一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，包括由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個立柱，由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個橫梁，及由低屈服點鋼制成的抗側(cè)力構(gòu)件，所述橫梁與所述立柱相垂直連接以構(gòu)成多個榀框架單元，同一排所述榀框架單元內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件；當所述橫梁的梁端與對應的所述橫梁、立柱構(gòu)成的榀框架單元內(nèi)設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件時，所述橫梁的梁端與所述立柱的梁柱節(jié)點采用鉸接連接，其余所述立柱與所述橫梁的梁柱節(jié)點采用鉸接連接或半剛性連接；所述立柱與基礎(chǔ)的角節(jié)點采用半剛性連接，且角節(jié)點的轉(zhuǎn)角超過0.06rad。本高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系不僅抗震性高、成本低且便于制作和安裝。
【專利說明】一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域，特別是涉及一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。

【背景技術(shù)】
[0002]鋼結(jié)構(gòu)因其具有重量輕、強度高、抗震性好、可工廠化生產(chǎn)、施工速度快、材料可循環(huán)利用等優(yōu)點，在美國、日本、英國等發(fā)達國家得到了廣泛應用，其鋼結(jié)構(gòu)建筑要占建筑總量的40%以上，而我國的鋼結(jié)構(gòu)建筑所占的比例還不到5%。
[0003]鋼結(jié)構(gòu)體系相關(guān)技術(shù)經(jīng)過多年的發(fā)展雖已相對完備，但目前制約其廣泛應用的最關(guān)鍵因素是鋼材用量太多，造成造價偏高，另一方面鋼結(jié)構(gòu)體系的潛力尚未得到充分挖掘，抗震性差，在實際工程應用時難以形成競爭優(yōu)勢，上述因素導致現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)體系難以滿足我國建筑業(yè)發(fā)展的迫切需求。因此，研究出一種成本低、抗震性高的的新型鋼結(jié)構(gòu)體系是筮待解決的技術(shù)問題之一。
實用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本實用新型的目的在于提供一種抗震性高、成本低且便于制作和安裝的高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系。
[0005]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實用新型提供一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，包括由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個立柱，由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個橫梁，及由低屈服點鋼制成的抗側(cè)力構(gòu)件，所述橫梁與所述立柱相垂直連接以構(gòu)成多個榀框架單元，同一排所述榀框架單元內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件；當所述橫梁的梁端與對應的所述橫梁、立柱構(gòu)成的榀框架單元內(nèi)設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件時，所述橫梁的梁端與所述立柱的梁柱節(jié)點采用鉸接連接，其余所述立柱與所述橫梁的梁柱節(jié)點采用鉸接連接或半剛性連接，當采用半剛性連接時，所述梁柱節(jié)點的轉(zhuǎn)角超過0.06rad;所述立柱與基礎(chǔ)的角節(jié)點采用半剛性連接，且角節(jié)點的轉(zhuǎn)角超過0.06rad。
[0006]進一步地，所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束支撐體，所述榀框架單元中設(shè)有一個所述低屈服點屈曲約束支撐體，所述低屈服點屈曲約束支撐體的兩端分別與呈對角的兩個所述梁柱節(jié)點采用鉸接連接。
[0007]進一步地，所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束支撐體，所述榀框架單元中設(shè)有呈倒V形排列的兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體的下端分別與對應的所述梁柱節(jié)點采用鉸接連接，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體的上端與對應的所述橫梁連接。
