TW201435190A - 雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置 - Google Patents

Abstract

一種雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，安裝於建築物，包含一核心單元、一圍束構件、一第一核心構件、一第二核心構件、一外層構件、二分別設置於該第二核心構件兩端的內層底板、二分別設置於該第一核心構件及該外層構件之兩端的外層底板、多數預力拉伸構件。兩種端部態樣的預力拉伸構件在該斜撐裝置受外力時分別提供δ伸長量，使該第一核心構件及該外層構件相對位移達2δ，並透過該核心單元消能段消散地震能量。

Description

雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置

本發明涉及一種能增加伸展量及防挫屈的雙核心預力拉伸自復位消能斜撐減震裝置。

現階段的耐震設計，除了需要有足夠容許強度外，更希望有好的韌性，以達到更經濟且更安全的目的。以降伏來消能的結構系統而言，通常會在大變形後造成殘餘永久變形，使得建築物有殘餘的應力，造成潛在的危險，需要日後維修來解決此問題。目前常見的支撐系統，以結構桿件降伏或是挫屈消能為主，但是在反覆載重下，降伏或是挫屈所造成的變形，會影響建築物結構上的安全及在救援上的困難度。以自復位的系統及摩擦板消能為主的結構系統取而代之，解決殘餘變形的問題已有具體成果。通常摩擦消能的摩擦板耗損，會降低消能效率，往後需時常更換維修，因此結合自復位的挫屈降伏系統為主要的發展方向。

參閱圖1至圖5，美國公開第2012/0000147號專利揭露一種雙核心預力拉伸自復位消能支撐裝置，以端部物件的接觸摩擦來產生消能作用。為說明方便，圖1至圖5重新賦予元件標號。圖1為此裝置的立體圖，圖2為斷面1-1的剖面圖，圖3為側剖面圖。裝 置包括一方型鋼組成的第二核心構件11、一套覆於第二核心構件11且同樣由方型鋼組成的第一核心構件14、設置於該第二核心構件11的第一端的內層底板12及第二端的內層底板13、一套覆於第一核心構件14且同樣由方型鋼組成的外層構件15、設置於該外層構件15第一端及第二端的外層底板16、17；第一預力拉伸構件231一端錨定於該第一內層底板12，另一端錨定於對面該第二外層底板17；第二預力拉伸構件232一端錨定於該第一外層底板16，另一端錨定於對面該第二內層底板13，及錨定裝置21、22。第一核心構件14還具有二用以與建築構架中的梁與柱連結延伸段141；外層構件15則具有二用以與建築構架中的梁與柱連結的延伸段151。第一核心構件14中的摩擦消能板142、外層構件15的角鋼154，以及組合角鋼154和摩擦消能板142的螺栓18，合稱消能單元19，並針對第一核心構件14與外層構件15的相對位移利用摩擦來消能。

在力學反應方面，請先參閱圖3至圖5。當裝置不受外力，力學行為如圖3所示。參閱圖4，當受壓時，外力從建築物透過延伸段141傳入第一核心構件14，並將力量傳至第二外層底板17，第二外層底板17透過第一預力拉伸構件231受拉並將力量傳至第一內層底板12，第一內層底板12將力量經由第二核心構件11傳至第二內層底板13，而第二內層底板13再經由第二預力拉伸構件232將力量傳至第一外層底板16，該第一外層底板16最後經由外 層構件15的延伸段151將力量傳出。

參閱圖5，當受拉時，外力從建築物透過第一核心構件14的延伸段141傳遞至第一外層底板16，第一外層底板16將力量由第二預力拉伸構件232傳至第二內層底板13，第二內層底板13將力量由第二核心構件11傳至第一內層底板12，第一內層底板12再經由第一預力拉伸構件231將力量傳至第二外層底板17，最後經由該外層構件15的延伸段151將力量傳出。

在受壓或受拉情況下，第一核心構件14、第二核心構件11與外層構件15皆會有相對位移，而第一核心構件14與外層構件15的相對位移可使用消能單元19來進行消能。由圖4及圖5可知第一預力拉伸構件231以及第二預力拉伸構件232皆有δ的伸長量，因此第一核心構件14與外層構件15的相對位移可以達到2δ的伸長量，使其總伸長量可以達到以往裝置的兩倍變形量而不會破壞。

該裝置在地震下，利用預力的回復力將殘餘變形消除。但是受限於摩擦型自復位斜撐在地震過程中的反復加載次數越多，其消能單元材料有磨損，顯示雙核心預力拉伸自復位之消能力有所耗損。

本發明的目的是在提供一種藉由不同消能構件組成來改變力學行為而提高消能量的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減 震裝置。本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，包含一第一核心構件、一第二核心構件、一外層構件、一核心單元、一圍束構件、至少一第一內層底板與至少一第二內層底板、一第一外層底板與一第二外層底板、至少一第一預力拉伸構件、至少一第二預力拉伸構件。

核心單元，具有一本體，該本體兩端之接合段與該建築物相連接。圍束構件，包覆該核心單元消能段。第二核心構件，包覆該核心單元消能段及該圍束構件。第一核心構件，包覆該核心單元消能段、該圍束構件及該第二核心構件，其一端銲接於該核心單元一端的接合段。外層構件，包覆核心單元消能段、圍束構件、第一核心構件及第二核心構件，其一端銲接於該核心單元另一端的接合段。

