CN112663811B - 一种钢结构防屈曲支撑加固装置及建筑物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢结构防屈曲支撑加固装置及建筑物，包括防屈曲支撑，防屈曲支撑的两端均铰接有固定器，其中一个固定器能够与相互垂直的两根钢梁中的一根钢梁滑动连接，另一个固定器能够与另一根钢梁滑动连接，固定器包括外壳，外壳安装有锁紧机构，固定器能够通过锁紧机构与钢梁锁紧固定，本发明的加固装置能够根据加固需求进行调整，不会产生因加固需求的改变而导致原有加固装置的废弃及因为重新加固对原结构造成的二次伤害。

Description

一种钢结构防屈曲支撑加固装置及建筑物

技术领域

本发明涉及钢结构建筑技术领域，具体涉及一种钢结构防屈曲支撑加固装置及建筑物。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

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，其结构主要包括由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件，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。而由于大型厂房等钢结构建筑对于空间要求较高，为了满足空间要求，钢结构的整体跨度较大而抗侧刚度较小，在大风、大雪以及地震等极端自然灾害的作用下极易发生由于抗侧刚度较小而引起的局部破坏甚至整体的倒塌。对于有些大型的工业厂房来说，需要满足一定的梁下的净空要求，因此对结构的加固造成了一定的困难，很难通过应用加固装置来进行加固而不影响到结构的空间布局以及满足梁下净空要求。

目前，现有技术的钢结构加固支撑结构都很简单，基本是单纯的钢结构支撑，发明人发现，现有的单纯的钢结构支撑很难满足加固的要求，同时，普通的加固装置只能固定在某一特定的位置，安装之后直到损坏都无法对其进行调整以及更换，无法重复使用，对原结构会造成如开孔等永久性的损伤，没有办法进行更换以及通过调整来应对不同的加固需求，加固位置完全固定，不能适应荷载的变化，结构加固后容易在严重自然灾害时产生自破坏，不利于结构安全。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种钢结构防屈曲支撑加固装置，能够根据加固需求进行调整，不会产生因加固需求的改变而导致的废弃及因为重新加固对原结构造成二次伤害的现象。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钢结构防屈曲支撑加固装置，包括防屈曲支撑，防屈曲支撑的两端均铰接有固定器，其中一个固定器能够与相互垂直的两根钢梁中的一根钢梁滑动连接，另一个固定器能够与另一根钢梁滑动连接，固定器包括外壳，外壳安装有锁紧机构，固定器能够通过锁紧机构与钢梁锁紧固定。

进一步的，所述外壳包括用于设置在钢梁的腹板两侧的第一外壳部和第二外壳部，第一外壳部和第二外壳部可拆卸固定连接，第一外壳部和第二外壳部设有滑槽，通过滑槽与钢梁的翼缘板滑动连接。

进一步的，所述滑槽内设有滑轮，所述滑轮能够与钢梁的翼缘板端面接触。

进一步的，所述第一外壳部和第二外壳部均设有连接座，第一外壳部和第二外壳部的连接座通过固定螺栓和固定螺母固定连接，第一外壳部和第二外壳部的连接座之间的固定螺栓的杆段外周套有弹簧。

进一步的，所述锁紧机构包括位于外壳内部且沿钢梁轴线方向设置的第一限位板和第二限位板，第一限位板和第二限位板与外壳转动连接，第一限位板和第二限位板与锁紧驱动件连接，锁紧驱动件能够驱动第一限位板和第二限位板转动，实现第一限位板和第二限位板外侧端部进入或离开钢梁腹板设置的卡槽。

进一步的，所述第一限位板和第二限位板均通过扭簧与设置在外壳的转轴转动连接，扭簧用于对第一限位板和第二限位板进行复位。

进一步的，所述锁紧驱动件包括设置在外壳内部的磁铁组及设置在第一限位板和第二限位板外侧端部内的永久磁铁，所述磁铁组包括电源，所述电源两侧设有绕线柱，电源两侧的绕线柱分别缠绕有第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈，第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈的缠绕方向相反，能够分别对第一限位板和第二限位板的外侧端部产生方向相反的磁场力。

