一种绿色建筑钢结构

技术领域

本发明涉及钢结构技术领域，更具体地说，涉及一种绿色建筑钢结构。

背景技术

钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。各构件或部件之间通常采用焊缝、螺栓或铆钉连接。因其自重较轻，且施工简便，广泛应用于大型厂房、场馆、超高层等领域。钢结构容易锈蚀，一般钢结构要除锈、镀锌或涂料，且要定期维护。

钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚度好、抵抗变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。

钢结构应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢(又称宽翼缘型钢)和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。

但是钢结构本身是不节能的，因此还难以称之为真正的绿色建筑，现有的建筑钢结构难以与绿色能源进行有机融合，以减少能源的损耗，真正实现绿色建筑这一概念。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种绿色建筑钢结构，可以实现在横梁上分布预埋有单向储光球，通过白天采集太阳光的方式，对照射来的光能进行有效储存，在晚上时通过内设遮光浮球对光照的感知能力，主动触发悬浮动作，对单向储光球的上端进行遮蔽并对下端进行开放，此时单向储光球在白天储存的光能得以定向释放，并通过横梁和立柱内预埋的主导光管进行传导，将散发的光线传导至建筑的各个角落，实现无外界动力自主实现时间跨度上的太阳能利用，可以节省照明所带来的的电力损耗，并且在白天上遮光浮球感知到光照后自主复位，重新恢复单向储光球对太阳能的吸收和储存能力，从而实现真正的绿色建筑这一概念。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种绿色建筑钢结构，包括若干相互连接的横梁和立柱，所述横梁上端镶嵌连接有多个均匀分布的单向储光球，且单向储光球部分延伸至横梁上侧，所述横梁和立柱内端均镶嵌连接有主导光管，且单向储光球部分延伸至横梁内的主导光管内侧，所述单向储光球包括透光球壳和连接于透光球壳中间的储光边环，所述储光边环上镶嵌连接有多根均匀分布的导光棒，所述透光球壳内设有多个遮光浮球，所述横梁和立柱上均安装有多个透光罩，所述主导光管上连接有与透光罩相连通的辅导光管。

进一步的，所述遮光浮球包括一体连接的膨胀半球和沉底半球以及连接于膨胀半球和沉底半球之间的中隔板，所述中隔板上开设有多个均匀分布的透气孔，膨胀半球和沉底半球进行各自的分工，中隔板不仅可以对弹性形变包进行定形避免向膨胀半球内形变，同时可以提供膨胀半球与沉底半球之间的气体交互，进而实现遮光浮球的悬浮和复位动作。

进一步的，所述沉底半球中心处连接有中心磁柱，所述中心磁柱外端连接有多个均匀分布的隔磁鳞片，所述隔磁鳞片与漏磁球之间的连接处镶嵌连接有漏磁球，所述沉底半球内壁上连接有多个将中心磁柱包裹住的弹性形变包，所述弹性形变包外表面上连接有多个均匀分布的挤压磁铁，基于漏磁球的热膨胀作用，从而迫使隔磁鳞片在中心磁柱外表面进行展开动作，并不再对中心磁柱实现完全的磁屏蔽效果，漏出的磁场对挤压磁铁形成磁性排斥作用，依靠挤压磁铁推动弹性形变包进行挤压形变，并于沉底半球的中心区域形成中空地带，膨胀半球内的气体迅速进入到沉底半球内进行补充，膨胀半球随着气压减小也恢复原来的尺寸，空气的浮力作用减弱，因此遮光浮球可以复位降落至透光球壳的下端，对下端进行覆盖遮光。

进一步的，所述漏磁球采用遇热膨胀材料制成，所述隔磁鳞片采用磁屏蔽材料制成，且挤压磁铁与中心磁柱之间保持磁性排斥作用。

进一步的，所述膨胀半球上镶嵌连接有多个均匀分布的光热球，所述光热球与中心磁柱之间连接有导热丝，光热球可以主动吸收太阳能并转化为热能，光热球则可以将转化的热能传导至中心磁柱上对漏磁球进行加热，从而触发漏磁球的膨胀动作。

进一步的，所述光热球采用吸光发热材料制成，所述导热丝采用硬性导热材料制成，采用吸光发热材料可以为黑色炭基材料(如炭黑、石墨烯、碳纳米管等)生长/喷涂/浸泡、染色的材料，导热丝不仅可以实现将光热球上转化的热能传导至中心磁柱处，同时可以对膨胀半球顶点处进行固定，迫使膨胀半球向边缘处膨胀，从而提高水平面上与空气的接触面积，进而提升浮力效果。

进一步的，所述膨胀半球采用弹性导热材料制成，所述沉底半球采用硬性反光材料制成，所述中隔板采用轻质材料制成，膨胀半球不仅可以对光热球上转化的热能进行传递，同时其可以进行一定程度的弹性形变，沉底半球可以在遮光浮球悬浮至透光球壳上端时，对储光边环发出的光进行反射，从而间接提高夜晚的照明效果。

