新型SMA耗能連梁-剪力墻體系抗震性能研究.pdf

1、剪力墻結構是高層建筑中普遍采用的抗側力結構體系。傳統(tǒng)建筑結構抗震設計方法中，對剪力墻結構的延性設計要求罕遇地震作用下剪力墻中的連梁先于墻肢屈服，通過連梁形成塑性鉸耗能，同時改變結構振動頻率，避開地震的卓越周期，一定程度上減弱結構共振響應。然而連梁本身塑性變形的積累總不可避免地導致連梁的損傷破壞，地震后雖可修復但修復費用較大，施工工期較長，影響地震后建筑結構使用功能的快速恢復并由此帶來不可預測的間接經濟損失。因此，研究新型自復位連梁，使得

2、剪力墻中的連梁在地震下既能有效耗散能量，其塑性變形在地震后又可自動回復，無疑具有重要的理論意義和實際工程意義。
　　 形狀記憶合金(Shape Memory Alloy，簡稱SMA)是一種具有多種特殊力學性能的新型功能材料。處于奧氏體狀態(tài)的SMA材料在受力產生超彈性變形時，具有較好的耗能能力，同時當外力消失時，由于材料內部晶體相變的作用，材料的變形可完全自動回復。因而SMA材料的出現(xiàn)為開發(fā)新型具有較好耗能能力和自回復特性的剪力墻

3、連梁提供了可能。
　　 本論文利用SMA材料的超彈性特性，開發(fā)新型可承受剪切變形的阻尼器，并將其安裝在剪力墻連梁中部，使得新型連梁在地震作用下先于剪力墻墻肢屈服耗能，同時地震后SMA阻尼器的變形由于SMA的超彈性特性而自動回復。本論文的主要研究內容如下：
　　 (1)對NiTi SMA絲材進行了超彈性性能試驗，分析了應變幅值、加載頻率和加卸載循環(huán)圈數對NiTi絲的超彈性性能的影響。
　　 (2)研究了SMA一維分

4、段線性化本構模型，并對SMA的材料本構進行了二次開發(fā)，將其加入到有限元分析軟件ABAQUS材料庫中。編寫的SMA-VUMAT子程序可用于模擬各種SMA--維的分段線性化本構關系。對使用SMA材料的結構輸入復雜地震動，檢驗了子程序的正確性和準確性。
　　 (3)提出了新型SMA耗能連梁的概念設計和理論模型，以一榀12層鋼筋混凝土聯(lián)肢墻為例，建立了具有傳統(tǒng)鋼筋混凝土連梁和新型SMA耗能連梁的模型結構有限元模型，研究了SMA阻尼器參數