一种大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的制作方法

本实用新型涉及建筑技术领域，更具体地，涉及一种大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系。

背景技术：

相关技术中的耗能型伸臂桁架，在地震作用下，腹杆在充分耗能后会产生较大的不可恢复的残余变形，进而导致整体结构的残余变形较大，无法满足超高层结构的功能可恢复需求；地震作用下，弦杆承受压-弯-剪的耦合作用，削弱式截面会发生屈曲失稳，严重影响弦杆的变形能力，使得腹杆无法充分发挥其耗能能力。此外，削弱式截面屈曲后，伸臂桁架将产生难以恢复的残余变形，不易震后修复。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系，所述伸臂桁架体系的延性变形能力和自复位能力强，易于震后修复。

根据本实用新型的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系包括：剪力墙；框架柱；伸臂桁架，所述伸臂桁架设在所述剪力墙与所述框架柱之间，所述伸臂桁架包括：连接在所述剪力墙与所述框架柱之间的上弦杆；连接在所述剪力墙与所述框架柱之间的下弦杆，所述下弦杆与所述上弦杆彼此平行间隔布置且所述下弦杆位于所述上弦杆的下方；两个自复位耗能型支撑段，所述两个自复位耗能型支撑段的上端朝向彼此设置且与所述上弦杆相连，所述两个自复位耗能型支撑段的下端远离彼此设置且与所述下弦杆相连；其中，所述上弦杆和所述下弦杆均为弦杆且均包括多段，所述伸臂桁架还包括防屈曲截面削弱耗能连接段，所述防屈曲截面削弱耗能连接段连接在水平相邻的两段所述弦杆之间。

根据本实用新型的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系，通过在上弦杆与下弦杆之间设置两个自复位耗能型支撑段，且在水平相邻的两段弦杆之间连接有防屈曲截面削弱耗能连接段，既可以显著提升伸臂桁架体系的残余变形控制能力，减小结构在地震作用后的残余变形，易于震后修复，满足超高层结构的功能可恢复需求，同时保证弦杆整体弦杆的转动能力，使得弦杆具有充分的延性变形能力。

根据本实用新型的一个实施例，所述弦杆均为工字梁。

根据本实用新型一个可选的示例，所述弦杆包括腹板和垂直连接在所述腹板两侧的翼缘板，所述防屈曲截面削弱耗能连接段包括：第一盖板、第二盖板、翼缘板连接板和腹板连接板；相邻两段所述弦杆的所述翼缘板的上下两侧均叠设有所述翼缘板连接板，每个所述翼缘板连接板的一部分叠压在其中一个所述弦杆上，每个所述翼缘板连接板的另一部分叠压在另一个所述弦杆上，外侧的所述翼缘板连接板上叠设有所述第一盖板，内侧的所述翼缘板连接板上叠设有所述第二盖板；相邻两段所述弦杆的所述腹板的两侧均叠设有所述腹板连接板。

根据本实用新型另一个可选的示例，所述翼缘板连接板的中部两侧分别向内凹陷为凹部，所述翼缘板连接板的两端分别设有多个第一连接孔，所述第一盖板与所述第二盖板上设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔，相邻的两段所述弦杆的所述翼缘板上分别设有与所述第一连接孔相对应的第三连接孔，所述弦杆通过分别与所述第一连接孔、所述第二连接孔和所述第三连接孔配合的螺栓相连。

根据本实用新型又一个可选的示例，所述腹板连接板上设有多个固定孔，所述固定孔包括：第一孔体和第二孔体，所述第一孔体与所述第二孔体在竖直方向上交替间隔排布。

根据本实用新型再一个可选的示例，所述第一孔体形成为长圆孔，所述第二孔体形成为圆孔。

进一步地，所述第一孔体沿水平方向延伸。

根据本实用新型另一个实施例，所述上弦杆上设有第一节点板，所述下弦杆上的两端设有与所述剪力墙相连的第二节点板和与所述框架柱相连的第三节点板，其中一个所述自复位耗能型支撑段的两端与所述第一节点板和第二节点板相连，另一个所述自复位耗能型支撑段的两端与所述第一节点板和所述第三节点板相连。

