CN216041745U - 一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，包括分设为多层的支撑钢框架结构，每层支撑钢框架结构的内部分别铰接设置有若干用于支撑侧向载荷的柱间支撑结构，支撑钢框架结构由若干竖向设置的框架钢柱以及若干与框架钢柱可拆卸连接且水平设置的钢梁依次拼接而成；每一层支撑钢框架结构内部的柱间支撑结构设置为W形或人字形。本实用新型通过合理设置柱间支撑结构的位置，调整多层钢框架的刚心、形心位置，形成多层钢框架的抗侧力支撑体系，能够抵抗侧向载荷，在侧向荷载作用下，侧向位移变小，使多层支撑钢框架达到强支撑框架。

Description

一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系

技术领域

本实用新型涉及建筑技术领域，更具体涉及一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系。

背景技术

钢结构建筑是一种新型的建筑体系，打通房地产业、建筑业、冶金业之间的行业界线，集合成为一个新的产业体系，是业内人士普遍看好的钢结构建筑体系。钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好。并且由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而大大减少工期。由于钢材的可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保，因而被世界各国广泛采用，应用在工业建筑和民用建筑中。

现有钢结构框架存在以下缺陷：

1)钢柱常用箱型或圆管，钢梁连接借助内加强环或外加强环，构造复杂。

2)钢梁连接需要刚接，需要消耗的螺栓数量多，焊接量大，焊接为人工焊接，焊接结果需要进行检测。

3)钢梁通过刚接的方式和钢柱连接，能够抗剪、抵抗水平荷载，在地震作用下，柱受力较大，截面需要加大，用钢量增加；钢框架较难实现无侧移框架，因而柱的长细比与无侧移框架相比较大，截面需要加大，用钢量增加；钢构件加工周期较长，拼焊需要大量技术工人；同时钢框架具有牛腿柱，运输不便，装车率低，运输成本大；现场安装需要有较高技术水平的焊工，无疑增加了安装难度。

实用新型内容

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，以解决背景技术中的问题，以使得钢框架结构体系能够抵抗侧向载荷，并在侧向载荷作用下，侧向位移变小，降低用钢量，降低或消除现场焊接量。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。

一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，包括分设为多层的支撑钢框架结构，每层支撑钢框架结构的内部分别铰接设置有若干用于支撑侧向载荷的柱间支撑结构，支撑钢框架结构由若干竖向设置的框架钢柱以及若干与框架钢柱可拆卸连接且水平设置的钢梁依次拼接而成；每一层支撑钢框架结构内部的柱间支撑结构设置为W形或人字形。

进一步优化技术方案，所述框架钢柱和钢梁的截面均为热轧H型。

进一步优化技术方案，所述框架钢柱分节设置，相邻两节框架钢柱之间通过第一可拆卸连接组件连接。

进一步优化技术方案，所述框架钢柱的底端通过柱脚铰接节点设置在地面上。

进一步优化技术方案，所述柱间支撑结构包括分别倾斜铰接设置在上下相邻两钢梁之间的第一倾斜连接柱、第二倾斜连接柱、第三倾斜连接柱和第四倾斜连接柱，第一倾斜连接柱、第二倾斜连接柱、第三倾斜连接柱和第四倾斜连接柱设置为W形；位于下层的钢梁底端与两框架钢柱之间分别倾斜铰接设置有与第二倾斜连接柱同线设置的第五斜连接柱和与第三倾斜连接柱同线设置的第六斜连接柱。

进一步优化技术方案，所述柱间支撑结构包括分别倾斜铰接设置在上下相邻两钢梁之间的第七倾斜连接柱和第八倾斜连接柱，第七倾斜连接柱和第八倾斜连接柱之间形成人字形；位于下层的钢梁底端与两框架钢柱之间分别倾斜铰接设置有之间呈人字形设置的第九倾斜支撑柱和第十倾斜支撑柱。

