一种钢框架支撑结构
技术领域
本发明属于钢框架支撑结构领域,尤其涉及一种钢框架支撑结构。
背景技术
钢结构具有自重轻、抗震性能好、建筑品质高的特点,因此钢结构经常被用作建筑材料。
在钢结构建筑中钢框架结构是被广泛使用的,钢框架结构需要使用连接结构进行连接稳固,但现有的连接方式中较多的采用刚性连接方式,例如:
(1)如图1中a所示,现有技术中应用的连接板加螺栓连接;
(2)如图1中b、c所示,现有技术中应用的栓焊组合连接和全焊接连接;
然而采用现有的连接板加螺栓的方式需装配的构件较多,涉及焊接的连接方式需要使用大量的设备和人力,因此现有技术中存在现场施工复杂,施工效率较为低下,施工质量难以保证的问题,并且现有的钢框架结构不够稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种钢框架支撑结构,旨在解决现有技术中钢框架结构施工复杂、施工效率和质量不高、结构不够稳定的问题。
为解决上述技术问题,本发明是这样实现的,一种钢框架支撑结构,包括:支撑柱、端部梁、横梁、支撑、第一支撑部、第二支撑部、梁拼接结构和支撑拼接结构;所述支撑柱设置有多根且竖直设置,所述端部梁设置在所述支撑柱上,所述端部梁与所述支撑柱垂直,对应两个所述支撑柱上的相应的所述端部梁相对设置,所述横梁设置在所述端部梁之间,所述横梁的第一端连接在对应两个支撑柱中的其中一个端部梁上,所述横梁的第二端连接在对应两个支撑柱中的另一个端部梁上;所述端部梁和所述横梁之间采用所述梁拼接结构相连接,所述梁拼接结构包括:第一端板、第二端板、第一连接螺栓组件,所述横梁两端均设置有第一端板,第二端板设置在所述端部梁的自由端上,所述第一连接螺栓组件穿设于所述第一端板和所述第二端板上;所述第一支撑部设置在所述横梁的底侧,所述第二支撑部固定连接于所述支撑柱上,所述支撑和所述第一支撑部之间、所述支撑和所述第二支撑部之间均采用支撑拼接结构相连接,所述支撑拼接结构包括:第三端板、第四端板和第二连接螺栓组件,所述支撑的端部均设置有第三端板,所述第一支撑部和所述第二支撑部上均设置有第四端板,所述第二连接螺栓组件穿设于所述第三端板和所述第四端板上。
进一步地,所述第一端板的板面垂直于所述横梁的中心线,所述第二端板的板面垂直于所述端部梁的中心线,所述第一端板和所述第二端板相匹配;所述第三端板和所述第四端板的板面均垂直于所述支撑的中心线,所述第三端板和所述第四端板相匹配。
进一步地,所述第一端板的板面与所述横梁的中心线成预定夹角设置,所述第二端板的板面与所述端部梁的中心线成预定夹角设置,且所述第一端板和所述第二端板相匹配;所述第三端板和所述第四端板的板面均与所述支撑的中心线成预定夹角设置,且所述第三端板和所述第四端板相匹配。
进一步地,所述第三端板和所述第四端板均水平设置或竖直设置。
进一步地,所述第一端板和所述第二端板上均开设有位置相对应的第一螺栓孔,其中,所述第一连接螺栓组件包括第一连接螺栓与第一连接螺母,所述第一连接螺栓穿设于所述第一螺栓孔内,所述第一连接螺母连接于所述第一连接螺栓上以固定所述第一端板和所述第二端板;所述第三端板和所述第四端板上均开设有位置相对应的第二螺栓孔,所述第二连接螺栓组件包括第二连接螺栓和第二连接螺母,所述第二连接螺栓穿设于所述第二螺栓孔内,所述第二连接螺母连接于所述第二连接螺栓上以固定所述第三端板和所述第四端板。
进一步地,所述第一螺栓孔等距间隔排列,所述第一螺栓孔相对于所述第一端板板面或所述第二端板板面的中心线对称;所述第二螺栓孔等距间隔排列,所述第二螺栓孔相对于所述第三端板板面或所述第四端板板面的中心线对称。
