一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架

1.本实用新型属于抗侧力支撑技术领域，特别涉及一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架。


背景技术：

2.钢结构建筑由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而能够大大减少工期，且钢结构建筑中的钢材可以回收利用，可以大大减少建筑垃圾，更绿色环保，因而被广泛采用，应用在工业建筑及民用建筑中。这就迫切需要新的技术支持多高层建筑的设计与建设。
3.对于钢结构而言，高层，超高层住宅随着高度的增加,侧向荷载效应(包括地震作用和风荷载等)的影响处于突出地位，因此通常通过抗侧力构件提高结构的抗侧力和抗震能力，钢框架
‑
支撑体系是多高层钢结构中常用体系。
4.现有的钢结构建筑中为了提高建筑的抗侧刚度及抗侧承载力，通常采用大支撑等构件，结构的延性差，尤其在往复的水平地震作用下,当结构的受力进入弹塑性范围时，楼层的抗剪能力和结构的抗侧刚度急剧下降，层间侧移过度增大,最终导致结构整体失稳破坏。
5.目前的抗侧力构件影响建筑美观，不方便门窗洞口的开设，影响墙体的安装，无法做到和围护的有机统一。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架，以解决上述问题。
7.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架，包括立柱、横梁和门形支撑组件；两个立柱平行设置，若干横梁等间距垂直设置在两个立柱之间，将两个立柱之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门形支撑组件；
9.门形支撑组件包括支撑立柱、支撑梁、人字形支撑、对向支撑和斜支撑；矩形框的上下横梁之间垂直设置有两个对称的支撑立柱，两个支撑立柱之间上部垂直设置有支撑梁，形成门形框，对向支撑固定设置在门形框的对角之间；支撑梁和横梁之间，以及两根支撑立柱与相邻的立柱之间均固定设置有人字形支撑，且人字形支撑的顶点固定在横梁以及立柱的中点；矩形框的四个内角处均与斜支撑的一端固定连接，斜支撑的另一端固定连接到支撑立柱上，且与支撑立柱上的人字形支撑端部连接。
10.进一步的，人字形支撑包括两个斜支撑，两个斜支撑焊接形成人字形。
11.进一步的，人字形支撑的顶点处，斜支撑靠近矩形框内角的端部，以及支撑立柱的两端均设置有端板，支撑立柱通过端板与横梁螺栓连接；人字形支撑和斜支撑的端板上均设置有传力板。
12.进一步的，矩形框的内四角处，支撑立柱的中点处，以及横梁的中点处均设置有节
点板；节点板和传力板上均设置有相匹配的螺栓孔，节点板和传力板通过螺栓固定连接。
13.进一步的，立柱为矩形钢管柱、圆形钢管柱、矩形钢管混凝土柱或圆形钢管混凝土柱；横梁为工字型钢梁。
14.进一步的，支撑立柱、支撑梁和斜支撑均为方钢管、圆形钢管、工字钢支撑、t型钢支撑、l型钢支撑、槽形钢支撑、十字形钢支撑或l形钢支撑。
15.与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
16.本实用新型门形网格支撑体系有效的减小了支撑杆件的计算长度，支撑杆件长细比小，抗屈曲能力好,不易发生支撑杆件屈曲破坏，易于控制支撑屈曲。
17.本实用新型通过优化网格形式，形成新型支撑网格，预留门洞口的位置，便于门的设置，有利于建筑美观和功能设计。
18.本实用新型的门形网格支撑结构的刚度退化慢更利于抗震耗能，通过支撑与框架柱构成格构柱间接的减小框架跨度，由于将支撑力离散化为多个杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。同时仍具有较大刚度和承载能力。
19.本实用新型门形网格支撑结构截面尺寸较小，更容易隐藏在维护墙板中，实现围护结构一体化。
20.本实用新型门形网格支撑可在工厂预制，与框架通过螺栓连接，提高了结构的装配化和拼装速度，充分适应装配式钢结构的要求和特点，符合装配式建筑发展要求。
21.本实用新型构造简单、安装、替换、运输方便，网格支撑可分离装配，也可围护墙体一体化，整体吊装，易于实现装配化。
附图说明
22.图1是本实用新型框架详图；
23.图2是本实用新型网格支撑分解详图；
24.图3是本实用新型网格支撑详图
25.图4是本实用新型节点连接详图；
26.图5是本实用新型整体结构示意图；
27.图6(a)
‑
(c)是本实用新型屈服破坏过程示意图；
28.图7是本实用新型荷载位移图；
29.图中：1、立柱；2、梁；3、节点板；6、传力板；7、端板；13、斜支撑；14、人字形支撑；15、支撑梁；17、支撑立柱；18、对向支撑。
具体实施方式
30.以下结合附图对本实用新型进一步说明：
