CN108756409A - 一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，属于钢筋混凝土结构技术领域。包括两侧竖直的框架柱和固定在两侧框架柱之间的横向的框架梁，框架柱和框架梁所形成的夹角之间通过腋撑加固，腋撑通过预埋件与框架柱和框架梁连接。腋撑数量、腋撑与框架柱和框架梁的夹角可以根据结构设计的要求确定，以使该结构的受力合理。本发明有利于框架结构空间灵活布置，受力合理，施工方便，能很大的增强框架的整体侧移，同时也有很好的刚度抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，属于钢筋混凝土结构技术领域。
背景技术
随着科学技术的不断发展，框架结构开始在建筑领域大量使用，框架具有空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料，可以较灵活地配合建筑平面布置等优点，但是钢框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在平时的风荷载以及多遇地震下，结构有位移产生，影响舒适性；在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性。框架-剪力墙结构，又称为框剪结构，它是框架结构和剪力墙结构两种体系的结合，吸取了各自的长处，既能为建筑平面布置提供较大的使用空间，又具有良好的抗侧力性能。框剪结构中的剪力墙可以单独设置，也可以利用电梯井、楼梯间、管道井等墙体。但是框剪结构中剪力墙自重大，耗费材料多，地震后维修困难已经成本高。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，包括两侧竖直的框架柱1和固定在两侧框架柱1之间的横向的框架梁2，所述框架柱1和框架梁2所形成的夹角之间通过腋撑3加固，腋撑3两端通过预埋件4分别与框架柱1和框架梁2连接，腋撑3与预埋件4之间为焊接，预埋件4与框架柱1和框架梁2之间均通过螺栓连接。
所述框架柱1和框架梁2之间通过多个腋撑3加固。所述多个腋撑3之间相互平行。
所述预埋件4为一水平板，水平板通过多个螺栓固定在框架柱1和框架梁2中。
所述腋撑3为工字型钢、钢管或防屈曲支撑。
所述腋撑3的数量以及倾斜的角度根据刚度需求设置。
本发明的工作原理：本发明通过在框架结构的梁和柱的夹角处设置腋撑，改变了框架的受力模式，腋撑的水平分力与框架梁的内力形成一对力臂更大的力偶，使受力更加合理。而且腋撑一方面提供基本的刚度，另一方面可用来耗能，能够在不增加很多材料消耗的基础上很大增强结构的整体侧移刚度。
本发明的有益效果：
1、能够在不增加很多材料消耗的基础上很大增强结构的整体侧移刚度。
2、具有更好的抗震性能，保证刚度提升同时耗能。
3、节省材料，自重轻，能够稳定提高框架的抗侧刚度，耗能构件为次要构件便于更换和修复，成本更低，还能够保持大跨度的特性。
4、适用范围广，可以适用于单层多层多跨的房屋建筑，也可以适用与单层多层大跨度的厂房。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明单跨单层的结构示意图；
图3是本发明另一种实施方式的结构示意图；
图4是设置腋撑与未设置腋撑时的弯矩对比图；
图5是设置腋撑与未设置腋撑时的剪力对比图；
图6是设置腋撑与未设置腋撑时的轴力对比图；
图中：1—框架柱；2—框架梁；3—腋撑；4—预埋件；5—节点板。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明保护范围不受具体的实施例所限制，以权利要求书为准。另外，以不违背本发明技术方案的前提下，对本发明所做的本领域普通技术人员容易实现的任何改动或改变都将落入本发明的权利要求范围之内。
实施例1：如图1和2所示的一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，包括两侧竖直的框架柱1和固定在两侧框架柱1之间的横向的框架梁2，所述框架柱1和框架梁2所形成的夹角之间通过腋撑3加固，腋撑3两端通过预埋件4分别与框架柱1和框架梁2连接，腋撑3与预埋件4之间为焊接，预埋件4与框架柱1和框架梁2之间均通过螺栓连接。
