专利名称：一种免承重力内嵌小框架抗震结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑结构工程技术领域，尤其涉及一种免承重力抗震钢支撑结构。
背景技术：
内嵌小框架支撑是增强单层、多层和高层钢结构的抗侧刚度和抗侧承载力 的有效钢结构构件之一，小框架支撑布置于钢框架结构中，使得整个结构的抗 侧力得到大幅度提高，从而钢结构适用于建造更高的建筑。
设置内嵌小框架支撑的目的，是提高结构的抗侧刚度，提高结构的抗侧力 强度。但是，由于内嵌小框架支撑两端与梁柱刚接连结，使得柱子在竖向重力 荷载作用下产生压縮变形时，小框架支撑也产生压縮变形，小框架支撑内出现 了重力荷载产生的应力，而且这个应力不小，按照变形协调计算，钢斜支撑内
产生的应力往往达到柱子应力的70%。使得本应该用于抵抗侧向力的内嵌小框 架支撑，大部分的刚度和承载力被竖向荷载消耗掉了。其他抗侧力结构，例如 带竖缝的剪力墙、钢板支撑剪力墙、钢板剪力墙，防屈曲支撑等存在相同的问 题。虽然设计规范要求这些构件不承担竖向荷载，但是与梁柱连接的构造决定 了它们必然承担竖向力。
为了使得上述与钢结构配套使用的抗侧力构件尽量小地承担竖向荷载，经 常要求这些构件在整个结构安装到顶、大部分的竖向荷载都已经到位传递到柱 子上以后，再回过头来安装这些抗侧力构件。但是这样一来，给施工带来了很
大问题(1)建筑的施工工期延长了。
(2)由于立柱已经压缩，斜支撑的长度
与图纸尺寸发生变化，必须采取措施，有时现场测量长度后再去制作构件，才
能顺利安装。这进一步延长的施工工期。(3)由于此时楼板已经浇筑完毕，工
人被迫在没有塔吊的情况下施工，对重构件移位，非常不便。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种免承重力内嵌小框架抗震 结构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的 一种免承重力内嵌小框架抗 震结构，由多个内嵌小框架支撑单元叠加而成；其中，内嵌小框架支撑单元包 括钢柱、钢梁、内框立柱、内框横梁、支撑牛腿、钢梁牛腿、螺栓、钢薄垫片、 梁柱节点和支撑节点；钢梁与钢柱经梁柱节点相连接，两内框立柱经支撑节点与钢梁相连接，内框横梁上翼缘设有支撑牛腿，与焊接在钢梁下翼缘的钢梁牛 腿侧面通过螺栓相连接，支撑牛腿与钢梁牛腿之间设有钢薄垫片，钢薄垫片厚
度为1 5腿。
进一步地，所述的支撑牛腿、钢梁牛腿和钢薄垫片的螺栓连接孔为竖向椭 圆孔，椭圆孔的长轴是短轴的1.5~2.5倍，短轴比螺栓栓杆直径大l 3mm。所 述的支撑牛腿与钢梁之间的间隙为30 70mm，钢梁牛腿与内框横梁之间间隙为 30^70mm。
本发明与现有技术相比具有的有益效果
1、 因为本发明不承受竖向荷载，不预先承担压力，减缓和延迟了钢支撑性 能在地震过程中的退化，钢支撑结构结构的抗震性能得到显著改善；
2、 完全不影响工程的进度目前有些抗侧力构件，要求在整个结构封顶、 所有钢筋混凝土楼板都浇筑完毕，才能最终对抗侧力构件继续固定，这对建筑 物的建设周期产生很大的影响；采用本项发明的免承重力钢支撑结构后，每一 层的施工同梁柱同步进行，对施工没有任何的影响。
3、 成本低本发明采用同一工程中钢梁和钢柱相同的钢材，成本低。
图1为本发明的免承重力内嵌小框架抗震结构的结构示意图。 图2为内嵌小框架支撑单元立体示意图 图3为内嵌小框架支撑单元立体分解图。
图中，钢柱l、钢梁2、内框立柱3、内框横梁4、支撑牛腿5、钢梁牛腿6、 螺栓7、钢薄垫片8、梁柱节点9、支撑节点IO。
具体实施例方式
本发明提出了通过梁与支撑连接节点的构造，使得内嵌小框架支撑竖向允 许钢梁产生位移，从而不会将竖向荷载传导到支撑，内嵌小框架支撑不参与承 受竖向荷载；支撑和钢梁之间水平方向紧密接触，不产生水平相对滑移，在钢 框架在水平地震作用下产生侧移时，支撑点也同时出现水平侧移，支撑参与承 担水平力，发挥了抗震作用。
下面根据附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。 如图所示，本发明免承重力内嵌小框架抗震结构由多个内嵌小框架支撑单 元叠加而成，内嵌小框架支撑单元包括钢柱l、钢梁2、内框立柱3、内框横 梁4、支撑牛腿5、钢梁牛腿6、螺栓7、钢薄垫片8、梁柱节点9和支撑节点 10。钢梁2与钢柱1经梁柱节点9相连接，内框立柱3经支撑 点10与钢梁2 相连接，内框横梁4上翼缘设有支撑牛腿5，与焊接在钢梁2下翼缘的钢梁牛腿6侧面通过螺栓7相连接，支撑牛腿5与钢梁牛腿6之间设有钢薄垫片8。