[0008]進一步地，所述抗側(cè)力構(gòu)件為低屈服點屈曲約束鋼板墻，所述低屈服點屈曲約束鋼板墻的上下端分別與對應的所述橫梁連接。
[0009]進一步地，所述低屈服點屈曲約束鋼板墻的上下端分別與對應的所述橫梁焊接或通過螺栓連接。
[0010]進一步地，所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束鋼板墻和所述低屈服點屈曲約束支撐體。
[0011]進一步地，所述立柱和所述橫梁的屈服強度不低于690MPa時，所述梁柱節(jié)點采用鉸接連接。
[0012]進一步地，所述立柱和所述橫梁的屈服強度低于690MPa時，所述梁柱節(jié)點采用半剛性連接。
[0013]進一步地，當所述梁柱節(jié)點采用半剛性連接時，所述橫梁的端板由屈服強度低于Q420的鋼材制成。
[0014]進一步地，當所述立柱與基礎(chǔ)的角節(jié)點采用半剛性連接時，所述立柱的角底板由屈服強度低于Q420的鋼材制。
[0015]如上所述，本實用新型的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，具有以下有益效果:
[0016]所述抗側(cè)力構(gòu)件由低屈服點鋼制成，僅僅平行設(shè)置的多個立柱由高強鋼制成，及平行設(shè)置的多個橫梁由高強鋼制成，減少了高強鋼用量，降低了成本；以及同一排所述榀框架單元內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件，利用所述抗側(cè)力構(gòu)件抗震耗能，同時，所述的角節(jié)點和梁柱節(jié)點采用半剛性連接時，塑性轉(zhuǎn)動變形能力超過0.06rad，所述的角節(jié)點和梁柱節(jié)點延性高，從而提高了本高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的延性和抗震性能；另外，由于所述立柱與所述橫梁的梁柱節(jié)點采用鉸接連接或半剛性連接，以及所述立柱與基礎(chǔ)的角節(jié)點采用半剛性連接，可以大大降低甚至避免鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接，既可提高現(xiàn)場安裝速度與質(zhì)量，又可顯著降低制作與安裝成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1顯示為本實用新型的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的第一種實施方式示意圖。
[0018]圖2顯示為本實用新型的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的第二種實施方式示意圖。
[0019]圖3顯示為本實用新型的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的第三種實施方式示意圖。
[0020]I 立柱
[0021]2 橫梁
[0022]3榀框架單元
[0023]4梁柱節(jié)點
[0024]5 基礎(chǔ)
[0025]6角節(jié)點
[0026]7低屈服點屈曲約束支撐體
[0027]8低屈服點屈曲約束鋼板墻

【具體實施方式】
[0028]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。
[0029]請參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。
[0030]實施例1，如圖1所示的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的第一種實施方式，高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系包括由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個立柱1，由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個橫梁2，及由低屈服點鋼制成的抗側(cè)力構(gòu)件。所述橫梁2與所述立柱I相垂直連接以構(gòu)成多個榀框架單元3，同一排所述榀框架單元3內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件。所述立柱I和橫梁2起承載作用，僅僅平行設(shè)置的多個立柱I由高強鋼制成，及平行設(shè)置的多個橫梁2由高強鋼制成，減少了高強鋼用量，降低了成本；以及同一排所述榀框架單元3內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件，所述抗側(cè)力構(gòu)件由低屈服點鋼制成，利用所述抗側(cè)力構(gòu)件抗震耗能，可見，實現(xiàn)了低屈服點鋼材和高強鋼材兩種高性能結(jié)構(gòu)鋼材在功能上的分工合作及取長補短，從而降低了成本，提高了抗震性能。
