CN219431008U - 一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架‑支撑结构体系，属于结构工程技术领域，其技术要点在于，包括带悬臂梁段的异形柱单元、波形板剪切阻尼器、工字梁段、防屈曲支撑和连接装置。该体系各构件都由工厂加工而成，且全由高强螺栓连接安装，易于实现构件加工精度、质量的高要求和快速装配，符合装配式绿色钢结构理念；震后仅需拆卸螺栓即可实现支撑耗能段的更换，修复难度低。

Description

一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系

技术领域

本申请涉及钢结构异形柱领域，具体而言，涉及一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系。

背景技术

钢结构建筑具有工业化水平高、自重轻、抗震性能好、生命周期长、材料可回收的等诸多优点。目前，在国家的鼓励下，钢结构建筑得到飞速发展，同时，相应的设计理论和结构体系必要进行更新。传统的钢框架结构体系因柱截面面积小无法满足轴压比要求、抗侧刚度小导致结构侧移过大、梁柱连接节点多采用焊接导致地震作用下发生焊缝脆性破坏等问题，不适用于现代高层建筑结构，因此有必要提出一种兼具较高的承载能力和抗侧刚度的新型装配式钢框架结构体系。

对此问题，CN112160418A提出了一种装配式波形板抗侧异形柱框架结构体系。该结构体系采用装配式钢结构异形柱框架体系，波形板抗侧异形柱包括方钢管柱、外侧钢板和波形板，体系的连接节点由波形板抗侧异形柱、带端板的工字梁、带突柱的梁柱-柱连接件和高强螺栓组成。然而，上述结构体系其改进之处主要是柱体本身所带来的改进，而在结构抗震体系上则缺乏改进。

实用新型内容

本申请提供了一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，旨在解决现有技术的问题。

一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，包括：上层梁、下层梁、第一异形柱单元、第二异形柱单元、防屈曲支撑构件；

所述上层梁与所述下层梁的结构相同；

所述上层梁由第一异形柱单元的悬臂梁、波形板剪切阻尼器、工字梁、波形板剪切阻尼器、异形中柱单元的悬臂梁依次连接而成；

所述波形板剪切阻尼器包括：水平底板、水平顶板、腹板、两块端板；其中，腹板为波形板，其设置在水平底板与水平顶板之间。

在上层梁、下层梁以及第一异形柱单元、第二异形柱单元构成的钢框架内设置有防屈曲支撑构件。

进一步，所述波形板剪切阻尼器还包括：加强板；在波形板两侧均设置有加强板；所述水平底板的长度大于所述水平顶板，所述水平顶板分别从所述波形板剪切阻尼器的两块端板向两侧延伸。

进一步，第一异形柱单元的悬臂梁、波形板剪切阻尼器、工字梁、波形板剪切阻尼器、异形中柱单元的悬臂梁的端部均设置有端板且端板上均预留有螺栓孔，第一异形柱单元的悬臂梁、波形板剪切阻尼器、工字梁、波形板剪切阻尼器、异形中柱单元的悬臂梁之间均通过端板-螺栓螺母组件连接。

进一步，所述可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑构件结构体系还包括：第一连接装置；

上层梁的波形板剪切阻尼器与第一异形柱单元的悬臂梁、工字梁通过一组第一连接装置实现连接；

上层梁的波形板剪切阻尼器与第二异形柱单元的悬臂梁、工字梁通过一组第一连接装置实现连接；

其中，所述第一连接装置包括：波形板、四个翼缘盖板和高强螺栓群；其中，波形板剪切阻尼器截面与工字梁截面相同，腹板两侧焊接加劲肋，所述工字梁的端部焊接预留螺栓孔的端板，四个翼缘盖板分别用于波形板剪切阻尼器与异形柱单元的悬臂梁段和工字梁段的连接；波形板剪切阻尼器端板与悬臂梁段端板和工字梁段端板通过高强螺栓实现连接。

进一步，防屈曲支撑构件的数量为2个且呈V形对称设置；

所述防屈曲支撑构件的两端固定连接有斜撑杆；

所述防屈曲支撑构件的一端的斜撑杆固定连接在下层梁的工字梁上，另一端的斜撑杆固定连接在第一异形柱单元或第二异形中柱单元上。

进一步，第一异形柱单元和/或第二异形柱单元为异形中柱单元；

异形中柱单元为十字型波形板异形柱，其分段拼接而成，在分段处采用法兰连接而成；

异形中柱单元的悬臂梁的截面设置有端板。

进一步，所述十字型波形板异形柱由一个工字型钢柱和两个不等宽波形板钢柱组成；

其中，不等宽波形板钢柱由内侧翼缘板、外侧翼缘板和波形板组成；内侧翼缘板宽度在60～100mm之间且小于外侧翼缘板宽度；波形板的波形方向为纵向波形；波形板与内侧翼缘板、外侧翼缘板焊接；波形腹板截面与两翼缘板截面组成工字型构件截面；

