本發明涉及鋼結構節點連接，具體涉及一種用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點及連接方法。

背景技術：

1、模塊化鋼結構間的連接對于整個結構的安全與穩定十分重要。目前，模塊化鋼結構節點及連接方式主要有柱外連接及柱內連接。柱外連接往往需要采用大量螺栓，不僅影響安裝效率，也會影響室內外裝修。柱內連接可以避免影響室內外裝修的問題，但多數連接方式需要在柱側壁開孔導致柱截面削弱，影響節點的力學性能，并且現有模塊化鋼結構節點幾乎都按照傳統抗震理念進行設計，應用傳統抗震理念建設的建筑物在大震后修復費用極高甚至難以修復，不僅影響生命安全，也造成大量經濟損失。

技術實現思路

1、針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供一種用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點及連接方法，能夠不削弱柱子側壁，可以在節點處自鎖并且能夠在震后使結構復位，且便捷安裝。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

3、第一方面，本發明提供了一種用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，

4、所述模塊化鋼結構具有上模塊柱和下模塊柱，所述上模塊柱中設置有上預留穿孔，且所述下模塊柱中設置有與上預留穿孔對應的下預留穿孔，所述上預留穿孔與對應的所述下預留穿孔間穿設有預應力鋼絞線，所述預應力鋼絞線通過錨具錨固，且上模塊柱上端安裝有上錨固板，下模塊柱下端安裝有下錨固板，所述自鎖自復位節點包括：

5、下柱封板，安裝在所述下模塊柱的上端；

6、抗剪鍵，安裝在所述下柱封板上，其中心沿縱向預留有第一插槽，且所述抗剪鍵側面布置有多個洞口，所述洞口分別對應設置有轉軸，且對應所述轉軸分別設置有圍繞所述轉軸旋轉的旋轉卡塊；

7、上柱封板，安裝在所述上模塊柱的下端，且所述上柱封板開設有第二插槽以供所述抗剪鍵穿過；以及

8、內焊板，設置在所述上模塊柱中靠近所述上柱封板一端的內部，所述內焊板上連接有插入塊以及限位塊，所述插入塊與所述第一插槽對應設置，其用于推動所述旋轉卡塊沿所述轉軸旋轉，所述限位塊與所述旋轉卡塊對應設置，其用于限位所述旋轉卡塊；

9、在所述自鎖自復位節點連接完成后，所述旋轉卡塊與上柱封板之間留有間隔，以允許所述上模塊柱在所述間隔限定的范圍內進行搖擺運動。

10、進一步地，所述上柱封板與所述下柱封板之間設置有連接板，所述連接板的每個角均開設有連接孔，所述連接孔與所述上預留穿孔以及所述下預留穿孔對應設置，以供所述預應力鋼絞線穿過。

11、進一步地，所述連接板沿縱向預留有第三插槽以供所述抗剪鍵穿過。

12、進一步地，所述上模塊柱的截面以及所述下模塊柱的截面為圓形或方形，且所述內焊板的形狀與所述上模塊柱的截面的形狀相匹配。

13、進一步地，所述限位塊的數量為多個，多個所述限位塊均勻布置在所述插入塊周圍，且沿所述插入塊中心對稱。

14、進一步地，所述限位塊為同軸設置在所述插入塊外部的環狀限位件。

15、第二方面，本發明還提供了一種基于第一方面的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點的連接方法，包括以下步驟：

16、s1、在工廠中預先組裝所述上模塊柱以及下模塊柱，將插入塊和限位塊安裝到內焊板上，再將內焊板安裝在上模塊柱指定部位；

17、s2、現場定位所述下模塊柱并放置所述連接板；

18、s3、吊裝所述上模塊柱并使其下降，直到所述上柱封板與所述連接板接觸，所述抗剪鍵和所述旋轉卡塊穿過所述上柱封板的第二插槽進入所述上模塊柱內，所述插入塊將所述旋轉卡塊推動直至所述旋轉卡塊與所述限位塊接觸，形成自鎖連接；

19、s4、將所述預應力鋼絞線穿過所述上模塊柱與所述下模塊柱的整體，并用所述錨具錨固。

20、進一步地，步驟s1具體包括：

21、將插入塊和限位塊安裝到內焊板上，再將內焊板安裝在上模塊柱指定部位；

22、在抗剪鍵中留出安放轉軸與旋轉卡塊的洞口，將旋轉卡塊穿入轉軸后，再將轉軸安裝到抗剪鍵上；將抗剪鍵安裝到下柱封板上；

23、在上模塊柱兩端分別安裝好上錨固板與上柱封板，在下模塊柱兩端分別安裝好下錨固板與下柱封板。

24、進一步地，步驟s2具體包括：

25、當抗剪鍵穿過上柱封板后，上模塊柱中的插入塊接觸下模塊柱中的旋轉卡塊并將旋轉卡塊繞轉軸推動；

26、當上柱封板的下表面與連接板的上表面接觸時，旋轉卡塊與上模塊柱中的限位塊接觸，且插入塊接觸并擠壓旋轉卡塊的另一側，從而將旋轉卡塊限制在指定位置，同時旋轉卡塊伸出抗剪鍵，并與上柱封板留有間隔，完成連接自鎖過程。

