CN108755952B - 竖向耗能梁偏心支撑 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种竖向耗能梁偏心支撑，涉及钢框架支撑结构技术领域。该偏心支撑包括：非耗能梁、两个耗能梁、支撑梁、以及框架柱；两个耗能梁间隔预设距离并列设置，且垂直于非耗能梁的长度方向，耗能梁的上端面连接非耗能梁的底面；支撑梁位于两个耗能梁的外部，支撑梁的上端分别连接两个耗能梁的下端部；框架柱连接非耗能梁，以及支撑梁未连接耗能梁的端部。本发明提供的竖向耗能梁偏心支撑，通过设置两个间隔预设距离的耗能梁，增加了整体偏心支撑的结构灵活性，可根据实际应用期望来调整两个耗能梁的间距，进而优化支撑梁的布局，以避免支撑梁影响到其他作业的顺利进行。由于设置了两个耗能梁，也可提高偏心支撑的耗能能力，增强抗震性能。

Description

竖向耗能梁偏心支撑
技术领域
本发明涉及钢框架支撑结构技术领域，特别涉及一种竖向耗能梁偏心支撑。
背景技术
偏心支撑是一种耗能能力较强的结构体系，在钢结构建筑中设置偏心支撑，可增强建筑的抗震性能。在地震时偏心支撑可出现局部塑性形变，以耗散地震能量，避免建筑坍塌，是维护建筑安全必不可少的结构之一。
相关技术中提供了一种偏心支撑，如图1所示，该偏心支撑包括：非耗能梁1、耗能梁2、支撑梁3、以及框架柱4。其中，耗能梁2垂直于非耗能梁1的长度方向，耗能梁2的上端连接非耗能梁1的底面。支撑梁3分别设置在耗能梁2的两侧，且支撑梁3的上端与耗能梁2的下端连接。框架柱4分别设置在非耗能梁1两端，与非耗能梁1以及支撑梁3相连。在地震时偏心支撑耗能梁可出现局部塑性形变，以耗散地震能量，避免建筑坍塌。
在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：
相关技术中提供的偏心支撑，不论耗能梁2设置在何处，必然存在一个支撑梁3位于整体偏心支撑的中部区域，使得偏心支撑存在结构布置不灵活的缺陷。此时采用相关技术中的偏心支撑易影响其他作业，例如工艺管道架设、人员检修等作业的顺利进行。举例来说，当在偏心支撑的下方布置工艺管道时，由于支撑梁3位于偏心支撑的中部区域，因此会阻碍工艺管道顺利穿过，因此必须使得管道绕开支撑梁3设置，进而增加了管道架设难度。
发明内容
本发明实施例提供了一种竖向耗能梁偏心支撑，为了解决相关技术中的相关问题。该技术方案具体如下：
一种竖向耗能梁偏心支撑，包括：非耗能梁、两个耗能梁、支撑梁、以及框架柱；
两个所述耗能梁间隔预设距离并列设置，且垂直于所述非耗能梁的长度方向，所述耗能梁的上端面连接所述非耗能梁的底面；
所述支撑梁分别位于两个所述耗能梁的外侧，所述支撑梁的上端连接所述耗能梁的下端部；
所述框架柱连接所述非耗能梁以及所述支撑梁未连接所述耗能梁的端部。
可选地，所述支撑梁与相连的所述框架柱之间的角度大于或者等于30°。
可选地，所述耗能梁包括：第一翼缘、腹板、以及第二翼缘；
所述第一翼缘与所述第二翼缘平行相对设置；
所述腹板位于所述第一翼缘和所述第二翼缘之间，并以垂直的方式同时连接所述第一翼缘和所述第二翼缘。
可选地，所述耗能梁包括：第一耗能梁和第二耗能梁；
所述支撑梁包括第一支撑梁和所述第二支撑梁；
所述第一支撑梁的顶端连接所述第一耗能梁的第一翼缘的外侧面；
所述第二支撑梁的顶端连接所述第二耗能梁的第二翼缘的外侧面。
可选地，所述竖向耗能梁偏心支撑具有轴对称结构。
可选地，所述非耗能梁、所述支撑梁、以及所述框架柱的设计内力与所述第一耗能梁或者所述第二耗能梁的全塑性受剪承载力或全塑性受弯承载力相匹配。
可选地，所述非耗能梁、所述支撑梁、以及所述框架柱的设计内力满足以下要求：
F＝ΩβF1
式中，F-所述非耗能梁、所述支撑梁、以及所述框架柱的设计内力；
Ω-常数放大系数；
β-受所述第一耗能梁或者所述第二耗能梁的内力影响的放大系数；
F1-所述非耗能梁、所述支撑梁、以及所述框架柱多遇地震组合时的荷载效应内力。
可选地，β根据以下公式获取：
β＝max(βL，βR)
式中，βL-受所述第一耗能梁内力影响的放大系数；
βR-受所述第二耗能梁内力影响的放大系数。
可选地，βL、βR通过以下公式获取：
βL＝min(VSL/VL，MSNL/ML)
βR＝min(VSR/VR，MSNR/MR)
式中，VSL-所述第一耗能梁的全塑性受剪承载力；
VSR-所述第二耗能梁的全塑性受剪承载力；
VL-所述第一耗能梁多遇地震组合时的荷载效应剪力；
VR-所述第二耗能梁多遇地震组合时的荷载效应剪力；
MSNL-所述第一耗能梁的全塑性受弯承载力；