进一步地,所述支撑柱采用钢柱,所述端部梁采用H型钢,所述端部梁通过焊接方式与所述支撑柱连接,所述第一支撑部焊接固定在所述横梁上,所述第二支撑部焊接固定在所述支撑柱上;所述横梁和所述支撑均采用H型钢,所述第一端板、所述第二端板和所述第三端板分别焊接固定在所述横梁、所述端部梁和所述支撑上,所述第一支撑部和所述第二支撑部上均焊接固定有所述第四端板。
进一步地,所述第一端板的高度为H,所述横梁的高度为h,H小于或等于 h,所述第二端板的高度为H',所述端部梁的高度为h',H'小于或等于h';所述第一端板的宽度为D,所述横梁的宽度为d,D小于或等于d,所述第二端板的宽度为D',所述端部梁的宽度为d',D'小于或等于d'。
进一步地,所述端部梁的自由端至与该端部梁连接的所述支撑柱的中心线之间的距离不小于H且不大于1.2m。
进一步地,每个所述支撑柱上均设置有多个所述端部梁,且每个所述支撑柱上的多个所述端部梁沿着所述支撑柱的中心线延伸方向间隔排列。
本发明的一种钢框架支撑结构与现有技术相比,有益效果在于:
1、支撑柱、端部梁、横梁、支撑、第一支撑部和第二支撑部均在工厂预制完成,在预制过程中第一端板、第二端板和第三端板分别固定连接在横梁、端部梁和支撑上,第一支撑部和第二支撑部上均固定有第四端板,在施工现场中,横梁通过第一端板、第二端板和第一连接螺栓组件与端部梁连接,支撑之间通过第三端板、第四端板和连接螺栓组件与第一支撑部或第二支撑部连接,在施工现场中只需通过连接螺栓组件即可将钢框架支撑结构装配完,施工方式简单,不易出错,使得施工效率更高,施工质量更好;
2、形成的梁拼接结构、支撑拼接结构均为半刚性连接结构,提高了钢框架结构的变形能力,从而使钢框架结构的抗震能力大大提高,更加安全可靠;
3、连接螺栓组件连接时均垂直于端板,而不会突出于横梁或端部梁的侧表面,因此使得横梁侧表面更加平整,安装其他建筑结构时布置更加灵活,提高了建筑的空间利用率。
附图说明
图1是现有技术中钢框架连接结构的示意图;
图2是本发明实施例一的钢框架支撑结构的整体结构示意图;
图3是图2中细节A的放大图;
图4是图2中细节B的放大图;
图5是图3中的1-1剖面图和图4中的2-2剖面图;
图6是本发明实施例一中横梁和第一端板的结构示意图;
图7是本发明实施例一中端部梁和第二端板的结构示意图;
图8是本发明实施例二中优选的钢框架支撑结构示意图;
图9是本发明实施例二中次选的钢框架支撑结构示意图;
图10是本发明实施例四的钢框架支撑结构的整体结构示意图。
在附图中,各附图标记表示:1、支撑柱;2、端部梁;3、横梁;4、支撑; 5、第一支撑部;6、第二支撑部;7、梁拼接结构;71、第一端板;72、第二端板;73、第一连接螺栓组件;8、支撑拼接结构;81、第三端板;82、第四端板; 83、第二连接螺栓组件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例一:
在本实施例中,如图2-4所示,钢框架支撑结构包括:支撑柱1、端部梁2、横梁3、支撑4、第一支撑部5、第二支撑部6、梁拼接结构7和支撑拼接结构 8。
支撑柱1设置有多根且竖直设置,端部梁2设置在支撑柱1上,端部梁2 与支撑柱1垂直,对应两个支撑柱1上的相应的端部梁2相对设置,横梁3设置在端部梁2之间,横梁3的第一端连接在对应两个支撑柱1中的其中一个端部梁2上,横梁3的第二端连接在对应两个支撑柱1中的另一个端部梁2上;端部梁2和横梁3之间采用梁拼接结构7相连接,梁拼接结构7包括:第一端板71、第二端板72、第一连接螺栓组件73,横梁3两端均设置有第一端板71,第二端板72设置在端部梁2的自由端上,第一连接螺栓组件73穿设于第一端板71和第二端板72上;第一支撑部5设置在横梁3的底侧,第二支撑部6固定连接于支撑柱1上,支撑4和第一支撑部5之间、支撑4和第二支撑部6之间均采用支撑拼接结构8相连接,支撑拼接结构8包括:第三端板81、第四端板82和第二连接螺栓组件83,支撑4的端部均设置有第三端板81,第一支撑部5和第二支撑部6上均设置有第四端板82,第二连接螺栓组件83穿设于第三端板81和第四端板82上。
