CN104018578B - 一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，连接于核心筒和外框柱之间，所述伸臂桁架系统至少包括：钢筋混凝土伸臂墙，连接于所述核心筒的外部边角处，所述钢筋混凝土伸臂墙包括一部分预埋于所述钢筋混凝土伸臂墙中的预埋钢骨；加厚环梁，与所述钢筋混凝土伸臂墙相连并环贴所述核心筒的外表面，用于加强所述钢筋混凝土伸臂墙与所述核心筒的连接并保护所述核心筒的墙体；变形耗散构件，连接于所述外框柱和所述预埋钢骨之间，通过自身变形耗散振动时产生的能量；所述变形耗散构件为剪切耗能构件或屈曲约束支撑构件。本发明有效解决了斜交伸臂桁架与核心筒墙连接节点复杂、施工麻烦的问题，而且本发明总体用钢梁量节省较多，节省造价。

Description

一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统

技术领域

本发明涉及建筑结构技术领域，特别是涉及伸臂桁架技术领域，具体为一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统。

背景技术

伸臂是指刚度很大的、连接核心筒和外框柱的实腹梁或桁架，通常是沿塔楼高度选择一至几层布置伸臂构件。高层建筑结构内设置伸臂的主要目的是增大外框柱的轴力，从而增大外框架的抗倾覆力矩，增大结构抗侧刚度，减小侧移。所以含伸臂的外框柱-核心筒结构是超高层建筑中一种优越的结构形式，利用外框柱参与抵抗倾覆弯矩，伸臂的设置能够有效降低顶层侧移和核心筒底部的弯矩，因此，该类结构具有较大的抗侧刚度和结构整体稳定性。

由于伸臂本身刚度较大，又加强了结构抗侧力的刚度，有时就把设置伸臂的楼层称为加强层或刚性加强层。在高层建筑中都需要有避难层和设备层，通常都将伸臂和避难层、设备层设置在同一层。对于超高层结构，尤其高宽比较大的塔楼，伸臂结构是一种常用的和有效的结构形式，其能明显的增加结构整体的刚度。由于伸臂结构对结构整体刚度及稳定贡献较大，同时构件所受的内力也较大，因此对伸臂结构的抗震、抗风性能要求也较高，其传统形式一般采用强度高、延性好的钢桁架形式，如图1所示，传统的钢构伸臂桁架系统1中，伸臂桁架11不仅连接于核心筒12和外框柱13之间，而且伸臂桁架11还贯通核心筒12，伸臂桁架11从受力和构造上讲，伸臂桁架11的上下弦杆易贯通核心筒12。

但是，在某些建筑中伸臂是从45°角斜交于核心筒，若采用传统的钢桁架，一方面由于伸臂桁架与核心筒斜交，带来节点施工的复杂和麻烦，此外伸臂桁架还要贯通核心筒，使得建筑结构耗材量大又复杂。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，用于解决现有技术中伸臂桁架与核心筒斜交时带来的节点施工复杂麻烦以及伸臂桁架还要贯通核心筒的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，连接于核心筒和外框柱之间，所述伸臂桁架系统至少包括：钢筋混凝土伸臂墙，连接于所述核心筒的外部边角处，所述钢筋混凝土伸臂墙包括一部分预埋于所述钢筋混凝土伸臂墙中的预埋钢骨；加厚环梁，与所述钢筋混凝土伸臂墙相连并环贴所述核心筒的外表面，用于加强所述钢筋混凝土伸臂墙与所述核心筒的连接并保护所述核心筒的墙体；变形耗散构件，连接于所述外框柱和所述预埋钢骨之间，通过自身变形耗散振动时产生的能量。

