結(jié)構(gòu)工程碩士答辯PPT

1、李棲彤指導(dǎo)教師：任文杰 教授第一章 課題簡(jiǎn)介1.1 研究意義 鋼筋混凝土框架鋼筋混凝土框架- -砌體填充墻結(jié)構(gòu)是工程中普遍應(yīng)用的砌體填充墻結(jié)構(gòu)是工程中普遍應(yīng)用的一種建筑結(jié)構(gòu)形式。填充墻作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通常不承擔(dān)一種建筑結(jié)構(gòu)形式。填充墻作為非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，通常不承擔(dān)豎向重力荷載，但在地震荷載下，墻對(duì)框架的貢獻(xiàn)主要取豎向重力荷載，但在地震荷載下，墻對(duì)框架的貢獻(xiàn)主要取決于二者的連接方式，即：墻與框架的剛性連接、墻與柱決于二者的連接方式，即：墻與框架的剛性連接、墻與柱脫開或柔性連接。近幾年國(guó)內(nèi)外大地震中填充墻框架結(jié)構(gòu)脫開或柔性連接。近幾年國(guó)內(nèi)外大地震中填充墻框架結(jié)構(gòu)均發(fā)生了不同程度的破壞，框架主體震害較輕

2、，但填充墻均發(fā)生了不同程度的破壞，框架主體震害較輕，但填充墻普遍破壞嚴(yán)重。填充墻本身的破壞不僅影響建筑的使用功普遍破壞嚴(yán)重。填充墻本身的破壞不僅影響建筑的使用功能，增加修復(fù)費(fèi)用，嚴(yán)重時(shí)甚至危及生命安全或影響緊急能，增加修復(fù)費(fèi)用，嚴(yán)重時(shí)甚至危及生命安全或影響緊急疏散，以至于地震工程界往往將填充墻的破壞程度看作是疏散，以至于地震工程界往往將填充墻的破壞程度看作是結(jié)構(gòu)使用功能正常發(fā)揮和地震下生命安全的判斷依據(jù)。結(jié)構(gòu)使用功能正常發(fā)揮和地震下生命安全的判斷依據(jù)。 結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制是結(jié)構(gòu)抵御地震作用的有效方法，通常可分為被動(dòng)控制、主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制和混合控制，其中被動(dòng)控制因其構(gòu)造簡(jiǎn)單、造價(jià)低、易于維護(hù)且無(wú)需

3、外部能源等優(yōu)點(diǎn)引起了工程界廣泛關(guān)注。在現(xiàn)有的阻尼材料中，形狀記憶合金作為一類重要的功能材料，具有獨(dú)特的形狀記憶效應(yīng)和超彈效應(yīng)，可恢復(fù)應(yīng)變大，耗能力及阻尼性好，高溫下能保持較高的彈性模量，抗疲勞和耐腐蝕能力強(qiáng)，是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)被動(dòng)控制的理想選擇。1.2 框架填充墻簡(jiǎn)介 在目前的結(jié)構(gòu)形式中框架填充墻結(jié)構(gòu)是常見的一種，其具有結(jié)構(gòu)平面布置靈活的優(yōu)點(diǎn)。我國(guó)目前在工程設(shè)計(jì)中一般是忽略填充墻的作用的。普遍做法是單一的把填充墻體作為荷載作用到框架梁上。填充墻和框架的共同作用過程可以分為成以下幾個(gè)階段： （1）彈性階段：填充墻和框架均處于彈性狀態(tài)兩者共同作用,填充墻與框架周邊相接觸的地方產(chǎn)生界面裂縫。 （2）彈塑性階

4、段：隨著側(cè)向荷載的加大，界面裂縫也不斷地?cái)U(kuò)展，填充墻和框架對(duì)角接觸部分出現(xiàn)局部的破裂現(xiàn)象，墻面未出現(xiàn)貫穿的“X”型裂縫，此時(shí),框架仍處于彈性工作狀態(tài)，這時(shí)填充墻承擔(dān)了大部分的側(cè)向力；隨著側(cè)力繼續(xù)加大，填充墻的中間部分出現(xiàn)微裂縫并發(fā)展成貫通的斜裂縫，框架柱也出現(xiàn)裂縫并開始擴(kuò)大，此時(shí)，填充墻的抗側(cè)能力達(dá)到極限值，整個(gè)結(jié)構(gòu)呈彈塑性狀態(tài)。 （3）塑性階段：框架填充墻結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時(shí)，框架梁柱形成明顯的塑性鉸，整個(gè)結(jié)構(gòu)現(xiàn)出明顯的塑性特點(diǎn)。1.3 形狀記憶合金的功能特性 形狀記憶合金材料的主要功能特性：形狀記憶效應(yīng)、超彈性和高阻尼性等。 超彈性 超彈性是指當(dāng)SMA溫度超過奧氏體相變完成溫度Af，

