[发明专利]工业化装配式多、高层钢结构H型钢预应力防屈曲人字形支撑体系

摘要

本发明涉及一种能够实现快速安装的工业化装配式多、高层钢结构H型钢预应力防屈曲人字形支撑体系，括钢结构主体板架、支撑构件、柱子系统，所述钢结构主体板架包括基础板架、柱子系统和预应力构件。在工厂将宽梁窄梁和柱座组装成基础板架，将所述基础板架、楼板做成一体，宽梁和窄梁均为在工厂由槽钢焊接而成。管线在宽梁和窄梁的腹板槽钢间通过，从而形成A基础板架、B基础板架和C基础板架。本发明的结构体系具有施工速度快，结构承载力高、抗侧移能力好、无污染等优点，能够充分发挥材料的强度，有效抵抗水平荷载，减小结构层间位移，减小焊接对环境造成的污染，提高工程施工速度，节约成本。

主权项

工业化装配式多、高层钢结构H型钢预应力防屈曲人字形支撑体系，其特征在于：该体系包括主体板架（1）和柱子系统（16）、预应力支撑构件（2）；主体板架包括：基础板架、楼板（15）；所述主体板架（1）由A、B、C三种基础板架组成的基本单元构成，其中A基础板架为边缘部位的基础板架，B、C两基础板为中间位置的板架，且B、C基础板架交替连接；三种基础板架中，不与其他基础板架相邻一边的梁均为宽梁（3）；与其他基础板架相邻一边的梁均为窄梁（4）；窄梁的梁宽为宽梁梁宽的一半，宽梁的梁宽小于或等于柱座法兰的宽度；宽梁，窄梁的构造相同，都是桁架梁；其中桁架梁的上下弦杆、腹杆均为槽钢，腹杆与弦杆成30度‑60度的角度；每个桁架梁上下弦杆间至少布置有3个带螺栓孔的连接槽钢（10），桁架梁两端各有一块带螺栓孔的矩形的端封板；桁架梁的上下弦杆、腹杆、连接槽钢、端封板之间均为焊接；A、B、C三种基础板架中相互垂直的两梁，沿梁高与两块加劲板（12）通过焊接连接；并排相邻的梁在两梁相同位置的连接槽钢用螺栓连接；带柱座（7）的基础板架中，柱座与相邻的梁用螺栓连接；A基础板架为主体板架（1）的外侧基础板架，为宽梁（3）和窄梁（4）组成的矩形的基础板架，A板架的中间位置有两个并排相连的窄梁（4），且两窄梁用螺栓将处于两梁相同位置的连接槽钢连接在一起；A基础板架的外侧长边一边布置柱子（8）；与其他基础板架相邻的长边一边不布置柱子；B基础板架，C基础板架为中间类型的两种矩形的基础板架；其中B基础板架与A基础板架相邻的窄梁边不布置柱子（8）；与C基础板架相邻的窄梁边布置柱子（8），形成节点，其中中间节点为节点6，两端的节点为节点5；节点6为T形，由于柱座法兰宽大于或等于窄梁梁宽的两倍，所以把窄梁与柱座法兰的中心线对齐后，就使得柱座凸出连接在柱座两侧、由窄梁组成的长边半个柱座的宽度；节点5为L形，其中柱座与相互垂直的一条宽梁、一条窄梁用螺栓连接在一起，宽梁与柱座法兰中相互垂直的两条中心线中的一条对齐；窄梁与两条中心线中的另一条对齐，由于窄梁的梁宽小于或等于柱座法兰宽度的一半，所以柱座也会凸出由窄梁组成的长边半个柱座的宽度；即B基础板架节点5、节点6处的柱座凸出相连的窄梁半个柱座，形成一个凸起；C基础板架与B基础板架、A基础板架相邻的两长边均不布置柱子，C基础板架与B基础板架相邻的长边的节点，中间位置节点是节点8，两端是节点7；节点8为四条窄梁组成，其中两窄梁共线；另外两窄梁位于C基础板架中间位置，并排连接且与共线窄梁垂直；两共线窄梁分别与并排窄梁的不相邻长边垂直对齐；节点7为相互垂直的一条窄梁和一条宽梁组成；窄梁与宽梁的内侧长边垂直对齐；即C基础板架节点8、节点7均形成凹槽，使得节点8凹槽与B基础板架节点5的凸起相吻合、节点7凹槽与B基础板架节点6的凸起相吻合；柱座（7）为上下带柱座法兰、四周由带螺栓孔的柱座连接件（7‑1）包裹的柱墩；各部件通过焊接连接在一起；柱子（8）与柱盖板通过焊接连接在一起；将柱盖板、柱座法兰、梁用螺栓连接在一起；楼板（15）浇注在于A、B、C基础板架上，与基础板架形成整体；预应力支撑构件（2）其实现形式为人字形支撑；结构预应力支撑构件，为一种装配式钢结构H型钢预应力防屈曲支撑，由内部耗能内芯（2‑2）、外围框架约束构件（2‑3）和预应力索（2‑4）三部分构成；耗能内芯（2‑2）端部对称设置端部加劲肋（2‑7），用来约束侧向变形；内部耗能内芯（2‑2）插入外围框架约束构件（2‑3）的中间空隙中；预应力索（2‑4）对称布置在耗能内芯两侧，穿过横向加劲肋（2‑7），数量由计算确定；为使内部耗能内芯（2‑2）轴向变形耗能，使得内部耗能内芯（2‑2）比外围框架约束构件（2‑3）长一个距离D，D值有计算确定；装配式钢结构H型钢预应力防屈曲支撑（2）两端构造完全相同；结构预应力支撑构件的内芯构件（2‑2），所述内部耗能内芯（2‑2）为H型钢；耗能内芯（2‑2）端部对称设置端部加劲肋（2‑3），用来约束侧向变形；耗能内芯（2‑2）端部并排连接两块与之垂直的连接板：上连接板（2‑5）、下连接板（2‑6）；上连接板（2‑5）带有螺栓孔，由高强螺栓与框架连接在一起；下连接板（2‑6）板面内有尺寸与耗能内芯（2‑2）截面尺寸相同的空洞；将耗能内芯（2‑2）穿过下连接板（2‑6），顶紧上连接板，三者焊接在一起；上、下两连接板由双排上下连接板加劲肋焊接连接在一起；上下连接板加劲肋（2‑10）与两板均垂直；耗能内芯（2‑2）两端直接构造完全相同；结构预应力支撑构件的外部约束构件，所述外围约束（2‑3）截面呈H型，上下两翼缘板为单片钢板（2‑9），中间两腹板（2‑8）均为U型钢，U型钢（2‑8）与约束构件翼缘钢板（2‑9）之间对称布置垫片（2‑11），三者通过螺栓连接；腹板U型钢（2‑8）背对放置，两U型钢腹板（2‑8）与约束构件翼缘钢板（2‑9）之间留有一个耗能H型内芯（2‑2）的宽度；外围框架约束构件（2‑3）底部与下连接板（2‑6）焊接相连；上连接板（2‑5）、下连接板（2‑6）间用上下连接板加劲肋（2‑10）垂直焊接连接，上下连接板加劲肋（2‑10）数量，间距由计算确定；结构预应力支撑构件的预应力构件，预应力索（2‑4）穿过横向加劲肋（2‑7），两端与内部耗能内芯（2‑2）的两个下连接板（2‑6）相连，连接点位于两相邻短加劲肋（2‑10）区格的中心；预应力索（2‑4）的数量由计算确定。