一种弹塑性软碰撞防护装置的制作方法

本实用新型涉及隔震技术领域，尤其涉及一种弹塑性软碰撞防护装置。

背景技术：

隔震技术因其概念简单、效果显著、产品性能稳定，已成为目前使用最为广泛的减震手段之一，迄今为止，全世界数以千计的建筑及桥梁采用了隔震技术。隔震结构通过延长结构周期(即较小的隔震层刚度)及增加阻尼，达到降低结构地震响应的目的，但隔震层水平位移较大。在长周期地震或超罕遇地震作用下，隔震层水平位移极易超过限值，造成隔震装置破坏失效或隔震结构与周边结构的硬碰撞，硬碰撞对结构造成不利影响，甚至导致结构破坏失效。

为解决隔震层限位的问题，可在原有的隔震装置之外，设置不同类型的软碰撞防护装置，虽然现有的软碰撞防护装置可有效控制隔震层水平位移，但有些为单方向限位装置，有些仅能提供刚度或阻尼，不能满足实际需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的软碰撞防护装置单向限位、或者仅提供刚度或阻尼的问题，提出一种弹塑性软碰撞防护装置，能够在任意方向限制隔震层的过大水平位移，并且能够有效提供刚度及阻尼限制隔震层水平位移。

一种弹塑性软碰撞防护装置，包括铅芯橡胶支座、下连接钢板、上连接钢板、钢剪力键以及中空连接钢板；

所述下连接钢板与所述铅芯橡胶支座的下端固定连接，所述上连接钢板与所述铅芯橡胶支座的上端固定连接，所述钢剪力键固定在所述上连接钢板上，所述中空连接钢板上设置有通孔，所述钢剪力键的上端伸入所述通孔内一定长度，建筑物上部结构的下表面与所述钢剪力键的上表面之间留有第一竖向距离，所述钢剪力键的侧面与所述通孔的内表面之间留有预设水平间距；

所述下连接钢板用于与建筑物的下部结构连接，所述中空连接钢板用于与建筑物的上部结构连接，所述中空连接钢板的下表面与所述上连接钢板的上表面之间留有第二竖向距离。

进一步地，所述铅芯橡胶支座的下端与所述下连接钢板通过螺栓进行固定连接。

进一步地，所述铅芯橡胶支座的上端与所述上连接钢板通过螺栓进行固定连接。

进一步地，所述钢剪力键与所述上连接钢板通过焊接、过盈配合或者其它方式连接。

进一步地，所述通孔设置于所述中空连接钢板的几何中心处，所述通孔为圆柱形孔。

进一步地，所述钢剪力键为圆柱形，所述上连接钢板上设置有与所述钢剪力键相适配的圆柱形孔。

进一步地，所述钢剪力键为台阶圆柱形，包括圆柱形部分和圆形台阶部分，所述圆柱形部分和所述圆形台阶部分一体成型，所述上连接钢板上设置有与所述剪力键相适配的台阶圆柱形孔。

进一步地，所述预设水平间距大于设防地震时隔震层的水平位移。

进一步地，所述钢剪力键的侧面或者所述通孔的内表面设置有缓冲层。

进一步地，所述缓冲层为薄橡胶片。

本实用新型提供的软碰撞防护装置，至少包括如下有益效果：

(1)多遇地震、设防地震时，常规隔震装置发挥作用，该弹塑性软碰撞防护装置不需发挥作用，不影响常规隔震装置发挥隔震功能；遭遇罕遇地震、超罕遇地震时，任意方向上的隔震层水平位移达到了预设水平间距，钢剪力键与中空连接钢板发生碰撞，铅芯橡胶支座产生水平位移，为隔震层提供附加阻尼及刚度以限制隔震层的水平位移，与常规隔震装置一起工作，消耗地震输入能量，提高隔震层的耗能能力，防止隔震层发生大水平位移，避免隔震层过大水平位移导致的隔震装置破坏失效，避免或缓解隔震结构与周边结构硬碰撞的不利影响；

(2)结构简单，各部分连接可靠，安装及维修方便；

(3)钢剪力键侧面或者通孔的内表面设置的缓冲层，在钢剪力键与中空连接钢板碰撞时起到一定的缓冲作用，避免或减轻钢剪力键及中空连接钢板的损伤。

附图说明

图1为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置一种实施例的结构示意图。

图2为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置一种实施例的俯视图。

图3为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置一种实施例的剖面图。

图4为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置的中空连接钢板一种实施例的结构示意图。

图5为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置的圆柱形剪力键与上连接钢板一种实施例的拆分示意图。

图6为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置的台阶圆柱形剪力键与上连接钢板一种实施例的拆分示意图。

图7为本实用新型提供的弹塑性软碰撞防护装置的安装状态图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图1-图7，本实施例提供一种弹塑性软碰撞防护装置，包括铅芯橡胶支座1、下连接钢板2、上连接钢板3、钢剪力键5以及中空连接钢板4；

