一種具有抗震耗能作用的鋼屋架的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，具體的說，是涉及一種具有抗震耗能作用的鋼屋架。
【背景技術(shù)】
[0002]梯形鋼屋架是大跨度廠房中一種常見的屋蓋結(jié)構(gòu)類型。
[0003]傳統(tǒng)的梯形鋼屋架是由剛性桿通過鉸接連接組成，這些剛性桿一般采用雙角鋼、T型鋼或H型鋼等截面，不僅能夠承受拉力，也能承受壓力，但當(dāng)水平地震作用達到一定程度時，受壓的剛性桿很容易因失穩(wěn)而退出工作，導(dǎo)致鋼屋架發(fā)生脆性破壞，結(jié)構(gòu)延性較差，抗震耗能能力很低。
[0004]因此，如何設(shè)計一種鋼屋架，使其能夠在豎向載荷及強烈水平地震載荷的情況下，仍具有良好的延性及抗震性能，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有抗震耗能作用的鋼屋架。本發(fā)明所提供的鋼屋架，通過設(shè)置交叉柔性桿，大幅提高了鋼屋架的抗震性能，可廣泛應(yīng)用于抗震地區(qū)的廠房屋蓋建設(shè)。
[0006]為了達成上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種具有抗震耗能作用的鋼屋架，包括上下兩層剛性桿，兩層剛性桿的兩端分別與框架柱鉸接連接，兩層剛性桿之間具有豎腹桿及斜腹桿，豎腹桿與斜腹桿間隔設(shè)置，位于跨度中央的豎腹桿兩側(cè)分別設(shè)置有若干交叉柔性桿，交叉柔性桿的端部與剛性桿鉸接連接。
[0008]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿為X型。
[0009]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿為兩個，分別設(shè)置于中央的豎腹桿的兩側(cè)。
[0010]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿至少為兩個，且交叉柔性桿以中央的豎腹桿為中心呈左右鏡像設(shè)置。
[0011]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿為圓鋼。
[0012]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿為扁鋼。
[0013]優(yōu)選的，所有交叉柔性桿的截面形狀及截面積均相同。
[0014]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿的截面面積A由下列方式確定:
[0015]A = N/fy；
[0016]其中，N為水平地震作用P達到目標(biāo)程度時交叉柔性桿的內(nèi)力，可按常規(guī)的彈性分析方法計算得出；fy為交叉柔性桿鋼材的屈服強度。
[0017]優(yōu)選的，所述交叉柔性桿只承受拉力，不承受壓力。
[0018]優(yōu)選的，所述剛性桿既承受拉力也承受壓力，剛性桿為雙角鋼、T型鋼或H型鋼。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:通過交叉柔性桿來消耗大量的能量，確保鋼屋架在大地震中處于穩(wěn)定狀態(tài)。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明的鋼屋架受豎向載荷力時剪力分析圖；
[0022]圖3為本發(fā)明的鋼屋架受水平載荷力時剪力分析圖；
[0023]圖4為本發(fā)明的鋼屋架受水平和豎向兩種載荷力時變形分析圖；
[0024]其中:1、交叉柔性桿；2、剛性桿；3、框架柱；4、豎腹桿，5、斜腹桿，q、屋面豎向荷載；P、水平地震作用。
【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0026]實施例1:參考圖1所示，一種具有抗震耗能作用的鋼屋架，包括上下層剛性桿2，兩層剛性桿2的兩端分別與框架柱3鉸接連接，兩層剛性桿2之間具有豎腹桿4及斜腹桿5，豎腹桿4與斜腹桿5間隔設(shè)置，位于跨度中央的豎腹桿4兩側(cè)分別設(shè)置有若干交叉柔性桿I，交叉柔性桿I的端部與剛性桿2鉸接連接。
