CN108517956A - 一种带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种带保险丝的索支撑‑框架结构及其制作方法，该结构包括梁与柱相连接构成的框架结构，在所述梁与柱形成的框架结构内设有两两互相交叉的索支撑，所述索支撑上串联有保险丝，并且所述索支撑的轴向抗拉强度大于保险丝与索支撑的轴向拉力相对应的承载力。本发明为高强索支撑提供了保险丝结构，当索支撑内力达到设计阀值时，该保险丝便发挥作用，让索支撑内力不再持续增长，从而避免了拉索率先破坏，避免了“突然破坏”的情况，在索支撑内力达到设计阀值时，保险丝不会直接断开导致索支撑失效，仍然为结构承担着抵抗水平荷载的职责，并且保险丝结构简单，更换方便。
Description
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法。
背景技术
拉索是一种轻质高强材料，被广泛应用到斜拉桥梁、悬索桥梁、大跨体育馆、高耸塔桅结构中。
虽说拉索应用于高层建筑工程中目前还比较少见，但已有专利和论文公开报道了拉索支撑结构。比如ZL200910031942.5公开了一种预应力巨型支撑-框架结构，其在传统钢框架结构外面，设置跨越几层几跨的索支撑。近年来，拉索作为抗侧元件也已在高铁车站等建筑工程中获得试用。
研究表明，传统钢框架设置预应力索支撑后，结构延性会有所下降，从而影响索支撑在地震设防区建筑工程中的应用。问题的要害在于高强拉索总体是一种脆性破坏材料，即破坏前征兆不够明显。而拉索的突然断裂，往往又会导致拉索附近的结构损坏甚至影响整体结构的安全，即学术界称谓的连续倒塌。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，该结构包括梁与柱相连接构成的框架结构，在所述梁与柱形成的框架结构内设有两两互相交叉的索支撑，所述索支撑上串联有保险丝，并且所述索支撑的轴向抗拉强度大于保险丝与索支撑的轴向拉力相对应的承载力；
该制作方法包括以下步骤：
步骤a）根据规范需要的抗侧刚度的50%-80%确定梁与柱的尺寸；
步骤b）按照规范需要的剩余抗侧刚度确定索支撑的直径；
步骤c）按照索支撑的轴向抗拉强度大于保险丝与索支撑的轴向拉力相对应的承载力来设置保险丝的结构；
步骤d）复核梁与柱，确保预设情况下保险丝先于梁和柱破坏。
进一步的，所述保险丝为设置在索支撑端部并与索支撑相交的短梁结构，所述短梁的两端分别与梁及柱斜向连接。
进一步的，所述保险丝为串联在索支撑中部并与索支撑共轴线的空心柱状物。
进一步的，所述索支撑与空心柱状物串联的方式为索支撑的两个断点与空心柱状物直接连接、或者所述索支撑的两个断点分别穿过空心柱状物并分别锚固到空心柱状物的不同端，形成索支撑在空心柱状物中的搭接结构。
进一步的，所述梁和柱的材料为钢材，所述索支撑的材料为圆钢拉杆、钢绞线或钢丝绳。
进一步的，所述索支撑与短梁之间通过一耳板连接，所述短梁与梁和柱之间通过螺栓连接。
进一步的，所述短梁为工字钢梁。
进一步的，所述空心柱状物为圆钢管。
本发明的有益效果是:
1.为高强索支撑提供了“保险丝”。支撑是高效构件，水平荷载首先由其承担，因此强震、飓风作用下，支撑也就易于率先破坏。同理，高强索支撑在强震、飓风作用下，其内力会一直增长直至破坏，而高强索支撑不同于普通钢支撑，其高强特性导致其破坏为瞬间断裂，因此会严重影响人员逃生。本发明为高强索支撑设置了“保险丝”，当索支撑内力达到设计阀值时，保险丝便发挥作用，让索支撑内力不再持续增长，从而避免了拉索率先破坏，也就避免了“突然破坏”。
2.“保险丝”发挥作用时，索支撑仍然“守岗担责”。众所周知，电工学中的保险丝，当电流达到阀值时，其断开从而让与其串联的电线停电，也就停止工作。而本发明的索支撑“保险丝”，在索支撑内力达到设计阀值时，保险丝不是断开导致索支撑失效，而是通过保险丝本身的变形大幅增大，进而让与其串联的索支撑卸载，但索支撑与保险丝仍然是串联在一起的有效构件，仍然为结构承担着抵抗水平荷载的职责，仅是承担的分量已经到头，不会再增加了。
