一种抗震钢结构

技术领域

本发明涉及钢结构技术领域，具体涉及一种抗震钢结构。

背景技术

钢结构是由钢制材料进行组装连接形成的结构，是主要的建筑结构类型之一。其中钢结构类型的建筑结构中，钢制材料连接成钢结构的连接方式至关重要，钢制材料的连接方式能够为建筑结构起到承重和抗震功效，其中抗震是钢结构设计过程中较为重要的一项，通过钢制材料的连接实现抗震功能。

现有技术中，如授权公告号为CN112160417B的中国发明专利公开了一种高强度抗震钢结构，公开文件中采用第一结构柱和第二结构柱连接成支撑柱，支撑柱支撑竖杆和横杆，在地震时低强度的螺栓断裂，使得竖杆和横杆的连接变得活动范围增加，并且在竖杆和横杆的连接处设置摩擦片，通过摩擦片来吸收能量，同时将刚性连接变为柔性连接，从而提高抗震性能。但是公开文件中，在强烈地震过程中，螺栓断裂使得竖杆和横杆连接的更容易发生波动，导致竖杆和横杆的连接增加松散的风险，从而增加安全隐患。

发明内容

本发明提供一种抗震钢结构，以解决现有的钢结构抗震性能低的问题。

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，包括第一抗震件和第二抗震件。

第一抗震件能够通过螺钉将竖杆和横杆垂直连接起来；第二抗震件包括耗能件和两个连接件，其中一个连接件固定连接于竖杆，另一个连接件固定连接于横杆，耗能件设置于两个连接件之间，耗能件能够调节横杆的震幅，耗能件初始具有标准功耗，在横杆的震幅小于第一预设区间的最小值时，耗能件减小标准功耗进行耗能，在横杆的震幅处于第一预设区间时，耗能件以标准功耗进行耗能，在横杆的震幅大于第一预设区间的最大值时，耗能件增大标准功耗进行耗能。

进一步地，耗能件包括活塞筒、活塞盘和活塞杆；活塞筒内部具有活塞腔，活塞腔内设置有阻尼液；活塞盘能够在活塞腔内滑动，活塞盘上设置有贯穿的活塞孔；活塞杆同轴贯穿活塞筒，且活塞杆与活塞筒密封连接，活塞杆处于活塞腔内的一端与活塞盘连接，活塞杆处于活塞腔外的一端与横杆上的连接件转动连接；活塞筒远离活塞杆的一端与竖杆上的连接件转动连接。

进一步地，耗能件还包括调节单元，调节单元用于调整活塞盘上活塞孔的大小。

进一步地，调节单元包括调节盘、感应块、调节件和调节筒；活塞杆包括第一段和第二段，第一段与第二段同轴转动连接，第一段与活塞盘连接，第二段与连接件连接；调节筒与活塞筒同轴连接，且调节筒内部具有调节腔，第一段贯穿调节筒；调节盘同轴转动连接于活塞盘上，且调节盘与第一段固定连接，调节盘能够封堵或打开活塞孔，初始状态时，调节盘封堵一半活塞孔；感应块用于感应横杆的震幅大小；调节件用于根据感应块感应到横杆的震幅大小调整第一段的转动角度。

进一步地，感应块包括套环和感应杆，套环设置于调节筒内，套环套设在第一段的外侧；套环具有第一环、第二环和第三环，第一环、第二环和第三环同轴依次固定连接，第二环的内径大于第一环的内径，第一环的内径大于第三环的内径，第三环的内径大小与第一段的外径大小一致；第一段上设置有限位槽，限位槽沿第一段的径向方向延伸，感应杆的一端能够在限位槽内滑动设置，限位槽内设置有第一弹性件，第一弹性件能够推动感应杆在限位槽内滑动；感应杆远离限位槽的一端为斜面，斜面能够抵接第一环的内侧壁。

进一步地，调节件包括调节齿轮、调节齿杆和推动杆；调节齿轮同轴套设在第一段的外侧，且调节齿轮能够沿第一段的轴线滑动设置；调节齿杆始终啮合调节齿轮，且调节齿杆能够沿调节筒的径向方向滑动；推动杆具有第一阶段、第二阶段和第三阶段，第二阶段与第一段平行，第一阶段和第三阶段均与第一段之间存在夹角，初始状态时，环套的外侧抵接第一段。

