CN107060077B - 一种剪力控制横向力结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种剪力控制横向力结构，包括承重体系，设置在使用地；若干支撑单元，设置在若干承重体系上；若干剪力单元，设置在相邻若干所述支撑单元之间。本发明提出的剪力控制横向力结构通过承重体系、支撑单元和剪力单元的配合改变受力方式，实现在地震的过程中产生的横向力进行控制，避免由于横向力的作用造成建筑物结构性损坏；在构建的过程中减少使用水泥和钢材进行加固，进而在减少面积的同时降低材料的使用，降低整体自重，与现有技术相比可以在构建的过程中减少60％的钢材使用量，减少40％的水泥使用量，进而实现成本的降低；应用在大跨距、大载核场合优势更大。

Description

一种剪力控制横向力结构

技术领域

本发明涉及建筑领域，特别是指一种剪力控制横向力结构。

背景技术

建筑领域中，特别是高层建筑中，需要进行整体支撑的立柱和进行楼板及楼板上重量承载的横梁组合构建，且在构建的过程中需要考虑抗震的因素，因为根据目前的相关规定，无论是楼宇还是居住用建筑等均需要满足抗震要求，所以为保证足够的抗震力，需要对相应的组成部分通过增加钢材和水泥的方式进行加固；

地震过程中，最具有破坏力的为横向力，在地震产生的瞬间巨大的横向力作用在楼体上，使得楼体的立柱和横梁的连接处受力弯曲，发生结构性的破坏，因此，在搭建建筑物的过程中一般为抗击横向力，都是对立柱和横梁增加钢材和水泥的方式进行加固，并增加通过增加钢材的方式加固横梁，如在建筑的过程中加大立柱的体积，并在建筑的过程中在立柱中加入很多钢材等强化材料，提高立柱整体的强度，但是上述的操作，由于立柱体积加大，虽然能够对地震中产生的横向力有一定的防御作用，但是会占用很大面积，且加入大量的钢材等强化材料使得整体的制作成本增加；而且在没有地震发生时，这样大量的使用材料便不会起到相应的作用。

发明内容

本发明提出一种剪力控制横向力结构，解决了现有技术中为防御地震中的横向力而增大加固承重体系和横梁，造成成本增加的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种剪力控制横向力结构，包括：

承重体系，设置在使用地；包括若干承重部；

若干支撑单元，设置在若干承重体系上；

若干剪力单元，设置在相邻若干所述支撑单元之间。

作为进一步的技术方案，支撑单元包括：

内支撑机构，设置在承重体系上；

外支撑机构，与内支撑机构连接。

作为进一步的技术方案，内支撑机构包括：

若干内支撑臂，且若干内支撑臂交叉设置在承重体系上。

作为进一步的技术方案，内支撑臂包括：

第一内支撑臂和第二内支撑臂，第一内支撑臂和第二内支撑臂交叉设置在承重体系上。

作为进一步的技术方案，内支撑臂的一个端面与水平面之间形成夹角a。

作为进一步的技术方案，外支撑机构包括：

若干外支撑臂，外支撑臂依次首尾连接后形成闭合结构，且闭合结构与内支撑机构连接。

作为进一步的技术方案，若干外支撑臂包括：

第一外支撑臂、第二外支撑臂、第三外支撑臂和第四外支撑臂；

第一外支撑臂、第二外支撑臂、第三外支撑臂和第四外支撑臂依次连接后形成一支撑闭合矩形；且支撑闭合矩形的四个连接点与内支撑机构连接。

作为进一步的技术方案，外支撑臂上设置有若干剪力槽。

作为进一步的技术方案，剪力单元包括：若干剪力臂，设置在相邻的若干支撑单元之间。

优选的，相邻支撑单元之间设置两条剪力臂。

本发明技术方案的有益效果：

1、通过承重体系和支撑单元的配合，实现在地震的过程中产生的横向力进行控制，将产生的横向力分散到若干的剪力单元中，进而增加承重体系、支撑单元和剪力单元的承受力和协同性，避免由于横向力的作用造成建筑物结构性破坏；

