CN112112304A - 一种碰撞防护结构及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种碰撞防护结构及装置，涉及隔震建筑技术领域。碰撞防护结构包括固定件、滑动件及防护件，固定件具有固定腔，滑动件伸入至固定腔内，与固定腔滑动连接，防护件设置在固定腔内，当滑动件在外力作用下相对固定腔滑动时，防护件用于缓冲滑动件，使滑动件停止运动，防护件为剪切增稠液。剪切增稠液是一种新型防护材料，常态为一种带悬浮颗粒的液态，滑动件与固定件滑动连接，当滑动件在受到外力作用下相对于滑动件滑动时，剪切增稠液中悬浮颗粒会相互作用积压呈现坚固的固体特性形成巨大的抵抗力，对滑动件起到缓冲作用，使滑动件能够快速停止运动，避免滑动件在外力作用下触碰到固定腔的底壁，从而损坏整个碰撞防护结构。

Description

一种碰撞防护结构及装置
技术领域
本发明涉及隔震建筑技术领域，具体而言，涉及一种碰撞防护结构及装置。
背景技术
隔震建筑物工程是指使用了隔震技术的建筑物。隔震技术是指通过在工程结构中合理增加各类隔震装置，从而达到延长结构的自振周期，有效避开地震波的卓越周期，最终达到降低工程结构地震响应和破坏的效果。隔震建筑物工程将主要地震作用下的变形集中在隔震层，因此隔震层之上的上部结构层间位移较小，保护了上部主体结构的安全。
目前，隔震工程假定一个地震动峰值，然后将假定的地震动和选择的地震波输入到结构模型中进行计算分析。由于实际地震发生有很大的偶然性和随机性，因此隔震结构可能会遭受超过设计烈度的地震，这时候隔震层的位移极易超出设计限值，导致整个隔震层损坏无法自修复。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种碰撞防护结构及装置，其能够循环使用，能够在建筑物的晃动幅度超过额定值时，对建筑物起到保护作用，降低地震对建筑物的损害。
本发明的实施例可以这样实现：
第一方面，本发明实施例提供了一种碰撞防护结构，所述碰撞防护结构包括：固定件、滑动件及防护件，所述固定件具有固定腔，所述滑动件伸入至所述固定腔内，与所述固定腔滑动连接，所述防护件设置在所述固定腔内，当所述滑动件在外力作用下相对所述固定腔滑动时，所述防护件用于缓冲所述滑动件，使所述滑动件停止运动，所述防护件为剪切增稠液。
在本发明可选的实施例中，所述滑动件包括连接杆及滑动块，所述滑动块环设在所述连接杆上，所述连接杆部分伸入至所述固定腔内，所述滑动块设置在所述固定腔内，并与所述固定腔滑动连接。
在本发明可选的实施例中，所述滑动块上设置有滑动孔，所述防护件可穿过所述滑动孔在所述固定腔内流动。
在本发明可选的实施例中，所述滑动件还包括活塞部及连接部，所述活塞部及所述连接杆均与所述连接部连接，所述固定件包括第一固定套及第二固定套，所述第一固定套设置在所述第二固定套内部，所述固定腔设置在所述第一固定套内，所述第一固定套与所述第二固定套之间形成滑动腔，所述活塞部部分伸入至所述滑动腔内。
在本发明可选的实施例中，所述滑动腔内设置有所述防护件。
在本发明可选的实施例中，所述碰撞防护结构还包括弹性件，所述弹性件套设在所述连接杆上，并设置在所述连接部与所述固定件之间，所述弹性件用于在所述外力撤销时，带动所述滑动件复位。
在本发明可选的实施例中，所述滑动件与所述固定件密封连接。
第二方面，本发明实施例提供了一种碰撞防护装置，所述碰撞防护装置包括第一连接件、第二连接件及至少一个第一方面提供的所述碰撞防护结构，所述第一连接件与所述滑动件连接，所述第二连接件与所述固定件连接。
在本发明可选的实施例中，所述第一连接件与所述滑动件通过万向铰连接。
在本发明可选的实施例中，所述第二连接件与所述固定件通过万向铰连接。
本发明实施例的有益效果：碰撞防护结构包括固定件、滑动件及防护件，固定件具有固定腔，滑动件伸入至固定腔内，与固定腔滑动连接，防护件设置在固定腔内，当滑动件在外力作用下相对固定腔滑动时，防护件用于缓冲滑动件，使滑动件停止运动，防护件为剪切增稠液。
