一种自复位耗能抗拔连接件

本发明涉及装配式建筑，具体来说是一种自复位耗能抗拔连接件。

背景技术：

1、装配式冷弯薄壁型钢房屋是装配式建筑中一种重要的结构形式，目前主要用于低多层建筑结构房屋。冷弯薄壁型钢结构通常采用自攻自钻螺钉连接0.4mm～2mm厚的c形、u形基本构件形成冷弯薄壁型钢骨架，并将石膏板、osb板等轻质板材安装于冷弯薄壁型钢骨架作为结构墙板和楼板，从而形成的一种复合受力的冷弯薄壁型钢板肋结构体系。该体系包括基础、竖向构件(墙体、柱子)、水平构件(楼板、屋盖)及屋面系统，其中抗拔连接件由水平连接板和竖直连接板组成，其中水平连接板与水平构件(包括基础)通过高强螺栓与抗拔连接件连接；竖直连接板与竖向构件(墙体、柱子)通过自攻螺钉连接。抗拔连接件主要是用来抵抗竖向构件向上拔起的力，同时起到了将竖向构件固定在水平构件上的作用，因此是结构体系中一个极其重要的部分。

2、然而目前现有的抗拔件却无法发挥当下新型冷弯墙体(如高性能冷弯剪力墙)的抗震性能，导致结构整体抗震性能较差。在模拟地震作用下高性能冷弯薄壁型钢墙体的拟静力系列试验中发现：墙体性能受到抗拔件的制约，抗拔件导致边柱撕裂、墙体过早破坏。

3、另外当前抗拔件没有吸能、耗能的作用，地震过程中的能量主要靠墙体边柱、墙面板的蒙皮效应、墙内板(通常为钢板)变形来吸收，导致墙体的抗震性能一般，荷载位移曲线出现一定程度的捏缩，不饱满。这导致边柱与抗拔件属于“硬连接”，其连接处也易发生发生破坏。

4、上述两种原因均会影响地震过程中建筑房屋的安全性、可靠性、经济性，因此制备一种能够抵抗地震波对装配式房屋所造成破坏的抗拔连接件变得十分有必要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供自复位耗能抗拔连接件，能够改善地震对墙体破坏和地震中因为抗拔连接件所导致的边柱破坏。

2、为解决上述技术问题，本发明给出第一种实现方案：包括：竖向连接板和水平连接板，所述水平连接板的顶面上具有限位台阶，位于限位台阶下方的所述水平连接板上开设有凹槽，所述竖向连接板的端部具有能够插入凹槽内并与凹槽相匹配的凸台，还包括：

3、自复位耗能轴杆件，沿水平方向贯穿所述凸台与所述凹槽，且所述凸台通过自复位耗能轴杆件与所述凹槽转动连接，以使自复位耗能轴杆件在地震波作用下，带动竖向连接板与水平连接板在层间位移角范围内旋转。

