CN108678481B - 一种抗震钢结构住宅建筑 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗震钢结构住宅建筑，属于钢结构建筑领域，包括钢梁、钢立柱以及防屈曲支撑构件，所述钢梁和所述钢立柱通过支座连接，所述支座的横截面呈直角三角形，其两个相互垂直的表面分别与钢梁和钢立柱的侧面相抵；所述支座的斜面设置有供防屈曲支撑构件的端部滑移的安装槽，所述安装槽槽底与所述防屈曲支撑构件之间设置有隔震缓冲组件，所述隔震缓冲组件包括滑移连接于安装槽内的承压板和支撑板以及设于承压板与支撑板之间的弹性层；所述支座上设有将防屈曲支撑构件的端部限制在安装槽内的限制板，弹性层能够耗散部分能量，分担防屈曲支撑构件的部分压力，从而延长防屈曲支撑构件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构建筑领域，更具体地说，它涉及一种抗震钢结构住宅建筑。
背景技术
钢结构住宅建筑产业化是我国在民用建筑领域中重点攻关科技性课题，钢结构作为建筑行业中的绿色产品，能够充分利用钢材优越的力学性能，符合长期可持续发展的战略方针。
目前，公开号为CN20445699U的中国专利公开了一种抗震防火钢结构住宅建筑，包括钢梁、钢立柱、楼板以及防屈曲支撑构件，钢梁与钢立柱通过节点板连接；楼板为防火板，支撑在钢梁上；防屈曲支撑构件的两端分别与钢立柱和上层钢梁的节点、相邻的钢立柱和下层钢梁的节点通过垫板连接；防屈曲支撑构件包括约束钢管、芯管以及无粘结材料层；约束钢管设置在外部，芯管设置在内部，无粘结材料层设置在二者之间；无粘结材料层为硅胶层；芯管部分或全部为形状记忆合金材质，具有结构简单，易于施工的优点。
但是，该住宅建筑的防屈曲支撑构件通过刚性连接在钢梁和钢立柱上，防屈曲支撑构件在受到压力时，就会承受一定的弯矩，导致其提前发生破环。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种抗震钢结构住宅建筑，具有安装方便，延长防屈曲支撑构件的使用寿命。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种抗震钢结构住宅建筑，包括钢梁、钢立柱以及防屈曲支撑构件，所述钢梁和所述钢立柱通过支座连接，所述支座的横截面呈直角三角形，其两个相互垂直的表面分别与钢梁和钢立柱的侧面相抵；所述支座的斜面设置有供防屈曲支撑构件的端部滑移的安装槽，所述安装槽槽底与所述防屈曲支撑构件之间设置有隔震缓冲组件，所述隔震缓冲组件包括滑移连接于安装槽内的承压板和支撑板，以及设于承压板与支撑板之间的弹性层；所述支座上设有将防屈曲支撑构件的端部限制在安装槽内的限制板。
通过采用上述技术方案，由于在钢梁和钢立柱之间安装有防屈曲支撑构件，在大震或中震作用下，防屈曲支撑构件能够耗散大震或中震的能量，使得住宅建筑的抗震性能更好；在风荷载或小震作用下，防屈曲支撑构件的两端能够在安装槽内滑移，使承压板和支撑板挤压弹性层，从而使得弹性层发生弹性形变，达到耗散风荷载或小震的能量，这样防屈曲支撑构件在受到压力不太大的情况下，由弹性层的弹性形变耗散部分的能量，分担防屈曲支撑构件的部分压力，从而延长防屈曲支撑构件的使用寿命；同时，将防屈曲支撑构件的两端插入安装槽内，使得防屈曲支撑构件的安装更加的方便。
优选的，所述承压板朝向弹性层的表面设有多个承压齿，所述支撑板朝向弹性层的表面设有多个支撑齿，所述承压齿与所述支撑齿为啮合配合。
通过采用上述技术方案，承压板与弹性层之间过渡配合，支撑板与弹性层之间过渡配合，这样弹性层在受到承压板和支撑板的压力时，弹性层发生弹性形变的弧度更大，使得弹性层能够耗散更多的能量，进而使防屈曲支撑构件的抗震性能更好。
优选的，所述支撑齿之间填充有阻尼填充物，所述阻尼填充物的形状为颗粒状填充物、条形状填充物、方块状填充物中的任意一种。
通过采用上述技术方案，弹性层与支撑齿之间填充的阻尼填充物，使得支撑板和弹性层之间相当于刚度串联，即可以调节刚度，也可以增加结构阻尼。
优选的，所述弹性层为波浪形。
通过采用上述技术方案，波浪形的弹性层使其延展性能更强，弹性层能够耗散更多的能量。
