技术领域
[0001] 本
发明属于建筑结构防震减灾技术领域，涉及一种自复位钢框架节点，具体涉及一种单边预
应力全装配式自复位钢框架耗能连接节点。
背景技术
[0002] 自复位结构着眼于损伤控制和减小震后经济损失，属于房屋结构防震减灾的前沿领域。其具有耗散
地震能量和减小地震作用、减小或避免主体结构损伤和最小化结构残余
变形等优点。满足了国民经济发展的需要和业主对结构的抗震性能要求。可轻易实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设防目标，最小化震后修复
费用。近年来受到学者们的高度关注。
[0003] 传统的自复位节点多为穿芯式，且必需现场进行预应力筋的张拉。对柱的削弱将导致柱在往复荷载作用下发生拉断的危险；在应用于中柱时，将发生预应力筋在X方向和Y方向的
正交碰撞问题，预应力筋现场张拉
质量得不到保证；且预应力张拉为高空作业，危险性高，给施工带来很大的困难。
发明内容
[0004] 针对
现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，解决现有自复位节点穿芯导致的削弱柱体、必须现场高空作业张拉的系列技术和施工问题。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：
[0006] 一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱、H型钢梁、耗能部件和连接部件，所述的连接部件包括端板、槽型连接件、预应力钢绞线和锚固板，所述的端板铰接在H型钢柱的
翼缘板上；所述的H型钢梁的翼缘板端部与端板之间通过耗能部件连接，且H型钢梁能够绕其上下翼缘板转动；
[0007] 所述的槽型连接件对称设置在H型钢梁的
腹板两侧；所述的槽型连接件的
槽口固定在端板上，槽型连接件的侧部抵紧在H型钢梁的腹板上；所述的槽型连接件的侧部和H型钢梁的腹板之间通过销轴铰接；
[0008] 所述的锚固板固定在H型钢梁的翼缘板和腹板上；所述的预应力钢绞线的两端分别锚固在锚固板和槽型连接件的槽底上。
[0009] 可选的，所述的耗能部件为
角钢，所述的角钢的一边通过
螺栓固定在端板上，角钢的另一边通过螺栓固定在H型钢梁的翼缘板上。
[0010] 可选的，所述的槽型连接件的侧部和H型钢梁的腹板上均设置有长圆孔，所述的销轴插接在长圆孔中。
[0011] 可选的，所述的H型钢柱上设置有两个第一加劲肋，所述的第一加劲肋分别位于H型钢梁的上下翼缘板所在平面上。
[0012] 可选的，所述的槽型连接件抵紧在H型钢梁腹板的一侧向槽底方向伸长形成伸长端，所述的伸长端与槽型连接件的槽底之间设置有第二加劲肋。
[0013] 可选的，所述的锚固板与H型钢梁的腹板之间设置有第三加劲肋，所述的第三加劲肋与预应力钢绞线平行。
[0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0015] (1)本发明的连接节点无需穿芯，不会削弱柱体；且本发明的预应力钢绞线通过一槽型连接件固定在H型钢梁内，避免了预应力钢绞线对钢柱产生附加的弯矩。本发明的连接节点保证主体梁柱在地
震中始终处于弹性状态，地震作用下结构的变形基本集中在耗能部件处，并通过耗能部件的转动形成塑性铰屈服耗能，增加了连接节点的使用寿命。
[0016] (2)本发明的梁柱连接节点结构的
焊接和预应力施加等各种工序皆在工厂完成，使得预应力张拉质量得到最大保障；并且实现了全装配化，工厂预制后再运至现场直径拼装，减少了人力成本，降低了高空作业的危险性。
[0017] 本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0018] 图1是本发明节点的轴测图。
[0019] 图2是本发明节点的正视图。
[0020] 图3是本发明节点的荷载-位移曲线图。
[0021] 图4是2％
层间位移角时节点应力
云图。
[0022] 图5是2％层间位移角时节点处上下角钢应力云图。
[0023] 图6是2％层间位移角时节点处各个高强螺栓应力云图。
[0024] 图7是2％层间位移角时腹板两侧的六个预应力钢绞线应力云图。
[0025] 图中各标号表示为：1-H型钢柱，2-H型钢梁，3-耗能部件，5-销轴，6-锚具，7-螺栓；
[0026] 11-第一加劲肋；
[0027] 41-端板，42-槽型连接件，43-预应力钢绞线，44-锚固板，45-第二加劲肋，46-第三加劲肋；
[0028] 421-伸长端。
[0029] 以下结合附图和具体实施方式对本发明的具体内容作进一步详细解释说明。
具体实施方式
[0030] 以下给出本发明的具体实施方式，需要说明的是本发明并不局限于以下具体
实施例，凡在本
申请技术方案
基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
[0031] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指以相应附图的图面为基准定义的，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。
