专利名称：钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方法及结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方法及结构，尤其适用于抗震设防区和地表变形区的钢结构建筑物的设计与施工。
背景技术：
目前设计的多层钢结构建筑物主要采用钢框架结构体系，该体系以钢梁和钢柱作为主要的受力体系，墙体作为填充结构，只起维护作用，设计时将墙体的自重作为荷载加载在钢框架梁柱上，不考虑钢结构框架梁柱与维护墙体的共同作用。现有钢框架的梁柱节点和基础连接均按刚性节点设计，不考虑节点本身的耗能。
对于抗震设防区进行钢框架结构的设计，主要是通过增大梁柱截面来提高钢框架结构的刚度，通过增加用钢量来提高钢框架结构抗震性能。对于高层钢结构建筑物也有采用减震耗能系统的，但设计时是将钢框架结构性能和减震耗能系统分开考虑的，在研究摩擦减震系统时，只是考虑在结构系统外增加一个摩擦阻尼器，单独考虑阻尼器对结构响应的降低作用，而在进行钢框架结构抗震性能设计时，往往只考虑利用钢材本身的强度和刚度。这种设计对结构的安全储备来说是偏于安全的，但承重体系与耗能体系的分开设置却造成施工的不方便和造价浪费，不利于钢结构的推广与应用。对于地表大变形区的钢结构建筑物抗变形性能的研究基本还是空白。
发明内容
本发明的目的是根据已有技术中存在的问题，提供一种施工方便，造价低，结构性能好，利于推广与应用的钢框架结构建筑物抗震抗变形双重保护技术。
本发明的钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方法a.利用钢结构梁柱截面形状特点，在柱基础和地基之间设置减小水平地震作用和水平地表变形对建筑物影响的滑动垫层；b.在柱脚与柱基础的连接处设置减小地震作用或地表变形对上部结构影响的抗剪螺栓；c.在柱基础内设置适于柱脚滑移的靴槽；
d.在钢框架梁和钢框架柱之间采用梁柱节点连接；e.在钢框架梁和钢框架柱之间设置填充墙，填充墙与钢框架柱通过由钢片组成的竖向卡槽和横向卡槽连接成整体。
本发明的钢结构建筑物抗震抗变形双重保护结构，由钢框架梁、钢框架柱、设在地基内的柱下基础和柱脚构成，在所述柱下基础与地基之间设有滑动垫层；柱脚与柱基础的连接处设有抗剪切的螺栓，柱基础内设有适于柱脚滑移的靴槽；钢框架梁与钢框架柱的连接处设有梁柱节点；填充墙填充在钢框架梁和钢框架柱围成的平面空间内，钢框架柱的腹板上焊接有与填充墙固定连接为一体的T形钢片。
所述滑动垫层可以是油毛毡、砂或细石子垫层；所述的梁柱节点由固定在钢框架梁和钢框架柱上下翼缘及腹板之间的多个螺栓构成。
本发明的有益效果能有效减小水平地震作用和水平地表变形对建筑物的影响；当地震作用或地表大变形作用于建筑物时，柱脚与柱下基础的连接可以由刚性连接变为铰接连接，减小地震作用或地表变形对上部结构的影响；连接节点在地震作用或地表大变形作用于建筑物时，能通过滑移起到耗能作用，减小地震作用或地表变形对建筑物的破坏；钢框架柱的腹板上布置的竖向(横向)卡槽，使填充墙与柱子整体连接，增强了结构的整体性能，满足抗震和抗变形的要求。其受力明确，构件连接简单，性能好，施工方便快捷，便于产业化生产，有利于减少环境污染，能有效减少钢材用量，经济性好，适用于抗震设防区和地表变形区的钢结构建筑物，能够有效减小地震和地表变形对钢结构建筑物的破坏，增强钢结构整体的安全可靠性，具有很好的经济效益和社会效益。
图1是本发明的双重保护结构示意图；图2是图1的A-A截面示意图；图3是图2的B-B截面示意图。
图中竖向卡槽-1，横向卡槽-1′，填充墙-2，钢框架梁-3，钢框架柱-4，梁柱节点-5，柱脚-6，柱基础-7，滑动垫层-8，地基-9，螺栓-10。
具体实施例方式
下面将结合附图中的实施例对本发明的作进一步的描述
