JP7005075B1

JP7005075B1 - 円環揺動メカニズムに基づく揺動壁

Info

Publication number: JP7005075B1
Application number: JP2021150701A
Authority: JP
Inventors: 茂叶; 継陽傅; 成威鄭; 宇豪付
Original assignee: ▲広▼州大学
Priority date: 2021-04-29
Filing date: 2021-09-16
Publication date: 2022-01-21
Anticipated expiration: 2041-09-16
Also published as: JP2022171525A; CN113136978A

Abstract

【課題】円環揺動メカニズムに基づく揺動壁を提供する。【解決手段】揺動壁は、揺動構造体、台座４００、上円環、下円環及び複数のエネルギー消費ロッドを含み、揺動構造体は、台座４００上に設けられ、台座４００は、ベース５００上に設けられ、エネルギー消費ロッドは、ベース５００及び台座４００に接続され、上円環は、台座４００の底部に設けられ、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成し、下円環は、ベース５００に設けられ、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成し、上円環の同心円環溝と下円環の同心円環溝が互いに嵌設して接続される。揺動構造体は、上円環を有する台座４００を介して、下円環が設けられるベース５００に取り付けられ、同心円環溝と円環側壁が互いに嵌設して接続されることで、円環揺動メカニズムを実現し、複数の方向の揺動を実現する。【選択図】図１

Description

本発明は建筑技術分野に関し、特に円環揺動メカニズムに基づく揺動壁に関する。

フレーム－揺動壁構造系は、所定の回転能力を有し、剪力壁の隅の回転制約を緩めることで、隅の制約を剛性接続からヒンジ接続に変えて形成される。しかし、従来の技術は、主に１つの方向だけで揺動メカニズムを実現し、フレーム－揺動壁構造系の耐震・吸振性能が好ましくない。

上記技術課題のうちの少なくともの１つを解決するために、本発明は、円環揺動メカニズムに基づく揺動壁を提供し、用いる技術的解決手段は、以下のとおりである。

本発明に係る円環揺動メカニズムに基づく揺動壁は、揺動構造体、台座、上円環、下円環及び複数のエネルギー消費ロッドを含み、前記揺動構造体は、前記台座上に設けられ、前記台座は、ベース上に設けられ、前記エネルギー消費ロッドは、ベース及び前記台座に接続され、前記上円環は、前記台座の底部に設けられ、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成し、前記下円環は、ベース上に設けられ、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成し、前記上円環の同心円環溝と前記下円環の同心円環溝が互いに嵌設して接続される。

本発明のいくつかの実施例では、前記台座は、逆さまに配置されるボスとして設けられる。

本発明のいくつかの実施例では、揺動壁は、内部に前記揺動構造体が設けられる、側壁が前記三次元フレームに接続される三次元フレームを含む。

本発明のいくつかの実施例では、前記揺動構造体は、複数のダンパを介して前記三次元フレームに接続される。

本発明のいくつかの実施例では、揺動壁は、上に前記下円環が設けられるベースを含む。

本発明のいくつかの実施例では、前記エネルギー消費ロッドは、自己リセット型エネルギー消費ロッドとして設けられる。

本発明の実施例は、以下の有益な効果を少なくとも有する。揺動構造体は、上円環を有する台座を介して、下円環が設けられるベース上に取り付けられ、同心円環溝と円環側壁が互いに嵌設して接続されることで、円環揺動メカニズムを実現し、複数の方向に揺動することを実現する。本発明は、建筑の技術分野に幅広く適用することができる。

本発明の上記及び／又は付加的な態様及び利点は、以下の図面を参照する実施例についての説明から、明瞭及び理解しやすくなる。

台座、エネルギー消費ロッド及びベースが組み立てられる構造図である。台座の構造図である。エネルギー消費ロッドの構造図である。上円環の構造図である。下円環の構造図である。揺動構造体が台座上に取り付けられる構造図である。三次元フレームの構造図である。第１ビーム及び第２ビームがコ字形ビームとして設けられる場合のダンパの構造図である。図８における第１ビームの構造図である。図８における第２ビームの構造図である。図８における粘着弾性複合体の構造図である。リード棒の構造図である。第１ヒンジシートの構造図である。第２ヒンジシートの構造図である。第１ビーム及び第２ビームが角管として設けられる場合のダンパの構造図である。図１５における第１ビームの構造図である。図１５における第２ビームの構造図である。図１５における粘着弾性複合体の構造図である。。

