CN202164703U - 装配式屈曲约束支撑钢框架结构 - Google Patents

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李国强
孙飞飞
胡大柱
胡宝琳
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Abstract

本实用新型公开一种装配式屈曲约束支撑钢框架结构,至少包括一个框架单元,每个框架单元由两根框架柱和一根框架梁围成开口矩形框架,框架梁的两端分别与两根框架柱的上端铰接,还包括至少一根屈曲约束支撑,所述屈曲约束支撑倾斜设置,并且屈曲约束支撑的两端固定连接在所述框架单元内。本实用新型的装配式屈曲约束支撑钢框架结构,屈曲约束支撑在受拉和受压时都能屈服,耗能性能好;梁柱连接设为铰接,在施工现场只需要进行螺栓连接,而且支撑与结构连接也为螺栓连接,施工方便,提升施工速度。

Description

装配式屈曲约束支撑钢框架结构
技术领域
[0001] 本实用新型属于多层和高层建筑技术领域,具体涉及一种装配式屈曲约束支撑钢框架结构。
背景技术
[0002] 传统的刚接纯钢框架结构体系延性及耗能性能好,在楼层水平力反复作用下,整个结构具有较好的滞回特征,但是强震作用后梁柱通常会产生塑性变形,这将使震后修复困难。在钢框架结构中,支撑是一种有效的抗侧力构件,可使钢框架具备更高的抗侧刚度, 传统的带支撑框架有中心支撑框架和偏心支撑框架。中震和强震时,中心支撑框架中的普通支撑会受压屈曲和受拉屈服,而屈曲会使受压承载力降低,从而限制了支撑作为抗侧力构件的耗能能力。偏心支撑框架通过偏心梁段的屈服,限制支撑的屈曲,可使结构具有较好的耗能性能,但是由于偏心梁段屈服,使主结构损伤,地震后结构修复较为困难。
[0003] 现有的刚接钢结构体系在施工时需要在现场施焊,有施工速度慢、增大施工难度, 焊接质量难以保证的缺点。
实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的问题是提供一种装配式屈曲约束支撑钢框架结构,克服现有技术中存在的上述问题。
[0005] 本实用新型装配式屈曲约束支撑钢框架结构,至少包括一个框架单元,每个框架单元由两根框架柱和一根框架梁围成开口矩形框架,框架梁的两端分别与两根框架柱的上端铰接,还包括至少一根屈曲约束支撑,所述屈曲约束支撑倾斜设置,并且屈曲约束支撑的两端固定连接在所述框架单元内。
[0006] 本实用新型多个所述框架单元上下固定连接,并且上一框架单元的框架柱下端与下一框架单元的框架柱上端对应刚性连接。
[0007] 本实用新型每个框架单元内设置一根屈曲约束支撑,屈曲约束支撑的一端固定连接在一根框架柱的上端,屈曲约束支撑的另一端固定连接在另一根框架柱的下端。
[0008] 本实用新型每个框架单元内设有两根屈曲约束支撑,两根屈曲约束支撑的一端固定在一根框架梁的中部,两根屈曲约束支撑的另一端分别固定在该框架单元两根框架柱的端部,使两根屈曲约束支撑成V形或倒V形排列。
[0009] 本实用新型当所述两根屈曲约束支撑成V形排列时,两根屈曲约束支撑的一端固定在与本框架单元相邻的下面一个框架单元的框架梁中部,两根屈曲约束支撑的另一端分别固定在本框架单元的两根框架柱的上端。
[0010] 本实用新型当所述两根屈曲约束支撑成倒V形排列时,两根屈曲约束支撑的一端固定在本框架单元的框架梁中部,两根屈曲约束支撑的另一端分别固定在本框架单元的两根框架柱的下端。
[0011] 通过以上技术方案,本实用新型将结构塑性变形全部引导到屈曲约束支撑上,铰接梁柱框架仅仅承受竖向荷载,使梁柱在强烈地震作用下能保持在弹性状态,继续保持承载能力,保证结构不倒塌。设置屈曲约束支撑抵抗水平荷载,屈曲约束支撑在受拉和受压时都能屈服,耗能性能好,因而梁柱铰接-屈曲约束支撑钢框架结构体系具有与纯钢框架结构体系相似的滞回耗能特征。而且这种结构在地震作用后,产生塑性变形的支撑可以方便的更换,这将有利于震后修复工作。梁柱连接设为铰接,在施工现场只需要进行螺栓连接, 而且支撑与结构连接也为螺栓连接,施工方便,提升施工速度。
附图说明
[0012] 图1为上下层屈曲约束支撑都为单斜杆排列的装配式屈曲约束支撑钢框架结构体系立面示意图。
[0013] 图2为上下层屈曲约束支撑都为倒立V型依次排列的装配式屈曲约束支撑钢框架结构体系立面示意图。
[0014] 图3为上下层屈曲约束支撑V型与倒立V型交叉排列的装配式屈曲约束支撑钢框架结构体系立面示意图。
[0015] 图4为装配式屈曲约束支撑钢框架结构体系框架柱、框架梁和屈曲约束支撑连接节点示意图。
具体实施方式
[0016] 结合以上附图对本实用新型做进一步具体描述:
[0017] 本实用新型装配式屈曲约束支撑钢框架结构,至少包括一个由框架柱1-1,1-2, 1-3,1-4和框架梁2-1,2-2,2-3,2-4围成的框架单元,还包括位于框架单元内的至少一个屈曲约束支撑3-1到3-8,框架柱和框架梁铰接(见图4),屈曲约束支撑两端分别与框架单元的对角点固定相连(见图1),或者屈曲约束支撑成V型或倒立的V型与框架单元固定相连(见图2及图幻。多个框架单元上下依次固定,并相邻两个框架柱的端部刚性连接。
[0018] 如图1所示本实用新型的第一实施例,屈曲约束支撑的两端通过螺栓固定在不同框架柱和框架梁的铰接点上。第一框架柱1-1上端和第二框架柱1-2下端刚接连接成为一体,第三框架柱1-3上端和第四框架柱1-4下端刚接连接成为一体;第一框架梁2-1 —端通过铰接方式连接第一框架柱1-1上端,第一框架梁2-1另一端通过铰接方式连接第三框架柱1-3上端,第二框架梁2-2 —端通过铰接方式连接第二框架柱1-2上端,第二框架梁2-2 另一端通过铰接方式连接第四框架柱1-4上端;第一屈曲约束支撑3-1 —端连接在第一框架柱1-1与第一框架梁2-1的铰接点上,第一屈曲约束支撑3-1另一端连接在第三框架柱 1-3下端,第二屈曲约束支撑3-2 —端连接在第二框架柱1-2与第二框架梁2-2的铰接点上,第二屈曲约束支撑3-2另一端连接在第三框架柱1-3与第一框架梁2-1的铰接点,即使屈曲约束支撑呈单斜杆排列。
[0019] 如图2及图3所示,所述屈曲约束支撑为两根成V型或倒立的V型固定在所述框架结构内,每根屈曲约束支撑的一端通过螺栓固定在所述框架梁和同根框架柱的两个铰接点上,并两根屈曲约束支撑的另一端一起通过螺栓固定在另一根框架柱的中间处。多个框架结构内的屈曲约束支撑为倒立V型依次排列(见图2),或者成V型与倒立的V型交叉排列(见图3)。[0020] 如图2所示本实用新型的第二实施例,多个框架结构内的屈曲约束支撑为倒立V 型依次排列:第三屈曲约束支撑3-3 —端连接在第一框架柱1-1下端,第三屈曲约束支撑 3-3另一端连接在第一框架梁2-1下翼缘中点,第四屈曲约束支撑3-4 —端在连接第三框架柱1-3下端,第四屈曲约束支撑3-4另一端连接在第三屈曲约束支撑3-3与第一框架梁
2-1的铰接点上,即使屈曲约束支撑在第一层呈倒立V型排列;第五屈曲约束支撑3-5 —端连接在第一框架柱1-1与第一框架梁2-1的铰接点上,第五屈曲约束支撑3-5另一端连接在第二框架梁2-2下翼缘中点;第六屈曲约束支撑3-6 —端连接在第三框架柱1-3与第一框架梁2-1的铰接点上,第六屈曲约束支撑3-6另一端连接在第五屈曲约束支撑3-5与第二框架梁2-2的铰接点上,即使屈曲约束支撑在第二层倒立V型排列。
[0021] 如图3所示本实用新型的第三实施例,多个框架结构内的屈曲约束支撑成V型与倒立的V型交叉排列:第三屈曲约束支撑3-3 —端连接在第一框架柱1-1下端,第三屈曲约束支撑3-3另一端连接在第一框架梁2-1下翼缘中点,第四屈曲约束支撑3-4 —端在连接第三框架柱1-3下端,第四屈曲约束支撑3-4另一端连接在第三屈曲约束支撑3-3与第一框架梁2-1的铰接点上,即使屈曲约束支撑在第一层呈倒立V型排列;第七屈曲约束支撑
3-7 一端连接第一框架梁2-1上翼缘中点,第七屈曲约束支撑3-7另一端连接第二框架柱 1-2与第二框架梁2-2的铰接点,第八屈曲约束支撑3-8 —端连接第七屈曲约束支撑3-7与第一框架梁2-1的铰接点,第八屈曲约束支撑3-8另一端连接第四框架柱1-4与第二框架梁2-2的铰接点,即使屈曲约束支撑在第二层呈V型排列。
[0022] 本实用新型提供了一种适用于低层与多层建筑的结构体系,采用图2所示的计算模型进行受力分析,由竖向荷载确定框架梁和框架柱的截面,由水平荷载确定屈曲约束支撑截面。施工中框架梁、框架柱连接采用螺栓连接的铰接形式。框架柱、框架梁上与支撑的连接节点在钢结构加工厂中加工,梁柱在施工现场安装好以后,屈曲约束支撑通过螺栓连接与框架梁、框架柱连接。
[0023] 以一所六层学校教室建筑为例说明其使用过程。该建筑总宽度16m,总长度 48m。层高3. 6m。中间跨度如,边跨6m,共六跨。场地类别II类,基本设防烈度7度。基本风压0. 55kN/m2,位于城市市区。根据竖向荷载和跨度确定梁高,每层框架梁截面为 H400X 150X8X13;根据轴压比选用框架柱截面,第一层、第二层和第三层框架柱中柱截面为H440X300X IOX 18,边柱截面为H390X 300X 10X 16 ;第四层、第五层和第六层框架柱中柱截面为H320 X 200 X IOX 12,边柱截面为H280 X 175 X 8 X 10。采用图1中单斜杆的支撑布置形式,支撑位于中跨。根据几何形状确定支撑长度,根据水平荷载确定支撑芯板截面,第一层、第二层和第三层支撑截面为100X21mm,第四层、第五层和第六层支撑截面为 80 X 14mm。通过设计满足设计目标。