进一步的，还包括发条机构，所述发条机构用于固定在钢梁上，发条机构与钢绞线的一端连接，钢绞线的另一端与固定器连接，且钢铰线与设置发条机构的钢梁上的固定器连接，发条机构能够通过钢绞线对固定器施加拉力。

进一步的，所述发条机构包括壳体，所述壳体内设有固定轴，固定轴与发条的内圈部分固定，发条最外层的弯曲结构通过转子设置的开口卡在转子上，所述转子与固定轴转动连接，转子上缠绕有钢绞线，钢绞线端部伸出壳体外部并与固定器连接。

第二方面，本发明提供了一种建筑物，设置有第一方面所述的钢结构防屈曲支撑加固装置。

本发明的有益效果：

1.本发明的防屈曲支撑加固装置，防屈曲支撑两端的固定器能够分别沿钢梁滑动，并且能够通过锁紧机构与钢梁锁紧固定，进而实现了防屈曲支撑固定位置及角度的调节，能够根据加固需求进行调整，不会产生因加固需求的改变而导致原有加固装置的废弃及因为重新加固对原结构造成的二次伤害，而且整体操作简单方便。

2.本发明的防屈曲支撑加固装置，固定器的外壳由第一外壳部和第二外壳部可拆卸连接构成，固定器安装拆卸方便，所有部件均可替换并重复使用。

3.本发明的防屈曲支撑加固装置，可以在钢结构正常使用无需加固时，使得防屈曲支撑紧贴钢梁，减少空间占用，不影响梁下净空要求。

4.本发明的防屈曲支撑加固装置，利用限位板和卡槽配合来实现固定器与钢梁的锁紧固定，卡槽可预先在钢梁上进行加工，无需在钢梁上打孔或焊接，不会影响到钢结构的原有结构性能。

5.本发明的防屈曲支撑加固装置，锁紧驱动件利用永久磁铁和电磁铁组，配合限位板和发条机构，能够实现固定器的自动滑动，并可以实现在整个装置在梁上任意位置的快速固定，整个过程操作方便，可以实现任何加固位置及角度需求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明钢结构应急加固情况下实施例1整体结构示意图；

图2为本发明钢结构正常使用情况下实施例1整体结构示意图；

图3为本发明实施例1防屈曲支撑结构示意图；

图4为本发明实施例1第一固定器结构示意图；

图5为本发明实施例1第一固定器爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例1磁铁组件结构示意图；

图7为本发明实施例1卡槽板结构示意图；

图8为本发明实施例1发条机构与钢绞线装配示意图；

图9为本发明实施例1发条机构爆炸结构示意图；

其中，1.防屈曲支撑，1-1.外围约束套管，1-2.内核钢芯，2.第一固定器，2-1.第一外壳部，2-2.第二外壳部，2-3.固定螺栓，2-4.固定螺母，2-5.弹簧，2-6.滑槽，2-7.滑轮，2-8.第一限位板，2-9.第二限位板，2-10.扭簧，2-11.凸台，2-12.磁铁组，2-12-1.安装壳，2-12-2.蓄电池，2-12-3.绕线柱，2-12-4.第一电磁铁线圈，2-12-5.第二电磁铁线圈，2-13.永久磁铁，2-14.铰接耳板，3.第二固定器，4.第一钢梁，5.第二钢梁，6.卡槽板，7.发条机构，7-1.壳体，7-2.固定轴，7-3.转子，7-4.发条，8.钢绞线，9.卡扣。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅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设备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。

正如背景技术所介绍的，目前的防屈曲加固装置只能固定在某一特定的位置，安装之后直到损坏都无法对其进行调整以及更换，无法重复使用，对原结构会造成如开孔等永久性的损伤，没有办法进行更换以及通过调整来应对不同的加固需求，加固位置完全固定，不能适应荷载的变化，结构加固后容易在严重自然灾害时产生自破坏，不利于结构安全，针对上述问题，本申请提出了一种钢结构防屈曲支撑加固装置。

