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一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构

阅读：359发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构，包括三根主框架柱，其中，相邻两根主框架柱之间设置有两根主框架梁；相邻两根主框架柱与其之间的两根主框架梁围成的区域内设置有内框架柱、两根主框架梁及两根撑杆，该结构具有安全性高、抗震性能优良、结构简单、占用空间小、不影响门窗布置以及成本低的特点。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，包括三根平行且依次分布的主框架柱(2)，其中，相邻两根主框架柱(2)之间设置有两根主框架梁(1)；
相邻两根主框架柱(2)与其之间的两根主框架梁(1)围成的区域内设置有内框架柱(4)、两根主框架梁(1)及两根撑杆(6)，其中，两根内框架梁(3)平行设置，且两根内框架梁的一端均固定于内侧的主框架柱(2)上，上侧内框架梁(3)的另一端固定于内框架柱(4)的上端，下侧内框架梁(3)的另一端固定于内框架柱(4)的下端，第一根撑杆(6)的一端与内框架柱(4)的上端及上侧内框架梁(3)的端部相连接，第一根撑杆(6)的另一端固定于顶部主框架梁(1)的中部，第二根撑杆(6)的一端与内框架柱(4)的下端及下侧内框架梁(3)的端部相连接，第二根撑杆(6)的另一端固定于底部主框架梁(1)的中部。
2.根据权利要求1所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，内侧的主框架柱(2)与其连接的内框架梁(3)及内框架柱(4)组成矩形内框架，其中，所述矩形内框架内固定有金属板(5)。
3.根据权利要求1所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，中间的主框架柱(2)与一根外侧的主框架柱(2)之间，外侧的主框架柱(2)、两根撑杆(6)及两根主框架梁(1)围成的区域内设置有门洞(8)及第一窗洞(91)；
中间的主框架柱(2)与另一根外侧的主框架柱(2)之间，外侧的主框架柱(2)、两根撑杆(6)及两根主框架梁(1)围成的区域内设置有第二窗洞(92)。
4.根据权利要求1所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，主框架梁(1)上设置有用于固定撑杆(6)的撑杆节点(7)。
5.根据权利要求2所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，金属板(5)通过固定于矩形内框架的内侧。
6.根据权利要求1所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，主框架梁(1)为H型钢梁或箱型钢梁；
主框架柱(2)为H型钢柱、箱型钢柱、钢管混凝土柱、型钢混凝土柱或者钢管约束型钢混凝土柱。
7.根据权利要求1所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，
内框架梁(3)为H型钢梁或箱型钢梁；
内框架柱(4)为H型钢柱或箱型钢柱。
8.根据权利要求1所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构，其特征在于，撑杆(6)为H型钢撑杆或箱型钢撑杆。

说明书全文

一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构

技术领域

[0001] 本实用新型属于建筑结构领域，涉及一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构。

背景技术

[0002] 抗侧力结构在建筑结构中起到抵抗风荷载和地震荷载等水平荷载的作用，是保证整个结构安全可靠的关键。目前在多高层钢结构中应用的抗侧力结构主要有支撑结构和钢板剪力墙结构两类，而根据受力性能和构造形式的不同，又可细分为中心支撑、偏心支撑、屈曲约束支撑(防屈曲支撑)、非加劲钢板墙、加劲钢板墙、开缝钢板墙和防屈曲钢板墙等形式。

[0003] 中心支撑的抗屈曲能力差，尤其在中震和大震作用下会不可避免地出现弹性或弹塑性屈曲导致支撑失效，造成结构刚度和耗能能力的下降，影响结构安全。传统的偏心支撑通过支撑偏置形成耗能连梁进行耗能，耗能梁段发生较大变形后为撑杆提供运动空间从而缓解撑杆的屈曲问题，但耗能梁段变形就意味着楼板会较早地发生破坏，并且为保证耗能梁段首先屈服，其余构件往往需要设计成过大的截面，甚至过分超强，增加建设成本，实际应用较为有限。屈曲约束支撑是通过在支撑芯材外包覆约束材料或构件从而达到限制芯材屈曲效果的一种支撑，属于“构造防屈曲”范畴，它的抗屈曲能力更强也具有更好的耗能能力，但该类支撑普遍截面较大，需占用更多的建筑空间，并且构造较为复杂，工程造价高，因此在实际工程应用中具有较大的局限性。

