一种支撑不承受竖向荷载的钢框架

1.本发明涉及建筑结构领域，尤其涉及一种支撑不承受竖向荷载的钢框架。


背景技术：

2.在现有的建筑施工中由于抗侧力需要，常常在钢框架结构中设置支撑体系。为了避免支撑受钢梁传递的竖向荷载影响，目前靠调整施工顺序解决了部分问题，先施工框架部分，竖向变形完成后再施工支撑部分，这样等框架受力变形后再加支撑可以尽量避免支撑承受竖向荷载的影响。
3.在钢框架结构中设置支撑体系，可提高钢框架结构抗侧力的能力，但由于支撑结构与梁柱连结方式，使得竖向荷载会在支撑结构内产生很高的应力，支撑结构的大部分刚度和承载力被竖向荷载消耗了。虽然目前靠调整施工顺序解决了部分问题，但却带来支撑构件尺寸变化、安装不便(塔吊再次启用)及工期延长等施工难题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种支撑不承受竖向荷载的钢框架，用以解决现有技术中的支撑结构容易受到竖向荷载的影响，以及安装不便和施工周期长的问题。
5.本发明提供一种支撑不承受竖向荷载的钢框架，包括：
6.两根钢柱，两根所述钢柱间隔设置；
7.钢梁，所述钢梁设置于两根所述钢柱之间，所述钢梁的两端与两根所述钢柱的上端一一对应地刚接连接，所述钢梁的底部间隔设置有两个钢梁牛腿，所述钢梁牛腿设置有条形通孔，所述条形通孔内设置有可沿竖直方向活动的连接件；
8.支撑机构，所述支撑机构设置于两根所述钢柱之间，且位于所述钢梁的下方，所述支撑机构分别与两根所述钢柱连接；
9.支撑牛腿，所述支撑牛腿设置于两个所述钢梁牛腿之间，且与所述钢梁之间设置有间隙，所述支撑牛腿的侧板通过所述连接件与所述钢梁牛腿连接，所述支撑牛腿的下端与所述支撑机构连接。
10.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述支撑机构包括：
11.肩梁，所述肩梁与所述支撑牛腿的下端刚接连接；
12.两根支撑梁，两根所述支撑梁倾斜设置，两根所述支撑梁的下端与两根所述钢柱的下端一一对应地刚接连接，两根所述支撑梁的上端与所述肩梁的两端一一对应连接。
13.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，两根所述支撑梁的上端与所述肩梁的两端通过螺栓一一对应连接。
14.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述肩梁的两侧设置有加劲肋。
15.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，还包括：
16.垫板，所述垫板设置于所述支撑牛腿与所述钢梁牛腿之间，所述垫板的摩擦系数
小于所述钢梁牛腿的摩擦系数。
17.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述垫板的材质为聚四氟乙烯。
18.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述钢柱的下端设置有柱脚板。
19.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述钢柱的下端的两侧和上端的两侧设置有加劲肋，所述钢梁的两侧设置有加劲肋。
20.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述钢柱、所述钢梁、所述肩梁和所述支撑梁均为工字钢。
21.根据本发明提供一种的支撑不承受竖向荷载的钢框架，所述连接件为螺栓。
