CN108894318A - 一种提高钢框架侧移刚度的结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种提高钢框架侧移刚度的结构，属于建筑钢结构技术领域。本发明框架柱，框架梁，其框架柱与框架梁的夹角位置设有腋撑，腋撑通过节点板与框架柱和框架梁连接。腋撑数量、腋撑与框架柱和框架梁的夹角可以根据结构设计的要求确定，以使该结构的受力合理。本发明有利于框架结构空间灵活布置，受力合理，施工方便，还能很大的增强框架的整体侧移刚度，同时也有很好的刚度抗震性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高钢框架侧移刚度的结构，属于建筑钢结构技术领域。
背景技术
随着科学技术的不断发展，钢框架结构开始在建筑领域大量使用，钢框架具有空间分隔灵活，自重轻，有利于抗震，节省材料，可以较灵活地配合建筑平面布置等优点，但是钢框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在平时的风荷载以及多遇地震下，结构有位移产生，影响舒适性；在强烈地震作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破性。钢框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的（即使可以考虑现浇楼面与梁共同工作以提高楼面水平刚度，但也是有限的），它的受力特点类似于竖向悬臂剪切梁，其总体水平位移上大下小，但相对与各楼层而言，层间变形上小下大，设计时如何提高框架的抗侧刚度及控制好结构侧移为重要因素。
现有的应用于提高钢框架的侧移刚度是加斜撑，像中心支撑，偏心支撑。中心支撑能提高很大的刚度，但是其支撑作用在其屈服后就会失效。偏心支撑能提高很大的刚度，而且有很良好的抗震性能，但是由于其耗能构件为梁，维修起来很困难以及花费很大。而且这些支撑对于一些大跨度的建筑要求并不能很好的满足。
发明内容
本发明是为了客服上述现有技术的缺点和不足，提供一种提高钢框架侧移刚度的结构，其增大钢框架的整体侧移刚度，具有良好的抗震性能和空间要求。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种提高钢框架侧移刚度的结构，包括两侧竖直的框架柱1和固定在两侧框架柱1之间的横向的框架梁2，所述框架柱1和框架梁2所形成的夹角之间通过腋撑3加固，腋撑3两端通过节点板4分别与框架柱1和框架梁2连接。
其中腋撑3与节点板4之间为可拆卸连接，以方便更换；腋撑3可以采用不同形式、不同材料，可以为工字型钢、钢管或防屈曲支撑；腋撑3的数量以及倾斜的角度根据需求设置，当设置多个腋撑3时，每个腋撑之间相互平行；整体的钢框架结构可以是单跨或多跨、单层或多层；多跨可以是等跨或不等跨，多层的层高可以相等或不相等。
本发明的工作原理：本发明通过在框架结构的梁和柱的夹角处设置腋撑，改变了框架的受力模式，腋撑的水平分力与框架梁的内力形成一对力臂更大的力偶，使受力更加合理。而且腋撑一方面提供基本的刚度，另一方面可用来耗能，能够在不增加很多材料消耗的基础上很大增强结构的整体侧移刚度。
本发明的有益效果：
1、能够在不增加很多材料消耗的基础上很大增强结构的整体侧移刚度。
2、具有更好的抗震性能，保证刚度提升的基础上同时耗能。
3、能够稳定提高框架的抗侧刚度，耗能构件为次要构件便于更换和修复，成本更低，还能够保持大跨度的特性。
4、适用范围广，可以适用于单层多层多跨的房屋建筑，也可以适用与单层多层大跨度的厂房。
附图说明
图1是本发明一种提高钢框架侧移刚度的结构示意图；
图2是本发明梁柱节点处的结构示意图；
图3是本发明一种提高钢框架侧移刚度的结构实例（二层不等跨二跨）简图。
