CN111749332A - 一种门架式双重抗侧力网格支撑框架 - Google Patents

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Abstract

一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，包括立柱、横梁和门架式支撑组件；两个立柱平行设置，若干横梁等间距垂直设置在两个立柱之间，将两个立柱之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门架式支撑组件；本发明门架形网格支撑结构的刚度退化慢更利于抗震耗能，由于有双重抗拉压杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。同时仍具有较大刚度和承载能力。

Description

一种门架式双重抗侧力网格支撑框架
技术领域
本发明属于抗侧力支撑技术领域，特别涉及一种门架式双重抗侧力网格支撑框架。
背景技术
钢结构建筑由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而能够大大减少工期，且钢结构建筑中的钢材可以回收利用，可以大大减少建筑垃圾，更绿色环保，因而被广泛采用，应用在工业建筑及民用建筑中。这就迫切需要新的技术支持多高层建筑的设计与建设。
对于钢结构而言，高层、超高层住宅随着高度的增加,侧向荷载效应(包括地震作用和风荷载等)的影响处于突出地位，因此通常通过抗侧力构件提高结构的抗侧力和抗震能力，钢框架-支撑体系是多高层钢结构中常用体系。
现有的钢结构建筑中为了提高建筑的抗侧刚度及抗侧承载力，通常采用大支撑等构件，结构的延性差，尤其在往复的水平地震作用下,当结构的受力进入弹塑性范围时，楼层的抗剪能力和结构的抗侧刚度急剧下降，层间侧移过度增大,最终导致结构整体失稳破坏。
对于目前的抗侧力构件包括通过支撑或钢板剪力墙影响墙体的安装，都无法做到和围护的有机统一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，包括立柱、横梁和门架式支撑组件；两个立柱平行设置，若干横梁等间距垂直设置在两个立柱之间，将两个立柱之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门架式支撑组件；
门架式支撑组件包括斜支撑、纵支撑和横向支撑；两个纵支撑设置在两个横梁之间，横向支撑设置在两个纵支撑上部之间，两个纵支撑和横向支撑形成等腰梯形的门架结构，纵支撑的底部位于矩形框的拐角处；横向支撑和纵支撑的连接处与矩形框上部的拐角之间固定设置有斜支撑。
进一步的，纵支撑的两端，以及斜支撑靠近矩形框拐角的端部均焊接有端板，端板上均焊接有传力板。
进一步的，矩形框的四个拐角处，以及横梁下表面连接有纵支撑的位置均焊接有节点板；节点板和传力板上均设置有相匹配的螺栓孔，节点板和传力板通过螺栓固定连接。
进一步的，立柱为矩形钢管柱、圆形钢管柱、矩形钢管混凝土柱或圆形钢管混凝土柱；横梁为工字型钢梁。
进一步的，斜支撑、纵支撑和横向支撑均为方钢管、圆形钢管、工字钢支撑、T型钢支撑、L型钢支撑、槽形钢支撑、十字形钢支撑或L形钢支撑。
与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
本发明的门架形网格支撑体系有效减小了支撑杆件的计算长度，支撑杆件长细比小，抗屈曲能力好,不易发生支撑杆件屈曲破坏，易于控制支撑屈曲破坏。
本发明减小杆件尺寸，方便支撑隐藏在墙体内，实现围护结构一体化，有利于建筑美观和功能设计。
本发明门架形网格支撑结构的刚度退化慢更利于抗震耗能，由于有双重抗拉压杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。同时仍具有较大刚度和承载能力。
本发明门架形网格支撑可在工厂预制，与框架通过螺栓连接，提高了结构的装配化和拼装速度，充分适应装配式钢结构的要求和特点，符合装配式建筑发展要求。
本发明构造简单、安装、替换、运输方便，网格支撑可分离装配，也可围护墙体一体化，整体吊装，易于实现装配化。
附图说明
图1是本发明框架详图；
图2是本发明网格支撑详图；
图3是本发明节点连接详图；
图4是本发明整体结构示意图；
图5(a)-(c)是本发明屈服破坏过程示意图；
图6是本发明的荷载-位移曲线示意图；
图中：1、立柱；2、梁；3、节点板；6、传力板；7、端板；12、斜支撑；13、纵支撑；14、横向支撑。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步说明：
请参阅图1至图6，一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，包括立柱1、横梁2和门架式支撑组件；两个立柱1平行设置，若干横梁2等间距垂直设置在两个立柱1之间，将两个立柱1之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门架式支撑组件；
门架式支撑组件包括斜支撑12、纵支撑13和横向支撑14；两个纵支撑13设置在两个横梁2之间，横向支撑14设置在两个纵支撑13上部之间，两个纵支撑13和横向支撑14形成等腰梯形的门架结构，纵支撑13的底部位于矩形框的拐角处；横向支撑14和纵支撑13的连接处与矩形框上部的拐角之间固定设置有斜支撑12。门架形网格支撑结构的刚度退化慢更利于抗震耗能，由于有双重抗拉压杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。同时仍具有较大刚度和承载能力。
纵支撑13的两端，以及斜支撑12靠近矩形框拐角的端部均焊接有端板7，端板7上均焊接有传力板6。
矩形框的四个拐角处，以及横梁2下表面连接有纵支撑13的位置均焊接有节点板3；节点板3和传力板6上均设置有相匹配的螺栓孔，节点板3和传力板6通过螺栓固定连接。
立柱1为矩形钢管柱、圆形钢管柱、矩形钢管混凝土柱或圆形钢管混凝土柱；横梁2为工字型钢梁。
斜支撑12、纵支撑13和横向支撑14均为方钢管、圆形钢管、工字钢支撑、T型钢支撑、L型钢支撑、槽形钢支撑、十字形钢支撑或L形钢支撑。
如图1本发明的框架详图所示，单跨两层的框架由两根立柱1和两根梁2组成，两根立柱竖直布置，横梁两端焊接在立柱上，在框架梁柱节点处焊接节点板，支撑与梁2连接位置上焊接节点板。
如图2本发明网格支撑详图所示，门架式网格支撑包括斜支撑12、纵支撑13和横向支撑14；两根纵支撑13对称布置构成一个“八”字形，在纵支撑13两端焊接端板，并在两端板上分别焊接传力板，然后横向支撑14水平放置，两根斜支撑12对称放置与横向支撑14在纵支撑13同一点两侧并焊接在一起，在斜支撑12端部焊接端板7，并在端板7上焊接传力板6，形成门架式网格支撑，此结构可工厂预制。
如图3本发明节点连接详图所示，网格支撑通过支撑端板上的传力板与框架的节点板通过螺栓相连接。
如图4本发明整体结构示意图所示，网格支撑通过图3所示的连接方式与框架连接，形成本发明专利。
本发明一种门架式双重抗侧力网格支撑框架单元有效减小杆件长度与尺寸的同时提高建筑的抗侧力稳定性和结构延性。网格支撑单元通过螺栓与结构连接，提高了结构的装配化和拼装速度。
下面通过对本发明进行有限元模拟来说明门架式网格支撑抗侧力框架单元的力学性能。
利用ABAQUS软件对一种门架式双重抗侧力网格支撑框架单元进行有限元模拟，框架梁为400×200×8×12，框架立柱为350×350×14，支撑为110×110×6，有限元分析结果如图5和图6所示。
由于采用门架式网格支撑，结构的延性和抗震性能均比较好。门架式网格支撑破坏顺序如图5(a)-(c)所示，由MISIS位移云图和荷载-位移曲线可以看出：随着顶点位移的增加，耗能梁段起到第一道抗震防线的作用，承担大部分侧向荷载，首先通过耗能梁段的剪切变形耗能，使结构有较大的延性，在变形较大的情况下承载力没有出现急剧下滑，保证整体结构刚度退化较慢，之后随着位移的增大，框架的横梁受压破坏，整体结构的最终破坏如图5(c)。
本发明根据抗震概念设计原则，提供了提供了一种门架式双重抗侧力网格支撑框架单元，在地震作用下支撑首先通过弹塑性变形耗能，同时门架式支撑由于将支撑力离散化为多个杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。另外，在初始刚度方面，门架式网格支撑在不增加用钢量的前提下，仍具有较大刚度和承载能力。由图6本发明的荷载-位移曲线示意图可看出，门架式网格支撑的耗能能力好，有利于提高结构延性和抗侧力性能。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推理或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (5)

