CN113137103B - 组合式支撑框架 - Google Patents

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CN113137103B CN202110400607.9A CN202110400607A CN113137103B CN 113137103 B CN113137103 B CN 113137103B CN 202110400607 A CN202110400607 A CN 202110400607A CN 113137103 B CN113137103 B CN 113137103B
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    • E04H9/024—Structures with steel columns and beams

Abstract

本发明公开了一种组合式支撑框架，所述组合式支撑框架包括支撑结构，所述支撑结构包括第一子框架柱、第二子框架柱、第三子框架柱、第四子框架柱、第一梁、第二梁、第一支撑、第二支撑、第三支撑和第四支撑，第一支撑的下端和第二子框架柱的下端相连，第一支撑的上端和第二梁相连，第二支撑的下端和第三子框架柱的下端相连，第二支撑的上端和第二梁相连，第三支撑的下端和第二梁相连，第三支撑的上端分别与第一子框架柱的上端和第一梁相连，第四支撑的下端和第二梁相连，第四支撑的上端分别与第三子框架柱的上端和第一梁相连，本发明的组合式支撑框架在遇到地震时，框架柱不会发生破坏，保证建筑结构安全和生命财产安全。

Description

组合式支撑框架
技术领域
本发明涉及建筑支撑的技术领域，更具体地，涉及一种组合式支撑框架。
背景技术
钢结构建筑的抗震设计是结构工程师目前面临的重要课题，现有的建筑钢结构设计，是根据抗震设防要求，进行框架柱、梁、支撑等结构构件设计，以抵抗地震力。当发生超出抗震设防烈度的罕遇地震时，往往会引发支撑塑性变形、框架梁塑性变形或框架柱破坏等结构构件的破坏，建筑破坏可能是上述破坏形式的一种，也可能是多种同时发生。
框架柱破坏引起的后果远较支撑塑性变形引起的后果大的多，由于钢材高延性的特性，支撑通过拉伸(或压缩)发生塑性变形耗散地震能量，框架梁发生塑性变形耗散地震能量，均可保护结构安全，避免结构倒塌。而框架柱破坏，造成建筑局部坍塌，甚至可引发整体结构倒塌，造成生命财产的重大损失。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的实施例提出一种组合式支撑框架，该组合式支撑框架在遇到地震时，使框架梁两端先发生弯曲塑性变形耗能，支撑件后发生塑性变形耗能，而框架柱不会发生破坏，从而使建筑结构避免局部坍塌或整体倒塌，保证建筑结构安全和生命财产安全。
根据本发明实施例的组合式支撑框架包括支撑结构，所述支撑结构包括：第一框架柱，所述第一框架柱包括第一子框架柱和第二子框架柱，所述第一子框架柱的下端和所述第二子框架柱的上端相连；第二框架柱，所述第二框架柱包括第三子框架柱和第四子框架柱，所述第三子框架柱的下端和所述第四子框架柱的上端相连；框架梁，所述框架梁包括第一梁和第二梁，所述第一梁的左端和所述第一子框架柱的上端相连，所述第一梁的右端和所述第三子框架柱的上端相连，所述第二梁的左端和所述第二子框架柱的上端相连，所述第二梁的右端和所述第四子框架柱的上端相连；和支撑组件，所述支撑组件包括第一支撑、第二支撑、第三支撑和第四支撑，所述第一支撑的下端和第二子框架柱的下端相连，所述第一支撑的上端和第二梁相连，所述第二支撑的下端和第三子框架柱的下端相连，所述第二支撑的上端和第二梁相连，所述第三支撑的下端和第二梁相连，所述第三支撑的上端分别与第一子框架柱的上端和第一梁相连，所述第四支撑的下端和第二梁相连，所述第四支撑的上端分别与第三子框架柱的上端和第一梁相连。
根据本发明实施例的组合式支撑框架包括支撑结构，该支撑结构具体包括第一子框架柱、第二子框架柱、第三子框架柱、第四子框架柱、第一梁、第二梁、第一支撑、第二支撑、第三支撑和第四支撑。当该支撑结构遇到地震时，第一梁和第二梁的两端处先发生弯曲塑性变形并吸收地震的能量，第一支撑、第二支撑、第三支撑和第四支撑随后发生塑性变形并吸收地震的能量，由此，可以保证第一子框架柱、第二子框架柱、第三子框架柱和第四子框架柱不会发生破坏，从而使建筑结构避免局部坍塌或整体倒塌，保证建筑结构安全和生命财产安全。
在一些实施例中，所述的组合式支撑框架包括多个所述支撑结构，多个所述支撑结构沿上下方向排列，其中，最下层所述支撑结构为第一层。
在一些实施例中，所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑满足以下要求：
Min{N1fi/γRE，P1fi/γRE}≥η·ζ·N1si，Min{N2fi/γRE，P2fi/γRE}≥η·ζ·N2si，
Min{N3fi/γRE，P3fi/γRE}≥η·ζ·N3si，Min{N4fi/γRE，P4fi/γRE}≥η·ζ·N4si，
Figure BDA0003020124570000021
