一种耐热防火的钢结构柱

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体是一种耐热防火的钢结构柱。

背景技术

钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一，但是钢结构具有致命的缺点：不耐火，钢材虽然是不燃材料，但在火灾高温作用下，其力学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低，在550℃左右时，降低幅度更为明显，一般在15分钟左右就会丧失承重能力而垮塌。

并且现有的耐热防火钢结构柱只能进行支撑和耐火，在地震发生时并不能及时发出地震警报。

发明内容

本发明的目的是针对以上问题，本发明提供了一种耐热防火的钢结构柱，具有耐热、主动降温、地震报警和四个方向均可装配结构柱的优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐热防火的钢结构柱，包括混凝土支撑座和钢结构柱本体，所述钢结构柱本体的固定安装于混凝土支撑座的顶部，所述钢结构柱本体的底部设置有底座，所述钢结构柱本体和底座上设置有加强筋，所述底座开设有定位孔，所述混凝土支撑座的顶部设置有定位筋，所述定位筋穿过定位孔并延伸至底座的上方，所述定位筋的表面和底座的顶部固定安装有紧固件，所述钢结构柱本体的内腔壁设置有定位棱骨，所述钢结构柱本体的内腔设置有冷却管主体，所述钢结构柱本体顶部开设有与冷却管主体相对应的固定槽，所述冷却管主体的进水口固定连接有一号分水器，所述一号分水器的进水端固定连通有导管，所述导管的另一端固定安装有电磁阀，所述冷却管主体的出水端固定连接有二号分水器，所述二号分水器外部设置有出水口；

所述冷却管主体材质为耐热非导电体材质，所述冷却管主体的包括进水管和出水管，所述进水管和出水管均卡止在固定槽内，所述进水管一端与一号分水器的出水口固定连通，所述进水管另一端通过水流下行管与活塞缸固定连通，所述活塞缸的内部设有滑动活塞，所述滑动活塞与第一弹簧一端固定连接，所述第一弹簧另一端与支撑块固定连接，所述支撑块与混凝土支撑座固定连接，所述第一弹簧与支撑座固定连接处设有弹簧自毁装置；所述出水管一端与二号分水器的进水口固定连通，所述出水管另一端通过水流上行管与活塞缸固定连通，所述进水管内设有第一电极片，所述出水管内设有第四电极片，所述水流下行管内设有第二电极片，所述水流上行管内设有第三电极片，所述进水管内所述第一电极片和出水管内所述第四电极片均与蜂鸣器电连接，所述蜂鸣器与电源正极连接；所述水流下行管和水流上行管的表面均仅仅贴合于内支撑柱的内壁，所述钢结构柱本体的内腔活动套接有内支撑柱，所述内支撑柱的顶部设置有外延边，所述外延边的底面与钢结构柱本体的顶面和冷却管主体密封固定连接，所述内支撑柱的表面开设有定位槽，所述定位槽与定位棱骨活动卡接，所述内支撑柱的底部高度高于活塞缸的高度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述钢结构柱本体的外表面设置有螺柱，所述钢结构柱本体的四周均安装有“H”形钢结构柱，所述“H”形钢结构柱内侧的顶部和底部均固定安装有连接件，所述连接件的内侧面套接于螺柱且螺纹连接有螺母，所述连接件通过螺母和螺柱固定安装于钢结构柱本体的表面，所述连接件的底部设置有螺栓，所述连接件和“H”形钢结构柱之间通过螺栓固定连接；

作为本发明的一种优选技术方案，所述钢结构柱本体的截面呈井字形，所述钢结构柱本体的四周共设置有四个“H”形钢结构柱且四个“H”形钢结构柱均位于同一水平高度。

作为本发明的一种优选技术方案，所述混凝土支撑座顶部共设置有十六根定位筋，所述底座的底部共开设有十六个定位孔，所述定位棱骨共设置有四根且高度为钢结构柱本体的一半。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电磁阀、冷却管主体、一号分水器、导管、二号分水器和出水口的共设置有两组且分别安装于钢结构柱本体的对应两个内面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水流下行管和水流上行管与所述连接件相对应的高度处设有感温喷头，所述感温喷头包括感温磁体，所述感温磁体通过第二弹簧与永磁体连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述出水口与灭火喷头相连通，所述二号分水器与放气阀固定连通。

