件局部屈曲，提尚构件力学性能。
[0033]支撑3选用适当规格、材性和面积的钢材，确保大震发生时通过支撑耗能使得自复位模块的塑性变形发生在支撑部分。
[0034]铰接柱4的两端设置耳板6和端板7。
[0035]支撑3与铰接柱4通过耳板6采用高强螺栓8连接，铰接柱4两端设置端板7并与横向边缘构件2通过高强螺栓9连接。
[0036]横向边缘构件2的端部和竖向边缘构件I的内侧翼缘设有摩擦接触面，横向边缘构件2的端板11和竖向边缘构件I的内侧翼缘板表面设有摩擦接触面。
[0037]本发明中所述的摩擦接触面经过喷砂等处理方式形成，其摩擦面的抗滑移系数:对于Q345钢材，须彡0.4。
[0038]支撑3与铰接柱4通过耳板6采用高强螺栓8连接，铰接柱4两端设置端板6并与横向边缘构件2通过高强螺栓9连接。
[0039]本发明各处所使用的高强螺栓均为承压型高强螺栓，强度等级为10.9s，规格为M16?M30视各处情况选择。
[0040]如图4A、4B、4C所示，自复位支撑模块中支撑与铰接柱耳板的连接，通过高强螺栓8将耳板6与支撑连接板14直接连接，耳板6则通过角焊缝与铰接柱4连接。
[0041]如图5所示支撑4的某一种示例构造，该示例采用六棱柱套筒花篮-扁钢柱间支撑，考虑到传统分叉形花篮(铸铁材质)质量不稳定，支撑张紧部分采用机械加工成型的六棱柱套筒16，材质为S5C，螺杆18采用Q345圆钢，端部加工为M33规格螺纹17，确保该部位屈服承载力高于螺杆18抗拉承载力设计值的至少1.1倍。此外，为避免由于大震时激烈的循环荷载作用所引起的螺杆18被拉出现象，螺纹17设计有效长度为40mm以上；支撑构件部位采用扁钢19，材质为Q235B，扁钢19截面积须小于张紧部位螺杆18的最小面积，确保螺杆18抗拉承载力设计值高于扁钢19抗拉承载力设计值的至少1.5倍，两者之间采用角焊缝连接，支撑连接板14上设有螺栓孔15，用高强螺栓8将支撑连接板14与铰接柱端耳板6直接连接。
[0042]如图6所示为自复位模块布置在某结构体系中的示例，该结构根据基于性能的抗震设计需要在每层布置若干个含支撑的自复位模块。在大震作用下，支撑屈服产生较大塑性变形，此时预应力框架仍具有一定的抗侧刚度，因此模块能保证结构具有二道防线。大震后通过预应力钢绞线使结构恢复原位，而仅需更换支撑即可，更加简单方便，从而实现结构在遭遇地震发展塑性后，仍能够恢复到原位置而没有残余变形，缩短维修时间，减少维修费用的目标。
[0043]上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于支撑耗能的装配式钢结构自复位模块，包括竖向边缘构件、横向边缘构件、支撑和铰接柱，其特征在于:沿着两个横向边缘构件设置若干道后张拉预应力钢绞线并锚固在两个竖向边缘构件的外侧翼缘，使之构成一个预应力框架；在两个竖向边缘构件的内侧设置两个铰接柱，并在其两端设置端板通过高强螺栓连接于上下两个横向边缘构件的翼缘；两个支撑通过高强螺栓连接于铰接柱的耳板，形成X型交叉支撑。2.根据权利要求1所述的自复位模块，其特征在于:所述竖向边缘构件其端部设置横向加劲肋。3.根据权利要求1所述的自复位模块，其特征在于:所述横向边缘构件其端部设置横向加劲肋、端板和盖板。4.根据权利要求1所述的自复位模块，其特征在于:所述支撑钢材的规格、材性和面积根据以下要求确定:确保大震发生时通过支撑耗能使得自复位模块的塑性变形发生在支撑部分。5.根据权利要求1所述的自复位模块，其特征在于:所述横向边缘构件的端板和竖向边缘构件的内侧翼缘板表面设有摩擦接触面；优选的，所述的摩擦接触面经过喷砂处理方式形成；优选的，对于Q345钢材其摩擦接触面的抗滑移系数多0.4。6.根据权利要求1所述的自复位模块，其特征在于:所述支撑采用六棱柱套筒花篮-扁钢柱间支撑。7.根据权利要求7所述的自复位模块，其特征在于:所述支撑的张紧部分采用机械加工成型的六棱柱套筒，确保螺杆端部的屈服承载力高于螺杆抗拉承载力设计值的至少1.1倍； 优选的，支撑构件部位采用扁钢，所述扁钢的截面积小于张紧部位螺杆的最小面积，确保所述螺杆抗拉承载力设计值高于扁钢抗拉承载力设计值的至少1.5倍。8.根据权利要求8所述的自复位模块，其特征在于:所述六棱柱套筒材质为S5C，所述螺杆采用Q345圆钢，端部加工为M33规格螺纹；螺纹设计有效长度为40mm以上； 优选的，所述扁钢材质为Q235B，所述扁钢与所述张紧部位螺杆两者之间采用角焊缝连接，支撑连接板上设有螺栓孔，用高强螺栓将支撑连接板与铰接柱端耳板直接连接。9.根据权利要求1或9所述的自复位模块，其特征在于:所述高强螺栓均为承压型高强螺栓；优选的，强度等级为10.9s ;优选的，规格为M16?M30。10.根据权利要求1所述的自复位模块，其特征在于:所述后张拉预应力钢绞线的预拉力按照以下要求确定:预应力钢绞线极限承载力的30% — 50%，并以锚具锚固。
【专利摘要】一种基于支撑耗能的装配式钢结构自复位模块，包括竖向边缘构件、横向边缘构件、支撑和铰接柱，沿着两个横向边缘构件设置若干道后张拉预应力钢绞线并锚固在两个竖向边缘构件的外侧翼缘，使之构成一个预应力框架；在两个竖向边缘构件的内侧设置两个铰接柱，并在其两端设置端板通过高强螺栓连接于上下两个横向边缘构件的翼缘；两个支撑通过高强螺栓连接于铰接柱的耳板，形成X型交叉支撑。使用本发明，大震后通过预应力钢绞线使结构恢复原位，而仅需更换支撑即可，更加简单方便，从而实现结构在遭遇地震发展塑性后，仍能够恢复到原位置而没有残余变形，缩短维修时间，减少维修费用并尽快投入使用的目标。
【IPC分类】E04B1/24, E04B1/98, E04B1/58
【公开号】CN104912193
【申请号】CN201510311910
【发明人】王伟, 张云峰, 杜新龙, 孔建洪, 陈以一
【申请人】同济大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月8日