以下、図１～図１８を組み合わせて本発明の実施例について詳細に説明する。前記実施例の例が図面に示され、同一又は類似する符号は、常に同一又は類似する素子、或いは、同一又は類似する機能を有する素子を示す。以下に、図面を参照しながら説明される一実施形態は例示的なものであり、本発明を解釈するためだけに用いられ、本発明を限定するものと理解してはならない。

本発明の説明において、「中心」、「中部」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「半径方向」、「円周方向」などのような用語により示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本発明の説明及び説明の簡単化のために過ぎず、示される装置又は要素が特定方位を有したり、特定方位で構成又は操作されたりすることを指示又は示唆するものではなく、よって、本発明に対する限定としては理解されない。また、「第１」、「第２」により限定される特徴は、１つの又は複数のこの特徴を明示的に、あるいは黙示的に含んでもよい。本発明の説明において、「複数」は、特に明記しない限り、２つ又は２つ以上を意味する。

なお、本発明の説明において明確に指定又は限定しない限り、「取付」、「結合」、「接続」などの用語は、広義で理解すべきであり、たとえば、固定して接続してもよく、取り外し可能に接続してもよく、又は一体に接続してもよく、機械的に接続してもよく、或いは、電気的に接続してもよく、直接接続してもよく、中間媒体を介して間接的に接続してもよく、２つの要素の内部が連通してもよい。当業者であれば、具体的な状況に応じて上記用語の本発明における具体的な意味を理解し得る

本発明は、円環揺動メカニズムに基づく揺動壁に関し、揺動壁は、揺動構造体７００を含み、揺動構造体７００は、家屋構造の階段、壁体、エレベータ又はパイプとして設けられる。図面を組み合わせ、揺動壁は、上に揺動構造体７００が設けられる台座４００を含み、さらに、揺動壁は、台座４００が揺動可能に設けられるベース５００を含む。揺動壁は、接続ベース５００及び台座４００に接続される、両端がそれぞれベース５００及び台座４００に接続される複数のエネルギー消費ロッド６００を含むことが理解され得る。一部の例では、エネルギー消費ロッド６００は、自己リセット型エネルギー消費ロッドとして設けられる。

揺動壁は、上円環４０１及び下円環５０１を含み、上円環４０１は、台座４００の底部上に設けられ、下円環５０１は、ベース５００に設けられる。具体的には、上円環４０１は、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成し、下円環５０１は、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成し、上円環４０１の同心円環溝と下円環５０１の同心円環溝が互いに嵌設して接続される。さらに、上円環４０１又は下円環５０１における隣接する２つの円環側壁の間隔距離を同心円環溝の幅とし、円環側壁の厚さは、それが位置する同心円環溝の幅より薄い。

円環側壁が同心円環溝を移動することで、揺動壁の円環揺動メカニズムを実現し、台座４００とベース５００がヒンジ接続されることで、壁の隅での回転制約を緩め、揺動構造体７００の底部での曲げモーメントを解放し、揺動構造体７００が破損されやすい問題を解決し、台座４００とベース５００との間に対して特殊な補強処理を行う必要がないことが理解され得る。円環揺動メカニズムを設けることで、揺動構造体７００は、２つの方向に揺動することができ、回転できるとともに水平に移動でき、揺動構造体７００は、単独な構造ではなく、大きい剛性を有する構造であり、さらなる揺動壁を設けたり建造したりする必要がなく、自己リセット能力を有する。

図面を組み合わせ、台座４００は、上に上円環４０１が設けられる、逆さまに配置されるボスとして設けられ、エネルギー消費ロッド６００の一端は、台座４００の斜め側面に接続され、具体的には、エネルギー消費ロッド６００は、ボルトを介して台座４００の側面に接続され、エネルギー消費ロッド６００の他端は、ボルトを介してベース５００に接続されることが理解され得る。

さらに、揺動壁は、内部に揺動構造体７００が設けられる、揺動構造体７００の側壁が接続される三次元フレーム８００を含む。揺動構造体７００は、構造の高さ方向に渡って貫通する重要な全体部材であり、三次元フレーム８００における塑性ヒンジが柱とビームとの間に均一に分布することで、フレーム構造の各フロアの変形及び損傷分布を均一に維持することができ、フレーム構造にフロア間の降伏破壊が生じやすい状況を効果的に回避し、それにより、構造の降伏メカニズム及び耐震性能を改善する。一部の例では、階段、エレベータ、パイプ及び壁体を三次元フレーム８００内に統合して揺動構造体７００を構成し、それにより、単独な揺動壁ではなく、構造系を構成する。

