專利名稱：用于穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)的裝置，所述支承結(jié)構(gòu)用于機器、設(shè)備、建筑物和其他構(gòu)筑物。所建議的裝置同時用于增強相應(yīng)的結(jié)構(gòu)并在遇到尤其因地震引起的振動時穩(wěn)定所述結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地按本發(fā)明的裝置用于穩(wěn)定框架結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
自古以來尤其在建筑業(yè)內(nèi)已知通過加固件靜力穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)，例如高層建筑的框架結(jié)構(gòu)，其中相應(yīng)的加固件有助于消減結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。在這方面尤其常用的是框架結(jié)構(gòu)借助對角布置的斜撐的所謂“支撐三角形”或加固裝置，這些斜撐無負(fù)荷地添加在相應(yīng)的支承結(jié)構(gòu)中。還已知高的構(gòu)筑物例如鐵塔通過繃?yán)K或張緊桿進行穩(wěn)定。盡管上述措施在靜力穩(wěn)定完全不同的支承結(jié)構(gòu)方面是非常有效的以及就此而言在許多情況下是不可缺少的，然而當(dāng)出現(xiàn)例如因地震引起的強烈振動可記錄到的動態(tài)負(fù)荷時，它們只是有條件地有效。至少借助上述措施不可能面對動態(tài)負(fù)荷實現(xiàn)對單軸進行穩(wěn)定，或者不可能實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)元件例如只具有一個斜撐的框架結(jié)構(gòu)進行一個單元的穩(wěn)定。確切地說，為了在面對動態(tài)負(fù)荷時獲得某種穩(wěn)定作用，要求成對和彼此反向排列的相應(yīng)加固件，例如拉桿。圖9舉例表示了一種相應(yīng)的體現(xiàn)這種現(xiàn)有技術(shù)的裝置。還通過US 62 333 884 B1公開了一種與之類似的方案。
為了在面對例如通過地震引起的振動時保護構(gòu)筑物，過去已經(jīng)建議采用各種阻尼器，尤其粘性阻尼器。例如通過WO 01/73238 A2公開了一種包括一個對角地安排在框架結(jié)構(gòu)內(nèi)的阻尼器的相應(yīng)的方案。然而所介紹的方案存在的缺點是，對于在實際上尤其在地震時典型的拉和壓之間交變的負(fù)荷，它必須設(shè)計得非常結(jié)實，為的是使在阻尼器或阻尼器的固定件和結(jié)構(gòu)連接件受壓力負(fù)荷時產(chǎn)生的壓曲危險保持得很小。在使用所述方案時這種強有力設(shè)計的要求導(dǎo)致高昂的費用。此外，阻尼器對于支承結(jié)構(gòu)的靜力增強沒有貢獻。確切地說，為此目的如所列舉文件的圖5所示在支承結(jié)構(gòu)上例如在構(gòu)架結(jié)構(gòu)的另一些框架內(nèi)要設(shè)單獨的加固件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方案，它在靜力學(xué)方面和動力學(xué)方面都能夠有效地但盡管如此仍經(jīng)濟地穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)。
此目的通過一種有主權(quán)利要求特征的裝置達到。由從屬權(quán)利要求給出按本發(fā)明的裝置有利的設(shè)計和進一步發(fā)展。