[0027]所述交叉柔性I桿為X型，交叉柔性桿I為兩個，分別設(shè)置于跨度中央的豎腹桿4的兩側(cè)。
[0028]所述交叉柔性桿I為圓鋼或扁鋼。
[0029]所有交叉柔性桿I的截面形狀及截面積均相同，同時，交叉柔性桿I的截面面積A由下列方式確定:
[0030]A = N/fy；
[0031]其中，N為水平地震作用P達到目標(biāo)程度時(比如罕遇地震)交叉柔性桿的內(nèi)力，可按常規(guī)的彈性分析方法計算得出；fy為交叉柔性桿鋼材的屈服強度。
[0032]所述交叉柔性桿I只承受拉力，不承受壓力。
[0033]所述剛性桿2既承受拉力也承受壓力，剛性桿2為雙角鋼、T型鋼或H型鋼。
[0034]參考圖2和圖3所示，在屋面豎向荷載q的作用下，鋼屋架的剪力兩端大，中間為零；在水平地震P的作用下，鋼屋架的剪力均勻分布。因此鋼屋架跨中的剪力值主要取決于水平地震P的大小，與豎向荷載q無關(guān)。鋼屋架跨中的剪力由交叉柔性桿I中的受拉桿來承擔(dān)。
[0035]鋼屋架在豎向荷載q和較小的水平地震P (比如多遇地震)共同作用下，全部桿件處于彈性工作狀態(tài)；當(dāng)水平地震作用P達到目標(biāo)程度(比如罕遇地震)時，鋼屋架跨中剪力達到交叉柔性桿I的屈服承載力，交叉柔性桿I中的受拉桿率先發(fā)生屈服，交叉柔性桿I所在的鋼屋架節(jié)間被剪切為平行四邊形，參考圖4所示，結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的塑性變形，大大增加了結(jié)構(gòu)延性和抗震耗能能力。
[0036]交叉柔性桿I可以起到類似于“保險絲”的作用，交叉柔性桿I 一旦發(fā)生屈服就可以顯著降低整體結(jié)構(gòu)的剛度，增加結(jié)構(gòu)阻尼，從而大大減小水平地震P，使剛性桿2的內(nèi)力不再增加，保持彈性工作狀態(tài)，保證了整體結(jié)構(gòu)的安全性，具有較高的安全儲備。
[0037]當(dāng)水平地震P反向作用且達到目標(biāo)地震(比如罕遇地震)時，交叉柔性桿I中的另一個桿件受拉，并發(fā)生屈服，工作機理相同。
[0038]通過調(diào)整交叉柔性桿的截面面積(承載能力)，可以使其在任一目標(biāo)時刻發(fā)生屈月艮，從而實現(xiàn)基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0039]實施例2: —種具有抗震耗能作用的鋼屋架，包括上下層剛性桿2，兩層剛性桿2的兩端分別與框架柱3鉸接連接，兩層剛性桿2之間具有豎腹桿4及斜腹桿5，豎腹桿4與斜腹桿5間隔設(shè)置，位于跨度中央的豎腹桿4兩側(cè)分別設(shè)置有若干交叉柔性桿1，交叉柔性桿I的端部與剛性桿2鉸接連接。
[0040]所述交叉柔性桿I至少為兩個，且交叉柔性桿I以跨度中央的豎腹桿4為中心呈左右鏡像設(shè)置，在受到兩方向載荷時，能夠具有更大的消能效果。
[0041]所述交叉柔性桿I為圓鋼或扁鋼。
[0042]所有交叉柔性桿I的截面形狀及截面積均相同，同時，交叉柔性桿I的截面面積A由下列方式確定:
[0043]A = N/ fy；
[0044]其中，N為水平地震作用P達到目標(biāo)程度時(比如罕遇地震)交叉柔性桿的內(nèi)力，可按常規(guī)的彈性分析方法計算得出；fy為交叉柔性桿鋼材的屈服強度。
[0045]所述交叉柔性桿I只承受拉力，不承受壓力。
[0046]所述剛性桿2既承受拉力也承受壓力，剛性桿2為雙角鋼、T型鋼或H型鋼。
[0047]在屋面豎向荷載q的作用下，鋼屋架的剪力兩端大，中間為零；在水平地震P的作用下，鋼屋架的剪力均勻分布。因此鋼屋架跨中的剪力值主要取決于水平地震P的大小，與豎向荷載q無關(guān)。鋼屋架跨中的剪力由交叉柔性桿I中的受拉桿來承擔(dān)。
