申请/专利权人：中建八局第三建设有限公司

申请日：2019-07-02

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN110374201B

主分类号：E04B1/342

分类号：E04B1/342;E04B1/98;E04H9/02;E04B1/41

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2019.11.19#实质审查的生效;2019.10.25#公开

摘要：本发明涉及一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系，属于结构工程领域，包括混凝土组合柱、异形悬挑梁与设于混凝土组合柱与异形悬挑梁之间的挫屈束制支撑；所述混凝土组合柱与挫屈束制支撑，异形悬挑梁与挫屈束制支撑均通过装配式金属连接件连接。采用挫屈束制支撑作为结构体系的支撑构件，将异形悬挑梁与方形截面组合柱连接，利用挫屈束制支撑良好的耗能减震作用，有效提高大悬挑钢结构体系整体抗震性能。整个结构体系中的各部分构件采用全螺栓连接的方式，减少现场焊接工作，连接安全可靠，现场装配化程度高，施工速度快且施工质量易于保证，综合性价比大大提高。

主权项：1.一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：包括混凝土组合柱1、异形悬挑梁2与设于混凝土组合柱1与异形悬挑梁2之间的挫屈束制支撑3；所述混凝土组合柱1与挫屈束制支撑3，异形悬挑梁2与挫屈束制支撑3均通过装配式金属连接件4连接；所述挫屈束制支撑3至少包括一端分别与混凝土组合柱1连接的第一挫屈束制支撑31、第二挫屈束制支撑32与第三挫屈束制支撑33；所述第一挫屈束制支撑31与第三挫屈束制支撑33分别设于第二挫屈束制支撑32沿悬挑梁悬挑方向的两侧；所述第一挫屈束制支撑31的另一端连接于异形悬挑梁2的中前部；所述第二挫屈束制支撑32的另一端连接于异形悬挑梁2的中部；所述第三挫屈束制支撑33的另一端连接于异形悬挑梁2的后部；所述装配式金属连接件4包括组合柱连接件41和悬挑梁连接件42；所述组合柱连接件41连接混凝土组合柱1与挫屈束制支撑3，所述悬挑梁连接件42连接异形悬挑梁2与挫屈束制支撑3；所述组合柱连接件41包括彼此配合的第一连接件411与第二连接件412；所述第一连接件411的一端与第二连接件412的一端配合对应；所述第一连接件411的另一端与挫屈束制支撑3固接，第二连接件412的另一端与混凝土组合柱1固接；所述悬挑梁连接件42包括彼此配合的第三连接件421与第四连接件422；所述第三连接件421的一端与第四连接件422的一端配合对应；所述第三连接件421的另一端与挫屈束制支撑3固接，第四连接件422的另一端与异形悬挑梁2固接；所述第一连接件411、第二连接件412、第三连接件421与第四连接件422的截面均为十字形；所述第一连接件411与第二连接件412间设有用于两者固定连接的连接板43；第三连接件421与第四连接件422间设有用于两者固定连接的连接板43；所述第一连接件411与第二连接件412十字相接，连接板43分别与第一连接件411和第二连接件412部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接；所述第三连接件421与第四连接件422十字相接，连接板43分别与第三连接件421和第四连接件422部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接；所述第一连接件411与第三连接件421分别一体式焊接固定于挫屈束制支撑3的两端；所述第二连接件412与混凝土组合柱1之间，第四连接件422与悬挑梁连接件42之间均设有节点板；所述节点板与第二连接件412焊接固定，节点板与第四连接件422焊接固定；所述节点板与悬挑梁连接件42高强螺栓固定连接，节点板与混凝土组合柱1为高强螺栓固定连接；所述第一挫屈束制支撑31、第二挫屈束制支撑32均通过组合柱连接件41与混凝土组合柱1顶部的耗能金属板13连接；所述第三挫屈束制支撑33通过组合柱连接件41与混凝土组合柱1的侧壁连接；所述组合柱连接件41与耗能金属板13，组合柱连接件41与混凝土组合柱1的侧壁均是通过盲螺栓连接。

