CN117702942A - 一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及应用于装配式建筑技术领域的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，包括多个结构模块，多个结构模块通过转轴、液压缸、活塞、连杆以及高强度剪力绳等部件相互连接和固定，通过转轴连接的下横梁、左右竖梁和上横梁构成了主要的支撑框架，而液压缸和活塞系统则提供有效的震动吸收和能量消散，剪力绳的应用进一步增强了结构的稳定性和抗剪切能力，此外，设计中还包括了减震环和阻尼油系统，这些部件协同工作以提高整体的抗震效果，在震动发生时，结构能够通过位移减震和剪力抗震机制有效地吸收震动能量，并在震后通过自动复位功能迅速恢复到原始状态，不仅提高了建筑结构的安全性和稳定性，也便于快速施工和维护。

Description

一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法

技术领域

本发明涉及预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，特别是涉及应用于装配式建筑技术领域的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法。

背景技术

预制装配式抗震钢结构是一种高效且环保的建筑技术，它通过使用预制的钢结构件来提高建筑物的抗震性能，并且能显著缩短施工周期，不仅保证了建筑质量和安全性，还减少了施工现场的噪音和尘埃污染，由于钢材的轻重量和高强度，它特别适合用于高层建筑和大跨度结构，此外，钢材的可回收性和适应性强，使得这种技术既符合可持续发展的要求，又能满足多样化的建筑设计需求。

中国发明专利CN113585512说明书公开了一种基于装配式的抗震节点结构，预制混凝土柱和预制混凝土梁通过钢结构框体连接。钢结构框体还包括第一钢结构框体、第二钢结构框体；预制混凝土柱的一侧安装有第一钢结构框体，预制混凝土梁的一端安装有第二钢结构框体；第一、第二钢结构框体通过塑性铰连接，且上、下面安装有吸能钢板。吸能钢板的螺栓安装位为长腰孔或带有限位结构的滑槽。本发明优点在于，采用塑性铰的形式设计抗震节点结构，结合滑动摩擦吸能结构，可有效减少梁、柱、节点等构件的损伤，梁、柱等构件的损伤程度为无损伤或轻微损伤，可实现损伤控制；进一步，增加了耗能途径，提升了整体抗震能力，还有效减少了塑性件变形量，在低载荷影响下保护节点结构。

以上设计通过采用塑性铰的形式设计抗震节点结构，结合滑动摩擦吸能结构，可有效减少梁、柱、节点等构件的损伤，增加了耗能途径，提升了整体抗震能力，还有效减少了塑性件变形量，但还存在一定的局限性，如滑动摩擦吸能效果有限，且在滑动摩擦吸能时无法兼顾对整体结构剪切变形的防护。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是如何通过模块间的相互位移吸能，且在吸能时可以提高模块抗剪切能力。

为解决上述问题，本发明提供了一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，包括多个结构模块，多个结构模块依次相邻固定连接，多个结构模块均包括下横梁，下横梁两端均通过转轴分别转动连接有左竖梁和右竖梁，左竖梁和右竖梁远离下横梁一端均通过转轴转动连接有同一个上横梁，下横梁、左竖梁、右竖梁和上横梁相互远离的一端均通过固定块分别固定连接有下液压缸、左液压缸、右液压缸和上液压缸，下液压缸、左液压缸、右液压缸和上液压缸内分别滑动连接有下位移杆、左位移杆、右位移杆和上位移杆，下位移杆、左位移杆、右位移杆和上位移杆分别沿下液压缸、左液压缸、右液压缸和上液压缸轴线方向贯穿下液压缸、左液压缸、右液压缸和上液压缸两端，下位移杆外端滑动连接有下左活塞和下右活塞，左位移杆外端滑动连接有左下活塞和左上活塞，右位移杆外端滑动连接有右下活塞和右上活塞，上位移杆外端滑动连接有上左活塞和上右活塞，下左活塞和下右活塞、左下活塞和左上活塞、右下活塞和右上活塞以及上左活塞和上右活塞两两相互远离的一端均固定连接有连杆，且多个连杆分别贯穿下位移杆、左位移杆、右位移杆和上位移杆并延伸至下位移杆、左位移杆、右位移杆和上位移杆外端，下左活塞和右上活塞、下右活塞和左上活塞、左下活塞和上右活塞以及右下活塞和上左活塞之间均通过连杆分别固定连接有第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳。

