一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点
技术领域
本发明涉及结构工程技术领域,尤其涉及一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点。
背景技术
模块化钢结构建筑作为装配式建筑更高阶的形式,能实现“结构-机电-管网”一体化的全装修新形式,常以形似集装箱的单个模块或单个空间作为基本单元,在工厂预先制造完成后,运输到工地后完成吊装。得益于其高度工业化的生产模式,模块化钢结构建筑具有低碳环保、施工高效、人力成本低、工期短的特点。但无论是传统的钢筋混凝土结构建筑还是钢结构建筑等在地震面前往往束手无策。
由于地震时地震波会分为纵波和横波,且纵波到达地面的速度比横波到达地面的速度要快,同时纵波只会造成地表上下震动,相对于横波对地表的左右震动破坏力要小很多,因此可以通过纵波产生的震动预防横波对钢结构建筑造成的影响。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的上述问题,而提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种钢结构连接节点,包括固定板,还包括有:
固定柱,所述固定柱固定连接于固定板的上端,且所述固定柱的上方外侧滑动连接有固定块;
纵向缓冲机构,所述纵向缓冲机构包括固定连接于固定柱上端表面的活塞柱以及固定连接于固定块内顶壁上的液压柱,所述液压柱内部上方开设有第一液压槽,所述第一液压槽内部填充有液压油,且所述第一液压槽内部密封滑动连接有压板,所述活塞柱的上端滑动贯穿液压柱后与压板下端表面接触设置,所述活塞柱位于液压柱与固定柱之间的一端外侧套设有第二弹簧;
连接块,所述连接块滑动安装于固定块外侧,且所述连接块和固定块之间设置有前后左右四组横向缓冲机构;
连接柱,所述连接柱设置于两个相邻的连接块之间,所述连接柱的两端均滑动连接有滑块,且所述连接柱内部设置有缓冲部。
优选地,所述横向缓冲机构包括固定连接于固定块侧面中间位置处的推柱,所述推柱的外侧密封滑动连接有液压块,所述液压块内部设置有第二液压槽,所述第二液压槽内部填充有液压油,所述液压块远离推柱的一端与连接块内壁接触设置。
优选地,所述横向缓冲机构包括与第一液压槽内部连通的第一连接管,所述第一连接管上固定安装有第一单向阀,且所述第一连接管远离第一液压槽的一端在贯穿固定块侧壁后连通有第一波纹管,所述第一波纹管远离第一液压槽的一端与第二液压槽的内部上方连通。
优选地,所述第二液压槽的下端固定连通有第二波纹管,所述第二波纹管远离第二液压槽的一端连通有第二连接管,所述第二连接管远离第二波纹管的一端在贯穿固定块后与第一液压槽内部连通,且所述第二连接管上固定安装有第二单向阀。
优选地,所述横向缓冲机构还包括固定连接于固定块侧面上的四组第一弹簧,且上方的两组第一弹簧及下方的两组第一弹簧远离固定块的一端均共同固定连接有滑板,所述滑板与连接块内壁滑动连接。
优选地,所述缓冲部包括固定安装于连接柱内部的液压筒,所述液压筒内壁上固定连接有安装块,所述安装块内壁上设有倾斜向下的橡胶条,所述安装块下方设置有位于液压筒内部的第三液压槽,所述第三液压槽内部填充有液压油,且所述第三液压槽内部密封滑动连接有推动板。
优选地,所述安装块上方设置有与液压筒内壁密封滑动连接的推板,所述推板的下端表面胶接有橡胶柱,所述橡胶柱的下端在滑动贯穿安装块后与推动板上端表面接触,所述推板的上端表面接触设置有金属球,所述金属球的上端固定连接有钢丝绳,所述钢丝绳的上端与连接柱内顶壁固定连接。
优选地,所述第三液压槽的前后两侧均连通有第三连接管,所述液压筒的前后两侧壁上均固定连接有安装筒,所述安装筒内部开设有第四液压槽,所述第四液压槽内部填充有液压油,所述第三连接管远离第三液压槽的一端在依次贯穿液压筒侧壁以及安装筒侧壁后与第四液压槽内部连通,所述第四液压槽内部密封滑动连接有推块。