揺動構造体７００は、剛性が調整可能な複数のダンパを介して三次元フレーム８００に接続され、ダンパは、揺動構造体７００と三次元フレーム８００との間の吸振及び同調を実現し、構造の地震応答を減少させる。図面を組み合わせ、ダンパは、第１ビーム１０１及び第２ビーム１０２を含み、第１ビーム１０１の側面が第２ビーム１０２の側面に接続され、第２ビーム１０２の側壁に複数の長円孔が設けられ、各長円孔の長さ方向が第２ビーム１０２の長さ方向に沿って設けられ、第１ビーム１０１の側面は、長円孔を貫通した接続部品を介して第２ビーム１０２に取り付けられ、接続部品は、ボルトとして設けられる。第１ビーム１０１及び第２ビーム１０２の長さ方向を軸方向とし、第１ビーム１０１と第２ビーム１０２が接続部品を介して長円孔を貫通して接続され、それにより、ダンパは、軸方向に伸縮自在度を有し、摩擦してエネルギーを消費できることが理解され得る。また、第１ビーム１０１と第２ビーム１０２が接続部品を介して取り付けられた後、ダンパは、良好な曲げ強さを有し、曲げ剛性を有する自在伸縮を実現し、曲げ載置力と軸方向載置力をデカップリングし、ダンパの曲げ載置力は、正常な縦方向作用での建筑構造の使用機能を保証するためのものである。

さらに、ダンパは、球状端ヒンジアセンブリ２００を含み、ダンパの両端にそれぞれ球状端ヒンジアセンブリ２００が設けられ、一方の球状端ヒンジアセンブリ２００は、第１ビーム１０１の端部に設けられ、他方の球状端ヒンジアセンブリ２００は、第２ビーム１０２の端部に設けられる。ダンパの両端がそれぞれ球状端ヒンジアセンブリ２００を介して揺動構造体７００、三次元フレーム８００に接続されることが理解され得る。具体的には、球状端ヒンジアセンブリ２００は、球状端部２０１、第１ヒンジシート２０２及び第２ヒンジシート２０３を含み、第１ヒンジシート２０２及び第２ヒンジシート２０３が取り付けられ、第１ヒンジシート２０２と第２ヒンジシート２０３との間には、球状端部２０１を取り付けるための内部キャビティが構成され、第２ヒンジシート２０３には、球状端部２０１が露出可能な中空部が設けられ、球状端部２０１が第１ビーム１０１又は第２ビーム１０２の端部に接続され、それにより、ボールジョイント接続を実現し、ダンパの端部が３６０度ヒンジすることができる。具体的には、球状端部２０１の第２ヒンジシート２０３から露出した部分は、第１ビーム１０１又は第２ビーム１０２の端部に溶接される。

組み立てるとき、まず球状端部２０１を第１ヒンジシート２０２及び第２ヒンジシート２０３に入れ、第１ヒンジシート２０２及び第２ヒンジシート２０３をボルトで締結した後、そして球状端部２０１を第１ビーム１０１又は第２ビーム１０２に溶接することが理解され得る。明らかに、代替案としては、第２ヒンジシート２０３を、分割可能な２つの対称構造として設けることができ、組み立てるとき、まず球状端部２０１を第１ビーム１０１又は第２ビーム１０２の端部に溶接し、そして第２ヒンジシート２０３の２つの構造を球状端部２０１に組み立て、第２ヒンジシート２０３を第１ヒンジシート２０２に取り付けてロックする。

さらに、ダンパは、粘着弾性複合体３００を含み、粘着弾性複合体３００が第１ビーム１０１と第２ビーム１０２の側面との間に設けられ、第１ビーム１０１と第２ビーム１０２とが粘着弾性複合体３００を介して接続される。ダンパは、複数のリード棒３０１を含み、リード棒３０１は、粘着弾性複合体３００内に設けられ、リード棒３０１には、貫通する複数の取付穴が設けられ、リード棒３０１は、取付穴内に設けられることが理解され得る。