全文数据：一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系技术领域本发明涉及结构工程领域，具体是涉及一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系。背景技术近年来，以大悬挑飘篷为代表空间结构体系成为最活跃的建筑结构发展领域之一。我国修建的体育场、飞机场、火车站及大戏院多数是采用造型各异的大悬挑结构，具有跨度大、质量轻的优点，轻质大跨使得其固有频率接近自然风的卓越频率，造成其结构上抗风性弱的缺点。且多为使用普通钢支撑结构，其力学行为不稳定，不能有效发挥构件的耗能性能，结构体系的地震反应依旧很强，受压时容易屈曲，其承载力和刚度会急剧下降，耗能效果差，影响结构安全和建筑功能的使用。造成主体构件的安全性较低，不能达到防灾减震的目标，损害了人们的生命安全和财产安全。发明内容为了解决现有技术中存在的结构体系采用普通钢支撑结构，受压时容易屈曲，其承载力和刚度会急剧下降的技术问题，本发明提供一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系。为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系，包括混凝土组合柱、异形悬挑梁与设于混凝土组合柱与异形悬挑梁之间的挫屈束制支撑；所述混凝土组合柱与挫屈束制支撑，异形悬挑梁与挫屈束制支撑均通过装配式金属连接件连接。作为优选的，所述挫屈束制支撑至少包括一端分别与混凝土组合柱连接的第一挫屈束制支撑、第二挫屈束制支撑与第三挫屈束制支撑；所述第一挫屈束制支撑与第三挫屈束制支撑分别设于第二挫屈束制支撑沿悬挑梁悬挑方向的两侧；所述第一挫屈束制支撑的另一端连接于异形悬挑梁的中前部；所述第二挫屈束制支撑的另一端连接于异形悬挑梁的中部；所述第三挫屈束制支撑的另一端连接于异形悬挑梁的后部。作为优选的，所述装配式金属连接件包括组合柱连接件和悬挑梁连接件；所述组合柱连接件连接混凝土组合柱与挫屈束制支撑，所述悬挑梁连接件连接异形悬挑梁与挫屈束制支撑；所述组合柱连接件包括彼此配合的的第一连接件与第二连接件；所述第一连接件、第二连接件于远离连接端分别与挫屈束制支撑、混凝土组合柱固接；所述悬挑梁连接件包括彼此配合的的第三连接件与第四连接件；所述第三连接件、第四连接件于远离连接端分别与挫屈束制支撑、异形悬挑梁固接。作为优选的，所述第一连接件、第二连接件、第三连接件与第四连接件的截面均为十字形；所述第一连接件与第二连接件间设有用于两者固定连接的连接板；第三连接件与第四连接件间设有用于两者固定连接的连接板；所述第一连接件与第二连接件十字相接，连接板分别与第一连接件和第二连接件部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接；所述第三连接件与第四连接件十字相接，连接板分别与第三连接件和第四连接件部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接。作为优选的，所述挫屈束制支撑为单核挫屈束制支撑或双核挫屈束制支撑。作为优选的，所述混凝土组合柱包括方形截面钢柱、灌注于方形截面钢柱内部的混凝土，焊接于方形截面钢柱顶部的耗能金属板及一端与耗能金属板固接，另一端埋入混凝土内部的预埋件。作为优选的，所述第一挫屈束制支撑、第二挫屈束制支撑均通过组合柱连接件与混凝土组合柱顶部的耗能金属板连接；所述第三挫屈束制支撑通过组合柱连接件与混凝土组合柱的侧壁连接；所述组合柱连接件与耗能金属板，组合柱连接件与混凝土组合柱的侧壁均是通过盲螺栓连接。作为优选的，所述异形悬挑梁设有横向加劲肋；所述横向加劲肋设于异形悬挑梁与悬挑梁连接件连接处，并沿异形悬挑梁的腹板两侧对应设置。所述异形悬挑梁为弧状的异形悬挑弧梁。所述的横向加强肋是贯穿异形悬挑梁的，用于连接处的加强固定。作为优选的，所述第一连接件与第三连接件分别一体式焊接固定于挫屈束制支撑的两端；所述第二连接件与混凝土组合柱之间、第四连接件与悬挑梁连接件之间还设置有节点板，节点板分别与二连接件、第四连接件固定焊接；节点板分别与混凝土组合柱、悬挑梁连接件高强螺栓固定连接。本发明的有益效果在于：1、挫屈束制支撑大悬挑结构体系，包括混凝土组合柱、异形悬挑梁与设于混凝土组合柱与异形悬挑梁之间的挫屈束制支撑；所述混凝土组合柱与挫屈束制支撑，异形悬挑梁与挫屈束制支撑均通过装配式金属连接件连接。