本发明专利技术涉及建筑结构领域，具体为一种延性耗能抗震钢框架。一种延性耗能抗震钢框架，包括框架柱(1)和框架梁(2)，其特征是：框架梁(2)弹性区段(22)的宽厚比的上限值为：腹板取80或130；框架梁(2)塑性耗能区(21)腹板的宽度及厚度分别和弹性区段(22)腹板的宽度及厚度相等，设置1道或2道纵向加劲肋(31)，并在塑性耗能区(21)的边缘处设置横向加劲肋(32)。本发明专利技术结构简单，制造方便，节省钢材消耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及建筑结构领域，具体为一种延性耗能抗震钢框架。
技术介绍
钢材是绿色建筑材料。广义讲，钢结构强度自重比高，延性好，抗震性能卓越。目前，我国钢产量已居全世界之首，供大于需矛盾日趋严重，推广钢结构建筑成为建筑行业发展的必然趋势。然而，钢结构的造价却比混凝土结构要贵，这已成为制约钢结构建筑发展的主要矛盾之一。因此，降低钢结构建筑的耗钢量(即降低造价)，是加速发展建筑钢结构的一条关键途径。框架是钢结构最基本的结构形式。当今国际流行建筑设计规范几乎都要求抗震钢框架满足“强柱弱梁”的要求。我国《建筑抗震设计规范》(GB50011)也规定抗震钢框架应·满足“强柱弱梁”的要求，即期望当遭遇强烈地震时，框架的极限状态呈梁铰机构(塑性铰主要分布于框架梁端)，通过梁端塑性耗能区耗散地震能量，保证结构不坍塌。框架延性耗能是实现抗震目标(小震不坏，中震可修，大震不倒)的一条主要途径。根据钢结构基本原理，梁端塑性耗能区对其截面的板件(翼缘、腹板)宽厚比有严格的限制(否则，将由于局部屈曲而不能达到塑性耗能的要求)。例如，《建筑抗震设计规范(GB50011)》对多层和高层钢结构房屋要求(以H形截面为例)一级框架，梁翼缘和腹板的jIKI^jMII 宽厚比限值分别为9 厂和60 j-Γ- Cfy为钢材屈服强度)；二级框架，9 和65 (235— )235 235 [235—;三级框架，10丨τ和70 ;四级框架，11 j了和75 ο上述一、二、三级框架的 I hII 1 >I i ^梁截面板件宽厚比限值基本属于塑性设计截面(塑性铰有较大的转动能力)的要求；四级框架的，相当于塑性强度截面(可达全截面塑性，但由于板件局部屈曲塑性转动能力有限)。然而，大量的工程实践表明，钢框架的截面板件宽厚比是影响单位面积耗钢量的关键指标，尤其是框架梁腹板宽厚比。板件宽厚比小，虽然延性耗能性能好，但耗钢量也高。如果能在保证框架抗震性能的条件下放松板件宽厚比要求，则可降低耗钢量。钢结构弹性设计截面(包含部分塑化截面和边缘纤维屈服截面。部分塑化截面一在边缘纤维屈服后可发展一定的塑性；边缘纤维屈服截面一边缘纤维可达屈服强度，但由于板件局部屈曲而不能发展塑性)的板件宽厚比限值，比塑性设计截面/塑性强度截面的要大。例如H形截面框架梁，弹性设计截面的翼缘宽厚比限值为15彳-3 (可部分塑 hi .hi 化时，13 Jfz );腹板的宽厚比限值可取130 γ-(即按腹板正则化宽厚比λ b = O. 85，梁 I\ f' H受压翼缘扭转不受约束时的条件取值。当不需设置横向加劲肋时，80 f=)。通常情况下， I ly截面板件宽厚比大，截面回转半径也大，构件整体稳定性提高，但由于局部屈曲而使抗震耗能性能变差。钢框架设计时，即使框架梁采用弹性设计截面已足以承受作用的静力荷载，但为保证抗震性能而需满足钢梁截面板件宽厚比的要求(采用塑性设计截面、或塑性屈服截面)。目前常规的做法，是直接采用较厚的翼缘、腹板，直至达到规定的塑性设计截面或塑性强度截面的宽厚比要求。显然，这会导致钢框架单位面积耗钢量较大上升。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，提供一种钢材消耗量低、抗震性能高、结构简单、容易施工的建筑物框架体系，本专利技术公开了一种延性耗能抗震钢框架。本专利技术通过如下技术方案达到专利技术目的 一种延性耗能抗震钢框架，包括框架柱和框架梁，框架柱的截面为H形或箱形，框架柱垂直固定在地面上；框架梁的截面为H形，框架梁水平架设，框架梁的两端为塑性耗能区，在塑性耗能区之间的为弹性区段，塑性耗能区和弹性区段都由翼缘和腹板两部分组成，框架梁两端的塑性耗能区分别固定在两根相邻的框架柱上，框架梁塑性耗能区的长度L可在I.5倍 2倍的梁高之间取值，并且不小于框架梁净跨度的1/10，fy是框架梁所用材料的屈服强度在以MPa为单位时的数值部分，其特征是 框架梁弹性区段的宽厚比的上限值为用于多高层建筑钢框架时，翼缘取13 腹I板取80 Iy1 ;用于工业钢框架时，翼缘取15 fy1,腹板取130丨+f 二。 I' hI hI框架梁塑性耗能区翼缘的厚度和弹性区段翼缘的厚度相等，翼缘的宽度经切割削减，使得翼缘宽厚比的上限值为 n根据框架的抗震等级最终确定；腹板 II !