CN111733973A - 一种高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法 - Google Patents

一种高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法，包括箱形柱、工字型梁和橡胶推板，所述箱形柱的右侧外壁上设置有支撑角，且支撑角的顶部边缘处固定安装有侧板，并且支撑角和侧板与箱形柱之间均设置为定位螺栓安装的固定连接，所述支撑角的顶部粘贴有硅胶垫，且支撑角和硅胶垫上均开设有贯穿孔，并且支撑角上的贯穿孔内固定安装有横杆，所述横杆的外侧套设有滑套，且滑套的端部与贯穿孔的内壁之间固定有弹性件，并且弹性件位于横杆的外侧。该高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法，能够便于柱、梁之间的快速有效安装定位，提高梁的定位便利性和固定的效率，同时提高钢结构连接处的稳定和抗震效果。

Description

一种高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法
技术领域
本发明涉及建筑钢结构技术领域，具体为一种高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法。
背景技术
建筑钢结构是现代建筑的常用施工手段之下，钢结构的连接定位，取决于其结构特性和金属的抗拉伸和良好的延展性，在安装建造时耗时短，无用废料排放少，同时具有良好的抗震抗拉效果，在承受侧向拉扯冲击时，不易产生刚性连接破坏相对于混凝土建筑，钢结构的使用极大的加快了建筑施工的周期和有效进度。
然而现有的建筑钢结构存在以下问题：
1、在进行梁、柱之间的安装和连接定位时，多采用螺栓和焊接两种方式共同使用，在进行梁的辅助安装时，其定位操作不便，极大的消耗人工劳动力，同时在安装定位时施工作业的安全隐患大；
2、受限于梁和柱之间的焊接定位，由于刚才的良好导热性，使得柱板的散热面积大，焊接连接处的冷却效率差异大，受到柱板的约束，焊缝产生的焊接残余应力大，易产生应力集中，在震动时，其焊缝连接处的梁易出现多发破裂，影响钢结构连接的抗震效果。
针对上述问题，急需在原有建筑钢结构的基础上进行创新设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法，以解决上述背景技术提出现有的建筑钢结构在进行梁、柱之间的安装和连接定位时，多采用螺栓和焊接两种方式共同使用，在进行梁的辅助安装时，其定位操作不便，极大的消耗人工劳动力，同时在安装定位时施工作业的安全隐患大，受限于梁和柱之间的焊接定位，由于刚才的良好导热性，使得柱板的散热面积大，焊接连接处的冷却效率差异大，受到柱板的约束，焊缝产生的焊接残余应力大，易产生应力集中，在震动时，其焊缝连接处的梁易出现多发破裂，影响钢结构连接抗震效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高层建筑抗震型建筑钢结构，包括箱形柱、工字型梁和橡胶推板，所述箱形柱的右侧外壁上设置有支撑角，且支撑角的顶部边缘处固定安装有侧板，并且支撑角和侧板与箱形柱之间均设置为定位螺栓安装的固定连接，所述支撑角的顶部粘贴有硅胶垫，且支撑角和硅胶垫上均开设有贯穿孔，并且支撑角上的贯穿孔内固定安装有横杆，所述横杆的外侧套设有滑套，且滑套的端部与贯穿孔的内壁之间固定有弹性件，并且弹性件位于横杆的外侧，而且滑套的外壁上转动连接有支撑杆的一端。
优选的，所述支撑角的侧截面设置为直角三角形状结构，且支撑角的边侧与侧板之间竖向共面，并且支撑角和侧板上的定位螺栓与箱形柱之间设置为贯穿的螺纹连接，所述支撑角和硅胶垫上的贯穿孔位于同一竖向投影面内，且支撑角上的贯穿孔与横杆平行分布，并且横杆与滑套之间为贴合的滑动连接。