5、加載應(yīng)力超過彈性極限，即產(chǎn)生非彈性應(yīng)變后，持續(xù)加載將產(chǎn)生應(yīng)力誘發(fā)的馬氏體相變，但這種馬氏體隨著應(yīng)力的消失而消失，即使不加熱也會(huì)產(chǎn)生馬氏體逆相變而恢復(fù)到原來(lái)的母相（奧氏體相）狀態(tài)，應(yīng)力作用下產(chǎn)生的宏觀變形也將隨著逆相變的進(jìn)行而完全消失，如圖1.1所示。圖圖1.1 1.1 超彈性示意圖超彈性示意圖1.4 本文研究?jī)?nèi)容（1）對(duì)直徑為0.8mm和2.1mm的兩種超彈性SMA絲材進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，研究循環(huán)次數(shù)、加載速率和應(yīng)變幅值對(duì)SMA力學(xué)性能參數(shù)(相變應(yīng)力、耗能量、損耗因子、變形模量和殘余應(yīng)變)的影響，比較兩種直徑的SMA絲的各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立SMA本構(gòu)模型。（2）提出超彈性SMA阻尼器連接

6、框架填充墻的設(shè)計(jì)方案。包括：設(shè)計(jì)一種纏繞式超彈性SMA阻尼器，對(duì)其工作原理進(jìn)行分析，并建立力學(xué)模型；提出超彈性SMA阻尼器連接框架填充墻的構(gòu)造設(shè)計(jì)，分析工作原理，建立計(jì)算模型。（3）分別以單自由度和多自由度框架填充墻結(jié)構(gòu)為例，利用Matlab數(shù)學(xué)模擬軟件計(jì)算不同地震輸入下裸框架和SMA阻尼器連接框架填充墻的地震反應(yīng)，證明所提出的裝置不僅能一定程度上抑制框架主體的振動(dòng)，而且保護(hù)填充墻的安全。第二章 超彈性形狀記憶合金力學(xué)性能研究2.1試驗(yàn)概況2.1.1 試驗(yàn)試樣 NiTi形狀記憶合金絲直徑分別為0.8mm和2.10mm，試件的長(zhǎng)度為200mm。兩種材料的Af值均為6左右。2.1.2 試驗(yàn)設(shè)備 試

7、驗(yàn)采用的試驗(yàn)機(jī)為SANS微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，如圖2.1所示。試件的軸向力由力傳感器測(cè)試，其量程為5kN；軸向變形由引伸計(jì)測(cè)量，其標(biāo)距為25mm。試驗(yàn)采取等位移加載，加載的停止條件是由引伸計(jì)的應(yīng)變進(jìn)行控制。試驗(yàn)結(jié)果由計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，采樣頻率為每秒30點(diǎn)。圖圖2.12.1試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置 2.1.3 試驗(yàn)方案 試驗(yàn)時(shí)對(duì)SMA絲進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，考慮循環(huán)次數(shù)、加載速率和應(yīng)變幅值的影響，室溫25。具體工況如下：（1）SMA絲的等應(yīng)變幅值循環(huán)拉伸測(cè)試：直徑0.8mm絲材：循環(huán)30次，應(yīng)變幅值6%，加載速率為20mm/min。直徑2.1mm絲材：循環(huán)30次，應(yīng)變幅值5.5%，加載速率為10mm/min

8、。（2）SMA絲在不同環(huán)境因素下的拉伸試驗(yàn)：直徑0.8mm絲材：應(yīng)變幅值依次為1%-2%-3%-4%-5%-5.5%，加載速率分別為3mm/min-10mm/min-20mm/min-30mm/min-60mm/min。直徑2.1mm絲材：應(yīng)變幅值依次為1%-2%-3%-4%-5%-5.5%，加載速率分別為3mm/min-10mm/min-30mm/min-60mm/min。兩種直徑絲材在測(cè)試前均經(jīng)歷拉伸循環(huán)30次已達(dá)到性能穩(wěn)定。2.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析0.000.010.020.030.040.050.060.070100200300400500600700 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變 (mm)20m

