SMA绞线预制梁-柱自复位耗能节点数值研究与参数优化

摘要

为了提高预制混凝土框架的抗震能力并控制震后残余变形，提出了一种新型的混合自复位预制混凝土梁柱节点(self-centring precast concrete beam-column connection, SC-PCBCC),其中采用了旋转摩擦阻尼器(rotational friction hinge damper, RFHD)和形状记忆合金(shape memory alloy, SMA)并联的结构。重点探讨了使用SMA绞线控制的自复位装置对SC-PCBCC进行改进。首先，介绍了SC-PCBCC的结构和工作原理；其次验证对比了1.0%、1.5%、2%和2.0%预应变下的超弹性1×7 SMA绞线、RFHD和SC-PCBCC的有限元模型，并进行了初步验证。研究结果表明，该节点具有较高的刚度、承载力、耗能能力以及较好的复位性能；最后对SC-PCBCC中SMA绞线的关键参数：SMA绞线预应变、直径和长度进行了参数分析，以优化其抗震性能。建议SC-PCBCC使用的SMA绞线初始预应变、直径和长度范围分别为1.5%～2.0%、15～18 mm和175～205 mm,以实现SC-PCBCC的优异承载性能、能量耗散和自复位性能。此外，节点中的SMA绞线和RFHD可在震后快速更换，实现高效灾后修复。总体而言，所提出的SC-PCBCC表现出了卓越的减震能力、自复位能力和可修复性。

关键词

预制混凝土梁柱节点 / 形状记忆合金(SMA)绞线 / 旋转摩擦铰接阻尼器(RFHD) / 抗震性能 / 数值分析