在本发明实施例中，剪切增稠液是一种新型防护材料，常态为一种带悬浮颗粒的液态，滑动件与固定件滑动连接，当滑动件在受到外力作用下相对于滑动件滑动时，剪切增稠液中悬浮颗粒会相互作用积压呈现坚固的固体特性，从而形成巨大的抵抗力，对滑动件起到缓冲作用，使滑动件能够快速停止运动，避免滑动件在外力作用下触碰到固定腔的底壁，当外力撤去后剪切增稠液恢复液态，提高了整个碰撞防护结构的循环使用能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的实施例提供的碰撞防护装置的第一视角的结构示意图。
图2为本发明的实施例提供的碰撞防护装置的第二视角的结构示意图。
图3为本发明的实施例提供的碰撞防护装置的碰撞防护结构的第一视角的结构示意图。
图4为本发明的实施例提供的碰撞防护装置的碰撞防护结构的第二视角的结构示意图。
图5为本发明的实施例提供的碰撞防护装置的第一连接件的结构示意图。
图6为本发明的实施例提供的碰撞防护装置的第二连接件的结构示意图。
图标：10-碰撞防护装置；100-碰撞防护结构；110-滑动件；112-连接杆；113-滑动块；114-滑动孔；115-活塞部；116-连接部；117-第一支撑杆；120-固定件；122-固定腔；124-第一固定套；126-第二固定套；127-滑动腔；128-第二支撑杆；130-弹性件；200-第一连接件；210-第一支撑部；212-橡胶板；214-连接钢板；220-第一固定部；222-第一固定槽；230-第一加强部；300-第二连接件；310-第二支撑部；320-第二固定部；330-第二固定槽；340-第二加强部；350-锚固结构。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
第一实施例
请参阅图1，本实施例提供了一种碰撞防护装置10，本实施例提供的碰撞防护装置10能够循环使用，能够在建筑物的晃动幅度超过额定值时，对建筑物起到保护作用，降低地震对建筑物的损害。
本实施例提供的碰撞防护装置10主要用于隔震建筑物工程中，其中隔震建筑物工程是指使用了隔震技术的建筑物，隔震技术通常是指通过在工程结构中合理增加各类隔震装置，达到延长结构的自振周期，使建筑物有效避开地震波的卓越周期，最终达到降低建筑物地震响应和破坏的效果。
请参阅图1、图2及图3，在本实施例中，碰撞防护装置10包括第一连接件200、第二连接件300及至少一个碰撞防护结构100，碰撞防护结构100包括固定件120、滑动件110及防护件，固定件120具有固定腔122，滑动件110伸入至固定腔122内，与固定腔122滑动连接，防护件设置在固定腔122内，当滑动件110在外力作用下相对固定腔122滑动时，防护件用于缓冲滑动件110，使滑动件110停止运动，防护件为剪切增稠液。第一连接件200与滑动件110连接，第二连接件300与固定件120连接。
在本实施例中，剪切增稠液是一种新型防护材料，常态为一种带悬浮颗粒的液态，滑动件110与固定件120滑动连接，当滑动件110在受到外力作用下相对于滑动件110滑动时，剪切增稠液中悬浮颗粒会相互作用积压呈现坚固的固体特性，从而形成巨大的抵抗力，对滑动件110起到缓冲作用，使滑动件110能够快速停止运动，避免滑动件110在外力作用下触碰到固定腔122的底壁，当外力撤去后剪切增稠液恢复液态，提高了整个碰撞防护结构100的循环使用能力。
采用剪切增稠液作为防冲击材料进行碰撞耗能材料，与现有的隔震建筑碰撞装置相比，具有瞬间耗能能力强的特点。
剪切增稠液体一般由聚乙二醇和硅微粒组成。聚乙二醇是一种应用广泛的无毒液体，能承受的温度范围很广。这种流动性很强的液体和坚硬的微粒结合后，能形成一种性能特殊的材料。
一般情况下碰撞防护装置10是水平放置的，第二连接件300与地基固定，当受地震影响，建筑物的晃动位移较大超过额定值时，建筑物与第一连接件200抵持，缓冲建筑物的晃动。
