新型SMA耗能連梁-剪力墻體系抗震性能研究.pdf

1、剪力墻結(jié)構(gòu)是高層建筑中普遍采用的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)體系。傳統(tǒng)建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法中，對剪力墻結(jié)構(gòu)的延性設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)振動頻率，避開地震的卓越周期，一定程度上減弱結(jié)構(gòu)共振響應(yīng)。然而連梁本身塑性變形的積累總不可避免地導(dǎo)致連梁的損傷破壞，地震后雖可修復(fù)但修復(fù)費(fèi)用較大，施工工期較長，影響地震后建筑結(jié)構(gòu)使用功能的快速恢復(fù)并由此帶來不可預(yù)測的間接經(jīng)濟(jì)損失。因此，研究新型自復(fù)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(fù)，無疑具有重要的理論意義和實(shí)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(xué)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(chǎn)生超彈性變形時，具有較好的耗能能力，同時當(dāng)外力消失時，由于材料內(nèi)部晶體相變的作用，材料的變形可完全自動回復(fù)。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(fù)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(fù)。本論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)對NiTi SMA絲材進(jìn)行了超彈性性能試驗(yàn)，分析了應(yīng)變幅值、加載頻率和加卸載循環(huán)圈數(shù)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(gòu)模型，并對SMA的材料本構(gòu)進(jìn)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(gòu)關(guān)系。對使用SMA材料的結(jié)構(gòu)輸入復(fù)雜地震動，檢驗(yàn)了子程序的正確性和準(zhǔn)確性。
　　 (3)提出了新型SMA耗能連梁的概念設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)有限元模型，研究了SMA阻尼器參數(shù)