[0048]鋼屋架在豎向荷載q和較小的水平地震P (比如多遇地震)共同作用下，全部桿件處于彈性工作狀態(tài)；當(dāng)水平地震作用P達到目標(biāo)程度(比如罕遇地震)時，鋼屋架跨中剪力達到交叉柔性桿I的屈服承載力，交叉柔性桿I中的受拉桿率先發(fā)生屈服，交叉柔性桿I所在的鋼屋架節(jié)間被剪切為平行四邊形，參考圖4所示，結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的塑性變形，大大增加了結(jié)構(gòu)延性和抗震耗能能力。
[0049]交叉柔性桿I可以起到類似于“保險絲”的作用，交叉柔性桿I 一旦發(fā)生屈服就可以顯著降低整體結(jié)構(gòu)的剛度，增加結(jié)構(gòu)阻尼，從而大大減小水平地震P，使剛性桿2的內(nèi)力不再增加，保持彈性工作狀態(tài)，保證了整體結(jié)構(gòu)的安全性，具有較高的安全儲備。
[0050]當(dāng)水平地震P反向作用且達到目標(biāo)地震(比如罕遇地震)時，交叉柔性桿I中的另一個桿件受拉，并發(fā)生屈服，工作機理相同。
[0051]通過調(diào)整交叉柔性桿的截面面積(承載能力)，可以使其在任一目標(biāo)時刻發(fā)生屈月艮，從而實現(xiàn)基于性態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
[0052]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有抗震耗能作用的鋼屋架，其特征在于，包括上下兩層剛性桿，兩層剛性桿的兩端分別與框架柱鉸接連接，兩層剛性桿之間具有豎腹桿及斜腹桿，豎腹桿與斜腹桿間隔設(shè)置，位于跨度中央的豎腹桿兩側(cè)分別設(shè)置有若干交叉柔性桿，交叉柔性桿的端部與剛性桿鉸接連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為X型。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為兩個，分別設(shè)置于跨度中央的豎腹桿的兩側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿至少為兩個，且交叉柔性桿以跨度中央的豎腹桿為中心呈左右鏡像設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為圓鋼。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為扁鋼。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的鋼屋架，其特征在于，所有交叉柔性桿的截面形狀及截面積均相同。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿的截面面積A由下列方式確定:A = N/fy； 其中，N為水平地震作用P達到目標(biāo)程度時交叉柔性桿的內(nèi)力；fy為交叉柔性桿鋼材的屈服強度。9.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿只承受拉力，不承受壓力。10.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的鋼屋架，其特征在于，所述剛性桿既承受拉力也承受壓力，剛性桿為雙角鋼、T型鋼或H型鋼。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有抗震耗能作用的鋼屋架，包括上下兩層剛性桿，兩層剛性桿的兩端分別與框架柱鉸接連接，兩層剛性桿之間具有豎腹桿及斜腹桿，豎腹桿與斜腹桿間隔設(shè)置，位于跨度中央的豎腹桿兩側(cè)分別設(shè)置有若干交叉柔性桿，交叉柔性桿的端部與剛性桿鉸接連接。本發(fā)明所提供的鋼屋架，通過設(shè)置交叉柔性桿，大幅提高了鋼屋架的抗震性能，可廣泛應(yīng)用于抗震地區(qū)的廠房屋蓋建設(shè)。
【IPC分類】E04C3/11, E04B1/98
【公開號】CN105672510
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】周輝仁, 張廣新
【申請人】濟南熱電有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年3月31日