CN102947530A - 具有耐震性能的窗门系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有耐震性能的窗门系统，包括：主框架，包括相互平行地隔开的两个垂直框架部件、与所述垂直框架部件的上下端部连接的上部框架部件及下部框架部件；多个柱子部，与所述垂直框架部件并排设置，并与所述垂直框架部件隔开；支撑梁，固定在所述柱子部的另一端，向水平方向延伸并其两端部与所述垂直框架部件隔开；减震装置，固定在所述支撑梁和上部框架部件之间或是支撑梁和下部框架部件之间，用以接收从外部施加的水平荷重，并被可承受水平荷重以上的水平荷重屈服而塑性变形。根据本发明的具有耐震性能的窗门系统，由水平荷重而塑性变形，特别是在塑性变形的过程中，其耐力持续上升并具有稳定的滞后特性，从而在破断之前能够稳定地维持窗门系统。

Description

具有耐震性能的窗门系统
技术领域
本发明涉及具有耐震性能的窗门系统。
背景技术
窗门，指的是在窗口或出入口等开口部设置，以使内部空间与外部隔离的各种窗或门。在建筑物中，这些窗门是为了采光或室内空气的循环而必须的，在建筑物施工时，在墙体的预定位置设置矩形的空间并将窗门设置在所述空间内部。
对于窗门的种类、大小、设置位置或数量等，除了空气调节或室内的保温或采光以外，还考虑到给建筑物施加的荷重而适当地进行设计。由于窗门一般设置在柱子和柱子之间的墙体，因此，窗门自身不会受到窗门无法承受的垂直荷重。建筑物的垂直荷重主要由柱子或耐力墙承受，窗门起到将室内和室外连接的作用。
另外，当强风吹打建筑物或发生地震时，给建筑物施加水平方向的荷重。水平荷重是将建筑物左右摇动的荷重，它将导致建筑物容易崩塌。发生地震时崩塌的建筑物或桥梁等几乎都是由水平荷重引起的。
并且，上述水平荷重集中在建筑物的窗门部分，使窗门很容易被破坏。因此，假设建筑物因地震而崩塌时，窗门所处的墙体会首先倒塌，使得受困在室内的人无法逃脱。
发明内容
技术问题
本发明为了消除上述问题而提出，本发明的目的在于，提供一种具有耐震性能的窗门系统，本发明的窗门系统由水平荷重而塑性变形，特别是在塑性变形的过程中，其耐力持续上升并具有稳定的滞后特性，从而直到被破断之前为止能够稳定地维持窗门系统，同时窗门系统的减震装置吸收地震能，以执行防止建筑物结构体的损伤及提高耐震性能的功能，并且其施工作业与一般窗门相同，因此在建筑物施工时，可以新设置或拆除原来窗门并在其位置进行设置。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种具有耐震性能的窗门系统，其特点在于，包括：主框架，其为矩形框形态，设置在形成于建筑物的墙体上的矩形空间，用以设置窗门，所述主框架包括：两个垂直框架部件，其相互垂直地设置并相互平行地隔开；上部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的上端部；下部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的下端部；多个柱子部，位于所述主框架的内部，所述柱子部的一端部以固定在所述下部框架部件或上部框架部件的状态与所述垂直框架部件并排设置，在所述柱子部之间提供用以设置窗户的窗门设置空间，所述柱子部与所述垂直框架部件隔开设置；支撑梁，其固定在所述柱子部的另一端部，向水平方向延伸并且所述支撑梁的两端部与所述垂直框架部件隔开；减震装置，其固定在所述支撑梁和上部框架部件之间或是所述支撑梁和下部框架部件之间，用以接收从外部施加的水平荷重，并被可承受水平荷重以上的水平荷重屈服而塑性变形。
并且，为了实现上述目的，本发明还提供一种具有耐震性能的窗门系统，其特点在于，包括：主框架，其设置在建筑物墙体上形成的矩形空间内，并用以设置窗门，所述主框架包括：两个垂直框架部件，其垂直地设置并相互平行地隔开；上部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的上端部；下部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的下端部；及，中间框架部件，在所述上部框架部件和下部框架部件之间向水平方向设置，用以连接两侧的垂直框架部件；多个柱子部，其在所述主框架的内侧垂直地设置，并以固定在所述上部框架部件或下部框架部件的状态朝向中间框架部件延伸，在所述柱子部之间提供用以设置窗户的窗门设置空间，并与所述垂直框架部件隔开；支撑梁，其以固定在所述柱子部的延伸端部的状态与所述中间框架部件并排设置，所述支撑梁的两端部与所述垂直框架部件隔开；及，减震装置，其固定在所述支撑梁和中间框架部件之间，用以接收从外部施加的水平荷重，并被可承受水平荷重以上的水平荷重屈服而塑性变形。