进一步的，所述膨胀半球内填充有压缩气体，且压缩气体的密度小于空气，不仅可以迫使膨胀半球在正常状态下是膨胀的，同时此时由于其密度小于空气，且膨胀半球经过横向膨胀后浮力作用得以加强，共同作用下可以实现遮光浮球的悬浮动作。

进一步的，所述透光球壳采用透光材料制成，所述储光边环采用储光材料制成，所述导光棒采用导光材料制成。

进一步的，所述遮光浮球具有不同的尺寸，且尺寸分类不少于3种，遮光浮球可以更好的进行密集分布，填充之间的孔隙，从而提高遮光效果和反光效果。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现在横梁上分布预埋有单向储光球，通过白天采集太阳光的方式，对照射来的光能进行有效储存，在晚上时通过内设遮光浮球对光照的感知能力，主动触发悬浮动作，对单向储光球的上端进行遮蔽并对下端进行开放，此时单向储光球在白天储存的光能得以定向释放，并通过横梁和立柱内预埋的主导光管进行传导，将散发的光线传导至建筑的各个角落，实现无外界动力自主实现时间跨度上的太阳能利用，可以节省照明所带来的的电力损耗，并且在白天上遮光浮球感知到光照后自主复位，重新恢复单向储光球对太阳能的吸收和储存能力，从而实现真正的绿色建筑这一概念。

(2)遮光浮球包括一体连接的膨胀半球和沉底半球以及连接于膨胀半球和沉底半球之间的中隔板，中隔板上开设有多个均匀分布的透气孔，膨胀半球和沉底半球进行各自的分工，中隔板不仅可以对弹性形变包进行定形避免向膨胀半球内形变，同时可以提供膨胀半球与沉底半球之间的气体交互，进而实现遮光浮球的悬浮和复位动作。

(3)沉底半球中心处连接有中心磁柱，中心磁柱外端连接有多个均匀分布的隔磁鳞片，隔磁鳞片与漏磁球之间的连接处镶嵌连接有漏磁球，沉底半球内壁上连接有多个将中心磁柱包裹住的弹性形变包，弹性形变包外表面上连接有多个均匀分布的挤压磁铁，基于漏磁球的热膨胀作用，从而迫使隔磁鳞片在中心磁柱外表面进行展开动作，并不再对中心磁柱实现完全的磁屏蔽效果，漏出的磁场对挤压磁铁形成磁性排斥作用，依靠挤压磁铁推动弹性形变包进行挤压形变，并于沉底半球的中心区域形成中空地带，膨胀半球内的气体迅速进入到沉底半球内进行补充，膨胀半球随着气压减小也恢复原来的尺寸，空气的浮力作用减弱，因此遮光浮球可以复位降落至透光球壳的下端，对下端进行覆盖遮光。

(4)膨胀半球上镶嵌连接有多个均匀分布的光热球，光热球与中心磁柱之间连接有导热丝，光热球可以主动吸收太阳能并转化为热能，光热球则可以将转化的热能传导至中心磁柱上对漏磁球进行加热，从而触发漏磁球的膨胀动作。

(5)光热球采用吸光发热材料制成，导热丝采用硬性导热材料制成，采用吸光发热材料可以为黑色炭基材料(如炭黑、石墨烯、碳纳米管等)生长/喷涂/浸泡、染色的材料，导热丝不仅可以实现将光热球上转化的热能传导至中心磁柱处，同时可以对膨胀半球顶点处进行固定，迫使膨胀半球向边缘处膨胀，从而提高水平面上与空气的接触面积，进而提升浮力效果。

(6)膨胀半球采用弹性导热材料制成，沉底半球采用硬性反光材料制成，中隔板采用轻质材料制成，膨胀半球不仅可以对光热球上转化的热能进行传递，同时其可以进行一定程度的弹性形变，沉底半球可以在遮光浮球悬浮至透光球壳上端时，对储光边环发出的光进行反射，从而间接提高夜晚的照明效果。

(7)膨胀半球内填充有压缩气体，且压缩气体的密度小于空气，不仅可以迫使膨胀半球在正常状态下是膨胀的，同时此时由于其密度小于空气，且膨胀半球经过横向膨胀后浮力作用得以加强，共同作用下可以实现遮光浮球的悬浮动作。

(8)遮光浮球具有不同的尺寸，且尺寸分类不少于3种，遮光浮球可以更好的进行密集分布，填充之间的孔隙，从而提高遮光效果和反光效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明横梁的结构示意图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明遮光浮球白天状态下的结构示意图；

图5为本发明遮光浮球夜晚状态下的结构示意图；

图6为图5中B处的结构示意图。

图中标号说明：

1横梁、2立柱、3单向储光球、31透光球壳、32储光边环、33导光棒、4透光罩、5主导光管、6辅导光管、7遮光浮球、71膨胀半球、72沉底半球、73中隔板、74光热球、8中心磁柱、9漏磁球、10隔磁鳞片、11挤压磁铁、12导热丝、13弹性形变包。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-3，一种绿色建筑钢结构，包括若干相互连接的横梁1和立柱2，横梁1上端镶嵌连接有多个均匀分布的单向储光球3，且单向储光球3部分延伸至横梁1上侧，横梁1和立柱2内端均镶嵌连接有主导光管5，且单向储光球3部分延伸至横梁1内的主导光管5内侧，单向储光球3包括透光球壳31和连接于透光球壳31中间的储光边环32，储光边环32上镶嵌连接有多根均匀分布的导光棒33，透光球壳31内设有多个遮光浮球7，横梁1和立柱2上均安装有多个透光罩4，主导光管5上连接有与透光罩4相连通的辅导光管6。

