一種鋼結構抗震耗能抗側力體系及設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及建筑抗震領域，具體涉及一種新型抗震耗能抗側力體系及設計方法。
【背景技術】
[0002] 現代建筑中，鋼結構憑借其良好的變形耗能能力越來越多的應用于建筑結構中， 鋼制建筑通常采用鋼框架結構承擔結構整體的豎向荷載和水平地震力。雖然鋼框架具有較 好的變形耗能能力，但是結構本身的抗側剛度較小，導致結構易產生較大的側向位移，成為 建筑結構中一個亟待解決的問題。在鋼框架中布置支撐體系可以較好的彌補鋼框架抗側剛 度低、側移大的缺陷，使其成為一種良好的抗側力體系。
[0003] 液壓支撐桿目前廣泛應用于現代生活和建筑中，主要是采用油路循環來控制支撐 桿荷載的裝置，并且沿桿件方向具有較強的承載力。
【發明內容】
：
[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種新型抗震耗能抗側力體系及設計方法，改變 傳統鋼框架抗側剛度低的現狀，增強結構的抗震耗能能力。
[0005] 本發明采用如下技術方案實現發明目的：
[0006] -種鋼結構抗震耗能抗側力體系，包括鋼框架，其特征是：所述鋼框架內設置有相 互垂直的液壓支撐桿組，每個液壓支撐桿組均包括三條平行的液壓支撐桿。
[0007] 作為對本技術方案的進一步限定，所述鋼框架包括框架梁和框架柱，所述框架梁 和框架柱均采用工字型鋼。
[0008] 作為對本技術方案的進一步限定，所述框架梁兩端通過端板固定在所述框架柱 上，所述框架梁與所述端板通過焊接連接，所述端板與所述框架柱通過螺栓連接。
[0009] 作為對本技術方案的進一步限定，所述液壓支撐桿在所述鋼框架的兩個對角線方 向均布置一根，相鄰的所述框架梁和框架柱的中點之間均布置兩根。
[0010] 作為對本技術方案的進一步限定，所述鋼框架的兩個對角線方向的液壓支撐桿通 過連接件一、連接件二和連接螺栓固定在所述鋼框架上。
[0011] 作為對本技術方案的進一步限定，相鄰的所述框架梁和框架柱的中點之間的液壓 支撐桿通過連接件三和連接件四固定在所述鋼框架上。
[0012] 作為對本技術方案的進一步限定，所述鋼框架的兩個對角線方向的液壓支撐桿承 載力匕為
相鄰的所述框架梁和框架柱的中點之間的液壓支撐桿承 載力&和F3為
《式中，fy為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻的屈 服強度；t為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻厚度；a為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻寬度；b為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻高度。
[0013] 作為對本技術方案的進一步限定，臟參數t的取值范圍是
[0014] 式中，4為抗震分項系數，取1. 2;P為水平地震力；a為液壓支撐桿等效的鋼板剪 力墻寬度；t為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻厚度；t為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻剪 切應力，b為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻高度。
[0015] 一種鋼結構抗震耗能抗側力體系設計方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0016] (1)將鋼框架-液壓支撐結構體系等效為鋼框架-鋼板剪力墻結構；
[0017] (2)鋼框架-鋼板剪力墻在抗震過程中在同一個方位會產生三條拉力帶，即沿對 角線方向墻體中部三條的主拉力帶和兩側的兩條次拉力帶；
[0018] (3)計算鋼框架-鋼板翦力墻的鋼板厚度t為：
[0019]
[0020]式中，4為抗震分項系數，取1. 2 ;P為水平地震力；a為液壓支撐桿等效的鋼板剪 力墻寬度；t為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻厚度；T為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻剪 切應力，b為液壓支撐桿等效的鋼板剪力墻高度；
[0021] (4)液壓支撐桿承載力的計算，定義中部液壓桿的承載力為匕，兩側液壓桿的承 載力為&和F3，其中F2=F3，將等效后的鋼板剪力墻均分成九根條帶，每根條帶的寬度 戈
鋼板剪力墻中部三條條帶作為墻體的主拉力帶；主拉力帶兩側的兩條條 帶作為墻體的次拉力帶，即紅色陰影部分；則三根液壓桿等效后的拉力帶的寬度分別為
[0022] 根據公式A=0? 55D?t可得三條拉力帶的截面面積為
[0023]
[0024] 根據F=A?fY可計算每根液壓桿的承載力為
[0025]
[0026] 式中，fy為等效鋼板剪力墻的屈服強度；t為等效鋼板剪力墻厚度；a為等效鋼板 剪力墻寬度；b為等效鋼板剪力墻高度；
[0027] (5)根據計算出的液壓承載力FnFdPF3選擇對應的中部液壓支撐桿和兩側的液 壓支撐桿應用于抗側力體系中去。
[0028] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明將液壓支撐桿與傳統鋼框 架相結合，鋼框架作為結構邊緣構件承擔全部豎向荷載和傾覆彎矩，液壓支撐桿內置于鋼 框架內承擔全部側向力，可以大幅度提升框架的抗側剛度，減小結構本身的側移；而且在抗 震過程中液壓支撐桿可以通過壓縮或伸長來消耗地震能量，達到減震耗能的目的。本發明 在施工方面比較簡單快捷，只需選取合適的液壓支撐桿通過連接件與框架連接即可；鋼框 架采用的兩端外伸端板式連接方式屬于半剛性連接，與傳統鋼框架中采用的剛性連接方式 相比，兩端外伸端板式連接方式可以增強結構的變形耗能能力。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發明的結構示意圖。
[0030] 圖2為框架柱和框架梁連接的結構拆解圖。
[0031] 圖3為液壓支撐桿與鋼框架連接的結構拆解圖一。
[0032] 圖4為液壓支撐桿與鋼框架連接的結構拆解圖二。
[0033] 圖5為液壓支撐桿與鋼框架結構等效示意圖。
[0034] 圖中，1-框架柱，2-框架梁，3-液壓支撐桿，4-端板，5-節點螺栓，6-連接件一， 7_連接件二，8-連接螺栓，9-連接件三，10-連接件四。
【具體實施方式】：
[0035] 下面結合實施例，進一步說明本發明。
[0036] 參見圖1-圖5,本發明包括鋼框架和液壓支撐桿3。所述鋼框架包括框架柱1和框 架梁2,框架柱1和框架梁2的連接方式采用兩端外伸端板式連接，即框架梁2與端板4通 過焊接連接，端板4與框架柱1通過節點螺栓5進行連接；所述液壓支撐桿3內置于鋼框架 內，在框架一側沿對角線方向斜向布置三根，在框架另一側同樣布置三根液壓桿，布置方向 與先前布置方向垂直；在鋼框架2個對角線方向，鋼框架與連接件一 6焊接連接，液壓支撐 桿3與連接件二7同樣焊接連接，連接件一 6和連接件二7通過連接螺栓8進行螺栓連接； 在框架柱1和框架梁2的中點處焊接連接件三9,四根液壓支撐桿同樣與連接件四10焊接 連接，之后接件三9和連接件四10通過連