9、m/min(a)(a)0510152025300246810121416 耗 能循 環(huán) 次 數(shù) d=0.8mm20mm/min (b) (b) 循環(huán)次數(shù)對(duì)超彈性循環(huán)次數(shù)對(duì)超彈性SMASMA絲力學(xué)性能的絲力學(xué)性能的影響影響 圖圖2.2(a)2.2(a)是直徑為是直徑為0.8mm0.8mm的的SMASMA絲在循絲在循環(huán)試驗(yàn)環(huán)試驗(yàn)3030圈時(shí)的滯回曲線。圈時(shí)的滯回曲線。2.2.1 2.2.1 直徑為直徑為0.8mm0.8mm的超彈性的超彈性SMASMA絲的力學(xué)性能絲的力學(xué)性能0510152025300.0000.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180

10、.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0320.034 損 耗 因 子循 環(huán) 次 數(shù) d=0.8mm20mm/min (c) (c)圖圖2.22.2循環(huán)次數(shù)對(duì)循環(huán)次數(shù)對(duì)SMASMA力學(xué)性能的影響力學(xué)性能的影響應(yīng)變幅值和加載速率對(duì)超彈性應(yīng)變幅值和加載速率對(duì)超彈性SMASMA力學(xué)性能的影響力學(xué)性能的影響 圖圖2.3(a)-(e)2.3(a)-(e)分別是不同應(yīng)變幅值和加載速率下分別是不同應(yīng)變幅值和加載速率下SMASMA絲的應(yīng)力絲的應(yīng)力- -應(yīng)變曲線。應(yīng)變曲線。應(yīng)變幅值分別為應(yīng)變幅值分別為1%-2%-3%-4%-5%-5.5%1%-2%-3%-4%-5%-5.5%。圖。圖2.

11、3(f)2.3(f)是應(yīng)變幅值為是應(yīng)變幅值為5%5%時(shí)不同加時(shí)不同加載速率下的滯回曲線圖形。載速率下的滯回曲線圖形。0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)?應(yīng)變3mm/min0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變10mm/min0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變20mm/min (a) (b) (c) (c) 0.000.010.020.030.040.050.0601

12、00200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變30mm/min0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變60mm/min0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變 (mm) 3mm/min 10mm/min 20mm/min 30mm/min 60mm/min5%(d)(e)(f)(f)圖圖2.3 d=0.8mm2.3 d=0.8mm的的SMASMA絲在不同加載速率下的滯回特絲在不同加載速率下的滯回特性性 圖2.4是直徑為0.8mm的SMA絲當(dāng)

13、應(yīng)變幅值為4%時(shí)，在不同加載速度下耗能及損耗因子的圖形。3mm/min10mm/min30mm/min60mm/min0.00.51.01.52.02.53.03.54.0 耗 能加 載 速 率d=0.8 應(yīng)變 0.043mm/min10mm/min30mm/min60mm/min0.0000.0050.0100.015 損 耗 因 子加 載速 率d=0.8 應(yīng)變 0.04（a）(b)圖圖2.42.4不同加載速率對(duì)不同加載速率對(duì)SMASMA絲耗能情況對(duì)比絲耗能情況對(duì)比 圖2.5 給出了不同加載速率情況下應(yīng)變幅值對(duì)損耗因子的影響。0.00.10.20.30.40.50.60.0000.0050.

14、0100.0150.0200.0250.030 損 耗 因 子應(yīng) 變 幅 值 3mm/min 20mm/min 30mm/min 60mm/min圖圖2.5 2.5 耗能耗能應(yīng)變幅值曲線應(yīng)變幅值曲線2.2.2 直徑為2.1mm的超彈性SMA絲的力學(xué)性能 循環(huán)次數(shù)對(duì)超彈性SMA絲力學(xué)性能的影響 直徑為2.1mm的SMA絲與直徑為0.8mm的SMA絲在循環(huán)時(shí)的力學(xué)性能相似，但沒有表現(xiàn)出明顯的屈服平臺(tái)。循環(huán)的滯回曲線如圖2.6所示：0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變 (mm)10mm/min051015202530012

