外置支撑钢框架结构的制作方法

本实用新型属于建筑结构技术领域，涉及一种外置支撑钢框架结构，适用于窗洞限制要求较高的住宅结构。

背景技术：

支撑钢框架结构是高层建筑，特别是地震区高层建筑一种经济有效的结构类型。支撑钢框架结构由于较好地协调了框架和支撑的受力性能，具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度，因而在高层钢结构建筑中较为常用。主要有中心支撑、偏心支撑及消能支撑等构造形式。

现有的支撑钢框架结构的框架梁柱与支撑梁焊接，抗侧力构件和抗重力构件于一体，具有以下缺点：在实际施工中受墙体的窗洞限制大，在水平地震力的作用下易出现塑性铰，震后对损坏的支撑钢框架结构的修复或替换不方便，成本大。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本实用新型提供一种外置支撑钢框架结构，结构简单，易于施工和工业化生产，解决了现有技术中支撑钢结构框架的抗侧力构件和抗重力构件不分离，其布置受窗洞的限制大，在水平地震力的作用下易出现塑性铰，损坏后修复和替换成本大的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种外置支撑钢框架结构，主框架梁在纵横交错的结点处与主框架柱刚性连接构成主框架，主框架外侧布置外置支撑跨，外置支撑跨由外置支撑跨梁和外置支撑跨柱构成，外置支撑跨梁的一端与主框架柱铰接，外置支撑跨梁的另一端与外置支撑跨柱铰接，主框架柱、外置支撑跨柱均为方形截面柱或者工字形截面柱。

本实用新型的特征还在于，进一步的，所述外置支撑跨的布置形式为X型、K型或单斜型。

进一步的，所述外置支撑跨的宽度为1.5m。

进一步的，所述外置支撑跨采用钢支撑或屈曲约束支撑。

本实用新型的有益效果是：本实用新型外置支撑钢框架结构将主要抗侧力构件和抗重力构件分离，其具体的优越之处如下所述：

1.施工方便，支撑的布置不受窗洞的影响，适合实际工程的应用，外置支撑跨可布置在主框架结构的外侧，不影响在主框架结构中开窗洞；外置支撑跨亦可布置在阳台侧面，同样不影响开窗洞。

2.主框架外侧布置外置支撑跨，方便支撑结构的修复或替换，且外置支撑跨的布置灵活。

3.抗震耗能机制明确，主要抗侧力构件和抗重力构件分离，可充分发挥支撑的耗能作用，外置支撑跨支撑承担水平地震力，在地震作用下保护主框架结构，使主框架柱不出现塑性铰、不屈服，为高强钢材的应用创造条件，值得大力开发和推广，广泛应用于实际工程中，尤其在抗震设防地区。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型第一实施例的俯视图。

图2是本实用新型第二实施例的俯视图。

图3是图1中主框架柱、外置支撑跨柱的截面图。

图4是图2中主框架柱、外置支撑跨柱的截面图。

图5a是本实用新型中外置支撑跨X型布置示意图。

图5b是本实用新型中外置支撑跨K型布置示意图。

图5c是本实用新型中外置支撑跨单斜型布置示意图。

图6是消能支撑结构的截面图。

图中，1.外置支撑跨，2.主框架柱，3.主框架梁，4.外置支撑跨梁，5.外置支撑跨柱，6.主框架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的结构，如图1-2所示，包括主框架6，主框架梁3在纵横交错的结点处与主框架柱2刚性连接构成主框架6，主框架6外侧布置外置支撑跨1，外置支撑跨1的宽度a为1.5m，外置支撑跨1由外置支撑跨梁4和外置支撑跨柱5构成，本文应用在地震区的高层建筑，因此要体现出强连接-弱构件的原则，外置支撑跨梁4的一端与主框架柱2铰接，外置支撑跨梁4的另一端与外置支撑跨柱5铰接，铰接不影响结构整体刚度且更方便工业化施工；外置支撑跨1采用普通钢支撑或屈曲约束支撑。铰接使得外置支撑跨梁4可以相对于主框架柱2相互独立的转动，之间只要求其传递垂直剪力，不传递弯矩，使柱在水平力作用下承担的弯矩减小，更不易屈服。更好的起到抵抗水平力的作用；另外，铰接这种方式使得锚栓数量减少。由于钢柱计算长度系数的限制，在传统的框架结构中梁柱铰接往往导致柱计算长度系数过大，很难满足稳定性的要求，而在外置支撑跨中由于支撑的存在使得支撑跨梁采用铰接成为了可能。

实施例一，如图1和图3所示，主框架柱2、外置支撑跨柱5均为方形截面柱，方形截面柱两个轴向刚度相同，可根据需要在方形截面柱内填充混凝土。

实施例二，如图2和图4所示，主框架柱2、外置支撑跨柱5均为工字形截面柱，工字形截面柱两个轴向刚度不同，外置支撑跨1的工字形截面柱利用其强轴方向的抗侧刚度。

外置支撑跨1设置在主框架外侧，使得外置支撑跨1的布置灵活，如图5a-5c所示，外置支撑跨1的布置形式为X型、K型或单斜型。X型支撑目前仅限于使用普通钢支撑，由于层高与跨度的比值较大，X型支撑提供抗侧刚度的能力有限，但仍比普通钢框架结构钢材利用率高。K型支撑及单斜支撑均可采用消能支撑，K型支撑的刚度更大，但外置支撑柱需要进行性能设计，保证其不过早出现屈服。此外此设计思路外置支撑跨亦可换成其他抗侧力构件，如屈曲约束钢板剪力墙等，外置以便于震后修复。外置支撑跨1的数量根据实际承载力需求确定，由于不同高度不同形式的建筑结构所需刚度条件不同，设计人员可根据不同性能要求调整外置支撑跨1的数量、类型，增加实用性的同时可以节约钢材。

本实用新型将主要抗侧力构件和抗重力构件分离，外置支撑跨柱5、外置支撑跨梁4只承担自身自重，不承担主体建筑的重力，主要起到抵抗水平力的作用，是主要抗侧力构件；主框架柱2、主框架梁3除承担自身重力外主要承担主体建筑的重力，是主要抗重力构件。由于外置支撑跨1与主框架6的主要功能不同可分别设计。采用基于性能的抗震设计方法进行合理设计，由于外置支撑跨1的作用是为整体结构提供侧向刚度，而不是承担主要的竖向荷载，所以外置支撑跨1可采用低屈服点的钢材。在保证全结构刚度满足要求的前提下根据实际需要，外置支撑跨1的形式可选择消能支撑或耗能支撑，如图6所示，消能支撑的截面为一字型、十字形或工字形。主框架柱2、主框架梁3可根据承担荷载的大小，选择相应适合的钢材强度，主框架柱2截面尺寸由强度条件和稳定条件控制而不是由刚度条件控制，可充分发挥支撑结构的耗能作用，在地震作用下保护主框架结构。

此外，现有技术中纯框架结构的梁柱既是抗重力构件又是抗侧力构件，梁柱截面尺寸的确定往往受刚度条件的控制；本实用新型的支撑结构在主框架外侧单独布置抗侧性能更好的外置支撑跨1，提高了钢材的利用效率，使外置支撑钢框架结构比纯框架结构节约钢材；随着结构层数的增加，本实用新型结构与现有技术中纯框架结构相比，节约钢材的优势越明显。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。