建大新闻网讯 近期，我校土木工程学院朱丽华教授团队在自复位组合结构节点研究方面取得重要进展。研究成果分别发表在《Journal of Structural Engineering-ASCE》（《结构工程学报》，2023年影响因子：3.858，SCI二区）、《Thin-Walled Structures》（《薄壁结构》，2023年影响因子：5.881，SCI一区），《Smart Materials and Structures》（《智能材料与结构》，2023年影响因子：4.131，SCI三区），《Structures》（《结构》，2023年影响因子：4.010，SCI三区）等国际期刊上。论文的第一作者分别为土木工程学院朱丽华教授和博士研究生宁秋君。朱丽华教授为通讯作者，西安建筑科技大学为唯一完成单位。
该研究提出了一种新型腹板摩擦式自复位钢管混凝土柱—钢梁连接节点，通过理论推导、试验研究和有限元模拟研究了在变轴力作用下自复位节点的抗震性能，研究结果表明：较大轴力和变轴力试件耗能更大，残余变形明显，自复位能力降低。随着工程材料和信息科学的发展，智能结构的概念被提出，形状记忆合金（SMA）为智能结构在实际工程中应用提供了条件。首先，该研究以大直径SMA棒材为研究对象，分析了热处理工艺、加载速率、应变幅值、循环次数、预应力、直径等对SMA棒材力学性能的影响。然后，通过扫描电镜对断口进行微观分析，试验结果为工程应用提供基础性实验数据支撑。最后，在提出的自复位组合结构节点基础上引入超弹性SMA螺杆作为复位元件，并对该节点进行低周反复加载试验，分析轴压比、SMA螺杆预应变、腹板摩擦螺栓的预紧力以及余震对节点性能的影响。结果表明：SMA自复位节点具有良好的自复位和耗能能力，此外，SMA自复位节点具有良好的抗余震性能和可修复性。本研究提出的自复位组合结构节点有效减小结构体系的残余变形、提升节点稳定耗能能力和提高装配式结构的性能。
自复位结构是近年来地震工程领域的研究热点。目前针对自复位节点的研究中，对柱轴力的关注较少。但是，实际工程中，在地震动作用下，柱的轴力是变化的，尤其是在高倾覆力矩和竖向地震作用的共同作用下，柱轴力变化的幅值较大。本论文针对自复位方钢管混凝土柱—钢梁连接节点，研究在变轴力作用下对其受力性能的影响，研究结果表明轴压力变化本身增加了结构的残余变形和耗能，在较大范围内变化的轴压力作用会使节点在较小的水平位移时出现较大的残余位移，降低在地震过程中结构自复位功能的可靠性。该研究对自复位结构的发展具有重要的理论意义和工程应用价值。
结构智能化是建筑不变的追求，将智能材料应用于具有高度自适应能力的智能结构中，是土木工程领域发展的新方向。本文在组合结构梁柱节点中引入超弹性SMA螺杆，SMA螺杆始终处于受拉状态以提供节点自复位所需要的恢复力；同时，在梁柱节点中引入构造简单且性能稳定的黄铜摩擦耗能装置，并通过合理的节点构造，增强节点构件可更换性，以有效减小结构体系的残余变形和提升节点稳定耗能能力，为提高SMA材料的工程应用和构建新型损伤可控的自复位结构体系提供了思路。
文章链接:
1.“Seismic Performance of Self-Centering Square Concrete-Filled Steel Tubular Column-to-Steel Beam Connection under Variable Axial Force”（变轴力作用下自复位方钢管混凝土柱-钢梁连接节点抗震性能研究）
https://ascelibrary.org/doi/10.1061/JSENDH.STENG-11811
2.“Seismic performance of self-centering concrete-filled square steel tubularcolumn-to-steel beam connection equipped with SMA bolts”（SMA螺杆连接自复位方钢管混凝土柱-钢梁节点抗震性能研究）
https://doi.org/10.1016/j.tws.2022.110351
3.“Experimental study on mechanical properties of large NiTi superelastic shape memory alloy bars”（大直径NiTi超弹性形状记忆合金棒材力学性能试验研究）
https://doi.org/10.1088/1361-665X/ac3c00
4.“Seismic performance of self-centering circular concrete-filled steel tubular column to steel beam connection with web friction device”（腹板摩擦式自复位圆钢管混凝土柱—钢梁连接节点抗震性能研究）
https://doi.org/10.1016/j.istruc.2021.08.126
文字、图片：朱丽华教授团队