其中，两个不等宽波形板钢柱的内侧翼缘板分别焊接在工字型钢柱腹板中央两侧，形成十字型波形板异形柱。

进一步，第一异形柱单元和/或第二异形柱单元为异形边柱单元；

异形边柱单元为T字型波形板异形柱，其分段拼接而成，在分段处采用法兰连接而成；

异形边柱单元的悬臂梁的截面设置有端板。

进一步，所述T字型波形板异形柱由一个工字型钢柱和一个不等宽波形板钢柱组成；

其中，不等宽波形板钢柱由内侧翼缘板、外侧翼缘板和波形板组成；内侧翼缘板宽度在60～100mm之间且小于外侧翼缘板宽度；波形板的波形方向为纵向波形；波形板与内侧翼缘板、外侧翼缘板焊接；波形腹板截面与两翼缘板截面组成工字型构件截面；

其中，一个不等宽波形板钢柱的内侧翼缘板分别焊接在工字型钢柱腹板的中部一侧，形成T字型波形板异形柱。

本申请的有益效果在于：

(1)本申请的异形柱框架-支撑结构体系具有有效耗能且震后可恢复的特点。防屈曲约束构件与异形柱连接，与工字梁端通过连接，防屈曲支撑十字形内核构件端部与斜撑杆通过高强螺栓连接震后可更换，仅需拆卸高强螺栓可实现支撑耗能段的更换，适应装配式钢结构的发展。

(2)本申请采用超长超重型构件分段化的设计理念。本申请基于构件分段装配式设计理念，将结构整体分为若干段，包括异形柱单元、工字梁段和防屈曲支撑构件，各部分通过高强螺栓连接为一体，安装快速，避免了因施工现场焊接环境差而出现的焊缝质量问题。另外，该体系可有效克服传统长、重型构件在加工、运输、安装过程中的诸多不便，减少运输、吊装成本，降低造价。

(3)本申请设计了波形板剪切阻尼器，其包括：水平底板、水平顶板、腹板、两块端板；其中，腹板为波形板，其设置在水平底板与水平顶板之间。通过波形板剪切阻尼器来实现耗能。

附图说明

图1为实施例1所述的异形柱框架-支撑结构体系的三维图。

图2为实施例1所述的异形柱框架-支撑结构体系的拆分图。

图3为为实施例1所述的异形柱框架-支撑结构体系的的正视图。

图4为为实施例1所述的异形柱框架-支撑结构体系的俯视图。

图1-图4中的附图说明如下：

1——十字型波形板异形柱；

2——T型波形板异形柱；

3——节点域；

4——悬臂梁段；

5——法兰盘；

6——带端板的工字梁段；

7——斜撑杆；

8——槽钢；

9——防屈曲支撑构件；

10——第一连接装置；

11——第二连接装置；

12——第三连接装置；

13——波形板剪切阻尼器；

14——加强板；

15——角钢；

16——高强螺栓群。

具体实施方式

以下结合附图由具体实例对本申请的具体实施方式进一步说明。

实施例1：一种异形柱框架-支撑结构体系

结合附图1～4可知：本申请的异形柱框架-支撑结构体系包括：十字型波形板异形柱1、T型波形板异形柱2、节点域3、悬臂梁段4、法兰盘5、带端板的工字梁段6、斜撑杆7、槽钢8防屈曲支撑构件9、第一连接装置10、第二连接装置11、第三连接装置12、波形板剪切阻尼器13、加强板14、角钢15和高强螺栓群16。

其中，所述的带悬臂梁段的第一异形柱单元包括异形中柱上段和异形中柱下段；其中，异形中柱上段由十字型波形板异形柱1与节点域3、悬臂梁段4焊接组成。其中，异形中柱下段由十字型波形板异形柱1与法兰盘5斜撑杆7焊接组成。

其中，所述的带悬臂梁段的第二异形柱单元包括异形边柱上段和异形边柱下段；其中，异形边柱上段由T型波形板异形柱2与节点域3、悬臂梁段4焊接组成。其中，异形边柱下段由T型波形板异形柱2与法兰盘5及斜撑7焊接组成。对应于斜撑杆的异形柱腹板两侧焊接槽钢8。

所述的第一连接装置10由阻尼器13、加强板14和高强螺栓群16组成。

所述的第二连接装置由角钢15和高强螺栓群16组成。

各构件在工厂内预制并焊接完成，然后将预制的钢构件运输到施工现场安装并与高强螺栓群连接。

在组装时，异形中柱上段和异形中柱下段通过高强螺栓群16连接形成带悬臂梁段的第一异形柱单元，异形边柱上段和异形边柱下段通过高强螺栓群16连接形成带悬臂梁段的第二异形柱单元，第一异形柱单元和第二异形柱单元与带端板的工字梁段6通过第一连接装置10分别进行连接，斜撑杆7和防屈曲支撑构件9通过第二连接装置进行连接，防屈曲支撑构件9和工字梁段6通过第三连接装置进行连接，形成异形柱钢框架-支撑结构体系。

需要说明的是：所述内侧翼缘板厚度小于外侧翼缘板厚度；所述波形板的波形方向为纵向，波形板的宽度不大于内侧翼缘板宽度的2倍，波形板的中心线、内侧翼缘板中心线和外侧翼缘板中心线位于同一平面内。

