CN114575717A - 一种复层耐压钢结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复层耐压钢结构，包括：钢架，包括形成矩形壁面的前钢板、后钢板、左钢板和右钢板，及位于所述前钢板和后钢板之间并与之平行的第一中间钢板和第二中间钢板；第一缓冲构件，固设于所述钢架，包括第一钢柱和半圆弧形的第一辊压钢板和第二辊压钢板；第二缓冲构件，固设于所述钢架，包括第二钢柱、第三钢柱和缓冲部；第三缓冲构件，一端固设在所述第一钢柱上，另一端固设在所述缓冲部上。本发明的第一缓冲构件和第二缓冲构件能够有效缓冲来自前后方向的巨大冲击力，所述第三缓冲构件能够有效缓冲来自左右方向的巨大冲击力，同时缓冲部的设计能有效隔热防火。

Description

一种复层耐压钢结构

技术领域

本发明涉及钢结构技术领域，具体的涉及一种复层耐压钢结构。

背景技术

特种行业的门体(如核电站防爆门、飞机仓库大门等)通常具有防撞、防爆等功能，其所使用的钢结构也需要有较强的抗压缓冲和防火隔热性能。目前，常见的抗压建材大多采用方型钢结构，且通常采用将多根方型钢平行间隔布置或者将多根方型钢横纵向交错布置来提高钢结构的抗压能力。然而这种简单的钢结构虽然生产方便、成本低廉，但当受到前后、左右方向的大载荷时，各方型钢的侧板会因直接受力而产生扭曲变形，因此不能应用于对抗压能力要求高的装置或建筑，同时，这种钢结构在防爆性能上也存在严重不足，应用在特种行业会存在较大的安全隐患。

因此，为了满足特种行业中相关装置或建筑的较高抗压和防爆性能要求，研究设计出一种能够缓冲来自前后、左右方向的巨大冲击力的新型钢结构，同时提高其防火隔热性能是本领域技术人员需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够缓冲来自前后、左右方向的巨大冲击力，同时能有效隔热防火防爆的复层耐压钢结构。

为了实现以上目的及其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的：提供了一种复层耐压钢结构，其特征在于，包括：钢架，包括形成矩形壁面的前钢板、后钢板、左钢板和右钢板，及位于所述前钢板和后钢板之间并与之平行的第一中间钢板和第二中间钢板，所述第一中间钢板靠近所述前钢板一侧，所述第二中间钢板靠近所述后钢板一侧；第一缓冲构件，固设于所述钢架，包括第一钢柱、半圆弧形的第一辊压钢板和第二辊压钢板，所述第一辊压钢板的顶端焊接在所述前钢板上，底端焊接在所述第一中间钢板上，所述第二辊压钢板的顶端焊接在所述后钢板上，底端焊接在所述第二中间钢板上，所述第一钢柱固定连接在所述第一中间钢板和第二中间钢板之间，所述第一钢柱与所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的顶端共线，且与所述左钢板和右钢板平行；第二缓冲构件，固设于所述钢架，包括第二钢柱、第三钢柱和缓冲部，所述第二钢柱固定连接在所述前钢板和第一中间钢板之间，所述第三钢柱固定连接在所述后钢板和第二中间钢板之间，所述第二钢柱和第三钢柱与所述左钢板和右钢板平行，所述缓冲部设置在所述第二钢柱和第三钢柱之间，且一端与所述第一中间钢板固定连接，另一端与所述第二中间钢板固定连接；第三缓冲构件，一端固设在所述第一钢柱上，另一端固设在所述缓冲部上，且与所述第一中间钢板和第二中间钢板平行。当所述复层耐压钢结构受到来自左右方向的载荷时，可以通过多组所述第三缓冲构件进行缓冲吸收载荷；受到来自前后方向的载荷时，所述第一辊压钢板和第二辊压钢板处受到的载荷可分解为前后载荷和左右载荷，并通过向内变形吸收载荷，所述第二钢柱和第三钢柱处受到的载荷通过所述缓冲部变形吸收载荷。因此，所述复层耐压钢结构可以缓冲来自不同方向的载荷，吸收来自任意方向的外力，提高所述复层耐压钢结构的抗压能力，避免所述复层耐压钢结构因外力挤压而过度变形或断裂，提高了所述复层耐压钢结构的安全性能。