优选的，所述硅胶垫的内部等间距均匀开设有泄压孔，且泄压孔设置为椭圆状，并且相邻的泄压孔内部之间贯通设置。
优选的，所述滑套与支撑杆设置为铰接的转动结构，且支撑杆设置为端部呈滚珠状的“L”字型结构，并且支撑杆关于支撑角的竖向中心轴线对称设置，而且滑套与支撑杆的转动连接处套设有阻尼环。
优选的，所述工字型梁设置于支撑角和硅胶垫的上方，且支撑角的左右两侧均固定安装有内空侧条，并且内空侧条的外壁顶部固定有定位筒，而且定位筒的内部贯穿安装有螺杆，同时螺杆的端部与箱形柱之间螺纹连接，所述螺杆位于定位筒内的外壁上套设有定位环，且定位环的外壁上固定有限位杆，并且限位杆贯穿安装于内空侧条的内部，所述定位环与螺杆设置为卡合的相对旋转结构，且定位环上的限位杆设置为“L”字型，并且限位杆的外壁呈条形锯齿状结构分布。
优选的，所述内空侧条的顶部贯穿安装有转轴，且转轴的上端固定连接有限位头，并且转轴位于内空侧条内的外壁上固定有齿轮。
优选的，所述内空侧条上的转轴为等间距分布，且内空侧条顶部的限位头下方设置为弧形内凹状结构，并且转轴外壁上的齿轮与限位杆的外壁锯齿结构之间啮合连接。
优选的，所述橡胶推板位于侧板的边侧，且橡胶推板和侧板的顶部边缘处之间安装有封边橡胶片、双段连杆和弹簧丝，并且双段连杆均匀分布，而且双段连杆的两端与橡胶推板和侧板的之间均设置为转动连接。
优选的，所述橡胶推板和侧板之间相互平行分布，且橡胶推板和侧板的内壁上均嵌入式安装有永磁体，并且橡胶推板和侧板上永磁体朝向相对面磁性设置为相同。
此外，本发明还提供了一种高层建筑抗震型建筑钢结构的连接方法，其具体的连接步骤如下：
S1：首先通过定位螺栓将支撑角和侧板在箱形柱上进行安装定位，在定位时支撑杆因阻尼环在滑套上转动限位，进行橡胶推板的支撑；
S2：然后放置工字型梁，工字型梁的自身重量使得支撑杆受压发生转动，且滑套在横杆上进行滑动，使得工字型梁的底部与硅胶垫的顶部之间更加贴合，放置稳定，硅胶垫因内部泄压孔发生形变压迫，进行工字型梁的支撑和减震防护；
S3：旋转螺杆，使得螺杆端部贯穿于箱形柱的内部，使得定位筒和支撑角定位更稳，同时限位杆随着螺杆的旋转前后移动和齿轮相互啮合，使得转轴和限位头同步旋转，进行工字型梁底部的压迫式挤压定位，提高工字型梁的放置稳定稳定性和操作便利效果；
S4：橡胶推板失去支撑杆的压迫，在双段连杆、弹簧丝和永磁体的共同作用下，与侧板做相对运动，使得橡胶推板更加贴合于工字型梁的端部，达到工字型梁端部的挤压定位，提高工字型梁的安装定位稳定效果，同时避免工字型梁因焊接刚性结构出现，造成其使用导热效率影响，工字型梁顶部翼缘的焊接残余应力集中现象产生，达到工字型梁的顶部翼缘防断裂脆性破坏，维持其抗震效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高层建筑抗震型建筑钢结构及其连接方法，能够便于柱、梁之间的快速有效安装定位，提高梁的定位便利性和固定的效率，同时提高钢结构连接处的稳定和抗震效果；
1、只需要通过支撑杆和滑套之间转动和限位，在支撑杆的支撑作用下进行橡胶推板的支撑定位，使得工字型梁的放置时利用其重力作用，能够改变支撑杆的支撑和倾斜朝向，使得橡胶推板发生位置移动进行工字型梁的端部加压定位，同时螺杆与箱形柱之间的贯穿螺纹连接使用，带着限位杆进行同步的位置移动改变，在限位杆和齿轮的相互啮合作用下，达到改变转轴和限位头的转动朝向，进行工字型梁的底部翼缘咬合加压固定，提高工字型梁的加固定位操作效率和便利性；
2、在双段连杆的连接与弹簧丝的弹性和永磁体的磁性相斥作用下，使得橡胶推板和侧板能够做有效的相对移动，改变侧板和橡胶推板之间的预留间距，达到工字型梁端部的支撑加固作用，而工字型梁的端部定位加固作用，能够避免焊接定位导致的梁柱焊接处的焊缝产生造成应力集中现象问题发生，使得工字型梁在长期使用和受到外力振动时，其连接定位处不会出现应力集中导致的钢结构裂纹，维持钢结构的正常使用，具有良好的抗震效果。
附图说明
图1为本发明正面结构示意图；