进一步地，第一阶段上设置有定位槽，初始状态时，环套处于定位槽内。

进一步地，推动杆与调节筒内侧壁之间设置有第二弹性件和缓冲件，第二弹性件用于促使推动杆恢复至初始位置，缓冲件用于在推动杆沿调节筒的径向方向滑动时缓慢移动。

进一步地，第一抗震件为支撑板，支撑板与竖杆之间通过高强度螺钉连接，支撑板与横杆之间用过低强度螺钉连接。

进一步地，连接件为连接板，连接板与竖杆或横杆之间均通过高强度螺钉连接。

本发明的有益效果是：本发明的一种抗震钢结构，包括第一抗震件和第二抗震件，其中第一抗震件通过螺钉将竖杆和横杆垂直连接起来，在地震的过程中，地震的横波通过竖杆和第一抗震件传递至横杆上，第二抗震件中的耗能件在横杆震动时开始耗能，在横杆的震幅小于第一预设区间的最小值时，耗能件减小标准功耗进行耗能，在横杆的震幅处于第一预设区间时，耗能件以标准功耗进行耗能，在横杆的震幅大于第一预设区间的最大值时，耗能件增大标准功耗进行耗能，确保横杆的震动幅度处于一个稳定的区间，增加横杆与竖杆之间连接的稳定性。

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一种抗震钢结构中对竖杆剖切后的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种抗震钢结构中对横杆剖切后的正视图；

图3为图2中A出的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的一种抗震钢结构中对耗能件内部的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种抗震钢结构中耗能件部分结构的爆炸图；

图6为本发明实施例提供的一种抗震钢结构中推动杆和调节齿杆的侧视图；

图7为本发明实施例提供的一种抗震钢结构中环套剖切后的结构示意图。

图中：110、支撑板；120、连接板；130、竖杆；140、横杆；210、活塞筒；211、活塞腔；220、活动盘；230、活塞盘；231、活塞孔；240、活塞杆；241、第一段；242、第二段；250、调节筒；251、调节腔；260、调节盘；261、调节孔；310、套环；311、第一环；312、第二环；313、第三环；320、感应杆；410、调节齿轮；420、调节齿杆；430、推动杆；431、第一阶段；432、第二阶段；433、第三阶段；434、定位槽；440、缓冲件；450、第二弹性件。

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。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1至图7所示，本发明实施例提供的一种抗震钢结构，包括第一抗震件和第二抗震件。

第一抗震件能够通过螺钉将竖杆130和横杆140垂直连接起来。在本实施例中，第一抗震件为支撑板110，支撑板110略呈直角状，支撑板110其中一个直角边连接于竖杆130，支撑板110另一个直角板连接于横杆140，其中支撑板110与竖杆130连接使用的螺钉为高强度螺钉，支撑板110与横杆140连接使用的螺钉为低强度螺钉。在地震时，低强度螺钉的抗震性能低于高强度螺钉的抗震性能，地震能够将低强度的螺钉震断裂，使得横杆140与支撑板110脱离连接。

第二抗震件包括耗能件和两个连接件，其中一个连接件固定连接于竖杆130，另一个连接件固定连接于横杆140，在本实施例中，连接件能够是连接板120，其中一个连接板120与竖杆130通过螺钉固定连接，另一个连接板120与横杆140通过螺钉固定连接，其中连接板120与横杆140或竖杆130连接使用的螺钉均是高强度螺钉。

耗能件设置于两个连接件之间，耗能件能够调节横杆140的震幅，在地震时，地震的横波导致横杆140在水平方向往复波动。其中耗能件设置在两个连接件之间，耗能件处于横杆140的下方，耗能件在初始状态时处于相对于水平面具有四十五度夹角，则耗能件、横杆140和竖杆130的正投影形成等腰直角三角形。耗能件初始具有标准功耗，在横杆140的震幅小于第一预设区间的最小值时，耗能件减小标准功耗进行耗能，在横杆140的震幅处于第一预设区间时，耗能件以标准功耗进行耗能，在横杆140的震幅大于第一预设区间的最大值时，耗能件增大标准功耗进行耗能。

在其中一个实施例中，耗能件包括活塞筒210、活塞盘230和活塞杆240。活塞筒210内部中空，活塞筒210内部设置有活动盘220，活动盘220将活塞筒210内部分隔为完全隔绝的活塞腔211与气腔，其中活塞腔211内设置有阻尼液。活塞盘230能够在活塞腔211内滑动，活塞盘230上设置有贯穿的活塞孔231，活塞盘230在活塞腔211内滑动的过程中具有一定的阻力，活塞孔231的大小发生改变时，活塞盘230在活塞腔211内滑动的阻力大小发生改变，即改变了耗能件的功耗。活塞杆240同轴贯穿活塞筒210，且活塞杆240与活塞筒210密封连接，活塞杆240处于活塞腔211内的一端与活塞盘230连接，活塞杆240处于活塞腔211外的一端与横杆140上的连接件转动连接；活塞筒210远离活塞杆240的一端与竖杆130上的连接件转动连接，在横杆140发生在水平面上的波动时，活塞杆240处于活塞腔211内的一端带动活塞盘230在活塞腔211内移动，从而消耗地震造成横杆140波动时的能量。

