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相较于传统抗震结构,自复位结构可消除构件因屈服耗能而产生的残余变形。通过在结构中设置自复位构件或装置,可以消除震后结构残余变形,实现结构功能的自动恢复,为灾后结构继续使用和快速重建提供保障。目前,自复位结构已成为工程抗震领域的研究热点之一。近年来,利用智能材料和高性能水泥基复合材料,研发新型具有自复位功能的高耗能抗震结构体系,受到越来越多学者们的关注。形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)作为一种新兴的智能材料,具有形状记忆效应、超弹性、高阻尼、耐腐蚀及耐疲劳等优异特性,成为自复位结构的理想材料。工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,简称ECC)具有应变硬化和多条细微裂缝开裂的特性,广泛应用于新型结构体系、抗震设计及结构加固等领域。本文在前期试验研究的基础上,对提出的自复位形状记忆合金增强工程水泥基复合材料(SMA/ECC)框架节点抗震性能进行了数值模拟,建立了新型自复位框架节点有限元分析模型,进行了低周往复荷载作用下节点抗震性能的数值模拟,并研究分析了不同参数对节点抗震性能的影响。本文主要研究工作包括:(1)自复位SMA/ECC框架节点试验及结果分析。详细描述了模型试验的试件尺寸和配筋;给出了试验采用的SMA和ECC等材料的材料试验数据和基本参数;介绍了试验采用的加载设备和加载制度;对节点模型试验结果进行了分析。研究表明:SMA和ECC材料复合应用在框架节点中,提高了节点的自复位能力和抗震性能。(2)自复位SMA/ECC框架节点数值模拟模型的建立。依据材料试验以及低周往复加载试验结果,确定了SMA、ECC和普通钢筋混凝土分析模型的基本参数及节点单元中各元件的参数。基于地震工程有限元分析软件Open Sees,编制了节点核心区剪切板分析程序,采用SMA-ECC分离模型,建立了自复位SMA/ECC框架节点非线性有限元分析模型。(3)自复位SMA/ECC框架节点数值模拟及数据分析。采用建立的有限元分析模型,对自复位SMA/ECC框架节点进行了低周往复荷载作用下非线性分析,数值模拟结果和试验数据进行了对比,对建立的数值模型的正确性和适用性进行验证。研究表明:本文建立的数值模拟模型得到的各项数据与试验数据较为吻合,模型适用性好、准确度高,可以较好地模拟自复位SMA/ECC框架节点在低周往复荷载作用下的抗震效果。(4)自复位SMA/ECC框架节点数值模拟参数优化分析。为了对框架节点进行优化设计,基于已建立的数值模拟模型,对SMA/ECC框架节点进行了参数优化分析。分别考虑了SMA的配置数量、替换长度及屈服强度和PVA-ECC材料的使用区域、极限拉应变及抗拉强度等设计参数,综合分析对节点自复位能力和抗震性能的影响。研究表明:改变SMA材料的配置量会显著影响节点的承载力和自复位能力;而ECC材料对节点的耗能能力有更多影响。本文研究的超弹性SMA/ECC框架节点是一种兼具高耗能和自复位功能的结构构件。新型自复位耗能节点不但可以有效地改善框架结构的抗震性能,减小结构震后残余变形,降低地震对结构造成的功能损伤,而且可实现结构功能快速恢复,具有较好的综合社会效益和广阔的工程应用前景。