异形悬挑梁和方形截面组合柱之间采用挫屈束制支撑作为支撑传力构件，与普通钢支撑相比，挫屈束制支撑的滞回性能稳定、抗震效果好、制作方便、造价合理，并且利用挫屈束制支撑可耗散地震能量的作用，可以有效地增大结构刚度和抗震性能，达到防震减灾的目标。2、方形截面组合柱的侧面与挫屈束制支撑相交位置设置螺栓孔，便于使方形截面组合柱和挫屈束制支撑之间通过装配式金属连接件进行对接。由于钢腔体结构单元具有约束内部核心混凝土的作用，使内部混凝土处于三向受压状态，增加混凝土的抗压强度，提高了方形截面组合柱的承载力，增加结构体系的稳定性和变形能力。与普通混凝土柱相比，在钢腔体结构单元的作用下，减少内部混凝土与空气中二氧化碳以及雨水中的硫酸盐、氯离子的接触，避免外来介质的侵蚀作用，起到一层保护层的作用。3、耗能金属板与钢腔体结构单元在工厂制作时预先焊接完成。耗能金属板下部与方形截面组合柱内部核心混凝土之间设置金属预埋件，利用金属预埋件与混凝土间的粘结性能，加强耗能金属板与方形截面组合柱间的连接性能。4、装配式金属连接件与方形截面组合柱顶部的耗能金属板及其侧面之间采用盲螺栓连接；装配式金属连接件与异形悬挑弧梁采用高强螺栓进行连接；挫屈束制支撑两端均采用高强螺栓与装配式金属连接件相连。本发明采用全螺栓连接方式，现场焊接工作大大减少，连接安全可靠，装配化程度高，施工质量易于保证，施工速度快，综合性价比高，便于震后的损伤更换，符合装配式建筑的要求。5、十字形截面连接单元预先在工厂制作时焊接在全螺栓型节点板的中部，两者之间具有一定的夹角，其值取决于挫屈束制支撑和异形悬挑弧梁间的连接夹角值。全螺栓型节点板和十字形截面连接单元以及与装配式金属连接件相连的部位均要设置螺栓孔，便于结构体系中的各个部件的连接以及震后的损伤更换。6、异形悬挑梁与装配式金属连接件相连处要设置横向加劲肋，加劲肋在异形悬挑梁腹板两侧成对设置，增大结构的刚度，保证异形悬挑梁的整体稳定性和抗扭转性能。在本发明中，采用挫屈束制支撑作为结构体系的支撑构件，将异形悬挑梁与方形截面组合柱连接，利用挫屈束制支撑良好的耗能减震作用，有效提高大悬挑钢结构体系整体抗震性能。整个结构体系中的各部分构件采用全螺栓连接的方式，减少现场焊接工作，连接安全可靠，现场装配化程度高，施工速度快且施工质量易于保证，综合性价比大大提高。附图说明图1为本发明挫屈束制支撑大悬挑结构体系的结构示意图；图2为第一挫屈束制支撑、第二挫屈束制支撑与混凝土组合柱的连接示意图；图3为第三挫屈束制支撑与混凝土组合柱的连接示意图；图4为异形悬挑梁与挫屈束制支撑的连接示意图；图5为图4沿A-A截面的示意图。1、混凝土组合柱；11、方形截面钢柱；12、混凝土；13、耗能金属板；14、预埋件；2、异形悬挑梁；21、横向加劲肋；3、挫屈束制支撑；31、第一挫屈束制支撑；32、第二挫屈束制支撑；33、第三挫屈束制支撑；4、装配式金属连接件；41、组合柱连接件；411、第一连接件；412、第二连接件；42、悬挑梁连接件；421、第三连接件；422、第四连接件；43、连接板；51、混凝土看台；52、承台；53、桩基础；54、混凝土支撑柱。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作进一步详细描述。实施例1如图1-3所示，一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系，包括混凝土组合柱1、异形悬挑梁2与设于混凝土组合柱1与异形悬挑梁2之间的挫屈束制支撑3；所述混凝土组合柱1与挫屈束制支撑3，异形悬挑梁2与挫屈束制支撑3均通过装配式金属连接件4连接。所述挫屈束制支撑3至少包括一端分别与混凝土组合柱1连接的第一挫屈束制支撑31、第二挫屈束制支撑32与第三挫屈束制支撑33；所述第一挫屈束制支撑31与第三挫屈束制支撑33分别设于第二挫屈束制支撑32沿悬挑梁悬挑方向的两侧；所述第一挫屈束制支撑31的另一端连接于异形悬挑梁2的中前部；所述第二挫屈束制支撑32的另一端连接于异形悬挑梁2的中部；所述第三挫屈束制支撑33的另一端连接于异形悬挑梁2的后部。其中，第一挫屈束制支撑31与第二挫屈束制支撑32之间所成角度根据实际需要设置；第二挫屈束制支撑32与第三挫屈束制支撑33之间所成角度根据实际需要设置。