[发明专利]一种带耗能框架的框排架混合结构

说明书

本发明设计一种带耗能框架的框排架混合结构，包括主框架、耗能框架和排架，主框架由一跨或多跨框架组成，包括钢筋混凝土框架柱和与耗能框架共用的共用钢柱及连接在两者之间的组合梁或钢梁；耗能框架包括与排架共用的共用钢柱和与主框架共用的共用钢柱及连接在两者之间的钢梁；排架包括钢筋混凝土排架柱和与耗能框架共用的共用钢柱及连接在两者之间的屋架。本发明首次将“耗能框架‑可更换框架”的概念引入不规则框排架结构中，能使大跨、重载、不规则的框排架结构在地震作用下具有多道抗震防线，地震作用后，拆卸并更换耗能框架的受损钢梁即可快速恢复结构功能，实现结构从局部到整体在地震后的可控制、可恢复。

技术领域

本发明属于钢-混凝土混合建筑结构及功能可恢复结构技术领域，特别涉及一种带耗能框架的框排架混合结构。

背景技术

地震是一种突发性且危害严重的自然灾害，其每一次发生都会给人类带来灾难，造成不同程度的人身伤亡和经济损失。电力系统作为维系城市功能和影响国计民生的生命线工程系统之一，其运行状态的良好与否直接影响到国家的生产建设和人民的生产生活。框排架结构是由排架结构和框架结构组合形成的混合结构体系，主要应用在电力、冶金和采矿等工业主厂房，尤其在火力发电厂主厂房结构中应用十分广泛。这种结构体系因受到工艺限制存在先天不足，呈现出“结构的质量和刚度在空间布置上都不均匀”的基本特点。目前，框排架结构主要设计成钢筋混凝土结构和钢结构，但传统钢筋混凝土框排架结构存在底层柱截面过大、轴压比超限，地震作用下结构层间位移、顶点位移偏大等问题，主要应用于低烈度区；对于高烈度区大容量机组(1000MW)主厂房结构普遍采用钢结构体系，但大量支撑限制了工艺设备的布置和运行检修空间。因此，有必要寻求一种性能更加优良的新型结构形式。

钢-混凝土组合结构充分利用和发展了钢结构和钢筋混凝土结构各自的优点，是一种低成本、高效率的结构形式。近年来，钢-混凝土组合结构在多高层结构抗震方面的研究越来越多，而对于具有特殊结构形式的框排架结构来说，还在探索阶段。耗能框架的概念最早来源于可恢复功能结构中的可更换结构，在地震作用下通过耗能框架中的可更换构件集中塑性变形耗散地震能量，保护主结构不受损伤，震后将可更换构件进行更换即可恢复使用。然而，目前耗能框架的研究主要集中在规则的框架结构中，而对于不规则的框排架结构，还未有研究。

发明内容

针对现有结构体系存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种带耗能框架的框排架混合结构，旨在克服传统框排架结构在震后结构功能难以恢复以及耗能框架应用范围上的限制的不足，从而保障建筑物在地震灾害后快速恢复使用功能，降低经济损失。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种带耗能框架的框排架混合结构，包括主框架、耗能框架12和排架13，其特征在于：

所述主框架由错层连接、变层高的若干跨框架组成，包括钢筋混凝土框架柱1和与耗能框架12共用的共用钢柱一3以及连接在两者之间的组合梁或钢梁2，三者共同构成钢-混凝土混合框架，所述组合梁或钢梁2为不可更换梁；

所述耗能框架12包括与排架13共用的共用钢柱二3-1和与主框架共用的共用钢柱一3以及连接在两者之间的钢梁4，三者共同构成钢框架，钢梁4为可更换梁；

所述排架13包括钢筋混凝土排架柱6和与耗能框架12共用的共用钢柱二3-1以及连接在两者之间的屋架5，三者共同构成钢-混凝土混合排架；

其中，所述钢筋混凝土框架柱1、共用钢柱一3、共用钢柱二3-1以及钢筋混凝土排架柱6的底部均通过柱脚与基础11相连。

作为优选，所述主框架内沿长度方向有多个钢筋混凝土框架柱1，相邻钢筋混凝土框架柱1之间连接有组合梁或钢梁2。