【一点科研笔记】自复位结构的优劣

自己大概是从2015年开始接触自复位结构体系，断断续续下来，从硕士到博士已经走了近8年的光景。如果突然有人问起我，自复位结构较以往的传统的非自复位结构究竟有什么突出的优点，让人难以抗拒的那种？我似乎依然有点语塞。这种语塞，让我想起了一个月前，我的博士导师问我，你的课题最大的创新贡献是什么？我几乎忘记当时是如何回答的，只是依稀记得我的脑袋朦朦的感觉。因为我很难告诉别人，自复位结构较以往的结构可以显著降低震后残余，可以更好实现损伤控制，可以有利于发展和资源的可持续。太大的picture, 你如何有如此信心。于是往后研究，我越来越对自己的课题变得没有底气，也越来越觉得自己的无知。而这种对于无知的恐惧是理想和现实的差距。常常，我们以为，提出了一个惊人的构造，可是当这种构造真正加工成产品制作成试件的时候，这个过程中有多少偏差的随机性，我们的理论又如何去考虑。是的，到最后我们是有办法的。

有一些论文，从全生命周期的角度出发，告诉读者或者业主，你看，自复位结构，部分自复位结构，传统结构的对比结果显示，可能部分自复位结构在成本和损伤控制上是最优的解。其实两类结构的对比，真的需要几代人的不懈的努力，才能形成完备的理论才能推进自复位的结构的发展，这种理论需要体系层面的宏观把握，需要构件层面质量的保证，需要加工工艺的成套配合。起码目前，我觉得所做的远远不够。我看过太多自复位体系的文章，如果你去较真，其中的建筑原型在构件层面就实现不了，然而在数值模型中一根弹簧，就可以随心所欲了。

自复位结构大抵实现的方式有以下这么几种：1）后张拉技术PT；2）基于超弹性材料，SMA或者普通弹性碟簧；3）基于带预紧的变摩擦机制；4）混合上述。以PT的的自复位支撑为例，在实际工程中要想真的应用，如何对待支撑初始刚度较强敏感于加工的和构造的问题，我觉得这是个难点，毕竟初始刚度是实现结构抗震弹性设计的一个关键指标，基于塑性设计除外。其次，自复位结构在等强度等刚度的情况下，耗能不足下，结构的响应势必会增加，尤其在高阶振型的显著影响下，非结构构件的损伤也会很严重，这些问题该如何解决？如果非结构构件的成本很高，想必即使从全生命周期去证明自复位结构的优势也很难存在了。 当然，我们可以提高自复位结构的强度和刚度来降低响应，那么成本问题呢？就比如利用基于SMA构件的自复位结构，如果SMA 作为构件或者节点的强度和刚度主要贡献者，那么成本如何考虑。更不用说，试验室条件下的所用的SMA 都是小尺寸下的性能，真用到工程，大尺寸的SMA 组件，如螺栓，不可缺少，如何对待他的材料变异性？如下图，当SMA直径增加到32mm, 无论从能量贡献，到滞回稳定性都存在进一步提升的空间。想想太多问题，一下子，脑袋大大。

以上记录是个人的一点想法。也是自己一点笔记，当然笔者相信，所有的结构形式都或多或少的存在问题，希望各位研究者砥砺前行，一起解决存在的问题，推进自复位的结构的应用。