[发明专利]一种适用于模块化建筑的自复位节点

说明书

本发明公开了一种适用于模块化建筑的自复位节点。该节点包括每个模块化单元内部的梁梁拼接节点域以及连接模块化单元的节点域；模块化单元内部的拼接梁翼缘通过矩形连接钢板和SMA矩形连接板利用高强螺栓连接，拼接梁的腹板以及水平放置的模块化单元中相邻的槽钢梁的腹板之间通过带长圆螺栓孔的连接板利用高强螺栓进行连接。SMA板和钢板的组合解决了现有节点良好的耗能性和可恢复特性同时兼备的困难，T形连接件的使用避免了安装过程中对梁柱进行削弱的弊端，使得结构在地震中按所预期的模式进行受力，结构在震中的损伤得到了控制，并且显著改善了结构震中以及震后的力学性能，减少了震后修复成本。

技术领域

本发明属于结构工程领域，具体涉及一种适用于模块化建筑的自复位节点。

背景技术

模块化钢结构由于其施工速度快和质量好的优势，越来越多地应用于具有重复单元的中高层建筑中。但很容易发现，目前模块化钢结构建筑的应用主要局限于非地震区域，这是由于模块化单元之间的抗震特性并不能简单地通过单个模块化单元的抗震特性叠加，其性能与结构的连接有很大的关系。模块化单元之间的连接以及每个模块化单元内部的梁柱连接会极大地影响模块化钢结构在地震作用下的整体稳定性和鲁棒性，所以为了使模块化建筑适用于地震区域，我们在进行模块化钢结构的抗震设计时，就必须在充分考虑节点可装配性的同时，又要保证其在循环荷载下的强度、刚度、延性以及震后的力学性能等。

传统的模块化单元之间的节点连接为了方便现场施工，会对柱或者梁截面进行一定的削弱，预留出施工空间，但同时也削弱了结构的整体刚度和性能，使得构件容易发生局部屈曲。所以现有的新型节点为了避免这一点，往往会对梁柱节点中的梁进行加肋处理，但这不可避免的会形成“弱柱强梁”情况，并且节点在震后的结构损伤也得不到控制，模块化单元之间的连接并未发挥很好的抗震作用，震后不仅每个模块化单元内部的梁柱节点的塑性变形过大，而且模块化单元之间也发生较大的层间位移，所以震后拆除工程较大，修复起来耗费过高，并且不太方便，影响修复工期。

所以人们提出结构在地震中不仅要保证人身安全，而且在震后能够实现自复位以达到减少震后修复的目标。现如今能实现自复位的有施加预应力和使用具有自复位性能的智能材料两种方法。形状记忆合金（shape memory alloy，简称SMA）是一种具有自复位性能的智能材料，其具有优越的形状记忆效应和超弹性性能，前者是指材料在受到荷载作用发生变形后卸掉荷载通过加热材料会恢复原有的形状，后者是指材料在受到荷载作用发生变形后卸掉荷载可以自主恢复原有的形状，但是也正是由于其形状记忆效应和超弹性性能，其耗能特性较弱，虽然震后发生的变形可以恢复，但是由于其较差的耗能特性，会使得结构其在地震中发生较大变形，不仅给人不安全感，还会使结构内部其余的非受力构件发生破坏。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种适用于模块化建筑的自复位节点。该节点可连接四个模块化单元。其中在每个模块化单元内部，通过带悬臂槽钢梁的柱和槽钢梁的拼接来减小梁柱节点区域所受到的弯矩，从而降低其焊缝处发生脆性破坏的可能性，通过SMA板和钢板的组合来进行梁和梁之间的连接，其中SMA板用来实现自复位特性，钢板用来耗能和防止SMA板发生局部屈曲，实现耗能和自复位的有机平衡，使模块化单元内部节点的塑性变形大部分发生在此梁梁节点上，减小震后残余变形，降低修复工程的损失、缩短修复时间；而在四个模块化单元的外部连接处，通过带剪力腱的T形连接件来进行上方单元柱和下方单元柱的连接，其中通过剪力腱和螺栓进行抗剪，在满足现场安装方便这个目标的同时，并未对梁柱截面有任何削弱，保证了结构的整体和局部刚度。

为实现上述目的，本发明提供技术方案如下：

一种适用于模块化建筑的自复位节点，包括四个带悬臂槽钢梁的柱和拼接梁；四个带悬臂槽钢梁的柱，通过T形板与x方向上悬臂槽钢梁的翼缘和腹板相连以及与y方向上悬臂槽钢梁的翼缘相连来固定；T形板由x方向的翼缘、x方向的腹板和y方向上的腹板组成；悬臂槽钢梁与拼接梁的翼缘通过矩形连接钢板和SMA矩形连接板连接；悬臂槽钢梁与拼接梁的腹板通过连接板连接。