CN111335725A - 一种具有可变位x形钢支撑的层高可调型房屋结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，包括弹簧凹连接件、凸连接件、固定滑轮、钢丝绳、电机、X形钢架支撑、变位滑轮、卡位齿轮、转轴、金属卡位键、外墙、一层楼板、二层楼板、门、楼梯、窗。电机顺时针转动通过滑轮提拉钢丝绳使转轴转动，转轴与卡位齿轮固结，金属卡位键与转轴通过钢丝连接，转轴转动带动金属卡位键收缩，卡位齿轮开始转动，卡位齿轮的转动使变位滑轮开始在轨道上滚动，变位滑轮的运动使X形钢架收缩，从而使一层楼板上升；一层楼板能够缓慢下降，恢复原状态，房屋为正常的二层建筑结构，满足人们正常的休息和生活。

Description

一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构

技术领域

本发明属于房屋建筑相关技术领域，具体涉及一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构。

背景技术

房屋建筑是指在规划设计地点，为用户提供进行生产、居住、学习、公共活动的实体，房屋建筑结构是指根据房屋的梁、柱、墙等主要承重构件的建筑材料划分类别，房屋结构设计的目的是要保证所建造的结构安全使用，能够在规定的年限内满足预期功能的要求，并且经济合理。目前我国房屋结构类型分为钢结构、钢和钢筋混凝土结构、钢筋混凝土结构、混合结构。

近年来由于城市工业化和商业化的迅速发展，人们更加注重精神层次的追求，有些房屋建筑已经不适应日趋繁荣的物质、文化需求，单一的使用功能受到限制。如有的房屋在平时使用时刻作为普通住宅，而在有需求时需要变成小型体育场馆；有的展览馆在平时只需要正常使用空间，而在展览高大展品时需要更大更高的空间。然而传统的房屋结构类型并不能满足在承重的同时具有可升降功能。为了丰富房屋使用功能，满足不同的使用需求，本发明提出一种可使一层楼板升高到紧扣二层楼板，使一层室内空间变大而二层空间得到压缩的具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑。本发明为解决现有的房屋建筑技术不能满足人们需求的问题提供了新颖的解决方案。

本发明的基本原理是利用卡位齿轮使X形钢架支撑中的金属卡位键处于放松或约束状态从而实现X形钢架支撑的变位或固定。通过放松卡位齿轮，使X形钢架支撑升高，X形钢架支撑对一层楼板有向上的支撑力，一层楼板缓慢上升，直到一层楼板上的凹连接件紧扣二层楼板凸连接件。此时，卡位齿轮停止转动，金属卡位键弹出，阻止卡位齿轮转动，进而使X形钢架支撑具有足够承载力，保证结构的稳定性。

发明内容

发明目的：为解决现有房屋建筑不能满足人们需求的问题，本发明提出一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑。本发明具有结构简单、承重稳定、升降方便、满足人们对于房屋使用功能多样化需求的优点。在正常状态下，此时房屋为二层，一层楼板由X形钢架支撑，当有特殊要求时，如进行球类活动或展览高大物品，则可打开上升开关，此时一层楼板升到二层，且两层楼板之间通过凹凸弹簧扣连接，从而保证结构的安全。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案。

