CN109930890B - 一种具有高抗震性的建筑钢结构装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，包括第一抗震板，第一抗震板的底端固定连接有第一伸缩杆，第一抗震板的内侧开设有安装槽，安装槽的内部活动连接有第二伸缩杆，第二伸缩杆的两侧均开设有限位槽，限位槽的内部活动连接有限位块，限位块的一侧中部固定连接有螺杆，第二伸缩杆的中部固定连接有复位弹簧。该具有高抗震性的建筑钢结构装置，通过第一抗震板能够限制第二抗震板的活动范围，通过第一伸缩杆能够支撑第一抗震板，通过第二伸缩杆能够限位第二抗震板，通过限位块能够将第一抗震板和第二伸缩杆固定，通过螺杆能够带动限位块移动。
Description
技术领域
本发明属于能够抗震的建筑钢材技术领域，具体为一种具有高抗震性的建筑钢结构装置。
背景技术
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢析架等构件组成，各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。
在现有技术中，为了提高建筑方面用的钢结构的强度，常用的技术方案有一下几种：
中国专利申请201711079671.1公开了一种建筑用工型钢结构，如图1所示，其包括：钢结构上支撑板、钢结构下支撑板和连接板，所述钢结构上支撑板水平设置，所述钢结构下支撑板水平设置在所述钢结构上支撑板的下方，所述连接板竖直设置且固定连接所述钢结构上支撑板与所述钢结构下支撑板。通过上述方式，本发明建筑用工型钢结构通过采用工型作为钢结构的形状，增强了钢结构的强度和抗冲击性能，大大提高了安全系数和使用寿命。
中国专利申请201711079661.8公开了一种建筑用抗断裂型钢结构，如图2所示，其包括：钢结构本体、钢结构内层和抗断裂层，所述钢结构内层设置在所述钢结构本体的内部，所述抗断裂层设置在所述钢结构本体与所述钢结构内层之间，所述抗断裂层的材质为玻璃纤维。通过上述方式，本发明建筑用抗断裂型钢结构通过采用抗断裂层设置在钢结构本体与钢结构内层之间，大大增强了钢结构的抗断裂性能，提高安全系数。
但是现有技术中的上述技术方案只是能够提高建筑用钢结构的强度、抗冲击性能、抗断裂性能。但是对于处于地震带附近上的建筑，比如河北唐山、四川汶川等地方的建筑，对于抗震性具有很高的要求，以防止在地震时建筑钢结构遭受破坏，避免人员和财物的损失。而现有技术中的建筑钢结构并不能满足对于高抗震性的要求。
基于上述原因，本发明提供一种具有高抗震性的建筑钢结构装置。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，解决了现有的用于建筑的钢结构抗震性能差，而且不便于拆卸的技术问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，包括第一抗震板、第一伸缩杆、第二伸缩杆，所述第一抗震板的底端连接有第一伸缩杆，所述第一抗震板的内侧开设有安装槽，所述安装槽的内部活动连接有第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的两侧均开设有限位槽，所述限位槽的内部活动连接有限位块，所述限位块的一侧中部连接有螺杆，所述第二伸缩杆的中部连接有复位弹簧，所述第二伸缩杆的一端连接有第二抗震板。
可选的，所述第二抗震板的底端连接有固定杆，所述固定杆的底端设置有套管，所述套管的内部顶端连接有摩擦块，所述套管的内底壁连接有压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端连接有挤压板，所述套管的底端连接有支撑杆。