Claims (6)

1. 一种装配式屈曲约束支撑钢框架结构,至少包括一个框架单元,其特征在于,每个框架单元由两根框架柱和一根框架梁围成开口矩形框架,框架梁的两端分别与两根框架柱的上端铰接,还包括至少一根屈曲约束支撑,所述屈曲约束支撑倾斜设置,并且屈曲约束支撑的两端固定连接在所述框架单元内。
2.根据权利要求1所述的钢框架结构,其特征在于,多个所述框架单元上下固定连接, 并且上一框架单元的框架柱下端与下一框架单元的框架柱上端对应刚性连接。
3.根据权利要求1或2所述的钢框架结构,其特征在于,每个框架单元内设置一根屈曲约束支撑,屈曲约束支撑的一端固定连接在一根框架柱的上端,屈曲约束支撑的另一端固定连接在另一根框架柱的下端。
4.根据权利要求2所述的钢框架结构,其特征在于,每个框架单元内设有两根屈曲约束支撑,两根屈曲约束支撑的一端固定在一根框架梁的中部,两根屈曲约束支撑的另一端分别固定在该框架单元两根框架柱的端部,使两根屈曲约束支撑成V形或倒V形排列。
5.根据权利要求4所述的钢框架结构,其特征在于,当所述两根屈曲约束支撑成V形排列时,两根屈曲约束支撑的一端固定在与本框架单元相邻的下面一个框架单元的框架梁中部,两根屈曲约束支撑的另一端分别固定在本框架单元的两根框架柱的上端。
6.根据权利要求4所述的钢框架结构,其特征在于,当所述两根屈曲约束支撑成倒V形排列时,两根屈曲约束支撑的一端固定在本框架单元的框架梁中部,两根屈曲约束支撑的另一端分别固定在本框架单元的两根框架柱的下端。
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