在上述预制装配式抗震钢结构及其抗震方法中，通过结构模块组装、模块化装配、位移减震、剪力抗震以及协同抗震等多个步骤，有效地增强了建筑结构的抗震能力，灵活的连接方式、均匀的力分布、模块化设计以及减震环的应用共同提高了建筑的抗震性能和稳定性，位移减震和剪力抗震的结合，以及阻尼系统的设计，有效吸收和消耗震动能量，减少震动对建筑的影响，自动复位功能确保了震后结构能迅速恢复至原始状态，保持长期稳定性。

作为本申请的进一步改进，多个转轴与第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳之间分别转动连接有下左滑轮、下右滑轮、上左滑轮和上右滑轮，且下左滑轮、下右滑轮、上左滑轮和上右滑轮外端均开设有凹槽，多个凹槽分别与第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳滑动连接。

作为本申请的再进一步改进，多个结构模块之间均通过连接板相互连接，多个连接板和转轴之间均固定连接有减震环，减震环为弹性材料制成。

作为本申请的更进一步改进，第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳均为高强度钢绳制成，且第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳均位于下横梁、左竖梁、右竖梁和上横梁两侧。

作为本申请的又一种改进，多个结构模块上的下位移杆、左位移杆、右位移杆和上位移杆均分别与相邻的结构模块上的上横梁、右竖梁、左竖梁和上横梁固定连接，多个结构模块上的第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳均分别与相邻的结构模块上的连杆固定连接。

作为本申请的又一种改进的补充，多个下液压缸与下左活塞和下右活塞、左液压缸与左下活塞和左上活塞、右液压缸与右下活塞和右上活塞以及上液压缸与上左活塞和上右活塞之间均固定连接有复位弹簧，且多个复位弹簧中间径向直径均大于两端径向直径。

作为本申请的又一种改进的补充，上液压缸、下位移杆、左位移杆、右位移杆、上位移杆、下左活塞、下右活塞、左下活塞、左上活塞、右下活塞、右上活塞、上左活塞和上右活塞沿其轴向均开设有多个阻尼孔，下液压缸、左液压缸、右液压缸和上液压缸内均填充有阻尼油，下位移杆、左位移杆、右位移杆和上位移杆与连杆之间均开设有滑槽，多个连杆均沿连杆径向贯穿滑槽，且贯穿部分分别与下左活塞、下右活塞、左下活塞、左上活塞、右下活塞、右上活塞、上左活塞和上右活塞固定连接，连杆上的滑槽沿连杆轴向长度均小于或等于下液压缸、左液压缸、右液压缸和上液压缸长度的三分之一。

作为本申请的再一种改进，包括以下步骤，

S1、结构模块组装；

S2、结构模块装配；

S3、位移减震，当发生地震等震动时，结构模块之间通过位移对震动进行缓冲和削弱，多个结构模块之间发生一定程度的相对移动，移动过程中阻尼油流过阻尼孔产生阻尼作用；

S4、剪力抗震，在多个结构模块发生相对位移时，下横梁、左竖梁、右竖梁和上横梁相互连接点会发生一定程度的转动，此时第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳对下横梁、左竖梁、右竖梁和上横梁的转动产生抑制作用；

S5、协同抗震，在位移减震和剪力抗震过程中下液压缸、左液压缸、右液压缸、上液压缸、下位移杆、左位移杆、右位移杆、上位移杆、下左活塞、下右活塞、左下活塞、左上活塞、右下活塞、右上活塞、上左活塞、上右活塞、连杆、第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳、第四剪力绳和下左滑轮的相互协同，使位移减震和剪力抗震相互结合，协同作用对抗震动；

S6、自动复位，震动过后，在复位弹簧的作用下结构模块回复到原位，同时下位移杆、左位移杆、右位移杆、上位移杆也回复到原位，第一剪力绳、第二剪力绳、第三剪力绳和第四剪力绳在复位弹簧的作用下张力恢复平衡。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1.增强抗震性能；通过灵活的连接方式和多元化的减震机制，如位移减震和剪力抗震，提高了结构的抗震能力。