2、由于承重体系、支撑单元和剪力单元的配合进行横向力的控制，进而可以在构建的过程中缩小承重体系的体积及钢材等强化材料的使用量，实现承重体系整体占地面积的缩小以及在建筑的过程中无需使用大量的水泥和钢材，在降低自重的情况下，使得成本降低；

3、通过承重体系、支撑单元和剪力单元配合起到很大的支撑强度，使作用点增加、力臂增长，进而缩小承重体系的体积，使得自重降低；且由于支柱、支撑单元和剪力能够保证足够的强度，因此楼板可以降低强度和体积，进而由于楼板的成本降低，使整体成本得到降低；

4、根据承重体系、支撑单元和剪力单元配合，在建筑的过程中能够减少钢材使用量的60％，减少水泥使用量的40％。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种剪力控制横向力结构的结构示意图；

图2图1中部分结构放大示意图。

图中：

1、承重体系；2、支撑单元；211、第一内支撑臂；212、第二内支撑臂；221、第一外支撑臂；222、第二外支撑臂；223、第三外支撑臂；224、第四外支撑臂；3、剪力臂；4、剪力单元。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，本发明提出一种剪力控制横向力结构，包括：

若干承重体系1设置在使用地，当然在构建建筑物时，是需要进行基础(地基等)的构建，使承重体系1设置在基础上，本发明中，基础为承台兜板结构，该承台兜板结构包括若干承台和设置在若干相邻承台之间的若干兜板，承重体系1分别设置在承台上，这样当地震发生产生横向力或其他原因造成承重体系1变形或下沉，进而与承重体系1相对应的承台跟随该变化的承重体系1动作，而与该承台相邻的兜板变形，其中，兜板仅部分变形，使得承台下沉所产生的力并没有传递到相邻的承台上，因此相邻的其他承台并不发生变化，进而提高基础的稳定性；其中，承重体系1的个数根据实际使用情况而定，本发明中不在进行赘述，当然本发明的中的承重体系1均为钢材混凝土结构；

若干支撑单元2设置在若干承重体系1上；且相邻支撑单元2之间设置剪力单元4，通过若干剪力单元4将若干支撑单元2进行连接，如图1所示，在每一个承重体系1中的若干承重部上均设置有一支撑单元2，每组相邻的支撑单元2之间均设置有剪力单元4，这样当横向力产生，通过若干承重部和若干支撑单元2将产生的横向力传递到若干剪力单元3，进而通过若干承重部、若干支撑单元2和若干剪力单元3共同承受产生的横向力，与现有技术中的通过立柱和横梁承担所有横向力相比，本发明中通过若干承重部、若干支撑单元2和若干剪力单元4同时承受横向力，能够使承受的横向力由原来的1倍降低到1/8倍；

本发明中，剪力单元4包括若干剪力臂3，当然剪力臂3的个数根据实际使用情况和所承载的重量而定，本发明中优选的设置两条剪力臂3；当然图1中可以看出，支撑单元2可以单独设置在承重体系1上，在通过剪力臂3将相邻的支撑单元2连接，使相邻的支撑单元2之间形成剪力单元4，也可以通过两条剪力臂3作为支撑单元2的两个边，在设置支撑单元2的其他结构；同样使相邻支撑单元2之间形成剪力单元4，具体根据实际情况而定，本发明不再进一步赘述；其中，

支撑单元2包括内支撑机构和外支撑机构，该内支撑机构设置在承重体系1中的承重部上；该外支撑机构与内支撑机构连接；本发明中，内支撑机构与外支撑机构连接，当承重体系1获得横向力后，会将横向力通过内支撑机构传递到外支撑机构，并通过外支撑机构将横向力传递到剪力单元4，通过内支撑机构、外支撑机构和剪力单元的配合来承受横向力的作用；