本发明所述的可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑，主要包括弹簧凹连接件(1)、凸连接件(2)、固定滑轮(3)、钢丝绳(4)、电机(5)、X形钢架支撑(6)、变位滑轮(7)、卡位齿轮(8)、转轴(9)、金属卡位键(10)、外墙(11)、一层楼板(12)、二层楼板(13)、门(14)、楼梯(15)、窗(16)。弹簧凹连接件(1)与二层楼板(13)固结，凸连接件(2)镶嵌于一层楼板(12)上侧，二层楼板(13)侧面均布置固定滑轮(3)，电机(5)位于二层楼板(13)上中央位置，钢丝绳(4)通过固定滑轮(3)一端连接电机(5)另一端连接转轴(9)，X形钢架支撑(6)布置于基础上，变位滑轮(7)与X形钢架上下横架固结，卡位齿轮(8)与转轴(9)固结，金属卡位键(10)与转轴(9)通过钢丝连接，外墙(11)支撑二层楼板(13)，门(14)、楼梯(15)设置在两个X形钢架支撑中间，且不在同一侧，窗(16)的布置形式与X形钢架支撑沿外墙长度间隔布置并相连。此装置为电动升降装置，操作简单，由电机(5)和X形钢架支撑(6)组成主要的工作系统。电机(5)可顺时针转动和逆时针转动。打开上升开关，电机(5)顺时针转动通过滑轮(3)提拉钢丝绳(4)使转轴(9)转动，转轴(9)与卡位齿轮(8)固结，金属卡位键(10)与转轴(9)通过钢丝连接，转轴(9)转动带动金属卡位键(10)收缩，卡位齿轮(8)开始转动，卡位齿轮(8)的转动使变位滑轮(7)开始在轨道上滚动，变位滑轮(7)的运动使X形钢架收缩，从而使一层楼板(11)上升，当其上升到一层楼板的凸连接件(2)紧扣二层楼板的弹簧凹连接件(1)时，电机(5)不再转动，金属卡位键(10)卡住卡位齿轮(8)使其不再转动。此时房屋由正常的二层建筑结构变为一层建筑结构，满足人们对于特定场景的需要，比如室内篮球场、小型展览厅等。打开下降开关，电机(5)逆时针转动时，电机转动带动钢丝绳(4)，钢丝绳(4)引起转轴(9)转动，此时转轴(9)转动方向与提升时转动方向相反，楼板之间凹凸连接件受到X形支撑(6)伸展的力而断开连接，一层楼板(12)缓慢下降，直到恢复原状态，此时房屋为正常的二层建筑结构，满足人们正常的休息和生活。

本发明中的弹簧凹凸连接件由锌合金制成，其强度较好，可塑性高，凹连接件(1)内藏有弹簧，一层楼板(12)上升状态下弹簧被压缩，凹连接件两侧微微张开，凸连接件(2)缓慢上升，直到连接件扣住，此时。楼板不再上升，一层楼板(12)除X形钢架的支撑外，还有二层楼板(13)对其的支撑力，从而使结构更加安全。一层楼板(12)下降时，凹连接件(1)内弹簧被拉伸，弹簧的拉力使凹连接件(1)两侧张开，连接件分离开，一层楼板(12)缓慢下降，直至恢复原状态。

其中的X形钢架支撑(6)主要由钢材制成，其钢材弹性模量不低于235MPa。X形钢架支撑呈三角形形状可以提高支撑的承载力，本房屋中正常状态时是两层建筑结构，由X形钢架支撑一层楼板，升高之后房屋为一层建筑结构状态，在这个变化过程中，X形钢架支撑承载力始终在最大的变化范围内。屋盖(17)由承重墙支撑，二层楼板(13)的荷载由承重墙承担，一层楼板(12)的荷载传递途径为楼板、X形钢架支撑、基础。X形钢架支撑(6)为对称结构，传力途径简单，中间能量耗散少，能够均匀地传到基础。

本发明中的变位滑轮(7)为钢材制成，楼板和地面均设有轨道可供变位滑轮滑动，当其到一定位置时，内设有凹槽固定住变位滑轮，使其不致因惯性力发生滑动。当其变位滑轮(7)固定动时，楼板传递的力主要由长方形横架承担，再由X形斜架传至地面。

本发明中的卡位齿轮(8)齿数应不少于8个齿轮，金属卡位键(10)的数量不少于4个，齿轮和卡位键的强度不低于345MPa，确保齿轮(8)固定不会发生微小转动，影响结构的稳定性。

本发明中的转轴(9)通过钢丝绳(4)与电机(5)相连，电机(5)的转动通过钢丝绳(4)带动转轴(9)转动，转轴(9)转动引起卡位齿轮(8)的转动。

本发明中的门(14)应设置在两个X形钢架支撑中间，使其不影响支撑结构正常运转，同时方便行人通过。窗(16)的布置形式应与X形钢架支撑沿外墙长度间隔布置并相连。

与现有的房屋相比，本发明具有以下优点：

1、本发明中的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系，其房屋的承重结构为X形钢架支撑和外围承重墙，传力途径简单，能承受较大的荷载，满足结构设计的要求，房屋的安全性能好。

2、本发明中的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系，与原有房屋相比，X形钢架装置布置于外墙内，不影响房屋的外部造型及正常使用功能，节省工作量。

3、本发明中的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系，其楼板升降自由，可根据用户的实际需求决定房屋的状态，上升下降平稳，不影响人们正常的生活。

