钢筋混凝土框架-偏心钢支撑组合结构体系制造技术

钢筋混凝土框架－偏心钢支撑组合结构体系，其特征在于包括框架结构与偏心钢支撑，框架结构由钢筋混凝土梁柱形成，偏心钢支撑设于框架结构内，框架结构由柱和梁组成，偏心钢支撑以偏心布置的方式与框架结构组合连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢筋混凝土结构，尤其是涉及一种主要用于多层或高层工业与民用建筑 的钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构体系。
技术介绍
钢筋混凝土框架结构与钢筋混凝土剪力墙结构是广泛应用于工业与民用建筑中的主要结 构形式。钢筋混凝土框架结构的平面布置比较灵活，是被广泛采用的建筑结构形式，但由于框架 结构的抗侧性能主要取决于梁、柱的截面尺寸，柱网尺寸及结构层数和高度。当层数较多时， 结构侧移较大，抗侧刚度较小，侧向承载力较低，水平位移不易满足规范要求。为了提高钢筋混凝土框架结构的抗侧刚度,通常在框架中加入一定数量的剪力墙。但剪力 墙的布置， 一方面往往不能满足公共建筑的使用要求，特别是使用期中在剪力墙上开洞比较 困难；另一方面，由于剪力墙的自重比较大，变形能力低，当结构进入塑性阶段时，其刚度 降幅比较大。另一种提高钢筋混凝土框架抗侧刚度的方法是采用桁架式结构，也就是带中心支撑的结 构，而中心支撑的引入使得在抗震上本来就薄弱的钢筋混凝土框架节点构造变得更为复杂， 进一步削弱了节点的抗震性能。石建光(石建光，宋继强.偏心支撑钢筋砼框架与框架剪力墙的比较研究.工程力学增刊， 1998， A02: 346-350)报道了有关偏心支撑钢筋砼框架与框架剪力墙的比较研究。宋继强(宋继强，那志宏.带偏心支撑钢筋砼框架的设计.工程力学增刊，1999， A02: 577-581)报道了有关带偏心支撑钢筋砼框架的设计。石建光(石建光.带偏心钢支承钢筋砼框架动力反应.包头钢铁学院学报，2001， 1: 59-66) 报道了有关带偏心钢支承钢筋砼框架动力反应。石建光(石建光，刘雅萍，陈跃.钢-混凝土组合框架结构性能研究.施工企业管理，2002， 4: 34-35)报道了有关钢一混凝土组合框架结构性能研究。陈新孝(陈新孝，牛获涛，石建光，朱梅生.偏心支撑钢筋混凝土框架的试验研究与极限 分析.工业建筑，2003， 33， (3): 35-38)报道了有关偏心支撑钢筋混凝土框架的试验研究与极限分析。石建光(石建光，叶志明.偏心钢支撑-钢筋混凝土框架的侧移和地震反应.工业建筑， 2008， 38， (1): 106-109)报道了有关偏心钢支撑一钢筋混凝土框架的侧移和地震反应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单合理、发挥钢筋混凝土结构与钢结构各自在强度、 稳定性及抗震性能方面的优势、减轻结构自重、增加建筑布置的灵活性的钢筋混凝土框架一 偏心钢支撑组合结构体系。本专利技术的另一目的在于提供一种钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构体系的设计方法。本专利技术所述钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构体系包括框架结构与偏心钢支撑，框 架结构由钢筋混凝土梁柱形成，偏心钢支撑设于框架结构内，框架结构由柱和梁组成，偏心 钢支撑以偏心布置的方式与框架结构组合连接。所述偏心钢支撑可为X型偏心钢支撑，单斜杆偏心钢支撑或K型偏心钢支撑等。本专利技术所述钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构体系的设计方法包括以下步骤步骤l:设计钢筋混凝土框架；步骤2:设计偏心钢支撑，具体步骤如下1) 按梁跨度和柱的轴压比限值确定梁柱截面尺寸；2) 按侧向变形限值要求确定出各侧向刚度不足的数值；3) 选择偏心钢支撑的型式和布置方案，按刚度要求确定偏心钢支撑尺寸和偏心距大小， 求出每道偏心钢支撑的截面面积，采用以下公式^ 4x(謂0)2五」"~"^其中，五一钢材的弹性模量，」一每道支撑的截面面积，/一钢支撑的计算长度；4) 进行整体强度和变形验算，以确定梁柱的截面尺寸和配筋；5) 当第4)步的计算不满足要求时，进行初设值的调整，并重复第l) 4)步，直到满 足为止；6) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构耗能梁段的破坏可分为脆性破坏和延性破坏，规定跨高比S = 3.5作为判别耗能梁段由脆性破坏过渡到延性破坏的分界线；7) 剪拉劈裂破坏基本上发生在耗能梁段的剪切滑移带上，剪切带长约为耗能梁段长的一半，剪切滑移带的剪拉破坏取决于混凝土的抗拉强度，由测定抗拉强度试验出发，建立计算4模型，从而导出剪拉劈裂破坏计算公式Qm _ 1 ;r i^ + 0.056iVW, Vi+附2 2 m"其中QU—极限剪切荷载，h0 —梁高，b —梁宽，ft—混凝土抗拉强度，PS —耗能梁段中混凝土开裂时的钢筋拉力，N—耗能梁段中压力，m—跨高比；8)弯曲破坏按规范(GBJ10—89)正截面抗弯强度计算公式计算。