CN204491833U - 一种新型高性能钢框架结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种新型高性能钢框架结构，包括高强钢框架柱、普通钢框架梁、低屈服点钢耗能器和普通钢支撑；在地震作用下，低屈服点钢耗能器率先进入屈服耗能，作为抗震设防的第一道防线；普通钢框架梁的屈服耗能在低屈服点钢耗能器之后，作为抗震设防的第二道防线；高强钢框架柱的屈服耗能在普通钢框架梁之后，作为第三道防线；普通钢支撑始终保持不屈服，提供足够的刚度将钢框架的层间侧移有效的传递至所述低屈服点钢耗能器。通过选择不同强度的钢材制作相应类型的构件，可以充分发挥不同强度钢材各自的优势，形成具有多道抗震防线及合理耗能机制的结构体系，提高结构的抗震性能，降低结构的经济成本，解决了现有技术的问题。

Description

一种新型高性能钢框架结构
技术领域
本实用新型涉及建筑钢结构工程领域，具体涉及一种新型高性能钢框架结构。
背景技术
随着现代钢结构高度及跨度的不断增大，使得结构对提高钢材强度减轻自重以及改善耗能机制提高抗震性能等各方面提出了更新和更高要求，如果纯粹采用普通钢材建造，将使结构高度及跨度均受到较大限制，并且导致相应的建造成本大大增加。另一方面，随着钢材冶炼及轧制工艺的不断发展，使得生产制造比普通强度钢材强度更高、韧性更强的高强度钢材以及比普通强度钢材强度更低、延性更好的低屈服点钢材成为可能。将高强度钢材和低屈服点钢材等新型钢材结合普通强度钢材分别应用于结构中不同类型的构件，有利于发挥各种强度钢材各自的优势。
因此，纯粹采用普通钢材建造的传统钢结构已经无法满足现代钢结构迅速发展的需求，而有机结合高强度钢材、低屈服点钢材和普通强度钢材的新型钢结构体系在安全性、合理性、经济性等各方面都具有明显优势，并将会成为未来建筑钢结构的新发展方向。
实用新型内容
实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种新型高性能钢框架结构，通过选择不同强度的钢材制作相应类型的构件，充分发挥不同强度钢材各自的优势，提高结构的抗震性能，降低结构的经济成本，解决了现有技术的问题。
技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，包括高强钢框架柱、普通钢框架梁、低屈服点钢耗能器和普通钢支撑；
所述高强钢框架柱与所述普通钢框架梁相连接；所述普通钢支撑一端与所述低屈服点钢耗能器相连接，另一端与所述高强钢框架柱连接，或与所述普通钢框架梁相连接，或与高强钢框架柱和普通钢框架梁的连接点相连接；
所述低屈服点钢耗能器的一端与所述普通钢框架梁相连接，另一端与所述普通钢支撑相连接，或所述低屈服点钢耗能器两端均与所述普通钢支撑相连接。
在地震作用下，所述低屈服点钢耗能器率先进入屈服耗能，作为抗震设防的第一道防线；所述普通钢框架梁的屈服耗能在所述低屈服点钢耗能器之后，作为抗震设防的第二道防线；所述高强钢框架柱的屈服耗能在所述普通钢框架梁之后，作为抗震设防的第三道防线；所述普通钢支撑始终保持不屈服，提供足够的刚度将钢框架的层间侧移有效的传递至所述低屈服点钢耗能器。
进一步的，高强钢框架柱采用名义屈服强度fy≥460MPa的高强度钢材制作；所述低屈服点钢耗能器采用名义屈服强度fy≤235MPa的低屈服点钢材制作，所述普通钢框架梁和所述普通钢支撑采用名义屈服强度fy介于235MPa与460MPa之间的普通强度钢材制作。采用不同的强度的钢材制作不同类型的构件，能够有效发挥不同强度钢材各自的优势。
进一步的，高强钢框架柱与所述普通钢框架梁的连接采用刚性连接方式；所述低屈服点钢耗能器与所述普通钢框架梁的连接和所述低屈服点钢耗能器与所述普通钢支撑的连接均采用螺栓连接方式。螺栓连接方式，便于施工安装及震后更换。
进一步的，普通钢支撑可以仅与所述普通钢框架梁相连，也可以仅与高强钢框架柱相连，也可以同时与普通钢框架梁和高强钢框架柱同时相连；其连接方式均可以采用刚性连接或铰接连接方式。
进一步的，普通钢框架梁与所述高强钢框架柱的连接述普通钢框架梁与所述高强钢框架柱的连接采用梁端截面不变的普通梁柱节点、或采用梁端截面削弱型节点或梁端截面加强型节点。
