一種防屈曲支撐伸臂桁架的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防屈曲支撐伸臂桁架，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域，由伸臂桁架梁和斜向防屈曲支撐構(gòu)件組成。防屈曲支撐伸臂桁架構(gòu)件可用于框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，用于體系核心筒和外框架的水平向連接；伸臂桁架梁為工字鋼，與所述防屈曲支撐構(gòu)件通過銷軸連接。在正常使用和小震條件下，防屈曲支撐起到了類似于中心支撐的作用，為結(jié)構(gòu)體系提供必要的承載能力和抗側(cè)剛度；在大震作用下，防屈曲支撐可以通過內(nèi)核的反復(fù)拉壓屈服耗散地震輸入能量，相當(dāng)于為建筑提供附加阻尼，減小建筑結(jié)構(gòu)上的地震作用，起到消能減震的目的。
【專利說明】
一種防屈曲支撐伸臂桁架
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種防屈曲支撐伸臂桁架，屬于結(jié)構(gòu)工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 框架-核心筒結(jié)構(gòu)是一類較為常用的高層建筑結(jié)構(gòu)體系，由核心筒和外框架共同 組成。在風(fēng)、地震等側(cè)向荷載作用下，核心筒剪切剛度大，以彎曲變形模式為主；外框架剪 切剛度較小，以剪切變形模式為主。一般采用剛度較大的伸臂桁架構(gòu)件聯(lián)系核心筒和外框 架，以保證核心筒和外框架的變形協(xié)調(diào)和協(xié)同受力。當(dāng)高層建筑結(jié)構(gòu)主要承擔(dān)水平地震作 用時，伸臂桁架整體上承擔(dān)剪力作用，對應(yīng)于人字形布置的斜腹桿分別為軸向拉力和軸向 壓力作用。
[0003] 傳統(tǒng)的伸臂桁架構(gòu)件一般采用鋼筋混凝土或型鋼構(gòu)件，常用的型鋼腹桿在軸向壓 力作用下易于發(fā)生屈曲，因而存在以下缺點：（1)人字形布置的型鋼腹桿當(dāng)受壓桿件發(fā)生 屈曲時，會在伸臂桁架梁中部產(chǎn)生不平衡剪力和軸力，容易導(dǎo)致其破壞。（2)在地震荷載作 用下，當(dāng)型鋼腹桿發(fā)生屈曲時，其軸壓剛度急劇下降，甚至出現(xiàn)負剛度，此時伸臂桁架將由 于剛度不足而失效，整體框架-核心筒二者的組合效應(yīng)大大降低，進而降低結(jié)構(gòu)的整體抗 側(cè)剛度。（3)型鋼腹桿受力過程中易于受壓屈曲和拉壓受力不對稱的屬性，致使其在反復(fù)荷 載作用下的滯回曲線不飽滿且嚴重不對稱，無法起到良好的消能減震作用。
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種防屈曲支撐伸臂桁架，通過將傳統(tǒng)伸臂桁架中 的型鋼腹桿或鋼筋混凝土腹桿替換為防屈曲支撐，會產(chǎn)生以下優(yōu)點：（1)由于防屈曲支撐 構(gòu)件拉壓同性的受力特點，使得人字形布置的防屈曲支撐構(gòu)件可以保證伸臂桁架梁中部的 剪力平衡，對伸臂桁架梁起到了保護作用。（2)相比于傳統(tǒng)伸臂桁架的型鋼腹桿，防屈曲支 撐構(gòu)件不會發(fā)生受壓屈曲，而且即便內(nèi)核發(fā)生屈服仍然存在軸向剛度和承載力，表明防屈 曲支撐可為伸臂桁架提供更為穩(wěn)定的斜向支撐剛度。（3)在大震作用下，防屈曲支撐可以通 過內(nèi)核的反復(fù)拉壓屈服耗散地震輸入能量，相當(dāng)于為建筑提供附加阻尼，根據(jù)阻尼等效的 等能量原理，等效粘性阻尼比計算方法由式（i)給出；由于防屈曲支撐比傳統(tǒng)伸臂桁架型 鋼腹桿的滯回曲線要飽滿的多，故采用防屈曲支撐的結(jié)構(gòu)體系在反復(fù)荷載作用下能夠消耗 更多的能量，根據(jù)式（i)可知采用了防屈曲支撐的結(jié)構(gòu)體系對應(yīng)著更大的阻尼比ζ ;我國 現(xiàn)行《建筑抗震規(guī)范》（GB50011-2010)給出的地震影響系數(shù)曲線[式（ii)~（iv)]顯示， 當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比ζ增大時，衰減指數(shù)γ和阻尼調(diào)整系數(shù)η均減小，進而地震影響系數(shù)α也 隨之減小，這表明，采用防屈曲支撐可以有效減小建筑結(jié)構(gòu)上的地震作用，起到消能減震的 目的。
[0006] 式中：為等效粘性阻尼比；ED為耗散能量，即滯回曲線包圍面積；Es。為極限位 移下的彈性能，取決于結(jié)構(gòu)的彈性剛度和極限位移。
