带自复位SMA支撑的钢框架结构抗震性能研究

在钢框架中设置自复位支撑,可有效提高结构的抗震性能和复位能力.基于超弹性形状记忆合金(SMA)和扩孔型螺栓连接,提出一种用于钢框架中的自复位SMA支撑.设计7个考虑加载速率和预应变的试验模型,并进行低周往复加载试验研究,得到其滞回曲线.基于MATLAB软件编制自复位SMA支撑及4个考虑不同支撑布置形式的9层钢框架计算程序,并对相应支撑和钢框架进行数值分析.最后,对比研究每层分别设置自复位SMA支撑和摩擦滑移支撑的钢框架抗震性能.结果表明,加载速率为0.0012s-1、预应变为0.01时自复位SMA支撑承载力最大,且数值模型能准确模拟自复位支撑各阶段的承载力.另外,每层均设置自复位SMA支撑的钢框架在层间位移角、顶层位移和顶层加速度等方面均优于其他结构形式,且地震作用下支撑滞回曲线呈明显旗帜型,具有良好耗能能力和自复位能力,并有效减小钢框架结构的地震反应.

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。