本发明中，内支撑机构包括若干内支撑臂，该若干内支撑臂交叉设置在承重体系1上；内支撑臂的数量根据所在地的实际情况而定，当建筑物为地震高发区域，则可以增加内支撑臂的数量，反正可以减少内支撑臂的数量，在本发明中内支撑臂包括第一内支撑臂211和第二内支撑臂212，且第一内支撑臂211和第二内支撑臂212交叉设置在承重体系1中的某一承重部上，这样通过第一内支撑臂211和第二内支撑臂212的配合交叉形成X结构，这样使得承重体系1中的某一承重部在获得横向力的时候可以将获得的横向力分到四个方向；

另外，为提高内支撑臂的强度，本发明中优选的内支撑臂的一个端面与水平面之间形成夹角a，当承受横向力时，由于一个端面处于水平，另一个端面与水平面形成夹角a，这样当获得横向力时能够产生水平力和倾斜力，进而增加剪力支撑臂承受横向力的强度，避免内支撑臂变形的同时增加内支撑臂与承重体系的连接强度；

本发明中外支撑机构包括若干外支撑臂，若干外支撑臂依次连接后形成闭合结构，且闭合结构与内支撑机构连接；在内支撑机构获得承重体系1的横向力后，会将横向力进行传递，即将横向力传递至外支撑机构，即通过若干外支撑机构来与内支撑机构共同承担横向力；其中，

外支撑臂包括第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224；第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224依次连接后形成一支撑闭合矩形；且支撑闭合矩形的四个连接点与内支撑机构连接；

如图1所示，内支撑机构为第一内支撑臂211和第二内支撑臂212，外支撑机构为第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224，这样当内支撑机构与外支撑机构连接后，第一内支撑臂211和第二内支撑臂212所形成的四个支点与第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224形成的支撑闭合矩形的四个连接点固定在一起，这样在通过第一内支撑臂211和第二内支撑臂212传递横向力时，可以向四个方向上的第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224进行传递，进而实现通过第一内支撑臂211和第二内支撑臂212形成的四段支撑臂配合第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224形成八段支撑臂来缓冲横向力，与现有技术相比支撑臂(内支撑臂和外支撑臂)承受的横向力是现有技术中立柱和横梁所承受横向力的1/8；

通过上述结构将承重体系1所承受的横向力分配到八段支撑臂，能够使每段支撑臂承受的力降低的同时，将横向力传递到剪力单元4，通过剪力单元4与内支撑臂和外支撑臂同时进行横向力的承受，进而提高整体的稳定性；

另外在本发明中，外支撑臂上设置有若干剪力槽，每一个支撑单元2中均设置有若干外支撑臂，因此每个单元中的每个外支撑臂上均设置有若干剪力槽，根据上述内容，优选的第一外支撑臂221、第二外支撑臂222、第三外支撑臂223和第四外支撑臂224上均设置有若干剪力槽，而剪力槽的数量根据实际的使用而定，本发明不进一步赘述，通过剪力槽来增加外支撑臂的形变空间，进而在保证缓冲横向力的同时通过剪力槽能够保证外支撑臂有足够的形变量，提高外支撑臂的使用寿命；

当地震产生横向力时，横向力对整体进行冲击，其中，若干承重体系1为横向力的冲击主体，这里以其中一个承重体系1和支撑单元2进行说明，当承重体系1得到横向力的冲击后，承重体系1由于底部与基础或上下两层的支撑单元2固定，当下端为基础且上端为支撑单元2时，受横向力的影响与基础连接的端不会产生变化，而与支撑单元2固定的端会在获得横向力的同时将所获得的横向力进行传递，将横向力传递到剪力单元4，进而通过支撑单元2和剪力单元4来降低承重体系1所获得的横向力，进而提高承重体系1的抗震能力；

