技术领域
[0001] 本
发明涉及钢结构技术领域，更具体地说，涉及一种自适应型钢结构连接接头及其连接方法。
背景技术
[0002] 钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的梁钢、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用
硅烷化、纯锰磷化、
水洗烘干、
镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用
焊缝、
螺栓或
铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
[0003] 钢材的特点是强度高、自重轻、整体
刚度好、抵抗
变形能
力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的
建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。
[0004] 钢结构应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要
轧制新品种的型钢，例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超
高层建筑的需要，其中H型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效
型材，因其断面与英文字母“H”相同而得名。由于H型钢的各个部位均以直
角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。
[0005] 目前H型钢之间的连接方式主要为螺栓副连接、
焊接和铆钉连接，其中螺栓副连接和铆钉连接有具有方便安装和可拆卸的优点，但是连接强度较差，承压时间过长或者承压过大均有可能导致松动，进而出现连接不稳甚至是断开的危险；而焊接具有较高的连接强度，但是焊接费时费力且难以拆卸
回收利用，同时焊接不利于
应力的传递，应力传递至焊接面上容易出现隔断现象，进而影响焊接面的连接强度，因此钢结构工程中亟需一种连接强度大且可拆卸回收利用的连接接头。
发明内容
[0006] 1.要解决的技术问题
[0007] 针对
现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种自适应型钢结构连接接头及其连接方法，它可以提供H型钢的第四种连接方式，采用高强度的连接接头对H型钢实现包裹型连接，并依靠加强后的形状记忆
合金的双程记忆效应，高温相形状下方便对H型钢进行连接，低温相形状下可以有效围护抵紧H型钢，实现一对H型钢与连接接头之间的膨胀连接，同时辅以特殊处理的
定位杆，在起到定位H型钢的同时，具有间接检测H型钢应力传递的功能，一方面可以起到显著提高H型钢之间的连接强度，另一方面方便H型钢之间的应力传递和非正常检测，使得技术人员可以及时进行补强加固。
[0008] 2.技术方案
[0009] 为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
[0010] 一种自适应型钢结构连接接头，包括一对型钢本体，一对所述型钢本体之间连接有包裹接头，所述包裹接头包括接头本体，所述接头本体上下两端均开凿有H型槽，且H型槽与型钢本体相互匹配并间隙配合，所述H型槽包括
