CN113700143A - 减振式钢结构建筑主体连接结构及建筑用支撑机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了减振式钢结构建筑主体连接结构及建筑用支撑机构，所述建筑用支撑机构，包括两个承重柱，所述承重柱包括两个对称设置的定位座，所述定位座上端均固定设置有定位柱，所述定位柱外侧设置有限位组件，所述定位柱远离定位座的一侧设置有支撑组件，所述限位组件用于限制所述支撑组件的移动方向，所述支撑组件与所述定位柱之间设置有缓冲组件；所述支撑机构配合绞架机构能够将建筑主体受到的破坏力更大的横波转换为破坏力更小的纵波作用效果。

Description

减振式钢结构建筑主体连接结构及建筑用支撑机构
技术领域
本发明涉及抗震建筑技术领域，具体为减振式钢结构建筑主体连接结构及建筑用支撑机构。
背景技术
钢结构建筑相比传统的混凝土建筑而言，用钢板或型钢替代了钢筋混凝土，强度更高，抗震性更好；并且由于构件可以工厂化制作，现场安装，因而大大减少工期；由于钢材的可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保，因而被世界各国广泛采用，应用在工业建筑和民用建筑中。
现有的建筑主体在受到强烈的震动时，可分为横波与纵波，其中纵波强度高于建筑的耐受值后，会使建筑整体进行竖直方向上的上下位移，待纵波结束后，建筑可在自身重力的作用下，以较为完整的形态静置于大地之上，不易对建筑及建筑中的人员造成伤害，而横波则会使建筑进行水平方向上的往复振动，当横波强度高于建筑的耐受值后，能够将建筑主体撕裂，使建筑破损，待横波结束后(包括横波进行中)，失去对建筑墙体及建筑中的人员的支撑作用，甚至直接倒塌对建筑中的人员和物品造成二次伤害，危害较大。
基于此，本发明设计了减振式钢结构建筑主体连接结构及建筑用支撑机构，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供减振式钢结构建筑主体连接结构及建筑用支撑机构，以解决上述背景技术中提出了现有的建筑主体在受到强烈的震动时，可分为横波与纵波，其中纵波强度高于建筑的耐受值后，会使建筑整体进行竖直方向上的上下位移，待纵波结束后，建筑可在自身重力的作用下，以较为完整的形态静置于大地之上，不易对建筑及建筑中的人员造成伤害，而横波则会使建筑进行水平方向上的往复振动，当横波强度高于建筑的耐受值后，能够将建筑主体撕裂，使建筑破损，待横波结束后(包括横波进行中)，失去对建筑墙体及建筑中的人员的支撑作用，甚至直接倒塌对建筑中的人员和物品造成二次伤害，危害较大的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
建筑用支撑机构，包括两个承重柱，所述承重柱包括两个对称设置的定位座，所述定位座上端均固定设置有定位柱，所述定位柱外侧设置有限位组件，所述定位柱远离定位座的一侧设置有支撑组件，所述限位组件用于限制所述支撑组件的移动方向，所述支撑组件与所述定位柱之间设置有缓冲组件。
作为本发明的进一步方案，所述限位组件包括限位壳，所述支撑组件滑动设置于限位壳与定位柱之间。
作为本发明的进一步方案，所述定位柱靠近支撑组件的一侧开设有适配缓冲组件的滑动槽，所述定位柱位于限位壳内对称的侧壁开设有适配支撑组件的支撑槽，所述支撑槽内连通开设有竖直方向均匀开设的凹槽。
作为本发明的进一步方案，所述支撑组件包括支撑柱、支撑弹簧和支撑板，所述支撑柱滑动设置于限位壳与定位柱之间，且支撑柱与定位座之间固定连接有支撑弹簧，所述支撑弹簧的中部固定连接有支撑板，所述支撑板靠近定位柱的一端滑动适配于支撑槽。
