一种平面外可自由变形抗风支撑

技术领域

本发明属于支撑设备相关领域，具体为一种平面外可自由变形抗风支撑。

背景技术

对于钢结构等柔性建筑而言，风荷载属于设计荷载，有时甚至会对结构设计起决定性作用。目前高层建筑抗风措施主要是通过增强结构本身的抗风性能来抵抗风荷载的作用，即通过提高结构本身的强度和刚度，由结构本身储存和消耗风震能量来抵御风荷载，例如在结构内部布置普通钢支撑等方式。但是，现有钢支撑的布置会对室内空间利用上造成不利影响，造成结构使用上的困难，并且由于钢结构构件两端被约束，没有伸张的余地，对温度变化等环境因素适应性差，在温度应力交替作用下可能产生应力集中现象，影响构件使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种平面外可自由变形抗风支撑，以解决上述背景技术中提出的现有普通钢支撑对室内空间占用和对温度变化等环境适应性差的问题。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种平面外可自由变形抗风支撑，包括端部节点、斜撑和中央抗风节点，所述斜撑一端与所述端部节点连接，另一端与所述中央抗风节点连接，所述端部节点中的端部节点钢板嵌入安装于建筑主体中，所有端部节点形成支撑面，所述中央抗风节点位于支撑面之外。

进一步的技术方案是，所述端部节点包括端部节点钢板和两张端部节点翼缘板，两张所述端部节点翼缘板分别与所述端部节点钢板的两侧边连接，所述端部节点翼缘板与所述端部节点钢板互相垂直。

进一步的技术方案是，所述端部节点钢板为多边形钢板。

进一步的技术方案是，所述中央抗风节点包括抗风钢板、竖向加劲肋、水平加劲肋和抗风节点翼缘板，所述竖向加劲肋的侧边和所述水平加劲肋的侧边均垂直连接于所述抗风钢板表面。

进一步的技术方案是，所述斜撑包括斜撑腹板和两张与所述斜撑腹板垂直连接的斜撑翼缘板。所述斜撑包括斜撑腹板和两张斜撑翼缘板，两张所述斜撑翼缘板分别于所述斜撑腹板的两侧边连接，所述斜撑翼缘板与所述斜撑腹板互相垂直。

进一步的技术方案是，所述端部节点钢板与所述斜撑腹板的厚度一致，所述端部节点翼缘板与所述斜撑翼缘板的宽度一致。

进一步的技术方案是，还包括连接板，所述连接板包括连接板腹板和连接板翼缘板，所述连接板腹板的前端与所述斜撑腹板的后端连接，所述连接板腹板的后端与所述抗风钢板连接；所述连接板翼缘板的前端与所述斜撑翼缘板的后端连接，所述连接板翼缘板的后端与所述抗风节点翼缘板连接。

进一步的技术方案是，所述连接板腹板、斜撑腹板和端部节点钢板厚度一致；所述连接板翼缘板、斜撑翼缘板和端部节点翼缘板宽度一致。

进一步的技术方案是，还包括水平板，所述水平板的侧面与所述连接板连接，所述水平板的一端与所述中央抗风节点连接。

进一步的技术方案是，所述斜撑与端部节点形成的支撑面有一夹角α，该夹角α为5°～20°中的任一角度。

与现有技术相比，本发明的有益效果有：

1.本发明通过将中央抗风节点设置于所有端部节点钢板所在平面外，即中央抗风节点位于建筑结构平面外，端部节点钢板与建筑主体结构嵌入连接，可以将因温度作用产生的附加内力释放，实现支撑平面外可自由变形功能，增强其适应温度变化能力，提高实用性。