2.模块化设计；结构模块化的设计不仅便于安装和维护，还提高了建筑的灵活性和可扩展性，能够适应不同的建筑需求。

3.自动复位机制；震后自动复位功能确保了结构快速恢复至原始状态，准备应对后续可能的震动，保持了结构的长期稳定性。

4.阻尼系统的优化；液压缸内的阻尼油和阻尼孔设计在震动过程中消耗能量，降低震动对建筑的影响，提高了建筑的安全性。

5.均匀力分布；活塞与位移杆及连杆的结合，确保在震动时力量均匀分布于结构的各个部分，减少局部压力集中，避免局部破损。

6.强化的稳定性与耐久性；使用高强度材料如钢绳，并通过减震环等元件提供额外的缓冲和稳定性，确保了结构在极端条件下的持久性能。

7.协同抗震效果；不同部件的协同作用确保了整体结构在震动中的稳定性和弹性，有效地对震动进行了缓冲和吸收。

附图说明

图1为本申请的结构模块示意图；

图2为本申请的使用状态示意图一；

图3为本申请的局部结构图一；

图4为本申请的局部结构图二；

图5为本申请的局部结构图三；

图6为本申请的局部结构图四；

图7为本申请的A-A剖视图；

图8为本申请的局部结构图五；

图9为本申请的结构模块侧视图；

图10为本申请的B-B剖视图；

图11为本申请的结构模块正视图；

图12为本申请的使用状态示意图二；

图13为本申请的使用状态示意图三；

图14为本申请的C-C剖视图；

图15为本申请的使用状态示意图四；

图16为本申请的D处放大图；

图17为本申请的使用状态示意图五；

图18为本申请的使用状态示意图六。

图中标号说明：

1、下横梁；2、转轴；3、左竖梁；4、右竖梁；5、上横梁；6、固定块；7、下液压缸；8、左液压缸；9、右液压缸；10、上液压缸；11、下位移杆；12、左位移杆；13、右位移杆；14、上位移杆；15、下左活塞；16、下右活塞；17、左下活塞；18、左上活塞；19、右下活塞；20、右上活塞；21、上左活塞；22、上右活塞；23、连杆；24、第一剪力绳；25、第二剪力绳；26、第三剪力绳；27、第四剪力绳；28、下左滑轮；29、下右滑轮；30、上左滑轮；31、上右滑轮；32、连接板；33、减震环。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的三种实施方式作详细说明。

第一种实施方式：

图1-16示出一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，包括多个结构模块，多个结构模块依次相邻固定连接，多个结构模块均包括下横梁1，下横梁1两端均通过转轴2分别转动连接有左竖梁3和右竖梁4，左竖梁3和右竖梁4远离下横梁1一端均通过转轴2转动连接有同一个上横梁5，下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5相互远离的一端均通过固定块6分别固定连接有下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10，下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10内分别滑动连接有下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14，下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14分别沿下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10轴线方向贯穿下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10两端，下位移杆11外端滑动连接有下左活塞15和下右活塞16，左位移杆12外端滑动连接有左下活塞17和左上活塞18，右位移杆13外端滑动连接有右下活塞19和右上活塞20，上位移杆14外端滑动连接有上左活塞21和上右活塞22，下左活塞15和下右活塞16、左下活塞17和左上活塞18、右下活塞19和右上活塞20以及上左活塞21和上右活塞22两两相互远离的一端均固定连接有连杆23，且多个连杆23分别贯穿下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14并延伸至下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14外端，下左活塞15和右上活塞20、下右活塞16和左上活塞18、左下活塞17和上右活塞22以及右下活塞19和上左活塞21之间均通过连杆23分别固定连接有第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27。

