CN211037377U - 一种偏心支撑装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种偏心支撑装置，属于建筑工程技术领域，解决了偏心支撑装置的耗能梁段无法单独更换的问题。本实用新型的偏心支撑装置包括框架柱、偏心支撑梁、支撑杆和盖板，偏心支撑梁的两端均与框架柱连接，其中，偏心支撑梁包括耗能梁段、非耗能梁段和连接组件，耗能梁段通过连接组件与非耗能梁段或/和框架柱可拆卸连接；盖板盖设在耗能梁段上方，且与连接组件相接触；支撑杆的一端与偏心支撑梁连接，支撑杆的另一端与梁柱节点或地面或另一支撑梁连接。本实用新型的耗能梁段能够单独更换，耗能梁段与非耗能梁段无需再设置为同一截面同一材质，使偏心支撑梁的结构能够进行精细化设计，达到较优的结构布置。

Description

一种偏心支撑装置

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，尤其涉及一种偏心支撑装置。

背景技术

框架支撑结构体系分为中心支撑框架结构体系和偏心支撑框架结构体系，在大震作用下，中心支撑框架结构体系较偏心支撑框架结构体系更容易失稳，造成刚度急剧下降，尤其是在地震作用下，中心支撑框架结构体系更容易出现由于支撑重复压屈而造成的抗压承载力急剧下降，因此，在地震区的高层钢结构建筑中，偏心支撑框架结构体系应用的更为普遍。

相对于中心支撑框架结构体系，偏心支撑框架结构体系的主要特点是每一根支撑斜杆的两端，至少有一端不与梁柱节点相连，如此，支撑斜杆与柱之间、或支撑斜杆与支撑斜杆之间就形成了一个耗能梁段。耗能梁段使得偏心支撑框架结构体系在弹性阶段具有较高的强度和刚度，在中大震阶段可以较好地进行滞回耗能，在整个抗震过程中，耗能梁段起到了“保险丝”的作用，其通过塑性变形，有效地限制了支撑斜杆中的轴线应力，避免了支撑屈曲，使得偏心支撑框架结构体系具有很强的延性和耗能能力。

传统的偏心支撑结构，耗能梁段和非耗能梁段为一根框架梁，支撑斜杆通过连接节点(包括梁柱节点、支撑斜杆与梁/柱/地的连接点、支撑斜杆与支撑斜杆连接点等)与框架梁相连，形成耗能梁段，但是这种偏心支撑结构存在耗能梁段无法单独更换，一旦耗能梁段出现较大的塑性变形，需要更换整条框架梁，造成资源浪费。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种偏心支撑装置，用以解决现有偏心支撑装置的耗能梁段无法单独更换的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种偏心支撑装置，包括框架柱、偏心支撑梁、支撑杆和盖板，偏心支撑梁的两端均与框架柱连接，其中，偏心支撑梁包括耗能梁段、非耗能梁段和连接组件，耗能梁段通过连接组件与非耗能梁段或/和框架柱可拆卸连接；盖板盖设在耗能梁段上方，且与连接组件相接触；支撑杆的一端与偏心支撑梁连接，支撑杆的另一端与梁柱节点或地面或另一支撑梁连接。