当发生地震时，在地震波的作用下，建筑物会出现晃动，当地震较小时，建筑物的晃动也较小，当地震较大时，建筑物的晃动较大，当建筑物的晃动幅度超过额定值时，建筑物可能出现损坏。当建筑物的晃动幅度超过额定值时与第一连接件200抵持，阻止建筑物的进一步的晃动，对建筑物起到防护作用。
当发生地震时，建筑物在地震波的作用下晃动，并与第一连接件200抵持时，在第一连接件200的带动下滑动件110相对于固定件120滑动时，液态的剪切增稠液在受到地震波的冲击时，液体呈现坚固的固体特性，形成巨大的抵抗力，从而有效吸收地震波的冲击能力，滑动件110能够快速停止运动，避免建筑物遭到破坏。
当然，在其他实施例中，可以是第一连接件200与地基固定，第二连接件300与建筑物抵持，当第二连接件300在建筑物的抵持下，固定件120向靠近或远离第一连接件200的方向运动，滑动件110在固定腔122内滑动。
请参阅图3及图4，在本实施例中，滑动件110包括连接杆112及滑动块113，滑动块113环设在连接杆112上，连接杆112部分伸入至固定腔122内，滑动块113设置在固定腔122内，并与固定腔122滑动连接。
在本实施例中，当第一连接件200受到外力作用时，第一连接件200向靠近或远离第二连接件300的方向运动，从而带动滑动块113在固定腔122内向靠近或远离固定腔122的底壁运动。
在本实施例中，滑动块113上设置有滑动孔114，防护件可穿过滑动孔114在固定腔122内流动。滑动块113与固定腔122的内壁接触，固定腔122内的剪切增稠液可以穿过滑动孔114在固定腔122内自由流动，当碰撞防护装置10收到外力撞击时，在滑动块113两侧的剪切增稠液能够速度变成固态从而固定住滑动块113，缓冲第一连接件200与第二连接件300之间的相对滑动，避免建筑物的晃动幅度超过额定值后出现损坏。
当发生地震建筑物晃动幅度较大与第一连接件200抵持时，第一连接件200与第二连接件300之间发生相对运动，固定腔122内的剪切增稠液可通过滑动孔114在固定腔122内发生快速流动，从而提高能量吸收的效率。
在本实施例中，滑动件110还包括活塞部115及连接部116，活塞部115及连接杆112均与连接部116连接，固定件120包括第一固定套124及第二固定套126，第一固定套124设置在第二固定套126内部，固定腔122设置在第一固定套124内，第一固定套124与第二固定套126之间形成滑动腔127，活塞部115部分伸入至滑动腔127内。滑动腔127内设置有防护件。
在本实施例中，滑动件110还包括第一支撑杆117，第一连接件200与第一支撑杆117连接，活塞部115与连接杆112均与连接部116固定连接，活塞部115为中空结构，连接杆112设置在活塞部115的内部，防护件可流入至中空的活塞部115内部，当第一连接件200与第二连接件300之间在外力的作用下相对运动时，活塞部115与设置在滑动腔127内的剪切增稠液产生高速相对运动，剪切增稠液吸收碰撞能量变为固体形态，缓冲第一连接件200与第二连接件300之间的相对滑动，避免上方的建筑物损坏。
当发生地震建筑物晃动幅度较大与第一连接件200抵持时，第一连接件200及第二连接件300之间发生相互运动，活塞部115与滑动腔127内的剪切增稠液产生高速相对运动，滑动块113与固定腔122内的剪切增稠液产生高速相对运动，剪切增稠液吸收碰撞能量迅速变为固体形态，缓冲第一连接件200与第二连接件300之间的碰撞，避免建筑物损坏。
在本实施例中，通过活塞部115与固定腔122内的剪切增稠液相对高速运动，同时活塞部115与滑动腔127内的剪切增稠液相对高速运动增加了作用面积，提高了整个碰撞防护装置10的效果，使整个碰撞防护结构100耐压性和稳定性更好。
在本实施例中，固定件120还包括第二支撑杆128，第二支撑杆128安装在第二固定套126上，并与第二连接件300连接。
