CN107989180B - 一种偏心支撑框架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏心支撑框架，包括框架柱、框架梁、支撑构件和楼板；所述框架柱包括柱脚、柱体和梁柱节点；所述框架梁设置于两相邻的框架柱之间，且框架梁上方铺设有楼板；所述框架梁为五段钢梁段，从左到右依次包括连接梁段、塑性变形梁段、中间梁段、塑性变形梁段和连接梁段；所述连接梁段与框架柱固定连接于梁柱节点；所述支撑构件包括两支撑杆；所述两支撑杆的下端交汇并与位于相邻两框架柱之间的基础枢接，支撑构件与基础的连接处为支撑节点；所述两支撑杆的上端分别枢接于中间梁段两端，支撑杆与中间梁段的连接处为梁节点；所述支撑杆上设置有摩擦板阻尼器；所述支撑构件整体呈中心V字形。

Description

一种偏心支撑框架
技术领域
本发明涉及一种偏心支撑框架。
背景技术
框架支撑结构体系分为中心支撑框架和偏心支撑框架。传统的钢框架结构体系，结构的侧向刚度难以满足要求，变形较大，容易引起非结构构件的破坏，工业化多高层装配式钢结构框架偏心支撑体系，在钢框架的基础上增加了横向和纵向预应力偏心拉索支撑，提高了结构的侧向刚度，改善了结构的变形性能。偏心支撑框架的主要特点是每一根支撑斜杆的两端，至少有一端与梁不在梁柱节点处连接。支撑斜杆与柱之间，或斜杆与斜杆间就构成了一个塑性变形梁段。小震作用下，偏心支撑框架具有足够的抗侧刚度，层间位移能满足规范要求。罕遇地震作用下，结构进入弹塑性工作阶段，塑性变形梁段先于支撑构件屈服，耗散一部分地震能量，同时可改善框架节点受力。与中心支撑框架结构相比，偏心支撑框架结构具有更好的延性。
在传统的结构设计与分析中,由于刚性节点承载力与刚度均很大,因而通常被认为是一种最为理想的抗震节点形式而广泛应用于地震区框架结构的节点连接设计中。但地震经验表明:建筑物的刚性梁梁柱节点连接出现了不同程度的脆性破坏。在罕遇地震作用下，偏心支撑框架结构的塑性变形梁段主要是通过腹板剪切耗能，腹板的残余变形较大，震后需进行修复。若将塑性变形梁段整段更换，会造成较大的浪费。偏心支撑框架的塑性变形梁段与楼板连接，若地震作用下，塑性变形梁段发生塑性变形，且震后存在残余变形，将塑性变形梁段整段更换会影响整体框架的正常使用，且施工较为复杂。大震发生后常伴有余震，如何在震后快速修复塑性变形梁段恢复框架结构的抗震性能是偏心支撑框架设计中不易解决的问题。随着工业化进程的加快，现场装配式施工的优势越来越明显，有助于提高工程进度及经济效益。传统的装配式框架结构构造形式在节点性能及施工操作等方面存在着一些局限性。
随着隔震减震技术的发展，国内外许多学者将耗能减震装置设置于偏心支撑框架中，使结构在地震作用下的耗能机制更完善。耗能减震装置通常是具有高效耗能能力的阻尼器，那么阻尼器与偏心框如何配合作用以达到良好的摩擦耗能和塑性滞回耗能综合能力亦是整个偏心框架体系的关键。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种偏心支撑框架，解决了上述背景技术中偏心支撑框架施工复杂、修复不易等的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种偏心支撑框架，包括框架柱、框架梁、支撑构件和楼板；
所述框架柱包括柱脚、柱体和梁柱节点，所述柱体通过柱脚固定于基础上，所述柱体与框架梁的连接处为梁柱节点；所述柱脚包括若干个沿柱体外周缘环形围绕设置的连接板、可变形钢板和T型钢板，所述T型钢板倒置，“一”字部位作为底座固定于基础，“1”字部位与变形钢板可拆装连接，所述可变形钢板通过连接板与柱体可拆装连接；