进一步地，若干个所述第一缓冲构件和第二缓冲构件在所述左钢板和右钢板之间依次交替布置，且两个所述第一辊压钢板的间距与所述缓冲部的宽度相等。该设计能使得所述复层耐压钢结构的结构更加稳定，吸收载荷更加均匀。

在一实施例中，当所述左钢板或右钢板与所述第一缓冲构件相连时，所述第一钢柱与所述左钢板或右钢板之间通过所述第三缓冲构件连接。

在一实施例中，当所述左钢板或右钢板与所述第二缓冲构件相连时，所述缓冲部与所述左钢板或右钢板连接。

进一步地，所述第一缓冲构件还包括若干个相等数量的第四钢柱和第五钢柱，所述第四钢柱和第五钢柱的一端分别固定连接在所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的圆弧上，另一端分别固定连接在所述第一中间钢板上和第二中间钢板上。所述第四和第五钢柱的设计可以有效分解所述第一和第二辊压钢板承受的载荷。

在一实施例中，所述第四钢柱和第五钢柱分别沿所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的径向分布，若干个所述第四钢柱之间、若干个所述第五钢柱之间的夹角相等，且所述夹角为30～60°。若干个所述第四和第五钢柱分别径向间隔相等夹角的设计，使得所述第一和第二辊压钢板的结构更稳定，且承受载荷时分解压力更均匀。

在一实施例中，所述第四钢柱和第五钢柱与所述第一钢柱平行设置，且若干个所述第四钢柱、若干个所述第五钢柱分别均匀间隔分布。

在一实施例中，所述缓冲部包括凹块、凸块和缓冲块，所述凹块和凸块内填充有防火材料，所述凹块和凸块之间通过所述缓冲块连接，所述缓冲部的正前方设置有两个所述第二钢柱，正后方设置有两个所述第三钢柱，两个所述第二钢柱的间距d1和两个所述第三钢柱的间距d2均等于所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的半径R。防火材料可采用膨胀珍珠岩等，该设计使得所述复层耐压钢结构具有良好的防火隔热性能。且所述凹块与凸块相互配合，且中间布置有缓冲块，既能缓冲左右方向上的载荷，又能缓冲前后方向上的载荷。

在一实施例中，所述前钢板、后钢板、左钢板和右钢板厚度均为所述第一中间钢板和第二中间钢板厚度的2倍。降低所述第一中间钢板和第二中间钢板厚度有利制造成本的控制。

在一实施例中，所述第一中间钢板和第二中间钢板的间距d3为所述第一辊压钢板和第二辊压钢板直径D的1.5倍。该设计使得所述复层耐压钢结构保证抗压性能的同时具有适中的制造成本。

本发明通过第一缓冲构件的辊压钢板和第二缓冲构件中的凹块和凸块的设计，能够有效缓冲来自前后方向的巨大冲击力；通过第二缓冲构件中的凹块和凸块和第三缓冲构件中的弹簧的设计，能够有效缓冲来自左右方向的巨大冲击力；同时凹块和凸块内填充防火材料的设计能有效隔热防火。

