一种建筑物内外协同组合防碰撞结构的制作方法

[0001]
本实用新型属于建筑结构振动控制领域，特别是涉及一种建筑物内外协同组合防碰撞结构。


背景技术：

[0002]
地震灾害具有突发性和毁灭性，严重威胁着人类生命、财产的安全。世界上每年发生破坏性地震近千次，一次大地震可引起上千亿美元的经济损失，导致几十万人死亡或严重伤残。我国地处世界上两个最活跃的地震带上，是遭受地震灾害最严重的国家之一，地震造成的人员伤亡居世界首位，经济损失也十分巨大。地震中建筑物的大量破坏与倒塌，是造成地震灾害的直接原因。地震发生时，地面振动引起结构的地震反应。对于基础固接于地面的建筑结构物，其反应沿着高度从下到上逐层放大。由于结构物某部位的地震反应如加速度、速度或位移过大，使主体承重结构严重破坏甚至倒塌；或虽然主体结构未破坏，但建筑饰面、装修或其它非结构配件等毁坏而导致严重损失；或室内昂贵仪器、设备破坏导致严重的损失或次生灾害。为了避免上述灾害的发生，人们必须对结构体系的地震反应进行控制，并消除结构体系的“放大器”作用，结构消能减振技术是把结构的某些非承重构件如剪力墙、连接件等设计成消能杆件，或在结构的某些部位如层间空间、节点、连接缝等安装消能装置。在小风或小震时，这些消能杆件或消能装置和结构本身具有足够的侧向刚度以满足使用要求，结构处于弹性状态；当出现大震或大风时，随着结构侧向变形的增大，消能构件或消能装置率先开始工作，产生较大阻尼，大量消耗输入结构的地震或风振能量，使结构的动能或弹性势能等能量转化成热能等形式耗散掉，迅速衰减结构的地震或风振反应如位移、速度、加速度等，使主体结构避免出现明显的非弹性状态，保护主体结构及构件在强震或大风中免遭破坏。因为地震等原因传输给建筑结构的外部能量，是结构产生振动的根源，所以在结构中设置耗能装置，增加耗能量，将会减少结构的振动反应。目前研究开发的防屈曲耗能构件的约束混凝土容易被压碎而失去了约束与防屈曲作用，致使其耗能能力大幅降低，因此抵抗震动的耗能装置需要进行升级改造。


技术实现要素：

[0003]
为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种建筑物内外协同组合防碰撞结构，通过设置内部耗能移动软钢板和内部凹槽板组合结构、外部耗能移动软钢板与外部凹槽板组合结构、内置缓震复位软钢耗能组合结构实现多级减震，在整个碰撞过程中不会发生刚性破坏同时设置的内置减震层和形状记忆连接合金丝能够给碰撞提供良好回弹过程，降低碰撞破坏危险同时有助于碰撞破坏震后修复工作开展。
[0004]
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0005]
一种建筑物内外协同组合防碰撞结构，包括连接板、连接耳孔、端板加强板、外部带肋孔固定侧板、外部板穿肋孔、外部限位挡板、外部耗能移动软钢板、外挡板、剪切缓震一阶软钢钉、内置减震层、助推借力板块、内部限位挡板、内部耗能移动软钢板、内挡板、内部
带肋孔固定侧板、内部板穿肋孔、内置缓震复位软钢耗能组合结构、外圈软钢筒层、中圈铅筒层、内圈软钢筒层、形状记忆连接合金丝、中空缓震耗能腔体、外部二阶挤压背板层、内部二阶挤压背板层、外部凹槽板组合结构和内部凹槽板组合结构，所述防碰撞结构整体的左右两侧分别设有外部带肋孔固定侧板、外部限位挡板，所述外部带肋孔固定侧板、外部限位挡板的外侧分别一次设有端板加强板和连接板，所述连接板上设有若干连接耳孔，所述外部带肋孔固定侧板的另一侧的前后两侧与两个外部凹槽板组合结构相连，所述外