根据本实用新型进一步的示例，所述上弦杆分成五个上弦杆段，所述第一节点板连接在中间的所述上弦杆段上，每相邻两个所述上弦杆段之间连接一个所述防屈曲截面削弱耗能连接段，两边的所述上弦杆段分别与所述框架柱、所述剪力墙相连。

根据本实用新型又一个实施例，所述上弦杆分成三个下弦杆段，所述第二节点板、所述第三节点板分别连接在两边的所述下弦杆段上，每相邻两个所述下弦杆段之间连接一个所述防屈曲截面削弱耗能连接段，两边的所述下弦杆段分别与所述框架柱、所述剪力墙相连。

根据本实用新型再一个实施例，所述上弦杆和所述下弦杆上分别设有加劲肋。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的上弦杆的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的下弦杆的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的防屈曲截面削弱耗能连接段的示意图；

图5是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的防屈曲截面削弱耗能连接段的另一示意图；

图6是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的防屈曲截面削弱耗能连接段的剖面图；

图7是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的翼缘板连接板的示意图；

图8是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的第一盖板的示意图；

图9是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的第二盖板的示意图；

图10是根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系的腹板连接板的示意图。

附图标记：

100：伸臂桁架体系；

10：剪力墙；20：框架柱；

31：上弦杆；32：下弦杆；33：支撑段；

34：连接段；341：第一盖板；342：第二盖板；

35：腹板；351：腹板连接板；351a：第一孔体；351b：第二孔体；

36：翼缘板；361：翼缘板连接板；

361a：第一连接孔；361b：第二连接孔；37：螺栓；

38：第一节点板；39：第二节点板；40：第三节点板；41：加劲肋。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图10描述根据本实用新型实施例的一种大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系100。

如图1所示，根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系100包括剪力墙10、框架柱20和伸臂桁架，其中，伸臂桁架设在剪力墙10与框架柱20之间，具体地，伸臂桁架包括上弦杆31、下弦杆32、两个自复位耗能型支撑段33和防屈曲截面削弱耗能连接段34。

进一步地，上弦杆31连接在剪力墙10与框架柱20之间，下弦杆32连接在剪力墙10与框架柱20之间，下弦杆32与上弦杆31彼此平行间隔布置，同时下弦杆32位于上弦杆31的下方，两个自复位耗能型支撑段33的上端朝向彼此设置且与上弦杆31相连，两个自复位耗能型支撑段33的下端远离彼此设置且与下弦杆32相连(如图1所示两个自复位耗能型支撑段33呈等腰三角形布置)，其中，上弦杆31和下弦杆32均为弦杆，上弦杆31和下弦杆32均包括多段。

此外，伸臂桁架还包括防屈曲截面削弱耗能连接段34，防屈曲截面削弱耗能连接段34连接在水平相邻的两段弦杆之间，具体地，防屈曲截面削弱耗能连接段34连接在上弦杆31的多段弦杆之间，防屈曲截面削弱耗能连接段34也连接在下弦杆32的多段之间。

根据本实用新型实施例的大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系100，通过在上弦杆31与下弦杆32之间设置两个自复位耗能型支撑段33，且在水平相邻的两段弦杆之间连接有防屈曲截面削弱耗能连接段34，既可以显著提升伸臂桁架体系100的残余变形控制能力，减小结构在地震作用后的残余变形，易于震后修复，满足超高层结构的功能可恢复需求，同时保证弦杆整体弦杆的转动能力，使得弦杆具有充分的延性变形能力。

如图2和图3所示，根据本实用新型的一个实施例，弦杆均为工字梁，即弦杆的横截面为“工”字形，弦杆采用工字梁可以提供理想的力学性能，同时节省加工工料，降低成本。

如图4和图5所示，根据本实用新型一个可选的示例，弦杆包括腹板35和翼缘板36，两个翼缘板36垂直连接在腹板35两侧，防屈曲截面削弱耗能连接段34包括第一盖板341、第二盖板342、翼缘板连接板361和腹板连接板351，防屈曲截面削弱耗能连接段34作为局部损伤控制元件。