在其中一个实施例中，耗能件还包括调节单元，调节单元用于调整活塞盘230上活塞孔231的大小。具体地，调节单元包括调节盘260、感应块、调节件和调节筒250。活塞杆240包括第一段241和第二段242，第一段241与第二段242同轴转动连接，第一段241与活塞盘230连接，第二段242与连接件连接。调节筒250与活塞筒210同轴连接，且调节筒250内部具有调节腔251，第一段241同轴贯穿调节筒250。调节盘260同轴转动连接于活塞盘230上，且调节盘260与第一段241固定连接，调节盘260能够封堵或打开活塞孔231，初始状态时，调节盘260封堵一半活塞孔231，则耗能件处于标准功耗的状态，在调节盘260转动时，活塞孔231被打开的程度发生改变，使得耗能件的功耗发生改变。

在其中一个实施例中，调节盘260上设置有调节孔261，调节孔261能够与活塞孔231完全连通，初始状态时，调节盘260上的调节孔261被活塞板封堵一半，活塞板上的活塞孔231被调节盘260封堵一半，在调节盘260朝着同一方向转动时，首先调节盘260逐渐解除对活塞孔231的封堵，使得活塞孔231的通透性逐渐增加，在调节盘260继续转动时，调节盘260逐渐对活塞孔231进行封堵。

在本实施例中，感应块用于感应横杆140的震幅大小，具体地，感应块包括套环310和感应杆320，套环310设置于调节筒250内，套环310套设在第一段241的外侧，套环310能够相对第一环311发生滑动。具体地，套环310具有第一环311、第二环312和第三环313，第一环311、第二环312和第三环313同轴依次固定连接，第二环312的内径大于第一环311的内径，第一环311的内径大于第三环313的内径，第三环313的内径大小与第一段241的外径大小一致。第一段241上设置有限位槽，限位槽沿第一段241的径向方向延伸，感应杆320的一端能够在限位槽内滑动设置，限位槽内设置有第一弹性件，第一弹性件能够推动感应杆320在限位槽内滑动，具体地，第一弹性件能够是第一弹簧或第一弹杆等，第一弹性件初始处于原长状态，在第一弹性件发生形变时，第一弹性件能够推动感应杆320恢复至初始状态。感应杆320远离限位槽的一端为斜面，斜面能够抵接第一环311的内侧壁。在第一段241向第一环311所在的方向滑动，且在第一环311抵接到调节筒250内侧壁时，第一段241相对调节筒250的滑动，使得第一环311挤压感应杆320。

在本实施例中，调节件用于根据感应块感应到横杆140的震幅大小调整第一段241的转动角度。具体地，调节件包括调节齿轮410、调节齿杆420和推动杆430；调节齿轮410同轴套设在第一段241的外侧，且调节齿轮410能够沿第一段241的轴线滑动设置；调节齿杆420始终啮合调节齿轮410，且调节齿杆420能够沿调节筒250的径向方向滑动；推动杆430与调节齿杆420固定连接，推动杆430与调节筒250内侧壁之间设置有第二弹性件450和缓冲件440，第二弹性件450能够是第二弹簧或第二弹杆等结构，第二弹性件450初始处于原长状态，推动杆430的位置发生改变时，第二弹性件450发生形变，第二弹性件450能够促使推动杆430恢复至初始位置。缓冲件440用于在推动杆430沿调节筒的径向方向滑动时缓慢移动。具体地，缓冲件440能够为阻尼气缸或阻尼液压缸等结构，缓冲件440在推动杆430沿调节筒250的径向方向滑动时均缓慢移动。进一步地，推动杆430具有第一阶段431、第二阶段432和第三阶段433，第二阶段432与第一段241平行，第一阶段431和第三阶段433均与第一段241之间存在夹角，初始状态时，环套的外侧抵接第一段241，在套环310沿第一阶段431或第三阶段433滑动时，推动杆430均能够被套环310推动，使得推动杆430沿调节筒250的径向滑动，推动杆430带动调节齿杆420滑动，调节齿杆420带动调节齿轮410转动。