优选地,所述推块远离第四液压槽的一端固定连接有齿条,所述齿条呈“T”型设置,且所述齿条的上端左右两侧均固定连接有卡齿,所述滑块内壁上开设有与卡齿相啮合的卡槽。
一种模块化钢结构建筑,由多个钢结构模块连接组成,所述钢结构模块包括连接板、纵向角柱以及两个横向角柱,所述连接板与固定板固定连接,所述纵向角柱固定连接于连接块的上端表面,两个所述横向角柱固定连接于连接块两个相邻的侧面上,所述横向角柱远离连接块的一端与滑块固定连接。
与现有的技术相比,本发明的优点在于:
1、本申请中通过纵向缓冲机构的设置,当纵波使钢结构建筑产生上下震动时,会使得连接板通过固定板带动固定柱沿着固定块的内壁上下滑动,使得固定柱挤压第二弹簧进行缓冲,同时固定柱滑动会带动活塞柱沿着液压柱的内壁滑动,使得活塞柱与液压柱的内壁配合并形成阻尼作用,使得固定柱在受到纵向地震波的震动时能够通过第二弹簧与活塞柱的配合下形成缓冲作用,使得钢结构建筑能够保持稳定。
2、本申请中通过横向缓冲机构的设置,当地震波中的横波使钢结构建筑产生左右震动时,固定柱会产生横向晃动,固定柱会带动固定块沿着连接块的内壁滑动,从而使得固定块挤压或拉伸第一弹簧,通过第一弹簧来对固定柱的横向晃动进行缓冲,同时固定块滑动会带动推柱沿着液压块的内壁滑动,推柱沿着第二液压槽的内壁滑动会挤压其内部的液压油,使得推柱通过第二液压槽内的液压油对固定块形成缓冲作用,进一步减少横向地震波对钢结构建筑产生的震动效果。
3、本申请中通过缓冲部的设置,纵波对钢结构建筑产生影响时会使得金属球沿着液压筒的内部上下震动,金属球在震动的过程中会对推板产生推力,进而使得推板通过橡胶柱带动推动板沿着第三液压槽的内壁向下滑动,从而将第三液压槽内部的液压油通过第三连接管输送至第四液压槽内,使得第四液压槽内的液压油对推块产生推力,使得推块推动齿条沿着连接柱的内壁由内向外滑动,使得齿条带动卡齿同步运动,此时卡齿解除对卡槽的限位,使得滑块能够沿着连接柱的外侧滑动,此时两组横向角柱之间由刚性连接变为柔性连接,使得两组横向角柱之间能够产生一定移动,当地震的横波来临时可以避免钢结构建筑快速崩溃或者倒塌。
综上所述,本申请中通过纵向缓冲机构和横向缓冲机构的设置,当地震来临时可以先后对地震的纵波及横波进行缓冲,从而有效提高了钢结构建筑在面临地震时的稳定性,而通过缓冲部的设置则可以有效提高钢结构连接节点处的稳定性,进一步提高钢结构建筑整体在面临地震时的稳定性。
附图说明
图1为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的整体结构示意图;
图2为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的连接块与横向角柱、纵向角柱部分的结构示意图;
图3为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的连接块与横向角柱、纵向角柱部分的拆分结构示意图;
图4为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的连接块半剖轴侧结构示意图;
图5为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的固定块半剖轴侧结构示意图;
图6为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的固定块与液压柱半剖轴侧结构示意图;
图7为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的液压块半剖轴侧结构示意图;
