CN113152678A - 一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，包括木框架、轻钢桁架和消能阻尼器。所述木框架包括木梁、木柱。所述轻钢桁架位于木框架所在平面，且固定在木梁、木柱上，相邻轻钢桁架通过消能阻尼器连接，从而木框架、轻钢桁架和消能阻尼器三者形成整体。轻钢桁架为木框架提供较大的刚度，消能阻尼器将轻钢桁架连接起来，在地震作用下，消能阻尼器先屈服耗能，从而减小了木框架的损伤，提高了木结构的抗震性能。

Description

一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系
技术领域
本发明涉及建筑工程抗震，特别涉及一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系。
背景技术
地震是地壳运动并产生地震波释放能量的一种极常见自然现象。按照地震形成的原因可以分为构造地震、火山地震、塌陷地震和诱发地震。其中，地质构造活动引发的地震叫构造地震，由于岩石断裂瞬间会释放巨大的能量，因此构造地震会对地面造成严重的破坏。地壳构造的复杂性和地震的随机性导致人们很难准确预测地震发生的时间和地点，难以躲避地震灾害，从而造成灾难性的后果。
由于震级较高的地震会造成建筑物的破坏和倒塌，从而造成人员伤亡和严重的经济损失，因此，提高建筑物抵抗大震的能力，减轻建筑物在震后的破坏程度，已成为地震科研人员和结构工程师们的重要目标。地震的实质相当于是能量的输入，传统的抗震设计理念是通过增强建筑物本身的强度、刚度和延性来抵抗地震，也就是依靠结构本身来消耗地震输入的能量，这样的抗震方法可能会导致建筑物的结构构件过于庞大、不美观、不经济，也会导致震后修复难度大。如今，振动控制技术成为了抵御震害的有效方法，其中消能减震技术是指在结构的特定部位装设消能减震结构。在小震时，消能减震结构处于弹性状态，为主体结构提供附加刚度，在中震、大震的作用下，消能减震结构在主体结构之前进入非弹性状态进行耗能，从而减轻主体结构的损伤破坏。
随着当今住宅建筑可持续发展和标准化生产的要求，木结构在我国具有很好的发展前景。如今，提高建筑物抵抗大震的能力，减轻建筑物在震后的破坏程度，是地震科研人员和结构工程师们的重要目标，因此将消能抗震结构与木结构相结合，通过一定的方式将消能阻尼器安装于木结构上可以在强震下有效的保护主体结构，增加木结构的刚度和耗能能力，使木结构具有更好的抗震性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，以解决现有技术中存在的问题。
本发明提供如下技术方案：
方案一：一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，包括木梁1、木柱2、轻钢桁架3、消能阻尼器4、螺栓5和T形连接件6；
所述木梁1、木柱2均为细长构件，且均具有四个长度明显大于宽度的表面，规定垂直于木框架平面的内表面为梁内表面101、柱内表面201，规定平行于木框架平面的表面为梁侧表面102、柱侧表面202。
所述梁内表面101、柱内表面201开有槽口。
所述梁侧表面102 1、柱侧表面202均开有若干圆孔。
所述T形连接件6包括带孔钢板Ⅰ601和与之垂直的不带孔钢板Ⅰ602，二者通过焊接形成整体。
所述T形连接件6的带孔钢板Ⅰ601嵌入木梁1、木柱2所设槽口中，与圆孔尺寸相匹配的螺栓5 插入圆孔中进行固定。
所述轻钢桁架3包括腹杆301、下弦杆302和连接端节点303，所述腹杆301端部与不带孔钢板Ⅰ602 连接，轻钢桁架3固定在梁内表面101、柱内表面201上。
相邻所述梁内表面101、柱内表面201上固定的轻钢桁架3之间通过消能阻尼器4连接。
进一步，每一个螺栓和螺母与木材表面接触的位置，均可设置一个垫圈。
进一步，所述消能阻尼器连接端401与轻钢桁架节点303的连接方式为螺栓连接或者销轴连接。
进一步，所述消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器、粘滞阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
方案二：一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，其特征在于:包括木梁1、木柱2、轻钢桁架 3、消能阻尼器4、螺栓5和U形连接件7。
所述木梁1、木柱2均为细长构件，且均具有四个长度明显大于宽度的表面，规定垂直于木框架平面的内表面为梁内表面101、柱内表面201，规定平行于木框架平面的表面为梁侧表面102、柱侧表面202。
