舒赣平 李 然

(1东南大学土木工程学院, 南京 211189)(2石家庄铁道大学土木工程学院, 石家庄 050043)

形状记忆合金(SMA)具有超弹性性能,最大可恢复变形可达7%以上,是理想的耗能和复位材料.国内外很多学者致力于将SMA作为复位材料应用于自复位耗能装置[1-9].研究中采用的材料形式包括SMA丝、SMA棒和SMA螺旋弹簧等.单一的SMA或是包含SMA的复合材料都可作为耗能和自复位部件.目前的研究大多针对结构或装置的最大位移、层间位移角、残余变形、滞回性能等,且发现基于SMA的自复位耗能装置的耗能性能一般或复位能力不足.此外,关于自复位耗能装置的研究多止于构件层面,仅少数进行了体系层面的数值模拟研究,且缺乏相关试验研究.

本文利用形状记忆合金的超弹性性能,设计了一种兼具耗能和自复位性能的自复位耗能装置,将其与支撑串联后安装在铰接钢框架-支撑结构中,形成铰接钢框架-自复位耗能支撑子结构.对该子结构的抗震性能进行试验研究,以验证装置在结构体系中的适用性.

1 SMA自复位耗能装置

图1为SMA自复位耗能装置(SMA-SCED)的构造示意图.图中,LD为SMA丝束的设计长度;δ为SMA丝束的设计最大变形量.该装置主要由外筒、端板、中间板、拉压杆和SMA丝束等组成,其核心部件为SMA丝束.装置外筒各段通过螺纹连接,左拉压杆一段和左拉压杆二段通过螺纹相连,中间板1和中间板2放置于外筒内部并分别与外筒二段左侧、外筒四段右侧顶紧,右拉压杆与右端板、左右……