特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，包括由梁柱構(gòu)成的框架，在框架柱之間設(shè)置中心支撐，所述特殊中心支撐包括：防屈曲支撐和連接在其兩端的延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件與框架梁柱采用端板螺栓連接，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件的強度低于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度。由于本發(fā)明在中心支撐的兩段分別設(shè)置了延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件，一方面，在發(fā)生地震時，延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件屈服耗能并不容易發(fā)生脆性斷裂，提高了框架抗震性能，另一方面，引入防屈曲支撐保證了延性連接件的非線性變形行為，同時在大震下能夠補充耗能。
【專利說明】特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼框架結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的特殊中心支撐鋼框架設(shè)計中，框架梁柱與支撐是通過焊接在特殊中心支撐兩端的節(jié)點板來實現(xiàn)的，在該框架結(jié)構(gòu)中所述特殊中心支撐為普通桿系構(gòu)件。目前這種連接在框架柱間支撐其設(shè)計的缺點在于:(I)特殊中心支撐通過節(jié)點板與梁柱焊接成一個整體，地震時所述節(jié)點板易發(fā)生脆性斷裂；(2)震后對損壞的特殊中心支撐維修和更換困難、成本大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)。
[0004]一種特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，包括由梁柱構(gòu)成的框架，在框架柱間設(shè)置中心支撐，所述中心支撐包括:防屈曲支撐和連接在其兩端的延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件與框架梁柱處采用端板螺栓連接，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件的強度低于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度。
[0005]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件包括依次設(shè)置的連接段、延性區(qū)域段、焊接段三部分，三者為一體結(jié)構(gòu)；其中，連接段用于與框架梁柱端板螺栓連接，焊接段用于與防屈曲支撐焊接連接，所述延性區(qū)域段的截面為十字形截面，在十字形截面所在的側(cè)邊上沿延性區(qū)域段徑向方向設(shè)置有凹槽。
[0006]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件包括依次設(shè)置的連接段、延性區(qū)域段，連接段與延性區(qū)域段為一體結(jié)構(gòu)，其中，連接段用于與框架梁柱端板螺栓連接，延性區(qū)域段與防屈曲支撐的端部采用法蘭連接，所述延性區(qū)域段的截面為十字形截面，在十字形截面所在的側(cè)邊上沿延性區(qū)域段徑向方向設(shè)置有凹槽。
[0007]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述凹槽的削弱長度和深度分別為L1^P d, L1= 8d-12d，所述焊接段的長度為L 3，L3= 0.6L「1.SL1 ?
[0008]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，在延性區(qū)域段的兩端設(shè)置有過度圓弧。
[0009]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述過度圓弧的長度為L2，L2 =l/3d-l/2do
[0010]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，防屈曲支撐包括由鋼材制成的內(nèi)核管和外套管，所述內(nèi)核管的兩端以及中間的外圓周上分布有若干接觸環(huán)，內(nèi)核管套在所述外套管內(nèi)，內(nèi)核管與外套管之間的距離為所述接觸環(huán)的厚度，在外套管的管壁上設(shè)置有定位孔，內(nèi)核管與外套管之間通過定位銷釘與定位孔連接。
[0011]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述定位孔設(shè)置在外套管的中間。
[0012]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)核管外圓周上其的兩端的接觸環(huán)寬度大于中間接觸環(huán)的寬度。
[0013]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)核管的強度等級不高于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度等級，外套管的強度等級與鋼框架結(jié)構(gòu)的強度等級相同。
[0014]有益效果:
[0015]1、由于在梁柱與防屈曲支撐的連接方法上，以延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的節(jié)點板，此種改進從根本上避免了節(jié)點板脆性破壞的發(fā)生；
[0016]2、地震作用時，將非彈性變形集中于延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件處，震后可以快速定位結(jié)構(gòu)破壞的位置，且延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件采用螺栓連接的方式，使其震后可以迅速地維修和替換損壞較大的帶延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件的中心支撐，降低了結(jié)構(gòu)修復(fù)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)俯視圖；
[0018]圖2為圖1中A的局部放大圖；