腹板槽和一对翼板槽，所述腹板槽两端内壁上均开凿有第一形变槽，所述第一形变槽内固定连接有温感形变腹片，一对所述翼板槽相互远离一端内壁上均开凿有第二形变槽，所述第二形变槽内固定连接有温感形变翼片，所述接头本体左右两侧均设有安装侧板，所述安装侧板通过若干螺栓与接头本体连接，所述安装侧板靠近接头本体一端固定连接有四个均匀分布的定位杆，所述接头本体上开凿有四个与定位杆相匹配的第一定位孔，所述型钢本体靠近接头本体一端开凿有两个与定位杆相匹配的第二定位孔。
[0011] 进一步的，所述安装侧板远离接头本体一端安装有四个与定位杆相对应的电力盒，其中一个所述安装侧板上的电力盒内均安装有发光二级光LED，另一个所述安装侧板上的电力盒内均安装有PIN光电
二极管，所述定位杆内端开凿有导光槽，所述导光槽内插设有导光棒，发光二级光LED作为
光源提供检测光线，PIN
光电二极管作为接收器检测光线
信号，导光棒作为光线载体提供光路，利用光线传导的连续性作为定位杆正常受力的判别条件。
[0012] 进一步的，一对所述定位杆相互靠近一端均固定连接有固定头，且定位杆和固定头直径一致，所述固定头中心处开凿有对准槽，所述导光棒一端与发光二级光LED或
PIN光电二极管连接，所述导光棒另一端外表面固定连接有磁力环，所述磁力环外端与圆形孔内端壁之间固定连接有若干连接丝，方便定位杆在安装时，利用一对磁力环之间的磁吸力实现一对导光棒之间的精准且无缝的安装，进而实现初始状态下的光路连接。
[0013] 进一步的，所述导光棒外端固定连接有弹性海绵层，且弹性海绵层的外径与第一定位孔的内径一致，所述导光棒、固定头和磁力环的端面均齐平，减少光路对齐连接时的误差，提高一对导光棒连接时的精确度。
[0014] 进一步的，所述导光棒的直径为0.5mm-2mm，所述弹性海绵层的厚度为0.1mm-0.5mm。
[0015] 进一步的，所述定位杆的直径为10mm-20mm，所述定位杆外端涂覆有纳米耐磨层，所述纳米耐磨层的厚度为0.5mm-1mm，定位杆具有优异的机械强度和力学性能，可以显著提高对型钢本体的定位强度，纳米耐磨层用于提高定位杆表面的
耐磨性。
[0016] 进一步的，所述温感形变腹片和温感形变翼片均采用Ti-Ni二元形状
记忆合金制成，所述Ti-Ni二元形状记忆合金的平衡
温度为100-120℃，可以人为控制温感形变腹片和温感形变翼片的形状，方便一对型钢本体与接头本体之间的连接和分离。
[0017] 进一步的，所述温感形变腹片和温感形变翼片的高温相形状均为平面板型，所述温感形变腹片和温感形变翼片的低温相形状均为弧面板型，且弧面版型的凸起方向均朝向型钢本体，所述温感形变腹片和温感形变翼片靠近型钢本体一端均通过
树脂胶水粘接有摩擦层，且摩擦层的厚度为1mm-2mm，所述摩擦层采用高硬度高耐磨性的
铁合金材料颗粒制成，温感形变腹片和温感形变翼片的高温相形状下分别与第一形变槽和第二形变槽持平，H型槽与型钢本体之间呈间隙配合，方便安装且减少由安装带来的磨损，温感形变腹片和温感形变翼片的低温相形状下可以分别抵紧型钢本体的腹板和翼板，H型槽与型钢本体之间呈
过盈配合，装配后使型钢本体和接头本体之间产生弹性压力，从而获得紧固的联接，能承受较大的轴向力、
扭矩及动
载荷，方便型钢本体之间的应力传递，提高钢结构的
稳定性。
[0018] 进一步的，所述温感形变腹片的四角处与第一形变槽
侧壁之间均固定连接有加强片，所述温感形变翼片的四角处与第二形变槽侧壁之间同样固定连接有加强片，提高温感形变腹片和温感形变翼片分别与第一形变槽和第二形变槽之间的固定性，始终保持温感形变腹片和温感形变翼片与接头本体之间的固定效果，避免温感形变腹片和温感形变翼片形变可能带来的松脱影响。
[0019] 一种自适应型钢结构连接接头的连接方法，所述连接方法包括以下步骤：
[0020] 一、先对待连接的一对型钢本体进行钻孔处理，第二定位孔成型后，对温感形变腹片和温感形变翼片进行100℃以上的
热处理，以平整度误差不超过0.1mm为宜；
