【摘 要】
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可恢复功能结构是当前地震工程研究的热点和未来发展的趋势,它利用耗能、可更换和自复位等机制,在满足抗震目标时实现震后不需修复或稍加修复即可恢复结构功能。基于形状记忆合金(Shape Memory Aolly,SMA)制成的阻尼器,由于其核心材料SMA的形状记忆效应和超弹性性能,使其兼具自复位和耗能能力,将相应阻尼器应用于钢框架结构中,将使结构具有良好的耗能能力和自复位能力。然而,SMA的性能受环境温
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51908268);
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可恢复功能结构是当前地震工程研究的热点和未来发展的趋势,它利用耗能、可更换和自复位等机制,在满足抗震目标时实现震后不需修复或稍加修复即可恢复结构功能。基于形状记忆合金(Shape Memory Aolly,SMA)制成的阻尼器,由于其核心材料SMA的形状记忆效应和超弹性性能,使其兼具自复位和耗能能力,将相应阻尼器应用于钢框架结构中,将使结构具有良好的耗能能力和自复位能力。然而,SMA的性能受环境温度、加载速率、初始应变等因素的影响。为进一步探明不同条件下SMA和相应耗能构件的性能,本文基于课题组提出的自复位SMA支撑,详细研究其在多种因素下的力学性能,并应用于钢框架结构中,分析了自复位SMA支撑在钢框架中消能减震效果。本文主要内容如下:(1)对不同加载方式、加载速率、预应变、温度条件下SMA丝材进行循环加卸载试验,得到其滞回曲线、循环耗能、割线刚度等力学性能的差异,并指出各种因素对SMA力学性能的影响规律,借助MATLAB中的SIMULINK工具箱建立SMA本构数值模型,对比理论与试验结果的吻合性,为自复位SMA支撑的研究提供理论依据。(2)研究自复位SMA支撑不同加载速率、不同预应变下的循环加载试验,得到其滞回曲线、恢复力、耗能能力、割线刚度和等效阻尼比等,并总结其力学性能。建立自复位SMA支撑理论模型,利用MATLAB中的SIMULINK工具箱对该支撑进行数值模拟,对比理论结果与试验结果的吻合性。(3)利用MATLAB软件中的SIMULINK模块建立一个9层的钢框架结构模型,设计4种自复位SMA支撑的布置形式,采用层间剪切模型与时程分析法,分析这4种布置形式的自复位SMA支撑钢框架,在不同地震波作用下的消能减震效果。结果表明:不同自复位SMA支撑布置形式对钢框架的地震控制效果有明显差别,合理布置自复位SMA支撑可对结构起到良好的消能减震效果。
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