下连接钢板2与铅芯橡胶支座1的下端固定连接，上连接钢板3与铅芯橡胶支座1的上端固定连接，钢剪力键5固定在上连接钢板3上，中空连接钢板4上设置有通孔8，钢剪力键5的上端伸入通孔8内一定长度，建筑物上部结构的下表面与钢剪力键5的上表面之间留有第一竖向距离，钢剪力键5的侧面与通孔8的内表面之间留有预设水平间距；

下连接钢板2用于与建筑物的下部结构7连接，中空连接钢板4用于与建筑物的上部结构6连接，中空连接钢板4的下表面与上连接钢板3的上表面之间留有第二竖向距离。

其中，铅芯橡胶支座1包括内部钢板、内部橡胶、封钢板、铅芯以及橡胶保护层等。

本实施例提供的弹塑性软碰撞防护装置，设置在隔震层内，多遇地震、设防地震时，常规隔震装置发挥作用，该弹塑性软碰撞防护装置不需发挥作用，不影响常规隔震装置发挥隔震功能；罕遇地震、超罕遇地震时，任意方向上的隔震层水平位移达到了所述预设水平间距，则钢剪力键5与中空连接钢板4发生碰撞，铅芯橡胶支座1产生水平位移，为隔震层提供附加阻尼及刚度以限制隔震层的水平位移，与常规隔震装置一起工作，消耗地震输入能量，提高隔震层的耗能能力，防止隔震层发生大水平位移，避免隔震层过大水平位移导致的隔震装置破坏失效，避免或缓解隔震结构与周边结构硬碰撞的不利影响。

为确保本装置正常发挥作用，连接及钢剪力键5的破坏失效应发生在铅芯橡胶支座1的破坏失效之后。

所述预设水平间距可根据隔震设计需要进行人为调整，所述预设水平间距大于设防地震时隔震层的水平位移，以避免对常规隔震设计的影响。

所述长度需要保证钢剪力键5与中空连接钢板4发生碰撞时，钢剪力键5不脱出通孔8。所述第一竖向距离和第二竖向距离需要保证本装置在竖直方向上不承受载荷，即建筑物上部结构的下表面与钢剪力键的上表面之间，以及中空连接钢板的下表面与上连接钢板的上表面之间不接触。

作为一种优选的实施方式，铅芯橡胶支座1的下端与下连接钢板2通过螺栓进行固定连接。

作为一种优选的实施方式，铅芯橡胶支座1的上端与上连接钢板3通过螺栓进行固定连接。

作为一种优选的实施方式，钢剪力键5与上连接钢板3通过焊接、过盈配合或者其它方式连接。

作为一种优选的实施方式，通孔8设置于所述中空连接钢板的几何中心处，通孔8为圆柱形孔。

作为一种优选的实施方式，参考图5，钢剪力键5为圆柱形，上连接钢板3上设置有与钢剪力键5相适配的圆柱形孔9，所述预设水平间距为通孔8的半径与钢剪力键5的半径的差值。

作为另外一种优选的实施方式，参考图6，钢剪力键5为台阶圆柱形，包括圆柱形部分和圆形台阶部分，圆柱形部分和所述圆形台阶部分一体成型，钢剪力键5的纵向截面为倒T型，上连接钢板3上设置有与钢剪力键5相适配的台阶圆柱形孔10。所述预设水平间距为通孔8的半径与钢剪力键5圆柱形部分的半径的差值。与图5中的圆柱形剪力键相比较，图6中的台阶圆柱形剪力键，进一步提高钢剪力键5与上连接钢板3连接的可靠性，进一步保证弹塑性软碰撞防护装置正常发挥作用。

作为一种优选的实施方式，钢剪力键5的侧面或者通孔8的内表面设置有缓冲层，该缓冲层为薄橡胶片。缓冲层的设置，在钢剪力键5与中空连接钢板4碰撞时起到一定的缓冲作用，避免或减轻钢剪力键及中空连接钢板的损伤。

本实施例提供的弹塑性软碰撞防护装置，至少包括如下有益效果：

(1)多遇地震、设防地震时，常规隔震装置发挥作用，该弹塑性软碰撞防护装置不需发挥作用，不影响常规隔震装置发挥隔震功能；罕遇地震、超罕遇地震时，任意方向上的隔震层水平位移达到了预设水平间距，钢剪力键与中空连接钢板发生碰撞，铅芯橡胶支座产生水平位移，为隔震层提供附加阻尼及刚度以限制隔震层的水平位移，与常规隔震装置一起工作，消耗地震输入能量，提高隔震层的耗能能力，防止隔震层发生过大水平位移，避免隔震层过大水平位移导致的隔震装置破坏失效，避免或缓解隔震结构与周边结构硬碰撞的不利影响；

(2)结构简单，各部分连接可靠，安装及维修方便；

(3)钢剪力键侧面或者通孔的内表面设置的缓冲层，在钢剪力键与中空连接钢板碰撞时起到一定的缓冲作用，避免或减轻钢剪力键或中空连接钢板的损伤。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。