27、與現有技術相比，本發明所達到的有益效果：

28、本發明通過設置帶有旋轉卡塊的抗剪鍵與內焊板上的插入塊與限位塊配合，限位塊和插入塊與旋轉卡塊的接觸確保了旋轉卡塊的精確定位，不用在柱側壁開孔即可實現模塊化鋼結構節點的自鎖連接，同時避免了柱截面因開孔削弱影響力學性能。

29、本發明通過在旋轉卡塊與上柱封板間預留間隔，使得上模塊柱在遭遇地震時能夠左右搖擺，使得鋼結構不會因為連接過強受拉破壞，并且模塊柱搖擺后，能夠在預應力鋼絞線的作用下復位，減少殘余變形，無需修復或僅需簡單修復即可重新投入正常使用，提高了模塊化鋼結構抗震性能，并減少了地震后的修復成本。

30、本發明設置連接板并開設連接孔，進一步確保了預應力鋼絞線的準確穿過，在連接板中預留第三插槽供抗剪鍵穿過，增強了連接的精確性和可靠性。

31、本發明上模塊柱和下模塊柱的截面可以是圓形或方形，內焊板的形狀與柱截面匹配，以適應不同截面形狀，并且限位塊為單個時可以采用連續環狀截面結構，截面的多樣性提供了更廣泛的應用范圍。

技術特征：

1.一種用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，所述模塊化鋼結構具有上模塊柱（1）和下模塊柱（2），其特征在于，所述上模塊柱（1）中設置有上預留穿孔，且所述下模塊柱（2）中設置有與上預留穿孔對應的下預留穿孔，所述上預留穿孔與對應的所述下預留穿孔間穿設有預應力鋼絞線（4），所述預應力鋼絞線（4）通過錨具（5）錨固，且上模塊柱（1）上端安裝有上錨固板（101），下模塊柱（2）下端安裝有下錨固板（201），所述自鎖自復位節點包括：

2.根據權利要求1所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，其特征在于，所述上柱封板（102）與所述下柱封板（202）之間設置有連接板（3），所述連接板（3）的每個角均開設有連接孔，所述連接孔與所述上預留穿孔以及所述下預留穿孔對應設置，以供所述預應力鋼絞線（4）穿過。

3.根據權利要求2所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，其特征在于，所述連接板（3）沿縱向預留有第三插槽以供所述抗剪鍵（8）穿過。

4.根據權利要求1所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，其特征在于，所述上模塊柱（1）的截面以及所述下模塊柱（2）的截面為圓形或方形，且所述內焊板（6）的形狀與所述上模塊柱（1）的截面的形狀相匹配。

5.根據權利要求1所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，其特征在于，所述限位塊（602）的數量為多個，多個所述限位塊（602）均勻布置在所述插入塊（601）周圍，且沿所述插入塊（601）中心對稱。

6.根據權利要求1所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，其特征在于，所述限位塊（602）為同軸設置在所述插入塊（601）外部的環狀限位件。

7.根據權利要求1所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點，其特征在于，在所述自鎖自復位節點連接完成后，所述限位塊（602）和所述插入塊（601）分別與所述旋轉卡塊（801）的兩個側面接觸，以限位所述旋轉卡塊（801）。

8.一種基于權利要求2或3所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點的連接方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據權利要求8所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點的連接方法，其特征在于，步驟s1具體包括：

10.根據權利要求8所述的用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點的連接方法，其特征在于，步驟s2具體包括：

技術總結
本發明涉及一種用于模塊化鋼結構的自鎖自復位節點及連接方法，屬于鋼結構節點連接技術領域，包括上模塊柱和下模塊柱，節點包括安裝于上下模塊柱端部的上柱封板和下柱封板、帶有旋轉卡塊的抗剪鍵以及內焊板，抗剪鍵側面設洞口安裝轉軸和旋轉卡塊，內焊板上則設有與旋轉卡塊配合的插入塊和限位塊，連接過程中，上模塊柱下降至下模塊柱，抗剪鍵和旋轉卡塊穿過上柱封板，插入塊推動旋轉卡塊直至與限位塊接觸，形成自鎖連接，節點連接后，旋轉卡塊與上柱封板之間預留間隔，允許上模塊柱在地震作用下搖擺并利用預應力鋼絞線復位。本發明解決了現有模塊化鋼結構節點連接存在的柱截面削弱問題，并提供一種在地震后能夠自復位的節點設計。

技術研發人員：常鴻飛,宋心怡,陸亞萍,夏軍武
受保護的技術使用者：中國礦業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28