伤并保护关键的墙墩[5]、[6]。然而，传统的钢筋混凝土（RC）和金属耦合梁通常与结构是一体的，这使得受损梁的地震后修复变得困难且成本高昂，从而阻碍了抗震性能的提高[7]。
可更换式耦合梁阻尼器（RCBD）的概念应运而生，以解决这一可修复性挑战。早期的实验工作证明了带有端板连接的可更换钢耦合梁的可行性[8]。后续研究进一步开发并验证了各种RCBD配置，强调了它们在集中损伤和实现低成本地震后修复或更换方面的有效性[9]、[10]。典型的RCBD包括两个不耗能的梁段，它们固定在墙墩上，以及一个中央的可更换能量耗散段[11]。中央段设计为发生塑性变形并通过迟滞行为吸收地震能量，从而减少结构响应[12]。因此，这个能量耗散段的构造配置和变形特性对RCBD的整体有效性至关重要[13]。
针对此类应用的阻尼器开发主要遵循了两种机制路径。一种专注于速度依赖型阻尼器，如粘弹性阻尼器，它们能够在结构速度较低时迅速激活以耗散能量[14]。然而，将其集成到耦合梁中可能受到空间限制[15]。同时，人们也投入了大量精力研究位移依赖型阻尼器，尤其是金属屈服阻尼器，它们通过循环塑性变形实现大量能量耗散[16]、[17]。传统金属阻尼器的一个主要局限性是在结构弹性阶段几乎不耗散能量，这使得它们在频繁、低强度的地震中无效[18]。因此，单屈服点阻尼器难以在不同地震强度下满足性能要求，限制了结构抗震性能的提高[19]。
为了解决这些挑战，开发了一种新型的可更换式耦合梁阻尼器——DSCBD[20]。其能量耗散段串联了粘弹性阻尼器、限制机制和金属剪切阻尼器，结合了速度依赖型和位移依赖型阻尼器的优点。关键创新在于其双级变形机制。被动限制机制确保一旦超过预设的变形阈值，能量耗散阻尼器会自动从粘弹性单元切换到金属剪切单元，从而适应不同的地震强度。这种设计允许单个阻尼器在不同地震强度下满足抗震性能要求，而无需额外的安装空间。DSCBD的安装配置、变形模式和示意图详见图1。
虽然之前的组件级测试验证了DSCBD的基本机制，但在实际应用中仍存在重大差距。组件测试使用简化的边界条件，与真实耦合剪力墙系统内的复杂运动和动态行为存在脱节[21]、[22]。一些关键的系统级问题尚未解决：（1）在具有特定基本周期的结构中，粘弹性单元的频率依赖性能及其动态放大效应[23]；（2）DSCBD与周围墙墩在整个过程中的全范围变形兼容性[24]、[25]；（3）快速修复概念的有效性，这严重依赖于梁-墙接头的性能。虽然提出了简化接头以降低施工难度，但其保持弹性和快速更换阻尼器的能力仍需验证[26]、[27]。这些问题需要超出组件级别的测试来解答。
目前关于耦合梁阻尼器在真实结构中性能的实验研究主要依赖于大规模测试。一种常见的方法是测试多层二维框架子结构来评估RCBD的性能[28]、[29]。然而，这样的设置需要较高的执行器容量，并使动态加载应用变得复杂。因此，分析师通常依赖数值模拟来研究结构动态响应[30]、[31]，而这些模型的准确性需要进一步验证。振动台测试提供了一种评估RCBD在地震条件下对结构行为影响的替代方法。使用三维试样可以合理考虑双向地震激励[32]。常见的做法是设计大型多层结构[33]或小型单层结构[34]。然而，振动台测试的要求高且具有破坏性，难以广泛采用。一个实用的替代方案是在模拟边界条件下测试一个具有代表性的真实子结构。
为了解决这些关键问题，本研究在结构子系统层面进行了全面的实验研究。主要创新在于评估DSCBD在真实耦合剪力墙子结构中的整体系统性能，同时考虑了准静态和动态加载。具体来说，本研究：（1）提出并详细说明了一种新的测试装置，该装置能够准确模拟具有创新简化梁-墙接头的耦合剪力墙子系统的边界条件和变形模式；（2）使用该装置进行比较实验，评估DSCBD系统在准静态循环和动态加载下的抗震性能；（3）系统地研究了关键问题：频率依赖性、极限承载能力、变形兼容性、动态响应，以及——最重要的是——所提出的接头实现的快速修复能力。研究结果提供了经过验证的性能数据和对这种双级阻尼技术在韧性剪力墙结构中基于性能的设计和实施的实用见解。