作为本发明的一种优选技术方案，当外界发生火灾使弹簧自毁装置的温度超过自身熔点后，弹簧自毁装置融化，滑动活塞从活塞缸内滑出，所述活塞缸内的水流流入至内支撑柱、所述外延边、钢结构柱本体的形成的空腔内，使对所述钢结构柱本体和所述混凝土支撑座固定连接的紧固件进行降温。。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过进水管、水流下行管、活塞缸、滑动活塞、第一弹簧、水流上行管、出水管等之间的相互配合下，当钢结构柱本体受到高温烘烤时，打开电磁阀，从电磁阀的一端向冷却管主体内进行注水，水流的流向从进水管经水流下行管、活塞缸、水流上行管到出水管，最后经二号分水器外部设置的出水口流出；因为钢结构柱本体的内壁与冷却管主体接触，可将钢结构柱本体的热量吸收并带走，从而达到对钢结构柱本体进行降温的目的，通过主动散热的方式提高了钢结构柱的耐热性，大大提高了的安全性。

2、本发明通过第一弹簧、弹簧自毁装置等之间的相互配合，当钢结构柱本体受到高温烘烤时，由于温度过高，弹簧自毁装置被触发，弹簧自毁装置启动后，弹簧被毁坏，滑动活塞从活塞缸内滑出，活塞缸内的水流流入至内支撑柱、外延边、钢结构柱本体的形成的空腔内，使对钢结构柱本体和混凝土支撑座固定连接的紧固件进行降温。

3、本发明通过钢结构柱本体、感温喷头、冷却管主体等之间的相互配合，当钢结构柱本体与连接件连接的区域受到高温烘烤，钢结构柱本体与连接件连接的区域温度升高，当感温磁体温度升至居里点时，感温磁体失去铁磁性，在第二弹簧作用下，永磁体与感温磁体分离，感温喷头对钢结构柱本体与连接件连接处进行喷水降温，进而实现对钢结构连接区域进行降温，避免钢结构连接区域温度过高丧失承重能力而垮塌。

4、本发明通过钢结构柱本体的井字形设计，令结构柱的四个面都可以进行对“H”形结构柱的装配，提高了结构柱的功能性和适用性，增强了其底部的稳定性。

5、本发明通过控制第一电极片、第二电极片、第三电极片、第四电极片的电极，第一方面通过控制使第三电极片带正电，第二电极片带负电，打开电磁阀向冷却管主体内部注水，当水流上行管内部水位与第三电极片接触时，第三电极片与第二电极片构成闭合回路，此时关闭电磁阀，停止注水，使冷却管主体内部水位位于水流上行管和水流下行管处；第二方面，通过控制使第一电极片带正电，第二电极片带负电，第三电极片带负电，第四电极片带正电，当发生地震时，地震波使第一弹簧发生上下震动，第一弹簧带动滑动活塞上下滑动，活塞推动活塞缸内部、使水流下行管和水流上行管内的水流上行和下行，使水流液位高于进水管或出水管内地壁位置时，进水管内第一电极片与水流下行管内第二电极片或水流上行管内第三电极片、出水管内第四电极片电路连通构成闭合回路，蜂鸣器电源接通，蜂鸣器发出报警，提醒人员紧急避震；第三方面：当地基发生微小塌陷时，钢结构柱本体整体将发生倾斜，将会导致冷却管主体内的水位一侧高一侧低，使进水管内第一电极片与水流下行管内第二电极片电路连通构成闭合回路或水流上行管内第三电极片、出水管内第四电极片电路连通构成闭合回路，蜂鸣器电源接通，蜂鸣器发出报警，提醒人员地基发生塌陷，提醒工作人员及时对钢结构柱本体进行校正。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内支撑柱和冷却管主体的分离示意图；

