專利名稱：剪力消能連桿減震裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種剪力消能連桿減震裝置，尤其是指一種由一個(gè)或復(fù) 數(shù)個(gè)橫向消能組件搭配立柱或斜撐所組成的消能裝置，Bj'增加整體結(jié)構(gòu)消能 效果及提高抗震性能，并可有效降低建筑物受地震或風(fēng)力時(shí)水平方向的變位。
技術(shù)背景建筑物在地震力作用下，會(huì)發(fā)生變形擁有位能，而產(chǎn)生搖晃的過(guò)程中得 到動(dòng)能，建筑物在受地震力后，終究會(huì)停止下來(lái)，是因?yàn)樵谖荒苻D(zhuǎn)成動(dòng)能或動(dòng)能轉(zhuǎn)成位能的過(guò)程中，建筑物內(nèi)有一些消能機(jī)制，不斷的將能量消散掉； 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)耐震設(shè)計(jì)概念，運(yùn)用地震力作用下，樓層間發(fā)生水平向相對(duì)位移(參閱圖1)，讓梁柱系統(tǒng)發(fā)生變形以抵抗地震力，并利用具有韌性的梁、 柱構(gòu)造來(lái)當(dāng)作消能機(jī)制，然而，這樣的概念往往容易使建筑物在地震過(guò)后， 造成主結(jié)構(gòu)體的受損而需要修補(bǔ)，因此，過(guò)去十多年來(lái)不斷的有國(guó)內(nèi)外人士 進(jìn)行研究，利用減震消能裝置來(lái)保護(hù)或增加主結(jié)構(gòu)體的抗震性能，如中華民 國(guó)專利公報(bào)公告第234444號(hào)「承壓式減震消能裝置」及公告第227281號(hào)「受剪式減震消能裝置」及公報(bào)第414225號(hào)「鋼板剪力消能結(jié)構(gòu)」及挫屈 束制型斜撐，然而，上述這些裝置在實(shí)用上卻常遭遇下列困難1、 這些消能裝置往往無(wú)法獨(dú)立安裝，經(jīng)常需藉由其它結(jié)構(gòu)桿件(如斜 撐、墻….等)來(lái)連接主體結(jié)構(gòu)，因此較難配合建筑隔間靈活安裝，而必須安 裝于特定位置上(如主要梁、柱構(gòu)架內(nèi))，不利于建筑空間配置。2、 這些消能裝置本身往往具有較卨'的勁度，因此容易使其外圍的梁、 柱引發(fā)應(yīng)力集中的因素，故經(jīng)常需要針這對(duì)些梁、柱及其周遭力量傳遞路徑 做額外的補(bǔ)強(qiáng)，因此設(shè)計(jì)時(shí)，需將這相關(guān)裝置及成本一并考慮。3、 為了避免結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的偏心扭轉(zhuǎn)，且因這些消能裝置本身的勁度 相對(duì)的較高， 一般只能以對(duì)稱的方式配置于特定位置，若有一處失靈則將會(huì) 引發(fā)嚴(yán)重的偏心扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，故無(wú)論在設(shè)計(jì)上或?qū)嶋H施工上，均須多做更多額外的考慮。就消能原理而言，上述這些裝置均屬集中消能的方式，也就是說(shuō)，利用 較少量的消能裝置來(lái)提升結(jié)構(gòu)的抗震能力，且亦都屬于利用建筑物在地震時(shí) 上下樓層的水平變位的差異，直接造成阻尼器水平變位所引發(fā)的消能原理(參閱圖2 (a) 、 (b))。鑒于此，累積從事此行業(yè)多年經(jīng)驗(yàn)，觀察建筑物在地震后的實(shí)際行為， 乃精心研究并再三測(cè)試改良，如今終于創(chuàng)作出一種剪力消能連桿減震裝置， 可以多量且靈活安裝在建筑物內(nèi)而具產(chǎn)業(yè)上利用價(jià)值。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在提供一種剪力消能連桿減震裝置，可大量的使 用丁建筑物新建工程上，可減少設(shè)計(jì)地震力，降低主體結(jié)構(gòu)營(yíng)建成本。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的在提供一種剪力消能連桿減震裝置，可做為提 升既有建物抗震性能的補(bǔ)強(qiáng)方式。