3.易于更换。传统结构在强震、飓风作用下，哪怕是结构的局部损坏，往往会因为难以更换构件而只得推倒新建。本发明的“保险丝”构造简单，都为最普通不过的钢构件，全国各地都可就地取材；“保险丝”与索支撑串联，这种串联通过现场螺栓装配的方式实现，螺栓连接大大方便了“保险丝”的更换。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明的实施例1示意图；
图3为本发明的实施例2示意图；
图4为本发明的实施例3示意图；
图5为耳板连接构造图。
图中标号说明：1、梁；2、柱；3、索支撑；4、保险丝；5、短梁；6、空心柱状物；7、耳板。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1所示，该结构包括梁1与柱2相连接构成的框架结构，在所述梁1与柱2形成的框架结构内设有两两互相交叉的索支撑3，所述索支撑3上串联有保险丝4，并且所述索支撑3的轴向抗拉强度大于保险丝4与索支撑3的轴向拉力相对应的承载力；
该制作方法包括以下步骤：
步骤a）根据规范需要的抗侧刚度的50%-80%确定梁1与柱2的尺寸；
步骤b）按照规范需要的剩余抗侧刚度确定索支撑3的直径；
步骤c）按照索支撑3的轴向抗拉强度大于保险丝4与索支撑3的轴向拉力相对应的承载力来设置保险丝4的结构；
步骤d）复核梁1与柱2，确保预设情况下保险丝4先于梁1和柱2破坏。
所述保险丝4为设置在索支撑3端部并与索支撑3相交的短梁5结构，所述短梁5的两端分别与梁1及柱2斜向连接。
所述保险丝4为串联在索支撑3中部并与索支撑3共轴线的空心柱状物6。
所述索支撑3与空心柱状物6串联的方式为索支撑3的两个断点与空心柱状物6直接连接、或者所述索支撑3的两个断点分别穿过空心柱状物6并分别锚固到空心柱状物6的不同端，形成索支撑3在空心柱状物6中的搭接结构。
所述梁1和柱2的材料为钢材，所述索支撑3的材料为圆钢拉杆、钢绞线或钢丝绳。
所述索支撑3与短梁5之间通过一耳板7连接，所述短梁5与梁1和柱2之间通过螺栓连接。
所述短梁5为工字钢梁。
所述空心柱状物6为圆钢管。
实施例1
如图1所示，一种带保险丝的索支撑-框架结构，由钢结构的梁1与柱2固定连接形成钢框架结构，在钢结构的梁1与柱2之间设置X型交叉的索支撑3，索支撑3材料为圆钢拉杆。
索支撑3中间串联保险丝4，如图2所示，该保险丝的构造形式为短梁5，短梁5为工字钢梁，其设置在索支撑3端部并与索支撑3采用如图5所示的耳板7进行连接，短梁5与梁1和柱2采用螺栓连接。
如图2所示的索支撑-框架结构，其制作的关键步骤是：
步骤a）：根据规范需要的抗侧刚度的50%-80%确定钢结构的梁1与柱2的尺寸；
步骤b）：按照规范需要的剩余抗侧刚度确定索支撑3的直径；
步骤c）：按照索支撑3的轴向抗拉强度大于短梁5的抗剪承载力与抗弯承载力来设计短梁5的截面尺寸；
步骤d）：复核梁1与柱2，确保强震和飓风等罕遇情况下短梁5先于梁1和柱2破坏。
实施例2
如图1所示，一种带保险丝的索支撑-框架结构，由钢结构的梁1与柱2固定连接形成钢框架结构，在梁1与柱2之间设置X型的索支撑3，索支撑3材料为圆钢拉杆。
索支撑3中间串联保险丝4，如图3所示，该保险丝的构造形式为空心柱状物6，空心柱状物6为圆钢管，它串联在索支撑3中部、并与索支撑3共轴线，索支撑3的两个断点与圆钢管固定连接，索支撑3与梁1和柱2采用如图5所示的耳板7进行连接。
如图3所示的索支撑-框架结构，其制作的关键步骤是：
步骤a）：根据规范需要的抗侧刚度的50%-80%确定梁1与柱2的尺寸；
步骤b）：按照规范需要的剩余抗侧刚度确定索支撑3的直径；
步骤c）：按照索支撑3的轴向抗拉强度大于圆钢管的抗拉承载力来设计圆钢管的截面积；