在本实施例中，碰撞防护结构100还包括弹性件130，弹性件130套设在连接杆112上，并设置在连接部116与固定件120之间，弹性件130用于在外力撤销时，带动滑动件110复位。
当发生地震建筑物晃动幅度较大与第一连接件200抵持时，第一连接件200与第二连接件300之间发生相对运动，当第一连接件200向靠近第二连接件300的方向运动时，弹性件130被压缩。当外力撤销后，在弹性件130回复力的作用下，第一连接件200向远离第二连接件300的方向运动，使整个碰撞防护结构100复位。
在发生地震的过程中，地震波的传播使建筑物施加在第一连接件200上的能量忽大忽小，当能量较大时，第一连接件200推动滑动件110向靠近第二连接件300的方向滑动，当能量较小时，在弹性件130的回复力的作用下，滑动件110推动第一连接件200向远离第二连接件300的方向运动，使整个碰撞防护装置10在不依靠外力的作用下复位到初始状态。
在本实施例中，滑动件110与固定件120密封连接。避免放置在固定腔122内的剪切增稠液从固定腔122内泄露出来。
容易理解的是，在本实施例中是活塞杆与第一固定套124密封连接，避免固定腔122内的剪切增稠液从固定腔122中泄露出来。活塞部115与第二固定套126密封连接，避免滑动腔127内的剪切增稠液从滑动腔127内泄露出来。
请参阅图5，在本实施例中，第一连接件200包括相互连接的第一支撑部210及第一固定部220，第一固定部220安装在第一支撑部210上，第一支撑杆117与第一固定部220连接。第一支撑部210与建筑物的表面抵持。
在本实施例中，第一固定部220具有第一固定槽222，第一支撑杆117插入至第一固定槽222内与第一固定部220连接。将第一支撑杆117插入到第一固定槽222内部后与第一固定部220连接，能够提高连接部116与第一固定部220的连接效果，避免在工作过程中，第一支撑杆117与第一固定部220之间出现脱落，影响防震效果。
在本实施例中，第一支撑部210包括相互贴合的橡胶板212及连接钢板214，第一固定部220与连接钢板214远离橡胶板212的一侧固定连接。橡胶板212与建筑物接触时，能够对建筑物起到缓冲作用，避免刚性连接，影响整个碰撞防护装置10的使用寿命。
在本实施例中，第一连接件200还包括多个第一加强部230，第一加强部230与第一支撑部210及第一固定部220连接，多个第一加强部230依次排列。
在本实施例中，第一固定部220与第一支撑部210相互垂直，第一加强部230呈三角形，第一加强部230的一个直角边与第一固定部220连接，另一个直角边与第一支撑部210连接。呈三角形的第一加强部230能够提高对第一支撑部210及第一固定部220的支撑固定作用。
在本实施例中，第一连接件200与滑动件110通过万向铰连接。滑动件110可相对于第一连接件200在任意角度上转动，当发生地震时，第一连接件200与滑动件110可以在任意方向上转动，保证了整个碰撞防护装置10柔性，从而提高了防震防碰撞能力。
在本实施例中，第一支撑杆117与第一固定部220通过万向铰连接。第一支撑杆117伸入至第一固定槽222内后与第一固定部220铰接，使第一支撑杆117可相对于第一固定部220转动，提高整个碰撞防护装置10的抗震能力。
请参阅图6，在本实施例中，第二连接件300包括相互连接的第二支撑部310及第二固定部320，第二固定部320安装在第二支撑部310上，第二支撑杆128与第二固定部320连接。当第二连接件300位于第二连接件300下方时，第二支撑部310用于与地基接触。
在本实施例中，第二固定部320具有第二固定槽330，第二支撑杆128插入至第二固定槽330内与第二固定部320连接。将第二支撑杆128插入到第二固定槽330内部后与第二固定部320连接，能够提高第二支撑杆128与第二固定部320的连接效果，避免在工作过程中，第二支撑杆128与第二固定部320之间出现脱落，影响防震效果。