在上述预制装配式抗震钢结构及其抗震方法中，通过结构模块组装、模块化装配、位移减震、剪力抗震以及协同抗震等多个步骤，有效地增强了建筑结构的抗震能力，灵活的连接方式、均匀的力分布、模块化设计共同提高了建筑的抗震性能和稳定性，位移减震和剪力抗震的结合，以及阻尼系统的设计，有效吸收和消耗震动能量，减少震动对建筑的影响，自动复位功能确保了震后结构能迅速恢复至原始状态，保持长期稳定性。

通过下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5的固定连接，结构模块之间形成稳固的框架，提高整体结构的稳定性和承载力，转轴2的使用使得各个梁之间可以进行一定程度的相对转动，有助于在地震等外力作用下调整结构，减少因刚性连接导致的破坏，下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9、上液压缸10以及相应的下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13、上位移杆14和下左活塞15、下右活塞16、左下活塞17、左上活塞18、右下活塞19、右上活塞20、上左活塞21、上右活塞22构成的液压系统能有效吸收和分散震动能量，提高结构的抗震性能，通过第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27的设置，可以在结构受到横向力如地震波作用时提供额外的支撑和稳定，减少结构因剪切力而产生的位移和变形，多个结构模块协同工作，形成一个整体的抗震系统。当某个模块受到震动时，相邻的模块可以通过连杆23和第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26、第四剪力绳27提供支撑，分散震动力，实现整体的稳定，预制装配式的设计使得结构的制造、运输和现场组装更为便捷，能够有效降低建筑成本和时间，适用于不同的建筑需求和地质条件，能够灵活调整以适应不同的工程要求，提高建筑的适用性和灵活性。

第二种实施方式：

图1-18示出，多个转轴2与第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27之间分别转动连接有下左滑轮28、下右滑轮29、上左滑轮30和上右滑轮31，且下左滑轮28、下右滑轮29、上左滑轮30和上右滑轮31外端均开设有凹槽，多个凹槽分别与第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27滑动连接。

多个结构模块之间均通过连接板32相互连接，多个连接板32和转轴2之间均固定连接有减震环33，减震环33为弹性材料制成。

第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27均为高强度钢绳制成，且第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27均位于下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5两侧。

多个结构模块上的下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14均分别与相邻的结构模块上的上横梁5、右竖梁4、左竖梁3和上横梁5固定连接。

多个结构模块上的第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27均分别与相邻的结构模块上的连杆23固定连接。

多个下液压缸7与下左活塞15和下右活塞16、左液压缸8与左下活塞17和左上活塞18、右液压缸9与右下活塞19和右上活塞20以及上液压缸10与上左活塞21和上右活塞22之间均固定连接有复位弹簧，且多个复位弹簧中间径向直径均大于两端径向直径。

上液压缸10、下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13、上位移杆14、下左活塞15、下右活塞16、左下活塞17、左上活塞18、右下活塞19、右上活塞20、上左活塞21和上右活塞22沿其轴向均开设有多个阻尼孔，下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10内均填充有阻尼油。

下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14与连杆23之间均开设有滑槽，多个连杆23均沿连杆23径向贯穿滑槽，且贯穿部分分别与下左活塞15、下右活塞16、左下活塞17、左上活塞18、右下活塞19、右上活塞20、上左活塞21和上右活塞22固定连接，连杆23上的滑槽沿连杆23轴向长度均小于或等于下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10长度的三分之一。

通过转轴2与第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26、第四剪力绳27的结合使用，结构能够在震动时有效地调整和缓解剪切力，提高整体的抗震能力，下左滑轮28、下右滑轮29、上左滑轮30和上右滑轮31的设置，使得剪力绳在运动时的摩擦力减小，提高了结构在震动时的响应速度和灵活性，连接板32与转轴2之间的减震环33能够在震动时吸收和缓解部分能量，降低震动对结构的直接冲击，各结构模块通过连接板32紧密相连，确保在震动时各部分均匀承受力量，避免局部受力过大造成破坏，复位弹簧使得液压缸和活塞在震动后能够自动回到原始位置，为连续的抗震提供保障，液压缸内的阻尼油和阻尼孔，使得震动能量在传递过程中得到有效消耗，降低了震动对结构的影响，滑槽和连杆23保证了活塞在运动过程中的平稳性，减少摩擦和磨损，延长结构的使用寿命，使用高强度钢绳增强了整体结构的稳固性和耐久性，确保在极端条件下也能保持性能，提升了建筑结构的抗震性能，同时保证了结构的稳定性和持久性，适用于多种建筑环境和地震区域。