[0019]圖3a為本發(fā)明延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件實施例一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3b為本發(fā)明延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件實施例二結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件截面結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖5為本發(fā)明內(nèi)核管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明防屈曲支撐結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]圖1為本發(fā)明特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)俯視圖，圖2為圖1中A的局部放大圖，如圖1及圖2所示，本發(fā)明提供的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，包括由梁柱2構(gòu)成的框架，在框架柱之間設(shè)置中心支撐1，所述中心支撐包括:防屈曲支撐11和連接在其兩端的延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12與框架梁柱采用焊接連接或端板螺栓連接，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12的強度低于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度。
[0026]由于本發(fā)明在中心支撐I的兩段分別設(shè)置了延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12，一方面，在發(fā)生地震時，延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12不容易發(fā)生脆性斷裂，從而提高了框架抗震性能?’另一方面，本發(fā)明將非彈性變形集中于延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件處，震后可以快速定位結(jié)構(gòu)破壞的位置，且延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件采用螺栓連接的方式，使其震后可以迅速地維修和替換損壞較大的帶延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件的中心支撐，降低了結(jié)構(gòu)修復(fù)成本。
[0027]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，圖3a為本發(fā)明延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件實施例一結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3a所示，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12包括依次設(shè)置的連接段121、延性區(qū)域段122、焊接段123三部分，連接段121、延性區(qū)域段122、焊接段123三者為一體結(jié)構(gòu)；其中，連接段121用于與框架梁柱端板螺栓連接，焊接段123用于與防屈曲支撐11焊接連接；圖4為本發(fā)明延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件截面結(jié)構(gòu)圖，如4所示，所述延性區(qū)域段的截面為十字形截面，在十字形截面所在的側(cè)邊上沿延性區(qū)域段徑向方向設(shè)置有凹槽1221。
[0028]進一步地，圖3b為本發(fā)明延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件實施例二結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3b所示，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件包括依次設(shè)置的連接段121、延性區(qū)域段122，連接段與121延性區(qū)域122段為一體結(jié)構(gòu)，其中，連接段121用于與框架梁柱端板螺栓連接，延性區(qū)域段122與防屈曲支撐11的端部采用法蘭連接，所述延性區(qū)域段122的截面為十字形截面(如圖4所示)，在十字形截面所在的側(cè)邊上沿延性區(qū)域段徑向方向設(shè)置有凹槽1221。
[0029]本發(fā)明提供的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件設(shè)置在防屈曲支撐兩端，為了防止延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件屈曲，并保證充分發(fā)揮耗能性能，橫截面設(shè)計為十字形截面，與防屈曲支撐采用焊接或法蘭螺栓連接，與梁柱通過端板采用螺栓連接，避免了由于焊接而產(chǎn)生的不利影響。本發(fā)明在中心支撐的兩段分別設(shè)置了延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件，一方面，在發(fā)生地震時，延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件屈服耗能并不容易發(fā)生脆性斷裂，從而提高了框架抗震性能，降低了梁柱構(gòu)件的成本，另一方面，引入防屈曲支撐保證了延性連接件的非線性變形行為，同時在大震下能夠補充耗能。
[0030]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，無論是圖3a還是圖3b所示的延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件，為了進一步提高延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件的抗震性能，并充分發(fā)揮耗能性能，所述凹槽1221的削弱長度和深度分別為LjP d，L 1= 8d-12d，所述焊接段的長度為L 3，L3= 0.6L「1.51^。
[0031]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，在延性區(qū)域段122的兩端設(shè)置有過度圓弧1222。
[0032]為保證震時耗能和非彈性變形集中，減小了延性段截面面積，從而使得延性段的承載力降低，震時延性段首先發(fā)生屈服，實現(xiàn)耗能作用，將非彈性變形集中在過度圓弧區(qū)域，同時設(shè)置過度圓弧可以避免焊接段與延性區(qū)、法蘭連接段與延性區(qū)連接處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。
[0033]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，為了進一步避免焊接段與延性區(qū)、法蘭連接段與延性區(qū)連接處應(yīng)力集中現(xiàn)象，使所述過度圓弧1222的長度為L2，L2 =l/3d-l/2do