2.本发明通过支撑整体采用腹板和翼缘板的结合以及中央抗风节点的结构，为建筑结构提供足够的抗侧刚度，保持应力平衡，减小风荷载作用下结构侧向位移。

3.本发明中的支撑设置于结构外侧，避免影响室内使用空间的利用和对幕墙设置产生影响。

附图说明

图1为本发明的平面外可自由变形抗风支撑的结构示意图；

图2为本发明的平面外可自由变形抗风支撑的中央抗风节点局部放大图；

图3为本发明的平面外可自由变形抗风支撑的上端端部节点局部放大图；

图4为本发明的平面外可自由变形抗风支撑的下端端部节点局部放大图；

图5为本发明的平面外可自由变形抗风支撑的侧视图；

图6为本发明的平面外可自由变形抗风支撑的俯视图；

附图标号：1-端部节点；101-端部节点钢板；102-端部节点翼缘板；2-斜撑；201-斜撑腹板；202-斜撑翼缘板；3-连接板；301-连接板腹板；302连接板翼缘板；4-中央抗风节点；401-抗风钢板；402-抗风节点翼缘板；403-竖向加劲肋；404-水平加劲肋；5-水平板。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明的目的、结构、特征以及功效等，现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。应注意的是，图中示出的特征不是必须按照比例绘制。此外，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-6所示，一种平面外可自由变形抗风支撑，包括端部节点1、斜撑2和中央抗风节点4。斜撑2一端与端部节点1连接，斜撑2另一端与中央抗风节点4连接，支撑整体形状类似“X”形，端部节点1包括端部节点钢板101，端部节点钢板101嵌入于建筑主体结构中，所有端部节点钢板101形成支撑面，中央抗风节点4位于支撑面之外，使得支撑中部的中央抗风节点4在建筑主体结构所在的平面外。在温度作用下，端部节点1中的端部节点钢板101产生弯曲变形，中央抗风节点4中的抗风钢板401产生平面外偏移，实现支撑平面外自由变形的功能，释放建筑主体内部的温度应力，从而增强其适应温度变化的能力，提高实用性。同时，支撑整体在建筑主体结构平面外，避免了占用室内使用空间及对幕墙的影响，提高空间利用率。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑中的端部节点1包括端部节点钢板101和两张端部节点翼缘板102，两张端部节点翼缘板102分别与端部节点钢板101的两侧边连接，端部节点翼缘板102与端部节点钢板101互相垂直。端部节点钢板101嵌入建筑主体结构，与建筑主体固接，在端部节点钢板101两侧面分别连接有与其垂直的端部节点翼缘板102，保证端部节点整体刚度，防止端部节点钢板101受到温度应力时承受过大弯矩产生塑性形变从而导致支撑功能失效；同时端部节点翼缘板102末端连接到建筑主体以固定支撑整体稳定性。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑中的端部节点钢板101为多边形钢板，多边形钢板固定连接于建筑主体结构上，在温度作用下，多边形钢板更精准地对结构内部的内力作出响应，产生平面外弯曲变形，从而带动支撑整体产生平面外偏移，以释放温度应力，避免温度对结构产生不利影响。其中多边形钢板可以是薄多边形钢板，便于受到内力时弯曲变形。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑中，中央抗风节点4包括抗风钢板401、竖向加劲肋403、水平加劲肋404和抗风节点翼缘板402，竖向加劲肋403的侧边和水平加劲肋404的侧边均垂直连接于抗风钢板401表面，其中竖向加劲肋403为竖直方向，水平加劲肋404为水平方向。在抗风钢板401正面及背面均设有竖向加劲肋403和水平加劲肋404。抗风钢板401本身具有一定刚度，结合竖向加劲肋403和水平加劲肋404，在风载荷作用于建筑时，建筑结构产生侧向位移，抗风钢板401和加劲肋可为建筑结构提供足够的抗侧刚度，减小风载荷作用下的结构位移。同时，设置竖向加劲肋和水平加劲肋保证支撑整体稳定性，避免在载荷作用下抗风钢板失稳。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑中的斜撑2包括斜撑腹板201和与其垂直连接的斜撑翼缘板202，斜撑腹板201的前端与端部节点钢板101连接，斜撑翼缘板202的前端与端部节点翼缘板102连接。斜撑2整体为宽翼缘工字钢，宽翼缘工字钢斜撑有较好的平面外刚度和结构稳定性，侧向刚度以及抗弯能力，可以平衡应力，保证支撑功能的实现；同时与一般型钢相比，工字钢成本低，精度高，残余应力小。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑还包括连接板3，该连接板3包括连接板腹板301和连接板翼缘板302，连接板腹板301的前端与斜撑腹板201的后端连接，连接板腹板301的后端与抗风钢板401连接；连接板翼缘板302的前端与斜撑翼缘板202的后端连接，连接板翼缘板302的后端与抗风节点翼缘板402连接，即连接板3前端连接斜撑2，后端连接中央抗风节点4，可将温度应力、风载荷等力从斜撑2传递到具有一定刚度的中央抗风节点4，以实现抗风及平面外自由变形功能。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑中，连接板腹板301、斜撑腹板201和端部节点钢板101的厚度一致；连接板翼缘板302、斜撑翼缘板202和端部节点翼缘板102的宽度一致。所有腹板和端部节点钢板厚度一致，所有翼缘板宽度一致，便于钢结构焊接的施工，同时保证支撑整体的美观。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑还包括水平板5，水平板5的侧面分别与连接板翼缘板302和连接板腹板301连接，水平板5的一端与中央抗风节点4连接。通过水平板5分别将左侧的连接板翼缘板和右侧的连接板翼缘板分割成两部分，以简化连接板翼缘板302结构，降低连接板翼缘板302生产难度，降低生产成本；同时加固支撑整体结构。

本发明的一种平面外可自由变形抗风支撑中，斜撑2与端部节点1形成的支撑面有一夹角α，该夹角α为5°～20°中的任一角度，该夹角α可以为10°。

以上详细说明仅为本发明之较佳实施例的说明，非因此局限本发明之专利范围，所以，凡运用本创作说明书及图示内容所为之等效技术变化，均包含于本创作之专利范围内。