[發明專利]高強鋼柱-普通鋼梁-低屈服點鋼支撐三重抗震設防高性能鋼結構體系

有效

• 申請號: 201410026033.3
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103741831A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 施剛;胡方鑫;石永久
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04B1/24;E04B1/58
• 代理公司: 北京攀騰專利代理事務所(普通合伙) 11374
• 代理人: 彭蓉;陳纖

技術領域

本發明屬于結構工程鋼結構技術領域，涉及多高層鋼結構體系的設計，尤其涉及一種高強鋼柱－普通鋼梁－低屈服點鋼支撐三重抗震設防高性能鋼結構體系。?

背景技術

隨著多高層及超高層建筑的大量興建，鋼結構在國內外已經得到了廣泛應用。如今結構設計中通常采用的傳統鋼結構體系包括純鋼框架、帶中心支撐鋼框架、帶偏心支撐鋼框架和帶鋼板剪力墻鋼框架等。同時，鋼材生產工藝的發展和改善使得新型的低屈服點鋼材和高強度鋼材的生產和應用成為可能。?

但我國現有設計規范中對此新型鋼材如何應用于鋼結構體系中并進行設計尚未給出明確的規定或指導。如何將這些新型鋼材應用于鋼結構體系，尤其是在地震作用下通過應用新型鋼材來顯著改善鋼結構體系的抗震性能，是科學研究及工程實踐中亟待解決的問題。?

發明內容

針對國內現有設計規范沒有指導新型鋼材如何在鋼結構體系中應用的問題，本發明提出一種新型的高性能鋼結構體系，即高強鋼柱－普通鋼梁－低屈服點鋼支撐三重抗震設防高性能鋼結構體系。通過合理地選用不同類型的鋼材及布置相應的構件，所述鋼結構體系能夠有效利用新型鋼材的優勢，在合理設計的基礎上，既能夠滿足結構體系的剛度和強度的需要，也能夠有效保證地震作用下形成良好的延性和耗能機制，大大提高整個結構體系的抗震性能。?

本發明所提供的高強鋼柱－普通鋼梁－低屈服點鋼支撐三重抗震設?防高性能鋼結構體系包括低屈服點鋼支撐、普通鋼框架梁和高強鋼框架柱，其中，所述低屈服點鋼支撐與所述普通鋼框架梁和/或所述高強鋼框架柱連接，所述普通鋼框架梁與所述高強鋼框架柱連接；當地震作用發生時，所述低屈服點鋼支撐能夠率先屈服耗能，成為抗震設防的第一道防線，所述普通鋼框架梁的屈服耗能在所述低屈服點鋼支撐之后，成為抗震設防的第二道防線，所述高強鋼框架柱的屈服耗能在所述普通鋼框架梁之后，成為抗震設防的第三道防線。?

所述低屈服點鋼支撐采用普通支撐或防屈曲支撐。?

所述低屈服點鋼支撐與所述普通鋼框架梁和/或所述高強鋼框架柱的連接采用剛接方式或鉸接方式。?

所述普通鋼框架梁與所述高強鋼框架柱的連接采用剛接方式。?

優選地，所述普通鋼框架梁與所述高強鋼框架柱的連接采用梁端狗骨形節點或梁端加強型節點。?

本發明還提供了一種高強鋼柱－普通鋼梁－低屈服點鋼支撐三重抗震設防高性能鋼結構體系的設計方法，其包括，在設計地震荷載組合工況下的作用效應設計值E_d不大于各個構件的承載力設計值R_d，且高強鋼框架柱設計承載力R_c,d不小于普通鋼框架梁設計承載力R_b,d，普通鋼框架梁設計承載力R_b,d不小于低屈服點鋼支撐設計承載力R_r,d，其中各個構件的設計承載力R_d包括軸向設計承載力N_Rd、抗彎設計承載力M_Rd和抗剪設計承載力V_Rd。?

所述設計方法包括針對低屈服點鋼支撐的承載力、普通鋼框架梁的承載力以及高強鋼框架柱的承載力的判斷準則。?

本發明所提供的鋼結構體系的高性能在于：?

1）綜合利用多種強度的鋼材，采用低屈服點鋼材發揮其屈服后耗能能力強的優勢，采用高強度鋼材發揮其強度高的優勢，以建立起“強梁弱支撐、強柱弱梁”的良好耗能機制；?

2）綜合利用多種形式的構件，以建立起多道抗震防線，可有效實施“小震不壞、中震可修、大震不倒”的抗震設計原則；?

3）對該體系進行結構設計時可選擇小震下低屈服點鋼支撐是否屈服耗能、中震下普通鋼框架梁是否屈服耗能、大震下高強鋼框架柱是否屈服耗能，便于實施該鋼結構體系抗震性能化設計的理念。?

附圖說明

圖1是根據本發明的不同具體實施方式描述高性能鋼結構體系的示意圖，其中圖例A至C示意性地描述了所述高性能鋼結構體系的幾種具體實施例，其中顯示支撐1與框架梁2和/或框架柱3的連接采取了不同的方式。?

具體實施方式

在對本發明作進一步描述之前，應當理解本發明并不局限于下述有關發明的具體實施方式。同時也應當理解，本文所使用的術語只是用于針對特定的實施方式進行描述，而不是用來對本申請要求保護的范圍進行限制。?

如圖1所示，本發明的高性能鋼結構體系含有如下構件：?