需要说明的是：波形板采用正弦波浪形式、三角形波折形式、梯形波折形式、直角波折形式或拼接的双层梯形波折式。双层梯形波折式波形板由两个梯形波折形式的波形板在板边接触处焊接连接。

以上所举实施例为本申请的较佳实施方式，仅用来方便说明本申请，并非对本申请作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本申请所提技术特征的范围内，利用本申请所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本申请的技术特征内容，均仍属于本申请技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，包括：上层梁、下层梁、第一异形柱单元、第二异形柱单元、防屈曲支撑构件；

所述上层梁与所述下层梁的结构相同；

所述上层梁由第一异形柱单元的悬臂梁、波形板剪切阻尼器、工字梁、波形板剪切阻尼器、异形中柱单元的悬臂梁依次连接而成；

所述波形板剪切阻尼器包括：水平底板、水平顶板、腹板、两块端板；其中，腹板为波形板，其设置在水平底板与水平顶板之间；

在上层梁、下层梁以及第一异形柱单元、第二异形柱单元构成的钢框架内设置有防屈曲支撑构件。

2.根据权利要求1所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，所述波形板剪切阻尼器还包括：加强板；在波形板两侧均设置有加强板；所述水平底板的长度大于所述水平顶板，所述水平顶板分别从所述波形板剪切阻尼器的两块端板向两侧延伸。

3.根据权利要求1所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，第一异形柱单元的悬臂梁、波形板剪切阻尼器、工字梁、波形板剪切阻尼器、异形中柱单元的悬臂梁的端部均设置有端板且端板上均预留有螺栓孔，第一异形柱单元的悬臂梁、波形板剪切阻尼器、工字梁、波形板剪切阻尼器、异形中柱单元的悬臂梁之间均通过端板-螺栓螺母组件连接。

4.根据权利要求1所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，所述可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑构件结构体系还包括：第一连接装置；

上层梁的波形板剪切阻尼器与第一异形柱单元的悬臂梁、工字梁通过一组第一连接装置实现连接；

上层梁的波形板剪切阻尼器与第二异形柱单元的悬臂梁、工字梁通过一组第一连接装置实现连接；

其中，所述第一连接装置包括：波形板、四个翼缘盖板和高强螺栓群；其中，波形板剪切阻尼器截面与工字梁截面相同，腹板两侧焊接加劲肋，所述工字梁的端部焊接预留螺栓孔的端板，四个翼缘盖板分别用于波形板剪切阻尼器与异形柱单元的悬臂梁段和工字梁段的连接；波形板剪切阻尼器端板与悬臂梁段端板和工字梁段端板通过高强螺栓实现连接。

5.根据权利要求1所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，防屈曲支撑构件的数量为2个且呈V形对称设置；

所述防屈曲支撑构件的两端固定连接有斜撑杆；所述防屈曲支撑构件与所述斜撑杆通过高强螺栓连接；

所述防屈曲支撑构件的一端的斜撑杆固定连接在下层梁的工字梁上，另一端的斜撑杆固定连接在第一异形柱单元或第二异形中柱单元上。

6.根据权利要求1所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于：

第一异形柱单元和/或第二异形柱单元为异形中柱单元；

异形中柱单元为十字型波形板异形柱，其分段拼接而成，在分段处采用法兰连接而成；

异形中柱单元的悬臂梁的截面设置有端板。

7.根据权利要求6所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，所述十字型波形板异形柱由一个工字型钢柱和两个不等宽波形板钢柱组成；

其中，不等宽波形板钢柱由内侧翼缘板、外侧翼缘板和波形板组成；内侧翼缘板宽度在60～100mm之间且小于外侧翼缘板宽度；波形板的波形方向为纵向波形；波形板与内侧翼缘板、外侧翼缘板焊接；波形腹板截面与两翼缘板截面组成工字型构件截面；

其中，两个不等宽波形板钢柱的内侧翼缘板分别焊接在工字型钢柱腹板中央两侧，形成十字型波形板异形柱。

8.根据权利要求6所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，

第一异形柱单元和/或第二异形柱单元为异形边柱单元；

异形边柱单元为T字型波形板异形柱，其分段拼接而成，在分段处采用法兰连接而成；

异形边柱单元的悬臂梁的截面设置有端板。

9.根据权利要求8所述的一种可恢复功能的装配式异形柱钢框架-支撑结构体系，其特征在于，所述T字型波形板异形柱由一个工字型钢柱和一个不等宽波形板钢柱组成；

其中，不等宽波形板钢柱由内侧翼缘板、外侧翼缘板和波形板组成；内侧翼缘板宽度在60～100mm之间且小于外侧翼缘板宽度；波形板的波形方向为纵向波形；波形板与内侧翼缘板、外侧翼缘板焊接；波形腹板截面与两翼缘板截面组成工字型构件截面；

其中，一个不等宽波形板钢柱的内侧翼缘板分别焊接在工字型钢柱腹板的中部一侧，形成T字型波形板异形柱。