第三种实施方式：

图1-18示出，包括以下步骤，

S1、结构模块组装，将下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5通过转轴2转动连接，将下左活塞15和下右活塞16、左下活塞17和左上活塞18、右下活塞19和右上活塞20以及上左活塞21和上右活塞22分别与下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14配合连接，并将多个连杆23分别与下左活塞15、下右活塞16、左下活塞17、左上活塞18、右下活塞19、右上活塞20、上左活塞21和上右活塞22固定连接，将下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13和上位移杆14分别安装到下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10内，将下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9和上液压缸10通过固定块6分别固定连接到下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5上，将第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27分别与对应的连杆23固定连接，并调整好第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27所需张力，使第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27张力相等。

S2、结构模块装配，根据需要通过连接板32和减震环33将多个结构模块相互连接。

S3、位移减震，当发生地震等震动时，结构模块之间通过位移对震动进行缓冲和削弱，多个结构模块之间发生一定程度的相对移动，移动过程中阻尼油流过阻尼孔产生阻尼作用，移动结束后在复位弹簧的作用下结构模块复位到起始位置，如一个结构模块的下横梁1和另一个机构模块的上横梁5发生相对移动时，下横梁1带动下液压缸7移动，上横梁5带动下液压缸7内的下位移杆11移动，在上横梁5和下液压缸7相对移动的过程中，下液压缸7在移动过程中带动下左活塞15和下右活塞16共同移动，在此过程中上横梁5内的阻尼油从下液压缸7、下左活塞15和下右活塞16内的阻尼孔流过产生阻尼作用消耗一部分能量，同时上横梁5内的复位弹簧对下左活塞15和下右活塞16产生缓冲作用再次消耗一部分能量，当下液压缸7在上横梁5内移动到上横梁5一端后，在复位弹簧的弹力作用下，下液压缸7将向上横梁5的另一端移动，通过上横梁5和下液压缸7的来回移动对震动的能量进行消耗，直至震动能量被完全消耗吸收后，下液压缸7在复位弹簧的弹力作用下回复到起始位置。

S4、剪力抗震，在多个结构模块发生相对位移时，下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5相互连接点会发生一定程度的转动，此时第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27对下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5的转动产生抑制作用，第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27在其张力发生变化时会进行一定程度的移动，以使第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27的张力保持较小差异，通过张力的平衡进而抑制下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5的转动，使下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5的转动始终保持在合适的工作状态，同时又能通过一定程度的相对转动对震动进行缓冲，如当下横梁1和左竖梁3的夹角增大时，第二剪力绳25和第四剪力绳27张力增大，从而使第二剪力绳25和第四剪力绳27分别拉动与之相连的下右活塞16和左上活塞18以及右下活塞19和上左活塞21移动，下右活塞16和左上活塞18以及右下活塞19和上左活塞21移动时上横梁5内的阻尼油从对应阻尼孔流过，对能量进行一定程度的消耗，同时与之相对的复位弹簧被压缩，弹簧的弹力对第二剪力绳25和第四剪力绳27的张力进行缓冲，第二剪力绳25和第四剪力绳27张力的变化进而导致与之相连的下右滑轮29和上左滑轮30带动下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5围绕转轴2进行一定程度的转动，以平衡第二剪力绳25和第四剪力绳27的张力变化，同时通过下右活塞16和左上活塞18以及右下活塞19和上左活塞21移动，将张力变化分布到下横梁1、左竖梁3、右竖梁4和上横梁5上起到抗震作用。

