连梁是偏心支撑框架和联肢剪力墙等抗震结构之中的耗能梁段,在地震中通过产生塑性变形来消散能量,但是塑性变形在震后无法恢复,使得结构震后修复困难。鉴于此,学界提出了自复位连梁的概念。在自复位连梁中,钢连梁本身在地震时不发生塑性变形,而是通过嵌入专门的耗能与自复位元件提供一定耗能能力,同时提供恢复力使结构恢复到接近初始的状态。其中,基于超弹性形状记忆合金(SMA)的自复位钢连梁是最新提出一种自复位连梁体系。本文提出了两种基于SMA自复位连梁体系,建立了理论分析模型,推导了荷载-变形关系,为此类自复位连梁体系的理论计算与设计提供了基本模型与方法。本文开展了 SMA棒材性试验的研究,分析了热处理参数、加载速率、应变幅值、循环次数及加工加热顺序等参数对SMA棒的应力-应变曲线、单位体积循环耗能、等效阻尼比(EVD)、残余应变、正向相变应力、弹性模量(EA)等力学性能的影响。试验结果表明:直径为14mm的狗棒状SMA棒试件,经过350℃C持续30分钟的热处理,然后用清水淬冷,其应力-应变曲线较为饱满,耗能较好,相变台阶明显,最大可恢复应变达到5%以上,力学性能稳定。根据试验结果,拟合得到了可供数值分析采用的SMA简化应力-应变模型。本文利用通用有限元软件分别对SMA棒本构模型和基于SMA的自复位钢连梁进行了有限元模拟分析。模拟结果表明:在循环荷载作用下,基于SMA的自复位钢连梁体系除了 SMA棒出现屈服外,其余构件都处于弹性范围内,超弹性的SMA棒可以使钢连梁回复到初始位置,并且能够提供一定的耗能能力。本文对两种基于SMA的自复位钢连梁进行了伪静力试验研究,试验主要分析了自复位能力、滞回耗能能力、刚度、承载力、变形能力、破坏模式、SMA棒的应变历程、钢连梁的应变分布规律等,并与有限元模拟结果进行了对比,主要比较两者的变形形状以及力-开口角曲线之间的差异,最后分析产生差异的原因。结果表明:基于SMA的自复位钢连梁在循环荷载作用下,当荷载卸载为零时,开口角恢复到闭合状态,自复位效果较好;同时由于连梁中的SMA棒仍旧存在一定的残余变形从而造成预应力松弛,使得体系的初始刚度无法完全恢复到加载前的状态,因此在应用基于SMA自复位钢连梁体系时,需要在震后再次预紧SMA拉杆以保证结构的初始刚度。