第七届全国防灾减灾工程学术会议

本研究提出一种新型双阶自复位支撑（Two-Stage Self-Centering Brace，TSSCB），基于“先耗能后自复位”的工作机理兼顾消能与复位功能。支撑由摩擦垫和形状记忆合金（SMA）线缆组成：在小位移阶段，摩擦滑移耗散地震输入能量；当位移超过设定间隙值时，SMA 线缆被激活并提供延迟启动的自复位力。首先，系统介绍了TSSCB 的构造与工作原理，并对摩擦垫和 SMA 缆索的特性进行了元件力学性能试验。随后设计加工 4 组 TSSCB 试件，进行了循环往复加载试验，重点研究了激活位移对双阶工作机理的影响规律。基于二次开发构建宏观TSSCB 力学模型并嵌入 OpenSees 材料库用于数值模拟。最后，以该力学模型为核心，对三个单自由度体系进行了非线性地震响应分析。研究结果表明：① TSSCB 在第一阶段表现为稳定的摩擦耗能机制；② 第二阶段可迅速产生恢复力，有效抑制残余位移；③ 支撑在大变形下仍保持良好的冗余度与稳定性；④ OpenSees 模型能够准确捕获双阶段工作机制和滞回特性；⑤ 动力分析验证了TSSCB 对结构加速度需求和残余变形均具有显著控制效果，适用于多目标性能化设计。