附图说明

图1显示为本发明一种复层耐压钢结构的立体结构示意图。

图2显示为本发明第一实施例的俯视剖视图。

图3显示为本发明第二实施例的俯视剖视图。

图4显示为本发明第三实施例的俯视剖视图。

图5显示为本发明一种复层耐压钢结构中缓冲部的结构示意图。

图6显示为本发明一种复层耐压钢结构的尺寸示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图6。以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域的技术人员了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，本发明提供了一种复层耐压钢结构，包括钢架1、第一缓冲构件2、第二缓冲构件3和第三缓冲构件4。所述钢架1包括形成矩形壁面的前钢板11、后钢板12、左钢板13和右钢板14，及位于所述前钢板11和后钢板12之间并与之平行的第一中间钢板15和第二中间钢板16，所述第一中间钢板15靠近所述前钢板11一侧，所述第二中间钢板16靠近所述后钢板12一侧。

所述第一缓冲构件2固设于所述钢架1，包括第一钢柱21、半圆弧形的第一辊压钢板221和第二辊压钢板222，所述第一辊压钢板221的顶端与所述前钢板11焊接固定，底端与所述第一中间钢板15焊接固定，所述第二辊压钢板222的顶端与所述后钢板12焊接固定，底端与所述第二中间钢板16焊接固定。通过焊接的连接方式可以有效防止所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222晃动，保证结构稳定。所述第一钢柱21的一端与所述第一中间钢板15固定连接，另一端与所述第二中间钢板16固定连接，所述第一钢柱21与所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222的顶端共线，且与所述左钢板13和右钢板14平行。所述第一钢柱21的设计给所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222的前后方向上提供了良好的支撑作用。当所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222处受到来自前后方向的载荷时，可将载荷分解为前后载荷和左右载荷，并通过向内变形吸收载荷，提高抗压能力。

所述第二缓冲构件3固设于所述钢架1，包括第二钢柱31、第三钢柱32和缓冲部33。所述第二钢柱31的一端与所述前钢板11固定连接，另一端与所述第一中间钢板15固定连接。所述第三钢柱32的一端与所述后钢板12固定连接，另一端与所述第二中间钢板16固定连接，所述第二钢柱31和第三钢柱32与所述左钢板13和右钢板14平行。所述缓冲部33设置在所述第二钢柱31和第三钢柱32之间，且一端与所述第一中间钢板15固定连接，另一端与所述第二中间钢板16固定连接。当所述第二钢柱31和第三钢柱32处受到来自前后方向的载荷时，可以通过所述缓冲部33变形吸收载荷，提高抗压能力。

所述第三缓冲构件4的一端固设在所述第一钢柱21上，另一端固设在所述缓冲部33上，且与所述第一中间钢板15和第二中间钢板16平行。所述复层耐压钢结构受到来自左右方向的载荷时，可以通过左右方向上的多组所述第三缓冲机构4以及所述缓冲部33进行缓冲和吸收载荷，提高抗压能力。

因此，所述复层耐压钢结构可以缓冲来自不同方向的载荷，吸收来自任意方向的外力，提高所述复层耐压钢结构的抗压能力，避免所述复层耐压钢结构因外力挤压而过度变形或断裂，提高了所述复层耐压钢结构的安全性能。

进一步地，若干个所述第一缓冲构件2和第二缓冲构件3在所述左钢板13和右钢板14之间依次交替布置，且两个所述第一辊压钢板221的间距与所述缓冲部33的宽度相等。该设计能使得所述复层耐压钢结构的结构更加稳定，吸收载荷更加均匀。如图2所示，当所述左钢板13或右钢板14与所述第一缓冲构件2相连时，所述第一钢柱21与所述左钢板13或右钢板14之间通过所述第三缓冲构件4连接。如图3所示，当所述左钢板13或右钢板14与所述第二缓冲构件3相连时，所述缓冲部33与所述左钢板13或右钢板14连接。

进一步地，如图2至图4所示，所述第一缓冲构件2还包括若干个相等数量的第四钢柱23和第五钢柱24，所述第四钢柱23的一端固定连接在所述第一辊压钢板221的圆弧上，另一端固定连接在所述第一中间钢板15上，所述第五钢柱24的一端固定连接在所述第二辊压钢板222的圆弧上，另一端固定连接在所述第二中间钢板16上。所述第四钢柱23和第五钢柱24的设计可以有效分解所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222承受的载荷。