按本發(fā)明的裝置用于穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)，支承結(jié)構(gòu)用于工業(yè)對象，如機器、設(shè)備、建筑物或其他構(gòu)筑物。借助此裝置可以使那些由支承件組成的支承結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，支承件設(shè)計為立柱或橫梁和/或構(gòu)成一個框架結(jié)構(gòu)。在這里按已知的方式彼此相鄰的支承件借助拉緊件，如繃?yán)K、張緊桿或拉桿互相固緊。但是，按本發(fā)明在這些拉緊件之間安排至少一個單軸作用的、設(shè)計為在至少一個彈簧與至少一個粘性或粘彈性阻尼器之間并聯(lián)工作的附加件。將支承件互相固緊的拉緊件和安排在它們之間的所述附加件，按本發(fā)明構(gòu)成一個穩(wěn)定組件。在如此構(gòu)成的穩(wěn)定組件內(nèi)部，拉緊件和所述附加件互相串聯(lián)。在這里按本發(fā)明重要的方式借助附加件對拉緊件造成一種預(yù)緊。因此穩(wěn)定組件構(gòu)成用于支承結(jié)構(gòu)的靜力加固裝置，即使在遇到例如地震引起的振動造成強烈動態(tài)負(fù)荷時，它也能起消減負(fù)荷的作用。通過預(yù)緊鋼絲繩或拉桿，在地震作用時不會在穩(wěn)定組件內(nèi)形成任何壓力。因此，通過按本發(fā)明的裝置構(gòu)成的穩(wěn)定組件的阻尼和彈簧剛性，按有利的方式也可以在交變負(fù)荷(在拉與壓之間變換)時起作用，因為通過地震力只是增大或減小靜拉力。一般不需要復(fù)雜的防止受壓時穩(wěn)定組件屈曲的其他附加受壓加固裝置。同時，預(yù)緊拉緊件促使穩(wěn)定組件的剛度或負(fù)荷能力有助于消減地震力造成的負(fù)荷。因此，穩(wěn)定組件也成為(靜力)加固裝置。有效提高用于吸收地震力的系統(tǒng)阻尼和系統(tǒng)阻力。
安排在拉緊件之間的附加件的所述彈簧，按本發(fā)明的一種可能的設(shè)計形式可涉及螺旋壓力彈簧。在這里，在一個拉緊件與該附加件之間的連接通過一個被施以螺旋壓力彈簧的壓力的連接件實現(xiàn)，連接件將此壓力轉(zhuǎn)向并作為拉力傳遞到拉緊件上。
但是，一個附加件的所述彈簧同樣可以設(shè)計為拉力彈簧，此時，在一個拉緊件與該附加件之間的連接通過一個連接件實現(xiàn)，通過此連接件將拉力彈簧的作用在其上的拉力可以說直接傳遞到拉緊件上。
有關(guān)穩(wěn)定組件的連接，在按本發(fā)明的裝置的范圍內(nèi)同樣存在各種可能性。例如穩(wěn)定裝置可以將一個框架結(jié)構(gòu)的支承件互相連接起來。在這方面按一種有重大實際意義的設(shè)計可能性，通過穩(wěn)定組件構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)的框架的對角加固裝置，其中，穩(wěn)定組件優(yōu)選地將框架的兩個角點互相連接起來。
但按本發(fā)明的裝置也可以設(shè)計為，令借助一個穩(wěn)定組件互相連接的彼此相鄰的支承件涉及不同工業(yè)對象的支承結(jié)構(gòu)的一些構(gòu)件，亦即例如涉及兩個并列建筑物框架結(jié)構(gòu)的立柱。


下面應(yīng)借助實施例再一次詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中表示圖1按本發(fā)明的裝置第一種實施形式示意圖；圖2另一種可能的實施形式示意圖；圖3-5前面表示的那些實施形式的改型或它們的組合可能性；圖6-8按本發(fā)明的裝置在支承結(jié)構(gòu)上連接的可能性；圖9按現(xiàn)有技術(shù)的一種用于增強支承結(jié)構(gòu)的裝置示意圖；圖10一種由現(xiàn)有技術(shù)已知的面對因此震引起的振動時用于穩(wěn)定構(gòu)筑物的方案示意圖。
具體實施例方式