并且，所述柱子部包括：以固定在所述上部框架部件的状态朝向中间框架部件延伸的多个上侧柱子部；以及，固定在所述下部框架部件并朝向中间框架部件延长的多个下侧柱子部，所述支撑梁固定在所述上侧柱子部及下侧柱子部的延伸端部而位于中间框架部件的上、下方，所述减震装置设置在所述中间框架部件和各个支撑梁之间。
并且，所述减震装置是具有一定厚度及宽度的板状部件，其向所述支撑梁的长度方向延长设置，其宽度方向的两端部固定在主框架及支撑梁，并具有多个缝隙形态的孔。
并且，所述减震装置沿着支撑梁的长度方向并列设置有多个，并在各个减震装置之间还设置有用以将支撑梁固定在主框架上的防脱部。
并且，所述减震装置以两个以上并排地设置。
并且，所述防脱部是与所述减震装置垂直地设置，其为具有一定厚度的板状部件。
有益效果
根据如上所述的本发明的具有耐震性能的窗门系统，由水平荷重而塑性变形，特别是在塑性变形的过程中，其耐力持续上升并具有稳定的滞后特性，从而直到破断之前为止能够稳定地维持窗门系统，同时窗门系统的减震装置吸收地震能，以执行防止建筑物结构体的损伤及提高耐震性能的功能，并且其施工作业与一般窗门相同，因此在建筑物施工时，可以新设置或拆除原来窗门并在其位置进行设置。
附图说明
图1是为明本发明一实施例中的具有耐震性能的窗门系统的结构示意图；
图2是上述图1中示出的窗门系统的主视图；
图3是通过数值分析中的有限元法（FEM：Finite Element Method）分析上述图1中示出的具有耐震性能的窗门系统中施加图2所示的箭头F方向的水平荷重时的内部应力分布示意图；
图4是本发明一实施例中的具有耐震性能的窗门系统的另一例的示意图；
图5是本发明一实施例中具有耐震性能的窗门系统的又一例的示意图；
图6是本发明一实施例中的具有耐震性能的窗门系统的又一例的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一实施例进行更为详细的说明。
图1是本发明一实施例中的具有耐震性能的窗门系统13的结构示意图，图2是上述图1中示出的窗门系统的主视图。
如图所示，本实施例的窗门系统13包括：主框架15，安装在建筑物施工时在骨架11形成的矩形口的内部区域；三个柱子部23，设置在上述主框架15的内侧；支撑梁19，在上述柱子部23的上端以水平方向固定；多个减震装置17，位于上述支撑梁19的上部。
上述主框架15包括：相互并排地隔开设置的两个垂直框架部件15a、在上述垂直框架部件15a的上端一体形成并向水平方向延伸的上部框架部件15b，以及在上述垂直框架部件15a的下端部一体地连接并与上部框架部件15并排设置的下部框架部件15c，从而构成矩形框架的形态。上述垂直框架部件15a起到柱子的作用，上部框架部件15b起到横梁的作用。
上述柱子部23的下端部固定于下部框架部件15c而垂直地竖立，它们彼此之间隔开一定间距并在其之间提供窗门设置空间27。在上述窗门设置空间27安装一般的窗户29。
特别是，上述柱子部23中的左右侧柱子部23分别从上述垂直框架部件15a隔开，在与垂直框架部件15a之间形成空间部25。上述空间部25的宽度根据情况而不同，但可以设定为约40mm至50mm左右。
上述空间部25是为了在上部框架部件15b受到向箭头F方向施加的水平荷重时，防止垂直框架部件15a与支撑梁19或柱子部23冲撞而设置的缓冲区间。如果没有上述空间部25，水平荷重将立即向柱子部23施加作用力，使柱子部23被屈服而塑性变形。
上述窗门设置空间27中安装的窗户29是一般的窗户，可以使用嵌入型或开放型等。上述嵌入型窗户29包括：固定在上述柱子部23、下部框架部件15c及支撑梁19的矩形的窗框29a；以及，夹设在上述窗框29a的玻璃板29b。并且，开放型窗户29包括：矩形的窗框29a和可开闭地设置在上述窗框29a的内部的窗架29c。当然，在上述窗架29c中也夹设有玻璃板29b。
另外，在本实施例中，上述柱子部23采用具有一定宽度及厚度的平板的形态，但柱子部23的形态根据情况可进行任意的变更。
固定在上述柱子部23的上端部的支撑梁19向水平方向延伸，其两端部与上述垂直框架部件15a隔开。上述支撑梁19的两端部和垂直框架部件15a之间的空间也属于上述空间部25。上述支撑梁19相对于上部框架部件15b平行地隔开，在与上部框架部件15b之间设置有多个减震装置17。