[0021] 二、将一对型钢本体对准H型槽完全插入后，接着将定位杆对准第一定位孔插入，通过螺栓安装好安装侧板；
[0022] 三、待温感形变腹片和温感形变翼片自然冷却后完成连接，并启动加强片进行非正常检测。
[0023] 3.有益效果
[0024] 相比于现有技术，本发明的优点在于：
[0025] (1)本方案可以提供H型钢的第四种连接方式，采用高强度的连接接头对H型钢实现包裹型连接，并依靠加强后的形状记忆合金的双程记忆效应，高温相形状下方便对H型钢进行连接，低温相形状下可以有效围护抵紧H型钢，实现一对H型钢与连接接头之间的膨胀连接，同时辅以特殊处理的定位杆，在起到定位H型钢的同时，具有间接检测H型钢应力传递的功能，一方面可以起到显著提高H型钢之间的连接强度，另一方面方便H型钢之间的应力传递和非正常检测，使得技术人员可以及时进行补强加固。
[0026] (2)安装侧板远离接头本体一端安装有四个与定位杆相对应的电力盒，其中一个安装侧板上的电力盒内均安装有发光二级光LED，另一个安装侧板上的电力盒内均安装有PIN光电二极管，定位杆内端开凿有导光槽，导光槽内插设有导光棒，发光二级光LED作为光源提供检测光线，PIN光电二极管作为接收器检测光线信号，导光棒作为光线载体提供光路，利用光线传导的连续性作为定位杆正常受力的判别条件。
[0027] (3)一对定位杆相互靠近一端均固定连接有固定头，且定位杆和固定头直径一致，固定头中心处开凿有对准槽，导光棒一端与发光二级光LED或PIN光电二极管连接，导光棒另一端外表面固定连接有磁力环，磁力环外端与圆形孔内端壁之间固定连接有若干连接丝，方便定位杆在安装时，利用一对磁力环之间的磁吸力实现一对导光棒之间的精准且无缝的安装，进而实现初始状态下的光路连接。
[0028] (4)导光棒外端固定连接有弹性海绵层，且弹性海绵层的外径与第一定位孔的内径一致，导光棒、固定头和磁力环的端面均齐平，减少光路对齐连接时的误差，提高一对导光棒连接时的精确度。
[0029] (5)导光棒的直径为0.5mm-2mm，弹性海绵层的厚度为0.1mm-0.5mm。
[0030] (6)定位杆的直径为10mm-20mm，定位杆外端涂覆有纳米耐磨层，纳米耐磨层的厚度为0.5mm-1mm，定位杆具有优异的机械强度和力学性能，可以显著提高对型钢本体的定位强度，纳米耐磨层用于提高定位杆表面的耐磨性。
[0031] (7)温感形变腹片和温感形变翼片均采用Ti-Ni二元形状记忆合金制成，Ti-Ni二元形状记忆合金的平衡温度为100-120℃，可以人为控制温感形变腹片和温感形变翼片的形状，方便一对型钢本体与接头本体之间的连接和分离。
[0032] (8)温感形变腹片和温感形变翼片的高温相形状均为平面板型，温感形变腹片和温感形变翼片的低温相形状均为弧面板型，且弧面版型的凸起方向均朝向型钢本体，温感形变腹片和温感形变翼片靠近型钢本体一端均通过树脂胶水粘接有摩擦层，且摩擦层的厚度为1mm-2mm，摩擦层采用高硬度高耐磨性的铁合金材料颗粒制成，温感形变腹片和温感形变翼片的高温相形状下分别与第一形变槽和第二形变槽持平，H型槽与型钢本体之间呈间隙配合，方便安装且减少由安装带来的磨损，温感形变腹片和温感形变翼片的低温相形状下可以分别抵紧型钢本体的腹板和翼板，H型槽与型钢本体之间呈过盈配合，装配后使型钢本体和接头本体之间产生弹性压力，从而获得紧固的联接，能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷，方便型钢本体之间的应力传递，提高钢结构的稳定性。
