CN116770978B - 一种抗震钢结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及房屋建筑技术领域，具体涉及一种抗震钢结构。一种抗震钢结构包括横梁、连接件、支撑机构和调节机构；横梁上设置有第一摩擦面，连接件上设置有第二摩擦面，第二摩擦面与第一摩擦面具有水平方向的摩擦力；支撑机构用于在第一状态使第二摩擦面与第一摩擦面的摩擦力达到预设值；调节机构用于在第二状态减小第二摩擦面与第一摩擦面的摩擦力，使得横梁能够相对于第二摩擦面移动，减小地震来临时横梁的破坏机率，与传统的通过横梁自身结构去硬抗地震波的能量相比，抗震效果更好，安全性更高。

Description

一种抗震钢结构

技术领域

本发明涉及房屋建筑技术领域，具体涉及一种抗震钢结构。

背景技术

由于钢材具有轻质高强的特性，可减轻结构的自重，因此钢材是一种很适宜建造抗震结构的材料，从材料的强度方面来讲，钢材的强度约为混凝土材料的8倍，而材料重量方面，前者重度仅为混凝土重度的3.2倍，因此钢结构具有广泛的应用。

传统的钢结构缺少耗能部件，往往通过自身结构去硬抗地震波的能量，导致其抗震效果差，使用寿命短等问题。

申请公布号为CN116025191A的发明专利申请公开了一种建筑结构抗震加固连接系统及连接方法，该申请通过横梁、竖直支撑结构和铰接结构的配合，来提高建筑结构的韧性，以避免建筑结构在受到强烈震动而晃动时出现结构损坏。但由于横梁是由竖直支撑结构来支撑的，因此在发生强烈震动时，横梁的移动并不会拉伸竖直支撑结构，进而无法实现所述的提高建筑结构的韧性的效果。即使该建筑结构抗震加固连接系统能够实现，也无法适用于对大型建筑进行抗震。

发明内容

本发明提供一种抗震钢结构，以解决现有的抗震钢结构抗震效果不佳的问题。

本发明的一种抗震钢结构采用如下技术方案：

一种抗震钢结构包括横梁、连接件、支撑机构和调节机构；横梁上设置有第一摩擦面，连接件上设置有第二摩擦面，第二摩擦面与第一摩擦面具有水平方向的摩擦力；支撑机构用于在第一状态使第二摩擦面与第一摩擦面的摩擦力达到预设值；调节机构用于在第二状态减小第二摩擦面与第一摩擦面的摩擦力，使得横梁能够相对于第二摩擦面移动。

进一步的，第一摩擦面有两个，两个第一摩擦面分别朝向上下两侧，连接件有两个，每个连接件上的第二摩擦面与一个第一摩擦面接触；支撑机构包括支撑梁、第一螺栓和第一螺母；支撑梁固定设置于固定物，处于下侧的连接件安装于支撑梁上，两个连接件上均设置有通孔，横梁上设置有贯通槽，第一螺栓与贯通槽间隙配合，且第一螺栓分别插入两个连接件上的通孔中，第一螺母用于与第一螺栓螺纹传动配合。

进一步的，支撑机构还包括支撑台，支撑台安装于支撑梁上；调节机构包括撞击块、顶推件和联动组件；撞击块设置于支撑台上；顶推件沿第一方向滑动安装于支撑台，且顶推件向横梁靠近时对两个连接件施加分离的作用力；联动组件用于将撞击块沿第二方向的滑动转换成顶推件沿第一方向的滑动，第一方向为横梁宽度所在的方向，第二方向为横梁长度所在的方向。

进一步的，横梁的第一方向的两侧均设置有两个第一摩擦面，连接件有四个，每两个连接件与处于横梁底边同一侧的两个第一摩擦面对应设置顶推件有两个，每个顶推件与处于横梁同一侧的两个连接件对应设置，撞击块第一方向的两侧分别通过一个第一弹性件连接于一个顶推件。

进一步的，联动组件包括两个传动组，两个传动组分别处于撞击块第二方向的两侧，每个传动组包括两个液压伸缩杆；每组的两个液压伸缩杆绕一竖直轴线互为转动连接，且两个液压伸缩杆的转动连接处设置有顶杆，顶杆用于与撞击块抵接，每个液压伸缩杆远离顶杆的一端转动安装于一个顶推件。

进一步的，每个所述液压伸缩杆包括套筒、活塞杆和第二弹性件，套筒的内部设置有液压油，活塞杆的一端设置有活塞板，活塞板插入套筒内且与套筒的内周壁密封滑动配合，活塞杆的另一端绕一竖直轴线转动安装于顶推件；活塞板上设置有阻尼孔和单向阀，单向阀用于限制液压油从靠近顶杆的一侧向靠近顶推件的一侧流动；第二弹性件套设于活塞杆，第二弹性件的一端与活塞板相抵，第二弹性件的另一端与套筒相抵。

