一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的制作方法

本发明涉及一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系，属于结构工程领域。

背景技术：

随着城市化进程的加快，建筑领域的发展及技术水平不断提升，加之环境污染及资源浪费问题的影响，传统建筑体系存在的环保性差的缺陷逐渐暴露，绿色装配式钢结构，开始成为了建筑体系的主要类型。与传统体系相比，该体系在施工质量、施工效率等方面，均具有显著的优势。“搭积木”是一种具有代表性的施工方法，极大程度上加快了施工速度，节约了工程资金。将其应用到各类建筑体系的设计与开发中，是建筑领域未来发展的主要趋势。

传统框架支撑体系采用直线型斜撑，结构中心部位开洞处留有的空间较小，但在实际结构工程问题中，很多结构需要开窗、开门洞，需要较大的洞口，则传统框架支撑体系不能满足要求，且传统框架支撑体系斜撑无耗能段，易在结构某一部位发生屈曲破坏。传统框架支撑体系梁柱节点处设计不合理将导致“强构件弱节点”情况的发生，使结构在地震荷载作用下发生严重震害，威胁人民生命财产安全。现有研究表明，对梁柱节点进行针对性加强或对梁上特定区域采取削弱手段能达到塑性铰外移的目的，从而保护梁柱节点，满足“强节点弱构件”的设计要求；同时，楼板与梁段预组装后运至施工现场进行拼装能大大节省现场混凝土浇筑的时间；此外，地震后无需修复或稍加修复即能恢复使用功能的能恢复功能结构是近年来国际地震工程领域的研究热点，不仅能够在地震中保护人们的生命财产安全，而且在地震后也能尽快恢复其使用功能，因此亟需将能恢复功能结构的理念落实于新结构的研发设计工作中，以实现建筑从单一追求抗倒塌能力向兼顾震后能修复能力的转变。

为克服上述问题，本发明专利提出了一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系。通过增加新型组合自复位装置，能提高梁的整体承载力且能避免组合自复位装置中拉索预张力引起的对工字梁段的超应力负荷；通过斜撑处设置耗能元件，斜撑受力时耗能元件吸收能量，防止斜撑发生失稳破坏，结构整体抗侧力提高，在提高结构整体抗侧力、整体稳定性的同时，能在设置支撑的位置开设门洞口，使设计形式更加灵活，能满足不同结构形式。

技术实现要素：

本发明提出一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系，旨在解决框架体系的自复位问题；同时引入一种新型的支撑体系，旨在解决在框架内问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术手段：

一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系，其特征在于：该体系包括两个焊接组合方钢管柱、两个带悬臂梁段的方钢管上柱、一个带斜支撑杆的工字梁段、两个y型斜撑、两个斜撑耗能段、一组组合自复位装置、两组第一连接装置、两组第二连接装置、两组第三连接装置、两组第四连接装置、两组第五连接装置和两组第六连接装置；该体系与钢桁架支撑、钢桁架筒体结构体系相比，斜撑位置处设有耗能元件，斜撑受力时耗能元件通过自身内部屈曲变形吸收能量，提升斜撑体系承载力和稳定性，同时耗能元件通过连接装置能实现快速安装，实现装配式防屈曲支撑，结构整体抗侧力提高，在提高结构整体抗侧力、整体稳定性的同时，能在设置支撑的位置开设门洞口，使设计形式更加灵活，能满足不同结构形式；该体系具有震后自复位功能，预应力拉索通过工装固定，悬臂梁段与工字梁段通过第一连接装置紧密连接，上翼缘内盖板、下翼缘外盖板和预应力拉索的组合能提高梁的整体承载力且能避免组合自复位装置中预应力拉索预张力引起的对工字梁段的超应力负荷；悬臂梁段应与工字梁段顶紧，安装后不留缝隙，防止由于梁端转动引起的拉索预应力损失，如果结构震后产生残余变形，通过松开连接螺栓的方式使变形逐渐恢复，提升结构的抗震性能和复位能力；悬臂梁段和工字梁段采用盖板连接，上翼缘盖板采用内盖板式设计，便于与楼板的连接，下翼缘盖板采用外盖板式设计，目的在于先安装悬臂梁段下翼缘盖板，下翼缘盖板能作为工字梁段在安装过程中的支托，加快施工速度，提高施工质量，适应装配式钢结构的发展。

一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系，其特征在于：由于悬臂梁段和工字梁段翼缘和梁肋厚度不同，在连接两梁段时通过添加工字梁段上翼缘垫板、工字梁段腹板垫板使连接位置处两梁段厚度相同，然后通过第一连接装置进行连接。

一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系，其特征在于：y型斜撑与各主体构件通过连接装置连接，组成一种新型支撑体系，该支撑保证承载力的同时，又同时能在设置支撑的位置开设洞口，设计方式灵活，能满足不同结构形式的需要，且该支撑由各部件以螺栓连接而成，符合装配式钢结构施工的优点。该装置各构件都由工厂加工而成，现场全由高强螺栓连接安装，易于实现构件加工精度、质量的高要求和快速装配，符合装配式钢结构施工特点。