[0032] 如图1和2所示，本发明公开了一种单边预应力全装配式自复位钢框架节点，包括H型钢柱1、H型钢梁2、耗能部件3和连接部件，连接部件包括端板41、槽型连接件42、预应力钢绞线43和锚固板44，端板41通过高强螺栓铰接在H型钢柱1的翼缘板上；H型钢梁的端部抵紧在端板上，H型钢梁2的翼缘板端部与端板41之间通过耗能部件3连接，且H型钢梁2能够绕其上下翼缘板转动。槽型连接件42对称设置在H型钢梁2的腹板两侧；槽型连接件42的槽口固定在端板41上，槽型连接件42的侧部抵紧在H型钢梁2的腹板上；槽型连接件42的侧部和H型钢梁2的腹板上均设置有长圆孔(图中未标出)，销轴5插接在长圆孔中，使得槽型连接件42的侧部和H型钢梁2的腹板铰接，以适应节点的转动。锚固板44固定在H型钢梁2的翼缘板和腹板上，预应力钢绞线43的一端通过锚具6锚固在锚固板44上，预应力钢绞线43的另一端通过锚具6锚固在槽型连接件42的槽底，在震后由预应力钢绞线43提供的自复位力使结构恢复到初始状态，从能量观点来看，自复位节点主要利用预应力钢绞线自身吸收地震释放的能量并转换为弹性
势能，后弹性势能释放，结构得以获得恢复力而实现自复位，消除或降低了结构的残余变形。本发明的连接节点无需穿芯，不会削弱柱体；且本发明的预应力钢绞线通过槽型连接件固定在H型钢梁内，避免了预应力钢绞线对钢柱产生附加的弯矩。本发明的连接节点保证主体梁柱在地震中始终处于弹性状态，地震作用下结构的变形基本集中在耗能部件处，并通过耗能部件的转动形成塑性铰屈服耗能。
[0033] 具体的，本发明的耗能部件3优选角钢，角钢的一边通过螺栓7固定在端板41上，角钢的另一边通过螺栓7固定在H型钢梁2的翼缘板上。角钢无需特殊材料和特殊加工，震损后易更换。另外，在震后拆换时抗剪销轴5作为临时
支撑点。
[0034] 具体的，本发明使用的锚具6可选用
挤压式锚具、夹片式锚具、压制式锚具、支撑式锚具。
[0035] 进一步的，如图1所示，在本发明的一个实施例中，H型钢柱1上设置有两个第一加劲肋11，第一加劲肋11分别位于H型钢梁2的上下翼缘板所在平面上，使得钢柱处形成强节点域，保证节点强度。
[0036] 进一步的，如图1所示，在本发明的一个实施例中，槽型连接件42抵紧在H型钢梁2腹板的一侧向槽底方向伸长形成伸长端421，该伸长端421与槽型连接件的槽底之间设置有第二加劲肋45。保证槽型连接件的
刚度，防止其屈服。
[0037] 进一步的，如图2所示，在本发明的一个实施例中，锚固板44与H型钢梁2的腹板之间设置有第三加劲肋46，第三加劲肋46与预应力钢绞线43平行，保证锚固板处的刚度。其中预应力钢绞线平行设置有多个，第三加劲肋46对称设置在预应力钢绞线的两侧。
[0038] 以下通过建立有限元模型来模拟本发明
钢筋混凝土框架钢板剪力墙的节点受力：
[0039] (1)模型建立
[0040] 采用有限元
软件ABAQUS 6.13对本发明进行有限元模拟分析，建立T形节点模型，梁长取跨度的一半为2000mm，柱高取上下层高各一半(反弯点)为3000mm，模型构件尺寸如表1所示。
[0041] 表1模型构件尺寸
[0042]
[0043] 钢材采用线性强化模型，
屈服强度取fy＝345MPa，强化模量Et＝2％E，
弹性模量E＝206000MPa，泊松比取v＝0.3。预应力钢绞线43的弹性模量EPT＝195000MPa，
抗拉强度为Ts＝
1860MPa。螺栓7采用10.9级高强螺栓，抗拉强度为1000MPa，屈强比为0.9，屈服强度为
900MPa，模拟过程中施加200kN的螺栓荷载(预紧力)。角钢作为耗能部件，屈服强度取
235MPa。钢绞线预应力通过降温法施加。
[0044] 钢材均选用C3D8R单元，钢绞线选用T3D2单元，考虑构件的几何非线性、材料非线性和
接触非线性。螺栓与孔壁之间的接触关系法向定义为硬接触，切向采用库伦摩擦模型，
摩擦系数为0.3。销轴5与槽形连接件42的侧腹板、H型钢梁腹板预留孔面接触关系法向定义为硬接触。为防止结构发生面外变形，在H型钢梁上、下翼缘施加面外约束。H型钢柱的柱脚和柱顶采用铰接，按位移控制加载方法在梁端施加位移荷载，取极限位移角为2％，即极限位移取为40mm。
[0045] (2)结果分析
[0046] 节点的荷载-位移曲线如图3所示。由曲线可得，结构残余变形约1mm，对应残余变形层间位移角为0.05％，远小于容许残余变形层间位移角0.2％。因此，节点具有良好的自复位能力。由图4可知，在2％层间位移角时，H型钢梁在上下翼缘对应
位置及预应力钢绞线锚固位置包括槽形连接件和锚固板出现局部屈服外，其他位置均保持弹性。由图5可知，层间位移角达到2％时，角部基本全部进入塑性。由图6可知，高强螺栓处于弹性阶段。由图7可以看出，在层间位移角达到2％时，钢绞线仍然保持弹性。将本发明的节点和传统的穿芯节点经过相同次数的往复
载荷作用发现，传统的穿芯节点发生断裂时，本发明的柱体不会发生拉断。综上，本发明的连接节点具有良好的自复位能力及耗能能力，达到了设计目标。
[0047] 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，只要其不违背本发明的思想，同样应当视其为本发明所公开的内容。