进一步的，每个连接件上设置有第一挤压斜面，顶推件上设置有第二挤压斜面，第一挤压斜面和第二挤压斜面滑动配合，当顶推件向横梁靠近时，通过第一挤压斜面和第二挤压斜面对上下对应的两个连接件施加相互远离的作用力。

进一步的，支撑台的第一方向的两侧设置有导向槽，导向槽沿第一方向延伸，顶推件的下端插入导向槽且沿导向槽可滑动地设置。

进一步的，支撑梁竖直设置，每两个横梁搭在一个支撑梁上，支撑梁的第一方向的两侧均设置有支撑机构和调节机构。

进一步的，活塞杆与顶推件的转动连接处设置有扭簧，扭簧始终具有使处于撞击块同一侧的两个液压伸缩杆保持同轴的趋势。

本发明的有益效果是：本发明的抗震钢结构利用第一摩擦面和第二摩擦面在第一状态下为横梁进行限位，在第二状态时减小第一摩擦面和第二摩擦面的摩擦力，使得横梁能够相对于第二摩擦面移动，减小地震来临时横梁的破坏机率，与传统的通过横梁自身结构去硬抗地震波的能量相比，抗震效果更好，安全性更高。且当地震的幅度越大，撞击块在第二方向移动的越多，带动顶推件向横梁靠近的趋势越大，也就使得顶推件对连接件施加的与第一摩擦面分离的作用力越大，横梁在第一方向更容易相对于支撑机构移动，保持较好的抗震效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的抗震钢结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的抗震钢结构的主视图；

图3为图2中A-A面剖视图；

图4为图3中撞击块在第二方向移动时的一种状态示意图；

图5为图2中B-B面剖视图；

图6为本发明实施例提供的抗震钢结构的撞击块、顶推件和联动组件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的抗震钢结构的撞击块、顶推件和联动组件的一种状态的俯视图；

图8为横梁的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的抗震钢结构的其中一个第一摩擦面的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的抗震钢结构的支撑台和另一第一摩擦面的结构示意图。

图中：100、横梁；101、贯通槽；110、第一摩擦面；120、连接件；121、通孔；130、第一挤压斜面；200、支撑梁；300、支撑台；310、导向槽；320、限位框；410、撞击块；420、第一弹性件；430、液压伸缩杆；431、套筒；432、活塞杆；433、第二弹性件；434、活塞板；435、单向阀；436、阻尼孔；440、顶推件；441、第二挤压斜面；450、顶杆；500、第一螺栓；510、第一螺母；600、第二螺栓。

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。

如图1至图10所示，本发明实施例一提供了一种抗震钢结构，一种抗震钢结构包括横梁100、连接件120、第二摩擦面、支撑机构和调节机构。横梁100水平设置，如图1所示，横梁100为工字型，两个横梁100的一端相接触，横梁100上设置有第一摩擦面110，连接件120横跨于两个横梁100，连接件120上设置有第二摩擦面，第二摩擦面与第一摩擦面110具有水平方向的摩擦力，具体地，第一摩擦面110和第二摩擦面均沿水平方向延伸。支撑机构用于在第一状态下使第二摩擦面与第一摩擦面110的摩擦力达到预设值，使得连接件120与两个横梁100能够相对固定；调节机构用于在第二状态下减小第一摩擦面110与第二摩擦面之间的摩擦力，使得横梁100在震动发生时能够相对于第二摩擦面移动，其中，第一状态为未发生震动时的状态，第二状态为发生震动时的状态，与传统的通过横梁100的自身结构去硬抗地震波的能量相比，能够减少横梁100自身结构的破坏，减小地震来临时横梁100的破坏机率。

在本实施例中，第一摩擦面110有两个，两个第一摩擦面110位于工字型底边的上下两侧，连接件120有两个，两个连接件120分别处于工字型底边的上下两侧，每个连接件120上的第二摩擦面有两个，每个第二摩擦面与一个第一摩擦面110接触。支撑机构包括支撑梁200、第一螺栓500和第一螺母510；支撑梁200固定设置于固定物，如墙体，处于下侧的连接件120安装于支撑梁200上，每个连接件120的两端均设置有通孔121，横梁100上设置有贯通槽101，第一螺栓500与贯通槽101间隙配合，且贯通槽101为条形，贯通槽101长度所在的方向与横梁100长度所在的方向相同。第一螺栓500分别插入两个连接件120上的通孔121中，第一螺母510与第一螺栓500螺纹传动配合，用于对两个连接件120与两个第一摩擦面110在竖向方向进行预紧，使得两个连接件120与两个横梁100能够相对固定。

