摩擦-SMA弹簧复合耗能支撑在周边支承单层球面网壳结构中的减震效应研究

提出了一种新型摩擦-SMA弹簧复合耗能装置(Friction-SMA spring Device,FSD),该阻尼装置由大尺寸超弹性SMA螺旋弹簧装置和摩擦耗能装置。基于SMA装置和摩擦装置的力学模型,建立了FSD的恢复力模型。将FSD用于周边支承单层球面网壳结构的耗能支撑(Friction-SMA spring Brace,FSB)。采用ABAQUS软件建立了整体结构的有限元模型,对其进行了多维地震作用下的动力弹塑性分析,对比分析了受控结构与无控结构中屋盖和下部框架的位移响应、加速度响应、等效塑形应变和能量响应。研究结果表明:设置于网壳屋盖下部结构中的FSB在强震作用下可提供饱满的滞回环,有利于发挥耗能作用;强震作用下受控结构主要通过FSB进行耗能,可有效减轻主体结构的塑形发展和地震损伤;FSB对网壳屋盖及其支承结构在水平方向的减震效果优于竖向减震效果。

设有新型耗能支撑的双层球面网壳减震分析

为改进现有摩擦阻尼器的减震性能,将大尺寸形状记忆合金弹簧(Shape Memory Alloy spring,SMA spring)和摩擦装置复合使用,提出了一种形状记忆合金弹簧—摩擦复合阻尼器(SMA spring-Friction Hybrid Damper,SFHD)。基于SMA螺旋弹簧和摩擦装置的力学模型,建立了SFHD的恢复力模型。进而,将上述新型阻尼器用作双层球面网壳结构的耗能支撑,采用ABAQUS软件建立了整体结构的有限元模型,对该结构进行了多维地震作用下的非线性时程计算,对比分析了受控结构与无控结构的动力响应特征。研究结果表明:强震作用下受控结构中的新型减震支撑耗能作用显著,可有效降低结构的地震响应。