木實(shí)用新型的又一目的在提供一種剪力消能連桿減震裝置，可在受建筑 物大梁勁度及強(qiáng)度影響甚小的情況下，隨結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者需要，自由其調(diào)整其出 力大小，避免結(jié)構(gòu)在強(qiáng)大外力作用下造成減震器外圍的梁、柱或力量傳遞路 徑發(fā)生應(yīng)力太過(guò)集中的現(xiàn)象。本實(shí)用新型乂一目的在提供一種剪力消能連桿減震裝置，可額外增加建 筑物的抗震能力，減少整體結(jié)構(gòu)的變形，并當(dāng)作保護(hù)建筑物的第一道防線。本實(shí)用新型的技術(shù)方案 一種剪力消能連桿減震裝置，包括單數(shù)或復(fù)數(shù) 個(gè)立柱及單數(shù)或復(fù)數(shù)個(gè)橫向消能組件，并連接于相鄰立柱之間。所述立柱為具有高勁度可承受彎矩及軸向力的構(gòu)造組件。 所述立柱以螺栓或焊接及連接鋼件與主結(jié)構(gòu)體相連接，形成固接或鉸接 接頭。所述立柱以鋼筋與主結(jié)構(gòu)體相連接，形成固接或鉸接接頭。 所述橫向消能組件具有韌性、延展性或其它具有吸收遲滯能的材料。 所述橫向消能組件以焊接方式與相鄰立柱或建筑物結(jié)構(gòu)柱連接。式與相鄰立柱或建筑物結(jié)構(gòu) 柱連接。利用地震來(lái)臨時(shí)建筑物上下樓層發(fā)生水平相對(duì)位移，帶動(dòng)立柱使其上下 兩端發(fā)生偏移，進(jìn)而讓橫向消能組件左右兩端，發(fā)生具有垂直向的變位，并 利用這種相對(duì)變形的關(guān)系，來(lái)達(dá)到消散能量的目的。利用小斜撐改變橫向消能組件的勁度以調(diào)整其消能效果。以建筑物的結(jié)構(gòu)柱取代立柱的功能，并增加斜撐，連接橫向消能組件， 以增強(qiáng)抗震強(qiáng)度。采用本實(shí)用新型的建物可具下列優(yōu)點(diǎn)1、 本實(shí)用新型本身可獨(dú)立安裝不需具有龐大的斜撐，或其它不利于空 間使用的側(cè)撐裝置，因此，可靈活的配合建筑隔間安裝，而小影響建筑物的 使用空間。2、 本實(shí)用新型本身的勁度相對(duì)的較小，故對(duì)原結(jié)構(gòu)的勁度影響甚小可 忽略不計(jì)，而且也不致引發(fā)其周圍的結(jié)構(gòu)組件發(fā)生應(yīng)力集中的問(wèn)題。3、 本實(shí)用新型可獨(dú)立的安裝于建筑上，且因本身的勁度相對(duì)的較小， 故對(duì)原結(jié)構(gòu)的偏心扭轉(zhuǎn)慎小，故不須以立面連續(xù)或平面對(duì)稱的方式配置，因 此可創(chuàng)造出更多的空間來(lái)架設(shè)本裝置。4、 本實(shí)用新型因具上述特性，固可以較為多量的方式散布在結(jié)構(gòu)體內(nèi)， 形成多道防線，可保護(hù)主結(jié)構(gòu)的安全性。5、 本實(shí)用新型亦可聯(lián)接主要結(jié)構(gòu)梁、柱并搭配斜撐，形成一巨型的剪 力消能連桿減震裝置，以吸收更大的地震力，提高建筑物的抗震效果。


圖1(a)傳統(tǒng)梁柱構(gòu)架示意圖；圖1(b)傳統(tǒng)梁柱構(gòu)架受地震橫力變形示意圖；圖2(a)—般阻尼器變形前安裝示意圖；圖2(b)—般阻尼器受地震橫力變形示意圖；圖3(a)本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置(1)變形前安裝示意圖；圖3(b)本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置(1)受地震橫力變形示意圖；圖4(a)本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置(2)變形前安裝示意圖；圖4(b)本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置(2)受地震橫力變形示意圖； 圖5傳統(tǒng)偏心斜撐結(jié)構(gòu)撐示意圖；圖6本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置安裝于梁柱構(gòu)架內(nèi)示意圖； 圖7本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置安裝于小梁上示意圖； 圖8本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置安裝于樓板矮墻上示意圖； 