22.本发明提供的支撑不承受竖向荷载的钢框架通过改进支撑机构与钢梁的连接方式，提出一种竖向滑动连接结构，实现在竖向荷载作用下，支撑机构不受力，在水平荷载作用下，支撑机构与钢框架协同工作的目的。使得支撑结构的刚度和强度完全用于抵抗水平荷载作用，从而有效提高了支撑结构的实际抗侧能力。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
24.图1是本发明提供的一种支撑不承受竖向荷载的钢框架的侧视结构示意图；
25.图2是本发明提供的肩梁、支撑牛腿和钢梁牛腿的结构示意图；
26.图3是本发明提供的垫板的结构示意图。
27.附图标记：
28.1、柱脚板；2、加劲肋；3、钢柱；4、钢梁；5、钢梁牛腿；6、螺栓；7、支撑牛腿；8、肩梁；9、肩梁端板；10、支撑端板；11、支撑梁；12、垫板；13、条形通孔。
具体实施方式
29.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领
域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
32.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
34.下面结合图1
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图3描述本发明的支撑不承受竖向荷载的钢框架。
35.图1示例了支撑不承受竖向荷载的钢框架的侧视结构示意图，如图1所示，支撑不承受竖向荷载的钢框架包括两根钢柱3、钢梁4、支撑机构和支撑牛腿7，钢柱3用于承载竖直载荷，两根钢柱3间隔设置。钢梁4设置于两根钢柱3之间，钢梁4的两端与两根钢柱3的上端一一对应地刚接连接，钢梁4的底部间隔设置有两个钢梁牛腿5，钢梁牛腿5设置有条形通孔13，条形通孔13内设置有可沿竖直方向活动的连接件。支撑结构用于加强两根钢柱3之间的连接，支撑结构与钢梁4共同配合抵抗水平荷载作用。支撑机构设置于两根钢柱3之间，且位于钢梁4的下方，支撑机构分别与两根钢柱3连接。支撑牛腿7设置于两个钢梁牛腿5之间，且与钢梁4之间设置有间隙，支撑牛腿7的侧板通过连接件与钢梁牛腿5连接，支撑牛腿7的下端与支撑机构连接。
36.通过改进支撑机构与钢梁4的连接方式，提出一种竖向滑动连接结构，实现在竖向荷载作用下，支撑机构不受力，在水平荷载作用下，支撑机构与钢框架协同工作的目的。使得支撑结构的刚度和强度完全用于抵抗水平荷载作用，从而有效提高了支撑结构的实际抗侧能力。
37.图2示例了本发明提供的肩梁、支撑牛腿和钢梁牛腿的结构示意图，如图2所示，在一个实施例中，两根钢柱3竖直且间隔设置，钢梁4水平设置于两根钢柱3之间，钢梁4的两端与两根钢柱3的上端一一对应地刚接连接，钢梁4的底部间隔设置有两个钢梁牛腿5，两个钢梁牛腿5位于钢梁4的中部，且距离钢梁4中点的距离相等。钢梁牛腿5与钢梁4刚性连接，钢梁牛腿5设置有条形通孔13，条形通孔13沿竖直方向延伸，相邻两个条形通孔13之间的距离相等。条形通孔13内设置有可沿竖直方向活动的连接件，连接件用于连接钢梁牛腿5与支撑牛腿7，本实施例中连接件为螺栓6。支撑机构设置于两根钢柱3之间，且位于钢梁4的下方，支撑机构分别与两根钢柱3连接。支撑牛腿7设置于两个钢梁牛腿5之间，且与钢梁牛腿5、钢梁4之间设置有间隙，支撑牛腿7的侧板通过连接件与钢梁牛腿5连接，支撑牛腿7的下端与支撑机构刚接连接。由于连接件是设置于条形孔内，且支撑牛腿7与钢梁牛腿5、钢梁4之间设置有间隙，连接件可在水平方向上对支撑牛腿7与钢梁牛腿5起到限位作用，在竖直方向