其中，N1fi、N2fi、N3fi、N4fi分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑的受拉承载力，N1si、N2si、N3si、N4si分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑的荷载效应轴力，P1fi、P2fi、P3fi、P4fi分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑的受压承载力，MSL1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁左端的全塑性受弯承载力，MSR1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁右端的全塑性受弯承载力，ML1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁的左端弯矩组合值，MR1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁的右端弯矩组合值，MSL2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端全塑性受弯承载力，MSR2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端全塑性受弯承载力，ML2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端弯矩组合值，MR2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端弯矩组合值，η和γRE均为设定值，η大于1.0。
在一些实施例中，所述第一子框架柱、所述第二子框架柱、所述第三子框架柱和所述第四子框架柱满足以下要求：
MCLTi/γRE≥η*MCLSTi，VCLTi/γRE≥η*VCLSTi，NCLTi/γRE≥η*NCLSTi，
MCLBi/γRE≥η*MCLSBi，VCLBi/γRE≥η*VCLSBi，NCLBi/γRE≥η*NCLSBi，
MCRTi/γRE≥η*MCRSTi，VCRTo/γRE≥η*VCRSTi，NCRTi/γRE≥η*NCRSTi，
MCRBi/γRE≥η*MCRSBi，VCRBi/γRE≥η*VCRSBi，NCRBi/γRE≥η*NCRSBi，
其中，MCLTi、VCLTi、NCLTi分别为第i层所述支撑结构中所述第一子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCLSTi、VCLSTi、NCLSTi分别为第i层所述支撑结构中所述第一子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCLBi、VCLBi、NCLBi分别为第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCLSBi、VCLSBi、NCLSBi分别为第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCRTi、VCRTi、NCRTi分别为第i层所述支撑结构中所述第三子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCRSTi、VCRSTi、NCRSTi分别为第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCRBi、VCRBi、NCRBi分别为第i层所述支撑结构中所述第四子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCRSBi、VCRSBi、NCRSBi分别为第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值。
在一些实施例中，当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第一子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCLTi，
Figure BDA0003020124570000031
其中，所述第一子框架柱的轴线和所述第三支撑的轴线在同一平面内，所述第一子框架柱的轴线和所述第三支撑的轴线之间的夹角为θi，θi＜180°，所述第二子框架柱的轴线和所述第一支撑的轴线在同一平面内，所述第二子框架柱的轴线和所述第一支撑的轴线之间的夹角为φi，φi＜180°。
在一些实施例中，NCLTn＝N3fn·cosθn，其中，NCLTn为最上层所述支撑结构中所述第一子框架柱的地震轴力内力的替代计算值。
在一些实施例中，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，
Figure BDA0003020124570000032
Figure BDA0003020124570000033
NCLTn＝-[P3fn·cosθn]，其中，负号“—”表示地震轴力内力的替代值为竖向向上。
在一些实施例中，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第三子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRTi，最上层所述支撑结构中所述第三子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRTn，
Figure BDA0003020124570000034
NCRTn＝N4fn·cosθn。
在一些实施例中，当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，