实施例2：如图3所示为一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构的另一种实施方式的结构，包括两侧竖直的框架柱1和固定在两侧框架柱1之间的横向的框架梁2，所述框架柱1和框架梁2所形成的夹角之间通过腋撑3加固，腋撑3两端与节点板5焊接，节点板5与预埋件4焊接后分别与框架柱1和框架梁2连接，预埋件4与框架柱1和框架梁2之间均通过螺栓连接。
实施例1和实施例2中的结构在施工时需提前设置预埋件4，其中预埋件4上设有长孔，螺栓穿过长孔将预埋件4与框架柱1和框架梁2分别连接，腋撑3通过焊接与预埋件4相连，可以通过不同的焊接方式焊接。本结构中框架结构的施工工艺和普通框架结构施工工艺一样。
实施例3：其中框架柱1和框架梁2之间可通过两个或更多的腋撑3加固，多个腋撑3之间相互平行，腋撑3可采用工字型钢、钢管或防屈曲支撑等，腋撑3的数量以及倾斜的角度根据刚度需求设置。预埋件4为一水平板，水平板通过多个螺栓固定在框架柱1和框架梁2中。
本实施例中腋撑3的数量设置为2，且两者相互平行，其中靠近框架柱1和框架梁2夹角处的腋撑3的轴线与框架柱1轴线的夹角为α1、与框架梁2轴线的夹角为α2，靠近框架柱1和框架梁2夹角处的腋撑3的轴线与框架柱1轴线的夹角为α3、与框架梁2轴线的夹角为α4，其中α1=α2=α3=α4=45°，腋撑3的轴线、框架柱1轴线以及框架梁2的轴线形成等腰直角三角形，两直角边长相同，靠近夹角处的直角边为l 1，两个三角形直角边的差值为l 2，框架的单层高度为h，其中腋撑3的长度以及夹角α1、α2、α3和α4都要根据具体的需求进行设置，另外需要焊接连接的焊缝长度，螺栓具体型号及个数的设置都是为了能够抵抗腋撑3所传导的拉力和压力。
将本结构中设置腋撑的情况和没有设置腋撑的情况进行比较，在图4-6中将两者的内力重叠画在了一起，阴影部分表示的是无腋撑的内力图，黑色折线部分表示的是有腋撑的内力图。比较后可以发现，腋撑不仅增大了框架的侧移刚度，还能削减杆端（梁端和柱端）的弯矩和剪力。也就是说，从腋撑支点到框架节点，梁端和柱端的弯矩都被切掉了一部分，不仅梁端和柱端的弯矩减小了，柱脚的弯矩也减小了，全柱内和全梁内的弯矩都减小，弯矩分布更加均匀了。
这里设置的腋撑也能抵抗荷载变形，其作用与荷载变形相反。以框架的两个节点为例，在水平荷载作用下，左节点的两杆有相对转动分开的趋势，此时腋撑受拉，其拉力试图拉回两杆的分开，其作用方向与荷载变形相反；右节点则正好相反，两杆有相对转动合拢的趋势，此时腋撑受压，其压力试图阻止两杆的合拢，其作用方向也与荷载变形相反。腋撑不仅能减小荷载弯矩，也能增大预应力构件的刚度。腋撑对框架节点弯矩的减小幅度是可调节的，当腋撑杆的轴向刚度大时，对节点弯矩减小的幅度就大，反之就小。
Claims (6)
1.一种提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，其特征在于：包括两侧竖直的框架柱（1）和固定在两侧框架柱（1）之间的横向的框架梁（2），所述框架柱（1）和框架梁（2）所形成的夹角之间通过腋撑（3）加固，腋撑（3）两端通过预埋件（4）分别与框架柱（1）和框架梁（2）连接，腋撑（3）与预埋件（4）之间为焊接，预埋件（4）与框架柱（1）和框架梁（2）之间均通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，其特征在于：所述框架柱（1）和框架梁（2）之间通过多个腋撑（3）加固。
3.根据权利要求2所述的提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，其特征在于：所述多个腋撑（3）之间相互平行。
4.根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，其特征在于：所述预埋件（4）为一水平板，水平板通过多个螺栓固定在框架柱（1）和框架梁（2）中。
5.根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，其特征在于：所述腋撑（3）为工字型钢、钢管或防屈曲支撑。
6.根据权利要求1所述的提高钢筋混凝土框架侧移刚度及耗能的抗震结构，其特征在于：所述腋撑（3）的数量以及倾斜的角度根据刚度需求设置。
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