进一步，所述连接组件包括端板和连接件，

端板安装在所述耗能梁段的两个端面；端板安装在非耗能梁段与耗能梁段连接的端面；端板安装在所述框架柱与耗能梁段连接的位置处；

连接件将位于耗能梁段的端板和非耗能梁段的端板可拆卸连接；连接件将位于耗能梁段的端板和框架柱的端板可拆卸连接。

进一步，所述端板安装在框架柱的牛腿上，牛腿通过所述连接组件与所述耗能梁段可拆卸连接；

相邻的两块端板相对应的位置开设有螺栓孔；

连接件为高强螺栓，高强螺栓与所述螺栓孔相适配。

进一步，所述螺栓孔为长圆孔。

进一步，所述盖板搁置在所述耗能梁段的端板上缘。

进一步，所述端板的面积大于所述耗能梁段、非耗能梁段的横截面面积，且耗能梁段、非耗能梁段位于端板的中央位置。

进一步，所述耗能梁段的截面为H型钢截面，且耗能梁段为剪切屈服型耗能梁段。

进一步，所述耗能梁段的腹板材质为LY160钢或Q235钢，所述耗能梁段的上下翼材质为Q345钢。

进一步，所述耗能梁段的内部设有横向加劲肋；所述非耗能梁段与所述耗能梁段相连的一端设有加劲肋。

进一步，所述非耗能梁段上方设有楼板。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

(1)耗能梁段通过连接组件与框架柱、非耗能梁段可拆卸连接，使耗能梁段能够单独更换，耗能梁段与非耗能梁段无需再设置为同一截面同一材质，耗能梁段与非耗能梁段可根据各自的受力情况选择合适的截面和材质，使偏心支撑梁的结构能够进行精细化设计，达到较优的结构布置；

(2)耗能梁段的材质通过采用强度低延性好的材质(因耗能梁段是主要的耗能构件，通过较大的塑性变形进行滞回耗能)，非耗能梁段的材质通过采用高强度的材质(作为梁段的支撑结构，需要保持弹性状态)，使本实用新型的偏心支撑梁与传统偏心梁相比，能够同时满足耗能梁段、非耗能梁段的受力需求；

(3)耗能梁段作为主要的耗能构件，会出现较大的塑性变形，多次滞后循环后，易出现低周疲劳破坏，震后需要更换，本实用新型的偏心支撑梁的耗能梁段能够单独更换，震后修复简单便捷，无需更换整条偏心支撑梁，避免资源浪费；

(4)传统的偏心支撑装置中，耗能梁段和非耗能梁段组成的框架梁与上部砼板整浇，连为一体，造成震后修复困难，本实用新型的偏心支撑装置中的盖板放置在耗能梁段上方，需要更换耗能梁段时，可将盖板掀开，更换耗能梁段后，再将盖板重新盖设在新的耗能梁段上方，不影响耗能梁段的更换，震后修复方便快捷。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为具体实施例的偏心支撑装置的结构图；

图2为具体实施例的偏心支撑装置A-A剖视图。

附图标记：

1-架柱；11-悬臂梁段；12-牛腿；2-偏心支撑梁；21-耗能梁段；22-非耗能梁段；23-连接组件；231-端板；232-连接件；24-加劲肋；3-支撑杆；4-盖板；5-楼板。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本实用新型的一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，公开了一种偏心支撑装置，如图1-图2所示，包括框架柱1、偏心支撑梁2、支撑杆3和盖板4，其中，偏心支撑梁2包括耗能梁段21、非耗能梁段22和连接组件23，耗能梁段21的两端通过连接组件23分别与非耗能梁段22一端、框架柱1可拆卸连接，或者耗能梁段21的两端通过连接组件23分别与两段非耗能梁段23的一端可拆卸连接；非耗能梁段22未与耗能梁段21连接的一端与框架柱1连接；盖板4盖设在耗能梁段21上方，与连接组件3相接触；支撑杆3的一端与偏心支撑梁2连接，另一端与梁柱节点或地面或另一支撑梁连接。

与现有技术相比，本实施例提供的偏心支撑装置，通过设置连接组件23，使得耗能梁段21能够单独更换，当耗能梁段21出现较大的塑性变形后，无需更换整个偏心支撑梁2，更换耗能梁段21即可，不仅有益于震后修复，还节省建筑资源；盖板4放置在耗能梁段21上方，需要更换耗能梁段时，将盖板4掀开，更换耗能梁段后，再将盖板4重新盖设在新的耗能梁段21上方，不影响耗能梁段的更换，震后修复方便快捷。此外，本实施例的耗能梁段21和非耗能梁段22可以根据自身特征设计合适的截面和选择合适的材质，不再拘泥于同一截面同一材质。

