单自由度状态下SMA—KBF耗能减震能力研究

马振欣

摘 要：SMA和隅撑支撑（KBF）分别为近些年发现的有超弹性力学性能的一种金属材料和新型结构框架，并被国内外学者广泛关注，应用在了很多的工程试验中。以此为基础该文的主要研究在地震荷载下，通过实验模拟SMA阻尼器隅撑构件的耗能以达到结构减震的目的。

关键字：SMA阻尼器 隅撑支撑钢框架 耗能减震 ABAQUS

中图分类号：TB4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0059-01

SMA阻尼器是优良的耗能减震装置，得益于自身超弹性的良好体现，具有优异的耗能特性，可加置在隅撑构件中。Ocel等[1-2]人都做出了大量实际工程应用。国内学者还研究了SMA阻尼器耗能减震体系的设计方法，任文杰、李惠等[3-4]人分析了SMA耗能器减震性能的影响和其影响的因素。

1 SMA-KBF的形式和计算模型

通过对隅撑支撑加设SMA阻尼器即组成SMA-KBF时，将SMA阻尼器模型进行等效刚度等效阻尼简化，其运动微分方程和初始状态为为：

（1）

式中：为结构的刚度系数，为结构的阻尼系数；、、分别为结构的加速度、速度和位移，为地震荷载激励，初始阶段，来自阻尼器。

2 关于SMA-KBF的减震耗能的研究

该文将对SMA-KBF框架和MRK纯框架在地震作用下进行分析，在结构中设置300根直径1mm的SMA丝，运用EI-CENTRO波，调整峰值为620cm/s2，持续17.58S，让框架自由振动50s停止。两种建筑模型布置模式如图1所示。

通过计算分析得到数据表1并从图2中看出两种钢质框架在地震荷载下顶层的位移在地震荷载结束后，两种框架均产生了残余位移，看出SMA-KBF中的SMA材料耗能作用减震优良，但是刚度是增加致使加速度上也相对较大。

3 结语

该文利用SMA阻尼器的超弹性设计了一种新型耗能结构，由非预应变SMA丝束连接，加置在隅撑支撑结构中。阻尼器在EI-CENTRO地震荷载作用下呈现稳定的滞回曲线，通过实验数据可以看出加载SMA阻尼器的顶层位移、层间位移和残余位移相比较小，具有良好的耗能功能。

参考文献

[1] Justin Ocel，Reginald DseRoches.Steel Beam-Column Connections Using Shape Memory Alloys[J].Journal of Structural Engineering，2004，130（5）：732-740.

[2] Wilde K，Gardoni P，Fujino Y.Base Isolation System with Shape Memory Alloy Device for Elevated Highway Bridges [J].Engineering Structures，2000（22）：222-229.

[3] 任文杰，李栖桐，贾茹，等.基于形状记忆合金X形板阻尼器的结构振动控制[J].河北工业大学学报，2011，10（1）：93-96.

[4] 李惠，毛晨曦.形状记忆合金（SMA）被动耗能减震体系的设计及参数分析[J].地震工程与工程振动，2001，21（4）：54-59.