可选的，所述第一伸缩杆设置有多个，多个所述第一伸缩杆关于第二抗震板对称。
可选的，所述安装槽的内部两侧均开设有活动槽，所述活动槽的内部与限位块活动连接。
可选的，所述螺杆的一端贯穿第一抗震板的顶部并与第一抗震板螺纹连接；所述螺杆的顶端连接有顶板。
可选的，所述第二伸缩杆设置有多个，多个所述第二伸缩杆呈矩形阵列分布；所述第二伸缩杆、复位弹簧和安装槽的数量一致。
可选的，所述复位弹簧的一端与第二抗震板的外侧连接；所述固定杆的底端贯穿套管并与套管活动连接。
可选的，所述摩擦块的中部与固定杆活动连接；所述套管的内部与挤压板的外侧活动连接。
可选的，所述挤压板的顶端与固定杆的底端连接；所述压缩弹簧的中部与套管的内侧壁活动连接。
可选的，为了提高钢结构装置的强度，进而提高抗震性能，以防止在震动时出现破坏，所述固定杆的材质为高强度钢，优选为低合金高强度高，具体可以为镍铬钼调质钢4340、镍铬钼钒钢D6AC、铬锰硅镍钢等。
可选的，所述高强度钢的屈服强度σ1为1370-1850MPa，抗拉强度σ2为1620-2450MPa。
可选的，所述固定杆的截面呈圆形，其截面积S1为21.5-75.5cm2。
可选的，所述固定杆的截面呈圆环形，其环形截面的内圆直径d1为2.2-3.5cm，外圆直径d2为5.5-11.5cm。
可选的，为了进一步提高钢结构装置的强度，优化材料的性能，所述高强度钢的屈服强度σ1、抗拉强度σ2、截面积S1之间满足以下关系：
S1＝α·(σ2/σ1)+S0；
其中，α为截面积系数，取值范围为7.8-48.6；S0为基本截面积，取值范围为8-12cm2。
可选的，为了提高所述建筑钢结构装置的抗震性能，所述压缩弹簧的材质为合金弹簧钢，优选为55Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA等。
可选的，所述压缩弹簧的线径φ1为1.5-3.5cm，直径φ11为6-13.5cm，节距Z1为2.8-7.5cm；所述复位弹簧的线径φ2为0.25-0.95cm，直径φ21为1.15-5.85cm，节距Z2为0.32-1.9cm。
可选的，为了提高所述建筑钢结构装置的抗震性，所述压缩弹簧的线径φ1、直径φ11，与所述复位弹簧的线径φ2、直径φ21之间满足以下关系：
Φ1/φ2＝γ·(φ11/φ21)；
其中，γ为弹簧协调系数，取值范围为1.25-8.75。
可选的，为了使所述建筑物钢结构的强度，并使之与抗震性互相提高，起到协同作用，以更好地提高所述建筑钢结构装置的抗震性，所述截面系数α、压缩弹簧的线径φ1、节距Z1，与所述复位弹簧的线径φ2、节距Z2之间满足以下关系：
φ1＝θ·[α·(φ2·Z1)/Z2]；
其中，θ为协同因子，取值范围为0.14-0.87。
(三)有益效果
本发明提供了一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，具备以下有益效果：
(1)该具有高抗震性的建筑钢结构装置，通过第一抗震板能够限制第二抗震板的活动范围，通过第一伸缩杆能够支撑第一抗震板，通过第二伸缩杆能够限位第二抗震板，通过限位块能够将第一抗震板和第二伸缩杆固定，通过螺杆能够带动限位块移动，通过复位弹簧能够将第二抗震板复位。
(2)该具有高抗震性的建筑钢结构装置，通过第二抗震板能够支撑装置，通过套管能够缓冲第二抗震板的重力，通过摩擦块能够增加固定杆与套管的摩擦力，从而提高减震的效果，通过挤压板能够增加压缩弹簧的受力面积，从而降低装置的晃动。
(3)该具有高抗震性的建筑钢结构装置，通过设置固定杆的材质、屈服强度、屈服强度的范围，提高钢结构装置的强度，进而提高抗震性能，以防止在震动时出现破坏。