图2为本发明硅胶垫侧剖结构示意图；
图3为本发明箱形柱和工字型梁连接正面结构示意图；
图4为本发明工字型梁安装侧面结构示意图；
图5为本发明限位杆传动结构示意图；
图6为本发明橡胶推板安装结构示意图。
图中：1、箱形柱；2、支撑角；3、侧板；4、定位螺栓；5、硅胶垫；6、贯穿孔；7、横杆；8、滑套；9、弹性件；10、支撑杆；11、工字型梁；12、内空侧条；13、定位筒；14、螺杆；15、定位环；16、限位杆；17、转轴；18、限位头；19、齿轮；20、封边橡胶片；21、橡胶推板；22、双段连杆；23、弹簧丝；24、永磁体；25、泄压孔。
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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种高层建筑抗震型建筑钢结构，包括箱形柱1、工字型梁11和橡胶推板21，箱形柱1的右侧外壁上设置有支撑角2，且支撑角2的顶部边缘处固定安装有侧板3，并且支撑角2和侧板3与箱形柱1之间均设置为定位螺栓4安装的固定连接，支撑角2的顶部粘贴有硅胶垫5，且支撑角2和硅胶垫5上均开设有贯穿孔6，并且支撑角2上的贯穿孔6内固定安装有横杆7，横杆7的外侧套设有滑套8，且滑套8的端部与贯穿孔6的内壁之间固定有弹性件9，并且弹性件9位于横杆7的外侧，而且滑套8的外壁上转动连接有支撑杆10的一端。
支撑角2的侧截面设置为直角三角形状结构，且支撑角2的边侧与侧板3之间竖向共面，并且支撑角2和侧板3上的定位螺栓4与箱形柱1之间设置为贯穿的螺纹连接，便于支撑角2和侧板3两者的稳固安装定位，提高定位的稳定效果和效率，支撑角2和硅胶垫5上的贯穿孔6位于同一竖向投影面内，且支撑角2上的贯穿孔6与横杆7平行分布，并且横杆7与滑套8之间为贴合的滑动连接，方便滑套8的位置滑动，调整其使用的定位安装位置。
硅胶垫5的内部等间距均匀开设有泄压孔25，且泄压孔25设置为椭圆状，并且相邻的泄压孔25内部之间贯通设置，使得硅胶垫5在使用时具有良好的抗压和建筑效果。
滑套8与支撑杆10设置为铰接的转动结构，且支撑杆10设置为端部呈滚珠状的“L”字型结构，并且支撑杆10关于支撑角2的竖向中心轴线对称设置，而且滑套8与支撑杆10的转动连接处套设有阻尼环，方便利用支撑杆10进行橡胶推板21的安装定位，同时不会影响工字型梁11的快速有效安装。
工字型梁11设置于支撑角2和硅胶垫5的上方，且支撑角2的左右两侧均固定安装有内空侧条12，并且内空侧条12的外壁顶部固定有定位筒13，而且定位筒13的内部贯穿安装有螺杆14，同时螺杆14的端部与箱形柱1之间螺纹连接，螺杆14位于定位筒13内的外壁上套设有定位环15，且定位环15的外壁上固定有限位杆16，并且限位杆16贯穿安装于内空侧条12的内部，定位环15与螺杆14设置为卡合的相对旋转结构，且定位环15上的限位杆16设置为“L”字型，并且限位杆16的外壁呈条形锯齿状结构分布，设置边侧结构，便于提高工字型梁11的安装定位效率和稳定性。
内空侧条12的顶部贯穿安装有转轴17，且转轴17的上端固定连接有限位头18，并且转轴17位于内空侧条12内的外壁上固定有齿轮19，内空侧条12上的转轴17为等间距分布，且内空侧条12顶部的限位头18下方设置为弧形内凹状结构，并且转轴17外壁上的齿轮19与限位杆16的外壁锯齿结构之间啮合连接，便于通过控制螺杆14的旋转以及其与箱形柱1之间的连接，达到限位头18的旋转运动控制，使得限位头18能够对放置安装的工字型梁11端部进行稳定有效的挤压加固定位，提高其操作的便利和有效性。
橡胶推板21位于侧板3的边侧，且橡胶推板21和侧板3的顶部边缘处之间安装有封边橡胶片20、双段连杆22和弹簧丝23，并且双段连杆22均匀分布，而且双段连杆22的两端与橡胶推板21和侧板3的之间均设置为转动连接，橡胶推板21和侧板3之间相互平行分布，且橡胶推板21和侧板3的内壁上均嵌入式安装有永磁体24，并且橡胶推板21和侧板3上永磁体24朝向相对面磁性设置为相同，使得橡胶推板21和侧板3能够相对运动，利用两者的使用作用进行工字型梁11端部的挤压贴合定位，同时能够避免工字型梁11端部的焊接造成其使用时应力集中导致的裂纹，维持其使用的良好抗震效果。