作为本发明的进一步方案，所述支撑板靠近定位柱的一侧固定安装有凸起，所述凸起适配所述所述支撑槽内开设的凹槽。
作为本发明的进一步方案，所述缓冲组件包括缓冲键和缓冲弹簧，所述缓冲键缓冲键固定安装于支撑柱靠近定位柱的一侧，且所述缓冲键滑动适配滑动槽，所述缓冲键的两侧均固定连接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧远离缓冲键的一侧分别固定连接于滑动槽的顶壁和底壁。
减振式钢结构建筑主体连接结构，包括所述的建筑用支撑机构，所述支撑机构内侧安装有绞架机构；所述支撑机构配合绞架机构能够将建筑主体受到的破坏力更大的横波转换为破坏力更小的纵波作用效果。
作为本发明的进一步方案，所述滑柱定位柱靠近绞架机构的一侧均设置有固定杆，所述固定杆固定设置在基座上端，所述滑柱支撑柱顶端均固定连接有顶柱缓冲弹簧，所述缓冲弹簧上端均固定连接有连接柱，所述固定杆和连接柱均与绞架机构连接。
作为本发明的进一步方案，所述绞架机构包括滑杆，所述滑杆固定安装在两个所述固定杆之间，所述绞架机构还包括绞架，所述绞架包括多个首尾铰接的连杆，所述绞架中除两端以外的连杆的中心位置水平活动连接在滑杆上，所述绞架两端的连杆的中心位置转动连接在对应地与滑杆等高的固定杆处，所述绞架两端的连杆的端部与对应的连接柱转动连接。
附图说明
图1为本发明总体结构示意图；
图2为本发明总体结构第一滑槽处剖面示意图；
图3为本发明总体结构第二滑槽处剖面示意图；
图4为图3中A处放大示意图；
图5为图3中B处放大示意图；
图6为图3中C处放大示意图；
图7为本发明总体结构正剖示意图；
图8为本发明建筑用支撑机构去除限位壳后的立体结构示意图；
图9为本发明建筑用支撑机构去除限位壳后的主视结构示意图；
图10为本发明建筑用支撑机构去除限位壳后的侧视结构示意图；
图11为本发明建筑用支撑机构中定位柱与限位壳之间的结构示意图；
图12为本发明建筑用支撑机构定位座与定位柱之间的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
基座1-1、滑柱1-2、固定杆1-3、基柱1-4、连接柱1-5、滑杆2-1、绞架2-2、连杆2-2-1、第一滑槽3、第一压块4、定位座5-1、定位柱5-2、限位壳5-3、支撑柱5-4、支撑弹簧5-5、支撑板5-6、缓冲键5-7、缓冲弹簧5-8、伸缩杆6-1、第二压块6-2、第二滑槽7、填充块8。
具体实施方式
实施例1
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：减振式钢结构建筑主体连接结构，其特征在于：包括两个承重柱，两个所述承重柱之间安装有绞架机构；所述承重柱配合绞架机构能够将建筑主体受到的破坏力更大的横波转换为破坏力更小的纵波作用效果。
工作过程中，当建筑主体(针对轻质建筑)受到横向的振动，使建筑主体发生横向的形变时，两个承重柱间距会发生变化，进而改变绞架机构的长度，当绞架机构的长度改变时，绞架机构会带动承重柱进行竖直向上的位移(横波强度未达到预定强度前，利用承重柱与建筑主体的重量维持绞架机构的长度，进而维持建筑主体的横向稳定，当横波强度达到预定强度后；绞架机构在横波的作用下会改变自身长度，以此避免自身结构遭到横波的破坏，并在改变自身长度的同时，将承重柱抬起，待横波结束或强度下降后，再利用承重柱的复位而复位)，而后当使建筑主体发生横向位移的横向地振动消失后，承重柱在建筑主体的重力作用下，向下移动以复位，进一步地驱使绞架机构恢复原长，以此保证建筑主体在遭遇横波后，依旧能够维持原来的框架，提高建筑的抗震能力；