S5、协同抗震，在位移减震和剪力抗震过程中下液压缸7、左液压缸8、右液压缸9、上液压缸10、下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13、上位移杆14、下左活塞15、下右活塞16、左下活塞17、左上活塞18、右下活塞19、右上活塞20、上左活塞21、上右活塞22、连杆23、第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26、第四剪力绳27和下左滑轮28的相互协同，使位移减震和剪力抗震相互结合，协同作用对抗震动，如下液压缸7内的下位移杆11移动时，下左活塞15和下右活塞16跟随下位移杆11移动，在此过程中，若第一剪力绳24和第二剪力绳25张力不相等，则与之相连的下左活塞15和下右活塞16受到的拉力就会产生差异，拉力的差异使下左活塞15和下右活塞16开始独立运动，以平衡第一剪力绳24和第二剪力绳25的拉力，在平衡拉力的过程中，下左活塞15和下右活塞16对下位移杆11产生一定程度的影响，如下左活塞15压缩复位弹簧使下位移杆11位于下左活塞15一侧受到的弹力减小，进而使下位移杆11向靠近下左活塞15一端移动，下位移杆11向靠近下左活塞15一端移动，进而使下右活塞16受到复位弹簧的弹力增大从而使下右活塞16向靠近下位移杆11的方向移动，在移动过程中由于下位移杆11与下左活塞15和下右活塞16之间有阻尼油，所以下位移杆11、下左活塞15和下右活塞16通过阻尼油的压力差相互影响彼此的运动状态，通过以上相互作用实现协同抗震。

S6、自动复位，震动过后，在复位弹簧的作用下结构模块回复到原位，同时下位移杆11、左位移杆12、右位移杆13、上位移杆14也回复到原位，第一剪力绳24、第二剪力绳25、第三剪力绳26和第四剪力绳27在复位弹簧的作用下张力恢复平衡。

通过转轴2连接的横梁和竖梁提供结构的灵活性，使其在震动时能够适应不同方向的力，活塞与位移杆及连杆23的结合，确保在震动时力量均匀分布，减少局部压力集中，模块化设计便于安装和维护，同时提高建筑的灵活性和可扩展性，减震环33增加额外的缓冲，减少震动传递，提高整体的抗震性能，结构之间的相对位移提供了有效的震动吸收，减少了震动对结构的直接冲击，通过阻尼油和阻尼孔的设计，在震动过程中消耗能量，降低震动对建筑的影响，剪力绳的张力调整使结构在震动时保持稳定，有效防止因剪切力引起的破坏，剪力绳在张力变化时自动调整，维持结构的动态平衡，结合位移减震和剪力抗震，提供全方位的震动防护，震后自动复位机制确保了结构快速回归初始状态，准备应对后续可能的震动，通过自动复位，保证了结构的长期稳定性和持久性能，实现高效的震动吸收和能量消耗，确保了结构的稳定性和安全性，适合应用于地震频发地区的建筑结构。

结合当前实际需求，本申请采用的上述实施方式，保护范围并不局限于此，在本领域技术人员所具备的知识范围内，不脱离本申请构思作出的各种变化，仍落在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：包括多个结构模块，多个所述结构模块依次相邻固定连接，多个所述结构模块均包括下横梁(1)，所述下横梁(1)两端均通过转轴(2)分别转动连接有左竖梁(3)和右竖梁(4)，所述左竖梁(3)和右竖梁(4)远离下横梁(1)一端均通过转轴(2)转动连接有同一个上横梁(5)，所述下横梁(1)、左竖梁(3)、右竖梁(4)和上横梁(5)相互远离的一端均通过固定块(6)分别固定连接有下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)和上液压缸(10)，所述下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)和上液压缸(10)内分别滑动连接有下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)和上位移杆(14)，所述下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)和上位移杆(14)分别沿下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)和上液压缸(10)轴线方向贯穿下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)和上液压缸(10)两端，所述下位移杆(11)外端滑动连接有下左活塞(15)和下右活塞(16)，所述左位移杆(12)外端滑动连接有左下活塞(17)和左上活塞(18)，所述右位移杆(13)外端滑动连接有右下活塞(19)和右上活塞(20)，所述上位移杆(14)外端滑动连接有上左活塞(21)和上右活塞(22)，所述下左活塞(15)和下右活塞(16)、左下活塞(17)和左上活塞(18)、右下活塞(19)和右上活塞(20)以及上左活塞(21)和上右活塞(22)两两相互远离的一端均固定连接有连杆(23)，且多个连杆(23)分别贯穿下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)和上位移杆(14)并延伸至下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)和上位移杆(14)外端，所述下左活塞(15)和右上活塞(20)、下右活塞(16)和左上活塞(18)、左下活塞(17)和上右活塞(22)以及右下活塞(19)和上左活塞(21)之间均通过连杆(23)分别固定连接有第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)。