圖9本實(shí)用新型利用斜撐改變剪力消能連桿減震裝置橫向消能組件的勁 度示意圖；圖10本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置裝置采用鋼結(jié)構(gòu)及螺栓接頭示 意圖；圖11本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置裝置采用鋼結(jié)構(gòu)及焊接接頭示 意圖；圖12本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置運(yùn)用于全跨柱距示意圖(1); 圖13本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置運(yùn)用于全跨杵距示意圖(2); 圖14本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置運(yùn)用于全跨柱距示意圖(3); 圖15本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置運(yùn)用于全跨柱距示意圖(4); 圖16本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置運(yùn)用于全跨柱距示意圖(5);圖17本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置運(yùn)用于補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)說(shuō)明如下剪力消能連桿減震裝置的主要消能原理請(qǐng)參閱圖3 (a) 、 (b)，當(dāng) 地震未發(fā)生時(shí)橫向消能組件的左右兩端A點(diǎn)及B點(diǎn)并無(wú)相對(duì)位移，如圖3(a) 所示，而地震來(lái)臨時(shí)建筑物上下樓層發(fā)生水平相對(duì)位移，帶動(dòng)剪力消能連桿 減震裝置的立柱使其上下兩端發(fā)生偏移，此時(shí)橫向消能組件的左右兩端轉(zhuǎn)換 成具有垂直方向的相對(duì)變位，如圖4 (b)所示A點(diǎn)及B點(diǎn)即發(fā)生具有垂直 向的變位，在地震搖晃的過(guò)程中，A點(diǎn)及B點(diǎn)不斷的產(chǎn)生相對(duì)變位，此時(shí)，即可利用橫向消能組件具有可吸收遲滯能的特性，來(lái)達(dá)到消散能量的目的進(jìn) 而產(chǎn)生減震消能的功效；相同原理，將剪力消能連桿減震裝置寬度擴(kuò)大至整 個(gè)柱距并搭配斜撐，如圖4 (a)所示，當(dāng)?shù)卣饋?lái)臨時(shí)建筑物上下樓層發(fā)生水 平相對(duì)位移，帶動(dòng)剪力消能連桿減震裝置的立柱及斜撐使橫向消能組件的左右兩端上下兩端發(fā)生偏移，如圖4 (b)所示A點(diǎn)及B點(diǎn)即發(fā)生具有垂直向 的變位，進(jìn)而產(chǎn)生減震消能的功效；然而此一裝置如圖4 (a)所示，雖然有 如傳統(tǒng)偏心斜撐結(jié)構(gòu)，如圖5所示，但兩者在功能上仍有很大不同，傳統(tǒng)偏 心斜撐結(jié)構(gòu)將斜撐與大梁直接相連，斜撐所承擔(dān)的軸力將被決定于大梁的勁 度及強(qiáng)度，然而大梁的勁度及強(qiáng)度并非可任意調(diào)整，因其斷面尺寸大小受制 于樓板垂直載重及結(jié)構(gòu)水平載重兩者因素，因此一旦大梁斷面尺寸被決定了， 則斜撐所必須承擔(dān)的力量亦被決定，如此將導(dǎo)致斜撐斷面加大，不符經(jīng)濟(jì)效益；且采用此等結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，由于控制點(diǎn)發(fā)生在大梁上，而大梁又常與樓板相連， 一旦大梁進(jìn)入塑性階段將連帶使其周邊的樓板受損，而本實(shí)用新型則可 依據(jù)設(shè)計(jì)需要，調(diào)整橫向消能組件強(qiáng)度及勁度，將損壞點(diǎn)集中至橫向消能組 件，使梁、柱、斜撐結(jié)構(gòu)仍維持安全，防止建筑物倒塌。請(qǐng)參閱圖6~8所示，本實(shí)用新型利用復(fù)數(shù)個(gè)立柱100及橫向消能組件 200所組成的消能系統(tǒng)，其中立柱100的上下可分別連接建筑物的梁300或 其它具有足夠勁度的組件(如矮墻…等)，其相連方式，可適建筑物構(gòu)造種 類不同或邊界條件的適應(yīng)因素(如RC梁或鋼梁..