MSNR-所述第二耗能梁的全塑性受弯承载力；
ML-所述第一耗能梁多遇地震组合时的荷载效应弯矩；
MR-所述第二耗能梁多遇地震组合时的荷载效应弯矩。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过设置两个间隔预设距离的耗能梁，且两个支撑梁连接两个耗能梁的外部，进而可改变耗能梁之间的预设距离来改变支撑梁的位置。在设计时，若支撑梁的位置与其他作业发生冲突，则调整耗能梁之间的预设距离改变支撑梁的位置即可规避。不难看出，本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑具有更灵活的结构特征，在使用时不会阻碍其他作业的顺利进行，其使用范围更广。同时由于增加了两个耗能梁，因此整体竖向耗能梁偏心支撑的耗能能力更强，有助于优化该结构的抗震性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是相关技术中所提供的偏心支撑的主视图；
图2是本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑的主视图；
图3是本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑中耗能梁的结构示意图。
附图中各个标记分别为：
1、非耗能梁；
2、耗能梁；
21、第一翼缘；
22、腹板；
23、第二翼缘；
2A、第一耗能梁；
2B、第二耗能梁；
3、支撑梁；
3A、第一支撑梁；
3B、第二支撑梁；
4、框架柱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
如图2所示，本发明实施例提供了一种竖向耗能梁偏心支撑，该竖向耗能梁偏心支撑包括：非耗能梁1、两个耗能梁2、支撑梁3、以及框架柱4。其中，两个耗能梁2间隔预设距离并列设置，且均垂直于非耗能梁1的长度方向，耗能梁2的上端面连接非耗能梁1的底面。支撑梁3位于两个耗能梁2的外侧，且支撑梁3的上端连接耗能梁2的下端部。框架柱4连接非耗能梁1以及支撑梁3未连接耗能梁2的端部。
本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑，将两个耗能梁2间隔预设距离并列设置，且两个支撑梁3设置在两个耗能梁2的外部，如此通过改变耗能梁2之间的预设距离可以改变支撑梁3的位置，避免支撑梁3穿过耗能梁的中部区域设置。在设计时，若支撑梁3的位置与其他作业发生冲突，则调整耗能梁2之间的预设距离改变支撑梁3的位置即可规避。不难看出，本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑具有更灵活的结构特征，在使用时不会阻碍其他作业的顺利进行，其使用范围更广。同时由于增加了两个耗能梁2，因此整体竖向耗能梁偏心支撑的耗能能力更强，有助于优化该结构的抗震性能。
其中，对于两个耗能梁2间的预设距离不做具体限定，可根据实际使用需要，例如工艺管道的直径、检测通道的大小等，调整预设距离的大小。
进一步地，支撑梁3与相连的框架柱4之间的角度大于或者等于30°。若支撑梁3与相连的框架柱4之间的角度小于30°时，会削弱支撑梁3的支撑效果，引起局部失稳，影响建筑安全。在本发明实施例中，支撑梁3与相连的框架柱4之间的角度可以为40°、50°、60°等。
关于耗能梁2的结构，具体地，如图3所示，耗能梁2包括：第一翼缘21、腹板22、以及第二翼缘23。其中，第一翼缘21与第二翼缘23平行设置。腹板22位于第一翼缘21和第二翼缘23之间，并以垂直的方式同时连接第一翼缘21和第二翼缘23。换言之，耗能梁2具有工字梁结构。
进一步地，在本发明实施例中，耗能梁2包括：第一耗能梁2A和第二耗能梁2B。并且，支撑梁3包括第一支撑梁3A和第二支撑梁3B。其中，第一支撑梁3A的顶端连接第一耗能梁2A的第一翼缘21的外侧面，第二支撑梁3B的顶端连接第二耗能梁2B的第二翼缘23的外侧面。
进一步地，在相关技术中，非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4的设计内力与耗能梁2的全塑性受剪承载力或者全塑性受弯承载力相匹配，以实现竖向耗能梁偏心支撑有效耗散地震能量，保证建筑安全的作用。