步骤d）：复核梁1与柱2，确保强震和飓风等罕遇情况下圆钢管先于梁1和柱2破坏。
实施例3
如图1所示，一种带保险丝的索支撑-框架结构，由钢结构的梁1与柱2固定连接形成钢框架结构，在钢梁1与钢柱2之间设置X型的索支撑3，索支撑3材料为圆钢拉杆。
索支撑3中间串联保险丝4，如图4所示，该保险丝的构造形式为空心柱状物6，空心柱状物6为圆钢管，它串联在索支撑3中部、并与索支撑3共轴线，索支撑3的两个断点分别穿过空心柱状物6并锚固到空心柱状物6的两端，形成索支撑3在空心柱状物6中的搭接。索支撑3与梁1和柱2采用如图5所示的耳板7进行连接。
如图4所示的索支撑-框架结构，其制作的关键步骤是：
步骤a）：根据规范需要的抗侧刚度的50%-80%确定梁1与柱2的尺寸；
步骤b）：按照规范需要的剩余抗侧刚度确定索支撑3的直径；
步骤c）：按照索支撑3的轴向抗拉强度大于圆钢管的侧板稳定承载力来设计圆钢管的厚度与长度；
步骤d）：复核梁1与柱2，确保强震和飓风等罕遇情况下圆钢管先于梁1和柱2破坏。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，该结构包括梁（1）与柱（2）相连接构成的框架结构，其特征在于，在所述梁（1）与柱（2）形成的框架结构内设有两两互相交叉的索支撑（3），所述索支撑（3）上串联有保险丝（4），并且所述索支撑（3）的轴向抗拉强度大于保险丝（4）与索支撑（3）的轴向拉力相对应的承载力；
该制作方法包括以下步骤：
步骤a）根据规范需要的抗侧刚度的50%-80%确定梁（1）与柱（2）的尺寸；
步骤b）按照规范需要的剩余抗侧刚度确定索支撑（3）的直径；
步骤c）按照索支撑（3）的轴向抗拉强度大于保险丝（4）与索支撑（3）的轴向拉力相对应的承载力来设置保险丝（4）的结构；
步骤d）复核梁（1）与柱（2），确保预设情况下保险丝（4）先于梁（1）和柱（2）破坏。
2.根据权利要求1所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，其特征在于，所述保险丝（4）为设置在索支撑（3）端部并与索支撑（3）相交的短梁（5）结构，所述短梁（5）的两端分别与梁（1）及柱（2）斜向连接。
3.根据权利要求1所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，其特征在于，所述保险丝（4）为串联在索支撑（3）中部并与索支撑（3）共轴线的空心柱状物（6）。
4.根据权利要求3所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，其特征在于，所述索支撑（3）与空心柱状物（6）串联的方式为索支撑（3）的两个断点与空心柱状物（6）直接连接、或者所述索支撑（3）的两个断点分别穿过空心柱状物（6）并分别锚固到空心柱状物（6）的不同端，形成索支撑（3）在空心柱状物（6）中的搭接结构。
5.根据权利要求1或2所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，其特征在于，所述梁（1）和柱（2）的材料为钢材，所述索支撑（3）的材料为圆钢拉杆、钢绞线或钢丝绳。
6.根据权利要求2所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，所述索支撑（3）与短梁（5）之间通过一耳板（7）连接，所述短梁（5）与梁（1）和柱（2）之间通过螺栓连接。
7.根据权利要求2或6所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，其特征在于，所述短梁（5）为工字钢梁。
8.根据权利要求3或4所述的带保险丝的索支撑-框架结构及其制作方法，其特征在于，所述空心柱状物（6）为圆钢管。
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