上述减震装置17是具有一定宽度及厚度，并向上述支撑梁19的长度方向延伸的板状部件。上述减震装置17以垂直竖立在支撑梁19和上部框架部件15b之间的状态，其宽度方向的两端部分别结合在上部框架部件15b的底面及支撑梁19的上面。特别是，上述减震装置17上形成有多个孔17a。上述减震装置17沿着支撑梁19的长度方向串联设置有多个。上述减震装置17可由与主框架15相同的材质制成，优选地由钢材料制成。
上述孔17a是向上下方向细长地延伸的缝隙型孔，用以提高减震装置17的塑性变形能力。即，当上部框架部件15b受到箭头F方向的水平荷重而向减震装置17传递到剪切力时，使减震装置17受到剪切力而塑性变形。如果没有上述孔17a，减震装置17将不会塑性变形，而是可能会有减震装置17上下端部的焊接部位或其它部分会发生破裂。如上所述，通过设置减震装置17并使减震装置17受到水平荷重后塑性变形，即使例如发生地震，地震的能量会由减震装置的塑性变形来吸收。上述孔17a的宽度w可根据情况而不同。
另外，在上述支撑梁19和上部框架部件15b之间设置有多个防脱部21。上述防脱部21是具有一定厚度的矩形板，向与上述减震装置17垂直的方向得到固定。上述防脱部21的上下端部与上部框架部件15b及支撑梁19焊接结合，以防止支撑梁19在宽度方向上针对上部框架部件15b发生移动。即，防止上述支撑梁19向支撑梁19的宽度方向移动而挪移至主框架15的外部。
上述防脱部21的设置个数或设置位置也可根据情况而不同，如图1所示，可使其位于各个减震装置17之间和支撑梁19的两端部。
图2的附图标记31是环氧层。上述环氧层31起到在骨架11的内侧面接合主框架15的同时，还起到切断震动传播的缓冲作用。
图3是通过数值分析中的有限元法（FEM：Finite Element Method）分析上述图1中示出的具有耐震性能的窗门系统13受到图2所示的箭头F方向的水平荷重时的窗门系统内部的应力分布情况示意图。
参照图3，可以得知，应力集中在上述减震装置17，而在窗门系统的其余部分存在有弹性范围内的应力。弹性范围内的应力指的是解除荷重时可恢复至原来位置的程度的荷重。
如上所述，由于应力集中在减震装置17，假设由地震引起的强力水平荷重传递到窗门系统13时，上述减震装置17将首先塑性变形并吸收地震的能量，从而起到防止包括窗门系统13在内的建筑结构体受到损伤的作用。
图4是本发明一实施例中具有耐震性能的窗门系统13的另一例的示意图。
在以下内容中，与上述的附图标记相同的附图标记是指相同的部件。
在图4所示的窗门系统13中，减震装置17以两个组成一对而成对串联设置。上述减震装置17自身的结构或功能与图1所示相同。如上所述，由于减震装置17以每两个并排地固定，可强力地承受从外部施加的水平荷重。根据情况，可使上述减震装置17以每三个以上组成一组并排地设置。
图5是本发明一实施例中具有耐震性能的窗门系统的又一例的示意图。
参照图5，可以得知上述减震装置17固定在下部框架部件15c的上面。为此，上述柱子部23的上端部固定在上部框架部件15b并向下延伸，在上述柱子部23的下端部固定有上述支撑梁19。
上述支撑梁19在下部框架部件15c的上部并排地隔开设置，并使上述减震装置17位于支撑梁19和下部框架部件15c之间。上述减震装置17的功能与上述的图1相同。
图6是本发明一实施例中具有耐震性能的窗门系统的又一例的示意图。
如图所示，又一例的窗门系统13的主框架15在上述上部框架部件15b和下部框架部件15c之间还设置有中间框架部件33。上述中间框架部件33的两端部固定在上述垂直框架部件15a并保持水平。
另外，在上述中间框架部件33的上面和底面固定有多个减震装置17和防脱部21。上述减震装置17及防脱部21的功能如上所述。
支撑梁19位于设置在上述中间框架部件33的上部的减震装置17及防脱部21的上部，在上述支撑梁19的上部设置有多个上侧柱子部23a。
上述上侧柱子部23a用以将上部框架部件15b和支撑梁19相互连接，并在其之间提供窗门设置空间27。当然，在上述窗门设置空间27中设置有窗户29。
并且，在上述下部框架部件15c的上部固定有下侧柱子部23b。上述下侧柱子部23b相互隔开，在其之间提供有窗门设置空间27并支撑上端部的支撑梁19。上述支撑梁19以由下侧柱子部23b支撑的状态保持水平，并在与中间框架部件33之间保持有减震装置17及防脱部21。
固定在上述中间框架部件33的上部和下部的减震装置17，受到施加于窗门系统13，特别是施加于中间框架部件33的水平荷重而塑性变形，由此保护窗门系统。