图中：1—框架柱；2—框架梁；3—腋撑；4—节点板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：如图1所示，本实施例中的钢框架侧移刚度的结构，包括两侧竖直的框架柱1和固定在两侧框架柱1之间的横向的框架梁2，所述框架柱1和框架梁2所形成的夹角之间通过腋撑3加固，腋撑3两端通过节点板4分别与框架柱1和框架梁2连接。
其中腋撑3的个数以及倾斜的角度可以根据结构设计的要求确定，以使该结构的受力合理，并满足使用功能的要求，腋撑3与节点板4之间为可拆卸连接。腋撑3的设置，改变了框架的受力模式，腋撑3中水平分力与框架梁2的内力形成一对力臂更大的力偶，使受力更加合理。节点板4内部的腋撑3用于提供基本的刚度，节点板4外的腋撑3可用来耗能，能够在不增加很多材料消耗的基础上很大增强结构的整体侧移刚度。
实施例2：其中腋撑3可设置多个，且相互平行。如图2所示为一两层不等两跨提高钢框架侧移刚度的结构示意图，本实施例中腋撑3的数量设置为2，且两者相互平行，其中靠近框架柱1和框架梁2夹角处的腋撑3的轴线与框架柱1轴线的夹角为α1、与框架梁2轴线的夹角为α2，靠近框架柱1和框架梁2夹角处的腋撑3的轴线与框架柱1轴线的夹角为α3、与框架梁2轴线的夹角为α4，其中α1=α2=α3=α4=45°，腋撑3的轴线、框架柱1轴线以及框架梁2的轴线形成等腰直角三角形，两直角边长相同，靠近夹角处的直角边为l 1=80cm，两个三角形直角边的差值为l 2=40cm，框架的单层高度h=400cm；框架柱1采用的材料为HM40x40x1x1.2，腋撑3采用的材料为HM10x10x0.8x10（单位为cm）。为清楚的说明问题，框架梁2按刚度无穷大考虑，腋撑3与框架柱1以及框架梁2的交点均为铰接。得出本提高钢框架侧移刚度的结构的侧移为0.0435cm。如图3所示，将本实施例的结构应用在两层不等两跨中，两跨之间的距离分别为400cm和800cm，层高为400cm，此时受到水平方向为10KN的外力，其侧移为0.0636cm。刚度提高31.6%。由此可以看出效果十分明显。
实施例3：本结构可以是单跨或多跨、单层或多层；多跨可以是等跨或不等跨，多层的层高可以相等或不相等，适用范围广，可以适用于单层多层多跨的房屋建筑，也可以适用与单层多层大跨度的厂房。腋撑3可以为工字型钢、钢管或者是防屈曲支撑等，腋撑3与节点板4之间为螺栓连接等可拆卸连接方式，耗能构件为次要构件便于更换和修复，成本更低，还能够保持大跨度的特性。本结构的施工时，在框架柱1和框架梁2上预留开口，以预埋节点板4，然后再将腋撑3两端固定在节点板4中，钢框架的施工方式与一般的钢框架结构相同。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种提高钢框架侧移刚度的结构，其特征在于：包括两侧竖直的框架柱（1）和固定在两侧框架柱（1）之间的横向的框架梁（2），所述框架柱（1）和框架梁（2）所形成的夹角之间通过腋撑（3）加固，腋撑（3）两端通过节点板（4）分别与框架柱（1）和框架梁（2）连接。
2.根据权利要求1所述的提高钢框架侧移刚度的结构，其特征在于：所述框架柱（1）和框架梁（2）之间通过多个腋撑（3）加固。
3.根据权利要求2所述的提高钢框架侧移刚度的结构，其特征在于：所述多个腋撑（3）之间相互平行。
4.根据权利要求1所述的提高钢框架侧移刚度的结构，其特征在于：所述腋撑（3）与节点板（4）之间为可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的提高钢框架侧移刚度的结构，其特征在于：所述腋撑（3）为工字型钢、钢管或防屈曲支撑。
6.根据权利要求1所述的提高钢框架侧移刚度的结构，其特征在于：所述腋撑（3）的数量以及倾斜的角度根据刚度需求设置。
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