部凹槽板组合结构由外挡板和外部二阶挤压背板层连接构成，所述外部限位挡板的另一侧前后两侧与外部耗能移动软钢板相连，所述外部耗能移动软钢板置于外部二阶挤压背板层内侧，所述外部耗能移动软钢板与外部二阶挤压背板层经若干剪切缓震一阶软钢钉相连，所述外部带肋孔固定侧板内侧中部设有助推借力板块，所述助推借力板块与内部限位挡板一侧相连，所述内部限位挡板另一侧前后两侧设有内部耗能移动软钢板，所述外部限位挡板的内侧中部设有助推借力板块，该处的助推借力板块另一侧与内部带肋孔固定侧板相连，所述内部带肋孔固定侧板另一侧前后两侧设有内部凹槽板组合结构，所述内部凹槽板组合结构 由内挡板和内部二阶挤压背板层连接构成，所述内部耗能移动软钢板置于内部二阶挤压背板层内侧，所述内部耗能移动软钢板与内部二阶挤压背板层经若干剪切缓震一阶软钢钉相连，在内部限位挡板、内部耗能移动软钢板和内部带肋孔固定侧板围成的内部结构中设有若干内置缓震复位软钢耗能组合结构，所述若干内置缓震复位软钢耗能组合结构外部与内部限位挡板、内部耗能移动软钢板和内部带肋孔固定侧板围城区域内设有内置减震层，所述内置缓震复位软钢耗能组合结构中最外层为外圈软钢筒层，中间层为中圈铅筒层，最内层为内圈软钢筒层，所述内圈软钢筒层的内部设有中空缓震耗能腔体，所述外圈软钢筒层、中圈铅筒层、内圈软钢筒层三者经形状记忆连接合金丝固定相连，且形状记忆连接合金丝相交于中空缓震耗能腔体的中心点，所述内部带肋孔固定侧板的两侧分别设置内部板穿肋孔，在外部带肋孔固定侧板的两侧分别设置外部板穿肋孔。
[0006]
进一步地，内置减震层采用具有回弹力的缓震物体填充而成。
[0007]
进一步地，剪切缓震一阶软钢钉、外圈软钢筒层、内圈软钢筒层、外部凹槽板组合结构和内部凹槽板组合结构由根据设计需求确定的低屈服点钢板制成。
[0008]
进一步地，内部板穿肋孔的孔径大于内部耗能移动软钢板的截面尺寸。
[0009]
进一步地，外部板穿肋孔的孔径大于外部耗能移动软钢板的横截面尺寸。
[0010]
进一步地，外部限位挡板和外部二阶挤压背板层的距离与内部限位挡板和内部二阶挤压背板层的距离相等。
[0011]
进一步地，连接板的外边缘和外部带肋孔固定侧板的距离大于外部限位挡板和外部二阶挤压背板层的距离。
[0012]
进一步地，内部带肋孔固定侧板和外部限位挡板的距离即助推借力板块的长度大于内部限位挡板和内部二阶挤压背板层的距离。
[0013]
本实用新型的有益效果为：
[0014]
本实用新型防碰撞缓震能力强和抗疲劳性能好，在保证连接足够稳定同时提升防碰撞抗震能力，能有效对建筑地震反应进行控制，特别是设置在没有进行抗震设防或者设防标准偏低的建筑中，对这类建筑的加固以及加层改造有较好的促进效果，能达到改善房屋使用功能和抗震加固及结构消能减震目的，实用性强同时易于推广，在保证加固效果同
时不给建筑带来过重荷载负担，为建筑加层带来安全保证，而且本实用新型结构组装相对简单同时经济效果有显著优势，当发生地震碰撞时，内部耗能移动软钢板和内部二阶挤压背板层以及外部耗能移动软钢板和外部二阶挤压背板层首先会同时发生相对位移对剪切缓震一阶软钢钉剪切耗能达到第一步防碰撞缓震效果，当震动发生位移达到剪切缓震一阶软钢钉的极限剪切力时，其会发生剪切破坏，然后内部限位挡板和内部带肋孔固定侧板对内置缓震复位软钢耗能组合结构挤压耗能达到第二步防碰撞缓震效果，当内置缓震复位软钢耗能组合结构达到最大变形限度时，外部带肋孔固定侧板和外部限位挡板对外部凹槽板组合结构挤压耗能会与内部限位挡板和内部带肋孔固定侧板对内部凹槽板组合结构挤压耗能同时发生达到第三步防碰撞缓震效果，在整个碰撞过程中不会发生刚性破坏同时设置的内置减震层和形状记忆连接合金丝能够给碰撞提供良好回弹过程，降低碰撞破坏危险同时有助于碰撞破坏震后修复工作开展。