现有的建筑主体在受到强烈的震动时，可分为横波与纵波，其中纵波强度高于建筑的耐受值后，会使建筑整体进行竖直方向上的上下位移，待纵波结束后，建筑可在自身重力的作用下，以较为完整的形态静置于大地之上，不易对建筑及建筑中的人员造成伤害，而横波则会使建筑进行水平方向上的往复振动，当横波强度高于建筑的耐受值后，能够将建筑主体撕裂，使建筑破损，待横波结束后(包括横波进行中)，失去对建筑墙体及建筑中的人员的支撑作用，甚至直接倒塌对建筑中的人员和物品造成二次伤害，危害较大；
本发明通过设置独立状态下可以自由伸缩的绞架机构作为建筑主体的横向支撑结构，再将作为建筑主体竖直支撑结构的承重柱与绞架机构，进而承重柱将建筑自身的重力作用于绞架机构，以维持绞架机构的长度，以保证建筑主体的横向支撑的稳定；使建筑受到的横波强度高于建筑的耐受值后(即绞架机构在建筑自身的重力作用下，无法继续维持自身长度的不变)，绞架机构在横波作用下，直接改变自身长度，以此避免自身结构遭到横波的破坏，进而维持建筑主体的完整性，避免建筑主体遭到横波的破坏，失去对建筑墙体及建筑中的人员的支撑作用，且当横波消失后，绞架机构在建筑的重力下能够恢复原长，以此恢复建筑主体的原有形态，使建筑主体更加稳定与安全，同时由于绞架机构在独立状态下可以自由伸缩，故本发明中的建筑主体的横向抗震的避位幅度较大，极大地提高了建筑的抗震能力。
作为本发明的进一步方案，所述承重柱包括基座1-1，所述基座1-1上端均固定设置有滑柱1-2，所述滑柱1-2靠近绞架机构的一侧均设置有固定杆1-3，所述固定杆1-3固定设置在基座1-1上端，所述滑柱1-2上均滑动连接有基柱1-4，所述基柱1-4上端均固定连接有连接柱1-5，所述固定杆1-3和连接柱1-5均与绞架机构连接。
工作时，(如图2)当横波使建筑发生横向变形后，绞架机构会以固定杆1-3为支点，向上撬动连接柱1-5，使连接柱1-5向上位移，其中固定杆1-3受到向下地力，会直接作用于与地基固定连接的基座1-1，使建筑的竖直支撑结构更加稳定，而连接柱1-5的滑动，则能够将作用于绞架机构的最大压力独立为建筑自身的重力，使绞架机构受到的最大压力与地基不再关联，使绞架机构受到的最大压力可控性更强，不会出现受到的最大压力过大，使绞架机构已经发生破损还未进行让位卸力的工作，增加了建筑的稳定性，减小了建筑的修建难度。
作为本发明的进一步方案，所述绞架机构包括滑杆2-1，所述滑杆2-1固定安装在两个所述固定杆1-3之间，所述绞架机构还包括绞架2-2，所述绞架2-2包括多个首尾铰接的连杆2-2-1，所述绞架2-2中除两端以外的连杆2-2-1的中心位置水平活动连接在滑杆2-1上，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1的中心位置转动连接在对应地与滑杆2-1等高的固定杆1-3处，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1的端部与对应的连接柱1-5转动连接。
工作时，(如图1)由于各连杆2-2-1的中心位置连接在滑杆2-1上，使得相邻连杆2-2-1与滑杆2-1构成了腰长固定的等腰三角形，而相邻的等腰三角形的底角由同一根连杆2-2-1与滑杆2-1组成的夹角构成，使得各等腰三角形的对应角度始终保持相等，对应的各等腰三角形的高(即连杆2-2-1的端部到滑杆2-1的垂直距离)相等，随绞架2-2的总长变化，则连杆2-2-1会发生转动，使各等腰三角形的高发生变化，进一步的，由于各等腰三角形的高相等，故连杆2-2-1的转动幅度相同，使得当绞架2-2的总长变化时，绞架2-2两端的连杆2-2-1总是会发生对应的转动，作用于连接柱1-5之上，使防震生效(其中，当绞架2-2的总长伸长时，各等腰三角形的高减小，绞架2-2两端的连杆2-2-1与连接柱1-5的连接处上移撬起连接柱1-5，以此作为避震方式；当绞架2-2的总长缩短时，各等腰三角形的高有增大趋势，绞架2-2两端的连杆2-2-1与连接柱1-5的连接处具有下移趋势并拥有带动连接柱1-5下移趋势，此过程中，各连杆2-2-1会发生弹性形变，以满足绞架2-2的总长缩短进行避震)；