[0033] (9)温感形变腹片的四角处与第一形变槽侧壁之间均固定连接有加强片，温感形变翼片的四角处与第二形变槽侧壁之间同样固定连接有加强片，提高温感形变腹片和温感形变翼片分别与第一形变槽和第二形变槽之间的固定性，始终保持温感形变腹片和温感形变翼片与接头本体之间的固定效果，避免温感形变腹片和温感形变翼片形变可能带来的松脱影响。
附图说明
[0034] 图1为本发明的结构示意图；
[0035] 图2为图1中A处的结构示意图；
[0036] 图3为本发明接头本体部分的竖向剖视图；
[0037] 图4为本发明接头本体部分的横向剖视图；
[0038] 图5为本发明温感形变翼片和温感形变腹片冷却转化状态的结构示意图；
[0039] 图6为本发明固定头部分的结构示意图；
[0040] 图7为本发明一对导光棒连接状态下的结构示意图。
[0041] 图中标号说明：
[0042] 1型钢本体、2接头本体、3H型槽、4温感形变腹片、5温感形变翼片、6安装侧板、7加强片、8电力盒、9定位杆、10第一定位孔、11第二定位孔、12导光棒、13固定头、14圆形孔、15磁力环、16连接丝、17弹性海绵层。
具体实施方式
[0043] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0045] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0046] 实施例1：
[0047] 请参阅图1-3，一种自适应型钢结构连接接头，包括一对型钢本体1，一对型钢本体1之间连接有包裹接头，包裹接头包括接头本体2，对一对型钢本体1实现包裹连接，接头本体2上下两端均开凿有H型槽3，且H型槽3与型钢本体1相互匹配并间隙配合，H型槽3包括腹板槽和一对翼板槽，腹板槽两端内壁上均开凿有第一形变槽，第一形变槽内固定连接有温感形变腹片4，一对翼板槽相互远离一端内壁上均开凿有第二形变槽，第二形变槽内固定连接有温感形变翼片5，温感形变腹片4和温感形变翼片5均采用Ti-Ni二元形状记忆合金制成，Ti-Ni二元形状记忆合金的平衡温度为100-120℃，可以人为控制温感形变腹片4和温感形变翼片5的形状，方便一对型钢本体1与接头本体2之间的连接和分离，温感形变腹片4和温感形变翼片5的高温相形状均为平面板型，温感形变腹片4和温感形变翼片5的低温相形状均为弧面板型，且弧面版型的凸起方向均朝向型钢本体1，温感形变腹片4和温感形变翼片5靠近型钢本体1一端均通过树脂胶水粘接有摩擦层，且摩擦层的厚度为1mm-2mm，摩擦层采用高硬度高耐磨性的铁合金材料颗粒制成，温感形变腹片4和温感形变翼片5的高温相形状下分别与第一形变槽和第二形变槽持平，H型槽3与型钢本体1之间呈间隙配合，方便安装且减少由安装带来的磨损，温感形变腹片4和温感形变翼片5的低温相形状下可以分别抵紧型钢本体1的腹板和翼板，H型槽3与型钢本体1之间呈过盈配合，装配后使型钢本体1和接头本体2之间产生弹性压力，从而获得紧固的联接，能承受较大的轴向力、扭矩及动载荷，方便型钢本体1之间的应力传递，提高钢结构的稳定性，接头本体2左右两侧均设有安装侧板6，安装侧板6通过若干螺栓与接头本体2连接，安装侧板6靠近接头本体2一端固定连接有四个均匀分布的定位杆9，可以通过安装侧板6将四个定位杆9实现一体化，提高稳定性和连接效率的同时，方便应力和载荷的传递，定位杆9的直径为10mm-20mm，定位杆9外端涂覆有纳米耐磨层，纳米耐磨层的厚度为0.5mm-1mm，定位杆9具有优异的机械强度和力学性能，可以显著提高对型钢本体1的定位强度，纳米耐磨层用于提高定位杆9表面的耐磨性，接头本体2上开凿有四个与定位杆9相匹配的第一定位孔10，型钢本体1靠近接头本体2一端开凿有两个与定位杆9相匹配的第二定位孔11，定位杆9和第二定位孔11想配合实现对型钢本体1的定位作用。