如图2所示，在一些实施例中，所述第四钢柱23和第五钢柱24分别沿所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222的径向分布。若干个所述第四钢柱23之间、若干个所述第五钢柱24之间的夹角相等，且所述夹角可以是30～60°，即分别有2～5个所述第四钢柱23和第五钢柱24。进一步地，当所述第四钢柱23和第五钢柱24的数量分别为三个时，三个所述第四钢柱23之间的夹角相等为45°，三个所述第五钢柱24之间的夹角相等为45°，此时所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222的结构更稳定，且承受载荷时分解压力更均匀。

如图4所示，在另一些实施例中，所述第四钢柱23和第五钢柱24与所述第一钢柱21平行设置，且若干个所述第四钢柱23、若干个所述第五钢柱24分别均匀间隔分布。图中示出了所述第四钢柱23和第五钢柱24数量分别为三个的实施例，但这并不是必需。

如图5所示，所述缓冲部33包括凹块331、凸块332和缓冲块333，所述凹块331和凸块332内填充有防火材料，所述防火材料可以是膨胀珍珠岩，所述凹块331和凸块332能有效阻隔所述复层耐压钢结构受到的热量冲击，防火防爆。所述凹块331和凸块332之间通过所述缓冲块333连接。所述缓冲块333的设计能有效放置所述凹块331和凸块332过度压缩，同时能进一步减少热量的传递。请再结合图1，所述缓冲部33的正前方设置有两个所述第二钢柱31，正后方设置有两个所述第三钢柱32，且所述凸块332的水平端与所述第二中间钢板16固定连接，所述所述凹块331的水平端与所述第一中间钢板15固定连接，所述凹块331的凹陷端与所述缓冲块333固定连接，所述凸块332的凸起端与所述缓冲块333固定连接。请再结合图2，也可以是所述凹块331的水平端与所述第二中间钢板16固定连接，所述凸块332的水平端与所述第一中间钢板15固定连接。所述缓冲部33的设计，既能缓冲左右方向上的载荷，又能缓冲前后方向上的载荷，同时能使得所述复层耐压钢结构具有良好的防火隔热性能。

如图6所示，所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222直径为D，半径为R。两个所述第二钢柱31的间距d1和两个所述第三钢柱32的间距d2均与R相等。进一步地，所述前钢板11、后钢板12、左钢板13和右钢板14厚度均为所述第一中间钢板15和第二中间钢板16厚度的2倍。降低所述第一中间钢板15和第二中间钢板16厚度有利制造成本的控制。所述第一中间钢板15和第二中间钢板16的间距d3为所述第一辊压钢板221和第二辊压钢板222直径D的1.5倍。d3/D过大会增加所述复层耐压钢结构的厚度，增加质量和成本；d3/D小于1.5，不利于各缓冲构件的放置，因此采用d3/D为1.5的设计有利于在保证所述复层耐压钢结构抗压性能的同时获得适中的制造成本。

如图2所示，所述第三缓冲构件4包括第一支撑块41、第二支撑块42和设置在所述第一支撑块41和第二支撑块42之间的弹簧43，所述第一支撑块41固设在所述第一钢柱21上，所述第二支撑块42固设在所述凹块331或凸块332上，使所述第一钢柱21分别与所述凹块331和凸块332连接。所述复层耐压钢结构可以通过在左右方向上设置多组所述第三缓冲机构4来缓冲和吸收来自左右方向的载荷，提高抗压能力。

综上，本发明通过第一缓冲构件的辊压钢板和第二缓冲构件中的凹块和凸块的设计，能够有效缓冲来自前后方向的巨大冲击力；通过第二缓冲构件中的凹块和凸块和第三缓冲构件中的弹簧的设计，能够有效缓冲来自左右方向的巨大冲击力；同时凹块和凸块内填充防火材料的设计能有效隔热防火，同时本发明采用的尺寸比列设计有利于在保证所述复层耐压钢结构抗压性能的同时获得适中的制造成本。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种复层耐压钢结构，其特征在于，包括：