通过绞架2-2配合滑杆2-1构成的伸缩机构，构成了一个个相互关联的三角形结构，使整体结构更具有稳定性，另外通过连杆2-2-1的转动撬动连接柱1-5进行防震工作，使整体结构中只要不存在某一构件被腐蚀老化到失效(当某一构件被腐蚀老化到失效时，那么对应的建筑主体已然失效，无法再继续使用，显然与本发明提供的建筑结构无关)，那么本发明的结构工作都不会受到影响，进而提高了建筑主体的工作的稳定性。
作为本发明的进一步方案，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1的中心位置转动连接在与滑杆2-1等高处的固定杆1-3上，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1在与固定杆1-3连接处的靠近连接柱1-5的一侧为伸缩结构，所述连接柱1-5上开设有第一滑槽3，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1的端部滑动安装在第一滑槽3中，所述连接柱1-5位于绞架2-2两端的连杆2-2-1的上方固定安装有第一压块4，所述第一压块4的下端紧贴连杆2-2-1伸缩结构一侧的上侧面，所述连接柱1-5上水平固定安装有伸缩杆6-1，所述连接柱1-5右端固定设置有第二压块6-2，所述第二压块6-2下端紧贴连杆2-2-1直杆一侧的上侧面。
安装时，由于绞架2-2两端安装在第一滑槽3中，拥有竖直方向上的自由度，而绞架2-2两端的连杆2-2-1可伸缩，拥有水平方向上的自由度，使绞架2-2的安装更加便捷；
工作时，当绞架2-2长度发生变化时，绞架2-2两端的连杆2-2-1直接以固定杆1-3为支点转动，避免了以滑杆2-1为支点再通过滑杆2-1与固定杆1-3的连接处将向下的压力传递到固定杆1-3上，降低了滑杆2-1的负载，提高了滑杆2-1的使用寿命；(如图1)当绞架2-2伸长时，连杆2-2-1端部与滑杆2-1的垂直高度减少，此时，连杆2-2-1会向上撬动第一压块4，使连接柱1-5上移；当绞架2-2缩短时，连杆2-2-1端部与滑杆2-1的垂直高度增大，此时，连杆2-2-1会向上撬动第二压块6-2，进而通过带动伸缩杆6-1使连接柱1-5上移；
本发明通过压块对绞架2-2两端进行限位，进而实现对绞架2-2长度的维持，以及后续绞架2-2变形后的复位，采用的结构和作用方式均为刚性结构和刚性作用，使整体构件不易受工件的腐蚀老化的影响，提高了建筑的使用寿命，提升了建筑的稳定性。
作为本发明的进一步方案，所述滑杆2-1上开设有滑槽2-1-1，所述滑槽2-1-1两侧部分的滑杆2-1为自由伸缩结构，所述绞架2-2除两端以外的连杆2-2-1的中心处均与滑槽2-1-1活动连接。
工作时，当建筑受横波影响进行横向变形时，滑杆2-1可以通过伸缩的方式，对建筑的横向变形进行避位，进而保持在水平状态，为绞架2-2提供一个平整的支撑面，使绞架2-2的工作更加稳定，进而使建筑主体的工作更加稳定。
作为本发明的进一步方案，所述第一压块4和伸缩杆6-1与连接柱1-5的连接处均竖直开设有第二滑槽7，所述第一压块4和伸缩杆6-1均焊接在第二滑槽7内，且焊接处上方的第二滑槽7内安装有填充块8。