此外，本发明还提供了一种高层建筑抗震型建筑钢结构的连接方法，其具体的连接步骤如下：
S1：首先通过定位螺栓4将支撑角2和侧板3在箱形柱1上进行安装定位，在定位时支撑杆10因阻尼环在滑套8上转动限位，进行橡胶推板21的支撑；
S2：然后放置工字型梁11，工字型梁11的自身重量使得支撑杆10受压发生转动，且滑套8在横杆7上进行滑动，使得工字型梁11的底部与硅胶垫5的顶部之间更加贴合，放置稳定，硅胶垫5因内部泄压孔25发生形变压迫，进行工字型梁11的支撑和减震防护；
S3：旋转螺杆14，使得螺杆14端部贯穿于箱形柱1的内部，使得定位筒13和支撑角2定位更稳，同时限位杆16随着螺杆14的旋转前后移动和齿轮19相互啮合，使得转轴17和限位头18同步旋转，进行工字型梁11底部的压迫式挤压定位，提高工字型梁11的放置稳定稳定性和操作便利效果；
S4：橡胶推板21失去支撑杆10的压迫，在双段连杆22、弹簧丝23和永磁体24的共同作用下，与侧板3做相对运动，使得橡胶推板21更加贴合于工字型梁11的端部，达到工字型梁11端部的挤压定位，提高工字型梁11的安装定位稳定效果，同时避免工字型梁11因焊接刚性结构出现，造成其使用导热效率影响，工字型梁11顶部翼缘的焊接残余应力集中现象产生，达到工字型梁11的顶部翼缘防断裂脆性破坏，维持其抗震效果。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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 (10)

1.一种高层建筑抗震型建筑钢结构，包括箱形柱（1）、工字型梁（11）和橡胶推板（21），其特征在于：所述箱形柱（1）的右侧外壁上设置有支撑角（2），且支撑角（2）的顶部边缘处固定安装有侧板（3），并且支撑角（2）和侧板（3）与箱形柱（1）之间均设置为定位螺栓（4）安装的固定连接，所述支撑角（2）的顶部粘贴有硅胶垫（5），且支撑角（2）和硅胶垫（5）上均开设有贯穿孔（6），并且支撑角（2）上的贯穿孔（6）内固定安装有横杆（7），所述横杆（7）的外侧套设有滑套（8），且滑套（8）的端部与贯穿孔（6）的内壁之间固定有弹性件（9），并且弹性件（9）位于横杆（7）的外侧，而且滑套（8）的外壁上转动连接有支撑杆（10）的一端。
2.根据权利要求1所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述支撑角（2）的侧截面设置为直角三角形状结构，且支撑角（2）的边侧与侧板（3）之间竖向共面，并且支撑角（2）和侧板（3）上的定位螺栓（4）与箱形柱（1）之间设置为贯穿的螺纹连接，所述支撑角（2）和硅胶垫（5）上的贯穿孔（6）位于同一竖向投影面内，且支撑角（2）上的贯穿孔（6）与横杆（7）平行分布，并且横杆（7）与滑套（8）之间为贴合的滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述硅胶垫（5）的内部等间距均匀开设有泄压孔（25），且泄压孔（25）设置为椭圆状，并且相邻的泄压孔（25）内部之间贯通设置。
4.根据权利要求2所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述滑套（8）与支撑杆（10）设置为铰接的转动结构，且支撑杆（10）设置为端部呈滚珠状的“L”字型结构，并且支撑杆（10）关于支撑角（2）的竖向中心轴线对称设置，而且滑套（8）与支撑杆（10）的转动连接处套设有阻尼环。
