[发明专利]高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢腋撑可复位结构

说明书

本发明公开了高强钢柱‑普通钢梁‑低屈服点钢腋撑可复位结构，包括第一和第二低屈服点钢腋撑、普通钢框架梁和高强钢框架柱；普通钢框架梁两端分别连接于高强钢框架柱两侧，第一和第二低屈服点钢腋撑的一端分别连接于高强钢框架柱的一侧和另一侧，另一端分别连接于普通钢框架梁；地震下第一和第二低屈服点钢腋撑、普通钢框架梁、高强钢框架柱依次屈服耗能，形成三道抗震防线；与常规支撑相比，第一和第二低屈服点钢腋撑作为侧向约束构件提高了高强钢框架柱的整体稳定承载力，且其布置保留了更充裕的建筑立面空间，也更便于震后拆卸和更换，从而进一步提高整个结构体系的抗震性能和功能可恢复性。

技术领域

本发明涉及结构工程钢结构技术领域，尤其涉及高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢腋撑可复位结构。

背景技术

随着多高层及超高层建筑的大量兴建，钢结构在国内外已经得到了广泛应用。如今结构设计中通常采用的传统钢结构体系包括纯钢框架、带中心支撑钢框架、带偏心支撑钢框架和带钢板剪力墙钢框架等。同时，钢材生产工艺的发展和改善使得新型的低屈服点钢材和高强度钢材的生产和应用成为可能。但我国现有设计规范中对此类新型钢材如何应用于钢结构体系中并进行设计尚未给出明确的规定或指导。如何将这些新型钢材应用于钢结构体系，尤其是在地震作用下通过应用新型钢材来显著改善钢结构体系的抗震性能及震后修复，是科学研究及工程实践中亟待解决的问题。

现有技术有采用低屈服点钢支撑来连接高强钢柱与普通钢梁的技术方案，即每层普通钢框架梁两端分别连接于高强钢框架柱两侧，且每两个高强钢柱及每两层普通钢框架梁之间布置单斜向、X字形、人字形或V字形的低屈服点钢支撑，低屈服点钢支撑的一端与高强钢柱和普通钢梁交汇的节点相连，另一端与对角方向高强钢柱和普通钢梁交汇的节点或者与另一普通钢梁相连。然而，其存在以下技术问题：为了提高结构设计的经济性，高强钢柱设计截面较小，在重力和地震作用下容易出现整体失稳而导致结构破坏或倒塌；同时，低屈服点钢支撑的布置方式使得结构立面的建筑净空不足，难以实现门洞、窗洞等建筑功能的自由布置，使得该技术方案的应用范围受到限制。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢腋撑可复位结构。该结构在高强钢柱与普通钢梁形成的夹角空间内布置低屈服点钢腋撑，既能实现现有技术方案中的梯度耗能机制，即当地震发生时，低屈服点钢腋撑、普通钢梁和高强钢柱依次屈服耗能，从而提高结构的抗震性能；也能通过震后低屈服点钢腋撑的快速拆卸和更换，实现现有技术方案中的结构功能可恢复性。同时，低屈服点钢腋撑也能为高强钢柱提供侧向约束，减小高强钢柱的计算长度，从而增强高强钢柱的稳定性能；再者，低屈服点钢腋撑的布置能提供更加充裕的建筑立面空间，保证本发明提供的技术方案在更多不同建筑设计要求中的推广应用。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

高强钢柱-普通钢梁-低屈服点钢腋撑可复位结构，包括高强钢框架柱和多个普通钢框架梁，多个普通钢框架梁沿高强钢框架柱轴向依次间隔布置，普通钢框架梁两端分别连接于高强钢框架柱两侧，每两个相邻普通钢框架梁之间至少安装有第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑，第一低屈服点钢腋撑一端连接于高强钢框架柱一侧，第二低屈服点钢腋撑一端连接于高强钢框架柱另一侧，第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑的另一端分别连接于普通钢框架梁；当地震作用发生时，第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑能够率先屈服耗能，成为抗震设防的第一道防线，且震后可快速更换，普通钢框架梁的屈服耗能在第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑之后，成为抗震设防的第二道防线，高强钢框架柱的屈服耗能在普通钢框架梁之后，成为抗震设防的第三道防线。该技术方案的技术效果在于：每层高强钢框架柱两侧分别与第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑连接，使得高强钢框架柱的自由几何长度由层高进一步减小，提高了高强钢框架柱的整体稳定承载力；第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑布置在高强钢框架柱和普通钢框架梁形成的夹角空间内，结构立面的建筑净空被最大化地保留，保证门洞、窗洞等建筑功能的自由布置。

进一步，第一低屈服点钢腋撑和第二低屈服点钢腋撑的承载力满足：