4、优选地，所述自复位耗能轴杆件包括记忆合金杆与包裹在所述记忆合金杆外层的粘弹性阻尼层，所述记忆合金杆的横截面为六边形。

5、优选地，所述粘弹性阻尼层由粘弹性阻尼材料或粘滞性阻尼材料制成。

6、优选地，所述忆合金杆包括但不限于形状记忆合金、形状记忆合金钢、镍钛合金、奥氏体合金钢。

7、优选地，靠近所述凸台的所述自复位耗能轴杆件的轴向上沿竖向连接板的中心线对称开设有两个耐摩擦凹槽，两个所述耐摩擦凹槽上均固定套设有摩擦片。

8、优选地，所述摩擦片包括但不限于金属摩擦片、非金属摩擦片、各类压制摩擦片、摩擦削制摩擦片。

9、优选地，所述限位台阶具有坡面，所述坡面上具有防滑纹所述限位台阶上设有与所述竖向连接板抵接的吸能阻尼块，所述吸能阻尼块的横截面为直角三角形。

10、优选地，所述吸能阻尼块由粘弹性阻尼材料或粘滞性阻尼材料制成。

11、优选地，所述竖向连接板和水平连接板上连接有耗能钢带，所述耗能钢带为低屈服钢或记忆合金，且耗能钢带的厚度为2-5mm。

12、本发明给出第二种实现方案：一种自复位耗能抗拔连接件用于抵抗地震波对装配式房屋破坏的抵抗方法，包括如下步骤：

13、当小震级别的地震波作用在自复位耗能抗拔连接件上时，转动连接在竖向连接板以及水平连接板上的自复位耗能轴杆件带动竖向连接板和水平连接板在层间位移角范围内旋转，不仅释放了一部分力矩，而且自复位耗能轴杆件发生变形也吸能了地震能量，从而避免了应力集中所导致的墙体破坏，形成抗震第一道防线；

14、当中震级别的地震波作用在自复位耗能抗拔连接件上时，除了转动连接在竖向连接板以及水平连接板上的自复位耗能轴杆件带动竖向连接板和水平连接板在层间位移角内旋转外；还通过竖向连接板挤压限位台阶上的吸能阻尼块，使吸能阻尼块受压变形吸能，形成抗震第二道防线；

15、当大震级别的地震波作用在自复位耗能抗拔连接件上时，除了转动连接在竖向连接板以及水平连接板上的自复位耗能轴杆件带动竖向连接板和水平连接板在层间位移角内旋转以及竖向连接板挤压限位台阶上的吸能阻尼块所产生的变形吸能外，还通过在竖向连接板和水平连接板上连接耗能钢带，地震波使得耗能钢带伸长，利用金属材料的变形吸收地震波能量，进一步避免结构倒塌，形成抗震的第三道防线。

16、与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

17、1、本发明采用竖向连接板和水平连接板铰接且在水平连接板上开设限位台阶的设计，从受力机理上避免了在地震中因为抗拔连接件所导致的边柱破坏，属于国内首创。本发明创新了抗拔连接件的结构形式，其中竖向连接板和水平连接板铰接不仅释放了一部分力矩，避免了由早破坏会导致剪力墙钢拉带效应无法有效发挥所引起的边柱过早破坏问题，另外竖向连接板和水平连接板可以在一定范围内旋转，避免了在地震过程中，因为抗拔件强度、刚度过大而导致柱子损坏以及最终发生的墙体破坏。

18、2、本发明针对“小震、中震、大震”创新提出了三道抗震防线，三道防线相互配合，且可以针对不同的抗震要求灵活布置，抗震性能优异、经济性好，根本上改善了吸能、耗能能力。针对“小震”设置记忆合金杆充当第一道防线，一旦抗拔连接件受到作用力，记忆合金杆会随着竖向连接板以及水平连接板转动而变形，此时记忆合金杆和外层的粘弹性阻尼层会发生变形吸能；针对“中震”设置吸能阻尼块充当第二道防线，当限位台阶与竖向连接板间发生较大转动，从而导致吸能阻尼块受压变形吸能，此过程中转动越大、吸收能量越高，形成抗震第二道防线；针对“大震”设置耗能钢带充当第三道防线，利用金属材料的变形吸收绝大部分的能量，有效降低地震峰值点的能量，避免结构倒塌，形成抗震的第三道防线。

19、3、本发明设置限位台阶的目的，不仅可以使得竖向连接板和水平连接板在一定范围内旋转(在层间位移角内旋转)，并能达到结构的要求(变形不能超过层间位移角，这是规范强制要求，必须要达到，建筑达到层间位移角极危险会有倾覆的危险，必须限制其不能到层间位移角)。

20、4、本发明具有自复位、自修复的功能，在地震之后对其进行维修就可以正常使用了。自复位耗能轴杆内侧是记忆合金轴杆，该轴杆一方面可以通过变形吸收能量。另一方面，若发生小震时，轴杆发生变形，耗能后，可对中间轴杆加热，便可恢复至初始形状(记忆合金的特性就是受热后可恢复至初始形状)。除此之外若耗能钢带也是一样的原理，可以选择更换或者加热修复。

21、6.本发明所给出的自复位耗能抗拔连接件与建筑物可靠连接后，对于风震的小振幅振动也能有效耗能。

22、7.本发明不使用液体，因此没有液体漏液的问题，可免去使用中的定期维护，仅在大地震后临时检修。