圖1和2分別用示意圖表示按本發(fā)明的裝置可能的實施形式。與它們相對應(yīng)的裝置同樣示意地表示在圖9和10中，圖9和10表示的由現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置一方面用于穩(wěn)定構(gòu)筑物，以及另一方面在地震引起振動時用于保護構(gòu)筑物。為了更好地理解采用按本發(fā)明的裝置達到的效果，應(yīng)首先簡要地說明在圖9和10中示意表示的由現(xiàn)有技術(shù)已知的裝置。圖9示意表示設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)10的支承結(jié)構(gòu)7，它通過對角布置的加固件11、11′例如相應(yīng)的斜撐靜力穩(wěn)定。如前言已強調(diào)的那樣，斜撐無負(fù)荷地插入支承結(jié)構(gòu)內(nèi)的相應(yīng)的裝置業(yè)已證實對于靜力穩(wěn)定無疑是可靠的。然而在承接動態(tài)負(fù)荷方面并不能滿足要求，因為一種這樣的框架結(jié)構(gòu)10僅借助一個單軸作用的加固件11進行穩(wěn)定。確切地說，如圖9所示，需要成對和反向地布置相應(yīng)的加固件11、11′。但即使采取此措施，面對例如地震引起的動態(tài)振動，仍只能提供一種比較弱小的保護。
圖10示意表示由前言援引的現(xiàn)有技術(shù)已知的用于動態(tài)穩(wěn)定構(gòu)筑物之類的裝置。在這里，在一個同樣設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)10的支承結(jié)構(gòu)7內(nèi)，在一個基本上對角的裝置中裝入一個優(yōu)選地粘性或粘彈性的阻尼器12。然而通過這種阻尼器12不提供任何靜力增強作用。當(dāng)面對拉與壓之間變換的負(fù)荷時，它們尤其在壓負(fù)荷的情況下帶來更大的屈曲危險，為了在這種情況下達到有足夠的穩(wěn)定性，要求將阻尼器12設(shè)計得非常強勁。為了導(dǎo)出通過結(jié)構(gòu)本身引起的靜力，圖示的阻尼器12對此沒有裨益，所以為此要設(shè)單獨的加固件。
與此相對，通過如圖1和2中表示的兩種可能的方案所說明的按本發(fā)明的措施，不僅由靜力學(xué)的觀點而且由動力學(xué)的觀點，同時達到極為有效地穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)7、7′。此外，本裝置有非常簡單的設(shè)計，這種簡單的設(shè)計使裝置一方面能經(jīng)濟地生產(chǎn)和裝配，以及另一方面使裝置能非常簡單地與不同的既定條件和要求相適應(yīng)，以及例如也可以重新裝備現(xiàn)有的構(gòu)筑物或機器的支承系統(tǒng)。按本發(fā)明的基本原理對兩種方案是共同的。據(jù)此，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定借助拉緊件1、1′如拉桿或拉條實現(xiàn)，在它們之間安排一個粘彈性的附加件2、2′，亦即平行地排列一個彈簧3、3′和一個粘性或粘彈性阻尼器4，其中，拉緊件1、1′借助附加件2、2′預(yù)緊。這兩種示意表示的方案的差異為，在按圖1的設(shè)計中使用拉力彈簧3，而在按圖2的方案中采用螺旋壓力彈簧3′。因此，在繃?yán)K或張緊桿1、1′之間所設(shè)的粘彈性附加件2、2′，如圖所示以不同的方式連接。按圖1的方案，附加件2與拉緊件1、1′通過連接件5、6互相連接，它們將拉力彈簧的拉力可以說是直接傳遞到拉緊件上。反之，在按圖2的實施形式中，連接件5′、6′造成力轉(zhuǎn)向，也就是說通過連接件5′、6′將由壓力彈簧3′施加到它們上的壓力轉(zhuǎn)向為拉力傳遞到拉緊件1、1′上，此拉力規(guī)定了拉緊件1、1′的預(yù)緊。在本發(fā)明所提供的這些圖中，符號3和3′以及符號4必要時也表示成組平行排列的彈簧3、3′和阻尼器4，實際上涉及具有彼此適配的適當(dāng)幾何結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的組。
按本發(fā)明將用于穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)7、7′的裝置設(shè)計為，在固緊支承結(jié)構(gòu)7、7′相鄰支承件8、9、9′、10、10′的拉緊件1、1′之間安排至少一個粘彈性的附加件2、2′，以及附加件與它們串聯(lián)以構(gòu)成一個穩(wěn)定組件。顯然可以提供可能性在一個穩(wěn)定組件內(nèi)部設(shè)更多個粘彈性的附加件2、2′。必要時在圖1和2中表示的拉緊件1、1′和附加件2、2′之間連接的方案也可以互相組合。通過圖3至5說明相應(yīng)的可能性。