当然，上述为一个承重体系1获得横向力后的力的传递，当本发明中的所有承重体系1同时获得横向力时，则所有承重体系1获的横向力均会传递到支撑单元2，经支撑单元2将横向力传递到剪力单元4，这样可以在相同的情况下同时降低横向力的冲击，进而提高建成后建筑物的抗震能力，提高建筑物的稳定性；

且由于改变整体的抗震方式，因此，在进行承重体系1构建的过程中，与传统的方式相比可以相应缩小承重体系1的体积及承重体系1内部的钢材等强化材料的预埋量，且由于支撑单元2的支撑点增加，且支撑面积同样获得增加，因此在进行建筑物构建的过程中楼板等可以减少其自身的厚度及减少楼板在制作过程中的钢材等强化材料的预埋量，进而实建筑物整体建筑的过程中成本很大程度上得到降低，但抗震效果得到提高；

本发明中，由于承重体系1、若干支撑单元2和若干剪力单元4的配合，增加了整体的支持效果，因此可以采用吊板的方式来设置为楼层，具体的通过吊取机构将吊板与支撑单元2或剪力单元4连接，这样通过吊取机构将吊板置于承重体系1内部，如，搭建4层建筑时，可以在第一层和第四层设置支撑单元2和剪力单元4，并通可以在第四层的支撑单元2和剪力单元4上设置若干吊装机构，进而通过若干吊装机构来吊装第三层和第二层，这样使得建筑格局发生改变，能够在保证强度的同时降低建筑第三层和第二层的成本，另外，在本发明中通过吊取机构吊取的吊板可以选择性的与承重体系1进行连接，这样当地震产生承重体系发生变形或晃动时，吊板可以在吊取机构的带动下在一定量的范围内动作，即在地震的过程中第三层和第二层能够有变形量，避免第三层和第二层造成硬性的损坏，使得在降低成本的同时提高抗震效果。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种剪力控制横向力结构，其特征在于，包括：

承重体系(1)，设置在使用地；包括若干承重部；

若干支撑单元(2)，设置在若干所述承重体系(1)上；所述支撑单元(2)包括：内支撑机构，设置在所述承重体系(1)上；外支撑机构，与所述内支撑机构连接；且，

所述外支撑机构包括：若干外支撑臂，若干所述外支撑臂依次首尾连接后形成闭合结构，且所述闭合结构与所述内支撑机构连接；而所述外支撑臂上设置有若干剪力槽；

若干剪力单元(4)，设置在相邻若干所述支撑单元(2)之间。

2.如权利要求1所述的剪力控制横向力结构，其特征在于，所述内支撑机构包括：

若干内支撑臂，且若干所述内支撑臂交叉设置在所述承重体系(1)上。

3.如权利要求2所述的剪力控制横向力结构，其特征在于，所述内支撑臂包括：

第一内支撑臂(211)和第二内支撑臂(212)，所述第一内支撑臂(211)和所述第二内支撑臂(212)交叉设置在所述承重体系(1)上。

4.如权利要求2所述的剪力控制横向力结构，其特征在于，所述内支撑臂的一个端面与水平面之间形成夹角a。

5.如权利要求1所述的剪力控制横向力结构，其特征在于，若干所述外支撑臂包括：

第一外支撑臂(221)、第二外支撑臂(222)、第三外支撑臂(223)和第四外支撑臂(224)；

所述第一外支撑臂(221)、所述第二外支撑臂(222)、所述第三外支撑臂(223)和所述第四外支撑臂(224)依次连接后形成一支撑闭合矩形；且所述支撑闭合矩形的四个连接点与所述内支撑机构连接。

6.如权利要求1所述的剪力控制横向力结构，其特征在于，所述剪力单元(4)包括：

若干剪力臂(3)，设置在相邻的若干所述支撑单元(2)之间。

7.如权利要求6所述的剪力控制横向力结构，其特征在于，相邻所述支撑单元(2)之间设置两条所述剪力臂(3)。

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