实施例2如图4、5所示，在实施例1的基础上，所述装配式金属连接件4包括组合柱连接件41和悬挑梁连接件42；所述组合柱连接件41连接混凝土组合柱1与挫屈束制支撑3，所述悬挑梁连接件42连接异形悬挑梁2与挫屈束制支撑3；所述组合柱连接件41包括彼此配合的的第一连接件411与第二连接件412；所述第一连接件411的一端与第二连接件412的一端配合对应；所述第一连接件411的另一端与挫屈束制支撑3固接，第二连接件412的另一端与混凝土组合柱1固接；所述悬挑梁连接件42包括彼此配合的第三连接件421与第四连接件422；所述第三连接件421的一端与第四连接件422的一端配合对应；所述第三连接件421的另一端与挫屈束制支撑3固接，第四连接件422的另一端与异形悬挑梁2固接。。所述第一连接件411、第二连接件412、第三连接件421与第四连接件422的截面均为十字形；所述第一连接件411与第二连接件412间设有用于两者固定连接的连接板43；第三连接件421与第四连接件422间设有用于两者固定连接的连接板43；所述第一连接件411与第二连接件412十字相接，连接板43分别与第一连接件411和第二连接件412部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接；所述第三连接件421与第四连接件422十字相接，连接板43分别与第三连接件421和第四连接件422部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接。实施例3在实施例2的基础上，所述混凝土组合柱1包括方形截面钢柱11、灌注于方形截面钢柱11内部的混凝土12，焊接于方形截面钢柱11顶部的耗能金属板13及一端与耗能金属板13固接，另一端埋入混凝土12内部的预埋件14。所述第一挫屈束制支撑31、第二挫屈束制支撑32均通过组合柱连接件41与混凝土组合柱1顶部的耗能金属板13连接；所述第三挫屈束制支撑33通过组合柱连接件41与混凝土组合柱1的侧壁连接；所述组合柱连接件41与耗能金属板13，组合柱连接件41与混凝土组合柱1的侧壁均是通过盲螺栓连接。所述第一连接件411与第三连接件421分别一体式焊接固定于挫屈束制支撑3的两端；所述第二连接件412与混凝土组合柱1之间，第四连接件422与悬挑梁连接件42之间均设有节点板；所述节点板与第二连接件412焊接固定，节点板与第四连接件422焊接固定；所述节点板与悬挑梁连接件42高强螺栓固定连接，节点板与混凝土组合柱1为高强螺栓固定连接。所述异形悬挑梁2设有横向加劲肋21；所述横向加劲肋21设于异形悬挑梁2与悬挑梁连接件42连接处，并沿异形悬挑梁2的腹板两侧对应设置。所述挫屈束制支撑3为单核挫屈束制支撑或双核挫屈束制支撑。本发明的组装形式为：当看台土建施工时，先是根据设计需要，打好桩基础53，桩基础53为了稳固，按需要多组设置。桩基础53的顶部设有台面稍宽的承台52，承台52因是对应桩基础53设置的，故而也是多组设置；位于中部的承台52顶部与混凝土组合柱1固定；位于中间承台52外侧方向上的旁侧承台52顶部分别设有混凝土支撑柱54，多根混凝土支撑柱54顶部支撑起顶部的混凝土看台51；混凝土看台51设于异形悬挑梁2支撑起的挡棚的底部。混凝土看台51可以与方形混凝土组合柱1连接，也可以不连接。对于已经建好的桩基础53上，穿插方形截面的混凝土组合柱1的施工，方形截面混凝土组合柱1中的钢腔体结构单元考虑运输超限尺寸、吊装设备性能、施工工期及工厂备料情况等进行合理分段吊装，钢腔体结构单元吊装完毕后，将装配式金属连接件4通过盲螺栓与钢腔结构单元的侧面及其顶部的耗能金属板13连接，连接完成后向钢腔体结构单元的内部灌入混凝土12。异形悬挑梁2采取“分段吊装+临时支撑”的方法进行施工。当看台土建和方形截面组合柱1施工完毕后，用吊车将临时支撑台架布置在预定的位置，胎架布置就位后分段吊装异形悬挑梁2，异形悬挑梁2吊装完成后，采用高强螺栓将装配式金属连接件4与异形悬挑梁2安装，安装完成后将挫屈束制支撑3进行连接。整体结构安装完成后，在挫屈束制支撑3与异形悬挑梁1相交处设置横向加劲肋21，经监测和检查达到卸载条件时，拆除临时支撑胎架。以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式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方式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方式技术方案的精神和范围。