[0034]進一步地，由于現(xiàn)有技術(shù)中的鋼框架結(jié)構(gòu)在地震時其特殊中心支撐容易發(fā)生屈曲，由于特殊中心支撐易發(fā)生屈曲，降低了支撐的耗能效果，無法有效地發(fā)揮“保險絲”的作用，震時無法很好地保護框架中梁柱主體部分，因此，設(shè)計時需要單獨考慮梁柱構(gòu)件的抗震性能，這就使得梁柱構(gòu)件的成本增大；另外，現(xiàn)有的特殊中心支撐鋼框架無精心設(shè)計的耗能構(gòu)件，使得特殊中心支撐鋼框架剛度增大，從而使得基礎(chǔ)建造成本提高，因此，本發(fā)明在如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)中，對防屈曲支撐11做了進一步的改進，改進之處在于:圖5為本發(fā)明內(nèi)核管結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為本發(fā)明防屈曲支撐結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5及6所示，上所述的中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，防屈曲支撐11包括由鋼材制成的內(nèi)核管111和外套管112，所述內(nèi)核管111的兩端以及中間的外圓周上分布有若干接觸環(huán)1111，內(nèi)核管111套在所述外套管112內(nèi)，內(nèi)核管111與外套管112之間的距離為所述接觸環(huán)1111的厚度，在外套管112的管壁上設(shè)置有定位孔，內(nèi)核管111與外套管112之間通過定位銷釘113與定位孔連接。
[0035]本發(fā)明以改進型雙鋼管防屈曲支撐替代特殊中心支撐框架支撐，一方面，能夠保證支撐非彈性變形發(fā)展順利，增加結(jié)構(gòu)的耗能，提高結(jié)構(gòu)抗震能力；另一方面，在震時，防屈曲支撐可以發(fā)揮良好的耗能效果，提高了結(jié)構(gòu)的抗震性能。設(shè)計時可以減少提高梁柱構(gòu)件的抗震性能的考慮，減少了成本。同時，節(jié)點處設(shè)計的低強度延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件和改進型雙鋼管防屈曲支撐降低了整個框架的剛度，降低了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的建造成本。
[0036]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，在保證防屈曲支撐性能的同時，還能夠降低成本，所述定位孔設(shè)置在外套管112的中間。
[0037]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，為了使防屈曲支撐11與延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件12之間的連接牢固可靠，所述內(nèi)核管111外圓周上其的兩端的接觸環(huán)111寬度大于中間接觸環(huán)111的寬度。
[0038]進一步地，如上所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)核管111的強度等級不高于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度等級，外套管112的強度等級與鋼框架結(jié)構(gòu)的強度等級相同。
[0039]具體地，防屈曲支撐內(nèi)核采用低強度鋼材，利于內(nèi)核首先屈服，發(fā)揮耗能作用。而外套鋼管采用高強度鋼材有利于對內(nèi)核鋼管提供所需的側(cè)向約束，使得震時內(nèi)核鋼管發(fā)生屈服而非屈曲，從而保證內(nèi)核的耗能效果。
[0040]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括由梁柱構(gòu)成的框架，在框架柱之間設(shè)置中心支撐，所述中心支撐包括:防屈曲支撐和連接在其兩端的延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件與框架梁柱采用端板螺栓連接，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件的強度低于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件包括依次設(shè)置的連接段、延性區(qū)域段、焊接段三部分，三者為一體結(jié)構(gòu)；其中，連接段用于與框架梁柱端板螺栓連接，焊接段用于與防屈曲支撐焊接連接，所述延性區(qū)域段的截面為十字形截面，在十字形截面所在的側(cè)邊上沿延性區(qū)域段徑向方向設(shè)置有凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述延性耗能標(biāo)準(zhǔn)連接件包括依次設(shè)置的連接段、延性區(qū)域段，連接段與延性區(qū)域段為一體結(jié)構(gòu)，其中，連接段用于與框架梁柱端板螺栓連接，延性區(qū)域段與防屈曲支撐的端部采用法蘭連接，所述延性區(qū)域段的截面為十字形截面，在十字形截面所在的側(cè)邊上沿延性區(qū)域段徑向方向設(shè)置有凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述凹槽的削弱長度和深度分別為L1^P d，L1= 8d-12d，所述焊接段的長度為L 3，L3= 0.6L「1.SL1 ?
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，在延性區(qū)域段的兩端設(shè)置有過度圓弧。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述過度圓弧的長度為 L2，L2= l/3d-l/2do
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，防屈曲支撐包括由鋼材制成的內(nèi)核管和外套管，所述內(nèi)核管的兩端以及中間的外圓周上分布有若干接觸環(huán)，內(nèi)核管套在所述外套管內(nèi)，內(nèi)核管與外套管之間的距離為所述接觸環(huán)的厚度，在外套管的管壁上設(shè)置有定位孔，內(nèi)核管與外套管之間通過定位銷釘與定位孔連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述定位孔設(shè)置在外套管的中間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，內(nèi)核管外圓周上其的兩端的接觸環(huán)寬度大于中間接觸環(huán)的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9任一所述的特殊中心支撐鋼框架結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)核管的強度等級不高于鋼框架結(jié)構(gòu)的強度等級，外套管的強度等級與鋼框架結(jié)構(gòu)的強度等級相同。
【文檔編號】E04B1/24GK104481027SQ201410759328
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】殷占忠, 陳偉, 張素峰, 王立功, 孫源, 陳生林, 梁亞雄, 王秀麗 申請人:蘭州理工大學(xué)