(4)该具有高抗震性的建筑钢结构装置，通过设置高强度钢的屈服强度σ1、抗拉强度σ2、截面积S1之间的关系，进一步提高钢结构装置的强度，优化材料的性能，提高抗震性能。
(5)该具有高抗震性的建筑钢结构装置，通过设置截面系数α与压缩弹簧和复位弹簧的线径、节距的关系，使所述建筑物钢结构的强度，并使之与抗震性互相提高，起到协同作用，以更好地提高所述建筑钢结构装置的抗震性。
附图说明
图1为现有技术中的一种建筑用工型钢结构示意图。
图2为现有技术中的一种建筑用抗断裂型钢结构示意图。
图3为本发明的具有高抗震性的建筑钢结构装置主视示意图。
图4为本发明的具有高抗震性的建筑钢结构装置主视剖视示意图。
图5为本发明的具有高抗震性的建筑钢结构装置俯视示意图图。
图6为本发明的具有高抗震性的建筑钢结构装置图4中A处放大示意图。
图中：1、第一抗震板；2、第一伸缩杆；3、安装槽；4、第二伸缩杆；5、限位槽；6、限位块；7、螺杆；8、活动槽；9、复位弹簧；10、第二抗震板；11、固定杆；12、套管；13、摩擦块；14、压缩弹簧；15、挤压板；16、支撑杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
请参阅图3-6，一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，包括第一抗震板1，第一抗震板1的底端固定连接有第一伸缩杆2，第一抗震板1的内侧开设有安装槽3，安装槽3的内部活动连接有第二伸缩杆4，第二伸缩杆4的两侧均开设有限位槽5，限位槽5的内部活动连接有限位块6，限位块6的一侧中部固定连接有螺杆7，第二伸缩杆4的中部固定连接有复位弹簧9，第二伸缩杆4的一端固定连接有第二抗震板10，通过第一抗震板1能够限制第二抗震板10的活动范围，通过第一伸缩杆2能够支撑第一抗震1，通过第二伸缩杆4能够限位第二抗震板10，通过限位块6能够将第一抗震板1和第二伸缩杆4固定，通过螺杆7能够带动限位块6移动，通过复位弹簧9能够将第二抗震板10复位。
所述第二抗震板10的底端固定连接有固定杆11，固定杆11的底端设置有套管12，套管12的内部顶端固定连接有摩擦块13，套管12的内底壁固定连接有压缩弹簧14，压缩弹簧14的一端固定连接有挤压板15，套管12的底端固定连接有支撑杆16，通过第二抗震板10能够支撑装置，通过套管12能够缓冲第二抗震板10的重力，通过摩擦块13能够增加固定杆11与套管12的摩擦力，从而提高减震的效果，通过挤压板15能够增加压缩弹簧14的受力面积，从而降低装置的晃动。
所述第一伸缩杆2设置有多个，多个第一伸缩杆2关于第二抗震板10对称；所述安装槽3的内部两侧均开设有活动槽8，活动槽8的内部与限位块6活动连接，通过这样的设置，能够防止第二伸缩杆4晃动。
所述螺杆7的一端贯穿第一抗震板1的顶部并与第一抗震板1螺纹连接；所述螺杆7的顶端固定连接有顶板，通过这样的设置，能够使螺杆7便于转动。
所述第二伸缩杆4设置有多个，多个第二伸缩杆4呈矩形阵列分布；所述第二伸缩杆4、复位弹簧9和安装槽3的数量一致，通过这样的设置，能够提高装置的安全性。
所述复位弹簧9的一端与第二抗震板10的外侧固定连接；所述固定杆11的底端贯穿套管12并与套管12活动连接。
所述摩擦块13的中部与固定杆11活动连接；所述套管12的内部与挤压板15的外侧活动连接，通过这样的设置，能够提高压缩弹簧14的受力面积。
所述挤压板15的顶端与固定杆11的底端固定连接；所述压缩弹簧14的中部与套管12的内侧壁活动连接，通过这样的设置，能够提高装置的稳定性。