在本实施例中，支撑机构还包括支撑台300，支撑台300水平设置，且通过第二螺栓600和第二螺母安装于支撑梁200上，其安装方式为常规的连接方式，不再赘述。调节机构包括撞击块410、顶推件440和联动组件；撞击块410设置于支撑台300上，撞击块410能够在支撑台300上自由滑动，具体地，支撑台300的上表面设置有限位框320，撞击块410处于限位框320内，顶推件440沿第一方向滑动安装于支撑台300，且顶推件440向横梁100靠近时对两个连接件120施加作用力，使两个连接件120在上下方向具有相互分离的趋势。联动组件用于将撞击块410沿第二方向的滑动转换成顶推件440沿第一方向的滑动，使得顶推件440能够靠近或远离横梁100，具体地，第一方向为横梁100宽度所在的方向，第二方向为横梁100长度所在的方向。进一步的，当地震的幅度越大，撞击块410在第二方向移动的越多，带动顶推件440向横梁100靠近的趋势越大，也就使得顶推件440对两个连接件120施加的分离的作用力越大，横梁100在第一方向更容易相对于支撑机构移动。

在本实施例中，横梁100底边的第一方向的两侧均设置有两个所述第一摩擦面110，且连接件120有四个，每两个连接件120与处于横梁100底边同一侧的两个第一摩擦面110对应设置，顶推件440有两个，每个顶推件440与处于横梁100同一侧的两个连接件120对应设置，具体地，顶推件440的上端设置有插块，插块插入两个连接件120之间，撞击块410第一方向的两侧通过第一弹性件420连接于顶推件440，便于撞击块410复位且防止撞击块410脱离支撑台300，具体地，第一弹性件420为第一弹簧。

在本实施例中，联动组件包括两个传动组，两个传动组分别处于撞击块410第二方向的两侧，每个传动组包括两个液压伸缩杆430。每个传动组的两个液压伸缩杆430绕一竖直轴线互为转动连接，且两个液压伸缩杆430的转动连接处设置有顶杆450，顶杆450用于与撞击块410抵接，每个液压伸缩杆430远离顶杆450的一端转动安装于一个顶推件440，具体地，每个顶推件440上设置有两个竖直设置的固定柱，每个液压伸缩杆430远离顶杆450的一端设置有套接孔，液压伸缩杆430通过套接孔可转动地套设于固定柱。撞击块410沿第二方向移动时能够推动顶杆450，顶杆450带动液压伸缩杆430转动且伸长，撞击块410沿第二方向移动时还会带动两个顶推件440相互靠近或具有靠近的趋势。

在本实施例中，每个液压伸缩杆430包括套筒431、活塞杆432和第二弹性件433，套筒431的内部设置有液压油，活塞杆432的一端设置有活塞板434，活塞板434插入套筒431内且与套筒431的内周壁密封滑动配合，活塞杆432的另一端绕一竖直轴线转动安装于顶推件440。活塞板434上设置有阻尼孔436和单向阀435，以减小液压油的流动速度，延长液压伸缩杆430对顶推件440的拉动时间，使顶推件440对两个连接件120保持较长时间的挤压。单向阀435用于限制液压油从靠近顶杆450的一侧向靠近顶推件440的一侧流动，进一步延长液压伸缩杆430的伸长时间；第二弹性件433套设于活塞杆432，第二弹性件433的一端与活塞板434相抵，第二弹性件433的另一端套筒431相抵，故当液压伸缩杆430伸长时，第二弹性件433会压缩，压缩的第二弹性件433对活塞板434施加作用力，使活塞杆432具有带动顶推件440向横梁100靠近的趋势，具体地，第二弹性件433为第二弹簧。

具体地，如图5所示，每个连接件120上设置有第一挤压斜面130，顶推件440上设置有第二挤压斜面441，第一挤压斜面130和第二挤压斜面441滑动配合，当顶推件440向横梁100靠近时，通过第一挤压斜面130和第二挤压斜面441对上下对应的两个连接件120施加相互远离的作用力，以使顶推件440向横梁100靠近时对两个连接件120施加相互分离的作用力。

在本实施例中，支撑台300的第一方向的两侧设置有导向槽310，导向槽310沿第一方向延伸，顶推件440的下端插入导向槽310且沿导向槽310可滑动地设置，便于顶推件440在第一方向上滑动。

在本实施例中，活塞杆432与顶推件440的转动连接处设置有扭簧，扭簧始终具有使处于撞击块410同一侧的两个液压伸缩杆430同轴的趋势，在顶杆450受到的作用力消失时扭簧促使液压伸缩杆430复位。

在本实施例中，支撑梁200竖直设置，横梁100的一端搭在支撑梁200上，且每两个横梁100搭在一个支撑梁200上。支撑梁200的第一方向的两侧均设置有支撑机构和调节机构，以增强抗震钢结构的稳定性和可靠性。