[0031]參考圖1，當鋼材材料強度超過690MPa時，其延性會很差，為減少所述的橫梁2和立柱I發(fā)生彎曲變形，當所述立柱I和所述橫梁2的屈服強度不低于690MPa時，所述立柱I與所述橫梁2的梁柱節(jié)點4采用鉸接連接；當所述立柱I和所述橫梁2的屈服強度低于690MPa時，除所述橫梁2的梁端與對應的所述橫梁2、立柱I構(gòu)成的榀框架單元3內(nèi)設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件時，所述橫梁2的梁端與所述立柱I的梁柱節(jié)點4采用鉸接連接之外，其余所述立柱I與所述橫梁2的梁柱節(jié)點4采用半剛性連接。當采用半剛性連接時，所述梁柱節(jié)點4的轉(zhuǎn)角超過0.06rad，其中，所述立柱I與基礎(chǔ)5的角節(jié)點6采用半剛性連接，所述角節(jié)點6的轉(zhuǎn)角超過0.06rad。由于所述的角節(jié)點6和梁柱節(jié)點4采用半剛性連接時，所述的角節(jié)點6和梁柱節(jié)點4的轉(zhuǎn)角超過0.06rad,即塑性轉(zhuǎn)動變形能力超過0.06rad。與延性變形能力較傳統(tǒng)節(jié)點相比，所述的角節(jié)點6和梁柱節(jié)點4的延性變形能力較傳統(tǒng)節(jié)點提高了至少180%，可見所述的角節(jié)點6和梁柱節(jié)點4延性高，從而提高了本高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的延性。
[0032]在施工方面，由于所述立柱I與所述橫梁2的梁柱節(jié)點4采用鉸接連接或半剛性連接，以及所述立柱I與基礎(chǔ)5的角節(jié)點6采用半剛性連接，見圖1，可以大大降低甚至避免鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接，故既可提高現(xiàn)場安裝速度與質(zhì)量，又可顯著降低制作與安裝成本。
[0033]在本實施例中，所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束支撐體7，所述榀框架單元3中設(shè)有一個所述低屈服點屈曲約束支撐體7，所述低屈服點屈曲約束支撐體7的兩端分別與呈對角的兩個所述梁柱節(jié)點4采用鉸接連接。所述低屈服點屈曲約束支撐體7的橫截面呈長方形，所述低屈服點屈曲約束支撐體7的兩端分別連有連接鋼繩，所述連接鋼繩與對應的所述梁柱節(jié)點4采用鉸接連接，且與所述低屈服點屈曲約束支撐體7兩端的鋼絲繩分別連接的兩個所述梁柱節(jié)點4呈對角，見圖1。
[0034]另外，考慮到高強鋼的延性不夠高，當所述梁柱節(jié)點4采用半剛性連接時，所述橫梁2的端板由屈服強度低于Q420的鋼材制成，見圖1。
[0035]另外，考慮到高強鋼的延性不夠高，當所述立柱I與基礎(chǔ)5的角節(jié)點6采用半剛性連接時，所述立柱I的角底板由屈服強度低于Q420的鋼材制，見圖1。
[0036]在本實施例中，上述連接不管采用剛性連接或鉸接連接都主要通過螺栓連接。
[0037]實施例2，圖2示出了本一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的第二種實施方式，與實施例I不同之處主要在于:所述榀框架單元3中設(shè)有呈倒V形排列的兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體7，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體7的下端分別與對應的所述梁柱節(jié)點4采用鉸接連接，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體7的上端與對應的所述橫梁2連接。
[0038]實施例3，圖3示出了本一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的第三種實施方式，與實施例I和2不同之處主要在于:所述抗側(cè)力構(gòu)件為低屈服點屈曲約束鋼板墻8，所述低屈服點屈曲約束鋼板墻8的上下端分別與對應的所述橫梁2連接。優(yōu)選地，所述低屈服點屈曲約束鋼板墻8的上下端分別與對應的所述橫梁2焊接或通過螺栓連接。
[0039]在其它實施例中，所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束鋼板墻8和所述低屈服點屈曲約束支撐體7。具體地，有的所述榀框架單元3中設(shè)有一個所述低屈服點屈曲約束支撐體7，所述低屈服點屈曲約束支撐體7的兩端分別與呈對角的兩個所述梁柱節(jié)點4采用鉸接連接；有的所述榀框架單元3中設(shè)有所述低屈服點屈曲約束鋼板墻8，所述低屈服點屈曲約束鋼板墻8的上下端分別與對應的所述橫梁2連接，或者有的所述榀框架單元3中設(shè)有呈倒V形排列的兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體7，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體7的下端分別與對應的所述梁柱節(jié)點4采用鉸接連接，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體7的上端與對應的所述橫梁2連接。