所述框架梁设置于两相邻的框架柱之间，且框架梁上方铺设有楼板；所述框架梁为五段钢梁段，从左到右依次包括连接梁段、塑性变形梁段、中间梁段、塑性变形梁段和连接梁段；所述连接梁段与框架柱固定连接于梁柱节点；所述塑性变形梁段通过端板与相邻梁段可拆装连接，所述塑性变形梁段内设有腹板加劲肋；
所述支撑构件包括两支撑杆；所述两支撑杆的下端交汇并与位于相邻两框架柱之间的基础枢接，支撑构件与基础的连接处为支撑节点；所述两支撑杆的上端分别枢接于中间梁段两端，支撑杆与中间梁段的连接处为梁节点；所述支撑杆上设置有摩擦板阻尼器；所述支撑构件整体呈中心V字形。
在本发明一较佳实施例中，所述端板和连接板上均设有螺孔，所述可变形钢板通过螺栓与连接板和T型钢板锁接，所述塑性变形梁段通过螺栓与相邻梁段锁接。
在本发明一较佳实施例中，所述摩擦板阻尼器焊接于所述支撑杆的中部，将支撑杆分隔为上杆和下杆；所述摩擦板阻尼件包括摩擦力调节件，焊接于上杆的连接板、槽孔摩擦板，和，焊接于下杆的连接板、平行设置的两个金属盖板，所述槽孔摩擦板插入两个金属盖板间的空隙，所述槽孔摩擦板的两面与金属盖板间还分别设置有标准孔摩擦板；所述摩擦力调节件包括螺栓和螺母，所述螺栓通过标准孔摩擦板将金属盖板和槽孔摩擦板定位，所述螺母通过其松紧程度的调节以调整摩擦板阻尼器的摩擦力。
在本发明一较佳实施例中，所述T型钢板远离柱体的一面还设置有三角形加劲肋。
在本发明一较佳实施例中，所述支撑杆的两端设置有弧形连接板，且弧形连接板上设有螺孔。
在本发明一较佳实施例中，所述梁节点包括中间梁段两端的下部分别设置二个相互平行的弧形金属盖板，所述弧形金属盖板上设有于弧形连接板相适配的螺孔；位于支撑杆上端的弧形连接板插入二个金属盖板间的空隙，并通过螺栓枢接。
在本发明一较佳实施例中，所述支撑节点包括固定于基础的固定座，所述固定座包括一底板、和二个平行间隔设置的固定板，所述固定板上开设有两个通孔，位于两支撑杆的下端弧形连接板插入二固定板间的空隙，并通过螺栓分别于两个通孔枢接。
在本发明一较佳实施例中，所述梁柱节点包括所述连接梁段末端设置的端板；所述端板垂直于连接梁段，且端板上开设有螺孔，通过螺栓固定于柱体；所述连接梁段与端板形成的直角间还设有三角形加劲肋。
在本发明一较佳实施例中，所述楼板包括压型钢板、栓钉和混凝土，所述压型钢板且铺设于框架梁上方，所述栓钉设置于压型钢板的最低处，且将压型钢板焊透于框架梁，所述混凝土铺设于压型钢板和栓钉上方，用于填平凹陷形成平齐的楼板表面。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.柱脚设有可变形钢板，且梁段分为5段式等特殊设计可在震后减小结构残余变形，以指定构件发生塑性变形来减少结构的其他关键部位发生破坏，且能在地震后对塑性变形梁段进行更换。
2.生产过程中可批量生产，通过构件工厂预制、现场装配等方式实现施工时的快速组装。
3.关键部位采用摩擦板阻尼器与偏心框配合作用，实现多阶段耗能，小震作用下，依靠摩擦板阻尼器耗能，大震作用下，依靠支撑杆耗能，以达到良好的摩擦耗能和塑性滞回耗能综合能力。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为柱脚结构示意图。
图3为部分框架梁结构示意图。
图4为梁柱节点结构示意图。
图5为支撑构件结构示意图。
图6为摩擦板阻尼器结构示意图。
图7为梁节点结构示意图。
图8为支撑节点结构示意图。