在其中一个实施例中，第一阶段431上设置有定位槽434，初始状态时，环套处于定位槽434内，且环套的第一环311抵接调节筒250内侧壁，定位槽434能够阻碍环套在第一阶段431上滑动，定位槽434略呈V形，在第一段241相对调节筒250滑动时，第一段241上的环套能够克服定位槽434的阻碍，从而防止轻微的震动导致推动杆430在调节筒250内移动。

结合上述实施例，本发明实施例提供一种抗震钢结构工作过程如下：

工作时，设置调节盘260封堵一半活塞盘230上的活塞孔231，设置第一弹性件与第二弹性件450均处于原长状态。地震时，地震的横波通过竖杆130传递至横杆140上，横杆140在水平面上的震幅导致低强度螺钉发生断裂。

地震的横波导致横杆140在水平面上波动，横杆140的波动通过活塞杆240带动活塞盘230在活塞腔211内滑动，活塞盘230在活塞腔211内滑动的过程中具有阻力，活塞盘230在活塞腔211内滑动的过程中能够消耗一定的能量，从而消耗地震横波带来的能量。

初始状态时，环套处于定位槽434内，且环套的第一环311抵接调节筒250内侧壁。在横杆140波动的幅度小于第一预设区间的最小值时，横杆140的波动带动活塞杆240发生角度偏转，活塞杆240的第一段241在活塞腔211内滑动的程度小，活塞杆240的第一段241在活塞腔211内滑动的过程中，活塞杆240的第一段241能够带动套环310同步移动，环套的外周壁突破定位槽434后沿推动杆430的第一阶段431滑动，环套在第一阶段431滑动的过程中，推动杆430被环套推动，推动杆430带动调节齿杆420同步沿调节筒250的径向方向滑动，调节齿杆420带动调节齿轮410开始转动，由于调节齿轮410与第一段241同轴滑动连接，则调节齿轮410的转动带动第一段241转动，第一段241的转动带动调节盘260同步转动。由于调节盘260在初始状态时封堵一半活塞孔231，此时调节盘260的转动逐渐打开封堵的一半的活塞孔231，活塞盘230在活塞腔211内的滑动所受到的阻力逐渐减小，避免小幅度波动时对竖杆130造成局部过大的扭力，从而确保竖杆130的稳定性。

在横杆140波动的幅度处于第一预设区间时，横杆140的波动带动活塞杆240发生角度偏转，活塞杆240的第一段241在活塞腔211内滑动的过程中，活塞杆240的第一段241能够带动套环310同步移动，环套的外周壁突破定位槽434后沿推动杆430的第一阶段431滑动，随后环套的外周壁进入第二阶段432，由于第二阶段432与第一段241平行设置，则推动杆430不能被环套推动，此时调节齿杆420与调节齿轮410均保持相对静止的状态，调节盘260处于不封堵活塞孔231的状态，即活塞孔231处于完全打开的状态，则此时横杆140的波动处于横杆140能承受的区间。

在横杆140波动的幅度大于第一预设区间的最大值时，横杆140的波动带动活塞杆240发生角度偏转，活塞杆240的第一段241在活塞腔211内滑动的程度大，活塞杆240的第一段241在活塞腔211内滑动的过程中，活塞杆240的第一段241能够带动套环310同步移动，环套的外周壁突破定位槽434后沿推动杆430的第一阶段431滑动，随后经过第二阶段432进入第三阶段433，环套在第三阶段433滑动的过程中，推动杆430被环套推动进一步远离调节筒250的轴线，推动杆430带动调节齿杆420同步沿调节筒250的径向方向滑动，调节齿杆420带动调节齿轮410转动角度增加，由于调节齿轮410与第一段241同轴滑动连接，则调节齿轮410的转动带动第一段241同步转动，第一段241的转动带动调节盘260同步转动。由于环套在第二阶段432滑动时，活塞盘230上的活塞孔231处于完全打开的状态，在环套沿第三阶段433滑动时，调节盘260的转动逐渐封堵活塞孔231，活塞盘230在活塞腔211内的滑动所受到的阻力逐渐增加，活塞盘230在活塞腔211内的滑动所受到的阻力增加，则活塞盘230在活塞腔211腔内滑动所吸收的能量增加，减少横杆140在水平面上的波动，确保横杆140在水平面上的波动处于一个稳定的区间内，从而增加竖杆130与横杆140之间连接的稳定性。

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。