所述梁侧表面102、柱侧表面202均开有若干圆孔。
所述U形连接件7包括两块带孔钢板Ⅱ701和与之垂直的不带孔钢板Ⅱ702，二者通过焊接形成整体。
所述U形连接件7包裹住木梁1、木柱2，与圆孔尺寸相匹配的螺栓5插入圆孔中进行固定。
所述轻钢桁架3包括腹杆301、下弦杆302和连接端节点303，所述腹杆301端部与不带孔钢板Ⅱ702 连接，轻钢桁架3固定在梁内表面101、柱内表面201上。
相邻所述梁内表面101、柱内表面201上固定的轻钢桁架3之间通过消能阻尼器4连接。
进一步，消能阻尼器连接端401与轻钢桁架节点303的连接方式为螺栓连接或者销轴连接。
进一步，所述消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器、粘滞阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
采用上述方案的含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，轻钢桁架为木框架提供较大的刚度，消能阻尼器连接轻钢桁架，形成了一个完整的木框架抗震结构新体系。在强震时消能阻尼器则可发挥减震耗能的特性。
本发明的技术效果在于：
1.可解决传统木框架在地震作用下易破坏的问题；
2.可充分发挥耗能材料的耗能特性，在地震作用下，消能阻尼器率先屈服，从而减小木框架的损伤；
3.易于实现消能阻尼器的可更换。
上述说明仅是本方案说明的概述，为了能够更清楚的了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述说明和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图；
图2为T形连接件和木梁连接示意图；
图3为实施例2的结构示意图；
图4为齿状T形连接件和木柱连接示意图；
图5为实施例3的结构示意图；
图6为U形连接件和木梁连接示意图；
图7为实施例4的结构示意图；
图8为齿状U形连接件和木梁连接示意图。
图中：木梁1、梁内表面101、梁侧表面102、木柱2、柱内表面201、柱侧表面202、轻钢桁架3、轻钢桁架腹杆301、轻钢桁架下弦杆302、轻钢桁架连接端节点303、消能阻尼器4、消能阻尼器连接端 401、螺栓5、T形连接件6、带孔钢板Ⅰ601、不带孔钢板Ⅰ602、U形连接件7、带孔钢板Ⅱ701、不带孔钢板Ⅱ702、齿状T形连接件8、带孔钢板Ⅲ801、不带孔钢板Ⅲ802、齿状U形连接件9、带孔钢板Ⅳ 901、不带孔钢板Ⅳ902。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
参见图1，本实施例公开一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，包括木梁1、木柱2、轻钢桁架3、消能阻尼器4、螺栓5和T形连接件6。
参见图1，所述木梁1、木柱2均具有四个长度明显大于宽度的表面，规定垂直于木框架平面的内表面为梁内表面101、柱内表面201，规定平行于木框架平面的表面为梁侧表面102、柱侧表面202。
参见图1和图2，梁内表面101、柱内表面201开有槽口。梁侧表面均开有若干圆孔。
T形连接件6包括带孔钢板Ⅰ601和与之垂直的不带孔钢板Ⅰ602，二者通过焊接形成整体。
参见图1和图2，T形连接件6的带孔钢板Ⅰ601嵌入木梁1、木柱2所设槽口中，与圆孔尺寸相匹配的螺栓5插入圆孔中进行固定。
轻钢桁架腹杆301端部与不带孔钢板Ⅰ602的连接，将轻钢桁架3固定于梁内表面101、柱内表面 201。
固定于相邻所述梁内表面101和柱内表面201上的轻钢桁架3之间通过消能阻尼器4连接。
消能阻尼器连接端401分别连接在轻钢桁架下弦两端的节点303上，消能阻尼器连接端401与轻钢桁架节点303的连接方式为螺栓连接或者销轴连接。
消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器、粘滞阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
实施例2：
参见图3，本实施例中连接件采用齿状T形连接件8，梁内表面101、柱内表面201所设槽口与所述齿状T形连接件8相匹配，所述齿状T形连接件8由带孔钢板Ⅲ801和与之垂直的不带孔钢板Ⅲ802焊接形成，本实施例的其他实施方法与实施例1相同。
实施例3：
参见图4和图5，本实施例公开一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，其特征在于:包括木梁 1、木柱2、轻钢桁架3、消能阻尼器4、螺栓5和U形连接件7。