安装时，直接将第一压块4和伸缩杆6-1滑动安装在对应的第二滑槽7中，且保持第一压块4和伸缩杆6-1在第二滑槽7内竖直方向上的自由度，而后将绞架2-2安装完毕后，在推动第一压块4和伸缩杆6-1向下滑动，使第一压块4和第二压块6-2下端压住连杆2-2-1上端，而后通过焊接方式将第一压块4和伸缩杆6-1固定在对应的第二滑槽7内，最后(如图3)，将第一压块4和伸缩杆6-1所处第二滑槽7中第一压块4和伸缩杆6-1上方的空余部分用填充块8填充，以保证第一压块4和伸缩杆6-1关于第二滑槽7的固定强度，避免第一压块4和伸缩杆6-1工作时，在连杆2-2-1的挤压下与第二滑槽7的连接处断开，进而使整体设备失效；
本发明通过增加第二滑槽7和填充块8，首先使第一压块4和伸缩杆6-1的安装过程具有自由度，安装难度简单，其次，利用填充块8填充第二滑槽7，使第一压块4和伸缩杆6-1受理时的应力集中处由连接处变为第一压块4和伸缩杆6-1与填充块8的接触面，使应力分散，第一压块4和伸缩杆6-1能够更加稳定的安装在连接柱1-5上。
实施例2
建筑用支撑机构，其特征在于：包括两个承重柱，所述承重柱包括两个对称设置的定位座5-1，所述定位座5-1上端均固定设置有定位柱5-2，所述定位柱5-2外侧设置有限位组件，所述定位柱5-2远离定位座5-1的一侧设置有支撑组件，所述限位组件用于限制所述支撑组件的移动方向，所述支撑组件与所述定位柱5-2之间设置有缓冲组件。
进一步地，所述限位组件包括限位壳5-3，所述支撑组件滑动设置于限位壳5-3与定位柱5-2之间。
进一步地，所述定位柱5-2靠近支撑组件的一侧开设有适配缓冲组件的滑动槽，所述定位柱5-2位于限位壳5-3内对称的侧壁开设有适配支撑组件的支撑槽，所述支撑槽内连通开设有竖直方向均匀开设的凹槽。
进一步地，所述支撑组件包括支撑柱5-4、支撑弹簧5-5和支撑板5-6，所述支撑柱5-4滑动设置于限位壳5-3与定位柱5-2之间，且支撑柱5-4与定位座5-1之间固定连接有支撑弹簧5-5，所述支撑弹簧5-5的中部固定连接有支撑板5-6，所述支撑板5-6靠近定位柱5-2的一端滑动适配于支撑槽。
进一步地，所述支撑板5-6靠近定位柱5-2的一侧固定安装有凸起，所述凸起适配所述所述支撑槽内开设的凹槽。
进一步地，所述缓冲组件包括缓冲键5-7和缓冲弹簧5-8，所述缓冲键缓冲键5-7固定安装于支撑柱5-4靠近定位柱5-2的一侧，且所述缓冲键5-7滑动适配滑动槽，所述缓冲键5-7的两侧均固定连接有缓冲弹簧5-8，所述缓冲弹簧5-8远离缓冲键5-7的一侧分别固定连接于滑动槽的顶壁和底壁。
减振式钢结构建筑主体连接结构，包括所述的建筑用支撑机构，所述支撑机构内侧安装有绞架机构；所述支撑机构配合绞架机构能够将建筑主体受到的破坏力更大的横波转换为破坏力更小的纵波作用效果。
进一步地，所述滑柱定位柱5-2靠近绞架机构的一侧均设置有固定杆1-3，所述固定杆1-3固定设置在基座1-1上端，所述滑柱支撑柱5-4顶端均固定连接有顶柱缓冲弹簧5-8，所述缓冲弹簧5-8上端均固定连接有连接柱1-5，所述固定杆1-3和连接柱1-5均与绞架机构连接。
进一步地，所述绞架机构包括滑杆2-1，所述滑杆2-1固定安装在两个所述固定杆1-3之间，所述绞架机构还包括绞架2-2，所述绞架2-2包括多个首尾铰接的连杆2-2-1，所述绞架2-2中除两端以外的连杆2-2-1的中心位置水平活动连接在滑杆2-1上，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1的中心位置转动连接在对应地与滑杆2-1等高的固定杆1-3处，所述绞架2-2两端的连杆2-2-1的端部与对应的连接柱1-5转动连接。