4、本发明中的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系，其围护结构的采光充足，采用X形钢架支撑加围护加支撑加围护结构的形式，外观大气。

5、本发明中的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系，其工作方式简单，有电动升降开关控制其运行，打开上升开关，电机开始运行，从而使楼板到达设定的位置，打开下降开关，楼板下降至原状态。

6、本发明中的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系，构造相对普通房屋简单，施工方便，占用的空间小，与其他各种类型的房屋相比造价成本低，满足人们对于房屋使用功能多样化的追求。

附图说明：

图1为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系正常状态下的正视图。

图2为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系正常状态下的右视图。

图3为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系正常状态下的后视图。

图4为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系正常状态下的左视图。

图5为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系一层楼板上升后的正视图。

图6为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系一层楼板上升后的右视图。

图7为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系一层楼板上升后的后视图。

图8为本发明一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋建筑体系一层楼板上升后的左视图

图9分别为X形钢架支撑正常状态下和升高之后的三维效果图。

图10为齿轮的三维效果图。

图11为楼板之间连接件的正视图。

图12为电机的三维效果图

图中：弹簧凹连接件(1)、凸连接件(2)、滑轮(3)、钢丝绳(4)、电机(5)、X形钢架支撑(6)、变位滑轮(7)、卡位齿轮(8)、转轴(9)、金属卡位键(10)、外墙(11)、一层楼板(12)、二层楼板(13)、门(14)、楼梯(15)、窗(16)、屋盖(17)

具体实施方式

下面结合本发明实施中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

如图1所示，是本发明一种X形钢架支撑可升降新型房屋体系的实施实例，其主要包括：弹簧凹连接件(1)、凸连接件(2)、滑轮(3)、钢丝绳(4)、电机(5)、X形钢架支撑(6)、变位滑轮(7)、卡位齿轮(8)、转轴(9)、金属卡位键(10)、外墙(11)、一层楼板(12)、二层楼板(13)、门(14)、楼梯(15)、窗(16)。

实施步骤如下：

1、本房屋首层层高3.9m，二层层高3.6m，内设有楼梯。一层楼板下边缘布置设置合理的X形钢架支撑，做成围护结构加X形钢架支撑的形式。一层楼板的荷载由X形钢架支撑承担，共布置14个X形钢架。在房屋正常状态下人们可以进行日常的工作生活。

2、确定每个X形钢架支撑的高度为3.9m，X形钢架选用Q345钢材，变位滑轮由钢材制成，变位滑轮直径设置为500mm，在楼板上升过程中荷载传递方式为楼板、变位滑轮、钢架、基础。其变位滑轮在地板和一层楼板内均设有轨道，且确定每段轨道的长度合理，在固定位置设置变位滑轮的凹槽，保证其不会因为惯性力而发生微小滑动。当一层楼板固定时，一层楼板自重及活荷载传递的力主要由X形钢架承担。

3、确定每个卡位齿轮直径为800mm，齿轮选用钢材，确保其不会在运行过程中发生大的磨损。X形斜架上设置金属卡位键，便于固定齿轮。卡位齿轮与转轴采用固结的形式，转轴的一端与钢丝绳相连，钢丝绳选用公称直径为16mm的单股，最大承载力为254KN，钢丝绳的另一端通过滑轮连接到二层楼板上的电机。电机选用功率大于15KW，确保钢丝绳有足够的拉力使转轴转动。

4、当需要办一个小型室内画展时，一层房间的高度不能满足人们对于欣赏作品的要求，这时需要打开上升开关，一层楼板缓慢上升，当一层楼板的凸连接件接触二层楼板的弹簧凹连接件时，二层楼板凹连接件的弹簧被压缩，凹连接件的边缘微张，一层楼板继续上升，直到变位滑轮运行到轨道内凹槽，此时楼板之间的连接件紧扣，一层楼板不仅由X形钢架提供支撑力，还由二层楼板提供支撑力，二层楼板由承重墙支撑。此时房屋变为一层，高度足够支持办小型画展。同理，若需要打室内篮球的话，则直接以X形钢架为基础，设置篮筐即可。

一层楼板下降时的工作原理同上升时的工作原理相同，楼板之间的连接件缓慢松开，楼板慢慢下降，直至X形钢架恢复原状态。此时房屋为二层建筑结构。

以上为本发明的一个典型实施例，但本发明的实施不限于此。

Claims (6)