Figure BDA0003020124570000035
Figure BDA0003020124570000036
NCRTn＝-[P4fn·cosθn]，其中，负号“—”表示地震轴力内力的替代值为竖向向上。
在一些实施例中，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCLBi，最上层所述支撑结构中所述第二子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCLBn，
Figure BDA0003020124570000041
Figure BDA0003020124570000042
Figure BDA0003020124570000043
在一些实施例中，当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，
Figure BDA0003020124570000044
Figure BDA0003020124570000045
NCLBn＝NCLTn+[(N2fn-P1fn)·cosφi+(P4fn-N3fn·cosθn。
在一些实施例中，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第四子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRBi，最上层所述支撑结构中所述第四子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRBn，
Figure BDA0003020124570000046
Figure BDA0003020124570000047
Figure BDA0003020124570000048
当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，
Figure BDA0003020124570000049
Figure BDA00030201245700000410
Figure BDA00030201245700000411
在一些实施例中，所述第二梁应满足以下要求：VbL2i/γRE≥η·VL2Si，NbL2i/γRE≥η·NL2Si，MbM2i/γRE≥η·MM2Si，VbM2i/γRE≥η·VM2Si，NbM2i/γRE≥η·NM2Si，VbR2i/γRE≥η·VR2Si，NbR2i/γRE≥η·NR2Si，其中，VbL2i、NbL2i分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端剪力、轴力设计值，VL2Si、NL2Si分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端剪力、轴力组合值，Mb2Mi、VbM2i、NbM2i分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的中部弯矩、剪力、轴力设计值，MM2Si、VM2Si、NM2Si分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的中部弯矩、剪力、轴力组合值，VbR2i、NbR2i—分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端剪力、轴力设计值，VR2Si、NR2Si分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端剪力、轴力组合值。
在一些实施例中，所述第一支撑的端部设有第一支撑节点，所述第二支撑的端部设有第二支撑节点，所述第三支撑的端部设有第三支撑节点，所述第四支撑的端部设有第四支撑节点，所述第一支撑节点、所述第二支撑节点、所述第三支撑节点和所述第四支撑节点应满足以下要求：
R1ji/γRE≥η·Max(N1fi，P1fi)，R2ji/γRE≥η·Max(N2fi，P2fi)，R3ji/γRE≥η·Max(N3fi，P3fi)，R4ji/γRE≥η·Max(N4fi，P4fi)，其中，R1ji、R2ji、R3ji、R4ji分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑节点、所述第二支撑节点、所述第三支撑节点和所述第四支撑节点的连接抗力设计值。
在一些实施例中，所述支撑组件的支撑形式为屈曲约束支撑时，所述支撑组件的受拉承载力和受压承载力相等，其中，N1f＝P1f＝f·An，f为钢材强度设计值，An为支撑组件的横截面面积
在一些实施例中，所述支撑组件的支撑形式为标准支撑时，所述支撑组件的受拉承载力和受压承载力不相等，其中，N＝f·An，P＝Ψ·f·A，f为钢材强度设计值，An为支撑组件的横截面面积，ψ为支撑组件的轴心受压构件稳定系数，ψ≤1.0。
附图说明
图1是根据本发明实施例的组合式支撑框架的示意图。
图2是根据本发明实施例的支撑结构的示意图。
附图标记：
组合式支撑框架100，支撑结构101，第一框架柱1，第一子框架柱11，第二子框架柱12，第二框架柱2，第三子框架柱21，第四子框架柱22，框架梁3，第一梁31，第二梁32，支撑组件4，第一支撑41，第二支撑42，第三支撑43，第四支撑44。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1-图2所示，根据本发明实施例的组合式支撑框架100包括支撑结构101，支撑结构101包括第一框架柱1、第二框架柱2、框架梁3和支撑组件4。