本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-图9所示，一种钢结构防屈曲支撑加固装置，包括防屈曲支撑1、第一固定器2及第二固定器3，所述第一固定器和第二固定器分别与防屈曲支撑的两端铰接，第一固定器能够与横向的第一钢梁4滑动连接，第二固定器能够与竖向的第二钢梁5滑动连接，第一钢梁和第二钢梁垂直连接，第一固定器和第二固定器均设置有锁紧机构，第一固定器能够通过锁紧机构与第一钢梁锁紧固定，第二固定器能够通过锁紧机构与第二钢梁锁紧固定，本实施例中，所述第一钢梁和第二钢梁均采用工字梁。

优选的，所述防屈曲支撑包括外围约束套管1-1，所述外围约束套管采用钢材质制成，所述外围约束套管内部设有内核钢芯1-2，所述内核钢芯的截面为十字形状，所述防屈曲支撑主要受力部分为内核钢芯，外围套管起到约束内核钢芯防止其屈曲从而提高其承载能力的作用，上述结构采用现有的防屈曲支撑结构即可。

在其他一些实施例中，采用其他类型的防屈曲支撑，本领域技术人员可根据实际需要进行选择，可以理解的是，防屈曲支撑的截面尺寸和长度都可根据需求进行选择和调整。

所述套管的两端设有铰接耳板，套管两端分别通过铰接耳板与第一固定器和第二固定器铰接。

所述第一固定器和第二固定器的结构完全相同，以第一固定器为例进行说明。

所述第一固定器包括外壳，优选的，所述外壳采用钢材制成，所述外壳包括用于分别设置在第一钢梁腹板两侧的第一外壳部2-1和第二外壳部2-2，第一外壳部和第二外壳部的上下两端均设置有连接座，连接座上设置有多个连接孔，所述第一外壳部和第二外壳部的连接座通过连接孔穿过有固定螺栓2-3，固定螺栓上旋紧有固定螺母2-4，通过固定螺栓和固定螺母将第一外壳部和第二外壳部进行可拆卸固定，方便对第一固定器进行拆卸。第一外壳部和第二外壳部均设置有铰接耳板，通过铰接耳板2-14与防屈曲支撑铰接。

优选的，所述第一外壳部和第二外壳部之间的固定螺栓杆段上套有弹簧2-5，弹簧在固定螺栓紧固时处于压缩状态，弹簧主要作用为固定螺栓和固定螺母放松时通过弹力使第一固定器脱离第一钢梁而保持完整不会散落。

所述第一外壳部和第二外壳部相对的端面上下端均设置有滑槽2-6，所述第一钢梁的上翼缘板和下翼缘板能够嵌入所述滑槽中，第一外壳部和第二外壳部通过滑槽与第一钢梁滑动连接，能够沿第一钢梁的轴线方向滑动。

优选的，所述滑槽内设置有多个滑轮2-7，所述滑轮与轮轴转动连接，轮轴固定在滑槽的上下槽面之间，所述滑轮能够与第一钢梁上翼缘板和下翼缘板的端面接触，滑轮用于使得外壳沿第一钢梁的滑动更加平稳顺畅。

所述第一外壳部和第二外壳部相对的端面均设置有锁紧机构，以第一外壳部上的锁紧机构为例进行说明。

所述锁紧机构包括沿第一钢梁轴线方向设置的第一限位板2-8和第二限位板2-9，所述第一限位板和第二限位板靠近第一钢梁腹板的端面均为光滑平面，所述第一外壳部的端面上固定有铰接轴，第一限位板和第二限位板均通过扭簧2-10与铰接轴转动连接，进而实现了第一限位板和第二限位板与第一外壳部的转动连接。

所述第一限位板和第二限位板相互靠近的内侧端部设有凸台2-11，用于与第一外壳部的端面接触，凸台的作用是在锁紧时使限位板有足够的面积与第一外壳接触，增加稳定性。

所述第一限位板和第二限位板与锁紧驱动件连接，锁紧驱动件能够驱动第一限位板和第二限位板转动。

所述锁紧驱动件包括磁铁组2-12及永久磁铁2-13。

所述第一限位板和第二限位板的外侧端部均固定有永久磁铁。

所述磁铁组设置在第一外壳部内部，包括安装壳2-12-1，所述安装壳内固定有电源，优选的，所述电源采用蓄电池2-12-2，所述蓄电池的两侧均设置有多个绕线柱2-12-3，两侧绕线柱的位置分别与第一限位板和第二限位板安装的永久磁铁相对应，两侧的所述绕线柱上分别缠绕有第一电磁铁线圈2-12-4和第二电磁铁线圈2-12-5，所述第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈的缠绕方向相反且均与蓄电池连接，通电后，可以使得第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈产生相反的磁极，进而对第一限位板和第二限位板的永久磁铁施加方向相反的作用力。