优选的，所述防屈曲支撑构件包括内核钢板、套设于内核钢板外的套管、涂敷于内核钢板表面的无粘结材料层以及填充于套管与无粘接材料层之间的混凝土，所述内核钢板的两端均延伸出所述套管的两端；所述内核钢板的端部固定连接有肋板，所述限制板将肋板限制在安装槽内。
通过采用上述技术方案，防屈曲支撑构件支撑轴力由内核钢板来承担，而套管理论上并不分担其轴力，只是对内核钢板的侧向屈曲变形进行约束，来防止支撑构件受压时发生整体屈曲或局部屈曲破环，因此两者既是分工合作又是共同工作的；内核钢板与套管的上述相互作用使其在中震或大震作用下，内核钢板屈服段无论受拉还是受压均能实现全截面充分屈服耗散地震能量而不会出现支撑构件的整体屈服或局部屈服破环，因此这种支撑不仅解决了普通支撑在大震下受压屈曲的问题，而且还起到损伤控制的作用，从而能够较好地保护钢结构住宅建筑中的钢梁和钢立柱，使其在大震当中免受严重损伤。
优选的，所述内核钢板有两个，两个所述内核钢板通过肋板连接在一起。
通过采用上述技术方案，使得防屈曲支撑构件的内核钢板截面更加展开，整体抗弯刚度大大提升，在大吨位防屈曲支撑设计中更加节约材料，具有较大的经济效益。
综上所述，本发明具有以下有益效果：由于在钢梁和钢立柱之间安装有防屈曲支撑构件，在大震或中震作用下，防屈曲支撑构件能够耗散大震或中震的能量，使得住宅建筑的抗震性能更好；在风荷载或小震作用下，防屈曲支撑构件的两端能够在安装槽内滑移，使承压板和支撑板挤压弹性层，从而使得弹性层发生弹性形变，达到耗散风荷载或小震的能量，这样防屈曲支撑构件在受到压力不太大的情况下，由弹性层的弹性形变耗散部分的能量，分担防屈曲支撑构件的部分压力，从而延长防屈曲支撑构件的使用寿命；同时，将防屈曲支撑构件的两端插入安装槽内，使得防屈曲支撑构件的安装更加的方便。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图；
图2是发明实施例一中防屈曲支撑构件与支座的部分爆炸图；
图3是本发明实施例一中防屈曲支撑构件的截面图；
图4是图2中A部分的放大图；
图5是本发明实施例二中隔震缓冲组件的结构示意图。
图中：1、钢梁；2、钢立柱；3、防屈曲支撑构件；31、内核钢板；32、套管；33、无粘结材料层；34、混凝土；35、肋板；4、支座；5、安装槽；61、承压板；62、支撑板；63、弹性层；64、承压齿；65、支撑齿；7、限制板；8、阻尼填充物。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一：一种抗震钢结构住宅建筑，如图1所示，包括钢梁1和钢立柱2，多个钢梁1和多个钢立柱2拼接成方框状的钢结构。钢梁1和钢立柱2通过支座4连接，支座4的横截面呈直角三角形，其两个相互垂直的表面分别与钢梁1和钢立柱2的侧面相抵，支座4与钢梁1、钢立柱2的连接为高强螺栓连接，且高强螺栓的螺帽内嵌在支座4内，这样不仅将支座4固定在钢结构上，也起到了钢梁1与钢立柱2之间的固定。钢结构的对角线上安装有防屈曲支撑构件3，防屈曲支撑构件3能够耗散震或中震的能量，使得住宅建筑的抗震性能更好。
如图2和图3所示，防屈曲支撑构件3包括内核钢板31、套设于内核钢板31外的套管32、涂敷于内核钢板31表面的无粘结材料层33以及填充于套管32与无粘接材料层之间的混凝土34。套管32直接采用冷弯薄壁型钢，或者分别采用四块钢板焊接组成。内核钢板31的两端均延伸出套管32的两端，内核钢板31有两个，其尺寸相同，采用低强度高延性的平钢板。两个内核钢板31的端部均焊接固定有肋板35，通过肋板35将两个内核钢板31连接在一起，使得防屈曲支撑构件3的内核钢板31截面更加展开，整体抗弯刚度大大提升，在大吨位防屈曲支撑设计中更加节约材料。
防屈曲支撑构件3支撑轴力由内核钢板31来承担，而套管32理论上并不分担其轴力，只是对内核钢板31的侧向屈曲变形进行约束，来防止支撑构件受压时发生整体屈曲或局部屈曲破环，因此两者既是分工合作又是共同工作的；内核钢板31与套管32的上述相互作用使其在中震或大震作用下，内核钢板31屈服段无论受拉还是受压均能实现全截面充分屈服耗散地震能量而不会出现支撑构件的整体屈服或局部屈服破环，因此这种支撑不仅解决了普通支撑在大震下受压屈曲的问题，而且还起到损伤控制的作用，从而能够较好地保护钢结构住宅建筑中的钢梁1和钢立柱2，使其在大震当中免受严重损伤。