具体地，在相邻两段弦杆的翼缘板36的上下两侧均叠设有翼缘板连接板361，每个翼缘板连接板361的一部分叠压在其中一个弦杆上，每个翼缘板连接板361的另一部分叠压在另一个弦杆上，例如可以是每个翼缘板连接板361的一半叠压在其中一个弦杆上，每个翼缘板连接板361的另一半叠压在另一个弦杆上，通过在相邻两段的弦杆上设有翼缘板连接板361用于连接相邻的两段弦杆的翼缘板36。

在外侧的翼缘板连接板361上叠设有第一盖板341，所谓外侧翼缘板连接板361即指每个弦杆上下两个翼缘板36之间相互背向的外侧壁上设有的翼缘板连接板361，内侧的翼缘板连接板361上叠设有第二盖板342，所谓内侧翼缘板连接板361即指每个弦杆上下两个翼缘板36之间相互朝向的内侧壁上设有的翼缘板连接板361，通过在翼缘板36的内侧和外侧均设有翼缘板连接板361，可以将相邻的两段弦杆的翼缘板36进行可靠相连，进而使得多段弦杆相连形成一个整体弦杆。

参照图6，进一步地，在相邻两段弦杆的腹板35的两侧均叠设有腹板连接板351，即腹板连接板351的一部分叠设在其中一个弦杆的腹板35上，腹板连接板351的另一部分叠设在另一个弦杆的腹板35上，例如可以是腹板连接板351的一半叠设在其中一个弦杆的腹板35上，腹板连接板351的另一半叠设在另一个弦杆的腹板35上，通过在相邻两段的弦杆的腹板35两侧设置有腹板连接板351，可以将相邻两段的弦杆的腹板35相连，确保相邻两段的弦杆连接的可靠性，实现将多段弦杆连接为一个整体的弦杆。

如图7所示，根据本实用新型另一个可选的示例，翼缘板连接板361的中部两侧分别向内凹陷为凹部，这样，例如在弦杆受到压力时，连接相邻的两段弦杆的翼缘板连接板361的凹部具有一定的延性变形能力，从而可以保证弦杆具有延性变形能力。

此外，在翼缘板连接板361的两端分别设有多个第一连接孔361a，如图7所示，例如在翼缘板连接板361的两端分别设有四个第一连接孔361a，在第一盖板341上设有与第一连接孔361a相对应的第二连接孔361b，在第二盖板342上也设有与第一连接孔361a相对应的第二连接孔361b，在相邻的两段弦杆的翼缘板36上分别设有与第一连接孔361a相对应的第三连接孔，也就是说，第一连接孔361a、第二连接孔361b和第三连接孔在竖直方向上相对，螺栓37分别穿过第二连接孔361b、第一连接孔361a和第三连接孔，将第一盖板341、翼缘板连接板361、弦杆相连，同时将第二盖板342、翼缘板连接板361和弦杆相连。

参照图8和图9所示，可选地，第二盖板342的面积近似为第一盖板341的面积的一半，第二盖板342叠设在翼缘板36的内侧，第一盖板341叠设在翼缘板36的外侧，相邻的两段弦杆的其中一段弦杆的翼缘板36外侧(翼缘板36的上下两侧)分别叠设有一个第一盖板341，相邻的两段弦杆的其中一段弦杆的翼缘板36内侧(翼缘板36的上下两侧)分别叠设有两个第二盖板342(两个第二盖板342分别位于该段弦杆的腹板35的两侧)，用于固定连接翼缘板连接板361，同时可以保护翼缘板连接板361，有效防止翼缘连接板361在轴力作用下的屈曲，提高防屈曲截面削弱耗能连接段34的延性变形能力。

如图10所示，根据本实用新型又一个可选的示例，在腹板连接板351上设有多个固定孔，其中固定孔包括第一孔体351a和第一孔体351b，第一孔体351a与第一孔体351b在竖直方向上交替间隔排布，如在每个腹板连接板351的竖直方向上设有两排固定孔，每排具有三个固定孔，三个固定孔在竖直方向上间隔排布，三个固定孔包括两个第一孔体351a和一个第一孔体351b，第一孔体351b位于相邻两个第一孔体351a之间，在腹板35上设有与固定孔相对应的通孔，采用螺栓37将腹板连接板351与弦杆的腹板35相连，连接可靠。

