專利名稱：一種框架結(jié)構(gòu)體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)體系，具體涉及一種框架結(jié)構(gòu)體系，主要應(yīng)用于建筑工程的 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)中，有框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一 剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一筒體結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)。上述各類結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件的相互連 接均采用剛性連接。 一般的多層及高層建筑中，由于框架結(jié)構(gòu)、框架一剪力墻結(jié)構(gòu)、框架 —筒體結(jié)構(gòu)具有布置靈活、空間大，得到廣泛的應(yīng)用。
普通框架結(jié)構(gòu)的柱與梁板為剛性連接，為剛性抗側(cè)力體系。根據(jù)有關(guān)專家學(xué)者的研究 結(jié)果，樓板的剛度很大，梁與板均配有鋼筋，樓板的抗彎能力也很大，按目前我國的有關(guān) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)際上并沒有達(dá)到規(guī)范要求的"強(qiáng)柱弱梁"的結(jié)果， 具有很大的安全隱患。汶川大地震的調(diào)査結(jié)果表明，具有框架成分的結(jié)構(gòu)(框架結(jié)構(gòu)、框 架一剪力墻結(jié)構(gòu)、框架一筒體結(jié)構(gòu))，在地震作用下，結(jié)構(gòu)主要是柱端發(fā)生破壞，而梁端很 少發(fā)生破壞，大量建筑物因柱破壞而發(fā)生倒塌，造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，建筑物沒有真 正實(shí)現(xiàn)"強(qiáng)柱弱梁"，與規(guī)范要求不符。
眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度很高，但抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度均很低。因此，即使配置 再多的高強(qiáng)鋼筋，柱的抗剪強(qiáng)度仍然有限，規(guī)范對(duì)截面做了限制，實(shí)際上控制了構(gòu)件的抗 剪能力限值。
因此，采用目前的結(jié)構(gòu)形式，要實(shí)現(xiàn)"強(qiáng)柱弱梁"，勢(shì)必大大增加柱的截面尺寸及配筋 量，但同時(shí)帶來以下幾方面問題(1)大大增加建筑物成本；(2)影響建筑使用，減少有 效使用面積；(3)增加結(jié)構(gòu)的重量及剛度，又進(jìn)行一步增加地震作用，相當(dāng)多的柱甚至成 為短柱，進(jìn)一步增加建筑物成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種框架結(jié)構(gòu)體系，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 施工方便、受力傳力明確合理式，該結(jié)構(gòu)體系可大大降低柱的剪力和彎矩，柱以承受軸向 力為主，充分發(fā)揮混凝土抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，提高柱的承載力。有效地提高建筑物在地震
3本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)
在普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)中， 一種框架結(jié)構(gòu)體系，包括拉桿l、 柱3和樓板4，在上、下樓層間設(shè)置斜向的拉桿1，拉桿1的兩端分別固定在上、下樓層的 梁柱節(jié)點(diǎn)2上，對(duì)拉桿l施加預(yù)應(yīng)力，以調(diào)整結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度。拉桿l可采用鋼絞線、鋼筋 或型鋼，拉桿l、柱子3與樓板4形成桁架式的抗側(cè)力體系。
柱端33與樓板4采用半剛性連接或鉸接，拉桿1也可錨固于樓板4與剪力墻8相交處。
所述柱端33與樓板4的半剛性連接是指通過相對(duì)減少柱3與樓板4連接處的柱縱筋配 置數(shù)量等措施，使連接處的柱縱筋配置數(shù)量相對(duì)少于柱3的其余部位，使連接處的抗彎能 力低于柱3的其余部位，降低柱3與樓板4的連接強(qiáng)度，但連接處仍能承擔(dān)一定的彎矩， 這種連接稱為半剛性連接；所述的柱端33與樓板4的鉸接是指將柱縱筋在柱端33與樓層 4連接處全部截?cái)?，于柱?3的截面中心處設(shè)置鋼筋或型鋼與樓板4相連，柱端33不承 擔(dān)彎矩，只承擔(dān)軸力，這種柱端33與樓層4的連接稱為鉸接。