如图2和图4所示，支座4的斜面开设有供防屈曲支撑构件3的端部滑移的安装槽5，安装槽5槽底与防屈曲支撑构件3之间安装有隔震缓冲组件，隔震缓冲组件包括滑移连接于安装槽5内的承压板61和支撑板62，以及设于承压板61与支撑板62之间的弹性层63；支座4上通过螺栓固定连接有将肋板35限制在安装槽5内的限制板7，通过限制板7能够避免防屈曲支撑构件3从支座4上脱落的情况。
承压板61朝向弹性层63的表面一体成型有多个承压齿64，支撑板62朝向弹性层63的表面一体成型有多个支撑齿65，承压齿64与支撑齿65为啮合配合，承压板61与弹性层63之间过渡配合，支撑板62与弹性层63之间过渡配合，这样弹性层63在受到承压板61和支撑板62的压力时，弹性层63发生弹性形变的弧度更大，使得弹性层63能够耗散更多的能量。支撑齿65之间填充有阻尼填充物8，阻尼填充物8的形状为颗粒状填充物、条形状填充物、方块状填充物中的任意一种，填充物为金属橡胶或者粘弹性材料，阻尼填充物8使得支撑板62和弹性层63之间相当于刚度串联，即可以调节刚度，也可以增加结构阻尼。
总的工作过程：将防屈曲支撑构件3的两端分别插入两个支座4的安装槽5内，并用限制板7将肋板35限制在安装内，避免支座4与防屈曲支撑构件3脱落的情况；再将支座4固定在钢梁1和钢立柱2上，使得钢梁1与钢立柱2连接固定在一起。在风荷载或小震作用下，防屈曲支撑构件3的两端能够在安装槽5内滑移，使承压板61和支撑板62挤压弹性层63，从而使得弹性层63发生弹性形变，达到耗散风荷载或小震的能量，这样防屈曲支撑构件3在受到压力不太大的情况下，由弹性层63的弹性形变耗散部分的能量，分担防屈曲支撑构件3的部分压力，从而延长防屈曲支撑构件3的使用寿命；同时，将防屈曲支撑构件3的两端插入安装槽5内，使得防屈曲支撑构件3的安装更加的方便。
实施例二：一种抗震钢结构住宅建筑，如图5所示，本实施例与实施例一的区别在于：弹性层63为波浪形，压板61和支撑板62挤压波浪形的弹性层63，弹性层63的延展性能更强，其能够耗散更多的能量，分担防屈曲支撑构件3（参照图2）的部分压力，从而延长防屈曲支撑构件3的使用寿命。
上述实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.一种抗震钢结构住宅建筑，包括钢梁(1)、钢立柱(2)以及防屈曲支撑构件(3)，其特征是：所述钢梁(1)和所述钢立柱(2)通过支座(4)连接，所述支座(4)的横截面呈直角三角形，其两个相互垂直的表面分别与钢梁(1)和钢立柱(2)的侧面相抵；所述支座(4)的斜面设置有供防屈曲支撑构件(3)的端部滑移的安装槽(5)，所述安装槽(5)槽底与所述防屈曲支撑构件(3)之间设置有隔震缓冲组件，所述隔震缓冲组件包括滑移连接于安装槽(5)内的承压板(61)和支撑板(62)，以及设于承压板(61)与支撑板(62)之间的弹性层(63)，所述承压板(61)朝向弹性层(63)的表面设有多个承压齿(64)，所述支撑板(62)朝向弹性层(63)的表面设有多个支撑齿(65)，所述承压齿(64)与所述支撑齿(65)为啮合配合；所述支座(4)上设有将防屈曲支撑构件(3)的端部限制在安装槽(5)内的限制板(7)。
2.根据权利要求1所述的一种抗震钢结构住宅建筑，其特征是：所述支撑齿(65)之间填充有阻尼填充物(8)，所述阻尼填充物(8)的形状为颗粒状填充物、条形状填充物、方块状填充物中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种抗震钢结构住宅建筑，其特征是：所述弹性层(63)为波浪形。
4.根据权利要求1所述的一种抗震钢结构住宅建筑，其特征是：所述防屈曲支撑构件(3)包括内核钢板(31)、套设于内核钢板(31)外的套管(32)、涂敷于内核钢板(31)表面的无粘结材料层(33)以及填充于套管(32)与无粘接材料层之间的混凝土(34)，所述内核钢板(31)的两端均延伸出所述套管(32)的两端；所述内核钢板(31)的端部固定连接有肋板(35)，所述限制板(7)将肋板(35)限制在安装槽(5)内。
5.根据权利要求4所述的一种抗震钢结构住宅建筑，其特征是：所述内核钢板(31)有两个，两个所述内核钢板(31)通过肋板(35)连接在一起。
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