[0010] 式中：α為地震影響系數(shù)；α _為地震影響系數(shù)最大值；Tg為特征周期；γ為衰減 指數(shù)；η為阻尼調(diào)整系數(shù)，ζ為結(jié)構(gòu)的阻尼比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明提出一種防屈曲支撐伸臂桁架，通過將傳統(tǒng)伸臂桁架中的斜向型鋼腹桿替 換為防屈曲支撐構(gòu)件，在正常使用和小震條件下，防屈曲支撐起到了類似于中心支撐的作 用，為結(jié)構(gòu)體系提供必要的承載能力和抗側(cè)剛度；在大震作用下，防屈曲支撐可以通過內(nèi)核 的反復(fù)拉壓屈服耗散地震輸入能量，相當(dāng)于為建筑提供附加阻尼，減小建筑結(jié)構(gòu)上的地震 作用，起到消能減震的目的。
[0012] -種防屈曲支撐伸臂桁架，其特征在于，所述伸臂桁架由伸臂桁架梁和斜向防屈 曲支撐組成；所述伸臂桁架構(gòu)件可用于框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，用于體系核心筒和外框架 的水平向連接；所述伸臂桁架梁為工字鋼，與所述防屈曲支撐構(gòu)件通過銷軸連接；所述防 屈曲支撐在端頭通過法蘭盤和高強螺栓與端頭耳板進行連接；在防屈曲支撐伸臂桁架角部 的連接節(jié)點，節(jié)點板與外圍框架柱和伸臂桁架梁通過焊接連接；所述節(jié)點板與端頭耳板通 過銷軸連接，形成鉸接連接節(jié)點；在所述防屈曲支撐伸臂桁架中部的連接節(jié)點，節(jié)點板上部 焊接加勁肋，并與伸臂桁架梁通過焊接連接；所述節(jié)點板與兩個端頭耳板均通過銷軸連接。
[0013] 試驗證明，本發(fā)明提供的這種防屈曲支撐伸臂桁架，完全可以實現(xiàn)上述目的。
【附圖說明】
[0014] 圖1為含有防屈曲支撐伸臂桁架的框架-核心筒結(jié)構(gòu)立面圖；
[0015] 圖2為圖1中Α部分的三維圖，即防屈曲支撐伸臂桁架的三維圖；
[0016] 圖3為防屈曲支撐伸臂桁架的立面圖；
[0017] 圖4為圖3中B處的節(jié)點詳圖，即防屈曲支撐伸臂桁架角部的連接節(jié)點；
[0018] 圖5為圖3中C處的節(jié)點詳圖，即防屈曲支撐伸臂桁架中部的連接節(jié)點。
【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖1~5,詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0020] 1-外圍框架柱；
[0021] 2-外圍框架梁；
[0022] 3-伸臂桁架梁；
[0023] 4-防屈曲支撐；
[0024] 5-核心筒；
[0025] 6-法蘭盤；
[0026] 7-高強螺栓；
[0027] 8_ 銷軸；
[0028] 9-節(jié)點板；
[0029] 10-端頭耳板；
[0030] 11-加勁肋。
[0031] 如圖1、圖2所示，所述防屈曲支撐伸臂桁架由伸臂桁架梁3和防屈曲支撐4組成。
[0032] 如圖3所示，所述伸臂桁架構(gòu)件可用于框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，用于體系核心筒5 和外框架的水平向連接。
[0033] 如圖4所示，所述防屈曲支撐4在端頭通過法蘭盤6和高強螺栓7與端頭耳板10 進行連接。在防屈曲支撐伸臂桁架角部的連接節(jié)點，節(jié)點板9與外圍框架柱1和伸臂桁架梁 3通過焊接連接；與此同時，節(jié)點板9與端頭耳板10通過銷軸8連接，形成鉸接連接節(jié)點。
[0034] 如圖5所示，在防屈曲支撐伸臂桁架中部的連接節(jié)點，節(jié)點板9上部焊接加勁肋 11，并與伸臂桁架梁3通過焊接連接。節(jié)點板9與兩個端頭耳板10均通過銷軸8連接。
【主權(quán)項】
1. 一種防屈曲支撐伸臂桁架，其特征在于，所述伸臂桁架由伸臂桁架梁和斜向防屈曲 支撐組成；所述伸臂桁架構(gòu)件可用于框架-核心筒結(jié)構(gòu)體系，用于體系核心筒和外框架的 水平向連接；所述伸臂桁架梁為工字鋼，與所述防屈曲支撐構(gòu)件通過銷軸連接；所述防屈 曲支撐在端頭通過法蘭盤和高強螺栓與端頭耳板進行連接；在防屈曲支撐伸臂桁架角部的 連接節(jié)點，節(jié)點板與外圍框架柱和伸臂桁架梁通過焊接連接；所述節(jié)點板與端頭耳板通過 銷軸連接，形成鉸接連接節(jié)點；在所述防屈曲支撐伸臂桁架中部的連接節(jié)點，節(jié)點板上部焊 接加勁肋，并與伸臂桁架梁通過焊接連接；所述節(jié)點板與兩個端頭耳板均通過銷軸連接。
【文檔編號】E04B1/98GK105986628SQ201510073089
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月11日
【發(fā)明人】郭彥林, 童精中
【申請人】清華大學(xué)