木梁1、木柱2均具有四个长度明显大于宽度的表面，规定垂直于木框架平面的内表面为梁内表面 101、柱内表面201，规定平行于木框架平面的表面为梁侧表面102、柱侧表面202。
梁侧表面102、柱侧表面202均开有若干圆孔。
U形连接件7包括两块带孔钢板Ⅱ701和与之垂直的不带孔钢板Ⅱ702，二者通过焊接形成整体。
U形连接件7包裹住木梁1、木柱2，与圆孔尺寸相匹配的螺栓5插入圆孔中进行固定。
轻钢桁架腹杆301端部与不带孔钢板Ⅱ702的连接，将轻钢桁架3固定于梁内表面101、柱内表面 201。
固定于相邻所述梁内表面101和柱内表面201上的轻钢桁架3之间通过消能阻尼器4连接。
消能阻尼器连接端401与轻钢桁架节点303的连接方式为螺栓连接或者销轴连接。
消能阻尼器4可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器、粘滞阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
实施例4：
参见图6和7，本实施例中连接件采用齿状U形连接件9，所述齿状U形连接件9由两块带孔钢板Ⅳ 901和与之垂直的不带孔钢板Ⅳ902焊接形成。本实施例的其他实施方法与实施例3相同。

Claims (4)

1.一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，其特征在于：包括木梁(1)、木柱(2)、轻钢桁架(3)、消能阻尼器(4)、螺栓(5)和T形连接件(6)；
所述木梁(1)、木柱(2)均具有四个长度明显大于宽度的表面，垂直于木框架平面的内表面为梁内表面(101)、柱内表面(201)，平行于木框架平面的表面为梁侧表面(102)、柱侧表面(202)；
所述梁内表面(101)、柱内表面(201)开有槽口；
所述梁侧表面(102)、柱侧表面(202)均开有若干圆孔；
所述T形连接件(6)包括带孔钢板Ⅰ(601)和与之垂直的不带孔钢板Ⅰ(602)，二者通过焊接形成整体；
所述T形连接件(6)的带孔钢板Ⅰ(601)嵌入木梁(1)、木柱(2)所设槽口中，与圆孔尺寸相匹配的螺栓(5)插入圆孔中进行固定；
所述轻钢桁架(3)包括腹杆(301)、下弦杆(302)和连接端节点(303)，所述腹杆(301)端部与不带孔钢板Ⅰ(602)连接，轻钢桁架(3)固定于梁内表面(101)、柱内表面(201)；
相邻梁内表面(101)、柱内表面(201)上固定的所述轻钢桁架(3)之间通过所述消能阻尼器(4)连接；
所述消能阻尼器(4)的两端为连接端(401)，分别连接在所述轻钢桁架下弦两端的节点(303)上。
2.一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，其特征在于:包括木梁(1)、木柱(2)、轻钢桁架(3)、消能阻尼器(4)、螺栓(5)和U形连接件(7)；
所述木梁(1)、木柱(2)均具有四个长度明显大于宽度的表面，规定垂直于木框架平面的内表面为梁内表面(101)、柱内表面(102)，规定平行于木框架平面的表面为梁侧表面(102)、柱侧表面(202)；
所述梁侧表面(102)、柱侧表面(202)均开有若干圆孔；
所述U形连接件(7)包括两块带孔钢板Ⅱ(701)和与之垂直的不带孔钢板Ⅱ(702)，二者通过焊接形成整体；
所述U形连接件(7)包裹住所述木梁(1)、木柱(2)，与圆孔尺寸相匹配的螺栓(5)插入圆孔中进行固定；
所述轻钢桁架(3)包括腹杆(301)、下弦杆(302)和连接端节点(303)，所述腹杆(301)端部与不带孔钢板Ⅱ(702)连接，轻钢桁架(3)固定在所述梁内表面(101)、柱内表面(201)；
相邻所述梁内表面(101)、柱内表面(201)上固定的轻钢桁架(3)之间通过消能阻尼器(4)连接；
所述消能阻尼器(4)的两端为连接端(401)，分别连接在轻钢桁架下弦两端的节点(303)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，其特征在于：所述的消能阻尼器(4)可以是防屈曲支撑阻尼器、弯曲型阻尼器、剪切型阻尼器、粘滞阻尼器或者形状记忆合金阻尼器等。
4.根据权利要求1或2所述的一种含轻钢桁架的木框架消能抗震结构体系，其特征在于：所述消能阻尼器连接端(401)是连接在消能阻尼器(4)两端的端板，所述消能阻尼器连接端(401)与轻钢桁架节点(301)的连接方式为螺栓连接或者销轴连接。
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