[0004] 钢板剪力墙(非加劲、加劲、防屈曲)通过墙板形成的拉力场提供刚度抵抗水平力，但拉力场对钢板墙的边柱具有很不利的斜向作用，并且由于墙板无抗压能力，水平荷载所产生的倾覆力矩主要由边框柱轴力所形成的力偶抵抗，使得柱中内力极大，很容易导致边框柱的失稳或破坏，因此需要额外加大柱截面或者选用钢管混凝土柱等稳定性更好的组合结构柱来作为边缘约束构件，这也限制了钢板剪力墙在钢结构中的应用。另外，边框梁在上下层墙板所形成的拉力场作用下弯曲变形会在很大程度上受到抑制，类似受到“嵌固”，使得边框梁塑性发展不充分，边框柱往往会先于边框梁形成塑性铰，抗震设计中“强柱弱梁”的要求较难实现，降低了结构整体的抗震性能。此外，钢板剪力墙的墙板需在施工现场通过栓接或焊接与边框梁柱进行连接，工作量大且连接质量不易保证，妨碍了钢板墙结构的装配化应用。开缝钢板剪力墙墙板对边柱的影响小，但由于刚度和承载力较弱，实际应用很少。

[0005] 除了以上缺点外，目前的抗侧力结构还会影响建筑功能的实现。通过布置门窗进行采光、通风和满足人员出入需要是建筑物最基本的功能需求，但无论是支撑还是钢板剪力墙结构，均通常需要占据整个墙面，严重影响门窗洞口的布置。这个缺陷在多高层钢结构住宅建筑、装配式钢结构住宅建筑中尤为突出。现有的抗侧力结构，无论是支撑结构还是钢板剪力墙结构，通常均会占据整个墙面空间，使得在布置抗侧力结构的墙面上再难以开设门窗，造成“黑房间”影响建筑使用。这对多高层钢结构住宅建筑以及装配式住宅建筑的影响尤其突出，住宅建筑柱距小、户型多变，具有更高的采光、通风需要，不需要开门或窗的墙面很少，因此现有的抗侧力结构很难满足建筑布局的多样性需求。实用新型内容

[0006] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种越跨控力防屈曲偏心支撑结构，该结构具有安全性高、抗震性能优良、结构简单、占用空间小、不影响门窗布置以及成本低的特点。

[0007] 为达到上述目的，本实用新型所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构包括三根平行且依次分布的主框架柱，其中，相邻两根主框架柱之间设置有两根主框架梁；

[0008] 相邻两根主框架柱与其之间的两根主框架梁围成的区域内设置有内框架柱、两根主框架梁及两根撑杆，其中，两根内框架梁平行设置，且两根内框架梁的一端均固定于内侧的主框架柱上，上侧内框架梁的另一端固定于内框架柱的上端，下侧内框架梁的另一端固定于内框架柱的下端，第一根撑杆的一端与内框架柱的上端及上侧内框架梁的端部相连接，第一根撑杆的另一端固定于顶部主框架梁的中部，第二根撑杆的一端与内框架柱的下端及下侧内框架梁的端部相连接，第二根撑杆的另一端固定于底部主框架梁的中部。

[0009] 内侧的主框架柱与与其连接的内框架梁及内框架柱组成矩形内框架，其中，所述矩形内框架内固定有金属板。

[0010] 中间的主框架柱与一根外侧的主框架柱之间，外侧的主框架柱、两根撑杆及两根主框架梁围成的区域内设置有门洞及第一窗洞；

[0011] 中间的主框架柱与另一根外侧的主框架柱之间，外侧的主框架柱、两根撑杆及两根主框架梁围成的区域内设置有第二窗洞。主框架梁上设置有用于固定撑杆的撑杆节点。

