SMA耗能連梁框架-剪力墻結構體系抗震性能研究的開題報告

SMA耗能連梁框架-剪力墻結構體系抗震性能研究的開題報告一、選題背景和意義當前中國仍處于地震多發(fā)期和建設高峰期，地震對建筑物的嚴重破壞和損失引起了人們對建筑抗震性能的關注。針對此問題，建筑抗震技術是一項具有重要意義的研究方向。隨著研究的不斷深入，在抗震技術的發(fā)展歷程中，框架-剪力墻結構是目前應用最普遍的一種結構形式。然而，傳統(tǒng)的框架-剪力墻結構在抗震性能方面還存在一定的局限性，如剛性大、變形小、不易滿足建筑設計的多樣性等問題。因此，進一步提高框架-剪力墻結構體系的抗震能力，將使建筑物在地震中的損失大大減少，有著非常重要的現(xiàn)實和理論意義。隨著材料科學和結構工程技術的不斷發(fā)展，形狀記憶合金（ShapeMemoryAlloy，簡稱SMA）因其獨特的“記憶”功能被廣泛應用于結構控制領域。在構建結構動力學反應控制系統(tǒng)中，可以根據(jù)外部激勵調整SMA的應變和應力，達到最佳結構響應。近年來，研究人員開始將SMA應用于建筑結構的抗震設計中，展示出良好的抗震性能，其在結構超限位鎖定、消能延性方面均有良好表現(xiàn)。因此，本研究旨在探究SMA應用于框架-剪力墻結構中的可行性和實效性。二、研究目的和內容本研究旨在研究使用SMA作為耗能材料，來增強剪力墻結構的能量消耗和變形性能，提高其抗震能力。具體包括以下內容：1.分析SMA材料的特點和應用情況，闡述SMA在建筑抗震技術中的應用前景；2.建立框架-剪力墻結構的有限元模型，研究SMA間接加固、直接加固、控制耗能等方式的應用效果；3.通過數(shù)值模擬，對比分析不同方案下結構的抗震性能，包括位移響應、任意剪切模態(tài)的周期、剪力承載能力等指標；4.根據(jù)模擬結果，結合現(xiàn)有建筑安全規(guī)范，探究SMA加固剪力墻結構的合理化設計方法和使用范圍。三、研究方法和技術路線本研究采用有限元理論和數(shù)值模擬的方法，以MATLAB和ANSYS等軟件為工具，開展結構動力學分析和抗震性能評價。具體研究流程如下：1.研究SMA的特性和應用前景，并結合建筑抗震設計實際，確定SMA耗能剪力墻抗震設計的目標和指標；2.建立耗能連梁框架-剪力墻結構有限元模型，考慮加固方式、SMA材料性質等因素，并對結構不同狀態(tài)下的穩(wěn)定性和抗震性進行模擬分析；3.通過對比不同方式下的模擬結果，科學分析SMA在剪力墻結構中的應用效果和差異；4.針對性地解決出現(xiàn)的問題，總結和歸納SMA加固剪力墻結構的規(guī)范化設計方法和使用范圍，最終將研究成果轉化為實際工程應用。四、研究預期成果和意義本研究通過研究SMA耗能連梁框架-剪力墻結構體系的抗震性能，以及針對不同方案制定的設計方法和使用范圍，從根本上提高剪力墻結構抗震能力，為建筑抗震設計提供新的思路和方向。預期的研究成果包括：1.建立SMA應用于剪力墻結構耗能設計的理論體系，將SMA的應用前景運用于建筑抗震設計之中；2.明確SMA的性質、行為和使用規(guī)范，從而打造高標準、高安全性的建筑抗震設計方案；3.設計和研究出能夠適應不同建筑類型、地區(qū)和抗震要求的SMA加固剪力墻結構，實現(xiàn)了建筑抗震設計的多樣性和規(guī)范化發(fā)展；4.驗證了SMA應用于建筑抗震設計的可行性和實效性，為提高建筑抗震能力和減少地震災害損失奠定了重要基礎。五、研究進度安排本研究預計按照以下時間節(jié)點進行：1.第一階段（2022年1月-2022年3月）：完成文獻綜述、研究目的、內容、方法及技術路線的具體擬定和細化；2.第二階段（2022年4月-2022年6月）：建立起SMA應用于剪力墻結構的有限元模型，完成模擬計算和參數(shù)優(yōu)化及相關算法和程序的開發(fā)；3.第三階段（2022年7月-2022年10月）：分別進行應用SMA間接增強、直接控制耗能等方式的剪力墻結構計算仿真分析，同時進行對比分析及結論的總結和歸納；4.第四階段（2022年11月-2023年1月）：在結合入惡劣地震情況下進行驗證，通過現(xiàn)場測試以及理論分析來進一步確認優(yōu)化設計。六、參考文獻1.Wang,W.,&Yin,Y.(2020).Seismicperformanceassessmentofashapememoryalloy-reinforcedsteelframewithviscousdampers.CompositeStructures,238,111940.2.Liu,X.,Li,B.,Li,Q.,Li,H.,Han,X.,&Gao,Z.(2021).Seismicperformanceofthestructurecomposedofshapememoryalloytendonsandreinforcedconcretecolumns.JournalofBuildingEngineering,46,102045.3.Lü,X.,Chen,Y.,&Jiang,X.(2017).Experimentalandanalyticalinvestigationofasteelframewithshape-memory-alloy-reinforcedbracesforseismic-resistantdesign.BulletinofEarthquakeEngineering,15(11),4785-4808.4.Cai,F.,&Xiong,C.(2018).Numericalstudyonactivecontrolofcable-stayedbridgeusingshapememoryalloyactuators.JournalofIntelligentMaterialSystemsandStructures,29(8),1593-1603.5