支撑柱1、端部梁2、横梁3、支撑4、第一支撑部5和第二支撑部6均在工厂预制完成,在预制过程中第一端板71、第二端板72和第三端板81分别固定连接在横梁3、端部梁2和支撑4上,第一支撑部5和第二支撑部6上均固定有第四端板82,在施工现场中,横梁3通过第一端板71、第二端板72和第一连接螺栓组件73与端部梁2连接,支撑4之间通过第三端板81、第四端板 82和连接螺栓组件与第一支撑部5或第二支撑部6连接,在施工现场中只需通过连接螺栓组件即可将钢框架支撑结构装配完,施工方式简单,不易出错,使得施工效率更高,施工质量更好;形成的梁拼接结构7、支撑拼接结构8均为半刚性连接结构,提高了钢框架结构的变形能力,从而使钢框架结构的抗震能力大大提高,更加安全可靠;连接螺栓组件连接时均垂直于端板,而不会突出于横梁3或端部梁2的侧表面,因此使得横梁3侧表面更加平整,安装其他建筑结构时布置更加灵活,提高了建筑的空间利用率。
具体地,在本实施例中,第一端板71的板面垂直于横梁3的中心线,第二端板72的板面垂直于端部梁2的中心线,第一端板71和第二端板72相匹配,第三端板81和第四端板82的板面均垂直于支撑4的中心线,第三端板81和第四端板82相匹配,第一端板71、第二端板72、第三端板81和第四端板82的厚度均可根据承载力需求进行调整。
如图2、图5所示,为了使钢框架支撑结构之间接紧密而牢靠,第一端板 71和第二端板72上均开设有位置相对应的第一螺栓孔,第一螺栓孔等距间隔排列,第一螺栓孔相对于第一端板71板面或第二端板72板面的中心线对称,其中,第一连接螺栓组件73包括第一连接螺栓与第一连接螺母,第一连接螺栓穿设于第一螺栓孔内,第一连接螺母连接于第一连接螺栓上以固定第一端板71 和第二端板72;第三端板81和第四端板82上均开设有位置相对应的第二螺栓孔,第二螺栓孔等距间隔排列,第二螺栓孔相对于第三端板81板面或第四端板 82板面的中心线对称,第二连接螺栓组件83包括第二连接螺栓和第二连接螺母,第二连接螺栓穿设于第二螺栓孔内,第二连接螺母连接于第二连接螺栓上以固定第三端板81和第四端板82。
在本实施例中,第一连接螺栓和第二连接螺栓均采用高强度螺栓,优选的采用摩擦型高强度螺栓,为了使横梁3和端部梁2之间、支撑4与第一支撑部 5或第二支撑部6之间连接更加可靠,在满足最小间距要求的情况下第一连接螺栓组件73和第二连接螺栓组件83尽量布满端板的板面,通过改变第一端板 71和第二端板72的厚度尺寸,以及改变第一连接螺栓组件73和第二连接螺栓组件83的使用数量、间距、大小、布置位置等,可以改变梁拼接结构7或支撑拼接结构8本身的刚度,从而起到对整个拼接梁段,甚至梁柱结构的弯矩值的调整再分布,并且通过调整端部梁2和横梁3的截面尺寸和长度,可以改变三段梁的刚度,以满足整体钢框架结构的最佳受力性能要求。
在本实施例中,支撑柱1采用钢柱材料,端部梁2、横梁3和支撑4均采用H型钢,端部梁2通过焊接方式与支撑柱1连接,第一支撑部5焊接固定在横梁3底侧的中部,第二支撑部6直接或间接焊接固定在支撑柱1上,在本实施例中,第二支撑部6采用两种方式焊接固定在支撑柱1上,第一种方式为第二支撑部6直接焊接固定在支撑柱1的一侧,第二种方式为第二支撑部6同时焊接固定在支撑柱1和端部梁2上,第二支撑部6位于支撑柱1和端部梁2连接处并且位于端部梁2的上侧,同时与支撑柱1和端部梁2焊接固定使得第二支撑部6结构更加稳定,在其他实施例中,第二支撑部6可以采用焊接在端部梁2的上侧的方式间接与支撑柱1固定(图中未示出);第一端板71、第二端板72和第三端板81分别焊接固定在横梁3、端部梁2和支撑4上,第一支撑部5和第二支撑部6上均焊接固定有第四端板82。钢框架支撑结构的各部件之间的焊接工作均在工厂中完成,从而避免在施工现场采用焊接方式,减少了设备和人力的使用,更加节约成本,并且更加环保。
