[发明专利]钢结构模块单元柱连接节点受力性能检测方法

说明书

本发明提供了一种钢结构模块单元柱连接节点受力性能检测方法，通过确定连接板表面的分形参数，建立连接板中心位置处接触面压应力与真实接触面积的关系，并分别建立高强螺栓预紧力、模块柱轴向力与连接板中心位置处接触面压应力的关系。通过超声波探伤仪在未施加荷载时连接板上进行超声波检测，得到连接板上、下侧面回波损耗率r′和r′₁；测定各工况下回波损耗率r_i，求得连接板间真实接触面积；根据连接板间真实接触面积计算连接板中心位置接触面压应力，进而确定高强螺栓预紧力及模块柱轴向力。本发明适用于测定高强螺栓连接节点板间的顶紧度，能直接、快速、准确测出模块化建筑模块单元柱螺栓连接板的顶紧度，得到其受力状态。

技术领域

本发明涉及一种钢结构模块单元柱连接节点受力性能检测方法，属于建筑工程技术领域。

背景技术

模块化装配式建筑是指在工厂制作完成的模块单元通过运输车辆运输至施工现场，吊装就位通过连接关键结构节点和模块间管线，完成接缝处理后，所建成的建筑。模块单元钢骨架可采用框架模块、框架支撑模块、框架-剪力墙模块等形式。模块单元柱之间的连接可采用螺栓连接、焊接连接、预应力筋连接、连接板插接连接等形式。

这些连接位置属于钢结构模块建筑的关键部位，也是模块单元连接质量检测的重点。对于钢结构模块化建筑，当相邻模块单元间采用螺栓连接时，上、下模块单元框架柱节点板之间的接触面的压紧度会直接影响模块单元柱的传力。因此，应对模块单元框架柱端板接触面的顶紧度进行检测。

国内外现有的对于高强螺栓连接节点板质量检测方法有扭矩扳手法、伸长值法和基于声弹性原理的超声波应力测量法，这些方法各有优势，也各有不足，且均采用检测高强螺栓预紧力的方法间接推测连接节点板技术状态。模块单元柱连接节点板间的顶紧度除了与高强螺栓预紧力大小有关外，还与模块单元柱传来的轴向力的大小有关。因此，上述方法得出的模块单元柱连接节点板技术状态不准确。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供了一种钢结构模块化建筑模块单元柱螺栓连接节点受力性能检测方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

钢结构模块单元柱连接节点受力性能检测方法，包括如下步骤：

S1、通过超声波无损探伤仪在未施加荷载时的连接板上进行一次超声波无损检测，得到未施加荷载时的超声波回波损耗率r′和r′₁，其中r′、 r′₁分别为两块连接节点板上侧面、下侧面测得的回波损耗率；所述未施加载荷包括没有拧紧螺母、没有施加外荷载；

S2、测定各工况下超声波回波损耗率r_i，所述工况包括高强螺栓拧紧螺母工况、模块柱分级施加轴向荷载工况；其中I_r1、I_r2、I_r3分别为各工况下一次回波、二次回波和三次回波声强；

S3、计算各种工况下回波强度比，r_i/r′为超声回波损耗压应力率指标；

S4、根据分形理论建立的连接板中心位置处接触面的与真实接触面积的关系：p＝p_e+p_ep+p_p，其中p_e、p_ep、p_p分别为连接板中心位置处接触面弹性、弹塑性和塑性压应力。

S5、在没有施加外荷载，且拧紧高强螺栓工况下，根据p_P＝p*A_aE′计算高强螺栓预紧力P；在模块柱分级施加轴向荷载工况，计算模块单元柱的轴向力N。

优选地，所述S1中当两块连接板等厚时，r′＝r′₁。

优选地，所述S2中当两块连接板等厚时，