图3为本发明钢结构柱本体示意图；

图4为本发明钢结构柱本体俯视图；

图5为本发明钢结构柱本体剖视图；

图6为本发明俯视图；

图7为本发明冷却管主体的结构示意图；

图8为本发明冷却管主体的内部结构示意图；

图9为本发明感温喷头的结构示意图。

图中：1、混凝土支撑座；2、钢结构柱本体；3、底座；4、加强筋；5、定位筋；6、紧固件；7、螺柱；8、定位孔；9、连接件；10、螺栓；11、螺母；12、“H”形钢结构柱；13、内支撑柱；14、定位槽；15、定位棱骨；16、电磁阀；17、冷却管主体；1701、进水管；1702、水流下行管；1703、活塞缸；1704、滑动活塞；1705、第一弹簧；1706、水流上行管；1707、出水管；1708、支撑块；18、一号分水器；19、导管；20、外延边；21、二号分水器；22、出水口；23、固定槽；24、感温喷头；2401、感温磁体；2402、第二弹簧；2403、永磁体；25、灭火喷头；26、放气阀；27、第一电极片；28、第二电极片；29、第三电极片；30、第四电极片。

具体实施方式

实施例1：

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9所示，本发明提供一种耐热防火的钢结构柱，包括混凝土支撑座1和钢结构柱本体2，钢结构柱本体2的固定安装于混凝土支撑座1的顶部，钢结构柱本体2的底部设置有底座3，钢结构柱本体2和底座3上设置有加强筋4，底座3开设有定位孔8，混凝土支撑座1的顶部设置有定位筋5，定位筋5穿过定位孔8并延伸至底座3的上方，定位筋5的表面和底座3的顶部固定安装有紧固件6，钢结构柱本体2的内腔壁设置有定位棱骨15，钢结构柱本体2的内腔设置有冷却管主体17，钢结构柱本体2顶部开设有与冷却管主体17相对应的固定槽23，冷却管主体17的进水端固定连接有一号分水器18，一号分水器18的进水口固定连通有导管19，导管19的另一端固定安装有电磁阀16，冷却管主体17的出水端固定连接有二号分水器21，二号分水器21外部设置有出水口22；当钢结构柱本体2受到高温烘烤时，打开电磁阀16，从电磁阀16的一端向冷却管主体17内进行注水，一号分水器18会将注入的水流分为多条水流送进冷却管主体17中，水流的流向从进水管1701经水流下行管1702、活塞缸1703、水流上行管1706到出水管1707，最后经二号分水器21外部设置的出水口22流出；因为钢结构柱本体2的内壁与冷却管主体17接触，可将钢结构柱本体2的热量吸收并带走，从而达到对钢结构柱本体2进行降温的目的。

冷却管主体17材质为耐热非导电体材质，冷却管主体17的包括进水管1701和出水管1707，进水管1701和出水管1707均卡止在固定槽23内，进水管1701一端与一号分水器18的出水口固定连通，进水管1701另一端通过水流下行管1702与活塞缸1703固定连通，活塞缸1703的内部设有滑动活塞1704，滑动活塞1704与第一弹簧1705一端固定连接，第一弹簧1705另一端与支撑块1708固定连接，支撑块1708与混凝土支撑座1固定连接，第一弹簧1705与支撑座1固定连接处设有弹簧自毁装置；出水管1707 一端与二号分水器21的进水口固定连通，出水管1707另一端通过水流上行管1706与活塞缸1703固定连通，所述进水管1701内设有第一电极片27，所述出水管1707内设有第四电极片30，所述水流下行管1702内设有第二电极片28，所述水流上行管1706内设有第三电极片29，所述进水管1701内第一电极片27和出水管1707内第四电极片30均与蜂鸣器电连接，蜂鸣器与电源正极连接；当发生地震时，地震波使第一弹簧1705发生上下震动，第一弹簧1705带动滑动活塞1704上下滑动，活塞1704推动活塞缸1703内部、使水流下行管1702和水流上行管1706内的水流上行和下行，使水流液位高于进水管1701或出水管1707内地壁位置时，进水管1701、水流下行管1702、或水流上行管1706、出水管1707内第一电极片27和第二电极片28或第三电极片29和第四电极片30电路连通构成闭合回路，蜂鸣器电源接通，蜂鸣器发出报警，提醒人员紧急避震。

当钢结构柱本体2受到高温烘烤时，由于温度过高，弹簧自毁装置被毁坏，由于弹簧自毁装置采用高强度低熔点的合金材质，一方面能保证为第一弹簧1705提供支撑，另一方面当外界发生火灾时，外界温度使弹簧自毁装置的温度超过自身熔点后，弹簧自毁装置融化，不能再对第一弹簧1705进行支撑，此时滑动活塞1704从活塞缸1703内滑出，活塞缸1703内的水流流入至内支撑柱13、外延边20、钢结构柱本体2的形成的空腔内，使对钢结构柱本体2和混凝土支撑座1固定连接的紧固件6进行降温。