[0040]綜上所述，本實用新型的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系由于所述抗側(cè)力構(gòu)件由低屈服點鋼制成，僅僅平行設(shè)置的多個立柱I由高強鋼制成，及平行設(shè)置的多個橫梁2由高強鋼制成，減少了高強鋼用量，降低了成本；以及同一排所述榀框架單元3內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件，利用所述抗側(cè)力構(gòu)件抗震耗能，同時，所述的角節(jié)點6和梁柱節(jié)點4采用半剛性連接時，塑性轉(zhuǎn)動變形能力超過0.06rad,所述的角節(jié)點6和梁柱節(jié)點4延性高,從而提高了本高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系的延性和抗震性能；另外，由于所述立柱I與所述橫梁2的梁柱節(jié)點4采用鉸接連接或半剛性連接，以及所述立柱I與基礎(chǔ)5的角節(jié)點6采用半剛性連接，可以大大降低甚至避免鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)場焊接，既可提高現(xiàn)場安裝速度與質(zhì)量，又可顯著降低制作與安裝成本。
[0041]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，包括由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個立柱(1)，由高強鋼制成且平行設(shè)置的多個橫梁(2)，及由低屈服點鋼制成的抗側(cè)力構(gòu)件，所述橫梁(2)與所述立柱(I)相垂直連接以構(gòu)成多個榀框架單元(3)，其特征在于，同一排所述榀框架單元(3)內(nèi)間隔設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件；當所述橫梁(2)的梁端與對應的所述橫梁(2)、立柱(I)構(gòu)成的榀框架單元(3)內(nèi)設(shè)有所述抗側(cè)力構(gòu)件時，所述橫梁(2)的梁端與所述立柱(I)的梁柱節(jié)點(4)采用鉸接連接，其余所述立柱(I)與所述橫梁(2)的梁柱節(jié)點(4)采用鉸接連接或半剛性連接，當采用半剛性連接時，所述梁柱節(jié)點(4)的轉(zhuǎn)角超過0.06rad ;所述立柱(I)與基礎(chǔ)(5)的角節(jié)點(6)采用半剛性連接，且角節(jié)點(6)的轉(zhuǎn)角超過0.06rad。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)，所述榀框架單元(3)中設(shè)有一個所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)，所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)的兩端分別與呈對角的兩個所述梁柱節(jié)點(4)采用鉸接連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)，所述榀框架單元(3)中設(shè)有呈倒V形排列的兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)的下端分別與對應的所述梁柱節(jié)點(4)采用鉸接連接，兩個所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)的上端與對應的所述橫梁⑵連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述抗側(cè)力構(gòu)件為低屈服點屈曲約束鋼板墻(8)，所述低屈服點屈曲約束鋼板墻(8)的上下端分別與對應的所述橫梁⑵連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述低屈服點屈曲約束鋼板墻(8)的上下端分別與對應的所述橫梁(2)焊接或通過螺栓連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述抗側(cè)力構(gòu)件為所述低屈服點屈曲約束鋼板墻⑶和所述低屈服點屈曲約束支撐體(7)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述立柱(I)和所述橫梁(2)的屈服強度不低于690MPa時，所述梁柱節(jié)點(4)采用鉸接連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:所述立柱(I)和所述橫梁(2)的屈服強度低于690MPa時，所述梁柱節(jié)點(4)采用半剛性連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:當所述梁柱節(jié)點(4)采用半剛性連接時，所述橫梁(2)的端板由屈服強度低于Q420的鋼材制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任一項所述的一種高強抗震鋼結(jié)構(gòu)建筑體系，其特征在于:當所述立柱(I)與基礎(chǔ)(5)的角節(jié)點(6)采用半剛性連接時，所述立柱(I)的角底板由屈服強度低于Q420的鋼材制。
【文檔編號】E04B1/24GK204098222SQ201420477968
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】李國強, 孫飛飛, 劉青 申請人:同濟大學