在本实施例中，第二连接件300还包括多个第二加强部340，第二加强部340与第二支撑部310及第二固定部320连接，多个第二加强部340依次排列。
在本实施例中，第二固定部320与第二支撑部310相互垂直，第二加强部340呈三角形，第二加强部340的一个直角边与第二固定部320连接，另一个直角边与第二支撑部310连接。呈三角形的第二加强部340能够提高对第二支撑部310及第二固定部320的支撑固定作用。
在本实施例中，第二连接件300与第二支撑杆128通过万向铰连接。第二支撑杆128可相对于第二连接件300在任意角度上转动，当发生地震时，第二连接件300与第二支撑杆128可以在任意方向上转动，保证了整个碰撞防护装置10柔性，从而提高了防震防碰撞能力。
在本实施例中，第二支撑杆128与第二固定部320通过万向铰连接。第二支撑杆128伸入至第二固定槽330内后与第二固定部320铰接，使第二支撑杆128可相对于第二固定部320转动，提高整个碰撞防护装置10的抗震能力。
在本实施例中，第二连接件300还包括多个锚固结构350，锚固结构350安装在第二支撑部310远离第二固定部320的一侧，锚固结构350用于伸入至地基内部，提高与地基的固定效果。
综上所述，本实施例提供的碰撞防护结构100，当发生地震时，地面出现振动，使建筑物出现晃动，当建筑物的晃动幅度超过额定值时，建筑物与第二连接件300抵持，在第一连接件200的带动下滑动件110相对于固定件120滑动时，液态的剪切增稠液在受到地震波的冲击时，液体呈现坚固的固体特性，形成巨大的抵抗力，阻止建筑物进一步的晃动，避免建筑物遭到破坏。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种碰撞防护结构，其特征在于，所述碰撞防护结构包括：固定件、滑动件及防护件，所述固定件具有固定腔，所述滑动件伸入至所述固定腔内，与所述固定腔滑动连接，所述防护件设置在所述固定腔内，当所述滑动件在外力作用下相对所述固定腔滑动时，所述防护件用于缓冲所述滑动件，使所述滑动件停止运动，所述防护件为剪切增稠液。
2.根据权利要求1所述的碰撞防护结构，其特征在于，所述滑动件包括连接杆及滑动块，所述滑动块环设在所述连接杆上，所述连接杆部分伸入至所述固定腔内，所述滑动块设置在所述固定腔内，并与所述固定腔滑动连接。
3.根据权利要求2所述的碰撞防护结构，其特征在于，所述滑动块上设置有滑动孔，所述防护件可穿过所述滑动孔在所述固定腔内流动。
4.根据权利要求2所述的碰撞防护结构，其特征在于，所述滑动件还包括活塞部及连接部，所述活塞部及所述连接杆均与所述连接部连接，所述固定件包括第一固定套及第二固定套，所述第一固定套设置在所述第二固定套内部，所述固定腔设置在所述第一固定套内，所述第一固定套与所述第二固定套之间形成滑动腔，所述活塞部部分伸入至所述滑动腔内。
5.根据权利要求4所述的碰撞防护结构，其特征在于，所述滑动腔内设置有所述防护件。
6.根据权利要求4所述的碰撞防护结构，其特征在于，所述碰撞防护结构还包括弹性件，所述弹性件套设在所述连接杆上，并设置在所述连接部与所述固定件之间，所述弹性件用于在所述外力撤销时，带动所述滑动件复位。
7.根据权利要求1所述的碰撞防护结构，其特征在于，所述滑动件与所述固定件密封连接。
8.一种碰撞防护装置，其特征在于，包括第一连接件、第二连接件及至少一个如权利要求1-7任一项所述的碰撞防护结构，所述第一连接件与所述滑动件连接，所述第二连接件与所述固定件连接。
9.根据权利要求8所述的碰撞防护装置，其特征在于，所述第一连接件与所述滑动件通过万向铰连接。
10.根据权利要求8所述的碰撞防护装置，其特征在于，所述第二连接件与所述固定件通过万向铰连接。
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