而在本发明实施例中，非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4的设计内力与第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的全塑性受剪承载力或全塑性受弯承载力相匹配。具体来说，非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4的设计内力满足以下要求：
F＝ΩβF1
式中，F-非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4的设计内力；
Ω-常数放大系数；
β-受第一耗能梁2A或者第二耗能梁2B的内力影响的放大系数；
F1-非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4多遇地震组合时的荷载效应内力。
由于本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑具有两个耗能梁2，因此将两个耗能梁2的内力对非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4的设计内力的影响作为考虑因素，优化竖向耗能梁偏心支撑的结构设计。
其中，Ω通过在规范中查找获取，F1通过软件模拟计算获取，β根据以下公式获取：
β＝max(βL，βR)
式中，βL-受第一耗能梁2A内力影响的放大系数；
βR-受第二耗能梁2B内力影响的放大系数。
对比两个耗能梁2中对非耗能梁1、支撑梁3、以及框架柱4的影响，并将其中影响较大的耗能梁2作为β的计算依据。
进一步地，βL、βR通过以下公式获取：
βL＝min(VSL/VL，MSNL/ML)
βR＝min(VSR/VR，MSNR/MR)
式中，VSL-第一耗能梁2A的全塑性受剪承载力；
VSR-第二耗能梁2B的全塑性受剪承载力；
VL-第一耗能梁2A多遇地震组合时的荷载效应剪力；
VR-第二耗能梁2B多遇地震组合时的荷载效应剪力；
MSNL-第一耗能梁2A的全塑性受弯承载力；
MSNR-第二耗能梁2B的全塑性受弯承载力；
ML-第一耗能梁2A多遇地震组合时的荷载效应弯矩；
MR-第二耗能梁2B多遇地震组合时的荷载效应弯矩。
其中，VL，VR通过软件模拟计算获取，VSL、VSR通过以下公式获取：
VS＝0.6fytwhw
其中，VS-第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的全塑性受剪承载力；
fy-第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的钢材屈服强度；
tw-第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的腹板厚度；
hw-第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的腹板高度。
其中，ML、MR通过软件模拟计算获取，MSNL、MSNR通过以下公式获取：
MSN＝(fy-δa)Wpb
其中，MSN-第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的全塑性受弯承载力；
δa-轴向力引起的第一耗能梁2A或第二耗能梁2B中翼缘的平均正应力；
Wpb-第一耗能梁2A或第二耗能梁2B的塑性截面模量。
综上，本发明实施例所提供的竖向耗能梁偏心支撑在进行设计时，充分考虑两个耗能梁2的内力对非耗能梁1、支撑梁3以及框架柱4设计内力的影响，优化竖向耗能梁偏心支撑的力学分析，保障该竖向耗能梁偏心支撑切实有效地起到耗散地震能量的效果。
此外，优选该竖向耗能梁偏心支撑结构具有轴对称结构。具体来说，该偏心支撑结构在高度方向、宽度方向、以及厚度方向上均具有对称结构，如此以增加结构均匀性，以进一步增强结构抗震性能。
本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑，通过设置两个间隔预设距离的耗能梁2，增加了整体竖向耗能梁偏心支撑的结构灵活性，可根据实际应用期望来调整两个耗能梁2的间距，进而优化支撑梁3的布局，以避免支撑梁3影响到其他作业的顺利进行。同时由于设置了两个耗能梁2，也可提高竖向耗能梁偏心支撑的耗能能力，进而增强竖向耗能梁偏心支撑的抗震性能。同时本发明实施例提供的竖向耗能梁偏心支撑便于施工，在保证罕遇地震时受力性能的前提下，实现更好的经济和技术效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，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 (8)

