配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数

利用超弹性SMA螺栓梁柱节点的耗能能力和自复位特性,将其引入到耗能跨而构建“自复位耗能跨”,基于既有的节点试验研究结果对结构体系的滞回性能进行了探讨。在此基础上,以具有旗形滞回特征的单自由度体系为工具,对配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数进行推导。能量系数可以合理量化具有旗形滞回规则结构的峰值响应需求,能量系数越低,表明地震动下结构的峰值响应越低。为了阐明滞回参数对能量系数的影响,对具有不同滞回参数组合可代表低多层结构的等效SDOF体系进行了非线性动力分析,参数组合包括周期、屈服后刚度比、延性系数及能量比。同时对能量系数的离散性也进行了分析。结果表明:能量系数及能量系数的离散性受结构周期、屈服后刚度比及延性系数影响较大,受能量比的影响较小。

配置SMA 的预应力自复位混合钢框架抗震性能研究

为提升钢框架结构的抗震性能,将配置形状记忆合金(SMA)的预应力自复位混合节点引入钢框架结构。基于已有试验数据,采用有限元分析软件OpenSees建立能准确模拟节点滞回性能的简化模型。在此基础上,进一步建立考虑预应力索和SMA螺栓断裂失效的钢框架模型。通过静力推覆分析、非线性时程分析和易损性分析对配置SMA的预应力自复位混合钢框架的抗震性能进行评估。分析结果表明:混合钢框架结构呈现出三折线旗帜形滞回特征,并具有优良的自复位性能;相较于仅配置预应力索的自复位钢框架结构,混合钢框架结构具有更好的抗倒塌性能和自复位性能,其倒塌裕度比提高50%,损伤裕度比最大提高55%。基于等效单自由度体系进行非线性谱分析,证实了在结构中同时利用SMA螺栓和预应力索形成互补,可有效降低结构的非线性地震需求,从材料-结构一体化的视角揭示了混合钢框架的抗震机理。