优选地，所述变形耗散构件为通过自身剪切变形耗散振动时产生的能量的剪切耗能构件。

优选地，所述剪切耗能构件与所述预埋钢骨之间连接有钢支撑。

优选地，所述变形耗散构件为通过自身拉压变形耗散振动时产生的能量的屈曲约束支撑构件。

优选地，所述钢筋混凝土伸臂墙包括：伸臂墙身、贴设于所述伸臂墙身表面的加厚腹板以及设置于所述伸臂墙身上下两端的加厚翼缘。

优选地，所述伸臂墙身的前后两个表面均贴设有加厚腹板。

优选地，所述伸臂墙身的前表面上所述加厚腹板的数量为两个，分别贴设于所述伸臂墙身的前表面的上侧和下侧；所述伸臂墙身的后表面上所述加厚腹板的数量也为两个，分别贴设于所述伸臂墙身的后表面的上侧和下侧。

优选地，所述加厚环梁的数量为两个，分别与所述伸臂墙身上下两端的加厚翼缘相连。

优选地，所述加厚环梁的高度范围为600mm～700mm；所述加厚环梁的宽度范围为2000mm～3000mm。

如上所述，本发明的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，具有以下有益效果：

1、本发明的伸臂桁架系统通过钢筋混凝土伸臂墙与核心筒的连接，无需再将伸臂桁架贯通核心筒，解决了斜交伸臂桁架与核心筒墙连接节点复杂、施工麻烦的问题。

2、本发明的伸伸臂桁架系统主要刚度通过钢筋混凝土伸臂墙提供，既节省了伸臂桁架自身的用钢量，同时也省去贯穿核心筒的钢伸臂桁架，总体用钢梁量节省较多，节省造价。

3、本发明的伸臂桁架系统通过采用剪切耗能构件或屈曲约束支撑构件，与钢筋混凝土伸臂墙配合使用，可以通过自身变形耗散振动时产生的能量，达到耗能，保护重要构件的作用。

附图说明

图1显示为现有技术中一种钢构伸臂桁架的整体结构及安装示意图。

图2显示为本发明的钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统中采用剪切耗能构件和钢支撑时的结构示意图。

图3显示为本发明的钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统中钢筋混凝土伸臂墙的剖面示意图。

图4～图6显示为本发明的钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统中钢筋混凝土伸臂墙内的预埋钢骨的结构示意图。

图7显示为本发明的钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统中剪切耗能构件的结构示意图。

图8显示为本发明的钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统中采用屈曲约束支撑构件时的结构示意图。

图9显示为本发明的钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统的平面图。

元件标号说明

1、2伸臂桁架系统

11伸臂桁架

12、3核心筒

13、4外框柱

21钢筋混凝土伸臂墙

211第一加厚腹板

212第二加厚腹板

213第一加厚翼缘

214第二加厚翼缘

22第一加厚环梁

23第二加厚环梁

24预埋钢骨

25钢支撑

26剪切耗能构件

27屈曲约束支撑构件

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图2至图9。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的目的在于提供一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，用于解决现有技术中伸臂桁架与核心筒斜交时带来的节点施工复杂麻烦以及伸臂桁架还要贯通核心筒的问题。以下将详细阐述本发明的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统。

实施例1

如图2至图7所示，本发实施例提供一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，所述伸臂桁架系统2连接于核心筒3和外框柱4之间，所述伸臂桁架系统2至少包括：钢筋混凝土伸臂墙21、加厚环梁以及变形耗散构件。

钢筋混凝土伸臂墙21连接于所述核心筒3的外部边角处，而且在本实施例中，所述伸臂桁架2仅设置于所述核心筒3外侧，在所述核心筒3内并不再设置任何伸臂桁架的其它结构，由于核心筒3也为钢筋混凝土结构，这样，采用钢筋混凝土伸臂墙21过渡，简化了钢构与混凝土连接节点的复杂性，既解决了斜交伸臂桁架与核心筒3连接节点复杂、施工麻烦的问题，而且也省去贯穿核心筒3的钢伸臂桁架，总体用钢梁量节省较多，节省造价。

具体地，在本实施例中，如图2和图3所示，所述钢筋混凝土伸臂墙21包括：伸臂墙身、贴设于所述伸臂墙身表面的加厚腹板以及设置于所述伸臂墙身上下两端的加厚翼缘，即第一加厚翼缘213和第二加厚翼缘214；伸臂墙身、加厚腹板以及加厚翼缘均为钢筋混凝土结构。