由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。

本实用新型通过合理设置柱间支撑结构的位置，调整多层钢框架的刚心、形心位置，形成多层钢框架的抗侧力支撑体系，能够抵抗侧向载荷，在侧向荷载作用下，侧向位移变小，使多层支撑钢框架达到强支撑框架。通过刚性楼面和抗侧力支撑体系，降低钢柱两个平面内的计算长度，降低钢柱长细比，提升整体结构刚度；倾斜连接柱全铰接连接，消除现场焊接困难的情况，降低了螺栓使用总数。调整一层支撑形式，提供门洞口开洞空间。本实用新型提升了结构安全储备，减小用钢量及高强螺栓用量，提升了钢构件加工速度，运输装载能力和现场施工效率。

附图说明

图1为本实用新型立面布置构造；

图2为本实用新型平面布置构造示意图；

图3为本实用新型柱间支撑结构的一种结构示意图；

图4为本实用新型图3的部分结构示意图；

图5为本实用新型两框架钢柱拼接时的结构示意图；

图6为本实用新型钢梁与柱强轴连接时的结构示意图；

图7为本实用新型钢梁与柱弱轴连接时的结构示意图。

其中：1、框架钢柱，11、柱强轴，12、柱弱轴，13、柱脚铰接节点，2、钢梁，21、上层钢梁，22、下层钢梁，3、柱间支撑结构，31、倾斜连接柱，311、第一倾斜连接柱，312、第二倾斜连接柱，313、第三倾斜连接柱，314、第四倾斜连接柱，315、第五倾斜连接柱，316、第六倾斜连接柱，317、第七倾斜连接柱，318、第八倾斜连接柱，319、第九倾斜支撑柱，3110、第十倾斜支撑柱，32、铰接头，33、铰接座，4、第一可拆卸连接组件，41、第一外侧连接板，42、第一内侧连接板，43、第二内侧连接板，44、第二外侧连接板，45、第三内侧连接板，46、第一锁紧螺栓，47、第一锁紧螺母，5、第二可拆卸连接组件，51、L型连接板，52、第二锁紧螺栓，53、第二锁紧螺母。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。

一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，结合图1至图7所示，包括分设为多层的支撑钢框架结构，每层支撑钢框架结构的内部分别铰接设置有若干柱间支撑结构3，柱间支撑结构3用于支撑侧向载荷。

支撑钢框架结构由若干竖向设置的框架钢柱1以及若干与框架钢柱1可拆卸连接且水平设置的钢梁2依次拼接而成。框架钢柱1为竖向支撑柱。相邻两钢梁之间的间距<45mm。

框架钢柱1和钢梁2的截面均为热轧H型。本实用新型中的框架钢柱1分节设置，相邻两节框架钢柱之间通过第一可拆卸连接组件4连接。

第一可拆卸连接组件4包括第一外侧连接板41、第一内侧连接板42、第二内侧连接板43、第二外侧连接板44、第三内侧连接板45、第一锁紧螺栓46和第一锁紧螺母47。第一外侧连接板41设置在相邻两框架钢柱1外侧，第二内侧连接板43设置在相邻两框架钢柱1内侧，第二内侧连接板43与第一外侧连接板41相互配合且两者之间通过若干间隔设置的第一锁紧螺栓46和第一锁紧螺母47锁紧定位。第二外侧连接板44设置在相邻两框架钢柱1外侧，第二内侧连接板43设置在相邻两框架钢柱1内侧，第二外侧连接板44与第二内侧连接板43相互配合且两者之间通过若干间隔设置的第一锁紧螺栓46和第一锁紧螺母47锁紧定位。此外，相邻两框架钢柱1的纵向内侧面两侧分别设置有第三内侧连接板45，两第三内侧连接板45之间同样通过第一锁紧螺栓46和第一锁紧螺母47进行锁紧定位。

每三个第一锁紧螺栓46和第一锁紧螺母47设置为一组，即为第一锁紧组件，每组中的第一锁紧螺栓46和第一锁紧螺母47错位间隔设置。

框架钢柱1包括柱强轴11和柱弱轴12，钢梁2与柱强轴11之间以及钢梁2与柱弱轴12之间分别通过第二可拆卸连接组件5连接。

第二可拆卸连接组件5包括L型连接板51、第二锁紧螺栓52、第二锁紧螺母53。

钢梁2与柱强轴11之间进行连接时，L型连接板51设置在钢梁2与柱强轴11的交界处，此时的钢梁2共设置有两个，图中仅画出了一个。对于每一钢梁2，位于柱强轴11的内外侧面处分别设置有一对相互对应的L型连接板51，共设置有两对L型连接板51，分别位于钢梁2内部的左右两侧。每对对L型连接板51之间通过第二锁紧螺栓52和第二锁紧螺母53进行锁紧定位。