图8为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的第一弹簧与滑板部分的结构示意图;
图9为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的横向角柱与滑块部分的结构示意图;
图10为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的连接柱与滑块部分的半剖轴侧结构示意图;
图11为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的连接柱四分之一侧剖视结构示意图;
图12为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的滑块与齿条部分的拆分结构示意图;
图13为本发明提出的一种模块化钢结构建筑及钢结构连接节点的液压筒半剖轴侧结构示意图;
图14为图13中A处放大结构示意图。
图中:1连接板、11固定板、12固定柱、2连接块、21横向角柱、22纵向角柱、23液压块、231第一波纹管、232第二波纹管、233第二液压槽、24滑板、25第一弹簧、3固定块、31第一连接管、311第一单向阀、32第二连接管、321第二单向阀、33推柱、34第二弹簧、4液压柱、41压板、42第一液压槽、43活塞柱、5连接柱、51滑块、52卡槽、53齿条、531卡齿、54钢丝绳、55金属球、6液压筒、61推板、62橡胶柱、63推动板、64安装块、65第三液压槽、66第三连接管、67安装筒、68第四液压槽、69推块。
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。
参照图1至图8,一种钢结构连接节点,包括固定板11,固定板11的上端焊接固定有固定柱12,固定柱12的上方外侧滑动连接有固定块3,固定柱12的上端表面焊接固定有活塞柱43,固定块3内顶壁上焊接固定有液压柱4,液压柱4内部上方开设有第一液压槽42,第一液压槽42内部填充有液压油,且第一液压槽42内部密封滑动连接有压板41,活塞柱43的上端滑动贯穿液压柱4后与压板41下端表面接触设置,且活塞柱43位于液压柱4与固定柱12之间的一端外侧套设有第二弹簧34。
固定块3外侧滑动安装有连接块2,固定块3与连接块2之间设置有空腔,固定块3的前后左右四个侧面中间位置处均焊接固定有推柱33,推柱33的外侧密封滑动连接有液压块23,液压块23内部设置有第二液压槽233,第二液压槽233内部填充有液压油,液压块23远离推柱33的一端与连接块2内壁接触设置。第一液压槽42的前后左右四周均固定连通有第一连接管31,第一连接管31上固定安装有第一单向阀311,且第一连接管31远离第一液压槽42的一端在贯穿固定块3侧壁后连通有第一波纹管231,在第一单向阀311的作用下可以使得第一液压槽42内部的液压油从第一波纹管231中流出,而无法使得液压油通过第一波纹管231流入到第一液压槽42内部。
第一波纹管231远离第一液压槽42的一端与其下方的对应设置的第二液压槽233的上方连通,第二液压槽233的下端固定连通有第二波纹管232,第二波纹管232远离第二液压槽233的一端连通有第二连接管32,第二连接管32远离第二波纹管232的一端在贯穿固定块3后与第一液压槽42内部连通,且第二连接管32上固定安装有第二单向阀321,在第二单向阀321的作用下仅可以使得第二液压槽233内部的液压油依次通过第二波纹管232以及第二连接管32进入到第一液压槽42内部,而无法使得第一液压槽42内部的液压油反向流入到第二液压槽233内部。
固定块3前后左右四个侧面上方及下方均焊接固定有对称设置的第一弹簧25,两个对称设置的第一弹簧25的端部共同焊接固定有一滑板24,滑板24与连接块2内壁滑动连接。