本专利的优点主要表现在以下几个方面：

(1)斜撑为装配式防屈曲y字形支撑。斜撑位置处设有耗能元件，斜撑受力时耗能元件通过自身内部屈曲变形吸收能量，使斜撑承载力提升，防止斜撑发生失稳破坏，提高斜撑体系稳定性，同时耗能元件通过连接装置能实现快速安装，实现装配式防屈曲支撑，结构整体抗侧力提高，在提高结构整体抗侧力、整体稳定性的同时，能在设置支撑的位置开设门洞口，使设计形式更加灵活，能满足不同结构形式。

(2)结构中存在组合自复位装置。组合自复位装置由第一连接装置、预应力拉索和工装组成，盖板和预应力拉索形成的组合自复位装置与传统拉索组合自复位装置相比，在预应力拉索预张力相同的情况下，采用组合自复位装置的梁的整体承载力会更高；在梁的承载力相同的情况下，组合自复位装置的拉索预张力需求会降低，避免了拉索预张力对工字梁段的超应力负荷；通过施加预应力拉索预张力，使结构控制塑性变形的发展和损伤的积累，使结构具有良好的抗震性能和复位能力。

(3)悬臂梁段和工字梁段采用盖板连接，上翼缘盖板采用内盖板式设计，便于与楼板的连接，下翼缘盖板采用外盖板式设计，目的在于先安装悬臂梁段下翼缘盖板，下翼缘盖板能作为工字梁段在安装过程中的支托，加快施工速度，提高施工质量，适应装配式钢结构的发展。

(4)超长超重型构件分段化。本发明基于构件分段装配式设计理念，将结构整体分为若干段，通过螺栓连接为一体，该有法兰盘的框架支撑开洞体系能有效克服传统长、重型构件在加工、运输、安装过程中的诸多不便，减少运输、吊装成本，降低造价。

附图说明

图1为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的三维图；

图2为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的拆分图；

图3为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的正视图；

图4为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的侧视图；

图5为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的俯视图；

图6为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的斜撑三维图；

图7为一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系的斜撑拆分图。

具体实施方式

下面结合附图1～7，详细说明本专利的实施方式。

如图1～7所示，一种能开门洞口钢框架中心支撑体系包括以下部件：

1——焊接组合方钢管柱；

2——带悬臂梁段的方钢管上柱；

3——带斜支撑杆的工字梁段；

4——y型斜撑；

5——斜撑耗能段；

6——组合自复位装置；

7——第一连接装置；

8——第二连接装置；

9——第三连接装置；

10——第四连接装置；

11——第五连接装置；

12——第六连接装置；

13——方钢管上柱；

14——方钢管中柱；

15——方钢管下柱；

16——悬臂梁段；

17——法兰盘；

18——工装；

19——预应力拉索；

20——上翼缘内盖板；

21——下翼缘外盖板；

22——倒l型腹板剪切板；

23——工字梁段上翼缘垫板；

24——工字梁段腹板垫板。

如图1-7所示，所述的一种大净空且带法兰盘的自复位钢框架中心支撑体系；该体系包括两个焊接组合方钢管柱(1)、两个带悬臂梁段的方钢管上柱(2)、一个带斜支撑杆的工字梁段(3)、两个y型斜撑(4)、两个斜撑耗能段(5)、一组组合自复位装置(6)、两组第一连接装置(7)、两组第二连接装置(8)、两组第三连接装置(9)、两组第四连接装置(10)、两组第五连接装置(11)和两组第六连接装置(12)；所述的焊接组合方钢管柱(1)由方钢管中柱(14)、方钢管下柱(15)、悬臂梁段、法兰盘(17)及斜支撑段焊接而成，所述的带悬臂梁段的方钢管上柱(2)由悬臂梁段(16)和方钢管上柱(13)焊接而成，工装(18)焊接在悬臂梁上，所述的带斜支撑杆的工字梁段(3)由斜支撑杆和工字梁段通过高强螺栓连接而成，所述的组合自复位装置由预应力拉索(19)、工装(18)和第一连接装置组成，第一连接装置(7)由上翼缘内盖板(20)、下翼缘外盖板(21)、倒l腹板剪切板(22)和高强螺栓群组成，第三连接装置(9)、第四连接装置(10)由翼缘盖板、一字型腹板剪切板和高强螺栓群组成，第二连接装置(8)、第五连接装置(11)、第六连接装置(12)为高强螺栓群，带悬臂梁段的方钢管上柱与带斜支撑杆的工字梁段通过第一连接装置连接，由于悬臂梁段和工字梁段翼缘和梁肋厚度不同，在连接两梁段时通过添加工字梁段上翼缘垫板(23)、工字梁段腹板垫板(24)使连接位置处两梁段厚度相同，焊接组合方钢管柱与带悬臂梁段的方钢管上柱通过第二连接装置连接，y型斜撑(4)与焊接组合方钢管柱、带斜支撑杆的工字梁段、斜撑耗能段(5)分别通过第三、四、五连接装置进行连接，斜撑耗能段与y型斜撑、焊接组合方钢管柱分别通过第五连接装置、第六连接装置进行连接。