CN112681853A

CN112681853A - 一种偏心支撑钢框架及建筑

Info

Publication number: CN112681853A
Application number: CN202011379153.3A
Authority: CN
Inventors: 赵赤云; 段朝升; 刘勇卫; 黄磊; 王亚勇; 冯晓伟
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明提供一种偏心支撑钢框架及建筑，偏心支撑钢框架包括耗能梁和两个支撑框架，两个支撑框架对称且间隔设置；耗能梁设置于两个支撑框架之间，耗能梁分别与两个支撑框架可拆卸连接，耗能梁的屈服强度低于支撑框架的屈服强度，耗能梁适于在受到的载荷超过预定载荷强度时首先发生塑性形变，并消耗外界能量。本发明提供的偏心支撑钢框架将耗能梁的钢材改为低屈服钢，那么就能够在达到相同效果的情况下实现耗能梁尺寸与横梁相同，这样施工作业时就会简单便捷，耗能梁也可以率先发生屈服并进行地震能量的耗散，由于耗能梁截面尺寸不变那么钢框架的结构刚度就几乎不会降低。由于耗能梁与横梁为可拆卸连接，因此耗能梁发生形变后可快速进行更换。

Description

一种偏心支撑钢框架及建筑

技术领域

本发明涉及建筑结构领域，尤其涉及一种偏心支撑钢框架及建筑。

背景技术

在现有的建筑施工中由于抗侧力需要，常常在钢框架结构中设置支撑结构。

传统的偏心支撑结构虽然通常发生破坏的部位位于耗能梁段处，但耗能梁段与框架横梁是一个整体，所以一旦耗能梁段破坏后就会导致整个横梁都将无法再继续承担荷载而失效且无法再修复，而对于单纯的可替换式耗能梁段偏心支撑结构，为了使梁柱节点的塑性铰能够有效转移至耗能梁段，则需要将耗能梁段的截面尺寸相对于横梁进行适当地缩小，但这也使得结构整体刚度和承载能力有所降低且这种构造不利于施工。

发明内容

本发明提供一种偏心支撑钢框架，用以解决现有技术中的偏心支撑结构存在耗能梁更换不便和偏心支撑结构的结构强度低的问题。

本发明提供一种偏心支撑钢框架，包括：

两个支撑框架，两个所述支撑框架对称且间隔设置；

耗能梁，所述耗能梁设置于两个所述支撑框架之间，所述耗能梁分别与两个所述支撑框架可拆卸连接，所述耗能梁的屈服强度低于所述支撑框架的屈服强度，所述耗能梁适于在受到的载荷超过预定载荷强度时首先发生塑性形变，并消耗外界能量。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述支撑框架包括：

钢柱，所述钢柱竖直设置；

横梁，所述横梁水平设置，所述横梁一端的端部与所述钢柱的上端刚接连接，另一端的端部与所述耗能梁可拆卸连接；

支撑梁，所述支撑梁倾斜设置，且位于所述横梁的下方，所述支撑梁的上端与所述横梁另一端的底部刚接连接，所述支撑梁的下端与所述钢柱的下端刚接连接。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述横梁另一端的端部设置有横梁端板，所述耗能梁的端部设置有耗能梁端板，所述横梁端板与所述耗能梁端板通过连接件可拆卸连接。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述连接件为螺栓。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述支撑框架还包括：

柱脚板，所述柱脚板设置于所述钢柱下端的端部，所述柱脚板与所述钢柱刚接连接。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述耗能梁的两侧设置有加劲肋。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述钢柱的下端的两侧和上端的两侧设置有加劲肋，所述横梁另一端的两侧设置有加劲肋。

根据本发明提供一种的偏心支撑钢框架，所述钢柱、所述横梁、所述耗能梁和所述支撑梁均为工字钢。

本发明还提供一种建筑，所述建筑包括如上所述的偏心支撑钢框架。

本发明提供的偏心支撑钢框架具有如下有点：

现有的可替换式耗能梁偏心支撑结构为了使梁柱节点的塑性铰能够有效转移至耗能梁，则需要将耗能梁的截面尺寸相对于横梁进行适当地缩小，但这也使得结构整体刚度和承载能力有所降低且这种构造不利于施工。本发明提供的偏心支撑钢框架将耗能梁的钢材改为低屈服钢，那么就能够在达到相同效果的情况下实现耗能梁尺寸与横梁相同，这样施工作业时就会简单便捷，耗能梁也可以率先发生屈服并进行地震能量的耗散，由于耗能梁截面尺寸不变那么钢框架的结构刚度就几乎不会降低。由于耗能梁与横梁为可拆卸连接，因此耗能梁发生形变后可快速进行更换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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是本发明提供的一种偏心支撑钢框架的主视结构示意图；

图2是本发明提供的图1中A处的局部放大结构示意图；

图3是本发明提供的耗能梁端板的结构示意图。

附图标记：

1、柱脚板；2、加劲肋；3、钢柱；4、横梁端板；5、耗能梁端板；6、螺栓；7、支撑梁；8、耗能梁；9、横梁。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

