本发明涉及建筑结构工程抗震与减震，尤其涉及一种双元件预应力自复位节点及其安装方法。
背景技术：
1、自复位是指结构在遭受设防或罕遇水准的地震作用时，能够保持可接受的变形和加速度且震后不需修复或稍加修复即可恢复其使用功能的；属于可恢复功能的抗震结构，可以起到提升城市韧性，降低建筑全寿命周期内的造价的意义。同时，研究表明sma(形状记忆合金shape memory alloy)材料具有的超弹性在自复位结构领域的潜力是巨大的。然而，sma材料价格高昂，如果完全由sma材料承载结构各个阶段的荷载既不科学，也因经济原因难以付诸实践。因此，合理地使用sma材料从而使得其性能在抗震中得到最全面地利用，以实现经济、自复位和可替换的目标，是自复位领域的一个重要问题。
技术实现思路
1、发明目的：针对以上缺点，本发明提供一种双元件预应力自复位节点及其安装方法。
2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种双元件预应力自复位节点，包括钢柱、设置于钢柱两侧翼缘上的钢梁；还包括sma钢棒、钢绞线，钢梁腹板与钢柱翼缘通过梁腹板连接件连接，钢梁翼缘与钢柱翼缘通过梁翼缘连接件连接；所述sma钢棒穿过钢柱两侧翼缘、梁翼缘连接件，sma钢棒两端固定于梁翼缘连接件上；钢梁远离钢柱的一端设有远端柱，钢绞线穿过钢柱两侧翼缘、梁腹板连接件并向两侧延伸，钢绞线两端固定于远端柱上。
3、进一步的，所述sma钢棒设置于梁柱节点开口过程中累计位移最大处，所述钢绞线设置于梁柱节点开口过程中累计位移最小处两侧。
4、进一步的，所述梁腹板连接件为角钢，该角钢包括相互垂直的第一固定面和第二固定面，所述第一固定面与钢梁腹板贴合，所述第二固定面与钢柱翼缘贴合；所述第一固定面上开有第一长圆孔，第二固定面上开有圆孔和第二长圆孔，钢柱翼缘上开有与第二长圆孔位置对应的第三长圆孔，钢绞线穿过第二长圆孔、第三长圆孔，高强螺栓安装于第一长圆孔、圆孔内使钢梁腹板与钢柱翼缘固定连接。
5、进一步的，所述第一固定面与钢梁腹板之间设有摩擦板。
6、进一步的，所述梁翼缘连接件包括角钢、位于角钢中部的加劲肋，角钢一面与钢梁翼缘贴合，角钢另一面与钢柱翼缘贴合，角钢的两面上均开有圆孔，钢柱翼缘上开有第四长圆孔，高强螺栓安装于角钢一面的圆孔内，sma钢棒穿过第四长圆孔和角钢另一面的圆孔，sma钢棒两端通过钢棒锚具固定于角钢另一面上。
7、进一步的，所述钢柱、钢梁均为h型钢。
8、进一步的，所述钢柱两侧翼缘之间还设有柱加劲肋，所述柱加劲肋垂直于钢柱的腹板及钢柱两侧翼缘。
9、本发明还提供所述双元件预应力自复位节点的安装方法，包括以下步骤：
10、步骤1、安装钢柱；
11、步骤2、钢梁定位；吊装钢梁至钢柱翼缘两侧并进行对中，将梁翼缘连接件固定于钢梁翼缘上；
12、步骤3、sma钢棒初步定位；将与sma钢棒直径相同的钢筋穿过钢柱两侧翼缘、梁翼缘连接件进行安装以对sma钢棒初步定位；
13、步骤4、安装梁腹板连接件，使钢梁腹板与钢柱翼缘连接；
14、步骤5、安装钢绞线；将钢绞线一端固定于一侧的远端柱上，另一端依次穿过梁腹板连接件、钢柱两侧翼缘、对侧梁腹板连接件，最后在另一侧远端柱后固定；
15、步骤6、安装sma钢棒；将与sma钢棒直径相同的钢筋更换为sma钢棒，并将sma钢棒两端固定于梁翼缘连接件上。
16、进一步的，所述sma钢棒使用的sma材料在安装前进行热处理和预拉伸，所述sma材料常温低应力状态下为奥氏体相。
17、进一步的，所述梁腹板连接件、梁翼缘连接件均通过高强螺栓安装，步骤2、步骤4中对各高强螺栓施加80％初始预紧力，sma钢棒安装完成后，将各高强螺栓完全拧紧。
18、有益效果：本发明相对于现有技术，具有以下显著优点是：
19、(1)利用钢绞线和形状记忆合金两种元件进行自复位，钢绞线主要提供节点的初始刚度，sma材料在变形最大位置确保复位并提供一定耗能。在确保sma材料最高效利用的同时，实现了节点一阶刚度和二阶屈服后刚度的解耦，从而扩大了节点性能设计的范围，进一步确保了节点自复位性能的实现；
