CN103437423A - 钢桁架的可控型定量释放连接方法及连接结构 - Google Patents

钢桁架的可控型定量释放连接方法及连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种钢桁架的可控型定量释放连接方法及连接结构，钢桁架的两端通过水平支撑与两侧的混凝土结构连接；所述水平支撑之一为可控型定量释放连接结构，所述水平支撑之二为常规铰接结构；可控型定量释放连接结构包括单向滑动球铰支座和螺栓锁定装置，通过单向滑动球铰支座和螺栓锁定装置的配合实现钢桁架单端可控型定量释放连接，释放钢桁架及屋面结构自重产生的水平力、完成变形后，通过拧紧螺栓锁定装置的螺栓，使钢桁架与裙楼混凝土框架连成整体、共同抵抗水平荷载。本发明能够释放特定设计荷载下产生的水平力，降低了钢桁架与混凝土裙楼结构连接处节点的设计难度；减小了裙楼在水平荷载下的位移。

Description

钢桁架的可控型定量释放连接方法及连接结构
技术领域
本发明涉及钢桁架的可控型定量释放连接方法及连接结构，特别适用于宴会厅钢桁架与钢筋混凝土裙楼的连接方式。属于建筑结构技术领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，目前的商场、商业办公楼等建筑大多采用裙楼式结构。如某建筑项目，包括多层裙楼混凝土框架结构，在C-F轴范围内设有两层高的宴会厅屋面桁架，形成局部空旷，宴会厅屋面桁架采用大跨度钢屋面，由多榀单向桁架组成，上弦支承于两侧裙楼混凝土框架上。由于建筑功能需求，作用于钢桁架上的竖向荷载较一般轻钢屋面大很多，包括屋面绿化种植荷载、舞台灯光设备荷载、活动隔墙荷载等。若采用一般的两端铰接连接方式，竖向荷载、温度荷载以及竖向变形所引起的桁架轴力很大，因而钢桁架端部传递给裙楼混凝土框架的水平拉力很大，导致实际节点设计和施工难度增大；同时相关混凝土框架截面尺寸过大，还会影响建筑使用功能。虽然采用一端铰接，一端沿桁架方向可滑动的连接方式，可释放桁架传给两端裙楼混凝土框架的水平力，但这种连接方式使得位移量没有限制，削弱了屋面层平面内刚度，在地震作用下层间位移角不能满足抗震要求；同时，由于顶层和次顶层裙楼框架间仅有单一混凝土裙楼结构和局部楼板连接，导致整体结构易在该处产生较大的扭转变形，钢桁架与筋混凝土框架之间连接不稳定，对该混凝土裙楼结构的设计极为不利，从而影响整栋建筑的安全性能。
发明内容
本发明的目的之一，是为了克服现有技术的钢桁架与筋混凝土框架之间连接不稳定，提供一种钢桁架的可控型定量释放连接方法，该连接方法简单，施工工期短，能释放特定设计荷载下产生的水平力。
本发明的目的之二，是为了提供一种钢桁架的可控定量释放连接结构，该连接结构定量控制钢桁架传递给两侧裙楼混凝土裙楼结构的荷载，减小裙楼在水平荷载下的位移，降低钢桁架与混凝土裙楼结构连接处节点的设计难度。
本发明的目的之一可以通过以下技术方案实现：
钢桁架的可控型定量释放连接方法，其特征在于：
1）采用上弦支承的方式将钢桁架支承于两端混凝土裙楼结构上；
2）钢桁架的两端通过水平支撑与两侧的混凝土结构连接；所述水平支撑之一为可控型定量释放连接结构，所述水平支撑之二为常规铰接结构；
3）可控型定量释放连接结构包括单向滑动球铰支座和螺栓锁定装置，通过单向滑动球铰支座和螺栓锁定装置的配合实现钢桁架单端可控型定量释放连接；