如图2、图6和图7所示,第一端板71的高度为H,横梁3的高度为h,H 小于或等于h,第二端板72的高度为H',端部梁2的高度为h',H'小于或等于h';第一端板71的宽度为D,横梁3的宽度为d,D小于或等于d,第二端板72的宽度为D',端部梁2的宽度为d',D'小于或等于d',如此,与现有技术相比,可以使梁拼接结构7的侧表面更加平整,从而使钢框架结构与其他建筑结构进行衔接时安装更加方便,连接更加紧密。
为了保证梁拼接结构7的可靠性,端部梁2的自由端至与该端部梁2连接的支撑柱1的中心线之间的距离不小于H且不大于1.2m。
为了满足钢结构建筑的多层结构设置需求,每个支撑柱1上均设置有多个端部梁2,且每个支撑柱1上的多个端部梁2沿着支撑柱1的中心线延伸方向间隔排列。
实施例二:
本实施例中的钢框架结构与其他实施例的区别在于,第一端板71的板面与横梁3的中心线成预定夹角设置,第二端板72的板面与端部梁2的中心线成预定夹角设置,且第一端板71和第二端板72相匹配。
优选的,如图8所示,第一端板71的板面与横梁3的中心线之间夹角设置为45°,使得横梁3两端的梁拼接结构7成倒八字形,在横梁3受到竖直向下的力时,在梁拼接结构7中,第一连接螺栓会受到沿着第一端板71板面朝下方向的剪切力,第二端板72会受到沿着端部梁2中心线方向的轴向压力,从而将横梁3承载稳定。与第一端板71和第二端板72均垂直于横梁3的中心线时相比,梁拼接结构7中的第一连接螺栓可能受到的剪力更小,因此能大大减少梁拼接结构7中第一连接螺栓受剪力破坏的情况发生,使得梁拼接结构7的可靠性更好,因此进一步地提高了钢框架结构的稳定性。
次选的,如图9所示,第一端板71的板面与横梁3的中心线之间夹角设置为45°,使得横梁3两端的梁拼接结构7成正八字形,在横梁3受到竖直向下的力时,在梁拼接结构7中,第一连接螺栓会受到沿着第一端板71板面朝下方向的剪切力,并且第一连接螺栓会受到轴向拉力(剪切力和轴向拉力均主要由连接螺栓组件承受),与第一端板71和第二端板72均垂直于横梁3的中心线时相比,梁拼接结构7所受剪力更小,因此能大大减少连接螺栓受剪力破坏的情况发生,使得梁拼接结构7的可靠性更好,因此进一步地提高了钢框架结构的稳定性。
实施例三:
本实施例中的钢框架结构与其他实施例的区别在于,第三端板81和第四端板82的板面均与支撑4的中心线成预定夹角设置,且第三端板81和第四端板 82相匹配。
优选的,第三端板81和第四端板82均水平设置,次选的,第三端板81 和第四端板82均竖直设置,采用这两种方式在进行支撑4与第一支撑部5、支撑4与第二支撑部6之间的安装时,第三端板81和第四端板82对接更加方便简单,提高了施工效率。
实施例四:
本实施例中的钢框架结构与其他实施例的区别在于,如图10所示,横梁3 的底侧可以设置两个第一支撑部5,两个第一支撑部5与横梁3的中部距离相等,并且第一支撑部5靠近梁拼接结构7设置,采用这种方式设置可以使支撑 4对横梁3的承载力分布更加均匀,同时减小梁拼接结构7所受的载荷,从而进一步地提升钢框架支撑结构的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。