上并不对支撑牛腿7与钢梁牛腿5起限位作用。当钢梁4在受到竖直方向的载荷时，钢梁牛腿5相对支撑牛腿7上下运动，而不会将载荷传递给支撑牛腿7。避免支撑结构承受了水平与竖向的组合荷载，容易过早的发生屈曲破坏，进而导致建筑倒塌，严重威胁人类安全。此外，钢梁牛腿5和支撑牛腿7使用箱型截面，使支撑牛腿7进入两个钢梁牛腿5之间，保证强度的同时也节约了空间。
38.根据本发明的实施例，本实施例中支撑机构包括肩梁8和两根支撑梁11，肩梁8用于连接两个支撑梁11，肩梁8水平设置，肩梁8与支撑牛腿7的下端刚接连接。两根支撑梁11倾斜设置，两根支撑梁11与水平面的倾斜夹角相等，且关于肩梁8在竖直方向上的中心线对称布置，两根支撑梁11的下端与两根钢柱3的下端一一对应地刚接连接，两根支撑梁11的上端与肩梁8的两端一一对应连接。钢框架受到水平方向的载荷时，肩梁8可确保支撑结构受力均匀。由于无需考虑支撑机构在施工过程中因为受到竖直载荷的影响，因此可在施工过程中就安装支撑机构，无需后期单独安装支撑结构，缩短施工周期。
39.在一个实施例中，肩梁8的两端均设置有肩梁端板9，支撑梁11的上端设置有支撑端板10，支撑端板10和肩梁端板9均设置有螺栓孔，连接支撑梁11与肩梁8时，只需通过螺栓6将支撑端板10和肩梁端板9连接。肩梁8与支撑牛腿7构成了一个组合结构件，由于组合结构件与整个钢框架为可拆卸连接，在地震结束后，可以通过更换肩梁8与支撑牛腿7组成的组合结构件实现快速修复建筑物，缩短施工周期。
40.根据本发明的实施例，肩梁8的两侧设置有加劲肋2，钢柱3的下端的两侧和上端的两侧设置有加劲肋2，钢梁4中部的两侧设置有加劲肋2。由于肩梁8的两侧、钢柱3的下端和上端以及钢梁4的中部均为载荷集中处，在载荷集中处设置加劲肋2，保证构件局部稳定并传递集中力至所设置的条状加强件，可以提高钢框架的稳定性和抗扭性能。钢柱3的下端设置有柱脚板1，柱脚板1水平设置，设置柱脚板1可方便与其他构件进行连接，同时部分柱脚板1也与支撑梁11的下端刚接连接，这样可进一步加强支撑梁11与钢柱3的连接，提高钢框架的结构强度。本实施例中钢柱3、钢梁4、肩梁8和支撑梁11均为工字钢，工字钢具有价格低廉，侧向刚度大，抗弯能力强和重量轻的优点。
41.图3示例了本发明提供的垫板的结构示意图，如图3所示，根据本发明的实施例，本实施例中支撑不承受竖向荷载的钢框架还包括垫板12，垫板12设置于支撑牛腿7与钢梁牛腿5之间，垫板12与支撑牛腿7相贴合，垫板12的摩擦系数小于钢梁牛腿5的摩擦系数。通过将垫板12设置于支撑牛腿7与钢梁牛腿5之间，降低了支撑牛腿7与钢梁牛腿5之间的摩擦力，最大限度降低了由于摩擦力的影响导致一小部分竖向荷载传递给支撑结构。同样的垫板12上也设置有条形通孔13，垫板12的条形通孔13的数量与钢梁牛腿5的条形通孔13的数量相同，且位置一一对应。本实施例中垫板12的材质为聚四氟乙烯，聚四氟乙烯的垫板12具有摩擦系数小和结构强度高的优点，可进一步降低支撑牛腿7与钢梁牛腿5之间的摩擦力。
42.从力学性能角度来讲，本发明的支撑结构在不影响整体结构水平抗侧刚度的前提下，实现了支撑结构不承受竖向荷载的作用，在相同的水平荷载的作用下，本发明的钢框架只需要相对于传统框架更小截面的支撑就能够完成抗侧力的任务，即本发明的钢框架在一定程度上可以节省用钢量，从而降低了成本。
43.从施工方面来讲，由于本发明的钢框架不受梁柱在竖直方向上变形的影响，这样就克服了传统钢支撑结构体系在主体结构完工后再回过头来安装支撑结构的缺点，本发明
的支撑结构完全可以同整个钢框架一起施工，这样就避免了延长工期。
44.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。