由此，腹板连接板351的两端分别叠设在相邻两段的弦杆上，腹板连接板351上的两排固定孔分别对应相邻两段弦杆上通孔，通过螺栓37将固定孔与通孔配合相连，实现将腹板连接板351的两端分别与相邻两段弦杆相连，进而实现相邻的两段弦杆的相连。

如图10所示，根据本实用新型再一个可选的示例，第一孔体351a形成为长圆孔，第一孔体351b形成为圆孔，两个长圆孔位于腹板连接板351的上下两端，圆孔位于两个长圆孔之间，进一步地，第一孔体351a沿水平方向延伸，在相邻的两段弦杆的腹板35通过腹板连接板351的上的长圆孔进行连接可以保证整体弦杆的转动能力，具体地，在相邻的两段弦杆受到压力时，腹板连接板351的上的长圆孔由于具有一定的预留空间，进而保证弦杆的转动能力，避免弦杆受到损坏。

根据本实用新型另一个实施例，在上弦杆31上设有第一节点板38，在下弦杆32上的两端分别设有第二节点板39和第三节点板40，第二节点板39与剪力墙10相连，第三节点板40与框架柱20相连，其中一个自复位耗能型支撑段33的两端与第一节点板38和第二节点板39相连，另一个自复位耗能型支撑段33的两端与第一节点板38和第三节点板40相连，如图1所示，第一节点板38位于上弦杆31的中部，第二节点板39和第三节点板40位于下弦杆32的两端，两个自复位耗能型支撑段33大体形成为八字形，这样，可以进一步提升大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系100的结构强度和抗震性能。

本实用新型中的自复位耗能型支撑段33作为伸臂桁架的主要抗震耗能元件和自复位元件，不仅耗能性能稳定、延性变形能力强，可以控制地震作用下结构的最大变形和损伤同时自复位耗能型支撑段33具有自复位能力，可以显著提升伸臂桁架的残余变形控制能力，减小结构在地震作用后的残余变形，易于震后修复，满足超高层结构的功能可恢复需求。

参照图2，根据本实用新型进一步的示例，上弦杆31分成五个上弦杆段，第一节点板38连接在中间的上弦杆段上，每相邻两个上弦杆段之间连接一个防屈曲截面削弱耗能连接段34，两边的上弦杆段分别与框架柱20、剪力墙10相连，用以将上弦杆31固定在剪力墙10与框架柱20之间，此外通过将上弦杆31分成多个上弦杆段，且在相邻的两段上弦杆段之间连接防屈曲截面削弱耗能连接段34。在地震作用下，防屈曲截面削弱耗能连接段34具有较强的延性变形能力，损伤集中在耗能连接段34中的翼缘连接板361，有效地避免上弦杆31遭到损坏。

根据本实用新型又一个实施例，下弦杆32分成三个下弦杆段，第二节点板39、第三节点板40分别连接在两边的下弦杆段上，每相邻两个下弦杆段之间连接一个防屈曲截面削弱耗能连接段34，两边的下弦杆段分别与框架柱20、剪力墙10相连，用以将下弦杆32固定在剪力墙10与框架柱20之间，此外通过将下弦杆32分成多个下弦杆段，且在相邻的两段下弦杆段之间连接防屈曲截面削弱耗能连接段34。在地震作用下，防屈曲截面削弱耗能连接段34具有较强的延性变形能力，损伤集中在耗能连接段34中的翼缘连接板361，有效地避免下弦杆32遭到损坏。

根据本实用新型再一个实施例，在上弦杆31和下弦杆32上分别设有加劲肋41，每个加劲肋41连接在弦杆的上下翼缘板36之间，在弦杆上可以设置多个加劲肋41，用以加强弦杆的结构强度，保证弦杆的可靠性。

本实用新型中采用高强钢作为弦杆的无损伤元件，用以控制地震作用下的损伤，保证弦杆具有充分的延性变形能力。

根据本实用新型实施例的一种大变形耗能可复位易修复伸臂桁架体系100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。