一種延性桁架抗彎框架的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域的一種延性桁架抗彎框架，技術(shù)方案為：桁架在豎向荷載作用下的彎矩反彎點(diǎn)所在跨設(shè)置屈服耗能桿，所述屈服耗能桿的兩端分別與相鄰的所述下弦桿鉸接，所述屈服耗能桿比所述下弦桿的承載力低，使所述屈服耗能桿在地震下比所述下弦桿先屈服；所述屈服耗能桿應(yīng)在所述豎向荷載加載完成后安裝。延性桁架抗彎框架在設(shè)防及罕遇地震下的等效阻尼比明顯增加并遠(yuǎn)大于普通桁架框架，基底剪力和層間位移角明顯小于普通桁架框架，其消能減震作用明顯；延性桁架抗彎框架的框架柱比普通桁架框架更不容易出現(xiàn)塑性鉸，從而更容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁屈服機(jī)制，提高結(jié)構(gòu)延性并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的抗震性能目標(biāo)。
【專利說明】一種延性桁架抗彎框架

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域，特別是涉及一種延性桁架抗彎框架。

【背景技術(shù)】
[0002]普通桁架抗彎框架，桁架的抗彎承載力遠(yuǎn)高于柱，其強(qiáng)柱弱梁機(jī)制不能滿足，等效阻尼比偏小，基地剪力較大，柱底容易出現(xiàn)塑性鉸，抗震性能不是很好。
[0003]美國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)會(huì)在AISC-341-10中對提高STMF的延性給出了一種方法:在桁架中部10%的區(qū)域設(shè)置屈服段，使塑性變形集中于此處從而保護(hù)其他桿件，增加框架延性。但是該方法涉及桿件較大，設(shè)計(jì)較復(fù)雜，同時(shí)很難保證所有桿件達(dá)到預(yù)期的效果。并且，在該方法建議的區(qū)域的屈服段，在水平地震作用下，由于軸力不是很大不容易進(jìn)入屈服，且在地震作用下，如屈服段一旦屈服，將降低桁架承擔(dān)豎向荷載的能力，容易造成結(jié)構(gòu)安全上的隱患。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種在豎向荷載與多遇地震作用下能夠保證整體結(jié)構(gòu)的安全，在設(shè)防及罕遇地震作用下屈服耗能桿先于其他桿件屈服的延性桁架抗彎框架。該延性桁架抗彎框架在設(shè)防及罕遇地震下的等效阻尼比明顯增加并遠(yuǎn)大于普通桁架框架，基底剪力和層間位移角明顯小于普通桁架框架，其消能減震作用明顯；并且其框架柱比普通桁架框架更不容易出現(xiàn)塑性鉸，從而更容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁屈服機(jī)制，提高結(jié)構(gòu)延性并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的抗震性能目標(biāo)。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種延性桁架抗彎框架，主要包括垂直的框架柱和與所述框架柱連接的水平桁架，所述桁架包括上弦桿，下弦桿和腹桿，其特征在于:所述桁架在豎向荷載作用下的彎矩反彎點(diǎn)所在跨設(shè)置屈服耗能桿，所述屈服耗能桿的兩端分別與相鄰的所述下弦桿鉸接，所述屈服耗能桿比所述下弦桿的承載力低，使所述屈服耗能桿在地震下比所述下弦桿先屈服；所述屈服耗能桿應(yīng)在所述豎向荷載加載完成后安裝。
[0006]本技術(shù)方案中:屈服耗能桿位于桁架在豎向荷載作用下的彎矩反彎點(diǎn)所在跨，一般反彎點(diǎn)出現(xiàn)在第二或第三跨。在豎向荷載作用下，該屈服耗能桿的內(nèi)力較小或基本為零，多遇地震下可保持彈性，但在設(shè)防及罕遇地震下該屈服耗能桿的屈服甚至破壞基本不影響桁架的豎向承載能力。所述屈服耗能桿承載力比其余普通下弦桿小，并且水平地震作用下屈服耗能桿軸力較大，從而能夠確保其先于下弦桿屈服，其消能減震作用明顯。
[0007]基于上述技術(shù)特征，屈服耗能桿承載力相比桁架其余下弦桿小，可采用比下弦桿材料強(qiáng)度低的材料，比下弦桿截面小的截面，也可采用屈曲約束支撐、位移相關(guān)型、速度相關(guān)型或復(fù)合型消能器作為所述屈服耗能桿等措施來實(shí)現(xiàn)。
[0008]設(shè)防及罕遇地震作用下屈服耗能桿軸力較大，并且屈服耗能桿的截面承載力較小，從而能夠確保其先于其他桿件屈服，其消能減震作用明顯，從而更容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁屈服機(jī)制，提高結(jié)構(gòu)延性并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的抗震性能目標(biāo)。
[0009]綜上所述，本實(shí)用新型延性桁架抗彎框架在豎向荷載與多遇地震作用下能夠保證整體結(jié)構(gòu)的安全，在設(shè)防及罕遇地震作用下屈服耗能桿先于其他桿件屈服，從而更容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁屈服機(jī)制，提高結(jié)構(gòu)延性并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的抗震性能目標(biāo)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1顯示為本實(shí)用新型延性桁架抗彎框架示意圖。