综上所述，该具有高抗震性的建筑钢结构装置，使用时，首先使用者将…，第二伸缩杆4放入安装槽3的内部，然后转动顶板，通过顶板带动螺杆7转动，通过螺杆7带动限位块6转动，从而将第一抗震板1和第二伸缩杆4固定，最后将第一抗震板1与装置连接，当装置左右晃动时，通过第二伸缩杆4和复位弹簧9能够缓冲装置的左右晃动，当装置受到重力时，通过固定杆11向下滑动带动挤压板15向下移动，通过摩擦块13能够降低固定杆11的下滑速度，通过挤压板15移动挤压压缩弹簧14从而缓冲第二抗震板10承受的重力，从而提高装置的使用年限。
实施例2
一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，包括第一抗震板1，第一抗震板1的底端固定连接有第一伸缩杆2，第一抗震板1的内侧开设有安装槽3，安装槽3的内部活动连接有第二伸缩杆4，第二伸缩杆4的两侧均开设有限位槽5，限位槽5的内部活动连接有限位块6，限位块6的一侧中部固定连接有螺杆7，第二伸缩杆4的中部固定连接有复位弹簧9，第二伸缩杆4的一端固定连接有第二抗震板10，通过第一抗震板1能够限制第二抗震板10的活动范围，通过第一伸缩杆2能够支撑第一抗震1，通过第二伸缩杆4能够限位第二抗震板10，通过限位块6能够将第一抗震板1和第二伸缩杆4固定，通过螺杆7能够带动限位块6移动，通过复位弹簧9能够将第二抗震板10复位。
所述第二抗震板10的底端固定连接有固定杆11，固定杆11的底端设置有套管12，套管12的内部顶端固定连接有摩擦块13，套管12的内底壁固定连接有压缩弹簧14，压缩弹簧14的一端固定连接有挤压板15，套管12的底端固定连接有支撑杆16，通过第二抗震板10能够支撑装置，通过套管12能够缓冲第二抗震板10的重力，通过摩擦块13能够增加固定杆11与套管12的摩擦力，从而提高减震的效果，通过挤压板15能够增加压缩弹簧14的受力面积，从而降低装置的晃动。
所述第一伸缩杆2设置有多个，多个第一伸缩杆2关于第二抗震板10对称；所述安装槽3的内部两侧均开设有活动槽8，活动槽8的内部与限位块6活动连接，通过这样的设置，能够防止第二伸缩杆4晃动。
所述螺杆7的一端贯穿第一抗震板1的顶部并与第一抗震板1螺纹连接；所述螺杆7的顶端固定连接有顶板，通过这样的设置，能够使螺杆7便于转动。
所述第二伸缩杆4设置有多个，多个第二伸缩杆4呈矩形阵列分布；所述第二伸缩杆4、复位弹簧9和安装槽3的数量一致，通过这样的设置，能够提高装置的安全性。
所述复位弹簧9的一端与第二抗震板10的外侧固定连接；所述固定杆11的底端贯穿套管12并与套管12活动连接。
所述摩擦块13的中部与固定杆11活动连接；所述套管12的内部与挤压板15的外侧活动连接，通过这样的设置，能够提高压缩弹簧14的受力面积。
所述挤压板15的顶端与固定杆11的底端固定连接；所述压缩弹簧14的中部与套管12的内侧壁活动连接，通过这样的设置，能够提高装置的稳定性。
为了提高钢结构装置的强度，进而提高抗震性能，以防止在震动时出现破坏，所述固定杆的材质为高强度钢，优选为低合金高强度高，具体可以为镍铬钼调质钢4340、镍铬钼钒钢D6AC、铬锰硅镍钢等。
所述高强度钢的屈服强度σ1为1370-1850MPa，抗拉强度σ2为1620-2450MPa。
所述固定杆的截面呈圆形，其截面积S1为21.5-75.5cm2。或者所述固定杆的截面呈圆环形，其环形截面的内圆直径d1为2.2-3.5cm，外圆直径d2为5.5-11.5cm。
为了进一步提高钢结构装置的强度，优化材料的性能，所述高强度钢的屈服强度σ1、抗拉强度σ2、截面积S1之间满足以下关系：
S1＝α·(σ2/σ1)+S0；
其中，α为截面积系数，取值范围为7.8-48.6；S0为基本截面积，取值范围为8-12cm2。