钢梁2与柱弱轴12之间进行连接时，L型连接板51同样设置在钢梁2与柱强轴11的交界处，此时的钢梁2共设置有三个或四个，钢梁2交汇于柱弱轴12上。对于每一钢梁2，位于柱弱轴12的内外侧面处分别设置有一对相互对应的L型连接板51，共设置有两对L型连接板51，分别位于钢梁2内部的左右两侧。每对对L型连接板51之间通过第二锁紧螺栓52和第二锁紧螺母53进行锁紧定位。

框架钢柱1的底端通过柱脚铰接节点13设置在地面上。

每一层支撑钢框架结构内部的柱间支撑结构3设置为W形或人字形。柱间支撑结构3包括若干倾斜连接柱31，倾斜连接柱31设置为圆筒状，倾斜连接柱31的两端分别设置有铰接头32，铰接头32铰接设置在铰接座33上。

当柱间支撑结构3设置为W形时，柱间支撑结构3包括分别倾斜铰接设置在上下相邻两钢梁2之间的第一倾斜连接柱311、第二倾斜连接柱312、第三倾斜连接柱313和第四倾斜连接柱314，第一倾斜连接柱311、第二倾斜连接柱312、第三倾斜连接柱313和第四倾斜连接柱314设置为W形。此时，上层钢梁21的底端设置有一个铰接座，下层钢梁22的顶端设置有两个铰接座，第一倾斜连接柱311、第二倾斜连接柱312同时设置在一个铰接座上，第二倾斜连接柱312、第三倾斜连接柱313同时设置在一个铰接座上，第三倾斜连接柱313、第四倾斜连接柱314同时设置在一个铰接座上。第一倾斜连接柱311的顶端通过铰接座固定设置在一框架钢柱1上，第四倾斜连接柱314的顶端通过铰接座固定设置在另一框架钢柱1上。

位于下层的钢梁底端与两框架钢柱之间分别倾斜铰接设置有与第二倾斜连接柱312同线设置的第五斜连接柱315和与第三倾斜连接柱313同线设置的第六斜连接柱316。

当柱间支撑结构3设置为人字形时，柱间支撑结构3包括分别倾斜铰接设置在上下相邻两钢梁2之间的第七倾斜连接柱317和第八倾斜连接柱318，第七倾斜连接柱317和第八倾斜连接柱318之间形成人字形。第七倾斜连接柱317和第八倾斜连接柱318的顶端分别铰接设置在固定于上层钢梁21上的铰接座上。

