一種具有抗震耗能作用的鋼屋架的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及建筑領域，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】
[0002]梯形鋼屋架是大跨度廠房中一種常見的屋蓋結構類型。
[0003]傳統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而退出工作，導致鋼屋架發生脆性破壞，結構延性較差，抗震耗能能力很低。
[0004]因此，如何設計一種鋼屋架，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，是本領域技術人員亟需解決的。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種具有抗震耗能作用的鋼屋架。本發明所提供的鋼屋架，通過設置交叉柔性桿，大幅提高了鋼屋架的抗震性能，可廣泛應用于抗震地區的廠房屋蓋建設。
[0006]為了達成上述目的，本發明采用如下技術方案:
[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置，位于跨度中央的豎腹桿兩側分別設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]優選的，所述交叉柔性桿為X型。
[0009]優選的，所述交叉柔性桿為兩個，分別設置于中央的豎腹桿的兩側。
[0010]優選的，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置。
[0011]優選的，所述交叉柔性桿為圓鋼。
[0012]優選的，所述交叉柔性桿為扁鋼。
[0013]優選的，所有交叉柔性桿的截面形狀及截面積均相同。
[0014]優選的，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達到目標程度時交叉柔性桿的內力，可按常規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]優選的，所述交叉柔性桿只承受拉力，不承受壓力。
[0018]優選的，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定狀態。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的結構示意圖；
[0021]圖2為本發明的鋼屋架受豎向載荷力時剪力分析圖；
[0022]圖3為本發明的鋼屋架受水平載荷力時剪力分析圖；
[0023]圖4為本發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]下面將結合附圖對本發明進行詳細說明。
[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間隔設置，位于跨度中央的豎腹桿4兩側分別設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，分別設置于跨度中央的豎腹桿4的兩側。
[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達到目標程度時(比如罕遇地震)交叉柔性桿的內力，可按常規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。鋼屋架跨中的剪力由交叉柔性桿I中的受拉桿來承擔。
[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；當水平地震作用P達到目標程度(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中的受拉桿率先發生屈服，交叉柔性桿I所在的鋼屋架節間被剪切為平行四邊形，參考圖4所示，結構發生了顯著的塑性變形，大大增加了結構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 一旦發生屈服就可以顯著降低整體結構的剛度，增加結構阻尼，從而大大減小水平地震P，使剛性桿2的內力不再增加，保持彈性工作狀態，保證了整體結構的安全性，具有較高的安全儲備。
[0037]當水平地震P反向作用且達到目標地震(比如罕遇地震)時，交叉柔性桿I中的另一個桿件受拉，并發生屈服，工作機理相同。
[0038]通過調整交叉柔性桿的截面面積(承載能力)，可以使其在任一目標時刻發生屈月艮，從而實現基于性態的結構設計。
[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間隔設置，位于跨度中央的豎腹桿4兩側分別設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達到目標程度時(比如罕遇地震)交叉柔性桿的內力，可按常規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。鋼屋架跨中的剪力由交叉柔性桿I中的受拉桿來承擔。
[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；當水平地震作用P達到目標程度(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中的受拉桿率先發生屈服，交叉柔性桿I所在的鋼屋架節間被剪切為平行四邊形，參考圖4所示，結構發生了顯著的塑性變形，大大增加了結構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 一旦發生屈服就可以顯著降低整體結構的剛度，增加結構阻尼，從而大大減小水平地震P，使剛性桿2的內力不再增加，保持彈性工作狀態，保證了整體結構的安全性，具有較高的安全儲備。
[0050]當水平地震P反向作用且達到目標地震(比如罕遇地震)時，交叉柔性桿I中的另一個桿件受拉，并發生屈服，工作機理相同。
[0051]通過調整交叉柔性桿的截面面積(承載能力)，可以使其在任一目標時刻發生屈月艮，從而實現基于性態的結構設計。
[0052]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術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明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發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置，位于跨度中央的豎腹桿兩側分別設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.根據權利要求1所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為X型。3.根據權利要求2所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為兩個，分別設置于跨度中央的豎腹桿的兩側。4.根據權利要求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置。5.根據權利要求3所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為圓鋼。6.根據權利要求4所述的鋼屋架，其特征在于，所述交叉柔性桿為扁鋼。7.根據權利要求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.根據權利要求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達到目標程度時交叉柔性桿的內力；fy為交叉柔性桿鋼材的屈服強度。9.根據權利要求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.根據權利要求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置，位于跨度中央的豎腹桿兩側分別設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。本發明所提供的鋼屋架，通過設置交叉柔性桿，大幅提高了鋼屋架的抗震性能，可廣泛應用于抗震地區的廠房屋蓋建設。
【IPC分類】E04C3/11, E04B1/98
【公開號】CN105672510
【申請號】
【發明人】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