附图说明
[0015]
下面结合附图对本实用新型中的建筑物内外协同组合防碰撞结构作进一步说明：
[0016]
图1为本实用新型建筑物内外协同组合防碰撞结构正视示意图；
[0017]
图2为本实用新型建筑物内外协同组合防碰撞结构俯视示意图；
[0018]
图3为图1的a-a剖面示意图；
[0019]
图4为本实用新型建筑物内外协同组合防碰撞结构中内部结构正视示意图；
[0020]
图5为本实用新型建筑物内外协同组合防碰撞结构中内部结构俯视示意图；
[0021]
图6为图4的b-b剖面示意图；
[0022]
图7为本实用新型中内置缓震复位软钢耗能组合结构示意图；
[0023]
图8为本实用新型中外部凹槽板组合结构的侧视示意图；
[0024]
图9为本实用新型中外部耗能移动软钢板、剪切缓震一阶软钢钉和外部凹槽板组合结构布置的示意图；
[0025]
图10为图9的c-c剖面示意图；
[0026]
图11为本实用新型中连接板和外部带肋孔固定侧板布置的侧视示意图；
[0027]
图12为本实用新型中内部凹槽板组合结构的侧视示意图；
[0028]
图13为本实用新型中剪切缓震一阶软钢钉、内部耗能移动软钢板和内部凹槽板组合结构布置的示意图；
[0029]
图14为图13的d-d剖面示意图；
[0030]
图15为本实用新型中助推借力板块和内部带肋孔固定侧板布置的侧视示意图。
[0031]
图中：1为连接板；2为连接耳孔；3为端板加强板；4为外部带肋孔固定侧板；5为外部板穿肋孔；6为外部限位挡板；7为外部耗能移动软钢板；8为外挡板；9为剪切缓震一阶软钢钉；10为内置减震层；11为助推借力板块；12为内部限位挡板；13为内部耗能移动软钢板；14为内挡板；15为内部带肋孔固定侧板；16为内部板穿肋孔；17为内置缓震复位软钢耗能组合结构；18为外圈软钢筒层；19为中圈铅筒层；20为内圈软钢筒层；21为形状记忆连接合金丝；22为中空缓震耗能腔体；23为外部二阶挤压背板层；24为内部二阶挤压背板层；25为外部凹槽板组合结构；26为内部凹槽板组合结构。
具体实施方式
[0032]
为了进一步说明本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细地描述，但不能将它们理解为对本实用新型保护范围的限定。
[0033]
本实用新型为一种建筑物内外协同组合防碰撞装置，如图1~图15所示，主要包括连接板1、连接耳孔2、端板加强板3、外部带肋孔固定侧板4、外部板穿肋孔5、外部限位挡板6、外部耗能移动软钢板7、外挡板8、剪切缓震一阶软钢钉9、内置减震层10、助推借力板块11、内部限位挡板12、内部耗能移动软钢板13、内挡板14、内部带肋孔固定侧板15、内部板穿肋孔16、内置缓震复位软钢耗能组合结构17、外圈软钢筒层18、中圈铅筒层19、内圈软钢筒层20、形状记忆连接合金丝21、中空缓震耗能腔体22、外部二阶挤压背板层23、内部二阶挤压背板层24、外部凹槽板组合结构25和内部凹槽板组合结构26。建筑物内外协同组合防碰撞结构的结构中，在整体结构左右两侧分别设置外部带肋孔固定侧板4、外部限位挡板6，设置端板加强板3对连接板1和外部带肋孔固定侧板4的一侧连接，设置端板加强板3对连接板1和外部限位挡板6的一侧连接，在连接板1上设置若干连接耳孔2，用于与需要减震的地方连接。