位于下层的钢梁底端与两框架钢柱之间分别倾斜铰接设置有之间呈人字形设置的第九倾斜支撑柱319和第十倾斜支撑柱3110。

本实用新型中的结构体系具有以下特点：

1、钢梁全铰接，全螺栓连接，侧向力由支撑承担。

2、可以通过现行PKPM(V2.5.2V5.2.3)及3D3S2020软件计算并出计算书，并可通过审图机构进行审查。

3、本体系通过一个双层钢结构车库的对比，以同样建筑适用性，提高一定可靠性的前提下，用钢量与传统钢框架相比，降低了15％以上，螺栓使用量下降50％以上。

4、柱、梁全数字化加工产品，柱间支撑及楼板横向水平支撑连接件均为标准件，可装配化达到100％。

5、本体系全部钢梁均采用热轧H型钢，加工前构件全部采用BIM软件建模，生成数字化加工NC文件，保证加工精度及现场安装的便利性。

6、数字化构件的加工大大减少了劳动力需求，减少制作工人数量70％以上。

7、钢梁无或有极少量焊接工作，加工速度提升40％以上。

8、钢梁上外凸构件基本没有，增加了构件的运输能力。

9、支撑为标准构件，安装便利，且更换非常便利。

10、本体系钢梁及支撑部分为全螺栓连接，工地现场无需动火，保证了安全生产。

11、本体系钢梁及梁梁连接件为相应标准件，可大批量加工。

12、本体系钢梁及梁梁连接节点为标准节点，可节省大量设计时间。

本实用新型通过合理设置柱间支撑结构的位置，调整多层钢框架的刚心、形心位置，形成多层钢框架的抗侧力支撑体系，在侧向荷载作用下，侧向位移变小，使多层支撑钢框架达到强支撑框架。通过刚性楼面和抗侧力支撑体系，降低钢柱两个平面内的计算长度，降低钢柱长细比，提升整体结构刚度；倾斜连接柱全铰接连接，消除现场焊接困难的情况，降低了螺栓使用总数。调整一层支撑形式，提供门洞口开洞空间。当设置有门洞口开洞空间时，底层需开洞口支撑形式。本实用新型提升了结构安全储备，减小用钢量及高强螺栓用量，提升了钢构件加工速度，运输装载能力和现场施工效率。

本实用新型适用于多层规则钢框架的设计与建造；结构不属于平面不规则结构类型(参见《钢结构设计手册》第四版下册，表12.1-2)；结构不属于竖向不规则结构类型(参见《钢结构设计手册》第四版下册，表12.1-5)；楼建筑高度不超过24m，楼层数不超过8层；楼板板为刚性楼板，或柔性楼板增设楼面水平支撑，保证水平楼层的刚度；同方向支撑间距距离不大于40m；支撑布置应对称且竖向连续，防止侧向力对结构产生较大扭转；侧向力计算结果要求钢框架满足强支撑框架条件，即层间位移不大于层高的1/1000，如不满足需调整柱间支撑结构数量及位置；满足强支撑条件后，在计算软件中按钢结构设计标准确定框架柱计算长度系数(参见《钢结构设计标准》附录E表E.0.1无侧移框架柱的计算长度系数)。

Claims (7)

1.一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：包括分设为多层的支撑钢框架结构，每层支撑钢框架结构的内部分别铰接设置有若干用于支撑侧向载荷的柱间支撑结构(3)，支撑钢框架结构由若干竖向设置的框架钢柱(1)以及若干与框架钢柱(1)可拆卸连接且水平设置的钢梁(2)依次拼接而成；每一层支撑钢框架结构内部的柱间支撑结构(3)设置为W形或人字形。

2.根据权利要求1所述的一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：所述框架钢柱(1)和钢梁(2)的截面均为热轧H型。

3.根据权利要求1所述的一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：所述框架钢柱(1)分节设置，相邻两节框架钢柱之间通过第一可拆卸连接组件(4)连接。

4.根据权利要求1所述的一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：所述框架钢柱(1)包括柱强轴(11)和柱弱轴(12)，钢梁(2)与柱强轴(11)之间以及钢梁(2)与柱弱轴(12)之间分别通过第二可拆卸连接组件(5)连接。

5.根据权利要求1所述的一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：所述框架钢柱(1)的底端通过柱脚铰接节点(13)设置在地面上。

6.根据权利要求1所述的一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：所述柱间支撑结构(3)包括分别倾斜铰接设置在上下相邻两钢梁(2)之间的第一倾斜连接柱(311)、第二倾斜连接柱(312)、第三倾斜连接柱(313)和第四倾斜连接柱(314)，第一倾斜连接柱(311)、第二倾斜连接柱(312)、第三倾斜连接柱(313)和第四倾斜连接柱(314)设置为W形；位于下层的钢梁底端与两框架钢柱之间分别倾斜铰接设置有与第二倾斜连接柱(312)同线设置的第五斜连接柱(315)和与第三倾斜连接柱(313)同线设置的第六斜连接柱(316)。

7.根据权利要求1所述的一种新型多层梁柱铰接支撑钢框架结构体系，其特征在于：所述柱间支撑结构(3)包括分别倾斜铰接设置在上下相邻两钢梁(2)之间的第七倾斜连接柱(317)和第八倾斜连接柱(318)，第七倾斜连接柱(317)和第八倾斜连接柱(318)之间形成人字形；位于下层的钢梁底端与两框架钢柱之间分别倾斜铰接设置有之间呈人字形设置的第九倾斜支撑柱(319)和第十倾斜支撑柱(3110)。

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