1.一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，其特征在于，包括立柱(1)、横梁(2)和门架式支撑组件；两个立柱(1)平行设置，若干横梁(2)等间距垂直设置在两个立柱(1)之间，将两个立柱(1)之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门架式支撑组件；
门架式支撑组件包括斜支撑(12)、纵支撑(13)和横向支撑(14)；两个纵支撑(13)设置在两个横梁(2)之间，横向支撑(14)设置在两个纵支撑(13)上部之间，两个纵支撑(13)和横向支撑(14)形成等腰梯形的门架结构，纵支撑(13)的底部位于矩形框的拐角处；横向支撑(14)和纵支撑(13)的连接处与矩形框上部的拐角之间固定设置有斜支撑(12)。
2.根据权利要求1所述的一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，其特征在于，纵支撑(13)的两端，以及斜支撑(12)靠近矩形框拐角的端部均焊接有端板(7)，端板(7)上均焊接有传力板(6)。
3.根据权利要求2所述的一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，其特征在于，矩形框的四个拐角处，以及横梁(2)下表面连接有纵支撑(13)的位置均焊接有节点板(3)；节点板(3)和传力板(6)上均设置有相匹配的螺栓孔，节点板(3)和传力板(6)通过螺栓固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，其特征在于，立柱(1)为矩形钢管柱、圆形钢管柱、矩形钢管混凝土柱或圆形钢管混凝土柱；横梁(2)为工字型钢梁。
5.根据权利要求1所述的一种门架式双重抗侧力网格支撑框架，其特征在于，斜支撑(12)、纵支撑(13)和横向支撑(14)均为方钢管、圆形钢管、工字钢支撑、T型钢支撑、L型钢支撑、槽形钢支撑、十字形钢支撑或L形钢支撑。
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