设有形状记忆合金复合隔震支座结构的多维及平—扭耦联地震反应分析

摘要

结构振动控制是一种新型的抗震技术，其中以基础隔震技术的理论最为成熟，因而得到了广泛的应用。但常规隔震结构存在隔震层阻尼性能较差和相对水平位移过大的问题，影响了隔震结构的抗震可靠性和使用范围。本文以形状记忆合金材料独特的力学性能为基础，并将其与碟形弹簧和常规叠层橡胶支座相结合，以组成新的多功能复合隔震支座，用以对建筑结构的多维及平—扭耦联地震反应进行控制，从而弥补常规隔震技术存在的一些不足。 为了验证上述复合隔震体系的可行性和合理性，检验其相应的复合隔震效果，本文进行了以下主要研究工作：①利用MATLAB编制了SMA本构关系的有限元分析程序，并对其相变伪弹性性能进行了研究；②提出了SMA复合隔震体系的构造形式和工作原理，并对其在水平侧移下的力学性能进行了详细分析，确定了最佳构造尺寸；③对SMA复合隔震体系的恢复力模型进行了理论分析和计算机模拟，建立了较为合理实用的理论分析模型；④以SMA复合隔震体系的力学性能为基础，提出了隔震结构多维及平—扭耦联地震反应分析的理论方法和串联刚片系力学分析模型，并对设有SMA复合隔震体系的建筑结构进行了相应的地震反应分析，验证了上述复合隔震体系水平、竖向及扭转减震效果。 研究结果表明，文中所提理论分析和计算模型均能较好地反映SMA材料相变伪弹性的基本特征，相应的复合隔震体系具有良好的复合减震性能，采用文中提出的SMA复合隔震体系进行建筑结构的被动隔震控制，不仅能够有效地抑制地震能量向上部结构的传递，减小结构的水平振动或平—扭耦联扭转振动，而且对结构的竖向地震反应也有一定的抑制作用。上述工作为进一步研究开发这类新型多功能复合隔震支座及其应用技术奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪 论

1.1引言

1.2扭转震害

1.3结构基础隔震技术的原理及地震反应的研究概况

1.3.1结构基础隔震技术的原理

1.3.2基础隔震结构多维地震反应及平—扭耦联地震反应的研究概况

1.4形状记忆合金材料在隔震体系中的应用

1.5本文的主要研究内容

第2章形状记忆合金(SMA)材料相变伪弹性特性研究

2.1形状记忆合金本构关系

2.1.1形状记忆合金特性简介

2.1.2形状记忆合金材料的本构模型

2.1.3形状记忆合金材料相变伪弹性的本构模型

2.2形状记忆合金材料相变伪弹性仿真分析

2.2.1 Brinson本构关系

2.2.2形状记忆合金材料相变热力学方程及其解法

2.2.3形状记忆合金材料相变伪弹性的仿真分析

2.2.4仿真结果分析

2.3形状记忆合金材料相变伪弹性特性应用研究

2.3.1计算理论和分析原理

2.3.2仿真分析及结果

第3章形状记忆合金(SMA)复合隔震支座的研究

3.1 SMA复合隔震支座的构造形式及工作原理

3.1.1 SMA复合隔震支座的构造形式害

3.1.2 SMA复合隔震支座的工作原理

3.2 SMA复合隔震支座的力学模型

3.2.1形状记忆合金丝的本构模型

3.2.2叠层橡胶垫的恢复力模型

3.2.3碟形弹簧的力学模型

3.2.4 SMA复合隔震支座的力学模型

第4章 SMA复合隔震结构多维及平—扭耦联地震反应分析

4.1 SMA复合基础隔震结构动力分析

4.1.1平—扭耦联的研究现状

4.1.2弹塑性分析常用恢复力模型

4.1.3结构计算分析模型

4.2基础隔震结构地震反应分析

4.2.1平—扭耦联运动方程

4.2.2竖向隔震运动方程

4.2.3地震反应的时程分析法

4.2.4基础隔震结构动力分析程序

4.3算例结构地震反应分析

4.3.1地震波的选取

4.3.2算例结构概况

4.3.3算例结构平—扭耦联地震反应分析

4.3.4平—扭耦联地震反应结果分析

4.3.5算例结构竖向地震反应分析

第5章结论与展望

5.1主要工作及结论

5.2问题及展望

致 谢

参考文献