[0048] 请参阅图3-4，温感形变腹片4的四角处与第一形变槽侧壁之间均固定连接有加强片7，温感形变翼片5的四角处与第二形变槽侧壁之间同样固定连接有加强片7，提高温感形变腹片4和温感形变翼片5分别与第一形变槽和第二形变槽之间的固定性，始终保持温感形变腹片4和温感形变翼片5与接头本体2之间的固定效果，避免温感形变腹片4和温感形变翼片5形变可能带来的松脱影响。
[0049] 请参阅图4，安装侧板6远离接头本体2一端安装有四个与定位杆9相对应的电力盒8，其中一个安装侧板6上的电力盒8内均安装有发光二级光LED，另一个安装侧板6上的电力盒8内均安装有PIN光电二极管，定位杆9内端开凿有导光槽，导光槽内插设有导光棒12，导光棒12采用光导
纤维制成，发光二级光LED作为光源提供检测光线，PIN光电二极管作为接收器检测光线信号，导光棒12作为光线载体提供光路，利用光线传导的连续性作为定位杆9正常受力的判别条件。
[0050] 请参阅图2和图6，一对定位杆9相互靠近一端均固定连接有固定头13，且定位杆9和固定头13直径一致，固定头13中心处开凿有对准槽，导光棒12一端与发光二级光LED或PIN光电二极管连接，导光棒12另一端外表面固定连接有磁力环15，磁力环15外端与圆形孔14内端壁之间固定连接有若干连接丝16，起到对磁力环15的固定作用，方便定位杆9在安装时，利用一对磁力环15之间的磁吸力实现一对导光棒12之间的精准且无缝的安装，进而实现初始状态下的光路连接，导光棒12外端固定连接有弹性海绵层17，且弹性海绵层17的外径与第一定位孔10的内径一致，导光棒12、固定头13和磁力环15的端面均齐平，减少光路对齐连接时的误差，提高一对导光棒12连接时的精确度，导光棒12的直径为0.5mm-2mm，弹性海绵层17的厚度为0.1mm-0.5mm，一方面弹性海绵层17可以起到对导光棒12的防护作用，另一方面也可利用其弹性提供定位杆9一定的形变误差，在此误差内不会影响到导光棒12的光路。
[0051] 一种自适应型钢结构连接接头的连接方法，连接方法包括以下步骤：
[0052] 一、先对待连接的一对型钢本体1进行钻孔处理，第二定位孔11成型后，对温感形变腹片4和温感形变翼片5进行100℃以上的热处理，以平整度误差不超过0.1mm为宜；
[0053] 二、将一对型钢本体1对准H型槽3完全插入后，接着将定位杆9对准第一定位孔10插入，通过螺栓安装好安装侧板6；
[0054] 三、待温感形变腹片4和温感形变翼片5自然冷却后完成连接，并启动加强片7进行非正常检测。
[0055] 通过温感形变腹片4和温感形变翼片5的温感形变作用实现一对型钢本体1与接头本体2之间的膨胀连接，易于实现应力传递和载荷承载，显著提高一对型钢本体1之间的连接强度，不易出现稳定性问题，同时通过导光棒12的直线光路来进行定位杆9的形变检测，当定位杆9出现承压或者应力过大导致形变影响连接稳定性的现象时，导光棒12随定位杆9变性后阻断光路信号的传递，PIN光电二极管接收不到发光二级光LED发出的光路信号时，可以向技术人员发出警报，方便技术人员及时进行补强和加固。
[0056] 本发明可以提供H型钢的第四种连接方式，采用高强度的连接接头对H型钢实现包裹型连接，并依靠加强后的形状记忆合金的双程记忆效应，高温相形状下方便对H型钢进行连接，低温相形状下可以有效围护抵紧H型钢，实现一对H型钢与连接接头之间的膨胀连接，同时辅以特殊处理的定位杆，在起到定位H型钢的同时，具有间接检测H型钢应力传递的功能，一方面可以起到显著提高H型钢之间的连接强度，另一方面方便H型钢之间的应力传递和非正常检测，使得技术人员可以及时进行补强加固。
[0057] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