在本实施例中，所述伸臂墙身的前后两个表面(图2中所展现的伸臂墙身最大的表面即为前表面，与前表面相对的即为后表面)均贴设有加厚腹板，具体地，加厚腹板的数量及位置为：所述伸臂墙身的前表面上所述加厚腹板的数量为两个，即图2中所示的第一加厚腹板211和第二加厚腹板212，分别贴设于所述伸臂墙身的前表面的上侧和下侧；所述伸臂墙身的后表面上所述加厚腹板的数量也为两个，第三加厚腹板和第四加厚腹板(图中未标示)，分别贴设于所述伸臂墙身的后表面的上侧和下侧。

为保护加强层核心筒3并方便钢筋混凝土伸臂墙21内钢筋与核心筒3墙体和楼板的连接，在楼面标高处沿核心筒3外周边设计一圈加厚环梁，即所述加厚环梁与所述钢筋混凝土伸臂墙21相连并环贴所述核心筒3的外表面，用于加强所述钢筋混凝土伸臂墙21与所述核心筒3的连接。

具体地，在本实施例中，所述加厚环梁的数量为两个，即图2中所示的第一加厚环梁22和第二加厚环梁23，第一加厚环梁22和第二加厚环梁23分别与所述伸臂墙身上下两端的加厚翼缘(即第一加厚翼缘213和第二加厚翼缘214)相连。所述加厚环梁的高度范围为600mm～700mm；所述加厚环梁的宽度范围为2000mm～3000mm，在本实施例中，具体地，所述加厚环梁的高度为650mm，所述加厚环梁的宽度为2500mm。

在本实施例中，所述加厚环梁为钢筋混凝土环梁，这样所述加厚环梁可与所述加厚翼缘一体结构成型，可以加强所述加厚环梁与钢筋混凝土伸臂墙21的连接。

为更好与钢筋混凝土伸臂墙21连接，所述预埋钢骨24一部分置于所述伸臂墙身外、一部分预埋于所述伸臂墙身中。预埋于所述伸臂墙身中的预埋钢骨24形成型钢暗撑结构，所述型钢暗撑结构内置于伸臂墙身内用于提高伸臂墙承载力及延性，以提高混凝土承载力及大震下的延性能力，预埋钢骨24的具体结构可以为如图4～图6所示的任意一种。

考虑到钢筋混凝土延性较差，本实施例中的伸臂桁架系统1并没有完全采用钢筋混凝土结构，利用所述预埋钢骨24中钢材料延性好的特性，可在中震、大震下屈服耗能，保护钢筋混凝土伸臂墙21不受大的损伤。

变形耗散构件连接于所述外框柱4和所述预埋钢骨25之间，通过自身变形耗散振动时产生的能量。具体地，在本实施例中，如图2所示，变形耗散构件采用剪切耗能构件26，并在剪切耗能构件26与所述预埋钢骨24之间设置钢支撑25。

钢支撑25与所述预埋钢骨24中置于所述伸臂墙身外的部分相连。具体地，在本实施例中，所述预埋钢骨24为方形的框架形状，所述钢支撑25为直角弯折结构，其中直角弯折结构的两个直边分别连接入所述预埋钢骨24的外框边的上下两端。

所述剪切耗能构件26的具体结构可参阅图7，所述剪切耗能构件26连接于所述外框柱4和所述钢支撑组合构件24之间，具体地，所述剪切耗能构件26与所述直角弯折结构的直角顶点处相连，所述剪切耗能构件26通过自身剪切变形耗散振动时产生的能量。所以本实施例中的伸臂桁架2通过在钢支撑25与外框柱4之间设置剪切耗能构件26，在遭遇设防或罕遇地震作用时，该剪切耗能构件26通过自身剪切变形耗散地震的输入能量，从而达到保护核心筒3以及整个的目的。