等)而改變，可采用螺栓或 焊接于連接鋼板或預(yù)埋鋼件或鋼筋相連，與其它結(jié)構(gòu)一起施作或以預(yù)埋等后 裝方式固定；立柱100可為純鋼材或RC材料或復(fù)合材料等，凡具高勁度可 承受彎矩及軸向力的構(gòu)件即可。橫向消能組件200 (所有圖中為求清楚以水平方向示意，實(shí)際運(yùn)用時(shí)不 一定全為水平方向)連接立柱100或建筑物的柱400之間，視建筑物性能需 求可排列成單排或復(fù)數(shù)排，其連接方式可采用焊接或螺栓固定或其它固定方 式；橫向消能組件200可為具有韌性、延展性或其它具有吸收遲滯能的材料， 如鋼、鉛、鋁、合金、黏彈性阻尼器…等。圖9所示，利用小斜撐201以改變橫向消能組件200的勁度，以調(diào)整橫
向消能組件200的受力情況，進(jìn)而控制其消能效果，圖10~11所示，為本實(shí)
用新型采用鋼結(jié)構(gòu)材料，以螺栓或焊接方式運(yùn)用于建筑物情況；圖12 16所
示，為本實(shí)用新型運(yùn)用于全跨柱距寬度時(shí)情況，圖17所示，為本實(shí)用新型
運(yùn)用于補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)情況。
綜上所述，本實(shí)用新型剪力消能連桿減震裝置，構(gòu)造單純、容易施工及 維修，容易配合建筑隔間靈活配置，且可靈活控制剪力消能連桿減震裝置的 強(qiáng)度與勁度來(lái)提升建筑物的抗震及抗風(fēng)能力，因而具有產(chǎn)業(yè)上利用價(jià)值，符 合實(shí)用新型專利的要求。
權(quán)利要求1、一種剪力消能連桿減震裝置，其特征是，它包括單數(shù)或復(fù)數(shù)個(gè)立柱及單數(shù)或復(fù)數(shù)個(gè)橫向消能組件，并連接于相鄰立柱之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪力消能連桿減震裝置，其特征是，所述立柱 為具有高勁度可承受彎矩及軸向力的構(gòu)造組件。
3，根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪力消能連桿減震裝置，其特征是，所述立柱 以螺栓或焊接及連接鋼件與主結(jié)構(gòu)體相連接，形成固接或鉸接接頭。
4，根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪力消能連桿減震裝置，其特征是，所述立柱 以鋼筋與主結(jié)構(gòu)體相連接，形成固接或鉸接接頭。
5，根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪力消能連桿減震裝置，其特征是，所述橫向 消能組件具有韌性、延展性或其它具有吸收遲滯能的材料。
6，根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪力消能連桿減震裝置，其特征是，所述橫向 消能組件以焊接方式與相鄰立柱或建筑物結(jié)構(gòu)柱連接。
7，根據(jù)權(quán)利要求l所述的剪力消能連桿減震裝置，其特征是，所述橫向 消能組件以連接鋼材加螺栓固定方式與相鄰立柱或建筑物結(jié)構(gòu)柱連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種剪力消能連桿減震裝置，有關(guān)一種由一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè)橫向消能組件搭配立柱或斜撐所組成的消能裝置，并連接于相鄰立柱之間。此裝置可增加整體結(jié)構(gòu)消能效果及提高抗震性能，并可有效降低建筑物受地震或風(fēng)力時(shí)水平方向的變位，其特色為構(gòu)造單純、容易施工及維修，容易配合建筑隔間靈活配置，且可靈活控制剪力消能連桿減震裝置的強(qiáng)度與勁度來(lái)提升建筑物的抗震及抗風(fēng)能力。
文檔編號(hào)E04B1/98GK201292581SQ20082013472
公開(kāi)日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者周紀(jì)文, 江文財(cái), 謝明偉, 趙軒志, 邱耕樟, 蘩 鄭 申請(qǐng)人:趙軒志;江文財(cái);邱耕樟;鄭 蘩;周紀(jì)文;謝明偉