1.一种竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，所述竖向耗能梁偏心支撑包括：非耗能梁(1)、两个耗能梁(2)、支撑梁(3)、以及框架柱(4)；
两个所述耗能梁(2)间隔预设距离并列设置，且垂直于所述非耗能梁(1)的长度方向，所述耗能梁(2)的上端面连接所述非耗能梁(1)的底面；
所述支撑梁(3)位于两个所述耗能梁(2)的外侧，所述支撑梁(3)的上端连接所述耗能梁(2)的下端部；
所述框架柱(4)连接所述非耗能梁(1)以及所述支撑梁(3)未连接所述耗能梁(2)的端部；
所述耗能梁(2)包括：第一翼缘(21)、腹板(22)、以及第二翼缘(23)；
所述第一翼缘(21)与所述第二翼缘(23)平行设置；
所述腹板(22)位于所述第一翼缘(21)和所述第二翼缘(23)之间，并以垂直的方式同时连接所述第一翼缘(21)和所述第二翼缘(23)，所述耗能梁(2)具有工字梁结构。
2.根据权利要求1所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，所述支撑梁(3)与相连的所述框架柱(4)之间的角度大于或者等于30°。
3.根据权利要求1所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，所述耗能梁(2)包括：第一耗能梁(2A)和第二耗能梁(2B)；
所述支撑梁(3)包括第一支撑梁(3A)和第二支撑梁(3B)；
所述第一支撑梁(3A)的顶端连接所述第一耗能梁(2A)的第一翼缘(21)的外侧面；
所述第二支撑梁(3B)的顶端连接所述第二耗能梁(2B)的第二翼缘(23)的外侧面。
4.根据权利要求1所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，所述竖向耗能梁偏心支撑具有轴对称结构。
5.根据权利要求3所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，所述非耗能梁(1)、所述支撑梁(3)、以及所述框架柱(4)的设计内力与所述第一耗能梁(2A)或者所述第二耗能梁(2B)的全塑性受剪承载力或者全塑性受弯承载力相匹配。
6.根据权利要求5所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，所述非耗能梁(1)、所述支撑梁(3)、以及所述框架柱(4)的设计内力满足以下要求：
F＝ΩβF1
式中，F-所述非耗能梁(1)、所述支撑梁(3)、以及所述框架柱(4)的设计内力；
Ω-常数放大系数；
β-受所述第一耗能梁(2A)或者所述第二耗能梁(2B)的内力影响的放大系数；
F1-所述非耗能梁(1)、所述支撑梁(3)、以及所述框架柱(4)多遇地震组合时的荷载效应内力。
7.根据权利要求6所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，β根据以下公式获取：
β＝max(βL，βR)
式中，βL-受所述第一耗能梁(2A)内力影响的放大系数；
βR-受所述第二耗能梁(2B)内力影响的放大系数。
8.根据权利要求7所述的竖向耗能梁偏心支撑，其特征在于，βL、βR通过以下公式获取：
βL＝min(VSL/VL，MSNL/ML)
βR＝min(VSR/VR，MSNR/MR)
式中，VSL-所述第一耗能梁(2A)的全塑性受剪承载力；
VSR-所述第二耗能梁(2B)的全塑性受剪承载力；
VL-所述第一耗能梁(2A)多遇地震组合时的荷载效应剪力；
VR-所述第二耗能梁(2B)多遇地震组合时的荷载效应剪力；
MSNL-所述第一耗能梁(2A)的全塑性受弯承载力；
MSNR-所述第二耗能梁(2B)的全塑性受弯承载力；
ML-所述第一耗能梁(2A)多遇地震组合时的荷载效应弯矩。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Chen Shixi

Inventor after: Huang Youqiang

Inventor after: Zhang Aizhong

Inventor after: Gao Haojia

Inventor after: Luo Chunxia

Inventor after: Feng Yunxia

Inventor after: Li Hongwei

Inventor before: Chen Shixi

Inventor before: Li Hongwei

Inventor before: Huang Youqiang

Inventor before: Huang Xiaohui

Inventor before: Chen Wenhe

Inventor before: Zhou Nan

Inventor before: Zhang Aizhong

Inventor before: Gao Haojia

Inventor before: Luo Chunxia

Inventor before: Feng Yunxia

GR01 Patent grant
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