支撑牛腿5、钢梁牛腿6和钢薄垫片8的螺栓连接孔为竖向椭圆孔，椭圆孔 的长轴是短轴的1.5 2.5倍。短轴比螺栓栓杆直径大1 3mrn。钢薄垫片8厚度 为1 5mm。支撑牛腿5与钢梁2之间的间隙为30 70 mm，钢梁牛腿6与内框横 梁4之间间隙为30 70mm。
钢柱1和钢梁2组成了钢框架，钢框架抗侧刚度低，所以增加内嵌小框架。 内嵌小框架由内框立柱3和内框横梁4组成。如果像目前所做的那样，不采取 特殊措施，内嵌小框架支撑将仿佛是钢梁的三个中间支座，钢梁上的大部分竖 向荷载将传递到内嵌小框架支撑上。在本发明中，内嵌小框架支撑不直接与钢 梁连接，而是在内框横梁上翼缘做出一小段工字形截面牛腿支撑牛腿5，与钢梁 下伸的工字形截面牛腿钢梁牛腿6，采用侧面螺栓连接，螺栓孔在支撑牛腿或者 在钢梁牛腿上是长方向为竖向的椭圆孔，且内框横梁上的牛腿顶部离开梁的下 表面还有30mm 70mm的距离，从而允许支撑牛腿5和钢梁牛腿6能够竖向相对 错动，钢梁上的竖向荷载就不会传递到支撑上。
本发明的安装步骤是(a)安装好钢柱和下部钢梁；(b)吊装已经组装好 的内嵌小框架支撑，就位，矫正，临时固定，上紧螺栓，部分少量焊接；(c) 然后吊装上部钢梁，此时支撑牛腿5要套入两个钢梁牛腿6之间或者钢梁牛腿6 要套入两个支撑牛腿5之间，因此牛腿之间需要一定的间隙以方便安装，间隙 为2mm 5mm。 (d)钢梁就位后，与钢柱临时固定，然后高强螺栓永久固定，梁 柱节点焊接。(e)梁柱节点完工后，安装支撑牛腿和钢梁牛腿之间的螺栓，牛 腿之间为了方便安装预留的空隙，采用lmm， 2mm, 3mm的薄钢片填塞到基本没有 空隙，薄钢片上面打大螺栓孔，以免方便安装。
权利要求
1.一种免承重力内嵌小框架抗震结构，其特征在于，它由多个内嵌小框架支撑单元叠加而成。其中，内嵌小框架支撑单元包括钢柱(1)、钢梁(2)、内框立柱(3)、内框横梁(4)、支撑牛腿(5)、钢梁牛腿(6)、螺栓(7)、钢薄垫片(8)、梁柱节点(9)和支撑节点(10)；钢梁(2)与钢柱(1)通过梁柱节点(9)相连接，内框立柱(3)通过支撑节点(10)与钢梁(2)相连接，内框横梁(4)上翼缘的支撑牛腿(5)与钢梁(2)下翼缘的钢梁牛腿(6)侧面通过螺栓(7)相连接，钢薄垫片(8)在支撑牛腿(5)与钢梁牛腿(6)之间由螺栓(7)固定。
2. 根据权利要求1所述的免承重力内嵌小框架抗震结构，其特征在于，所 述支撑牛腿(5)、钢梁牛腿(6)和钢薄垫片(8)的螺栓连接孔均为竖向椭圆 孔，椭圆孔的长轴是短轴的1. 5~2. 5倍。短轴比螺栓(7)的栓杆直径大1 3mm。
3. 根据权利要求1所述的免承重力抗震钢支撑结构，其特征在于，所述钢 薄垫片(8)厚度为1 5mm。
4. 根据权利要求1所述的免承重力抗震钢支撑结构，其特征在于，所述的 支撑牛腿(5)与钢梁(2)之间的间隙为30 70 mm，钢梁牛腿(6)与内框横梁(4)之间间隙为30 70mm。
5. 根据权利要求l所述的免承重力抗震钢支撑结构，其特征在于，所述钢 梁牛腿(6)焊接在钢梁(2)下翼缘。
全文摘要
本发明公开了一种免承重力内嵌小框架抗震结构，它由多个内嵌小框架支撑单元叠加而成，内嵌小框架支撑单元包括钢柱、钢梁、内框立柱、内框横梁、支撑牛腿、钢梁牛腿、螺栓、钢薄垫片、梁柱节点、支撑节点，钢梁与钢柱经梁柱节点相连接，两内框立柱经支撑节点与钢梁相连接，内框横梁上翼缘设有支撑牛腿，与焊接在钢梁下翼缘的钢梁牛腿侧面通过螺栓相连接，支撑牛腿和钢梁牛腿上的螺栓孔是竖向为长轴的椭圆孔，支撑牛腿与钢梁牛腿之间设有钢薄垫片；本发明中的内嵌小框架百分之百的承载力和刚度用于抵抗水平地震作用，不影响工程施工进度，就地取材；它具有抗震性能好、延性高、耗能滞回环饱满等特点，是一种优越的抗震耗能构件。
文档编号E04C5/01GK101550746SQ20091009734
公开日2009年10月7日 申请日期2009年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者童根树 申请人:浙江大学