與按本發(fā)明的裝置的部件各自的設(shè)計，亦即例如拉桿1、1′、1″的長短和粗細(xì)、粘彈性附加件2、2′所述彈簧3、3′的預(yù)緊力或彈簧常數(shù)、或其阻尼器4的尺寸，取決于各自的既定條件，如支承結(jié)構(gòu)7、7′的型式和安裝地點以及預(yù)料產(chǎn)生的負(fù)荷一樣，取決于列舉的因素，對于此裝置安裝的方式及其與主系統(tǒng)，亦即與所述支承結(jié)構(gòu)7、7′的連接，提供了不同的可能性或要求。在圖6至8中示意表示的不能看作限制的可能性可以作為范例。
圖6和7表示兩種將按本發(fā)明的裝置與形式上為框架結(jié)構(gòu)10的支承結(jié)構(gòu)7的支承件8、9、9′對角連接的可能性，它們的差別在于支承結(jié)構(gòu)7與穩(wěn)定組件之間連接點的選擇或位置。按圖6由拉桿和附加件2、2′構(gòu)成的穩(wěn)定組件連接框架結(jié)構(gòu)10框架的兩個角點，而按圖7穩(wěn)定組件連接在支承結(jié)構(gòu)7的兩個彼此相鄰和互相連接的支承件8、9的縱側(cè)上。圖8舉例表示借助由拉緊件1、1′和附加件2構(gòu)成的穩(wěn)定組件水平地連接兩個不同工業(yè)對象或框架結(jié)構(gòu)的支承結(jié)構(gòu)7、7′，例如連接兩個塔樓或塔架，或連接一個塔樓與一個塔架。
除了結(jié)構(gòu)簡單和由此導(dǎo)致低的使用成本外，按本發(fā)明的裝置的特色還在于有下列優(yōu)點—由于本裝置可以承受交變負(fù)荷(在拉與壓之間變換)，所以為了系統(tǒng)或工業(yè)對象，如建筑物的防地震，必要時配備一個增強場或由多個網(wǎng)格狀互相連接的框架組成的框架結(jié)構(gòu)中的一個框架便足夠了。
—由組合拉緊件和一個(多個)粘彈性附加件構(gòu)成的穩(wěn)定組件可以作用在框架節(jié)點的附近以及通常不需要如在由現(xiàn)有技術(shù)已知的方案中那樣的其他特殊的加固裝置。
—在正確設(shè)計時顯著提高結(jié)構(gòu)的抗震能力。
—此裝置可以在新建筑物中使用或可使用于現(xiàn)有建筑物防地震(Erdbebenertüchtigung)。
—在采用單軸作用的阻尼器時空間的定向不起作用。因此可以達到支承結(jié)構(gòu)的水平或垂直增強。
—裝置或整個系統(tǒng)易于動態(tài)模擬。在實際使用時產(chǎn)生附加的靜負(fù)荷，它們往往處于平衡狀態(tài)。
—此裝置易于裝配。通常不需要采取大量附加措施。通常不改變存在的支承系統(tǒng)或支承結(jié)構(gòu)，而是只通過附加的剛度和阻尼加以補充。
—此裝置純被動工作。它不需要專門供能和控制機構(gòu)。
—此裝置幾乎免維護和不磨損。
—可以設(shè)想例如針對不同的預(yù)緊力標(biāo)準(zhǔn)化。
—基于上述這些優(yōu)點，本裝置可以在很多方面使用。
附圖標(biāo)記一覽表1、1′、1″ 拉緊件(繃?yán)K、張緊桿、張力帶、拉桿)2、2′ 附加件3拉力彈簧3′ (螺旋)壓力彈簧4粘性或粘彈性阻尼器5、6 連接件5′、6′ 連接件7、7′ 支承結(jié)構(gòu)8橫梁9、9′ 立柱10、10′ 框架結(jié)構(gòu)11 加固件12 阻尼器
權(quán)利要求