4）在实现钢桁架单端可控型定量释放连接过程中，钢桁架的上弦与单向可滑动球铰支座固定连接，待钢桁架、水平支撑、马道钢梁及屋面***安装就位完成，钢桁架整体沿桁架方向单身滑动、释放钢桁架及屋面结构自重产生的水平力、完成变形后，将螺栓锁定装置的螺栓安装拧紧、形成定位连接结构，使钢桁架与裙楼混凝土框架连成整体、共同抵抗水平荷载，完成可控型定量释放连接。
进一步地：可控型定量释放连接的“可控”通过控制螺栓锁定装置连接的时间节点来实现，“定量”是按照各工程项目的实际情况，选择需要释放的水平力的大小，通过可滑动支座来释放；整个连接方式通过可滑动支座和螺栓锁定装置的有效结合来实现。
进一步地：第4）点所述的马道钢梁是指吊挂在桁架下弦作为一般检修用的通道中的钢梁，该通道称为马道。
进一步地：第4）点所述的层面***是指连接在钢桁架上面的全部屋面荷载，包括屋面绿化种植荷载、舞台灯光设备荷载和活动隔墙荷载。
进一步地：所述水平力来自钢桁架及连接在钢桁架上面的全部屋面荷载的自重产生的水平力。
本发明的目的之二可以通过以下技术方案实现：
钢桁架的可控型定量释放连接结构，其特征在于：可控型定量释放连接结构包括钢牛腿、单向滑动球铰支座和螺栓锁定装置，钢牛腿的底面设有牛腿连接端，单向滑动球铰支座安装于钢牛腿上，单向滑动球铰支座的上表面设有球铰连接端，所述单向滑动球铰支座安装在钢牛腿上，钢桁架的上弦杆通过球铰连接端与单向滑动球铰支座连接，钢桁架的上弦杆通过螺栓锁定装置与混凝土裙楼结构相连；当整个钢桁架通过单向滑动球铰支座沿桁架方向释放水平力后，拧紧螺栓锁定装置的螺栓，使钢桁架与混凝土裙楼结构连成一整体，构成共同抵抗水平荷载的可控定量释放连接结构。
进一步地：螺栓锁定装置的一端通过螺栓和连接板与钢牛腿连接，螺栓锁定装置的另一端与钢桁架的上弦杆侧面连接、该连接在定量的水平力通过单向滑动球铰支座释放之后进行钢牛腿与混凝土裙楼结构连接。
进一步地：所述钢桁架的上弦杆焊接在单向滑动球铰支座上。
进一步地：所述钢桁架由上弦杆、腹杆和下弦杆构成。
本发明具有如下突出的有益效果：
1、本发明涉及的钢桁架的可控型定量释放连接方法，由于采用上弦支承的方式将钢桁架支承于两端混凝土裙楼结构上；钢桁架的两端通过水平支撑与两侧的混凝土结构连接；所述水平支撑之一为可控型定量释放连接结构，所述水平支撑之二为常规铰接结构，因此，能够释放特定设计荷载下产生的水平力，定量控制钢桁架传递给两侧塔楼混凝土裙楼结构的荷载，具有降低钢桁架与混凝土裙楼结构连接处节点设计难度，减小了节点处相关混凝土裙楼结构的截面尺寸以符合建筑层净高要求，保证整栋建筑的安全性能等有益效果。
2、本发明涉及的钢桁架的可控型定量释放连接结构，当整个钢桁架通过单向滑动球铰支座沿桁架方向释放水平力后，拧紧螺栓锁定装置的螺栓，使钢桁架与混凝土裙楼结构连成一整体，构成共同抵抗水平荷载的可控定量释放连接方式，具有增强楼层平面内刚度，减小裙楼在水平荷载下的位移，并有效地分担了变形不协调时，对裙楼间混凝土裙楼结构产生的附加荷载，使建筑结构整体安全、坚固耐用等有益效果。
附图说明
图1为本发明应用于裙楼的结构体系立面示意图。
图2为本发明应用于裙楼的结构屋面层平面布置图。
图3为本发明应用于裙楼的桁架立面示意图。
图4为图3中可控型定量释放连接节点的放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。