本发明实施例一的一种抗震钢结构的工作原理和工作方法为：

当未发生震动时，撞击块410处于限位框320的中间位置，每组的两个液压伸缩杆430在第一方向上同轴。当发生震动时，撞击块410能够克服第一弹簧的弹力在支撑台300上晃动，当撞击块410在第二方向相对于支撑台300移动时，则会撞击顶杆450，顶杆450带动与其连接的两个液压伸缩杆430伸长，两个顶推件440在第一弹簧和第二弹簧的作用下向靠近横梁100的一侧移动，对两个连接件120施加相互分离的作用力，第二摩擦面与第一摩擦面110之间的摩擦力减小，使得横梁100在受到第二方向的作用力时能够相对于支撑机构整体晃动，避免横梁100受力过大而弯曲变形，提高整体结构的稳定性。

在本发明的其它实施例中，液压伸缩杆还可以为伸缩气缸，伸缩气缸的结构相同，但套筒内的介质为气体。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (4)

1.一种抗震钢结构，其特征在于：包括横梁、连接件、支撑机构和调节机构；横梁上设置有第一摩擦面，连接件上设置有第二摩擦面，第二摩擦面与第一摩擦面具有水平方向的摩擦力；支撑机构用于在第一状态使第二摩擦面与第一摩擦面的摩擦力达到预设值；调节机构用于在第二状态减小第二摩擦面与第一摩擦面的摩擦力，使得横梁能够相对于连接件移动；

支撑机构包括支撑梁和支撑台，支撑梁固定设置于固定物，支撑台安装于支撑梁上；调节机构包括撞击块、顶推件和联动组件；撞击块设置于支撑台上；顶推件沿第一方向滑动安装于支撑台，且顶推件向横梁靠近时对连接件施加与第一摩擦面分离的作用力；联动组件用于将撞击块沿第二方向的滑动转换成顶推件沿第一方向的滑动，所述第一方向为横梁宽度所在的方向，第二方向为横梁长度所在的方向；

两个第一摩擦面分别朝向上下两侧，连接件有四个，每个连接件上的第二摩擦面与一个第一摩擦面接触；所述支撑机构还包括第一螺栓和第一螺母；处于下侧的连接件安装于横梁上，两个连接件上均设置有通孔，横梁上设置有贯通槽，所述第一螺栓与贯通槽间隙配合，且第一螺栓分别插入两个连接件上的通孔中，第一螺母用于与第一螺栓螺纹传动配合；

横梁的第一方向的两侧均设置有两个所述第一摩擦面，每两个连接件与处于横梁底边同一侧的两个第一摩擦面对应设置；顶推件有两个，每个顶推件与处于横梁同一侧的两个连接件对应设置，撞击块第一方向的两侧分别通过一个第一弹性件连接于一个顶推件；

所述联动组件包括两个传动组，两个传动组分别处于撞击块第二方向的两侧，每个传动组包括两个液压伸缩杆；每组的两个液压伸缩杆绕一竖直轴线互为转动连接，且两个液压伸缩杆的转动连接处设置有顶杆，顶杆用于与撞击块抵接，每个液压伸缩杆远离顶杆的一端转动安装于一个顶推件；

每个所述液压伸缩杆包括套筒、活塞杆和第二弹性件，套筒的内部设置有液压油，活塞杆的一端设置有活塞板，活塞板插入套筒内且与套筒的内周壁密封滑动配合，活塞杆的另一端绕一竖直轴线转动安装于顶推件；活塞板上设置有阻尼孔和单向阀，单向阀用于限制液压油从靠近顶杆的一侧向靠近顶推件的一侧流动；第二弹性件套设于活塞杆，第二弹性件的一端与活塞板相抵，第二弹性件的另一端与套筒相抵；

每个连接件上设置有第一挤压斜面，所述顶推件上设置有第二挤压斜面，第一挤压斜面和第二挤压斜面滑动配合，当顶推件向横梁靠近时，通过第一挤压斜面和第二挤压斜面对上下对应的两个连接件施加相互远离的作用力。

2.根据权利要求1所述的抗震钢结构，其特征在于：所述支撑台的第一方向的两侧设置有导向槽，导向槽沿第一方向延伸，顶推件的下端插入导向槽且沿导向槽可滑动地设置。

3.根据权利要求1所述的抗震钢结构，其特征在于：所述支撑梁竖直设置，每两个横梁搭在一个支撑梁上，支撑梁第一方向的两侧均设置有支撑机构和调节机构。

4.根据权利要求1所述的抗震钢结构，其特征在于：所述活塞杆与顶推件的转动连接处设置有扭簧，扭簧始终具有使处于撞击块同一侧的两个液压伸缩杆保持同轴的趋势。