本实施例中，在扭簧的作用下，第一限位板和第二限位板的外侧端部卡入第一钢梁腹板预先设置的卡槽中，优选的，在第一钢梁腹板两侧通过焊接的方式在需要的位置焊接卡槽板6，卡槽板设有多个间隔设定距离设置的卡槽，在其他一些实施例中，也可在浇注钢结构所需工字梁时预先浇筑出卡槽。

当第一限位板和第二限位板的外侧面端部卡入卡槽中时，此时第一固定器与第一钢梁锁紧固定。利用限位板和卡槽配合来实现固定器与钢梁的锁紧固定，卡槽可预先在钢梁上进行加工，无需在钢梁上打孔或焊接，不会影响到钢结构的原有结构性能。

当蓄电池对第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈通电时，第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈分别通过永久磁铁对第一限位板和第二限位板施加作用力，此时第一限位板克服扭簧的弹性力转动，使得其端部脱离卡槽，而第二限位板受到相反的磁场力，其外侧端部仍然位于卡槽中，此时第一固定器可以沿第一钢梁做单向运动，第二限位板端部仍然在卡槽中，可限制反方向运动，同时可以提供一定的阻力，保证第一固定器的滑动速度相对稳定。

第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈断电后，在扭簧的作用下，第一限位板外侧端部重新卡入卡槽中，完成了第一固定器与第一钢梁的锁紧固定。

所述防屈曲加固装置还包括两个发条机构7，两个发条机构分别用于固定在第一钢梁的端部上下表面，所述发条机构包括壳体7-1，所述壳体与第一钢梁固定连接，所述壳体内固定有两个固定轴7-2，所述固定轴的外周面转动连接有转子7-3，所述转子内部设置有发条7-4，所述发条的内圈部分通过固定轴设置的沿直径线的固定槽与固定轴固定连接，所述发条最外层的弯曲结构通过转子侧壁上设置的开口与转子卡接，所述转子上缠绕有钢绞线8，所钢绞线伸出至壳体外部，两个钢绞线分别与第一外壳部和第二外壳部通过卡扣9固定连接。

由第一钢梁和第二钢梁组成的钢结构在正常使用的情况下，第一固定器滑动至第一钢梁靠近第二钢梁的端部，第二固定器滑动至第二钢梁远离第一钢梁的端部，使得防屈曲支撑贴合第二钢梁，电磁铁组断电，第一限位板和第二限位板在扭簧的作用下其外侧端部卡入卡槽内，第一固定器和第二固定器分别与第一钢梁和第二钢梁锁紧固定，此时在钢结构正常使用的情况下梁下净空要求得到满足，不占用空间，此时，钢绞线处于拉伸发条的状态，发条能够通过钢绞线对第一固定器提供一定的拉力，第一固定器处于可沿一个方向滑动的状态。

当遭受大风、大雪等极端自然灾害时，对第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈通电，通入设定方向的电流，使需要滑动方向一侧的限位板外侧端部脱离卡槽，第二限位板在反向磁场力的作用下仍然卡在卡槽内部，在钢绞线拉力的作用下，第一固定器沿第一钢梁滑动，第二固定器沿第二钢梁滑动，当第一固定器和第二固定器滑动至设定位置时，第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈断电，在扭簧的作用下，第一限位板外侧端部重新卡入卡槽内，第一固定器和第二固定器分别与第一钢梁和第二钢梁锁紧固定，对钢结构起到加固作用。

在正常加固条件下，将只需设置第一固定器、第二固定器、防屈曲支撑，根据加固需要，人为将第一固定器和第二固定器滑动至预先设置好的位置处，通过固定器自身的限位板牢牢的卡入卡槽板卡槽中从而牢牢固定，实现正常使用情况下的加固目的。该状态可不设置发条机构及钢绞线。