如图1、图2、图3和图4所示钢桁架的可控型定量释放连接结构，包括混凝土裙楼结构1、钢桁架2、钢牛腿3、单向滑动球铰支座4和螺栓锁定装置5，所述钢桁架2由上弦杆2-1、腹杆2-1和下弦杆2-3构成；所述钢牛腿3设置在混凝土裙楼结构1上，钢牛腿3的底面设有牛腿连接端，单向滑动球铰支座4安装于钢牛腿3上，单向滑动球铰支座4的上表面设有球铰连接端，所述单向滑动球铰支座4安装在钢牛腿3上，钢桁架2的上弦杆2-1的球铰连接端焊接在单向滑动球铰支座4上，螺栓锁定装置5的一端通过螺栓和连接板与钢牛腿3连接，螺栓锁定装置5的另一端与钢桁架2的上弦杆侧面连接、该连接在定量的水平力通过单向滑动球铰支座4释放之后进行钢牛腿3与混凝土裙楼结构1连接；当整个钢桁架2通过单向滑动球铰支座4沿桁架方向释放水平力后，拧紧螺栓锁定装置5的螺栓，使钢桁架2与混凝土裙楼结构1连成一整体，构成共同抵抗水平荷载的可控定量释放连接结构。
钢桁架的可控型定量释放连接方法，
1）采用上弦支承的方式将钢桁架2支承于两端混凝土裙楼结构1上；
2）钢桁架2的两端通过水平支撑与两侧的混凝土结构1连接；所述水平支撑之一为可控型定量释放连接结构，所述水平支撑之二为常规铰接结构；
3）可控型定量释放连接结构包括单向滑动球铰支座4和螺栓锁定装置5，通过单向滑动球铰支座4和螺栓锁定装置5的配合实现钢桁架2单端可控型定量释放连接；
4）在实现钢桁架2单端可控型定量释放连接过程中，钢桁架2的上弦与单向可滑动球铰支座4固定连接，待钢桁架2、水平支撑、马道钢梁及屋面***安装就位完成，钢桁架整体沿桁架方向单身滑动、释放钢桁架及屋面结构自重产生的水平力、完成变形后，将螺栓锁定装置5的螺栓安装拧紧、形成定位连接结构，使钢桁架与裙楼混凝土框架连成整体、共同抵抗水平荷载，完成可控型定量释放连接；所述的马道钢梁是指吊挂在桁架下弦作为一般检修用的通道中的钢梁，该通道称为马道；所述的层面***是指连接在钢桁架2上面的全部屋面荷载，包括屋面绿化种植荷载、舞台灯光设备荷载和活动隔墙荷载；所述水平力来自钢桁架2及连接在钢桁架2上面的全部屋面荷载的自重产生的水平力。
可控型定量释放连接的“可控”通过控制螺栓锁定装置连接的时间节点来实现，“定量”是按照各工程项目的实际情况，选择需要释放的水平力的大小，通过可滑动支座来释放；整个连接方式通过可滑动支座和螺栓锁定装置的有效结合来实现。
实际应用中，螺栓锁定装置5位于单向滑动球铰支座4上方、与单向滑动球铰支座4没有直接连接关系；螺栓锁定装置5的一端通过螺栓和连接板与钢牛腿3连接、其另一端与钢桁架2的上弦杆2-1侧面连接，但该连接须在定量的水平力通过单向滑动球铰支座释放了之后方可进行。所述钢牛腿3与混凝土裙楼结构1连接，所述单向滑动球铰支座4安装在钢牛腿3上，钢桁架2的上弦杆2-1安装在单向滑动球铰支座4上，钢桁架2的上弦杆2-1通过螺栓锁定装置5与混凝土裙楼结构1相连。
下面以某裙楼为例，采用框架-剪力墙结构体系，局部钢结构，塔楼为17层，高度118.3m；裙楼5层，高度39.7m,4～5层的5～9轴交C～F轴范围局部空旷，作为宴会厅使用，宴会厅屋顶采用7榀跨度51m、高度3.5m的钢桁架2。该裙楼的宴会厅大跨度屋面结构体系为单向平面桁架，钢桁架2采用上弦杆2-1支承的方式支承于两端的混凝土裙楼结构1；钢桁架2平面外设置水平支撑***，与两侧混凝土裙楼结构1连接，钢桁架2一端采用普通铰接8，一端采用可控型定量释放连接方式9。可控型定量释放连接通过单向可滑动球铰支座4和螺栓锁定装置5的有效结合来实现。钢桁架2的上弦杆2-1与单向可滑动球铰支座4可靠焊接，钢桁架2、支撑***7、马道钢梁及屋面***安装就位完成，整个钢桁架2通过单向可滑动球铰支座4沿桁架方向单向滑动，释放钢桁架2及混凝土裙楼结构1构成的屋面***自重下产生的水平力，变形完成后，将螺栓锁定装置5的螺栓安装拧紧，钢桁架2与混凝土裙楼结构1连成一整体，共同抵抗水平荷载。