15、34567891011 耗 能循 環(huán) 次 數(shù) stress應(yīng)力10mm/min0510152025300.000.010.020.030.040.05 損 耗 因 子循 環(huán) 次 數(shù) d=2.1mm10mm/min圖圖2.62.6循環(huán)次數(shù)對(duì)循環(huán)次數(shù)對(duì)SMASMA力學(xué)性能的影響力學(xué)性能的影響應(yīng)變幅值和加載速率對(duì)超彈性應(yīng)變幅值和加載速率對(duì)超彈性SMASMA力學(xué)性能的影響力學(xué)性能的影響0.000.010.020.030.040.05050100150200250300350400450 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變3mm/min0.000.010.020.030.040.050100200300400500 應(yīng)

16、變 (Mpa)應(yīng)變20mm/min(a)(a)(b)(b)0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變30mm/min0.000.010.020.030.040.050.060100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變60mm/min0.000.010.020.030.040.050100200300400500600 應(yīng)力(Mpa)應(yīng)變 (mm) 3mm/min 20mm/min 30mm/min 60mm/min5%(c)(d)(e)(e)圖圖2.7 d=2.1mm2.7 d=2.1mm的的SMASMA絲在

17、不同加載速率下的滯回曲線絲在不同加載速率下的滯回曲線圖圖2.82.8是直徑為是直徑為2.1mm2.1mm的的SMASMA絲，當(dāng)應(yīng)變幅值為絲，當(dāng)應(yīng)變幅值為4%4%時(shí)，在不同加載速度下耗能時(shí)，在不同加載速度下耗能及損耗因子的圖形。及損耗因子的圖形。3mm/min10mm/min30mm/min60mm/min0.00.51.01.52.02.53.03.54.0 耗 能加 載 速 率d=2.1mm 應(yīng)變 0.043mm/min10mm/min30mm/min60mm/min0.0000.0050.0100.0150.0200.0250.030 損 耗 因 子加 載 速 率d=2.1mm 應(yīng)變 0.

18、04(a)(b)圖圖2.8 2.8 不同加載速率對(duì)不同加載速率對(duì)SMASMA絲耗能情況對(duì)比絲耗能情況對(duì)比 圖圖2.92.9描繪了描繪了SMASMA絲材在不同加載速度下，應(yīng)變幅值對(duì)損耗因子的影響。絲材在不同加載速度下，應(yīng)變幅值對(duì)損耗因子的影響。0.000.010.020.030.040.050.060.0000.0050.0100.0150.0200.0250.0300.035 損 耗 因 子應(yīng) 變 3mm/min 10mm/min 30mm/min 60mm/min圖圖2.9 2.9 損耗因子損耗因子應(yīng)變幅值曲線應(yīng)變幅值曲線2.3.3兩種不同直徑SMA絲力學(xué)性能比較循環(huán)次數(shù)對(duì)不同直徑的超彈性循

19、環(huán)次數(shù)對(duì)不同直徑的超彈性SMASMA絲力學(xué)性能的影響絲力學(xué)性能的影響 圖圖2.10(a)2.10(a)中直徑為中直徑為0.8mm0.8mm的超彈性的超彈性SMASMA絲的耗能量明顯大于直徑為絲的耗能量明顯大于直徑為2.1mm2.1mm的的SMASMA絲的耗能量。但是隨著循環(huán)次數(shù)的增加，耗能量相差大小逐漸縮小。絲的耗能量。但是隨著循環(huán)次數(shù)的增加，耗能量相差大小逐漸縮小。圖圖2.10(b)2.10(b)表明直徑為表明直徑為2.1mm2.1mm的超彈性的超彈性SMASMA絲的損耗因子明顯比直徑為絲的損耗因子明顯比直徑為0.8mm0.8mm的的SMASMA絲要大，這就說明，大直徑的絲要大，這就說明，大

20、直徑的SMASMA絲的耗能能力要強(qiáng)于小直徑的絲的耗能能力要強(qiáng)于小直徑的SMASMA絲。絲。0510152025300246810121416 耗 能循 環(huán) 次 數(shù) d=0.8mm d=2.1mm0510152025300.0000.0020.0040.0060.0080.0100.0120.0140.0160.0180.0200.0220.0240.0260.0280.0300.0320.0340.0360.038 損 耗 因 子循 環(huán) 次 數(shù) d=0.8mm d=2.1mm（a）（b）圖圖2.9 2.9 不同直徑的不同直徑的SMASMA耗能及損耗因子的對(duì)比耗能及損耗因子的對(duì)比應(yīng)變幅值和加載速