5.根据权利要求1所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述工字型梁（11）设置于支撑角（2）和硅胶垫（5）的上方，且支撑角（2）的左右两侧均固定安装有内空侧条（12），并且内空侧条（12）的外壁顶部固定有定位筒（13），而且定位筒（13）的内部贯穿安装有螺杆（14），同时螺杆（14）的端部与箱形柱（1）之间螺纹连接，所述螺杆（14）位于定位筒（13）内的外壁上套设有定位环（15），且定位环（15）的外壁上固定有限位杆（16），并且限位杆（16）贯穿安装于内空侧条（12）的内部，所述定位环（15）与螺杆（14）设置为卡合的相对旋转结构，且定位环（15）上的限位杆（16）设置为“L”字型，并且限位杆（16）的外壁呈条形锯齿状结构分布。
6.根据权利要求5所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述内空侧条（12）的顶部贯穿安装有转轴（17），且转轴（17）的上端固定连接有限位头（18），并且转轴（17）位于内空侧条（12）内的外壁上固定有齿轮（19）。
7.根据权利要求6所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述内空侧条（12）上的转轴（17）为等间距分布，且内空侧条（12）顶部的限位头（18）下方设置为弧形内凹状结构，并且转轴（17）外壁上的齿轮（19）与限位杆（16）的外壁锯齿结构之间啮合连接。
8.根据权利要求1所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述橡胶推板（21）位于侧板（3）的边侧，且橡胶推板（21）和侧板（3）的顶部边缘处之间安装有封边橡胶片（20）、双段连杆（22）和弹簧丝（23），并且双段连杆（22）均匀分布，而且双段连杆（22）的两端与橡胶推板（21）和侧板（3）的之间均设置为转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：所述橡胶推板（21）和侧板（3）之间相互平行分布，且橡胶推板（21）和侧板（3）的内壁上均嵌入式安装有永磁体（24），并且橡胶推板（21）和侧板（3）上永磁体（24）朝向相对面磁性设置为相同。
10.根据权利要求1所述的一种高层建筑抗震型建筑钢结构，其特征在于：建筑钢结构的连接方法如下：
S1：首先通过定位螺栓（4）将支撑角（2）和侧板（3）在箱形柱（1）上进行安装定位，在定位时支撑杆（10）因阻尼环在滑套（8）上转动限位，进行橡胶推板（21）的支撑；
S2：然后放置工字型梁（11），工字型梁（11）的自身重量使得支撑杆（10）受压发生转动，且滑套（8）在横杆（7）上进行滑动，使得工字型梁（11）的底部与硅胶垫（5）的顶部之间更加贴合，放置稳定，硅胶垫（5）因内部泄压孔（25）发生形变压迫，进行工字型梁（11）的支撑和减震防护；
S3：旋转螺杆（14），使得螺杆（14）端部贯穿于箱形柱（1）的内部，使得定位筒（13）和支撑角（2）定位更稳，同时限位杆（16）随着螺杆（14）的旋转前后移动和齿轮（19）相互啮合，使得转轴（17）和限位头（18）同步旋转，进行工字型梁（11）底部的压迫式挤压定位，提高工字型梁（11）的放置稳定稳定性和操作便利效果；
S4：橡胶推板（21）失去支撑杆（10）的压迫，在双段连杆（22）、弹簧丝（23）和永磁体（24）的共同作用下，与侧板（3）做相对运动，使得橡胶推板（21）更加贴合于工字型梁（11）的端部，达到工字型梁（11）端部的挤压定位，提高工字型梁（11）的安装定位稳定效果，同时避免工字型梁（11）因焊接刚性结构出现，造成其使用导热效率影响，工字型梁（11）顶部翼缘的焊接残余应力集中现象产生，达到工字型梁（11）的顶部翼缘防断裂脆性破坏，维持其抗震效果。
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