Claims (9)

1.钢桁架的可控型定量释放连接方法，其特征在于：
1）采用上弦支承的方式将钢桁架（2）支承于两端混凝土裙楼结构（1）上；
2）钢桁架（2）的两端通过水平支撑与两侧的混凝土结构（1）连接；所述水平支撑之一为可控型定量释放连接结构，所述水平支撑之二为常规铰接结构；
3）可控型定量释放连接结构包括单向滑动球铰支座（4）和螺栓锁定装置（5），通过单向滑动球铰支座（4）和螺栓锁定装置（5）的配合实现钢桁架（2）单端可控型定量释放连接；
4）在实现钢桁架（2）单端可控型定量释放连接过程中，钢桁架（2）的上弦与单向可滑动球铰支座（4）固定连接，待钢桁架（2）、水平支撑、马道钢梁及屋面***安装就位完成，钢桁架整体沿桁架方向单身滑动、释放钢桁架及屋面结构自重产生的水平力、完成变形后，将螺栓锁定装置（5）的螺栓安装拧紧、形成定位连接结构，使钢桁架与裙楼混凝土框架连成整体、共同抵抗水平荷载，完成可控型定量释放连接。
2.根据权利要求1所述的钢桁架的可控型定量释放连接方法，其特征在于：可控型定量释放连接的“可控”通过控制螺栓锁定装置连接的时间节点来实现，“定量”是按照各工程项目的实际情况，选择需要释放的水平力的大小，通过可滑动支座来释放；整个连接方式通过可滑动支座和螺栓锁定装置的有效结合来实现。
3.根据权利要求1或2所述的钢桁架的可控型定量释放连接方法，其特征在于：第4）点所述的马道钢梁是指吊挂在桁架下弦作为一般检修用的通道中的钢梁，该通道称为马道。
4.根据权利要求1或2所述的钢桁架的可控型定量释放连接方法，其特征在于：第4）点所述的层面***是指连接在钢桁架（2）上面的全部屋面荷载，包括屋面绿化种植荷载、舞台灯光设备荷载和活动隔墙荷载。
5.根据权利要求1或2所述的钢桁架的可控型定量释放连接方法，其特征在于：所述水平力来自钢桁架（2）及连接在钢桁架（2）上面的全部屋面荷载的自重产生的水平力。
6.根据权利要求1所述的钢桁架的可控型定量释放连接结构，其特征在于：可控型定量释放连接结构包括钢牛腿（3）、单向滑动球铰支座（4）和螺栓锁定装置（5），钢牛腿（3）的底面设有牛腿连接端，单向滑动球铰支座（4）安装于钢牛腿（3）上，单向滑动球铰支座（4）的上表面设有球铰连接端，所述单向滑动球铰支座（4）安装在钢牛腿（3）上，钢桁架（2）的上弦杆（2-1）通过球铰连接端与单向滑动球铰支座（4）连接，钢桁架（2）的上弦杆（2-1）通过螺栓锁定装置（5）与混凝土裙楼结构（1）相连；当整个钢桁架（2）通过单向滑动球铰支座（4）沿桁架方向释放水平力后，拧紧螺栓锁定装置（5）的螺栓，使钢桁架（2）与混凝土裙楼结构（1）连成一整体，构成共同抵抗水平荷载的可控定量释放连接结构。
7.根据权利要求6所述的钢桁架的可控型定量释放连接结构，其特征在于：螺栓锁定装置（5）的一端通过螺栓和连接板与钢牛腿（3）连接，螺栓锁定装置（5）的另一端与钢桁架（2）的上弦杆侧面连接、该连接在定量的水平力通过单向滑动球铰支座释放之后进行钢牛腿（3）与混凝土裙楼结构（1）连接。
8.根据权利要求6或7所述的钢桁架的可控型定量释放连接结构，其特征在于：所述钢桁架（2）的上弦杆（2-1）焊接在单向滑动球铰支座（4）上。
9.根据权利要求6或7所述的钢桁架的可控型定量释放连接结构，其特征在于：所述钢桁架（2）由上弦杆（2-1）、腹杆（2-1）和下弦杆（2-3）构成。
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