第一框架柱1包括第一子框架柱11和第二子框架柱12，第一子框架柱11的下端和第二子框架柱12的上端相连。第二框架柱2包括第三子框架柱21和第四子框架柱22，第三子框架柱21的下端和第四子框架柱22的上端相连。
框架梁3包括第一梁31和第二梁32。第一梁31的左端(例如图1中第一梁31的左端)和第一子框架柱11的上端相连，第一梁31的右端(例如图1中第一梁31的右端)和第三子框架柱21的上端相连，第二梁32的左端(例如图1中第二梁32的左端)和第二子框架柱12的上端相连，第二梁32的右端(例如图1中第二梁32的右端)和第四子框架柱22的上端相连。
支撑组件4包括第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44。第一支撑41的下端和第二子框架柱12的下端相连，第一支撑41的上端和第二梁32相连，第二支撑42的下端和第三子框架柱21的下端相连，第二支撑42的上端和第二梁32相连，第三支撑43的下端和第二梁32相连，第三支撑43的上端分别与第一子框架柱11的上端和第一梁31相连，第四支撑44的下端和第二梁32相连，第四支撑44的上端分别与第三子框架柱21的上端和第一梁31相连。
根据本发明实施例的组合式支撑框架100包括支撑结构101，当支撑结构101遇到地震时，第一梁31和第二梁32的两端处先发生弯曲塑性变形并吸收地震的能量，第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44随后发生塑性变形并吸收地震的能量，由此，可以保证第一子框架柱11、第二子框架柱12、第三子框架柱21和第四子框架柱22不会发生破坏，从而使建筑结构避免局部坍塌或整体倒塌，保证建筑结构安全和生命财产安全。
由此，本发明的组合式支撑框架100具有在遇到地震时，具有框架柱不会发生破坏，从而使建筑结构避免局部坍塌或整体倒塌，保证建筑结构安全和生命财产安全的优点。
在一些实施例中，如图1所示，组合式支撑框架100包括多个支撑结构101，多个支撑结构101沿上下方向排列。具体地，组合式支撑框架100可以为楼层式结构，每层建筑中包含至少一个支撑结构101，由此，有利于提高组合式支撑框架100的稳定性，使得组合式支撑框架100对地震的抵靠能力更强，其中，最下层支撑结构101为第一层。
在一些实施例中，如图2所示，第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44满足以下要求：
Min{N1fi/γRE，P1fi/γRE}≥η·ζ·N1si，Min{N2fi/γRE，P2fi/γRE}≥η·ζ·N2si，
Min{N3fi/γRE，P3fi/γRE}≥η·ζ·N3si，Min{N4fi/γRE，P4fi/γRE}≥η·ζ·N4si，
ζ＝Max(ζ1，ζ2)，
Figure BDA0003020124570000061
其中，N1fi、N2fi、N3fi、N4fi分别为第i层支撑结构101中第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44的受拉承载力，N1si、N2si、N3si、N4si分别为第i层支撑结构101中第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44的荷载效应轴力，P1fi、P2fi、P3fi、P4fi分别为第i层支撑结构101中第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44的受压承载力，MSL1i为第i层支撑结构101中第一梁左端的全塑性受弯承载力，MSR1i为第i层支撑结构101中第一梁右端的全塑性受弯承载力，ML1i为第i层支撑结构101中第一梁的左端弯矩组合值，MR1i为第i层支撑结构101中第一梁的右端弯矩组合值，MSL2i为第i层支撑结构101中第二梁的左端全塑性受弯承载力，MSR2i为第i层支撑结构101中第二梁的右端全塑性受弯承载力，ML2i为第i层支撑结构101中第二梁的左端弯矩组合值，MR2i为第i层支撑结构101中第二梁的右端弯矩组合值，η和γRE均为设定值，η大于1.0。
由此，使得第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44以及与第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44有关的连接节点不会发生破坏。
进一步地，η与结构抗震等级有关，例如，
抗震等级为1级时，η≥1.3；
抗震等级为2级时，η≥1.2；
抗震等级为3级时，η≥1.1。
可以理解的是，上述公式为地震从左向右传递时，第一支撑和第四支撑受拉，第二支撑和第三支撑受压，第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44需满足的设计参数。而当地震从右向左传递时，第一支撑和第四支撑受压，第二支撑和第三支撑受拉，因此，本领域的技术人员可根据上述公式得出第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44需满足的设计参数，此处不再赘述。
在一些实施例中，第一子框架柱11、第二子框架柱12、第三子框架柱21和第四子框架柱22满足以下要求：