实施例2

如图3至图6以及图8至图9所示，本发实施例提供一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，所述伸臂桁架系统2连接于核心筒3和外框柱4之间，所述伸臂桁架系统2至少包括：钢筋混凝土伸臂墙21、加厚环梁以及变形耗散构件。

本实施例与实施例1的区别在于，如图8和图9所示，在本实施例中，变形耗散构件采用屈曲约束支撑构件27。也就是说，在本实施例中，所述外框柱4和所述预埋钢骨24之间连接屈曲约束支撑构件27，所述变形耗散构件为通过自身拉压变形耗散振动时产生的能量的屈曲约束支撑构件27。所述预埋钢骨24直接连接屈曲约束支撑构件27，所述预埋钢骨24和所述屈曲约束支撑构件27之间不再需要钢支撑25进行连接。

所述钢筋混凝土伸臂墙21和所述加厚环梁的具体结构与实施例1相同，在此不再赘述。也就是说，本实施例中的所述伸臂桁架系统2中变形耗散构件采用屈曲约束支撑构件27，而实施例1中的变形耗散构件采用剪切耗能构件26，并且在所述预埋钢骨24和所述剪切耗能构件26之间采用钢支撑25连接，除此之外，实施例1和本实施例的其它结构完全相同。

综上所述，本发明的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，具有以下有益效果：

本发明的伸臂桁架系统通过钢筋混凝土伸臂墙与核心筒的连接，无需再将伸臂桁架贯通核心筒，解决了斜交伸臂桁架与核心筒墙连接节点复杂、施工麻烦的问题；本发明的伸臂桁架系统主要刚度通过钢筋混凝土伸臂墙提供，既节省了伸臂桁架自身的用钢量，同时也省去贯穿核心筒的钢伸臂桁架，总体用钢梁量节省较多，节省造价；本发明的伸臂桁架系统通过采用剪切耗能构件或屈曲约束支撑构件，与钢筋混凝土伸臂墙配合使用，可以通过自身变形耗散振动时产生的能量，达到耗能，保护重要构件的作用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，连接于核心筒和外框柱之间，其特征在于，所述伸臂桁架系统至少包括：

钢筋混凝土伸臂墙，连接于所述核心筒的外部边角处，所述钢筋混凝土伸臂墙包括一部分预埋于所述钢筋混凝土伸臂墙中的预埋钢骨；

加厚环梁，与所述钢筋混凝土伸臂墙相连并环贴所述核心筒的外表面，用于加强所述钢筋混凝土伸臂墙与所述核心筒的连接并保护所述核心筒的墙体；

变形耗散构件，连接于所述外框柱和所述预埋钢骨之间，通过自身变形耗散振动时产生的能量。

2.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述变形耗散构件为通过自身剪切变形耗散振动时产生的能量的剪切耗能构件。

3.根据权利要求2所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述剪切耗能构件与所述预埋钢骨之间连接有钢支撑。

4.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述变形耗散构件为通过自身拉压变形耗散振动时产生的能量的屈曲约束支撑构件。

5.根据权利要求1所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述钢筋混凝土伸臂墙包括：伸臂墙身、贴设于所述伸臂墙身表面的加厚腹板以及设置于所述伸臂墙身上下两端的加厚翼缘。

6.根据权利要求5所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述伸臂墙身的前后两个表面均贴设有加厚腹板。

7.根据权利要求5所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述伸臂墙身的前表面上所述加厚腹板的数量为两个，分别贴设于所述伸臂墙身的前表面的上侧和下侧；所述伸臂墙身的后表面上所述加厚腹板的数量也为两个，分别贴设于所述伸臂墙身的后表面的上侧和下侧。

8.根据权利要求5所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述加厚环梁的数量为两个，分别与所述伸臂墙身上下两端的加厚翼缘相连。

9.根据权利要求1或8所述的一种钢筋混凝土与钢构组合的伸臂桁架系统，其特征在于，所述加厚环梁的高度范围为600mm～700mm；所述加厚环梁的宽度范围为2000mm～3000mm。