水流下行管1702和水流上行管1706的表面均仅仅贴合于内支撑柱13的内壁，钢结构柱本体2的内腔活动套接有内支撑柱13，内支撑柱13的顶部设置有外延边20，外延边20的底面与钢结构柱本体2的顶面密封固定连接，内支撑柱13的表面开设有定位槽14，定位槽14与定位棱骨15活动卡接，内支撑柱13的底部高度高于活塞缸1703的高度。

钢结构柱本体2的外表面设置有螺柱7，钢结构柱本体2的四周均安装有“H”形钢结构柱12，“H”形钢结构柱12内侧的顶部和底部均固定安装有连接件9，连接件9的内侧面套接于螺柱7且螺纹连接有螺母11，连接件9通过螺母11和螺柱7固定安装于钢结构柱本体2的表面，连接件9的底部设置有螺栓10，连接件9和“H”形钢结构柱12之间通过螺栓10固定连接。

钢结构柱本体2的截面呈井字形，钢结构柱本体2的四周共设置有四个“H”形钢结构柱12且四个“H”形钢结构柱12均位于同一水平高度。钢结构柱本体2可在其四周进行对“H”形钢结构柱12装配，令钢结构柱本体2具备了可以同时向四个方向状“H”形钢结构柱12进行延展，提高了其实用性和功能性。

混凝土支撑座1顶部共设置有十六根定位筋5，底座3的底部共开设有十六个定位孔8，定位棱骨15共设置有四根且高度为钢结构柱本体2的一半。，钢结构柱本体2被安装完毕之后，使用吊车将内支撑柱13的抬到钢结构柱本体2的顶部上方，人工进行校对，令定位槽14对准定位棱骨15放下内支撑柱13，让定位棱骨15卡接在定位槽14上，致使内支撑柱13放到钢结构柱本体2的内部，通过定位棱骨15一方面加强了内支撑柱13与钢结构柱本体2进行装配时的准确性，也同时通过定位棱骨15增加了内支撑柱13与钢结构柱本体2之间的接触面积，定位棱骨15增加了钢结构柱本体2的强度。

电磁阀16、冷却管主体17、一号分水器18、导管19、二号分水器21和出水口22的共设置有两组且分别安装于钢结构柱本体2的对应两个内面。

水流下行管1702和水流上行管1706与连接件9相对应的高度处设有感温喷头24，感温喷头24包括感温磁体2401，感温磁体2401通过第二弹簧2402与永磁体2403连接。当钢结构柱本体2与连接件9连接的区域受到高温烘烤，钢结构柱本体2与连接件9连接的区域温度升高，当感温磁体2401温度升至居里点时，感温磁体2401失去铁磁性，在第二弹簧2402作用下，永磁体2403与感温磁体2401分离，感温喷头24对钢结构柱本体2与连接件9连接处进行喷水降温，进而实现对钢结构连接区域进行降温，避免钢结构连接区域温度过高丧失承重能力而垮塌。

出水口22与灭火喷头25相连通，二号分水器21与放气阀26固定连通。在需要对外界进行喷淋灭火时，通过远程控制将灭火喷头25打开，使灭火喷头25对外界进行喷淋灭火。在发生火灾时，由于冷却管主体17内部水液温度升高发生升华，其气压增大，可通过放气阀26调节冷却管主体17内气体压力。

在使用时，使用吊车将钢结构柱本体2和冷却管主体17共同吊起，人工进行校对，使混凝土支撑座1的顶部的定位筋5穿过钢结构柱本体2的底座3上的定位孔8并延伸至底座3的上方，通过安装紧固件6使钢结构柱本体2与混凝土支撑座1固定连接，然后使用吊车将内支撑柱13的抬到钢结构柱本体2的顶部上方，人工进行校对，令定位槽14对准定位棱骨15放下内支撑柱13，让定位棱骨15卡接在定位槽14上，此处加强了内支撑柱13与钢结构柱本体2进行装配时的准确性，也同时通过定位棱骨15不仅增加了内支撑柱13与钢结构柱本体2之间的接触面积，定位棱骨15还增加了钢结构柱本体2的强度。