MCLTi/γRE≥η*MCLSTi，VCLTi/γRE≥η*VCLSTi，NCLTi/γRE≥η*NCLSTi，
MCLBi/γRE≥η*MCLSBi，VCLBi/γRE≥η*VCLSBi，NCLBi/γRE≥η*NCLSBi，
MCRTi/γRE≥η*MCRSTi，VCRTi/γRE≥η*VCRSTi，NCRTi/γRE≥η*NCRSTi，
MCRBi/γRE≥η*MCRSBi，VCRBi/γRE≥η*VCRSBi，NCRBi/γRE≥η*NCRSBi，
其中，MCLTi、VCLTi、NCLTi分别为第i层支撑结构101中第一子框架柱11的弯矩、剪力、轴力设计值，MCLSTi、VCLSTi、NCLSTi分别为第i层支撑结构101中第一子框架柱11的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCLBi、VCLBi、NCLBi分别为第i层支撑结构101中第二子框架柱12的弯矩、剪力、轴力设计值，MCLSBi、VCLSBi、NCLSBi分别为第i层支撑结构101中第二子框架柱12的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCRTi、VCRTi、NCRTi分别为第i层支撑结构101中第三子框架柱21的弯矩、剪力、轴力设计值，MCRSTi、VCRSTi、NCRSTi分别为第i层支撑结构101中第二子框架柱12的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCRBi、VCRBi、NCRBi分别为第i层支撑结构101中第四子框架柱22的弯矩、剪力、轴力设计值，MCRSBi、VCRSBi、NCRSBi分别为第i层支撑结构101中第二子框架柱12的弯矩、剪力、轴力内力组合值。由此，使得第一子框架柱11、第二子框架柱12、第三子框架柱21和第四子框架柱22以及与第一子框架柱11、第二子框架柱12、第三子框架柱21和第四子框架柱22有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，当地震从第二框架柱2向第一框架柱1传递时，第i层支撑结构101中第一子框架柱11的地震轴力内力的替代计算值为NCLTi，
Figure BDA0003020124570000081
其中，第一子框架柱11的轴线和第三支撑43的轴线在同一平面内，第一子框架柱11的轴线和第三支撑的轴线43之间的夹角为θi，θi＜180°，第二子框架柱12的轴线和第一支撑41的轴线在同一平面内，第二子框架柱12的轴线和第一支撑41的轴线之间的夹角为φi，φi＜180°。由此，使得第一子框架柱11以及与第一子框架柱11有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，NCLTn＝N3fn·cosθn，其中，NCLTn为最上层支撑结构101中第一子框架柱11的地震轴力内力的替代计算值。
在一些实施例中，当地震从第一框架柱1向第二框架柱2传递时，
Figure BDA0003020124570000082
Figure BDA0003020124570000083
NCLTn＝-P3fn·cosθn，其中，负号“—”表示地震轴力内力的替代值为竖向向上。
在一些实施例中，当地震从第一框架柱1向第二框架柱2传递时，第i层支撑结构101中第三子框架柱21的地震轴力内力的替代计算值为NCRTi，最上层支撑结构101中第三子框架柱21的地震轴力内力的替代计算值为NCRTn，
Figure BDA0003020124570000084
NCRTn＝N4fn·cosθn。由此，使得第三子框架柱21以及与第三子框架柱21有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，当地震从第二框架柱2向第一框架柱1传递时，
Figure BDA0003020124570000085
Figure BDA0003020124570000086
NCRTn＝-P4fn·cosθn，其中，负号“—”表示地震轴力内力的替代值为竖向向上。
在一些实施例中，当地震从第一框架柱1向第二框架柱2传递时，第i层支撑结构101中第二子框架柱12的地震轴力内力的替代计算值为NCLBi，最上层支撑结构101中第二子框架柱12的地震轴力内力的替代计算值为NCLBn，
Figure BDA0003020124570000087
NCLBn＝NCLTn+[(N1fn-P2fn)·cosφi+(P3fn-N4fn)·cosθn]。由此，使得第二子框架柱12以及与第二子框架柱12有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，当地震从第二框架柱2向第一框架柱1传递时，
Figure BDA0003020124570000091
Figure BDA0003020124570000092
NCLBn＝NCLTn+[(N2fn-P1fn)·cosφi+(P4fn-N3fn·cosθn。
在一些实施例中，当地震从第一框架柱1向第二框架柱2传递时，第i层支撑结构101中第四子框架柱22的地震轴力内力的替代计算值为NCRBi，最上层支撑结构101中第四子框架柱22的地震轴力内力的替代计算值为NCRBn，
Figure BDA0003020124570000093
NCRBn＝NCRTn+[(N1fn-P2fn)·cosφi+(P3fn-N4fn)·cosθn]。由此，使得第四子框架柱22以及与第四子框架柱22有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，当地震从第二框架柱2向第一框架柱1传递时，