设置两个外部凹槽板组合结构25和外部带肋孔固定侧板4的另一侧连接，设置两个外部耗能移动软钢板7和外部限位挡板6的另一侧连接，外部凹槽板组合结构25由外挡板8和外部二阶挤压背板层23连接构成，设置若干剪切缓震一阶软钢钉9对外部耗能移动软钢板7和外部二阶挤压背板层23连接固定，设置助推借力板块11对外部带肋孔固定侧板4和内部限位挡板12的一侧连接，设置助推借力板块11对外部限位挡板6和内部带肋孔固定侧板15的一侧连接，设置两个内部耗能移动软钢板13和内部限位挡板12的另一侧连接，设置两个内部凹槽板组合结构26和内部带肋孔固定侧板15的另一侧连接，内部凹槽板组合结构26由内挡板14和内部二阶挤压背板层24连接构成，设置若干剪切缓震一阶软钢钉9对内部耗能移动软钢板13和内部二阶挤压背板层24连接固定，在内部限位挡板12、内部耗能移动软钢板13和内部带肋孔固定侧板15围成的内部结构中设置内置减震层10和若干内置缓震复位软钢耗能组合结构17，在整体结构内部其余区域设置内置减震层10，在内置缓震复位软钢耗能组合结构17的结构中，最外层设置外圈软钢筒层18，中间层设置中圈铅筒层19，最内层设置内圈软钢筒层20，在内圈软钢筒层20的内部设置中空缓震耗能腔体22，设置若干形状记忆连接合金丝21，形状记忆连接合金丝21的两端均分别穿过外圈软钢筒层18、中圈铅筒层19、内圈软钢筒层20并对三者固定连接，且形状记忆连接合金丝21相交于中空缓震耗能腔体22的中心点，在内部带肋孔固定侧板15的两侧分别设置内部板穿肋孔16，在外部带肋孔固定侧板4的两侧分别设置外部板穿肋孔5。
[0034]
内置减震层10采用具有回弹力的缓震物体填充而成。
[0035]
剪切缓震一阶软钢钉9、外圈软钢筒层18、内圈软钢筒层20、外部凹槽板组合结构25和内部凹槽板组合结构26由根据设计需求确定的低屈服点钢板制成。
[0036]
内部板穿肋孔16的孔径大小依据内部耗能移动软钢板13的横截面尺寸设置同时应使内部耗能移动软钢板13能顺利插入并且通过内部板穿肋孔16。
[0037]
外部板穿肋孔5的孔径大小依据外部耗能移动软钢板7的横截面尺寸进行设置同时应使外部耗能移动软钢板7能顺利插入并且通过外部板穿肋孔5。
[0038]
外部限位挡板6和外部二阶挤压背板层23的距离h与内部限位挡板12和内部二阶挤压背板层24的距离h长度设置相同。
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连接板1的外边缘和外部带肋孔固定侧板4的距离d长度设置大于h。
[0040]
内部带肋孔固定侧板15和外部限位挡板6的距离即助推借力板块11的长度设置d大于内部限位挡板12和内部二阶挤压背板层24的距离h。
[0041]
当发生地震碰撞时，内部耗能移动软钢板和内部二阶挤压背板层以及外部耗能移动软钢板和外部二阶挤压背板层首先会同时发生相对位移对剪切缓震一阶软钢钉剪切耗能达到第一步防碰撞缓震效果，当震动发生位移达到剪切缓震一阶软钢钉的极限剪切力时，其会发生剪切破坏，然后内部限位挡板和内部带肋孔固定侧板对内置缓震复位软钢耗能组合结构挤压耗能达到第二步防碰撞缓震效果，当内置缓震复位软钢耗能组合结构达到最大变形限度时，外部带肋孔固定侧板和外部限位挡板对外部凹槽板组合结构挤压耗能会与内部限位挡板和内部带肋孔固定侧板对内部凹槽板组合结构挤压耗能同时发生达到第三步防碰撞缓震效果。
[0042]
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。