[0011]圖2顯示為延性桁架抗彎框架的彎矩示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)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(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0013]請參閱圖1至圖2。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(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)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(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，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(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型為一種延性桁架抗彎框架，包括框架柱1和桁架，所述框架柱1和桁架相互垂直并連接，桁架包括上弦桿2，下弦桿3和腹桿4，所述桁架上設(shè)有屈服耗能桿5，屈服耗能桿5與旁邊下弦桿3鉸接。
[0015]由于桁架線剛度與柱剛度之比的變化會(huì)影響彎矩反彎點(diǎn)的位置，使得屈服耗能桿不是真正意義上的零桿，故分析時(shí)屈服耗能桿構(gòu)件在豎向荷載加載完成后安裝，計(jì)算過程應(yīng)采用現(xiàn)有技術(shù)中的施工模擬的方法。屈服耗能桿構(gòu)件加載之前，樓面桁架受力模式為簡支桁架，應(yīng)分別驗(yàn)算該階段桁架構(gòu)件的承載力及屈服耗能桿構(gòu)件安裝之后的使用階段構(gòu)件承載力。
[0016]桁架在豎向荷載作用下的彎矩圖如圖2虛線所示，彎矩反彎點(diǎn)6附近桁架下弦桿軸力較小，此處設(shè)置屈服耗能桿5，屈服耗能桿5屈服甚至失效對桁架的豎向承載能力影響較小，進(jìn)而保證結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的安全。而在設(shè)防及罕遇地震作用下屈服耗能桿軸力較大，并且屈服耗能桿5的承載力比下弦桿3更低，從而能夠確保其先于下弦桿屈服，提供更大的等效阻尼比，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗震性能。
[0017]為實(shí)現(xiàn)屈服耗能桿先于其他下弦桿屈服發(fā)揮耗能的作用，可采用比下弦桿材料強(qiáng)度低的材料，比下弦桿截面小的截面，也可采用屈曲約束支撐，位移相關(guān)型、速度相關(guān)型或復(fù)合型消能器作為所述屈服耗能桿等措施來實(shí)現(xiàn)。
[0018]本實(shí)用新型延性桁架抗彎框架在設(shè)防及罕遇地震下的等效阻尼比明顯增加并遠(yuǎn)大于普通桁架框架，基底剪力和層間位移角明顯小于普通桁架框架，其消能減震作用明顯，并且其框架柱比普通桁架框架更不容易出現(xiàn)塑性鉸。
[0019]綜上所述，本實(shí)用新型一種延性桁架抗彎框架容易實(shí)現(xiàn)強(qiáng)柱弱梁屈服機(jī)制，提高結(jié)構(gòu)延性并實(shí)現(xiàn)預(yù)定的抗震性能目標(biāo)。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0020]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)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(shí)者在未脫離本實(shí)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(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種延性桁架抗彎框架，主要包括垂直的框架柱(I)和與所述框架柱(I)連接的水平桁架，所述桁架包括上弦桿(2)，下弦桿(3)和腹桿(4)，其特征在于:所述桁架在豎向荷載作用下的彎矩反彎點(diǎn)所在跨設(shè)置屈服耗能桿(5)，所述屈服耗能桿(5)的兩端分別與相鄰的所述下弦桿(3)鉸接，所述屈服耗能桿(5)比所述下弦桿(3)的承載力低，使所述屈服耗能桿(5)在地震下比所述下弦桿(3)先屈服；所述屈服耗能桿(5)應(yīng)在所述豎向荷載加載完成后安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延性桁架抗彎框架，其特征在于:所述屈服耗能桿(5)比所述下弦桿(3)的截面尺寸小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延性桁架抗彎框架，其特征在于:所述屈服耗能桿(5)比所述下弦桿(3)的材料強(qiáng)度低。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種延性桁架抗彎框架，其特征在于:采用屈曲約束支撐或位移相關(guān)型或速度相關(guān)型或復(fù)合型消能器作為所述屈服耗能桿(5)。
【文檔編號(hào)】E04B1/98GK204238347SQ201420659578
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】黃永強(qiáng), 包聯(lián)進(jìn), 施維 申請人:華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司