当地震波中的纵波使钢结构建筑产生上下震动时,会使得固定柱12沿着固定块3的内壁上下滑动,使得固定柱12挤压第二弹簧34进行缓冲,同时固定柱12滑动会带动活塞柱43沿着液压柱4的内壁滑动,使得活塞柱43与液压柱4的内壁配合并形成阻尼作用,使得固定柱12在受到纵向地震波的震动时能够通过第二弹簧34与活塞柱43的配合下形成缓冲作用,使得钢结构建筑能够保持稳定。
而当地震波中的横波使钢结构建筑产生左右震动时,固定柱12会产生横向晃动,固定柱12会带动固定块3沿着连接块2的内壁滑动,从而使得固定块3挤压或拉伸第一弹簧25,通过第一弹簧25来对固定柱12的横向晃动进行缓冲,同时固定块3滑动会带动推柱33沿着液压块23的内壁滑动,推柱33沿着第二液压槽233的内壁滑动会挤压其内部的液压油,使得推柱33通过第二液压槽233内的液压油对固定块3形成缓冲作用,进一步减少横向地震波对钢结构建筑产生的震动效果。
参照图3及图9至图14,两个相邻的连接块2之间设置有连接柱5,连接柱5的两端均滑动连接有滑块51,连接柱5内部焊接固定有一竖直放置的液压筒6,液压筒6内壁焊接固定有安装块64,安装块64内壁上设有倾斜向下的橡胶条,安装块64将液压筒6内部分隔为上下两个部分,安装块64下方设置有第三液压槽65,第三液压槽65内存储有液压油,且第三液压槽65内部密封滑动连接有推动板63,安装块64上方设置有与液压筒6内壁密封滑动连接的推板61,推板61的下端表面胶接有橡胶柱62,橡胶柱62的下端在滑动贯穿安装块64后与推动板63上端表面接触,推板61的上端表面接触设置有金属球55,金属球55的上端固定连接有钢丝绳54,钢丝绳54的上端与连接柱5内顶壁固定连接。
第三液压槽65的前后两侧均连通有第三连接管66,液压筒6的前后两侧壁上均焊接固定有安装筒67,安装筒67内部开设有第四液压槽68,第四液压槽68内部填充有液压油,第三连接管66远离第三液压槽65的一端在依次贯穿液压筒6侧壁以及安装筒67侧壁后与第四液压槽68内部连通,第四液压槽68内部密封滑动连接有推块69,推块69远离第四液压槽68的一端焊接固定有齿条53,齿条53呈“T”型设置,且齿条53的上端左右两侧均焊接固定有卡齿531,滑块51内壁上开设有与卡齿531相啮合的卡槽52。
一种采用钢结构连接节点的模块化钢结构建筑由多个钢结构模块连接组成,该钢结构模块包括连接板1、纵向角柱22以及两个横向角柱21,连接板1与固定板11固定连接,纵向角柱22固定连接于连接块2的上端表面,两个横向角柱21固定连接于连接块2两个相邻的侧面上,横向角柱21远离连接块2的一端与滑块51固定连接。
当纵波对钢结构建筑产生影响时会使得金属球55沿着液压筒6的内部上下震动,金属球55在震动的过程中会对推板61产生推力,进而使得推板61通过橡胶柱62带动推动板63沿着第三液压槽65的内壁向下滑动,从而将第三液压槽65内部的液压油通过第三连接管66输送至第四液压槽68内,此时第四液压槽68的内部压力增大,使得第四液压槽68内的液压油对推块69产生推力,使得推块69推动齿条53沿着连接柱5的内壁由内向外滑动,使得齿条53带动卡齿531同步运动,此时卡齿531解除对卡槽52的限位,使得滑块51能够沿着连接柱5的外侧滑动,此时两组横向角柱21之间由刚性连接变为柔性连接,使得两组横向角柱21之间能够产生一定移动,当地震的横波来临时可以避免钢结构建筑快速崩溃或者倒塌。