框架柱1包括悬臂梁段11和牛腿12，框架柱1通过悬臂梁段11、牛腿12与非耗能梁段22、耗能梁段21连接。

需要说明的是，偏心支撑梁2包括的耗能梁段21、非耗能梁段22的段数取决于整个偏心支撑装置的具体偏心结构体系，连接组件23的数量是耗能梁段21数量的两倍。在本实施例中，偏心支撑梁2包括一段耗能梁段21、一段非耗能梁段22和两个连接组件23，耗能梁段21的两端通过连接组件23分别与框架柱1、非耗能梁段22的一端可拆卸连接，非耗能梁段23的另一端与框架柱1所带的悬臂梁段11连接(例如采用栓焊连接)，支撑杆3的一端与非耗能梁段22连接(例如采用焊接)，支撑杆3的另一端与梁柱节点连接(例如采用焊接)。

连接组件23包括端板231和连接件232，端板231安装在耗能梁段21的两端，端板231安装在非耗能梁段22与耗能梁段21连接的一端或两端，端板231安装在框架柱1与耗能梁段21连接的位置，连接件232将位于耗能梁段的端板与非耗能梁段的端板或框架柱的端板两两可拆卸连接，形成完整的偏心支撑梁2。

在本实施例中，端板231安装在耗能梁段21的两端、非耗能梁段22的一端及框架柱1的牛腿12上，相邻的两块端板231相对应的位置开设有螺栓孔，连接件232为高强螺栓，高强螺栓穿过相对的螺栓孔拧紧，将相邻的两块端板231的可拆卸连接在一起，高强螺栓的个数需要满足传递耗能梁段轴力和剪力的要求，保证耗能梁段受力屈服过程中不发生滑移。此外，为了便于震后更换耗能梁段，螺栓孔采用长圆孔孔型，即使地震后偏心支撑装置存在残余位移角，也不影响高强螺栓的拆卸，依旧能够快速更换耗能梁段。本实施例中，端板231与牛腿12、耗能梁段21、非耗能梁段22钢梁采用全熔透焊接。

耗能梁段21上盖设有盖板4，盖板4为上浮式盖板，具体地，盖板4搁放在耗能梁段两端安装的端板231上缘，便于检修更换耗能梁段21，掀开盖板4之后在楼面上直接操作，以便进行检修更换作业。本实施例中，盖板4为预制构件，可以现场预制，材质可采用混凝土。

为使耗能梁段21与非耗能梁段22、框架柱1的连接稳固，端板231的面积大于耗能梁段21、非耗能梁段22的横截面面积(在本实施例中，耗能梁段21、非耗能梁段22的横截面相同)，且端板231的宽、高分别大于耗能梁段21、非耗能梁段22宽、高，耗能梁段21、非耗能梁段22位于端板231的中央位置。需要说明的是，端板231需高出耗能梁段21、非耗能梁段22上表面一定的距离，以便更好地支撑盖板4，该距离是根据端板4的受力及构造需求计算得来的。

为了更好地支撑盖板4，以及方便更换耗能梁段21，框架柱1通过牛腿12与连接组件3连接，具体地，牛腿11的一端与框架柱1连接，另一端与端板231连接，为更换耗能梁段21留出更多的操作空间。在本实用新型中，牛腿12与框架柱1、端板231为全焊连接。

耗能梁段21采用H型钢截面，设计为剪切屈服型耗能梁段，此种设计方法为现有常规成熟的设计方法，在此不再赘述。

为了避免耗能梁段21出现腹板局部屈曲破坏，在耗能梁段21内部焊接有横向加劲肋24，以提高耗能梁段的耗能能力。在非耗能梁段22靠近耗能梁段21的一端也设置了加劲肋24，此处设置加劲肋起到传递支撑轴力的作用。

为了便于施工，非耗能梁段22上方与楼板5相连，具体地，楼板5为现浇混凝土楼板，非耗能梁段22的顶部通过栓钉与现浇混凝土楼板相连，以形成钢梁-砼板组成梁。

耗能梁段21由于为腹板剪切屈服滞回耗能，耗能梁段21的腹板材质采用低屈服钢材，如LY160钢和Q235钢等。为了易于实现耗能梁段21屈服机制为剪切屈服型，耗能梁段21的上下翼材质采用高屈服钢材，如Q345钢等。