20、(2)利用sma的超弹性实现节点在地震作用下的自复位功能，消除残余变形；利用钢绞线的定心能力减小了节点在梁柱接触界面的滑移，避免了sma钢棒承担剪力，进一步提高了节点的可靠度；
21、(3)在腹板处的黄铜摩擦板的正压力由腹板滑动高强螺栓提供，可以实现耗能能力与复位能力的解耦设计，进一步拓宽了节点的性能范围和使用场景；
22、(4)本发明的节点在地震过程中可以保证梁柱等构件均保持弹性，不产生塑性破坏。节点自复位性能良好，塑性损伤主要发生在梁翼缘连接件位置，损伤可以控制；并且可以通过震后的拆卸更换，实现建筑功能的快速修复；
23、(5)本发明的构件均可在工厂预制生产，安装过程中定位逻辑清晰，过程合理，容易建立标准化的施工管理和质量检验方法，符合建筑行业工业化的发展趋势，具有良好的实践价值与应用前景。
1.一种双元件预应力自复位节点，包括钢柱(1)、设置于钢柱(1)两侧翼缘上的钢梁(3)；其特征在于，还包括sma钢棒(4)、钢绞线(9)，钢梁(3)腹板与钢柱(1)翼缘通过梁腹板连接件(6)连接，钢梁(3)翼缘与钢柱(1)翼缘通过梁翼缘连接件(7)连接；所述sma钢棒(4)穿过钢柱(1)两侧翼缘、梁翼缘连接件(7)，sma钢棒(4)两端固定于梁翼缘连接件(7)上；钢梁(3)远离钢柱(1)的一端设有远端柱，钢绞线(9)穿过钢柱(1)两侧翼缘、梁腹板连接件(6)并向两侧延伸，钢绞线(9)两端固定于远端柱上。
2.如权利要求1所述的双元件预应力自复位节点，其特征在于，所述sma钢棒(4)设置于梁柱节点开口过程中累计位移最大处，所述钢绞线(9)设置于梁柱节点开口过程中累计位移最小处两侧。
3.如权利要求1所述的双元件预应力自复位节点，其特征在于，所述梁腹板连接件(6)为角钢，该角钢包括相互垂直的第一固定面(61)和第二固定面(62)，所述第一固定面(61)与钢梁(3)腹板贴合，所述第二固定面(62)与钢柱(1)翼缘贴合；所述第一固定面(61)上开有第一长圆孔(611)，第二固定面(62)上开有圆孔和第二长圆孔(621)，钢柱(1)翼缘上开有与第二长圆孔位置对应的第三长圆孔(11)，钢绞线(9)穿过第二长圆孔(621)、第三长圆孔(11)，高强螺栓(8)安装于第一长圆孔(611)、圆孔内使钢梁(3)腹板与钢柱(1)翼缘固定连接。
4.如权利要求3所述的双元件预应力自复位节点，其特征在于，所述第一固定面(61)与钢梁(3)腹板之间设有摩擦板(10)。
5.如权利要求1所述的双元件预应力自复位节点，其特征在于，所述梁翼缘连接件(7)包括角钢、位于角钢中部的加劲肋，角钢一面与钢梁(3)翼缘贴合，角钢另一面与钢柱(1)翼缘贴合，角钢的两面上均开有圆孔，钢柱(1)翼缘上开有第四长圆孔(12)，高强螺栓(8)安装于角钢一面的圆孔内，sma钢棒(4)穿过第四长圆孔(12)和角钢另一面的圆孔，sma钢棒(4)两端通过钢棒锚具(5)固定于角钢另一面上。
6.如权利要求1所述的双元件预应力自复位节点，其特征在于，所述钢柱(1)、钢梁(3)均为h型钢。
7.如权利要求1所述的双元件预应力自复位节点，其特征在于，所述钢柱(1)两侧翼缘之间还设有柱加劲肋(2)，所述柱加劲肋(2)垂直于钢柱(1)的腹板及钢柱(1)两侧翼缘。
8.一种权利要求1-7任一项所述双元件预应力自复位节点的安装方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.如权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述sma钢棒(4)使用的sma材料在安装前进行热处理和预拉伸，所述sma材料常温低应力状态下为奥氏体相。
10.如权利要求8所述的安装方法，其特征在于，所述梁腹板连接件(6)、梁翼缘连接件(7)均通过高强螺栓(8)安装，步骤2、步骤4中对各高强螺栓(8)施加80％初始预紧力，sma钢棒(4)安装完成后，将各高强螺栓(8)完全拧紧。