21、率對(duì)不同直徑的超彈性應(yīng)變幅值和加載速率對(duì)不同直徑的超彈性SMASMA絲力學(xué)性能的影響絲力學(xué)性能的影響 圖圖2.102.10顯示在加載速率為顯示在加載速率為3mm/min3mm/min、應(yīng)變幅值依次為相同的、應(yīng)變幅值依次為相同的1%1%、2%2%、3%3%、4%4%、5%5%時(shí)，不同直徑的時(shí)，不同直徑的SMASMA絲的耗能和損耗因子與應(yīng)變的關(guān)系。絲的耗能和損耗因子與應(yīng)變的關(guān)系。0.000.010.020.030.040.0501234567 耗能應(yīng)變 d=0.8mm d=2.1mm3mm/min0.000.010.020.030.040.050.0000.0050.0100.0150.0200.

22、0250.0300.035 損 耗 因 子應(yīng)變 d=0.8 d=2.1mm3mm/min( (a a) )耗能耗能應(yīng)變圖線應(yīng)變圖線( (b)b)損耗因子損耗因子應(yīng)變圖應(yīng)變圖線線圖圖2.102.10兩種不同直徑兩種不同直徑SMASMA力學(xué)性能圖形力學(xué)性能圖形 圖圖2.112.11給出了不同直徑的超彈性給出了不同直徑的超彈性SMASMA絲絲在不同加載速率下的耗能在不同加載速率下的耗能應(yīng)變關(guān)系。圖應(yīng)變關(guān)系。圖中在達(dá)到中在達(dá)到5%5%的最大應(yīng)變幅值時(shí)，耗能量大的最大應(yīng)變幅值時(shí)，耗能量大小由加載速率和直徑絕定，從大到小依次小由加載速率和直徑絕定，從大到小依次是是d=2.1mmd=2.1mm、3mm/mi

23、n3mm/min，d=0.8mmd=0.8mm、3mm/min3mm/min，d=2.1mmd=2.1mm、30mm/min30mm/min，d=0.8mmd=0.8mm、30mm/min30mm/min。結(jié)果表明：加載速率相同，直徑大的結(jié)果表明：加載速率相同，直徑大的SMASMA絲絲耗能量大；直徑相同，加載速率小的耗能量大；直徑相同，加載速率小的SMASMA絲絲耗能量大。耗能量大。圖圖2.11 2.11 不同加載速率下耗能不同加載速率下耗能應(yīng)變關(guān)系應(yīng)變關(guān)系0.00.10.20.30.40.501234567 耗 能應(yīng) 變 d=0.8mm 3mm/min d=0.8mm 30mm/min d=

24、2.1mm 3mm/min d=2.1mm 30mm/min第三章 SMA阻尼器的設(shè)計(jì)原理3.1 纏繞式SMA阻尼器1.1.超彈性超彈性SMASMA絲；絲；2.SMA2.SMA絲固定夾具；絲固定夾具；3.13.1號(hào)主鋼板；號(hào)主鋼板；4.24.2號(hào)主鋼板號(hào)主鋼板圖圖3.1 3.1 纏繞式纏繞式SMASMA阻尼器構(gòu)造圖阻尼器構(gòu)造圖3.2 SMA3.2 SMA阻尼器連接框架填充阻尼器連接框架填充墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 圖3.2給出了纏繞式SMA阻尼器連接框架填充墻的連接構(gòu)造。圖圖3.2 SMA3.2 SMA阻尼器連接框架填充墻構(gòu)阻尼器連接框架填充墻構(gòu)造造3.2.2工作原理 在地震作用下，由于邊框填

25、充墻的剛度遠(yuǎn)大于框架剛度，框架與邊框填充墻產(chǎn)生水平方向的位移。當(dāng)阻尼器的最大輸出力小與邊框填充墻的抗剪承載力時(shí)，阻尼器進(jìn)入工作狀態(tài)。如圖3.2所示。3.3 3.3 邊框填充墻抗剪承載力計(jì)算公式邊框填充墻抗剪承載力計(jì)算公式2224(11)2tcA fbVb3.1A A：填充墻水平截面積；：填充墻水平截面積；f ft t：砌塊混凝土填充墻抗拉強(qiáng)度；：砌塊混凝土填充墻抗拉強(qiáng)度；b b：長(zhǎng)寬比小于長(zhǎng)寬比小于1.01.0則取則取b=1.0b=1.0，長(zhǎng)寬，長(zhǎng)寬比大于比大于1.51.5取取b=1.5,b=1.5,若長(zhǎng)寬比在若長(zhǎng)寬比在1.01.0與與1.51.5之間則取實(shí)際值。之間則取實(shí)際值。=h/l=h/