1.用于穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)(7、7′)的裝置，所述支承結(jié)構(gòu)用于工業(yè)對象，如機器、設(shè)備、建筑物或其他構(gòu)筑物，它們的支承結(jié)構(gòu)(7、7′)由支承件組成，支承件設(shè)計為立柱(9、9′)或水平橫梁(8)和/或構(gòu)成一個框架結(jié)構(gòu)(10、10′)，其中，彼此相鄰布置的支承件(8、9、9′、10、10′)借助拉緊件(1、1′、1″)，如繃?yán)K、張緊桿或拉桿互相固緊，其特征為在這些拉緊件(1、1′、1″)之間安排至少一個單軸作用的、設(shè)計為在至少一個彈簧(3、3′)與至少一個粘性或粘彈性阻尼器(4)之間并聯(lián)工作的附加件(2、2′)，并且，將支承件(8、9、9′、10、10′)互相固緊的拉緊件(1、1′、1″)和安排在它們之間的所述附加件(2、2′)構(gòu)成一個穩(wěn)定組件，在穩(wěn)定組件內(nèi)部，拉緊件(1、1′、1″)和所述附加件(2、2′)互相串聯(lián)并借助附加件(2、2′)對拉緊件(1、1′、1″)造成一種預(yù)緊，從而通過穩(wěn)定組件構(gòu)成用于支承結(jié)構(gòu)(7、7′)的一個靜力加固裝置，即使在由例如地震引起的強烈動態(tài)負(fù)荷時，它也能起消減負(fù)荷的作用。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為一個附加件(2′)的所述彈簧(3′)設(shè)計為螺旋壓力彈簧，其中，在一個拉緊件(1、1′、1″)與該附加件(2′)之間的連接通過一個被施以螺旋壓力彈簧(3′)的壓力的連接件(5′、6′)實現(xiàn)，連接件將此壓力轉(zhuǎn)向并作為拉力傳遞到拉緊件(1、1′、1″)上。
3.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征為一個附加件(2)的所述彈簧(3)設(shè)計為拉力彈簧，其中，在一個拉緊件(1、1′、1″)與該附加件(2)之間的連接通過一個連接件(5、6)實現(xiàn)，借助連接件(5、6)將拉力彈簧(3)的作用在其上的拉力傳遞到拉緊件(1、1′、1″)上。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，其特征為穩(wěn)定組件將一個框架結(jié)構(gòu)(10、10′)的各支承件(8、9、9′)互相連接。
5.按照權(quán)利要求4所述的裝置，其特征為通過穩(wěn)定組件構(gòu)成一個用于一個框架結(jié)構(gòu)(10、10′)的框架的對角加固裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的裝置，其特征為穩(wěn)定組件將框架結(jié)構(gòu)(10、10′)的框架的兩個角點互相連接。
7.按照權(quán)利要求1至3之一所述的裝置，其特征為借助一個由拉緊件(1、1′、1″)和附加件(2、2′)構(gòu)成的穩(wěn)定組件互相連接的彼此相鄰的支承件(10、10′)涉及不同的工業(yè)對象的支承結(jié)構(gòu)(7、7′)的構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于穩(wěn)定支承結(jié)構(gòu)的裝置，所述支承結(jié)構(gòu)用于機器、設(shè)備、建筑物和其他構(gòu)筑物。它同時用于增強相應(yīng)的結(jié)構(gòu)并且在遇到尤其因地震引起的振動時用于穩(wěn)定所述結(jié)構(gòu)。為此，彼此相鄰的支承件借助拉緊件如繃?yán)K、張緊桿或拉桿互相固緊，其中，按本發(fā)明在這些拉緊件之間安排至少一個單軸作用的、設(shè)計為在至少一個彈簧與至少一個粘性或粘彈性阻尼器之間并聯(lián)工作的附加件。將支承件互相固緊的拉緊件和安排在它們之間的所述附加件按本發(fā)明構(gòu)成一個穩(wěn)定組件，在穩(wěn)定組件內(nèi)部，拉緊件和所述附加件互相串聯(lián)。按本發(fā)明借助此附加件對拉緊件造成一種預(yù)緊。
文檔編號E04H9/02GK1842631SQ200580000995
公開日2006年10月4日 申請日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月6日
發(fā)明者P·納夫羅茨基 申請人:格爾博隔振有限及兩合公司