Figure BDA0003020124570000094
Figure BDA0003020124570000095
NCRBn＝NCRTn+[(N2fn-P1fn)·cosφi+(P4fn-N3fn·cosθn。
在一些实施例中，第二梁32应满足以下要求：VbL2i/γRE≥η·VL2Si，NbL2i/γRE≥η·NL2Si，MbM2i/γRE≥η·MM2Si，VbM2i/γRE≥η·VM2Si，NbM2i/γRE≥η·NM2Si，VbR2i/γRE≥η·VR2Si，NbR2i/γRE≥η·NR2Si，
其中，VbL2i、NbL2i分别为第i层支撑结构101中第二梁的左端剪力、轴力设计值，VL2Si、NL2Si分别为第i层支撑结构101中第二梁的左端剪力、轴力组合值，Mb2Mi、VbM2i、NbM2i分别为第i层支撑结构101中第二梁的中部弯矩、剪力、轴力设计值，MM2Si、VM2Si、NM2Si分别为第i层支撑结构101中第二梁的中部弯矩、剪力、轴力组合值，VbR2i、NbR2i—分别为第i层支撑结构101中第二梁的右端剪力、轴力设计值，VR2Si、NR2Si分别为第i层支撑结构101中第二梁的右端剪力、轴力组合值。由此，使得第一梁31和第二梁32以及与第一梁31和第二梁32有关的连接节点不会发生破坏。
可以理解的是，本发明中的支撑结构101多遇地震组合时，第二梁32弯矩、剪力、轴力组合值对应的状态为：当地震从第一框架柱1向第二框架柱2时,考虑第一支撑41和第四支撑44达到受拉承载力，第二支撑42和第三支撑43达到受压承载力，作用于第二梁32上。当地震从第二框架柱2向第一框架柱1时,考虑第一支撑41和第四支撑44达到受压承载力，第二支撑42和第三支撑43达到受拉承载力，作用于第二梁32上。
在一些实施例中，第一支撑41的端部设有第一支撑节点，第二支撑42的端部设有第二支撑节点，第三支撑43的端部设有第三支撑节点，第四支撑44的端部设有第四支撑节点，第一支撑节点、第二支撑节点、第三支撑节点和第四支撑节点应满足以下要求：
R1ji/γRE≥η·Max(N1fi，P1fi)，R2ji/γRE≥η·Max(N2fi，P2fi)，R3ji/γRE≥η·Max(N3fi，P3fi)，R4ji/γRE≥η·Max(N4fi，P4fi)，其中，R1ji、R2ji、R3ji、R4ji分别为第i层支撑结构101中第一支撑节点、第二支撑节点、第三支撑节点和第四支撑节点的连接抗力设计值。由此，使得第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44以及与第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，支撑组件4的支撑形式为屈曲约束支撑时，支撑组件4的受拉承载力和受压承载力相等，其中，N1f＝P1f＝f·An，f为钢材强度设计值，An为支撑组件的横截面面积。由此，使得第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44以及与第一支撑41、第二支撑42、第三支撑43和第四支撑44有关的连接节点不会发生破坏。
在一些实施例中，支撑组件4的支撑形式为标准支撑时，支撑组件的受拉承载力和受压承载力不相等，其中，N＝f·An，P＝Ψ·f·A，f为钢材强度设计值，An为支撑组件的横截面面积，ψ为支撑组件的轴心受压构件稳定系数，ψ≤1.0。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，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。
在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种组合式支撑框架，其特征在于，包括支撑结构，所述支撑结构包括：
第一框架柱，所述第一框架柱包括第一子框架柱和第二子框架柱，所述第一子框架柱的下端和所述第二子框架柱的上端相连；
第二框架柱，所述第二框架柱包括第三子框架柱和第四子框架柱，所述第三子框架柱的下端和所述第四子框架柱的上端相连；
框架梁，所述框架梁包括第一梁和第二梁，所述第一梁的左端和所述第一子框架柱的上端相连，所述第一梁的右端和所述第三子框架柱的上端相连，所述第二梁的左端和所述第二子框架柱的上端相连，所述第二梁的右端和所述第四子框架柱的上端相连；和
支撑组件，所述支撑组件包括第一支撑、第二支撑、第三支撑和第四支撑，所述第一支撑的下端和第二子框架柱的下端相连，所述第一支撑的上端和第二梁相连，所述第二支撑的下端和第三子框架柱的下端相连，所述第二支撑的上端和第二梁相连，所述第三支撑的下端和第二梁相连，所述第三支撑的上端分别与第一子框架柱的上端和第一梁相连，所述第四支撑的下端和第二梁相连，所述第四支撑的上端分别与第三子框架柱的上端和第一梁相连；
其中，所述组合式支撑框架，包括多个所述支撑结构，多个所述支撑结构沿上下方向排列，其中，最下层所述支撑结构为第一层；
当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第一子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCLTi，
Figure FDA0003696678380000011