进一步的，低屈服点钢耗能器可采用弯曲型或剪切型低屈服点钢耗能器。
有益效果：本实用新型提供的钢框架结构将高强度钢材、低屈服点钢材和普通强度钢材有机结合，采用不同强度的钢材分别应用于结构中不同类型的构件，有利于发挥各种强度钢材各自的优势，合理、高效的利用各种强度的钢材。
该结构结在地震作用下，可以形成良好的耗能机制，便于实现结构抗震性能化设计并达到“小震不坏、中震可修、大震不倒”的抗震设计目标，提高结构整体的抗震性能。
其中，低屈服点钢耗能器与所述普通钢框架梁的连接和所述低屈服点钢耗能器与所述普通钢支撑的连接均采用螺栓连接方式，便于施工安装及震后更换。
相对于纯粹采用普通强度钢材的传统钢框架结构来看，本实用新型在安全性、合理性、经济性等各方面都具有明显优势。
附图说明
图1为采用人字支撑的高性能钢框架结构示意图
图2为采用V形支撑的高性能钢框架结构示意图
图3为采用X形支撑的高性能钢框架结构示意图
图中：1-高强钢框架柱；2-普通钢框架梁；3-低屈服点钢耗能器；4-普通钢支撑。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
如图1-3所示，一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，包括高强钢框架柱1、普通钢框架梁2、低屈服点钢耗能器3和普通钢支撑4；
所述高强钢框架柱1作为结构的竖向承重构件，所述普通钢框架梁2作为结构的水平承重构件，所述普通钢框架梁2的两端与所述高强钢框架柱1分别相连接。所述普通钢支撑4一端与所述低屈服点钢耗能器3相连接，另一端与所述高强钢框架柱1相连接，或与所述普通钢框架梁2相连接，或与高强钢框架柱1和普通钢框架梁2的连接点相连接；
所述低屈服点钢耗能器3的一端与所述普通钢框架梁2相连接，另一端与所述普通钢支撑4相连接，或所述低屈服点钢耗能器3的两端均与所述普通钢支撑4相连接。
在地震作用下，所述低屈服点钢耗能器3率先进入屈服耗能，作为抗震设防的第一道防线；所述普通钢框架梁2的屈服耗能在所述低屈服点钢耗能器3之后，作为抗震设防的第二道防线；所述高强钢框架柱1的屈服耗能在所述普通钢框架梁2之后，作为抗震设防的第三道防线；所述普通钢支撑4始终保持不屈服，提供足够的刚度将钢框架的层间侧移有效的传递至所述低屈服点钢耗能器3。
进一步的，所述高强钢框架柱1采用名义屈服强度fy≥460MPa的高强度钢材制作；所述低屈服点钢耗能器3采用名义屈服强度fy≤235MPa的低屈服点钢材制作，所述普通钢框架梁2和所述普通钢支撑4采用名义屈服强度fy介于235MPa与460MPa之间的普通强度钢材制作。
进一步的，所述高强钢框架柱1与所述普通钢框架梁2的连接采用刚性连接方式；所述低屈服点钢耗能器3与所述普通钢框架梁2的连接和所述低屈服点钢耗能器3与所述普通钢支撑4的连接均采用螺栓连接方式。
进一步的，所述普通钢支撑可以仅与所述普通钢框架梁相连，也可以仅与所述高强钢框架柱1相连，也可以同时与普通钢框架梁和高强钢框架柱同时相连；其连接方式均可以采用刚性连接或铰接连接方式。
进一步的，普通钢框架梁与所述高强钢框架柱的连接述普通钢框架梁与所述高强钢框架柱的连接采用梁端截面不变的普通梁柱节点、或采用梁端截面削弱型节点或梁端截面加强型节点。
进一步的，低屈服点钢耗能器3可采用弯曲型或剪切型低屈服点钢耗能器。
实施例1：人字支撑式
如图1所示为采用人字支撑的新型高性能钢框架结构。所述高强钢框架柱1与所述普通钢框架梁2以刚接方式相连接。所述普通钢支撑4采用人字支撑的形式，两个所述普通钢支撑4上端相连、下端分开，形成“人”字形，相连端称为尖端，分开端称为开口端，人字形支撑的开口端与所述高强钢框架柱1连接，或与普通钢框架梁2连接，或与高强钢框架柱1和普通钢框架梁2的连接节点相连接，连接方式为刚接或铰接；人字形支撑的尖端与所述低屈服点钢耗能器3采用螺栓相连接。所述低屈服点钢耗能器3上端与所述普通钢框架梁2采用螺栓相连接，下端与人字形支撑的尖端采用螺栓相连接。
实施例2：V形支撑式