本发明的钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方法，利用钢结构梁柱截面形状特点，在柱基础7和地基9之间设置减小水平地震作用和水平地表变形对建筑物影响的滑动垫层8，以有效减小水平地震作用和水平地表变形对建筑物的影响。在柱脚6与柱基础7的连接处设置减小地震作用或地表变形对上部结构影响的受剪切螺栓10；在柱基础7内设置适于柱脚6滑移的靴槽，柱脚6与柱下基础7的连接是可变的，当地震作用或地表大变形作用于建筑物时，柱脚6与柱下基础7的连接由刚性连接变为铰接连接，以减小地震作用或地表变形对上部结构的影响。在钢框架梁3和钢框架柱4之间采用梁柱节点5连接，钢框架梁3和钢框架柱4通过梁柱节点5连接，该连接在地震作用或地表大变形作用于建筑物时，能通过滑移起到耗能作用，减小地震作用或地表变形对建筑物的破坏。在钢框架梁3和钢框架柱4之间设置填充墙2，填充墙2与钢框架柱4通过钢片组成竖向卡槽1和横向卡槽1′整体连接，以保证填充墙2与柱子整体连接，增强结构的整体性能，满足抗震和抗变形的要求。
附图所示，本发明的钢结构建筑物抗震抗变形双重保护结构，主要由H型钢框架梁3、H型钢框架柱4、设在地基9内的柱下基础7和柱脚6构成，柱下基础7与地基9之间设有滑动垫层8，滑动垫层8可以是油毛毡、砂或细石子垫层。柱脚6与柱基础7的连接处设有抗剪切的螺栓10，柱基础7内设有适于柱脚6滑移的靴槽，当钢框架柱4受到震动影响时，螺栓10受力被剪切断，钢框架柱4可沿柱脚6的靴槽中滑移，以保证钢框架柱4不变形。钢框架梁3与钢框架柱4的连接处采用梁柱节点5连接，梁柱节点5由固定H型钢框架梁3和框架柱4上下翼缘及腹板的高强螺栓连接构成。填充墙2填充在H型钢框架梁3和H型钢框架柱4围成的平面空间内，并由设在钢框架柱4腹板上焊接呈T形的钢片固定，T形钢片构成竖向卡槽1和横向卡槽1′，保证填充墙2与钢框架柱4整体连接。
权利要求
1.钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方法，其特征在于a.利用钢结构梁柱截面形状特点，在柱基础(7)和地基(9)之间设置减小水平地震作用和水平地表变形对建筑物影响的滑动垫层(8)；b.在柱脚(6)与柱基础(7)的连接处设置减小地震作用或地表变形对上部结构影响的抗剪螺栓(10)；c.在柱基础(7)内设置适于柱脚(6)滑移的靴槽；d.在钢框架梁(3)和钢框架柱(4)之间采用梁柱节点(5)连接；e.在钢框架梁(3)和钢框架柱(4)之间设置填充墙(2)，填充墙(2)与钢框架柱(4)之间通过由钢片组成的竖向卡槽(1)和横向卡槽(1/)连接成整体。
2.钢结构建筑物抗震抗变形双重保护结构，由钢框架梁(3)、钢框架柱(4)、设在地基(9)内的柱下基础(7)和柱脚(6)构成，其特征在于在所述柱下基础(7)与地基(9)之间设有滑动垫层(8)；柱脚(6)与柱基础(7)的连接处设有抗剪切的螺栓(10)，柱基础(7)内设有适于柱脚(6)滑移的靴槽；钢框架梁(3)与钢框架柱(4)的连接处设有梁柱节点(5)；填充墙(2)填充在钢框架梁(3)和钢框架柱(4)围成的平面空间内，钢框架柱(4)的腹板上焊接有与填充墙(2)固定连接为一体的T形钢片。
3.根据权利要求2所述的钢框架结构建筑物抗震抗变形双重保护结构，其特征在于所述滑动垫层(8)可以是油毛毡、砂或细石子垫层。
4.根据权利要求2所述的钢框架结构建筑物抗震抗变形双重保护结构，其特征在于所述的梁柱节点(5)由固定在钢框架梁(3)和钢框架柱(4)上下翼缘及腹板之间的多个螺栓构成。
全文摘要
一种钢结构建筑物抗震抗变形双重保护方法及结构，利用钢结构梁柱截面形状特点，在柱基础和地基之间设置可调节滑动垫层，柱脚与柱基础的连接处设置抗剪螺栓，柱基础内设置适于柱脚滑移的靴槽，钢框架梁和钢框架柱之间采用梁柱节点连接，钢框架梁和钢框架柱之间设置填充墙，填充墙与钢框架柱通过由钢片组成的竖向卡槽和横向卡槽连接成整体，既增强了结构的整体性能，又满足了抗震和抗变形的要求。其受力明确、构件连接简单、施工方便快捷、便于产业化生产，有利于减少环境污染，能有效减少钢材用量，经济性好，适用于抗震设防区和地表变形区的钢结构建筑物，能够有效减小地震和地表变形对钢结构建筑物的破坏，增强钢结构整体的安全可靠性。
文档编号E04B1/24GK101025055SQ20071002027
公开日2007年8月29日 申请日期2007年3月13日 优先权日2007年3月13日
发明者夏军武, 柏建彪, 谢伟 申请人:中国矿业大学