形状记忆金属自复位钢框架抗震性能分析

通过将强震时钢框架结构可能发生较大塑性变形区域的材料更换成形状记忆金属(Shape Memory Alloy,简称SMA)板件制成一种新型SMA自复位钢框架。为考察SMA更换区域对结构滞回性能及复位效果的影响,设计6个单跨2层的SMA自复位钢框架,采用ANSYS软件建立全实体模型进行滞回性能分析。分析表明将结构底层柱根部、顶层节点域及除顶层外的梁塑性铰区材料更换成SMA板,结构滞回曲线呈明显的旗帜状,结构残余变形极小、复位效果最好、经济性最优,但耗能能力较传统结构降低较大。此外,根据优化结果设计4层3跨SMA自复位钢框架,采用ANSYS软件建立多尺度有限元模型,进行罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。结果表明优化后的结构较传统结构抗侧刚度小、侧向变形大,但震后结构残余变形极小,结构自复位效果较好。