如图2所示为采用V形支撑的新型高性能钢框架结构。所述高强钢框架柱1与所述普通钢框架梁2以刚接方式相连接。所述普通钢支撑4采用V形支撑的形式，两个所述普通钢支撑4下端相连、上端分开，形成“V”字形，相连端称为尖端，分开端称为开口端。V形支撑的开口端与所述高强钢框架柱1连接，或与普通钢框架梁2连接，或与高强钢框架柱1和普通钢框架梁2的连接节点相连接，连接方式为刚接或铰接；V形支撑的尖端与所述低屈服点钢耗能器3采用螺栓相连接。所述低屈服点钢耗能器3下端与所述普通钢框架梁2采用螺栓相连接，上端与V形支撑的尖端采用螺栓相连接。
实施例3：X形支撑式
如图3所示为采用X形支撑的新型高性能钢框架结构。所述高强钢框架柱1与所述普通钢框架梁2以刚接方式相连接。所述普通钢支撑4采用X形支撑的形式，包含V形的上半部分支撑和人字形的下半部分支撑。所述低屈服点钢耗能器3位于V形的上半部分支撑和人字形的下半部分支撑之间，所述低屈服点钢耗能器3的上端与V形上半部分支撑的尖端相连接，所述低屈服点钢耗能器3的下端与人字形下半部分支撑的尖端相连接。V形上半部分支撑的开口端及人字形下半部分支撑的开口端均与所述高强钢框架柱1连接，或与普通钢框架梁2连接，或与高强钢框架柱1和普通钢框架梁2的交点连接，连接方式为刚接或铰接。所述低屈服点钢耗能器3上端与V形上半部分支撑尖端及下端与人字形下半部分支撑尖端的连接均采用螺栓连接。
上述三个实施例，可以根据需要进行调整，以使所述低屈服点钢耗能器3和所述普通钢支撑4避开建筑使用所需开设洞口的位置。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，包括高强钢框架柱(1)、普通钢框架梁(2)、低屈服点钢耗能器(3)和普通钢支撑(4)；
所述高强钢框架柱(1)与所述普通钢框架梁(2)相连接；所述普通钢支撑(4)一端与所述低屈服点钢耗能器(3)相连接，另一端与所述高强钢框架柱(1)连接，或与所述普通钢框架梁(2)相连接，或与所述高强钢框架柱(1)和所述普通钢框架梁(2)的连接节点相连接；
所述低屈服点钢耗能器(3)的一端与所述普通钢框架梁(2)相连接，另一端与所述普通钢支撑(4)相连接，或所述低屈服点钢耗能器(3)两端均与所述普通钢支撑(4)相连接。
2.如权利要求1所述的一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，所述高强钢框架柱(1)采用名义屈服强度fy≥460MPa的高强度钢材制作；所述低屈服点钢耗能器(3)采用名义屈服强度fy≤235MPa的低屈服点钢材制作，所述普通钢框架梁(2)和所述普通钢支撑(4)采用名义屈服强度fy介于235MPa与460MPa之间的普通强度钢材制作。
3.如权利要求1所述的一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，所述高强钢框架柱(1)与所述普通钢框架梁(2)的连接采用刚性连接方式。
4.如权利要求1所述的一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，所述低屈服点钢耗能器(3)与所述普通钢框架梁(2)的连接和所述低屈服点钢耗能器(3)与所述普通钢支撑(4)的连接均采用螺栓连接方式。
5.如权利要求1所述的一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，所述普通钢支撑(4)与所述高强钢框架柱(1)，或与所述普通钢框架梁(2)，或与所述高强钢框架柱(1)和所述普通钢框架梁(2)的连接节点的连接方式均可以采用刚性连接或铰接连接方式。
6.如权利要求1所述的一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，所述普通钢框架梁(2)与所述高强钢框架柱(1)的连接采用梁端截面不变的普通梁柱节点、或采用梁端截面削弱型节点或梁端截面加强型节点。
7.如权利要求1所述的一种新型高性能钢框架结构，其特征在于，所述低屈服点钢耗能器(3)可采用弯曲型或剪切型低屈服点钢耗能器。
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