其中，所述第一子框架柱的轴线和所述第三支撑的轴线在同一平面内，所述第一子框架柱的轴线和所述第三支撑的轴线之间的夹角为θi，θi＜180°，所述第二子框架柱的轴线和所述第一支撑的轴线在同一平面内，所述第二子框架柱的轴线和所述第一支撑的轴线之间的夹角为φi，φi＜180°；
NCLTn＝N3fn·cosθn，其中，NCLTn为最上层所述支撑结构中所述第一子框架柱的地震轴力内力的替代计算值；
当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，
Figure FDA0003696678380000012
NCLTn＝-[P3fn·cosθn]，其中，负号“-”表示地震轴力内力的替代值为竖向向上。
2.根据权利要求1所述的组合式支撑框架，其特征在于，所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑满足以下要求：
Min{N1fi/γRE，P1fi/γRE}≥η·ζ·N1si，Min{N2fi/γRE，P2fi/γRE}≥η·ζ·N2si，
Min{N3fi/γRE，P3fi/γRE}≥η·ζ·N3si，Min{N4fi/γRE，P4fi/γRE}≥η·ζ·N4si，
ζ＝Max(ζ1，ζ2)，
Figure FDA0003696678380000021
其中，N1fi、N2fi、N3fi、N4fi分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑的受拉承载力，N1si、N2si、N3si、N4si分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑的荷载效应轴力，P1fi、P2fi、P3fi、P4fi分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑、所述第二支撑、所述第三支撑和所述第四支撑的受压承载力，MSL1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁左端的全塑性受弯承载力，MSR1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁右端的全塑性受弯承载力，ML1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁的左端弯矩组合值，MR1i为第i层所述支撑结构中所述第一梁的右端弯矩组合值，MSL2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端全塑性受弯承载力，MSR2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端全塑性受弯承载力，ML2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端弯矩组合值，MR2i为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端弯矩组合值，η和γRE均为设定值，η大于1.0。
3.根据权利要求1所述的组合式支撑框架，其特征在于，所述第一子框架柱、所述第二子框架柱、所述第三子框架柱和所述第四子框架柱满足以下要求：
MCLTi/γRE≥η*MCLSTi，VCLTi/γRE≥η*VCLSTi，NCLTi/γRE≥η*NCLSTi，
MCLBi/γRE≥η*MCLsBi，VCLBi/γRE≥η*VCLSBi，NCLBi/γRE≥η*NCLSBi，
MCRTi/γRE≥η*MCRSTi，VCRTi/γRE≥η*VCRSTi，NCRTi/γRE≥η*NCRsTi，
MCRBi/γRE≥η*MCRSBi，VCRBi/γRE≥η*VCRSBi，NCRBi/γRE≥η*NCRSBi，
其中，MCLTi、VCLTi、NCLTi分别为第i层所述支撑结构中所述第一子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCLSTi、VCLSTi、NCLSTi分别为第i层所述支撑结构中所述第一子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCLBi、VCLBi、NCLBi分别为第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCLSBi、VCLSBi、NCLSBi分别为第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCRTi、VCRTi、NCRTi分别为第i层所述支撑结构中所述第三子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCRSTi、VCRSTi、NCRSTi分别为第i层所述支撑结构中所述第三子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值，MCRBi、VCRBi、NCRBi分别为第i层所述支撑结构中所述第四子框架柱的弯矩、剪力、轴力设计值，MCRSBi、VCRSBi、NCRSBi分别为第i层所述支撑结构中所述第四子框架柱的弯矩、剪力、轴力内力组合值。
4.根据权利要求1所述的组合式支撑框架，其特征在于，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第三子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRTi，最上层所述支撑结构中所述第三子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRTn，