2.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：多个所述转轴(2)与第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)之间分别转动连接有下左滑轮(28)、下右滑轮(29)、上左滑轮(30)和上右滑轮(31)，且下左滑轮(28)、下右滑轮(29)、上左滑轮(30)和上右滑轮(31)外端均开设有凹槽，多个所述凹槽分别与第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：多个所述结构模块之间均通过连接板(32)相互连接，多个所述连接板(32)和转轴(2)之间均固定连接有减震环(33)，所述减震环(33)为弹性材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：所述第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)均为高强度钢绳制成，且第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)均位于下横梁(1)、左竖梁(3)、右竖梁(4)和上横梁(5)两侧。

5.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：多个所述结构模块上的下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)和上位移杆(14)均分别与相邻的结构模块上的上横梁(5)、右竖梁(4)、左竖梁(3)和上横梁(5)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：多个所述结构模块上的第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)均分别与相邻的结构模块上的连杆(23)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：多个所述下液压缸(7)与下左活塞(15)和下右活塞(16)、左液压缸(8)与左下活塞(17)和左上活塞(18)、右液压缸(9)与右下活塞(19)和右上活塞(20)以及上液压缸(10)与上左活塞(21)和上右活塞(22)之间均固定连接有复位弹簧，且多个复位弹簧中间径向直径均大于两端径向直径。

8.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：所述上液压缸(10)、下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)、上位移杆(14)、下左活塞(15)、下右活塞(16)、左下活塞(17)、左上活塞(18)、右下活塞(19)、右上活塞(20)、上左活塞(21)和上右活塞(22)沿其轴向均开设有多个阻尼孔，所述下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)和上液压缸(10)内均填充有阻尼油。

9.根据权利要求1所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：所述下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)和上位移杆(14)与连杆(23)之间均开设有滑槽，多个所述连杆(23)均沿连杆(23)径向贯穿滑槽，且贯穿部分分别与下左活塞(15)、下右活塞(16)、左下活塞(17)、左上活塞(18)、右下活塞(19)、右上活塞(20)、上左活塞(21)和上右活塞(22)固定连接，所述连杆(23)上的滑槽沿连杆(23)轴向长度均小于或等于下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)和上液压缸(10)长度的三分之一。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种预制装配式抗震钢结构及其抗震方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1、结构模块组装；

S2、结构模块装配；

S3、位移减震，当发生地震等震动时，结构模块之间通过位移对震动进行缓冲和削弱，多个结构模块之间发生一定程度的相对移动，移动过程中阻尼油流过阻尼孔产生阻尼作用；

S4、剪力抗震，在多个结构模块发生相对位移时，下横梁(1)、左竖梁(3)、右竖梁(4)和上横梁(5)相互连接点会发生一定程度的转动，此时第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)对下横梁(1)、左竖梁(3)、右竖梁(4)和上横梁(5)的转动产生抑制作用；

S5、协同抗震，在位移减震和剪力抗震过程中下液压缸(7)、左液压缸(8)、右液压缸(9)、上液压缸(10)、下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)、上位移杆(14)、下左活塞(15)、下右活塞(16)、左下活塞(17)、左上活塞(18)、右下活塞(19)、右上活塞(20)、上左活塞(21)、上右活塞(22)、连杆(23)、第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)、第四剪力绳(27)和下左滑轮(28)的相互协同，使位移减震和剪力抗震相互结合，协同作用对抗震动；

S6、自动复位，震动过后，在复位弹簧的作用下结构模块回复到原位，同时下位移杆(11)、左位移杆(12)、右位移杆(13)、上位移杆(14)也回复到原位，第一剪力绳(24)、第二剪力绳(25)、第三剪力绳(26)和第四剪力绳(27)在复位弹簧的作用下张力恢复平衡。