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使用形状记忆合金(SMA)自复位节点钢框架的抗震性能研究

陈响荣 郑鑫 俞昊然 李维滨

陈响荣, 郑鑫, 俞昊然, 李维滨. 使用形状记忆合金(SMA)自复位节点钢框架的抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(12): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS24030802
引用本文: 陈响荣, 郑鑫, 俞昊然, 李维滨. 使用形状记忆合金(SMA)自复位节点钢框架的抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文), 2025, 40(12): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS24030802
Chen Xiangrong, Zheng Xin, Yu Haoran, Li Weibin. Research on the Seismic Performance of Steel Frames with Self-Centering SMA Joints[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(12): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS24030802
Citation: Chen Xiangrong, Zheng Xin, Yu Haoran, Li Weibin. Research on the Seismic Performance of Steel Frames with Self-Centering SMA Joints[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2025, 40(12): 1-7. doi: 10.13206/j.gjgS24030802

使用形状记忆合金(SMA)自复位节点钢框架的抗震性能研究

doi: 10.13206/j.gjgS24030802
详细信息
    作者简介:

    陈响荣,工学硕士,主要从事钢结构设计。

    通讯作者:

    李维滨,工学博士,教授,liwbseu@vip.163.com。

Research on the Seismic Performance of Steel Frames with Self-Centering SMA Joints

  • 摘要: 形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)具有形状记忆特性和超弹性特质,将材料应用于钢结构节点中便可使结构具备自复位和耗能的能力,已有研究大多聚焦于使用SMA材料梁柱节点本身的性能,对使用SMA自复位梁柱节点的钢框架抗震性能研究较少。为研究使用SMA自复位节点的钢框架在地震作用下的性能表现,通过有限元软件OpenSEES对使用SMA自复位节点的钢框架进行建模,与试验数据对比证明简化模型的准确性;以初始抗侧刚度、承载力、层间位移角和残余层间位移角等为分析指标,对简化模型进行非线性静力分析和非线性动力分析。研究结果表明:相较传统钢框架,装配SMA自复位节点钢框架的初始抗侧刚度和承载力均更小;在不同侧向加载模式下,传统钢框架和SMA自复位节点钢框架的最大层间位移角均在结构下部,SMA自复位节点钢框架的相对层间位移角更小;由于装配了SMA自复位节点,SMA自复位节点钢框架的层间位移变形更大,但在地震作用后基本恢复到初始状态,结构产生的残余层间位移角较传统钢框架显著降低;装配该种SMA自复位节点可以改善结构层间位移离散较大的现象,使结构受力更加均匀,相对传统钢框架具有更好的抗震性能,表现出较强的震后恢复性能,提升了结构的可修复性。
  • [1] 吕西林,陈云,毛苑君. 结构抗震设计的新概念:可恢复功能结构[J]. 同济大学学报(自然科学版),2011,39(7):941-948.
    [2] 吕西林,武大洋,周颖. 可恢复功能防震结构研究进展[J]. 建筑结构学报,2019,40(2):1-15.
    [3] Ocel J,Desroches R,Leon T,et al. Steel beam-column connections using shape memory alloys[J]. Journal of Structural Engineering,2004,130(5):732-740.
    [4] Penar B. Recentering beam-column connections using shape memory alloys[D]. Atlanta,GA:Georgia Institute of Technology,2005.
    [5] Wang W,Fang C,Liu J. Self-centering beam-to-column connections with combined superelastic SMA bolts and steel angles[J]. Journal of Structural Engineering,2017,143(2),04016175.
    [6] Ma H,Wilkinson T,Cho C. Feasibility study on a self-centering beam-to-column connection by using the superelastic behavior of SMAs[J]. Smart Materials & Structures,2007,16(5),1555.
    [7] Ma H W,Cho C D. A numerical study on bolted end-plate connection using shape memory alloys[J]. Materials & Structures,2008,41(8):1419-1426.
    [8] Cheng F,Yam M,Lam A,et al. Cyclic performance of extended end-plate connections equipped with shape memory alloy bolts[J]. Journal of Constructional Steel Research,2014,94(3):122-136.
    [9] Garlock M,Sause R,Ricles J. Behavior and design of posttensioned steel frame systems[J]. Journal of Structural Engineering,2007,133(3):389-399.
    [10] Garlock M,Ricles J,Sause R. Influence of design parameters on seismi response of post-tensioned steel MRF systems[J]. Engineering Structures,2008,30(4):1037-1047.
    [11] 张艳霞,叶吉健,杨凡,等. 自复位钢框架结构抗震性能动力时程分析[J]. 土木工程学报,2015,48(7):30-40.
    [12] Gordana H,Garlock M M,Erik V. Reliability-based evaluation of design and performance of steel self-centering moment frames[J]. Journal of Constructional Steel Research,2011,67:1495-1505.
    [13] Vasdravellis G,Baiguera M,Al-Sammaraie D. Robustness assessment of a steel self-centering moment-resisting frame under column loss[J]. Journal of Constructional Steel Research,2018,141:36-49.
    [14] 姜子钦,王同宽,张文莹,等. 一种装配式自复位钢支撑结构体系的抗震性能研究[J]. 钢结构(中英文),2024,39(12):29-37.
    [15] 中华人民共和国住房和城乡建设部. 建筑抗震设计标准:GB/T 50011—2010[S]. 北京:中国建筑工业出版社,2024.
    [16] Sultana P,Youssef M. Seismic performance of steel moment resisting frames utilizing superelastic shape memory alloys[J]. Journal of Constructional Steel Research,2016,125:239-251.
    [17] Pacific Earthquake Engineering Research Center. PEER ground motion database[Z]. Berkeley:University of California,2013.
    [18] Hancock J,Watson-Lamprey J,Abrahamson N A,et al. An improved method of matching response spectra of recorded earthquake ground motion using wavelets[J]. Journal of Earthquake Engineering,2006,10(S):67-89、
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-03-08
  • 网络出版日期:  2026-01-09
  • 刊出日期:  2025-12-31

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