庄 鹏,杨忠贺

(1.北京建筑大学 土木与交通工程学院,北京 100044;2.北京建筑大学 大型多功能振动台阵实验室,北京 100044;3.北京建筑大学 工程结构与新材料北京高等学校工程研究中心,北京 100044)

20世纪80年代,美国学者Zayas提出了摩擦摆支座[1](friction pendulum bearing,FPB)。FPB因其优秀的隔震耗能与自复位能力,其在被提出后就成为国内外的研究[2-4]与工程应用[5-8]的热点。在FPB的基础上,科研人员陆续研发了复摩擦摆支座[9](double friction pendulum bearing,DFPB),三重摩擦摆支座[10-11](triple friction pendulum bearing,TFPB)等改进型FPB。然而,上述FPB及其衍生的球面滑动摩擦隔震装置由相互独立的部件(顶板、底板、滑块)依靠接触摩擦形成整体,若强震导致的滑行位移超过此类隔震支座的位移设计能力,滑块与顶、底板的滑动区域边缘挡环可能发生碰撞并导致支座解体,从而威胁隔震结构的抗震安全[12]。因此,如何改进FPB的控制能力,特别是改善其在位移极限状态下的抗提离和抗解体能力,吸引了国内外专家的关注。

近年来,智能材料开始被引入土木工程领域,其中的形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)拥有独特的超弹性耗能特性,可用于设计新型减隔震装置[13]。当前,可用选用的SMA部件主要为SMA丝或SMA拉索。例如,Dezifuli等在橡胶支座周边布置交叉状SMA丝,设计了一种SMA-橡胶支座[14]。Silwal等在粘弹性阻尼器中布设SMA拉索,形成了一种SMA-粘弹性耗能装置[15]。Cao Sasa等利用多组不同功能的SMA拉索改善传统铅芯橡胶支座的隔震性能,提出了一种具有多级水准的铅芯橡胶支座[16]。此外,SMA还可用于开发新型滑动隔震装置。Zheng Wenzhi等[17]在FPB的滑块和顶板之间连接了呈横向的SMA丝,提出了一种新型FPB。……