26、l；式中式中1/21/2為墻體安全系數(shù)。為墻體安全系數(shù)。圖圖3.3 3.3 邊框填充墻邊框填充墻第四章 超彈性SMA阻尼器連接框架填充墻地震反應(yīng)分析4.1.1設(shè)計(jì)概況 4.1 4.1 超彈性超彈性SMASMA阻尼器連接單自由度框架填充墻地震阻尼器連接單自由度框架填充墻地震反應(yīng)分析反應(yīng)分析高度（高度（m） 寬度（寬度（m）質(zhì)量（質(zhì)量（t）剛度剛度（KN/cm）阻尼比阻尼比填充墻抗填充墻抗拉強(qiáng)度拉強(qiáng)度(Mpa)22.1127.951880.050.11地震動(dòng)選取 選取硬土、中硬土與軟土場(chǎng)地具有代表性的三條地震動(dòng)記錄，分別為EL-Centro波、遷安波、天津波。為便于對(duì)比，將各地震動(dòng)的加速度峰值統(tǒng)一

27、的0.35m/s2。阻尼器的參數(shù) 選用2.4節(jié)中介紹的直徑為2.1mm的SMA絲，其力學(xué)參數(shù)參見前章，最大有效工作應(yīng)變?nèi)?%，則單根絲的最大輸出荷載時(shí)1.298KN。根據(jù)公式（3.1），填充墻抗剪強(qiáng)度承載力=25.02KN。以受控框架的層間位移角的1/550為限值，確定SMA絲的長(zhǎng)度為10cm。所以每個(gè)阻尼器中SMA用量為19根，均勻排列。4.1.2計(jì)算結(jié)果與分析 表4.1給出了單自由度框架結(jié)構(gòu)在三種地震波作用下結(jié)構(gòu)相對(duì)地面的位移峰值及減震率。從數(shù)據(jù)看出，在三種不同地震波情況下，SMA阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)水平方向的位移有很好的控制作用。減震率相當(dāng)可觀，最大減震率為35.3%。%100-無(wú)控相對(duì)地面位移

28、有控相對(duì)地面位移無(wú)控相對(duì)地面位移J表4.1不同地震波作用下結(jié)構(gòu)位移反應(yīng)峰值峰值加速峰值加速度度(m/s2)無(wú)控峰值無(wú)控峰值位移位移(mm)無(wú)控峰值無(wú)控峰值位移位移(mm)減震率減震率(%)EL-Centro波0.353.42.120.6遷安波0.352.11.433.3天津波0.353.42.235.3圖圖4.1 EL-Centro4.1 EL-Centro波作用下位移時(shí)程曲線波作用下位移時(shí)程曲線012345678910-0.004-0.003-0.002-0.0010.0000.0010.0020.0030.004位移(m)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器EL-Centro波圖圖

29、4.2 4.2 遷安波作用下位移時(shí)程曲線遷安波作用下位移時(shí)程曲線圖圖4.3 4.3 天津波作用下位移時(shí)程曲線天津波作用下位移時(shí)程曲線012345678910-0.002-0.0010.0000.0010.002位移(m)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器遷 安 波0369121518-0.004-0.003-0.002-0.0010.0000.0010.0020.0030.004位移(m)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器天津波 圖4.4給出了不同地震波作用下阻尼器回復(fù)力-位移的關(guān)系曲線。-1.0-0.50.00.51.01.5-30000-20000-1000001000

30、02000030000 回復(fù)力(N)位移(cm) 阻 尼 器 回 復(fù) 力EL-Centro波-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.8-20000-1000001000020000 回復(fù)力(N)位移(cm) 阻 尼 器 回 復(fù) 力遷 安 波-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.4-20000-15000-10000-500005000100001500020000 回復(fù)力(N)位移(cm) 阻 尼 器 回 復(fù) 力天津波 ?圖圖4.4 4.4 不同地震波作用下阻尼器回復(fù)力不同地震波作用下阻尼器回復(fù)力- -位移關(guān)系曲線位移關(guān)系曲線4.2 4.2 超彈性超彈性SMA