本发明的具体工作原理如下:在需要对钢结构建筑进行安装时,将两个横向角柱21与一个纵向角柱22在工厂内焊接至连接块2的表面,而后根据现场施工图纸需求将多个连接块2与横向角柱21、纵向角柱22焊接,使得横向角柱21、纵向角柱22与连接块2构成整体,方便后续施工现场的安装,同时在两组横向角柱21安装时,将两组滑块51的两端分别与两组横向角柱21的两端法兰连接或焊接,使得两组横向角柱21通过两组滑块51与连接柱5构成整体。在工厂的焊接工作完成后,将钢结构模块运送至施工现场,首先将连接板1固定安装在地面或模块安装点,而后将焊接好的连接块2、横向角柱21与纵向角柱22吊运至指定位置,使得连接块2内的固定柱12将固定板11带动至指定位置,使得固定板11上的螺孔对准连接板1上的螺孔,之后将由螺栓将连接板1与固定板11固定连接,在组装多个由连接块2、横向角柱21与纵向角柱22组成的模块单元时,只需将其由螺栓固定安装柱在连接板1的两面即可。
当纵波使钢结构建筑产生上下震动时,会使得连接板1通过固定板11带动固定柱12沿着固定块3的内壁上下滑动,使得固定柱12挤压第二弹簧34进行缓冲,同时固定柱12滑动会带动活塞柱43沿着液压柱4的内壁滑动,使得活塞柱43与液压柱4的内壁配合并形成阻尼作用,使得固定柱12在受到纵向地震波的震动时能够通过第二弹簧34与活塞柱43的配合下形成缓冲作用,使得钢结构建筑能够保持稳定。
活塞柱43沿着液压柱4向上滑动一定距离时,其上端会与压板41的下端接触并对压板41产生推力,进而使得压板41沿着第一液压槽42的内壁向上滑动,由于第一液压槽42的内壁泵入有液压油,压板41滑动会使得第一液压槽42的内部压力增大,进而使得第一液压槽42内部的液压油进入第一连接管31内,而后通过第一连接管31进入第一波纹管231,而后第一液压槽42内的液压油会通过第一波纹管231进入液压块23内的第二液压槽233内,此时横向地震波到达,当横向地震波对连接板1产生震动时,会通过固定板11将作用力传递给固定柱12,此时固定柱12产生横向晃动,固定柱12会带动固定块3沿着连接块2的内壁滑动,使得固定块3挤压第一弹簧25,使得第一弹簧25对固定块3产生缓冲作用,而固定块3滑动方向另一侧的第一弹簧25则会对固定块3产生拉力,进一步减小固定块3产生的震动,同时固定块3滑动会带动推柱33沿着液压块23的内壁滑动,此时由于第一液压槽42内的液压油因纵波的震动进入液压块23内部的第二液压槽233中,推柱33沿着第二液压槽233的内壁滑动会挤压其内部的液压油,使得推柱33通过第二液压槽233内的液压油对固定块3形成缓冲作用,进一步减少横向地震波对钢结构建筑产生的震动效果,同时推柱33会使得第二液压槽233内的液压油通过第二波纹管232到达第二单向阀321内,并由第二单向阀321通过第二连接管32重新回到第一液压槽42内,以此循环往复使得钢结构建筑减小地震波产生的影响。
同时当纵波对钢结构建筑产生影响时会使得金属球55沿着液压筒6的内部上下震动,由于金属球55被钢丝绳54固定在连接柱5的内壁上,使得金属球55会对推板61产生推力,进而使得推板61通过橡胶柱62带动推动板63沿着第三液压槽65的内壁向下滑动,且由于安装块64内壁上设有倾斜向下的橡胶条,使得橡胶柱62沿着安装块64的内壁向上滑动时受到橡胶条的阻力作用,进而使得橡胶柱62向上滑动的速度较为缓慢,此时由于第三液压槽65的内部泵入有液压油,推动板63会使得第三液压槽65内的液压油通过第三连接管66进入安装筒67内的第四液压槽68内,此时第四液压槽68的内部压力增大,使得第四液压槽68内的液压油对推块69产生推力,使得推块69推动齿条53沿着连接柱5的内壁由内向外滑动,使得齿条53带动卡齿531同步运动,此时卡齿531解除对卡槽52限位,使得滑块51能够沿着连接柱5的外侧滑动,此时两组横向角柱21之间由刚性连接变为柔性连接,使得两组横向角柱21之间能够产生一定移动,进而使得在地震到来时钢结构建筑舍弃一部分刚度而增大结构的周期,使得钢结构建筑对地震产生一定程度的免疫,进一步提高钢结构建筑的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,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。