为了提高所述建筑钢结构装置的抗震性能，所述压缩弹簧的材质为合金弹簧钢，优选为55Si2Mn、50CrVA、30W4Cr2VA等。所述压缩弹簧的线径φ1为1.5-3.5cm，直径φ11为6-13.5cm，节距Z1为2.8-7.5cm；所述复位弹簧的线径φ2为0.25-0.95cm，直径φ21为1.15-5.85cm，节距Z2为0.32-1.9cm。
为了提高所述建筑钢结构装置的抗震性，所述压缩弹簧的线径φ1、直径φ11，与所述复位弹簧的线径φ2、直径φ21之间满足以下关系：
Φ1/φ2＝γ·(φ11/φ21)；
其中，γ为弹簧协调系数，取值范围为1.25-8.75。
为了使所述建筑物钢结构的强度，并使之与抗震性互相提高，起到协同作用，以更好地提高所述建筑钢结构装置的抗震性，所述截面系数α、压缩弹簧的线径φ1、节距Z1，与所述复位弹簧的线径φ2、节距Z2之间满足以下关系：
φ1＝θ·[α·(φ2·Z1)/Z2]；
其中，θ为协同因子，取值范围为0.14-0.87。
需要说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，包括第一抗震板(1)、第一伸缩杆(2)、第二伸缩杆(4)，其特征在于：所述第一抗震板(1)的底端固定连接有第一伸缩杆(2)，所述第一抗震板(1)的内侧开设有安装槽(3)，所述安装槽(3)的内部活动连接有第二伸缩杆(4)，所述第二伸缩杆(4)的两侧均开设有限位槽(5)，所述限位槽(5)的内部连接有限位块(6)，所述限位块(6)的一侧中部连接有螺杆(7)，所述第二伸缩杆(4)的中部连接有复位弹簧(9)，所述第二伸缩杆(4)的一端连接有第二抗震板(10)；所述第二抗震板(10)的底端连接有固定杆(11)，固定杆(11)的底端设置有套管(12)并与套管(12)活动连接，套管(12)的内部顶端连接有摩擦块(13)；所述套管(12)的内底壁连接有压缩弹簧(14)；压缩弹簧(14)的一端固定连接有挤压板(15)，所述摩擦块(13)的中部与固定杆(11)连接；所述套管(12)的内部与挤压板(15)的外侧活动连接，所述挤压板(15)的顶端与固定杆(11)的底端固定连接；所述压缩弹簧(14)的中部与套管(12)的内侧壁活动连接；
所述第一抗震板(1)的板体中部设有竖向贯通开孔，第二抗震板(10)置于第一抗震板(1)的板体中部所设竖向贯通开孔中，通过对称分布的多个第二伸缩杆实现第二抗震板(10)与第一抗震板(1)之间的连接，所述第一伸缩杆(2)设置有多个，多个所述第一伸缩杆(2)关于第二抗震板(10)对称；第二伸缩杆(4)设置有多个，多个第二伸缩杆(4)呈矩形阵列分布；螺杆(7)的一端贯穿第一抗震板(1)的顶部并与第一抗震板(1)螺纹连接；所述复位弹簧(9)的一端与第二抗震板(10)的外侧固定连接；所述压缩弹簧(14)的中部与套管(12)的内侧壁活动连接；
所述固定杆的材质为高强度钢，所述高强度钢的屈服强度σ1、抗拉强度σ2、截面积S1之间满足以下关系：
S1＝α·(σ2/σ1)+S0；
其中，α为截面积系数，取值范围为7.8-48.6；S0为基本截面积，取值范围为8-12cm2。
2.根据权利要求1所述的一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，其特征在于：所述安装槽(3)的内部两侧均开设有活动槽(8)。
3.根据权利要求1所述的一种具有高抗震性的建筑钢结构装置，其特征在于：所述第二伸缩杆(4)、复位弹簧(9)和安装槽(3)的数量一致。
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