与现有的钢筋混凝土框架结构比较，本专利技术具有以下突出的优点1) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的弹性抗侧刚度比钢筋混凝土框架结构明显提高。前者可以是后者的2.5 3.8倍，提高幅度与支撑方式和支撑刚度有关，X型支撑提高幅 度最大。2) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的开裂、屈服、最大承载力都高于钢筋混凝土 框架结构。前者可以是后者的的1.5 2.0倍。用等能量方法确定的屈服承载力表明，前者可 以是后者的2.5倍，前者的最大承载力可以是后者的1.6 2.2倍。3) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构在达到开裂、屈服、最大承载力时的位移明显 小于钢筋混凝土框架结构。4) 从不同偏心钢支撑形式的比较可知X型支撑，可明显提高抗侧刚度和最大承载力，但由于连系梁发生明显剪切变形，其强度和刚度随循环次数增加迅速衰减。单斜支撑，当支撑受拉时，与X型支撑相似；当支撑受压时，其作用很小。K型支撑，比较钢筋混凝土框架结构，刚度和强度明显提高，其延性性能也明显提高，为理想的支撑方式。5) 偏心支撑框架的最大地震反应位移明显降低，X型支撑框架的位移可以是纯框架的 1/6.6， K型支撑是纯框架的1/3.6;偏心支撑框架的最大地震反应速度明显降低，X型支撑框 架的速度可以是纯框架的1/7.5， K型支撑可以是纯框架的1/4.2;偏心支撑框架的最大地震反 应加速度都基本相同，可以是纯框架的0.95倍；偏心支撑框架柱的最大地震反应剪力明显降 低。与钢筋混凝土框架一剪力墙结构比较，本专利技术具有以下突出的优点1) 在结构布置上，钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构比钢筋混凝土框架一剪力墙结 构具有较大的灵活性，使用上可为设备管道等提供穿越空间。2) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构比钢筋混凝土框架一剪力墙结构重量小，刚度低，使前者的振动周期延长，地震力降低。3) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构比钢筋混凝土框架一剪力墙结构易于调节刚 度，可使结构纵横向差异减小，并控制结构侧移以满足位移限值的要求。4) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构避免了剪力墙的混凝土大量使用。5) 钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构具有混凝土结构防火性能好的特点，降低了火 灾造成的可能。附图说明图1为一个钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的平面布置图，在图1中，1为一榀 偏心钢支撑桁架，2为一榀钢筋混凝土框架。图2为本专利技术实施例的钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的钢筋混凝土框架平面布 置图。图3为本专利技术实施例的钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的一榀单斜杆偏心钢支撑 桁架平面布置图。图4为本专利技术实施例的钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的一榀X形偏心钢支撑桁 架平面布置图。图5为本专利技术实施例的钢筋混凝土框架一偏心钢支撑组合结构的一榀K形偏心钢支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
钢筋混凝土框架－偏心钢支撑组合结构体系，其特征在于包括框架结构与偏心钢支撑，框架结构由钢筋混凝土梁柱形成，偏心钢支撑设于框架结构内，框架结构由柱和梁组成，偏心钢支撑以偏心布置的方式与框架结构组合连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石建光，韩通，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92