的宽度及厚度分别和弹性区段腹板的宽度及厚度相等，腹板设置I道或2道纵向加劲肋，并在塑性耗能区的边缘处设置横向加劲肋。本方案中，整根框架梁的翼缘和腹板可分别采用等厚钢板，仅在框架梁梁端塑性耗能区的腹板设置加劲肋，在塑性耗能区翼缘局部切割到宽厚比满足拟建造的框架抗震等级的要求，构件加工制作很方便。此外，梁端切割削弱翼缘的构造，使塑性耗能区从柱边外移，降低大地震下梁柱连接处断裂的风险。所述的延性耗能抗震钢框架，其特征是框架梁弹性区段的宽厚比的上限值为 (235 1.23 5翼缘取9 —-++' 11 J—-++'，根据框架的抗震等级最终确定；用于多高层建筑钢框架时，腹板 11 11 )2351235取80 ^ +++··-···+++··,用于工业钢框架时,腹板取130、丨++++·- 。框架梁的塑性耗能区翼缘的宽度及厚度分别和弹性区段翼缘的宽度及厚度相等；腹板的宽度及厚度分别和弹性区段腹板的宽度及厚度相等，腹板设置I道或2道纵向加劲肋，并在塑性耗能区的边缘处设置横向加劲肋。所述的延性耗能抗震钢框架，其特征是纵向加劲肋和横向加劲肋都设于框架梁的单侧或都设于框架梁的两侧。本专利技术采用的技术方案原理对采用弹性设计截面的框架梁，在其梁端塑性耗能区的腹板设置纵向加劲肋，以阻止腹板在经历塑性循环或全截面进入塑性前发生屈曲；通过削减翼缘宽度使框架梁翼缘达到塑性设计截面等较高的宽厚比要求。通过实施上述两条措施，可使框架梁达到潜在塑性铰所要求的转动能力，实现抗震钢结构需要的延性耗能目标，保证钢框架的抗震性能。而在钢框架的非塑性耗能区即弹性区段，由于处于弹性工作状态，只需采用普通的钢结构设计截面如弹性设计截面即可。钢框架的抗震性能好坏和耗能能力大小，除了要保证连接节点等要求外，主要取决于其塑性耗能区的截面性能。在遭遇强烈地震时，水平地震作用导致框架梁的梁端承受的弯矩大幅增大，而在塑性耗能区外的弹性区段，由于水平地震作用下弯矩波动很小，通常仍然处于弹性工作状态。因此，只要塑性耗能区截面的延性性能达到塑性设计截面或塑性强度截面的要求，框架梁弹性段的板件宽厚比满足钢结构静力弹性设计的要求，框架结构 整体延性耗能性能就可达到与整根梁均采用塑性设计截面或塑性强度截面的框架一样。在框架梁的塑性耗能区腹板设置纵向和横向加劲肋，可减小塑性耗能区腹板的宽厚比，限制腹板的局部屈曲，保证塑性铰的塑性转动能力。根据试验结果，在弹性设计截面宽厚比限值(130 j—)条件下的框架梁梁端塑性耗能区的腹板，纵向设置一道加劲肋就已 I ,达到不低于框架抗震二级(塑性设计截面)的延性性能，在80 j—条件下的腹板，塑性耗能 区纵向设置一道加劲肋就超过了框架抗震二级的要求。本专利技术的有益效果是本专利技术可实现采用较薄的腹板厚度(即较大的宽厚比)在塑性耗能区仍具有足够的塑性转动能力，实现钢框架的抗震性能不低于全梁采用塑性设计截面/塑性强度截面时的性能。同时，在保证框架性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种延性耗能抗震钢框架，包括框架柱(1)和框架梁(2)，框架柱(1)的截面为H形或箱形，框架柱(1)垂直固定在地面上；框架梁(2)的截面为H形，框架梁(2)水平架设，框架梁(2)的两端为塑性耗能区(21)，在塑性耗能区(21)之间的为弹性区段(22)，塑性耗能区(21)和弹性区段(22)都由翼缘和腹板两部分组成，框架梁(2)两端的塑性耗能区(21)分别固定在两根相邻的框架柱(1)上，fy是框架梁(2)所用材料的屈服强度在以MPa为单位时的数值部分，其特征是：框架梁(2)弹性区段(22)的宽厚比的上限值为：翼缘取13？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？或15，腹板取80或130；框架梁(2)塑性耗能区(21)翼缘的厚度和弹性区段(22)翼缘的厚度相等，翼缘的宽度经削减，使得翼缘宽厚比的上限值为9～11；腹板的宽度及厚度分别和弹性区段(22)腹板的宽度及厚度相等，腹板设置1道或2道纵向加劲肋(31)，并在塑性耗能区(21)的边缘处设置横向加劲肋(32)。2012104238787100001dest_path_image002.jpg,681439dest_path_image002.jpg,616554dest_path_image002.jpg,144094dest_path_image002.jpg,257412dest_path_image002.jpg,727577dest_path_image002.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈炯，路志浩，
申请(专利权)人：宝钢工程技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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