一部の例では、第１ビーム１０１は、コ字形ビームとして設けられ、第２ビーム１０２は、コ字形ビームとして設けられ、コ字形ビームは、２つのフランジを有することが理解され得る。図面を参照すると、第２ビーム１０２のフランジの外側にサイド取り付け部１０３が設けられ、サイド取り付け部１０３には、第２ビーム１０２の長さ方向に沿って内部キャビティが設けられ、粘着弾性複合体３００がサイド取り付け部１０３の内部キャビティ内に設けられ、第１ビーム１０１の１つのフランジがサイド取り付け部１０３の内部キャビティ内に設けられ、サイド取り付け部１０３に長円孔が設けられる。粘着弾性複合体３００の一側は、第１ビーム１０１のフランジの外側と接触し、粘着弾性複合体３００の他側は、第２ビーム１０２のフランジ外側と接触することが理解され得る。

具体的には、サイド取り付け部１０３には、内部キャビティと外部を連通する溝が第２ビーム１０２の長さ方向に沿って設けられ、第１ビーム１０１のフランジがサイド取り付け部１０３の内部キャビティに配置されるとき、第１ビーム１０１のウェブがサイド取り付け部１０３の溝を貫通する。

一部の例では、第１ビーム１０１は、角管として設けられ、第２ビーム１０２は、角管として設けられ、第１ビーム１０１は、第２ビーム１０２に覆接され、第２ビーム１０２に外嵌される。具体的には、第２ビーム１０２の２つの対向する側面に長円孔が設けられ、第２ビーム１０２のまた２つの対向する側面と第１ビーム１０１の側面との間には、粘着弾性複合体３００が設けられる。第２ビーム１０２の２つの対向する側面と、第１ビーム１０１の２つの側面とは、摩擦するため、エネルギーを消費し、第２ビーム１０２のまた２つの対向する側面と第１ビーム１０１のまた２つの側面とは、粘着弾性のためエネルギーを消費する。

本明細書の説明において、用語の「１つの実施例」、「一部の例」、「一部の実施例」、「例示的な実施例」、「例」、「具体例」、又は「いくつかの例」等を参照した説明は、該実施例又は例と組み合わせて説明されている特定の特徴、構造、材料又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上記用語の例示的な表現は、必ずしも同じ実施例又は例を意味するわけではない。さらに、説明された特定の特徴、構造、材料又は特性が、任意の１つ又は複数の実施例又は例においては適切な組み合わせであってもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、上記実施の形態に限られず、前記当業者が持った知識範囲内に、本発明の要旨から逸脱することなく、様々な変化を行うことができる。

Claims

揺動構造体（７００）を含む、円環揺動メカニズムに基づく揺動壁であって、
上に前記揺動構造体（７００）が設けられ、ベース（５００）上に設けられる台座（４００）と、
ベース（５００）及び前記台座（４００）に接続される複数のエネルギー消費ロッド（６００）と、
前記台座（４００）の底部に設けられる上円環（４０１）であって、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成する上円環（４０１）と、
ベース（５００）に設けられる下円環（５０１）であって、同心に設けられる複数の円環側壁を含み、複数の同心円環溝を構成する下円環（５０１）とを含み、
前記上円環（４０１）の同心円環溝が前記下円環（５０１）の同心円環溝に互いに嵌設して接続され、前記上円環（４０１）又は前記下円環（５０１）における隣接する２つの前記円環側壁の間隔距離は、前記円環側壁の厚さより大きく、
前記台座（４００）が四角錐台形状であり、複数の前記エネルギー消費ロッド（６００）が前記台座（４００）の側面に取り付けられる、ことを特徴とする円環揺動メカニズムに基づく揺動壁。
前記台座（４００）は、逆さまに配置されるボスとして設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載の円環揺動メカニズムに基づく揺動壁。
三次元フレーム（８００）を含み、前記揺動構造体（７００）は、前記三次元フレーム（８００）に設けられ、前記揺動構造体（７００）の側壁が前記三次元フレーム（８００）に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載の円環揺動メカニズムに基づく揺動壁。
前記揺動構造体（７００）は、複数のダンパを介して前記三次元フレーム（８００）に接続される、ことを特徴とする請求項３に記載の円環揺動メカニズムに基づく揺動壁。
揺動壁は、上に前記下円環（５０１）が設けられるベース（５００）を含む、ことを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の円環揺動メカニズムに基づく揺動壁。