图9为楼板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的内容：
请查阅图1-9，本实施例的一种偏心支撑框架，包括框架柱1、框架梁2、支撑构件3和楼板4；
所述框架柱1包括柱脚15、柱体13和梁柱节点11，所述柱体13通过柱脚15固定于基础上，所述柱体13与框架梁2的连接处为梁柱节点11；所述柱脚15包括若干个沿柱体13外周缘环形围绕设置的连接板153、可变形钢板151和T型钢板155，所述T型钢板155倒置，“一”字部位作为底座固定于基础，“1”字部位与变形钢板可拆装连接，所述可变形钢板151通过连接板与柱体13可拆装连接；所述T型钢板155通过预埋于基础的螺杆进行连接。
所述框架梁2设置于两相邻的框架柱1之间，且框架梁2上方铺设有楼板4；所述框架梁2为五段钢梁段，从左到右依次包括连接梁段27、塑性变形梁段23、中间梁段25、塑性变形梁段23和连接梁段27；所述连接梁段27与框架柱1固定连接于梁柱节点11；所述塑性变形梁段23通过端板与相邻梁段可拆装连接，所述塑性变形梁段23内设有腹板加劲肋231；
所述支撑构件3包括两支撑杆33；所述支撑杆33采用H型钢；所述两支撑杆33的下端交汇并与位于相邻两框架柱1之间的基础枢接，支撑构件3与基础的连接处为支撑节点31；所述两支撑杆33的上端分别枢接于中间梁段25两端，支撑杆33与中间梁段25的连接处为梁节点21；所述支撑杆33上设置有摩擦板阻尼器35；所述支撑构件3整体呈中心V字形。
在本发明中，所述端板和连接板上均设有螺孔，所述可变形钢板151为长开孔钢板，其通过螺栓与连接板和T型钢板155锁接，所述塑性变形梁段23通过螺栓与相邻梁段锁接。
所述摩擦板阻尼器35焊接于所述支撑杆33的中部，将支撑杆33分隔为上杆和下杆；所述摩擦板阻尼件包括摩擦力调节件，焊接于上杆的连接板351、槽孔摩擦板353，和，焊接于下杆的连接板351、平行设置的两个金属盖板357，所述槽孔摩擦板353插入两个金属盖板357间的空隙，所述槽孔摩擦板353的两面与金属盖板357间还分别设置有标准孔摩擦板355；所述摩擦力调节件包括螺栓和螺母，所述螺栓通过标准孔摩擦板355将金属盖板357和槽孔摩擦板353定位，所述螺母通过其松紧程度的调节以调整摩擦板阻尼器35的摩擦力。小震作用下，依靠摩擦板阻尼器35耗能，大震作用下，依靠支撑杆33耗能。
为增加柱脚15强度，所述T型钢板155远离柱体13的一面还设置有三角形加劲肋157。
所述支撑杆33的两端设置有弧形连接板333，且弧形连接板333上设有螺孔。
所述梁节点21包括中间梁段25两端的下部分别设置二个相互平行的弧形金属盖板211，所述弧形金属盖板211上设有于弧形连接板333相适配的螺孔；位于支撑杆33上端的弧形连接板333插入二个金属盖板357间的空隙，并通过螺栓枢接。
所述支撑节点31包括固定于基础的固定座，所述固定座包括一底板311、和二个平行间隔设置的固定板313，所述固定板313上开设有两个通孔，位于两支撑杆33的下端弧形连接板333插入二固定板313间的空隙，并通过螺栓分别于两个通孔枢接。
所述梁柱节点11包括所述连接梁段27末端设置的端板；所述端板垂直于连接梁段27，且端板上开设有螺孔，通过螺栓固定于柱体13；所述连接梁段27与端板形成的直角间还设有三角形加劲肋157。所述支撑节点31和梁柱节点11同样也设置有三角形加劲肋157。
本发明梁段上覆盖的所述楼板4包括压型钢板41、栓钉43和混凝土45，所述压型钢板41且铺设于框架梁2上方，所述栓钉43设置于压型钢板41的最低处，且将压型钢板41焊透于框架梁2，所述混凝土45铺设于压型钢板41和栓钉43上方，用于填平凹陷形成平齐的楼板4表面。所述压型钢板41为瓦楞型钢板。
