新型部分自复位耗能段的滞回性能与简化力学模型研究

提出一种用于偏心支撑结构中的部分自复位耗能段,主要包括自复位形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)支撑和扩孔螺栓连接型耗能段,具有耗能能力和自复位能力强、构件损伤小、震后功能可恢复等特点。基于部分自复位耗能段的设计方法,合理设计其试验模型,由此得到变形模式和滞回曲线等。随后采用校正的有限元法对部分自复位耗能段力学性能进行研究,主要考虑SMA面积、高强螺栓预拉力和垫片滑移系数的影响。研究结果表明:滑移阶段自复位耗能段中耗能段处于滑移并保持相对静止状态;随后非滑移阶段耗能段开始承载、耗能和非弹性变形等,整个过程中自复位SMA支撑提供耗能和复位能力,以及减小构件残余变形。基于不同因素下的分析结果,提出滑移阶段和非滑移阶段下自复位耗能段简化的力学模型,为偏心支撑结构的抗震设计与分析提供新的思路和理论基础。

一种新型自复位耗能段的力学性能试验研究

基于扩孔螺栓连接型耗能段和自复位SMA支撑,提出一种新型自复位耗能段,具有强耗能、高延性、低残余变形和低损伤等特点,可进一步提高偏心支撑结构的抗震性能和震后功能恢复能力。分别设计3个考虑摩擦滑移的自复位耗能段和1个普通自复位耗能段试验试件,并进行往复加载研究,得到其变形或破坏模式、滞回曲线和骨架曲线等。结果表明,滑移阶段耗能段处于相对静止状态,所有构件均处于弹性状态;非滑移阶段耗能段依次发生滑移、屈服、翼缘和腹板屈曲现象,整个过程中自复位SMA支撑中的SMA受拉,并为自复位耗能段提供承载力、耗能能力和复位力。自复位耗能段的骨架曲线主要包括弹性阶段、弹塑性阶段、强化阶段。最后,基于校正的有限元法对自复位耗能段进行分析,阐明自复位耗能段在不同阶段的耗能机理。