[0012] 金属板通过固定于矩形内框架的内侧。

[0013] 主框架梁为H型钢梁或箱型钢梁；

[0014] 主框架柱为H型钢柱、箱型钢柱、钢管混凝土柱、型钢混凝土柱或者钢管约束型钢混凝土柱。

[0015] 内框架梁为H型钢梁或箱型钢梁；

[0016] 内框架柱为H型钢柱或箱型钢柱。

[0017] 撑杆为H型钢撑杆或箱型钢撑杆。

[0018] 金属板为低屈服点钢板、高强钢板或泡沫钢板。

[0019] 金属板为带加劲肋的钢板、开缝钢板或开洞钢板。

[0020] 本实用新型具有以下有益效果：

[0021] 本实用新型所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构在具体操作时，通过矩形内框架及金属板组成耗能控力墙，当支撑结构受到地震荷载及风荷载等水平荷载作用时，撑杆将水平荷载转化为拉力及压力，并作用于矩形内框架上，金属板、内框架梁以及内框架柱率先屈服进行耗能，当水平荷载更大时，主框架梁发生屈服进一步耗散地震能量。需要说明的是，本实用新型基于控力防屈曲的概念，利用耗能控力墙来控制撑杆的最大内力，并为其提供足够的变形空间，以实现结构在大震作用下屈服而不屈曲，防屈曲效果较好，同时能够在很大程度上简化结构、减少空间占用并降低成本，另外，撑杆实现防屈曲后，具有稳定的抗压能力，可参与抵抗水平荷载所产生的倾覆力矩，减轻主框架柱的受力负担，防止主框架柱提前破坏，从而提高结构的抗震能力。附图说明

[0022] 图1为本实用新型的结构示意图。

[0023] 其中，1为主框架梁、2为主框架柱、3为内框架梁、4为内框架柱、5为金属板、6为撑杆、7为撑杆节点、8为门洞、91为第一窗洞、92为第二窗洞。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

[0025] 参考图1，本实用新型所述的越跨控力防屈曲偏心支撑结构包括三根平行且依次分布的主框架柱2，其中，相邻两根主框架柱2之间设置有两根主框架梁1；相邻两根主框架柱2与其之间的两根主框架梁1围成的区域内设置有内框架柱4、两根主框架梁1及两根撑杆6，其中，两根内框架梁3平行布置，且两根内框架梁3的一端均固定于内侧的主框架柱2上，上侧内框架梁3的另一端固定于内框架柱4的上端，下侧内框架梁3的另一端固定于内框架柱4的下端，第一根撑杆6的一端与内框架柱4的上端及上侧内框架梁3的另一端相连接，第一根撑杆6的另一端固定于顶部主框架梁1的中部，第二根撑杆6的一端与内框架柱4的下端及下侧内框架梁3的另一端相连接，第二根撑杆6的另一端固定于底部主框架梁1的中部。

[0026] 内侧的主框架柱2与与其连接的内框架梁3及内框架柱4组成矩形内框架，其中，所述矩形内框架内固定有金属板5；主框架梁1上设置有用于固定撑杆6的撑杆节点7。

[0027] 中间的主框架柱2与一根外侧的主框架柱2之间，外侧的主框架柱2、两根撑杆6及两根主框架梁1围成的区域内设置有门洞8及第一窗洞91；中间的主框架柱2与另一根外侧的主框架柱2之间，外侧的主框架柱2、两根撑杆6及两根主框架梁1围成的区域内设置有第二窗洞92。

[0028] 金属板5通过焊接、螺栓连接、栓焊混合连接或者铆钉连接固定于矩形内框架的内侧；主框架梁1为H型钢梁或箱型钢梁；主框架柱2为H型钢柱、箱型钢柱、钢管混凝土柱、型钢混凝土柱或者钢管约束型钢混凝土柱；内框架梁3为H型钢梁或箱型钢梁；内框架柱4为H型钢柱或箱型钢柱；撑杆6为H型钢撑杆或箱型钢撑杆；金属板5为低屈服点钢板、高强钢板或泡沫钢板，或者金属板5为带加劲肋的钢板、开缝钢板或开洞钢板。

[0029] 另外，撑杆6与主框架梁1的中部相连接，使得主框架内有充足的空间布置门窗，从而在很大程度上提高建筑中抗侧力结构布置的灵活性。

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