新型SMA阻尼器在古塔抗震监测中的应用.pdfVIP

王风华等：新型SMA阻尼器在古塔抗震监测中的应用 55 DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2015．01．019 新型SMA阻尼器在古塔抗震监测 中的应用 王风华 ， 黄襄云 ， 王伟明 (1．广东建设职业技术学院。 广州 510440； 2．广州大学 1-程抗震研究中心， 广州 510405) 【摘 要】 利用形状记忆合金(SMA)的超弹性滞回耗能特性，设计出一种适合古塔抗震监测的新型SMA阻 尼器，通过从试验得出的SMA阻尼器恢复力公式，建立SMA阻尼器电阻特性简化模型，得出其器恢复力和SMA 丝电阻之间的关系，再通过安装了SMA阻尼器的受控吉塔结构运动方程，算 出古塔每个质点的位移，从而判断古 塔在地震中的震害情况，实现对古塔的健康监测，为古塔等类似古建筑结构的抗震加固和健康监测提供借鉴。 【关键词】 新型SMA阻尼器 ；古塔；抗震；监测 【中图分类号】lTU352．1 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2015)O1—0055—03 古塔历史悠久，体现了我国古代建筑技术杰 出成 固定端板D 就 ¨ ，其抗震保护方法也和一般建筑物完全不同，它 是一门独特的、且专业性很强的综合性技术。国内外 垃 对古塔灾变保护的研究仍处于起步阶段 ，许多关键理 论和关键技术问题并没有解决。因此，要在尽量保持 古塔历史、艺术、文物和科学价值的前提下，遵循 “保 护第一”和 “修旧如旧”的古建筑保护原则 ，对古塔结 构进行抗震监控与保护 ，准确掌握现存古塔结构的抗 震保护机理 以及实时监控其在地震或强风等作用下 的灾害破坏过程 ，同时又能有效地提高其抵抗各种强 图l SMA阻尼器结构示意图 灾害的能力，以确保现存古塔建筑的完整性和结构可 靠性，使之能够久远地传承下去，现代结构振动控制 理论和性能良好 的形状记忆合金材料为我 国古塔的 抗震监控与保护提供了一个新途径。目前，国内外很 多学者已经在这方面开展了的理论和方法研 ， 本文根据古塔的特点设计了适合古塔抗震监测 的新 型SMA阻尼器，把它作为传感和驱动器，安装在古塔 结构中，通过测量阻尼器中SMA丝的电阻，感知材料 内部的应变状态，从而推测古塔是否处于危险状态， 图2 固定端板MF面图 图3 阻尼器立体图 实现对古塔的健康监测。 对于形状记忆合金本构模型，根据形状记忆合金 1 新型形状记忆合金阻尼器的设计 丝试验滞回曲线可建立其分段线性化恢复力模型为： 为了把SMA拉压型阻尼器更好地应用于古塔上， kl (0_+ 。， ) 根据古塔多数为圆锥形的外形和受力特点，本文在已 (k1一k2)m。+k2 (啪 mf) 有 SMA阻尼器研究的基础上 ，设计了一种具有圆 (s)= 形截面的新型抗震拉压式SMA阻尼器 ，并通过试验验 (kl—k2)(m一 l_lf)+ l占 (mf．÷8舶) 证该阻尼器的滞回性能 ¨。新型SMA抗震阻尼器基 (kl—k2)s|f+k2e (sas s) 本结构如图1～图3所示 ，其工作原理是：