本实施例的防屈曲支撑装置加固及安装方法，结构简单，构造新颖，安装方便。巧妙地通过固定器的滑槽与滑轮的设计同时配合发条机构和限位板及电磁铁组，并与卡槽配合，实现固定器的自动滑动，并可以实现在整个装置在梁上任意位置的快速固定，整个过程操作方便，可以实现任何加固位置及角度需求，既保证了在正常使用的情况下不会影响破坏结构的原有布局，影响结构的原有空间，又可以保证在需要的时候及时的触发从而对钢结构进行有效的加固，同时可以利用固定功能直接实现正常的加固功能以及利用固定器的滑动能实现整个钢结构不同位置，不同角度的加固，对于有不同加固需求进而需要不同截面尺寸及长度的防屈曲支撑的安装可以轻易通过固定器的位置移动来实现而无需更换设备及在钢结构上重新打孔或焊接，不会影响到钢结构的原有结构性能，同时所有部件安装方便可更换并可重复使用，当无需加固时可方便的拆除装置，使装置可以重复利用。

实施例2：

本实施例公开了一种建筑物，其设定的横向设置的第一钢梁和竖向设置的第二钢梁之间安装有实施例1所述的钢结构防屈曲支撑加固装置，建筑物的其他结构采用现有结构，在此不进行详细叙述。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (9)

1.一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，包括防屈曲支撑，防屈曲支撑的两端均铰接有固定器，其中一个固定器能够与相互垂直的两根钢梁中的一根钢梁滑动连接，另一个固定器能够与另一根钢梁滑动连接，固定器包括外壳，外壳安装有锁紧机构，固定器能够通过锁紧机构与钢梁锁紧固定，所述锁紧机构包括位于外壳内部且沿钢梁轴线方向设置的第一限位板和第二限位板，第一限位板和第二限位板与外壳转动连接，第一限位板和第二限位板与锁紧驱动件连接，锁紧驱动件能够驱动第一限位板和第二限位板转动，实现第一限位板和第二限位板外侧端部进入或离开钢梁腹板设置的卡槽。

2.如权利要求1所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，所述外壳包括用于设置在钢梁的腹板两侧的第一外壳部和第二外壳部，第一外壳部和第二外壳部可拆卸固定连接，第一外壳部和第二外壳部设有滑槽，通过滑槽与钢梁的翼缘板滑动连接。

3.如权利要求2所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，所述滑槽内设有滑轮，所述滑轮能够与钢梁的翼缘板端面接触。

4.如权利要求2所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，所述第一外壳部和第二外壳部均设有连接座，第一外壳部和第二外壳部的连接座通过固定螺栓和固定螺母固定连接，第一外壳部和第二外壳部的连接座之间的固定螺栓的杆段外周套有弹簧。

5.如权利要求1所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，所述第一限位板和第二限位板均通过扭簧与设置在外壳的转轴转动连接，扭簧用于对第一限位板和第二限位板进行复位。

6.如权利要求1所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，所述锁紧驱动件包括设置在外壳内部的磁铁组及设置在第一限位板和第二限位板外侧端部内的永久磁铁，所述磁铁组包括电源，所述电源两侧设有绕线柱，电源两侧的绕线柱分别缠绕有第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈，第一电磁铁线圈和第二电磁铁线圈的缠绕方向相反，能够分别对第一限位板和第二限位板的外侧端部产生方向相反的磁场力。

7.如权利要求1所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，还包括发条机构，所述发条机构用于固定在钢梁上，发条机构与钢绞线的一端连接，钢绞线的另一端与固定器连接，且钢铰线与设置发条机构的钢梁上的固定器连接，发条机构能够通过钢绞线对固定器施加拉力。

8.如权利要求7所述的一种钢结构防屈曲支撑加固装置，其特征在于，所述发条机构包括壳体，所述壳体内设有固定轴，固定轴与发条的内圈部分固定，发条最外层的弯曲结构通过转子设置的开口卡在转子上，所述转子与固定轴转动连接，转子上缠绕有钢绞线，钢绞线端部伸出壳体外部并与固定器连接。

9.一种建筑物，其特征在于，设置有权利要求1-8任一项所述的钢结构防屈曲支撑加固装置。

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