[发明专利]杠杆式惯容增效形状记忆合金自复位结构体系

说明书

本发明提供一种杠杆式惯容增效形状记忆合金自复位结构体系，结构体系包括两个柱与一个梁，两个柱分别安装在梁的两端，以形成门字形框架结构；结构体系还包括：连接块，连接块设置在梁的中部；杠杆，杠杆的顶端与连接块活动连接，连接块水平移动以带动杠摆动；质量块，质量块设置在杠杆的底端；刚性支架，杠杆的转动支点设置于刚性支架上；自复位阻尼器，自复位阻尼器安装在刚性支架与杠杆之间。本结构体系利用惯容的质量放大作用，以较小的质量提供给结构体系较大的惯性，从而起到灵活调节结构体系自振周期的作用；而且杠杆的变形放大作用可显著提高自复位阻尼器的耗能效率，提高其对结构的自复位作用力。

技术领域

本发明属于结构工程技术领域，具体涉及一种杠杆式惯容增效形状记忆合金自复位结构体系。

背景技术

为了满足建筑结构在强震作用下的延性需求，以达到大震不倒的目的，目前的抗震设计规范允许主要抗侧力构件在强震下发生塑性变形以耗散地震能量，造成强震后建筑结构中的主要构件产生较为严重的损伤和较大的残余变形而难以修复，甚至因修复时间和资金成本过高，而失去修复的必要性。为了能够使建筑结构震后快速投入使用，近年来可恢复功能结构的概念被提出。该概念是指通过应用自复位、可更换、摇摆和耗能等机制使建筑结构在遭遇强震作用后不需修复或稍加修复就可恢复其使用功能的结构体系。该类建筑结构震后维修成本低、周期短，便于震后救援和人民生产生活的快速恢复。因此发展新型可恢复功能结构和相应结构抗震设计理论具有较强的经济和社会意义。目前实现可恢复功能结构已成为地震工程界的共识，多种自复位结构被提出，同时促使相应结构抗震设计理论快速发展。

目前，可恢复功能结构体系大致可分为摇摆结构体系、自复位框架体系、自复位支撑框架结构和复合自复位体系等。无论采用哪一种结构体系，都需要利用自复位装置和耗能机制联合实现结构减震和震后的自复位功能，利用性能优越的自复位耗能装置是提高结构自复位性能的关键。目前主要采用的自复位减震装置主要由预应力筋、形状记忆合金(shape memory alloy，简称为SMA)和蝶簧等与耗能元件(摩擦、软钢、粘滞阻尼器等)采用不同形式组合而成，当前研究表明此类自复位减震装置通过合理设计都能达到自复位和减震目的。与其它自复位材料相比，SMA具有较好的变形能力和旗帜型滞回曲线特征，可同时满足结构延性、自复位和耗能的需求，是构成自复位耗能减震装置的理想材料。但SMA材料与预应力筋等材料相比，成本较高，提高SMA材料的利用效率是SMA自复位结构基于性能结构抗震设计的关键问题。

SMA阻尼器作为一种位移型阻尼器，其滞回耗能的效率取决于阻尼器对结构位移响应的敏感性，目前研究表明增加阻尼器对结构位移的敏感性是提高阻尼耗能效率的有效手段。

但是一个无可回避的问题是，作为一种位移型阻尼器，SMA阻尼器除了为建筑结构提供滞回耗能外，还增加了建筑结构的抗侧刚度，降低了建筑结构的自振周期。根据加速度反应谱，在多数情况下，自振周期的降低对建筑结构的加速度响应控制是不利的，甚至会放大建筑结构的地震作用。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杠杆式惯容形状记忆合金自复位结构体系，以解决目前采用位移型阻尼器降低了建筑结构的自振周期，对建筑结构的加速度响应控制不利，甚至会放大建筑结构的地震作用等问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

杠杆式惯容增效形状记忆合金自复位结构体系，所述结构体系包括两个柱与一个梁，两个所述柱分别安装在所述梁的两端，以形成门字形框架结构；所述结构体系还包括：

连接块，所述连接块设置在所述梁的中部；

杠杆，所述杠杆的顶端与连接块活动连接，所述连接块水平移动以带动所述杠摆动；

质量块，所述质量块设置在杠杆的底端；

刚性支架，所述杠杆的转动支点设置于所述刚性支架上；