钢架，包括形成矩形壁面的前钢板、后钢板、左钢板和右钢板，及位于所述前钢板和后钢板之间并与之平行的第一中间钢板和第二中间钢板，所述第一中间钢板靠近所述前钢板一侧，所述第二中间钢板靠近所述后钢板一侧；

第一缓冲构件，固设于所述钢架，包括第一钢柱、半圆弧形的第一辊压钢板和第二辊压钢板，所述第一辊压钢板的顶端焊接在所述前钢板上，底端焊接在所述第一中间钢板上，所述第二辊压钢板的顶端焊接在所述后钢板上，底端焊接在所述第二中间钢板上，所述第一钢柱固定连接在所述第一中间钢板和第二中间钢板之间，所述第一钢柱与所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的顶端共线，且与所述左钢板和右钢板平行；

第二缓冲构件，固设于所述钢架，包括第二钢柱、第三钢柱和缓冲部，所述第二钢柱固定连接在所述前钢板和第一中间钢板之间，所述第三钢柱固定连接在所述后钢板和第二中间钢板之间，所述第二钢柱和第三钢柱与所述左钢板和右钢板平行，所述缓冲部设置在所述第二钢柱和第三钢柱之间，且一端与所述第一中间钢板固定连接，另一端与所述第二中间钢板固定连接；

第三缓冲构件，一端固设在所述第一钢柱上，另一端固设在所述缓冲部上，且与所述第一中间钢板和第二中间钢板平行。

2.根据权利要求1所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，若干个所述第一缓冲构件和第二缓冲构件在所述左钢板和右钢板之间依次交替布置，且两个所述第一辊压钢板的间距与所述缓冲部的宽度相等。

3.根据权利要求2所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，当所述左钢板或右钢板与所述第一缓冲构件相连时，所述第一钢柱与所述左钢板或右钢板之间通过所述第三缓冲构件连接。

4.根据权利要求2所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，当所述左钢板或右钢板与所述第二缓冲构件相连时，所述缓冲部与所述左钢板或右钢板连接。

5.根据权利要求1所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，所述第一缓冲构件还包括若干个相等数量的第四钢柱和第五钢柱，所述第四钢柱的一端固定连接在所述第一辊压钢板的圆弧上，另一端固定连接在所述第一中间钢板上，所述第五钢柱的一端固定连接在所述第二辊压钢板的圆弧上，另一端固定连接在所述第二中间钢板上。

6.根据权利要求5所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，所述第四钢柱和第五钢柱分别沿所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的径向分布，若干个所述第四钢柱之间、若干个所述第五钢柱之间的夹角相等，且所述夹角为30～60°。

7.根据权利要求5所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，所述第四钢柱和第五钢柱与所述第一钢柱平行设置，且若干个所述第四钢柱、若干个所述第五钢柱分别均匀间隔分布。

8.根据权利要求1所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，所述缓冲部包括凹块、凸块和缓冲块，所述凹块和凸块内填充有防火材料，所述凹块和凸块之间通过所述缓冲块连接，所述缓冲部的正前方设置有两个所述第二钢柱，正后方设置有两个所述第三钢柱，两个所述第二钢柱的间距和两个所述第三钢柱的间距均与所述第一辊压钢板和第二辊压钢板的半径相等。

9.根据权利要求1所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，所述前钢板、后钢板、左钢板和右钢板厚度均为所述第一中间钢板和第二中间钢板厚度的2倍。

10.根据权利要求1所述的一种复层耐压钢结构，其特征在于，所述第一中间钢板和第二中间钢板的间距为所述第一辊压钢板和第二辊压钢板直径的1.5倍。

Images