作为耗能梁段21的弹性支撑结构，非耗能梁段、框架柱、牛腿、支撑杆的材质采用高屈服钢材制作，如Q345钢等。

与现有偏心支撑装置相比，本实施例提供的偏心支撑装置，其起到耗散地震能量的耗能梁段采用可拆卸的方式进行装配，中大震过后，如需更换，从上部掀开上浮式盖板，松紧高强螺栓，就可将耗能梁段进行更换。

本实施例提供的偏心支撑装置，具有以下有益效果：

(1)耗能梁段与非耗能梁段为分段设置，便于根据受力情况的不同进行设计优化，提高材料实用效率，提高结构性能，降低材耗；

(2)在地震时，偏心支撑装置的主要变形及耗能集中在耗能梁段，本实施例中采用高强螺栓、端板的可拆卸连接方式与非耗能梁段、框架柱等弹性支撑构件连接，震后非常容易更换耗能梁段，能够保证及时恢复偏心支撑装置的抗震性能和使用性能；

(3)在地震过程中，耗能梁段的腹板屈服耗能，仅将此耗能梁段(均为短段)进行更换，无需更换整个偏心支撑梁，能够实现巨大的经济效益；

(4)震后更换的耗能梁段均在工厂制作，现场拼接，加工精度容易控制，耗能梁段耗能效果更佳。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种偏心支撑装置，其特征在于，包括框架柱(1)、偏心支撑梁(2)、支撑杆(3)和盖板(4)，偏心支撑梁(2)的两端均与框架柱(1)连接，其中，

偏心支撑梁(2)包括耗能梁段(21)、非耗能梁段(22)和连接组件(23)，耗能梁段(21)通过连接组件(23)与非耗能梁段(22)或/和框架柱(1)可拆卸连接；

盖板(4)盖设在耗能梁段(21)上方，且与连接组件(23)相接触；

支撑杆(3)的一端与偏心支撑梁(2)连接，支撑杆(3)的另一端与梁柱节点或地面或另一支撑梁连接。

2.根据权利要求1所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述连接组件(23)包括端板(231)和连接件(232)，

端板(231)安装在所述耗能梁段(21)的两个端面；端板(231)安装在非耗能梁段(22)与耗能梁段(21)连接的端面；端板(231)安装在所述框架柱(1)与耗能梁段(21)连接的位置处；

连接件(232)将位于耗能梁段(21)的端板(231)和非耗能梁段(22)的端板(231)可拆卸连接；连接件(232)将位于耗能梁段(21)的端板(231)和框架柱(1)的端板(231)可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述端板(231)安装在框架柱(1)的牛腿(12)上，牛腿(12)通过所述连接组件(23)与所述耗能梁段(21)可拆卸连接；

相邻的两块端板(231)相对应的位置开设有螺栓孔；

连接件(232)为高强螺栓，高强螺栓与所述螺栓孔相适配。

4.根据权利要求3所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述螺栓孔为长圆孔。

5.根据权利要求2-4任一所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述盖板(4)搁置在所述耗能梁段(21)的端板(231)上缘。

6.根据权利要求2-4任一所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述端板(231)的面积大于所述耗能梁段(21)、非耗能梁段(22)的横截面面积，且耗能梁段(21)、非耗能梁段(22)位于端板(231)的中央位置。

7.根据权利要求1所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述耗能梁段(21)的截面为H型钢截面，且耗能梁段(21)为剪切屈服型耗能梁段。

8.根据权利要求7所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述耗能梁段(21)的腹板材质为LY160钢或Q235钢，所述耗能梁段(21)的上下翼材质为Q345钢。

9.根据权利要求1所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述耗能梁段(21)的内部设有横向加劲肋(24)；所述非耗能梁段(22)与所述耗能梁段(21)相连的一端设有加劲肋(24)。

10.根据权利要求1所述的偏心支撑装置，其特征在于，所述非耗能梁段(22)上方设有楼板(5)。

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