遮光浮球7具有不同的尺寸，且尺寸分类不少于3种，遮光浮球7可以更好的进行密集分布，填充之间的孔隙，从而提高遮光效果和反光效果。

请参阅图4-6，遮光浮球7包括一体连接的膨胀半球71和沉底半球72以及连接于膨胀半球71和沉底半球72之间的中隔板73，中隔板73上开设有多个均匀分布的透气孔，膨胀半球71和沉底半球72进行各自的分工，中隔板73不仅可以对弹性形变包13进行定形避免向膨胀半球71内形变，同时可以提供膨胀半球71与沉底半球72之间的气体交互，进而实现遮光浮球7的悬浮和复位动作。

沉底半球72中心处连接有中心磁柱8，中心磁柱8外端连接有多个均匀分布的隔磁鳞片10，隔磁鳞片10与漏磁球9之间的连接处镶嵌连接有漏磁球9，沉底半球72内壁上连接有多个将中心磁柱8包裹住的弹性形变包13，弹性形变包13外表面上连接有多个均匀分布的挤压磁铁11，基于漏磁球9的热膨胀作用，从而迫使隔磁鳞片10在中心磁柱8外表面进行展开动作，并不再对中心磁柱8实现完全的磁屏蔽效果，漏出的磁场对挤压磁铁11形成磁性排斥作用，依靠挤压磁铁11推动弹性形变包13进行挤压形变，并于沉底半球72的中心区域形成中空地带，膨胀半球71内的气体迅速进入到沉底半球72内进行补充，膨胀半球71随着气压减小也恢复原来的尺寸，空气的浮力作用减弱，因此遮光浮球7可以复位降落至透光球壳31的下端，对下端进行覆盖遮光。

漏磁球9采用遇热膨胀材料制成，例如热膨胀树脂材料，隔磁鳞片10采用磁屏蔽材料制成，且挤压磁铁11与中心磁柱8之间保持磁性排斥作用。

膨胀半球71上镶嵌连接有多个均匀分布的光热球74，光热球74与中心磁柱8之间连接有导热丝12，光热球74可以主动吸收太阳能并转化为热能，光热球74则可以将转化的热能传导至中心磁柱8上对漏磁球9进行加热，从而触发漏磁球9的膨胀动作。

光热球74采用吸光发热材料制成，导热丝12采用硬性导热材料制成，例如铝合金、铜丝等，采用吸光发热材料可以为黑色炭基材料(如炭黑、石墨烯、碳纳米管等)生长/喷涂/浸泡、染色的材料，导热丝12不仅可以实现将光热球74上转化的热能传导至中心磁柱8处，同时可以对膨胀半球71顶点处进行固定，迫使膨胀半球71向边缘处膨胀，从而提高水平面上与空气的接触面积，进而提升浮力效果。

膨胀半球71采用弹性导热材料制成，沉底半球72采用硬性反光材料制成，中隔板73采用轻质材料制成，膨胀半球71不仅可以对光热球74上转化的热能进行传递，同时其可以进行一定程度的弹性形变，沉底半球72可以在遮光浮球7悬浮至透光球壳31上端时，对储光边环32发出的光进行反射，从而间接提高夜晚的照明效果。

膨胀半球71内填充有压缩气体，且压缩气体的密度小于空气，优选为氢气，不仅可以迫使膨胀半球71在正常状态下是膨胀的，同时此时由于其密度小于空气，且膨胀半球71经过横向膨胀后浮力作用得以加强，共同作用下可以实现遮光浮球7的悬浮动作。

透光球壳31采用透光材料制成，储光边环32采用储光材料制成，导光棒33采用导光材料制成。

遮光浮球7具有不同的尺寸，且尺寸分类不少于3种，遮光浮球7可以更好的进行密集分布，填充之间的孔隙，从而提高遮光效果和反光效果。

本发明可以实现在横梁1上分布预埋有单向储光球3，通过白天采集太阳光的方式，对照射来的光能进行有效储存，在晚上时通过内设遮光浮球7对光照的感知能力，主动触发悬浮动作，对单向储光球3的上端进行遮蔽并对下端进行开放，此时单向储光球3在白天储存的光能得以定向释放，并通过横梁1和立柱2内预埋的主导光管5进行传导，将散发的光线传导至建筑的各个角落，实现无外界动力自主实现时间跨度上的太阳能利用，可以节省照明所带来的的电力损耗，并且在白天上遮光浮球7感知到光照后自主复位，重新恢复单向储光球3对太阳能的吸收和储存能力，从而实现真正的绿色建筑这一概念。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。