下面结合图1-图3描述本发明的偏心支撑钢框架。

图1示例了一种偏心支撑钢框架的主视结构示意图，如图1所示，偏心支撑钢框架包括两个支撑框架和耗能梁8，两个支撑框架对称且间隔设置；耗能梁8设置于两个支撑框架之间，耗能梁8分别与两个支撑框架可拆卸连接，耗能梁8的屈服强度低于支撑框架的屈服强度，耗能梁8适于在受到的载荷超过预定载荷强度时首先发生塑性形变，并消耗外界能量。本发明提供的偏心支撑钢框架将耗能梁8的钢材改为低屈服钢，那么就能够在达到相同效果的情况下实现耗能梁8的截面尺寸与横梁9的截面尺寸相同，这样施工作业时就会简单便捷，耗能梁8也可以率先发生屈服并进行地震能量的耗散，由于耗能梁8的截面尺寸不变，那么钢框架的结构刚度就几乎不会降低。由于耗能梁8与横梁9为可拆卸连接，因此耗能梁8发生形变后可快速进行更换。

根据本发明的实施例，本实施例中支撑框架包括：钢柱3、横梁9和支撑梁7，钢柱3用于承载竖向载荷，钢柱3竖直设置，两个支撑框架的钢柱3互相平行。横梁9用于承载水平方向的载荷，横梁9水平设置，横梁9一端的端部与钢柱3的上端刚接连接，另一端的端部与耗能梁8可拆卸连接。支撑梁7用于与横梁9配合承载水平方向的载荷，支撑梁7倾斜设置，且位于横梁9的下方，支撑梁7的上端与横梁9另一端的底部刚接连接，支撑梁7的下端与钢柱3的下端刚接。耗能梁8与横梁9的截面尺寸相同，但是耗能梁8的钢材的屈服度低于横梁9的钢材的屈服度。通过使用耗能梁8的钢材的屈服度低于横梁9的钢材的屈服度，这样钢框架在受地震作用时，耗能梁8由于具有低屈服点，耗能梁8率先进入屈服阶段，接下来依靠低屈服耗能梁8的塑形变形耗散地震能量，从而改善钢框架的抗震性能。

图2示例了本发明提供的图1中A处的局部放大结构示意图，图3示例了本发明提供的耗能梁端板的结构示意图，如图2和3所示，根据本发明的实施例，横梁9另一端的端部设置有横梁端板4，耗能梁8的端部设置有耗能梁端板5，横梁端板4与耗能梁端板5通过连接件可拆卸连接。本实施例中连接件为螺栓6，使用螺栓6将横梁端板4与耗能梁端板5连接，实现了横梁9与耗能梁8可拆卸连接，耗能梁8发生形变后只需拆卸螺丝便可对耗能梁8进行更换，不会对横梁9的结构造成影响，更换更方便。为了保证横梁9与耗能梁8连接处的强度要求，螺栓6可使用高强螺栓6。本实施例中横梁9与耗能梁8通过螺栓6与横梁端板4、耗能梁端板5配合实现可拆卸连接，当然也可使用腹板替换端板进行连接。

根据本发明的实施例，本实施例中支撑框架还包括柱脚板1，柱脚板1设置于钢柱3下端的端部，柱脚板1与钢柱3刚接连接。柱脚板1水平设置，设置柱脚板1可方便与其他构件进行连接，同时部分柱脚板1也与支撑梁7的下端刚接连接，这样可进一步加强支撑梁7与钢柱3的连接，提高钢框架的结构强度。

在一个实施例中耗能梁8的两侧设置有加劲肋2，钢柱3的下端的两侧和上端的两侧设置有加劲肋2，横梁9另一端的两侧设置有加劲肋2。由于耗能梁8的两侧、钢柱3的下端和上端以及横梁9的另一端均为载荷集中处，在载荷集中处设置加劲肋2，保证构件局部稳定并传递集中力至所设置的条状加强件，可以提高钢框架的稳定性和抗扭性能，进一步提高了耗能梁8、横梁9和钢柱3的延性能力。钢柱3、横梁9、耗能梁8和支撑梁7均为工字钢，工字钢具有价格低廉，侧向刚度大，抗弯能力强和重量轻的优点。

本发明还提供一种建筑，建筑包括如上实施例所述的偏心支撑钢框架。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种偏心支撑钢框架，其特征在于，包括：

两个支撑框架，两个所述支撑框架对称且间隔设置；

2.根据权利要求1所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述支撑框架包括：

钢柱，所述钢柱竖直设置；

3.根据权利要求2所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述横梁另一端的端部设置有横梁端板，所述耗能梁的端部设置有耗能梁端板，所述横梁端板与所述耗能梁端板通过连接件可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述连接件为螺栓。

5.根据权利要求4所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述支撑框架还包括：

6.根据权利要求1至5任一项所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述耗能梁的两侧设置有加劲肋。

7.根据权利要求2至5任一项所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述钢柱的下端的两侧和上端的两侧设置有加劲肋，所述横梁另一端的两侧设置有加劲肋。

8.根据权利要求2至5任一项所述的偏心支撑钢框架，其特征在于，所述钢柱、所述横梁、所述耗能梁和所述支撑梁均为工字钢。

9.一种建筑，其特征在于，所述建筑包括权利要求1至8任一项所述的偏心支撑钢框架。