另外，虽然在本实施例中作为上述减震装置17使用了板状的钢材料，但是只要能够起到上述减震装置的功能，可任意地变更减震装置的形状或种类。例如，可使用弹性、粘弹性、钢材、油、粘性减震装置等。
以上，通过具体的实施例对本发明进行了详细的说明，但是本发明不受上述实施例的限制，在不超出本发明的技术思想的范围内，本领域的技术人员能够对其进行多种变形。

Claims (8)

1.一种具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，包括：
主框架，其为矩形框形态，设置在形成于建筑物的墙体上的矩形空间，用以设置窗门，所述主框架包括：
两个垂直框架部件，其相互垂直地设置并相互平行地隔开；
上部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的上端部；
下部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的下端部；
多个柱子部，位于所述主框架的内部，所述柱子部的一端部以固定在所述下部框架部件或上部框架部件的状态与所述垂直框架部件并排设置，在所述柱子部之间提供用以设置窗户的窗门设置空间，所述柱子部与所述垂直框架部件隔开设置；
支撑梁，其固定在所述柱子部的另一端部，向水平方向延伸并且所述支撑梁的两端部与所述垂直框架部件隔开；
减震装置，其固定在所述支撑梁和上部框架部件之间或是所述支撑梁和下部框架部件之间，用以接收从外部施加的水平荷重，并被可承受水平荷重以上的水平荷重屈服而塑性变形。
2.一种具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，包括：
主框架，其设置在建筑物墙体上形成的矩形空间内，并用以设置窗门，所述主框架包括：
两个垂直框架部件，其垂直地设置并相互平行地隔开；
上部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的上端部；
下部框架部件，用以连接所述垂直框架部件的下端部；
中间框架部件，在所述上部框架部件和下部框架部件之间向水平方向设置，用以连接两侧的垂直框架部件；
多个柱子部，其在所述主框架的内侧垂直地设置，并以固定在所述上部框架部件或下部框架部件的状态朝向中间框架部件延伸，在所述柱子部之间提供用以设置窗户的窗门设置空间，并与所述垂直框架部件隔开；
支撑梁，其以固定在所述柱子部的延伸端部的状态与所述中间框架部件并排设置，所述支撑梁的两端部与所述垂直框架部件隔开；
减震装置，其固定在所述支撑梁和中间框架部件之间，用以接收从外部施加的水平荷重，并被可承受水平荷重以上的水平荷重屈服而塑性变形。
3.根据权利要求2所述的具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，所述柱子部包括：
以固定在所述上部框架部件的状态朝向中间框架部件延伸的多个上侧柱子部；以及，固定在所述下部框架部件并朝向中间框架部件延长的多个下侧柱子部，
所述支撑梁固定在所述上侧柱子部及下侧柱子部的延伸端部而位于中间框架部件的上、下方，
所述减震装置设置在所述中间框架部件和各个支撑梁之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，
所述减震装置是具有一定厚度及宽度的板状部件，其向所述支撑梁的长度方向延长设置，其宽度方向的两端部固定在主框架及支撑梁，并具有多个缝隙形态的孔。
5.根据权利要求4所述的具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，
所述减震装置沿着支撑梁的长度方向并列设置有多个，并在各个减震装置之间还设置有用以将支撑梁固定在主框架上的防脱部。
6.根据权利要求5所述的具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，
所述减震装置以两个以上并排地设置。
7.根据权利要求5所述的具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，
所述防脱部是与所述减震装置垂直地设置，其为具有一定厚度的板状部件。
8.根据权利要求5所述的具有耐震性能的窗门系统，其特征在于，
所述减震装置选自弹性、粘弹性、钢材、油、粘性减震装置。
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