Figure FDA0003696678380000031
NCRTn＝N4fn·cosθn。
5.根据权利要求4所述的组合式支撑框架，其特征在于，当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，
Figure FDA0003696678380000032
NCRTn＝-[P4fn·cosθn]，其中，负号“-”表示地震轴力内力的替代值为竖向向上。
6.根据权利要求1所述的组合式支撑框架，其特征在于，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第二子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCLBi，最上层所述支撑结构中所述第二子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCLBn，
Figure FDA0003696678380000033
NCLBn＝NCLTn+[(N1fn-P2fn)·cosφi+(P3fn-N4fn)·cosθn]。
7.根据权利要求6所述的组合式支撑框架，其特征在于，当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，
Figure FDA0003696678380000034
NCLBn＝NCLTn+[(N2fn-P1fn)·cosφi+(P4fn-N3fn)·cosθn]。
8.根据权利要求5所述的组合式支撑框架，其特征在于，当地震从所述第一框架柱向所述第二框架柱传递时，第i层所述支撑结构中所述第四子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRBi，最上层所述支撑结构中所述第四子框架柱的地震轴力内力的替代计算值为NCRBn，
Figure FDA0003696678380000035
NCRBn＝NCRTn+[(N1fn-P2fn)·cosφi+(P3fn-N4fn)·cosθn]。
9.根据权利要求8所述的组合式支撑框架，其特征在于，当地震从所述第二框架柱向所述第一框架柱传递时，
Figure FDA0003696678380000041
NCRBn＝NCRTn+[(N2fn-P1fn)·cosφi+(P4fn-N3fn)·cosθn]。
10.根据权利要求1所述的组合式支撑框架，其特征在于，所述第二梁应满足以下要求：
VbL2i/γRE≥η·VL2Si，NbL2i/γRE≥η·NL2Si，MbM2i/γRE≥η·MM2Si，
VbM2i/γRE≥η·VM2Si，NbM2i/γRE≥η·NM2Si，VbR2i/γRE≥η·VR2Si，NbR2i/γRE≥η·NR2Si，
其中，VbL2i、NbL2i分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端剪力、轴力设计值，VL2Si、NL2Si分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的左端剪力、轴力组合值，Mb2Mi、VbM2i、NbM2i分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的中部弯矩、剪力、轴力设计值，MM2Si、VM2Si、NM2Si分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的中部弯矩、剪力、轴力组合值，VbR2i、NbR2i-分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端剪力、轴力设计值，VR2Si、NR2Si分别为第i层所述支撑结构中所述第二梁的右端剪力、轴力组合值。
11.根据权利要求1所述的组合式支撑框架，其特征在于，所述第一支撑的端部设有第一支撑节点，所述第二支撑的端部设有第二支撑节点，所述第三支撑的端部设有第三支撑节点，所述第四支撑的端部设有第四支撑节点，所述第一支撑节点、所述第二支撑节点、所述第三支撑节点和所述第四支撑节点应满足以下要求：
R1ji/γRE≥η·Max(N1fi，P1fi)，R2ji/γRE≥η·Max(N2fi，P2fi)，R3ji/γRE≥η·Max(N3fi，P3fi)，R4ji/γRE≥η·Max(N4fi，P4fi)，其中，R1ji、R2ji、R3ji、R4ji分别为第i层所述支撑结构中所述第一支撑节点、所述第二支撑节点、所述第三支撑节点和所述第四支撑节点的连接抗力设计值。
12.根据权利要求2所述的组合式支撑框架，其特征在于，所述支撑组件的支撑形式为屈曲约束支撑时，所述支撑组件的受拉承载力和受压承载力相等，其中，N1f＝P1f＝f·An，f为钢材强度设计值，An为支撑组件的横截面面积。
13.根据权利要求2所述的组合式支撑框架，其特征在于，所述支撑组件的支撑形式为标准支撑时，所述支撑组件的受拉承载力和受压承载力不相等，其中，N＝f·An，P＝Ψ·f·A，f为钢材强度设计值，An为支撑组件的横截面面积，ψ为支撑组件的轴心受压构件稳定系数，ψ≤1.0。
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