实施例1中，滑柱1-2与基柱1-4之间采用之间采用滑动配合方式连接，使得使得竖直方向上会出现受到的最大压力过大，使基柱发生破损还未进行让位卸力的工作，无法将将建筑自身的重力作用于绞架机构，使得建筑的稳定性降低，增大了建筑的修建难度。
与实施例1相比，本实施例中，支撑柱5-4和定位座5-1之间通过支撑弹簧5-5连接，实现支撑柱5-4与定位座5-1之间支撑的稳定性，同时，通过设置于支撑弹簧5-5中部的支撑板5-6在支撑槽内滑动，并通过支撑板上凸起与支撑槽内凹槽的配合，实现对支撑柱5-4的稳定支撑的同时对装置进行滑动限位。
本实施例产生了以下更加有益的技术效果：通过缓冲键5-7与缓冲弹簧5-8的配合，将支撑柱5-4承受的建筑重力通过缓冲键5-7和缓冲弹簧5-8转移至定位柱5-2，再通过定位柱5-2进一步转移至定位座5-1，进一步对竖直方向上承受的建筑重力进行协力，使支撑机构受到的最大压力可控性更强，不会出现受到的最大压力过大，使绞架机构已经发生破损还未进行让位卸力的工作，增加了建筑的稳定性，减小了建筑的修建难度。

Claims (9)

1.建筑用支撑机构，其特征在于：包括两个承重柱，所述承重柱包括两个对称设置的定位座，所述定位座上端均固定设置有定位柱，所述定位柱外侧设置有限位组件，所述定位柱远离定位座的一侧设置有支撑组件，所述限位组件用于限制所述支撑组件的移动方向，所述支撑组件与所述定位柱之间设置有缓冲组件。
2.根据权利要求1所述的建筑用支撑机构，其特征在于：所述限位组件包括限位壳，所述支撑组件滑动设置于限位壳与定位柱之间。
3.根据权利要求2所述的建筑用支撑机构，其特征在于：所述定位柱靠近支撑组件的一侧开设有适配缓冲组件的滑动槽，所述定位柱位于限位壳内对称的侧壁开设有适配支撑组件的支撑槽，所述支撑槽内连通开设有竖直方向均匀开设的凹槽。
4.根据权利要求3所述的建筑用支撑机构，其特征在于：所述支撑组件包括支撑柱、支撑弹簧和支撑板，所述支撑柱滑动设置于限位壳与定位柱之间，且支撑柱与定位座之间固定连接有支撑弹簧，所述支撑弹簧的中部固定连接有支撑板，所述支撑板靠近定位柱的一端滑动适配于支撑槽。
5.根据权利要求4所述的建筑用支撑机构，其特征在于：所述支撑板靠近定位柱的一侧固定安装有凸起，所述凸起适配所述所述支撑槽内开设的凹槽。
6.根据权利要求5所述的建筑用支撑机构，其特征在于：所述缓冲组件包括缓冲键和缓冲弹簧，所述缓冲键缓冲键固定安装于支撑柱靠近定位柱的一侧，且所述缓冲键滑动适配滑动槽，所述缓冲键的两侧均固定连接有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧远离缓冲键的一侧分别固定连接于滑动槽的顶壁和底壁。
7.减振式钢结构建筑主体连接结构，其特征在于：包括如权利要求1-6所述的建筑用支撑机构，所述支撑机构内侧安装有绞架机构；所述支撑机构配合绞架机构能够将建筑主体受到的破坏力更大的横波转换为破坏力更小的纵波作用效果。
8.根据权利要求7所述的减振式钢结构建筑主体连接结构，其特征在于：所述滑柱定位柱靠近绞架机构的一侧均设置有固定杆，所述固定杆固定设置在基座上端，所述滑柱支撑柱顶端均固定连接有顶柱缓冲弹簧，所述缓冲弹簧上端均固定连接有连接柱，所述固定杆和连接柱均与绞架机构连接。
9.根据权利要求8所述的减振式钢结构建筑主体连接结构，其特征在于：所述绞架机构包括滑杆，所述滑杆固定安装在两个所述固定杆之间，所述绞架机构还包括绞架，所述绞架包括多个首尾铰接的连杆，所述绞架中除两端以外的连杆的中心位置水平活动连接在滑杆上，所述绞架两端的连杆的中心位置转动连接在对应地与滑杆等高的固定杆处，所述绞架两端的连杆的端部与对应的连接柱转动连接。
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