31.请参图1至图7，一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架，包括立柱1、横梁2和门形支撑组件；两个立柱1平行设置，若干横梁2等间距垂直设置在两个立柱1之间，将两个立柱1之间隔成若干矩形框；每个矩形框内均固定设置有门形支撑组件；
32.门形支撑组件包括支撑立柱17、支撑梁15、人字形支撑14、对向支撑18和斜支撑 13；矩形框的上下横梁2之间垂直设置有两个对称的支撑立柱17，两个支撑立柱17之间上部
垂直设置有支撑梁15，形成门形框，对向支撑18固定设置在门形框的对角之间；支撑梁15和横梁2之间，以及两根支撑立柱17与相邻的立柱1之间均固定设置有人字形支撑14，且人字形支撑14的顶点固定在横梁2以及立柱17的中点；矩形框的四个内角处均与斜支撑13的一端固定连接，斜支撑13的另一端固定连接到支撑立柱17上，且与支撑立柱17上的人字形支撑14端部连接。门形网格支撑体系有效的减小了支撑杆件的计算长度，支撑杆件长细比小，抗屈曲能力好，不易发生支撑杆件屈曲破坏，易于控制支撑屈曲。通过优化网格形式，形成新型支撑网格，预留门洞口的位置，便于门的设置，有利于建筑美观和功能设计。门形网格支撑结构的刚度退化慢更利于抗震耗能，通过支撑与框架柱构成格构柱间接的减小框架跨度，由于将支撑力离散化为多个杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。同时仍具有较大刚度和承载能力。
33.人字形支撑14包括两个斜支撑13，两个斜支撑13焊接形成人字形。
34.人字形支撑14的顶点处，斜支撑13靠近矩形框内角的端部，以及支撑立柱17的两端均设置有端板7，支撑立柱17通过端板7与横梁2螺栓连接；人字形支撑14和斜支撑 13的端板7上均设置有传力板6。
35.矩形框的内四角处，支撑立柱17的中点处，以及横梁2的中点处均设置有节点板3；节点板3和传力板6上均设置有相匹配的螺栓孔，节点板3和传力板6通过螺栓固定连接。
36.立柱1为矩形钢管柱、圆形钢管柱、矩形钢管混凝土柱或圆形钢管混凝土柱；横梁2 为工字型钢梁。
37.支撑立柱17、支撑梁15和斜支撑13均为方钢管、圆形钢管、工字钢支撑、t型钢支撑、l型钢支撑、槽形钢支撑、十字形钢支撑或l形钢支撑。
38.如图1本实用新型框架详图所示，单跨两层的框架由两根立柱1和两根梁2组成，两根立柱竖直布置，横梁两端焊接在立柱上。框架梁柱节点处焊接节点板3、网格支撑与梁2中部连接位置在梁上焊接节点板、柱中焊接节点板、支撑立柱与梁连接的位置，在梁上打好螺栓孔。
39.参考图1图3为本实用新型网格支撑分解详图和实用新型网格支撑详图；
40.将支撑杆件连接好后，网格支撑立柱17两端焊接端板，并在端板上焊接传力板。
41.传力板、节点板、支撑立柱的端板设有对应的螺栓孔，方便通过螺栓连接。
42.参考图4为本实用新型节点连接详图，支撑立柱通过端板和梁翼缘螺栓连接。
43.参考图5为本实用新型整体结构示意图，将窗形网格支撑通过图3、图4所示的连接方式将两个支撑网格分别与框架的两层通过螺栓连接，形成本实用新型；增设的对向支撑增强门形框架的稳定性。
44.本实用新型一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架单元有效减小杆件长度与尺寸有利于控制杆件屈曲，方便支撑隐藏在墙体内，预留门洞口，方便门的开设同时提高建筑的抗侧力稳定性和结构延性。网格支撑单元通过螺栓与结构连接，提高了结构的装配化和拼装速度。
45.下面通过对本实用新型进行有限元模拟来说明格构柱式门形抗侧力支撑框架单元的力学性能。
46.利用abaqus软件对支撑框架进行有限元模拟，框架梁为400
×
200
×8×
12，框架柱为350
×
350
×
14，支撑立柱为120
×
120
×
6，0.3的轴压比。除支撑立柱外的支撑杆件尺寸为
60
×
60
×
6。有限元分析结果如图6和图7所示。
47.由于采用新型网格支撑，结构的延性和抗震性能均比较好。网格支撑破坏顺序如图6(a)
‑
(c)所示，随着顶点位移的增加框架支撑体系中网格支撑承担第一道防线的作用，承担大部分侧向荷载，荷载位移曲线以及misis位移云图中显示出在较大位移支撑杆件出现个别破坏的情况下，网格支撑由于仍能通过应力重分布继续承担侧向荷载，不至于结构刚度出现大幅下降，整体结构的最终破坏如图6(c)。
48.本实用新型根据抗震概念设计原则，提供了一种门型格构式多重抗侧力网格支撑框架单元，在地震作用下支撑首先通过弹塑性变形耗能，同时新型网格支撑由于将支撑力离散化为多个杆件，当某一杆件破坏后，内力重新分配，其他杆件仍能提供刚度，整个结构刚度退化较慢，延性性能更好。另外，具有较大刚度和承载能力以及延性的同时支撑杆件的尺寸大大缩小，有利于支撑隐藏在墙体内，预留出窗洞口，方便窗洞口的开设。荷载位移图如图7所示，新型网格支撑的耗能能力好，有利于提高结构延性和抗侧力性能。
49.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推理或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。