31、SMA阻尼器連接框架填充墻多自由度地震反應(yīng)阻尼器連接框架填充墻多自由度地震反應(yīng)分析分析層數(shù)層數(shù)層高層高(m)質(zhì)量質(zhì)量(t)剛度剛度(KN/cm)41.3166.469421031.3124.772124521.3125.564630612.0127.9456188表表4.24.2結(jié)構(gòu)基本參數(shù)表結(jié)構(gòu)基本參數(shù)表4.2.1計(jì)算概況結(jié)構(gòu)各參數(shù)尺寸選取某對(duì)稱四層框架結(jié)構(gòu)，尺寸及參數(shù)如表4.2和圖4.7。阻尼比取0.05。 阻尼器參數(shù)及位置 根據(jù)3.4.1中公式阻尼器各參數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。首層框架計(jì)算概況與單自由度相同，故首層超彈性SMA絲長(zhǎng)度依然為10cm；取用SMA絲數(shù)量為每個(gè)阻尼器19根。二、三、

32、四層框架填充墻由于其高度降低，所以SMA絲長(zhǎng)度為7cm；填充墻抗剪強(qiáng)度12.88KN/m，二、三、四層每個(gè)阻尼器中SMA絲用量取9根，均勻排列。圖圖4.7 4.7 框架示意圖框架示意圖層數(shù)層數(shù)無(wú)控對(duì)地峰值位移無(wú)控對(duì)地峰值位移(mm)有控對(duì)地峰值位移有控對(duì)地峰值位移(mm)減震率減震率(%)43.162.0535.132.551.7531.421.831.3227.911.170.8725.6表表4.3 EL-Centro4.3 EL-Centro波作用下多自由度結(jié)構(gòu)絕對(duì)位移反應(yīng)峰值波作用下多自由度結(jié)構(gòu)絕對(duì)位移反應(yīng)峰值層數(shù)層數(shù)無(wú)控層間峰值位移無(wú)控層間峰值位移(mm)有控層間峰值位移有控層間峰值位

33、移(mm)減震率減震率(%)40.790.3259.530.860.4547.720.670.4729.911.170.8725.6表表4.4 4.4 EL-CentroEL-Centro波作用下多自由度結(jié)構(gòu)相對(duì)位移反應(yīng)峰值波作用下多自由度結(jié)構(gòu)相對(duì)位移反應(yīng)峰值4.2.2計(jì)算結(jié)果與分析 圖4.6、4.7、4.8、4.9分別表示每一層有控、無(wú)控情況下相對(duì)位移與時(shí)間的時(shí)程關(guān)系曲線。012345678910-1.5-1.0-0.50.00.51.01.5位移(mm)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器一層012345678910-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.8位移

34、(mm)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器二層圖圖4.6 4.6 一層位移時(shí)程曲線一層位移時(shí)程曲線圖圖4.7 4.7 二層位移時(shí)程曲二層位移時(shí)程曲線線012345678910-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0位移(mm)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器三層0246810-0.8-0.6-0.4-0.20.00.20.40.60.81.0 位移(mm)時(shí) 間(s) 無(wú) 阻 尼 器 有 阻 尼 器四層圖圖4.8 4.8 三層位移時(shí)程曲線三層位移時(shí)程曲線圖圖4.9 4.9 四層位移時(shí)程曲線四層位移時(shí)程曲線第五章第五章 結(jié)論與展望結(jié)論與展望本文針對(duì)框架填充墻中填充墻的震害提出一種新的填充墻和框本文針對(duì)框架填充墻中填充墻的震害提出一種新的填充墻和框架主體的連接技術(shù)，即：將填充墻與框架柱分開，其間由超彈性架主體的連接技術(shù)，即：將填充墻與框架柱分開，其間由超彈性SMASMA阻尼器連接，并圍繞這一連接技術(shù)展開理論研究，阻尼器連接，并圍繞這一連接技術(shù)展開理論研究，得出以下結(jié)得出以下結(jié)論：論：（1 1）通過兩種超彈性）通過兩種超彈性NiTiNiTi形狀記憶合金的力學(xué)試驗(yàn)，我們得出形狀記憶合金的力學(xué)試驗(yàn)，我們得出了在不同工況下（不同的循環(huán)次數(shù)、應(yīng)變幅值、加載速率）了