权利要求：1.一种挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：包括混凝土组合柱1、异形悬挑梁2与设于混凝土组合柱1与异形悬挑梁2之间的挫屈束制支撑3；所述混凝土组合柱1与挫屈束制支撑3，异形悬挑梁2与挫屈束制支撑3均通过装配式金属连接件4连接。2.根据权利要求1所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述挫屈束制支撑3至少包括一端分别与混凝土组合柱1连接的第一挫屈束制支撑31、第二挫屈束制支撑32与第三挫屈束制支撑33；所述第一挫屈束制支撑31与第三挫屈束制支撑33分别设于第二挫屈束制支撑32沿悬挑梁悬挑方向的两侧；所述第一挫屈束制支撑31的另一端连接于异形悬挑梁2的中前部；所述第二挫屈束制支撑32的另一端连接于异形悬挑梁2的中部；所述第三挫屈束制支撑33的另一端连接于异形悬挑梁2的后部。3.根据权利要求1所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述装配式金属连接件4包括组合柱连接件41和悬挑梁连接件42；所述组合柱连接件41连接混凝土组合柱1与挫屈束制支撑3，所述悬挑梁连接件42连接异形悬挑梁2与挫屈束制支撑3；所述组合柱连接件41包括彼此配合的的第一连接件411与第二连接件412；所述第一连接件411的一端与第二连接件412的一端配合对应；所述第一连接件411的另一端与挫屈束制支撑3固接，第二连接件412的另一端与混凝土组合柱1固接；所述悬挑梁连接件42包括彼此配合的第三连接件421与第四连接件422；所述第三连接件421的一端与第四连接件422的一端配合对应；所述第三连接件421的另一端与挫屈束制支撑3固接，第四连接件422的另一端与异形悬挑梁2固接。4.根据权利要求3所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述第一连接件411、第二连接件412、第三连接件421与第四连接件422的截面均为十字形；所述第一连接件411与第二连接件412间设有用于两者固定连接的连接板43；第三连接件421与第四连接件422间设有用于两者固定连接的连接板43；所述第一连接件411与第二连接件412十字相接，连接板43分别与第一连接件411和第二连接件412部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接；所述第三连接件421与第四连接件422十字相接，连接板43分别与第三连接件421和第四连接件422部分贴合，贴合处用高强螺栓固定连接。5.根据权利要求1所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述挫屈束制支撑3为单核挫屈束制支撑或双核挫屈束制支撑。6.根据权利要求1所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述混凝土组合柱1包括方形截面钢柱11，灌注于方形截面钢柱11内部的混凝土12，焊接于方形截面钢柱11顶部的耗能金属板13及一端与耗能金属板13固接，另一端埋入混凝土12内部的预埋件14。7.根据权利要求2或3或6所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述第一挫屈束制支撑31、第二挫屈束制支撑32均通过组合柱连接件41与混凝土组合柱1顶部的耗能金属板13连接；所述第三挫屈束制支撑33通过组合柱连接件41与混凝土组合柱1的侧壁连接；所述组合柱连接件41与耗能金属板13，组合柱连接件41与混凝土组合柱1的侧壁均是通过盲螺栓连接。8.根据权利要求3所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述异形悬挑梁2设有横向加劲肋21；所述横向加劲肋21设于异形悬挑梁2与悬挑梁连接件42连接处，并沿异形悬挑梁2的腹板两侧对应设置。9.根据权利要求4所述的挫屈束制支撑大悬挑结构体系，其特征在于：所述第一连接件411与第三连接件421分别一体式焊接固定于挫屈束制支撑3的两端；所述第二连接件412与混凝土组合柱1之间，第四连接件422与悬挑梁连接件42之间均设有节点板；所述节点板与第二连接件412焊接固定，节点板与第四连接件422焊接固定；所述节点板与悬挑梁连接件42高强螺栓固定连接，节点板与混凝土组合柱1为高强螺栓固定连接。

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