需要在钢结构柱本体2的外部安装四个“H”形钢结构柱12时，首先将八个连接件9与钢结构柱本体2装配完成，然后再将“H”形钢结构柱12安装上即可。在完成安装后，通过控制使第三电极片29带正电，第二电极片28带负电，打开电磁阀16向冷却管主体17内部注水，当水流上行管1702内部水位与第三电极片29接触时，第三电极片29与第二电极片28构成闭合回路，此时关闭电磁阀16，停止注水，使冷却管主体17内部水位位于水流上行管1702和水流下行管1706处，通过控制使第一电极片27带正电，第二电极片28带负电，第三电极片29带负电，第四电极片30带正电，当发生地震时，地震波产生的震动同时传递给混凝土支撑座1和支撑杆1708，使两者同步震动，混凝土支撑座1通过钢结构柱本体2带动冷却管主体17同步震动，冷却管主体17带动活塞缸1703同步震动；支撑杆1708通过第一弹簧1705带动活塞1704震动，由于第一弹簧1705的缓冲作用，使活塞1704震动幅度小于活塞缸1703的振动幅度，两者产生相对运动，活塞1704推动活塞缸1703内部、使水流下行管1702和水流上行管1706内的水流上行和下行，使水流液位高于进水管1701或出水管1707内地壁位置时，进水管1701内第一电极片27与水流下行管1702内第二电极片28、和水流上行管1706内第三电极片29、出水管1707内第四电极片30电路连通构成闭合回路，蜂鸣器电源接通，蜂鸣器发出报警，提醒人员紧急避震。

当遭遇火灾险情时，提前打开电磁阀16通入水流对钢结构柱本体2进行预冷，并且在后续外部温度越来越高的情况下，钢结构柱本体2可将热量传导给内支撑柱13、外延边20、钢结构柱本体2的形成的空腔内，冷却管主体17内部流通的水流将内支撑柱13、外延边20、钢结构柱本体2的形成的空腔内的热量和钢结构柱本体2上的热量吸收，从而达到对钢结构柱本体2进行降温和控温的目的。

当钢结构柱本体2受到高温烘烤时，由于温度过高，弹簧自毁装置被毁坏，由于弹簧自毁装置采用高强度低熔点的合金材质，一方面能保证为第一弹簧1705提供支撑，另一方面当外界发生火灾时外界温度使弹簧自毁装置的温度超过自身熔点后，弹簧自毁装置融化，不能再对第一弹簧1705进行支撑，此时滑动活塞1704从活塞缸1703内滑出，活塞缸1703内的水流流入至内支撑柱13、外延边20、钢结构柱本体2的形成的空腔内，使对钢结构柱本体2和混凝土支撑座1固定连接的紧固件6进行降温。

当遭遇火灾险情时，在需要对外界进行喷淋灭火时，通过远程控制将灭火喷头25打开，使灭火喷头25对外界进行喷淋灭火。

当钢结构柱本体2与连接件9连接的区域受到高温烘烤，钢结构柱本体2与连接件9连接的区域温度升高，当感温磁体2401温度升至居里点时，感温磁体2401失去铁磁性，在第二弹簧2402作用下，永磁体2403与感温磁体2401分离，感温喷头24对钢结构柱本体2与连接件9连接处进行喷水降温，进而实现对钢结构连接区域进行降温，避免钢结构连接区域温度过高丧失承重能力而垮塌。

实施例2：

作为上述技术方案的进一步改进，当地基发生微小塌陷时，钢结构柱本体2整体将发生倾斜，人员难以用肉眼发现，随着长时间的倾斜，会导致整个结构柱整体发生倾倒，甚至会造成砸伤人员事故的发生，为了防止该现象的发生，当地基发生微小塌陷时，按照本实施例所描述的方法进行地基塌陷报警，进而提醒工作人员及时对钢结构柱本体2进行校正。

当地基发生微小塌陷时，钢结构柱本体2整体将发生倾斜，将会导致冷却管主体17内的水位一侧高一侧低，使进水管1701内第一电极片27与水流下行管1702内第二电极片28电路连通构成闭合回路或水流上行管1706内第三电极片29与出水管1707内第四电极片30电路连通构成闭合回路，蜂鸣器电源接通，蜂鸣器发出报警，提醒人员地基发生塌陷，提醒工作人员及时对钢结构柱本体2进行校正。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。