所述拉桿1的數(shù)量為相互交叉的兩根或一根。
所述的樓板4包括梁板式樓板和無梁式樓板。
本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果-
1、 本發(fā)明將普通框架結(jié)構(gòu)的剛性抗側(cè)力體系改變?yōu)殍旒苁娇箓?cè)力體系，大大降低柱的 剪力和彎矩，柱以承受軸向力為主，充分發(fā)揮混凝土抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，提高柱的承載力。 因此，在地震作用下，梁柱節(jié)點(diǎn)處不會(huì)發(fā)生柱端被彎、剪、壓復(fù)合作用而破壞的情況，從 而達(dá)到了 "強(qiáng)柱弱梁"的效果。我國現(xiàn)行規(guī)范采用小震作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即做到"小震 不壞"，小震作用只相當(dāng)于罕遇地震作用的1/4 1/6，"大震不倒"主要以構(gòu)造措施來保證， 國內(nèi)外的地震記錄表明，事實(shí)上是很難保證的。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式，即使在罕遇地震 作用下，建筑物即使產(chǎn)生很大的位移，由于柱不破壞，建筑物不會(huì)倒塌，有效地保護(hù)人民 生命財(cái)產(chǎn)安全。
2、 拉桿可采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線或高強(qiáng)鋼筋，變形能力大，疲勞強(qiáng)度高，拉桿與柱 及樓板形成的桁架式抗側(cè)力體系，耗能能力強(qiáng)，大大提高框架結(jié)構(gòu)的延性，有效地減少地 震作用對(duì)建筑物的影響。因此，本發(fā)明尤其適合應(yīng)用于抗震設(shè)計(jì)的多層、高層建筑物，并 可替代普通結(jié)構(gòu)的專門耗能裝置的作用。
3、 由于柱承受的彎矩、剪力很小，以承受軸向力為主，因此，柱的配筋可適當(dāng)降低， 另外，采用高強(qiáng)度混凝土具有很大的優(yōu)越性，可減少柱截面尺寸，減少混凝土用量，增加 建筑使用面積。4、 在水平荷載作用下，柱端彎矩很小，故水平荷載作用引起的梁端彎矩也很小，因此，
梁端彎矩設(shè)計(jì)值會(huì)相應(yīng)降低，減少梁端配筋。水平荷載產(chǎn)生的層剪力轉(zhuǎn)化為桁架體系構(gòu)件 的拉壓力，利用了樓板的承壓能力。
5、 拉桿布置靈活，當(dāng)某一層或若干層的剛度發(fā)生突變時(shí)，可通過拉桿的設(shè)置以改善， 效果顯著，常規(guī)結(jié)構(gòu)則相對(duì)很困難，有時(shí)甚至無能為力。
6、 可通過施加預(yù)應(yīng)力調(diào)整結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度。


圖1是本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的框架結(jié)構(gòu)體系的整體結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明應(yīng)用于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)或框架一筒體結(jié)構(gòu)的整體結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明應(yīng)用于建筑物局部層高增加的情況的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明應(yīng)用于建筑物因局部大空間而樓層抽柱情況的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明應(yīng)用于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)的示意其中拉桿l、梁柱節(jié)點(diǎn)2、柱3、柱端33、樓板4、半剛性連接5、鉸接6、吊腳柱7、 剪力墻8。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。 實(shí)施例l:
如圖l、圖2所示，本發(fā)明應(yīng)用于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，在上、下樓層間設(shè)置斜向的 拉桿1，拉桿1的兩端分別固定在上、下樓層梁柱節(jié)點(diǎn)2上，通過對(duì)拉桿1施加預(yù)應(yīng)力來 調(diào)整樓層側(cè)向剛度。柱3與樓板4間連接采用半剛性連接，柱端33與樓板4的半剛性連接 是指通過減少柱3與樓板4連接處的柱縱筋配置數(shù)量，使連接處的抗彎能力低于柱3的其 余部位，降低柱3與樓板4的連接強(qiáng)度，但連接處仍能承擔(dān)一定的彎矩，拉桿l可釆用高 強(qiáng)的鋼絞線或高強(qiáng)鋼筋，拉桿1、柱3與樓板4形成桁架式的抗側(cè)力體系，拉桿1可隱藏 于隔墻內(nèi)。 實(shí)施例2:
如圖3所示，本發(fā)明應(yīng)用于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)或框架一筒體結(jié)構(gòu)，在上、下樓層間設(shè) 置斜向的拉桿1，拉桿1的兩端分別固定在上、下樓層梁柱節(jié)點(diǎn)2上，通過對(duì)拉桿1施加 預(yù)應(yīng)力來調(diào)整樓層側(cè)向剛度。柱3與樓板4間連接采用鉸接，柱端33與樓板4的鉸接是指 將柱縱筋在柱端33與樓層4連接處全部截?cái)?，于柱?3的截面中心處設(shè)置鋼筋或型鋼與樓板4相連，柱端33不承擔(dān)彎矩，拉桿1可采用高強(qiáng)的鋼絞線或高強(qiáng)鋼筋，拉桿l、柱3 與樓板4形成桁架式的抗側(cè)力體系。該桁架抗側(cè)力體系與剪力墻或筒體共同抵抗水平荷載， 適合于高層、超高層建筑結(jié)構(gòu)。 實(shí)施例3:
如圖4所示，本發(fā)明應(yīng)用于建筑物局部層高增加導(dǎo)致樓層側(cè)向剛度變小的情況，由于 建筑使用需要，局部樓層層高較高，造成該層側(cè)向剛度薄弱，在該層設(shè)置斜向交叉的拉桿 1，增加樓層剛度，拉桿1的兩端分別錨固于樓板4與剪力墻相交處，可通過調(diào)整拉桿1 的預(yù)應(yīng)力來調(diào)整樓層側(cè)向剛度。 實(shí)施例4:
建筑物因局部大空間需要抽柱而盛開吊腳柱7，導(dǎo)致樓層側(cè)向剛度變小，可以采用本 發(fā)明框架結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行加固，如圖5所示，在上、下樓層間設(shè)置斜向的拉桿1，來加強(qiáng)樓 層側(cè)向剛度。拉桿1的兩端分別固定在上、下樓層梁柱節(jié)點(diǎn)上，柱3與樓板4間連接采用 半剛性連接，柱端33與樓板4的半剛性連接是指通過減少柱3與樓板4連接處的柱縱筋配 置數(shù)量，使連接處的抗彎能力低于柱3的其余部位，降低柱3與樓板4的連接強(qiáng)度，但連 接處仍能承擔(dān)一定的彎矩，可通過調(diào)整拉桿l的預(yù)應(yīng)力來調(diào)整樓層側(cè)向剛度。在大空間的 上層，通過設(shè)置斜向的拉桿1來加強(qiáng)吊腳柱7。 實(shí)施例5-
如圖6所示，本發(fā)明應(yīng)用于框架一剪力墻結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)框架與剪力墻之間的聯(lián)系，提高 結(jié)構(gòu)的整體剛度。在上、下樓層間設(shè)置斜向的拉桿1，拉桿1的兩端分別固定在樓板4與 剪力墻8相交處，通過對(duì)拉桿l施加預(yù)應(yīng)力來調(diào)整樓層側(cè)向剛度。拉桿l、柱3、剪力墻8 與樓板4形成桁架式的抗側(cè)力體系。
權(quán)利要求
1、一種框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，包括拉桿(1)、柱(3)和樓板(4)，于上、下樓層間設(shè)置斜向的拉桿(1)，拉桿(1)的兩端分別固定在上、下樓層的梁柱節(jié)點(diǎn)(2)上，對(duì)拉桿(1)施加預(yù)應(yīng)力。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1的框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，柱端(33)與所述樓板(4)采用 半剛性連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l的框架結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，柱端(33)與所述樓板(4)采用 鉸接。
全文摘要
本發(fā)明公開一種新型的框架結(jié)構(gòu)，旨在提供一種桁架式的抗側(cè)力體系，該新型結(jié)構(gòu)體系可大大降低柱的剪力和彎矩，柱以承受軸向力為主，充分發(fā)揮混凝土抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是通過在上下樓層間設(shè)置斜向的拉桿，柱端與樓層采用半剛性連接或鉸接，拉桿、柱與樓板形成桁架式的抗側(cè)力體系，該體系耗能能力強(qiáng)，顯著提高框架結(jié)構(gòu)的延性，大大地提高建筑物在地震及風(fēng)荷載作用下的抵抗破壞能力，避免建筑物在地震作用下發(fā)生倒塌，有效地保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全。
文檔編號(hào)E04B1/19GK101550725SQ20091003906
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者湛 王, 陸觀宏 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)