本发明所述各连接板、固定板313、端板等之间均通过高强螺栓锁接，可方便拆卸、更换。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种偏心支撑框架，其特征在于：包括框架柱、框架梁、支撑构件和楼板；
所述框架柱包括柱脚、柱体和梁柱节点，所述柱体通过柱脚固定于基础上，所述柱体与框架梁的连接处为梁柱节点；所述柱脚包括若干个沿柱体外周缘环形围绕设置的连接板、可变形钢板和T型钢板，所述T型钢板倒置，“一”字部位作为底座固定于基础，“1”字部位与可变形钢板可拆装连接，所述可变形钢板通过连接板与柱体可拆装连接；
所述框架梁设置于两相邻的框架柱之间，且框架梁上方铺设有楼板；所述框架梁为五段钢梁段，从左到右依次包括连接梁段、塑性变形梁段、中间梁段、塑性变形梁段和连接梁段；所述连接梁段与框架柱固定连接于梁柱节点；所述塑性变形梁段通过端板与相邻梁段可拆装连接，所述塑性变形梁段内设有腹板加劲肋；
所述支撑构件包括两支撑杆；所述两支撑杆的下端交汇并与位于相邻两框架柱之间的基础枢接，支撑构件与基础的连接处为支撑节点；所述两支撑杆的上端分别枢接于中间梁段两端，支撑杆与中间梁段的连接处为梁节点；所述支撑杆上设置有摩擦板阻尼器；所述支撑构件整体呈中心V字形；
所述端板和连接板上均设有螺孔，所述可变形钢板通过螺栓与连接板和T型钢板锁接，所述塑性变形梁段通过螺栓与相邻梁段锁接；
所述摩擦板阻尼器焊接于所述支撑杆的中部，将支撑杆分隔为上杆和下杆；所述摩擦板阻尼器包括摩擦力调节件，焊接于上杆的连接板、槽孔摩擦板，和，焊接于下杆的连接板、平行设置的两个金属盖板，所述槽孔摩擦板插入两个金属盖板间的空隙，所述槽孔摩擦板的两面与金属盖板间还分别设置有标准孔摩擦板；所述摩擦力调节件包括螺栓和螺母，所述螺栓通过标准孔摩擦板将金属盖板和槽孔摩擦板定位，所述螺母通过其松紧程度的调节以调整摩擦板阻尼器的摩擦力。
2.根据权利要求1所述的一种偏心支撑框架，其特征在于：所述T型钢板远离柱体的一面还设置有三角形加劲肋。
3.根据权利要求1所述的一种偏心支撑框架，其特征在于：所述支撑杆的两端设置有弧形连接板，且弧形连接板上设有螺孔。
4.根据权利要求3所述的一种偏心支撑框架，其特征在于：所述梁节点包括中间梁段两端的下部分别设置二个相互平行的弧形金属盖板，所述弧形金属盖板上设有与弧形连接板相适配的螺孔；位于支撑杆上端的弧形连接板插入二个弧形金属盖板间的空隙，并通过螺栓枢接。
5.根据权利要求3所述的一种偏心支撑框架，其特征在于：所述支撑节点包括固定于基础的固定座，所述固定座包括一底板、和二个平行间隔设置的固定板，所述固定板上开设有两个通孔，位于两支撑杆的下端弧形连接板插入二固定板间的空隙，并通过螺栓分别于两个通孔枢接。
6.据权利要求1所述的一种偏心支撑框架，其特征在于：所述梁柱节点包括所述连接梁段末端设置的端板；所述端板垂直于连接梁段，且端板上开设有螺孔，通过螺栓固定于柱体；所述连接梁段与端板形成的直角间还设有三角形加劲肋。
7.据权利要求1所述的一种偏心支撑框架，其特征在于：所述楼板包括压型钢板、栓钉和混凝土，所述压型钢板且铺设于框架梁上方，所述栓钉设置于压型钢板的最低处，且将压型钢板焊透于框架梁，所述混凝土铺设于压型钢板和栓钉上方，用于填平凹陷形成平齐的楼板表面。
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