1.一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，其特征在于：包括弹簧凹连接件(1)、凸连接件(2)、固定滑轮(3)、钢丝绳(4)、电机(5)、X形钢架支撑(6)、变位滑轮(7)、卡位齿轮(8)、转轴(9)、金属卡位键(10)、外墙(11)、一层楼板(12)、二层楼板(13)、门(14)、楼梯(15)和窗(16)；电机(5)和X形钢架支撑(6)组成工作系统；

弹簧凹连接件(1)与二层楼板(13)固结，凸连接件(2)镶嵌于一层楼板(12)上侧，二层楼板(13)侧面均布置固定滑轮(3)，电机(5)位于二层楼板(13)上中央位置，钢丝绳(4)通过固定滑轮(3)一端连接电机(5)另一端连接转轴(9)，X形钢架支撑(6)布置于基础上，变位滑轮(7)与X形钢架上下横架固结，卡位齿轮(8)与转轴(9)固结，金属卡位键(10)与转轴(9)通过钢丝连接，外墙(11)支撑二层楼板(13)，门(14)、楼梯(15)设置在两个X形钢架支撑中间，且不在同一侧，窗(16)的布置形式与X形钢架支撑沿外墙长度间隔布置并相连。

2.根据权利要求1所述的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，其特征在于：电机(5)能够顺时针转动或逆时针转动；当打开上升开关时，电机(5)顺时针转动通过滑轮(3)提拉钢丝绳(4)使转轴(9)转动，转轴(9)与卡位齿轮(8)固结，金属卡位键(10)与转轴(9)通过钢丝连接，转轴(9)转动带动金属卡位键(10)收缩，卡位齿轮(8)开始转动，卡位齿轮(8)的转动使变位滑轮(7)开始在轨道上滚动，变位滑轮(7)的运动使X形钢架收缩，从而使一层楼板(12)上升，当其上升到一层楼板的凸连接件(2)紧扣二层楼板(13)的弹簧凹连接件(1)时，电机(5)不再转动，金属卡位键(10)卡住卡位齿轮(8)使其不再转动；此时房屋由二层建筑结构变为一层建筑结构；打开下降开关，电机(5)逆时针转动时，电机转动带动钢丝绳(4)，钢丝绳(4)引起转轴(9)转动，此时转轴(9)转动方向与提升时转动方向相反，楼板之间凹凸连接件受到X形支撑(6)伸展的力而断开连接，一层楼板(12)缓慢下降，直到恢复原状态，此时房屋为的二层建筑结构。

3.根据权利要求1所述的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，其特征在于：弹簧凹凸连接件由锌合金制成，凹连接件(1)内藏有弹簧，一层楼板(12)上升状态下弹簧被压缩，凹连接件两侧微微张开，凸连接件(2)上升直到被扣住，一层楼板(12)不再上升；一层楼板(12)除X形钢架的支撑外，还有二层楼板(13)的支撑力；一层楼板(12)下降时，凹连接件(1)内的弹簧被拉伸，弹簧的拉力使凹连接件(1)两侧张开，一层楼板(12)下降恢复至原状态。

4.根据权利要求1所述的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，其特征在于：X形钢架支撑(6)由钢材制成，其钢材弹性模量不低于235MPa；X形钢架支撑呈三角形形状提高支撑的承载力，本房屋中正常状态时是两层建筑结构，由X形钢架支撑一层楼板，升高之后房屋为一层建筑结构状态，在这个变化过程中，X形钢架支撑承载力始终在最大的变化范围内；屋盖(17)由承重墙支撑，二层楼板(13)的荷载由承重墙承担，一层楼板(12)的荷载传递途径为楼板、X形钢架支撑、基础；X形钢架支撑(6)为对称结构。

5.根据权利要求1所述的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，其特征在：于变位滑轮(7)为钢材制成，楼板和地面均设有轨道可供变位滑轮滑动；当其变位滑轮(7)固定动时，楼板传递的力由长方形横架承担，再由X形斜架传至地面；。

6.根据权利要求1所述的一种具有可变位X形钢支撑的层高可调型房屋结构筑，其特征在于：卡位齿轮(8)齿数不少于八个齿轮，金属卡位键(10)的数量不少于四个，卡位齿轮(8)和金属卡位键的强度不低于345MPa。

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