至少一第一內層底板及一第二內層底板，分別設置於該第二核心構件的兩端。一第一外層底板及一第二外層底板，分別設置於該第一核心構件及外層構件的兩端。

該至少一第一預力拉伸構件，沿該核心單元延伸方向地設置於鄰近該第二核心構件內，其一端錨定於該第一內層底板，另一端錨定於對面該第二外層底板。該至少一第二預力拉伸構件，沿該核心單元延伸方向地設置於鄰近該第二核心構件內，其一端錨定於該第一外層底板，另一端錨定於對面該第二內層底板。

當該斜撐裝置受外力時，該外力經由該核心單元接合段與該 外層構件連接的地方，並通過與該至少一第一預力拉伸構件連接的第一內層底板，該第一預力拉伸構件伸長量為δ，該外力再經由該第二核心構件通過該第二內層底板傳遞至該至少一第二預力拉伸構件，該第二預力拉伸構件伸長量為δ，最終經由該核心單元接合段與該第一核心構件連接的地方將外力傳出，該第一核心構件與該外層構件相對位移達2δ，並透過該核心單元消能段2δ變形量消散地震能量。

無該第二核心構件情況下，至少一第一內層底板及至少一第二內層底板分別設置於該圍束構件的兩端。該斜撐裝置受外力時，該外力經由該核心單元接合段與該外層構件連接的地方，並通過與該至少一第一預力拉伸構件連接的第一內層底板，該第一預力拉伸構件伸長量為δ，該外力再經由該圍束構件通過該第二內層底板傳遞至該至少一第二預力拉伸構件，該第二預力拉伸構件伸長量為δ，最終經由該核心單元接合段與該第一核心構件連接的地方將外力傳出，該第一核心構件與該外層構件相對位移達2δ，並透過該核心單元消能段2δ變形量消散地震能量。

無該核心單元及無該圍束構件情況下，至少二中間斷面縮減的消能鋼板，其一端接合段分別銲接於該第一外層底板或該第二外層底板，其另一端接合段以螺栓或銲接接合於外層構件。該第一核心構件一端具有二用以與建築構架中的梁與柱連結的延伸段，且二延伸段分別銲接至少一加勁板；該外層構件一端具有二用以與建築 構架中的梁與柱連結的延伸段，且二延伸分別銲接至少一加勁板。該裝置受外力時，該外力經由該延伸段與該外層構件連接的地方，並通過第二外層底板與該至少一第一預力拉伸構件連接的第一內層底板，該第一預力拉伸構件伸長量為δ，該外力再通過該圍束構件與該第二內層底板傳遞至該至少一第二預力拉伸構件，該第二預力拉伸構件伸長量為δ，最終經由該第一外層底板、該第一核心構件與該延伸段連接將外力傳出，該第一外層底板與該外層構件相對位移達2δ，並透過該消能鋼板斷面縮減段2δ變形量消散地震能量。

較佳地，該第一外層底板與第二外層底板將該第一內層底板與第二內層底板夾設其中。

較佳地，該第一內層底板及該第二內層底板的表面分別界定出一容置空間，該核心單元消能段兩端分別穿設於對應的容置空間；該第一外層底板及該第二外層底板中間分別界定出一容置空間，該核心單元接合段兩端分別穿設於對應的容置空間。該至少一第一預力拉伸構件一端錨定於第一內層底板，另一端錨定於第二外層底板；該至少一第二預力拉伸構件一端錨定於第一外層底板，另一端錨定於第二內層底板。

較佳地，該核心單元沿軸向中心斷面縮減，此縮減的斷面處稱消能段，並透過軸力作用下之桿件降伏消耗地震能量。

較佳地，設置至少二截面呈槽形的圍束鋼板圍束於外層構件兩端及消能鋼板的斷面縮減段，防止該消能鋼板受軸力時挫屈；該 圍束鋼板以銲接或螺栓接合於外層構件。

較佳地，無該消能鋼板，至少二消能鋼棒，其一端接合段分別銲接於該第一外層底板或該第二外層底板，其另一端接合段以銲接接合於外層構件。

較佳地，該核心單元端部上、下表面可分別銲接至少一加勁板。

較佳地，該消能鋼板兩端銲接至少一加勁板；該至少二消能鋼板其一端及端部上至少一加勁板，分別銲接於第一外層底板或第二外層底板，其另一端以螺栓或銲接接合於外層構件。

較佳地，該圍束構件為平板與截面呈方形、弧形、槽形或三角形的鋼管銲接組成，一上、一下包覆於該核心單元消能段，利用螺栓接合該上、下圍束構件。

較佳地，該圍束構件為一槽形的鋼板包於核心單元的消能段，二平板分別置於核心單元消能段的上、下表面且延伸出該槽型鋼板，該二平板其一端銲接於該槽型鋼板內表面；一中間對應該二平板開槽的鋼板，該二平板另一端穿過該開槽的鋼板，且該開槽的鋼板銲接於該二平板及槽型鋼板。

較佳地，該第二核心構件的本體為管狀的鋼管；該第一核心構件為管狀的鋼管，並包覆該第二核心構件。

較佳地，該核心單元一端及端部上、下表面至少一加勁板，銲接於該第一核心構件內表面；該第一核心構件另一端在對應該核 心單元另一端及端部上、下表面加勁板處，開設供該核心單元及加勁板穿設的開槽。

較佳地，該外層構件為管狀的鋼管；該核心單元另一端及端部上、下表面至少一加勁板，銲接於該外層構件內表面。

較佳地，該圍束構件上、下圍束鋼管本體內可灌水泥砂漿或混凝土塊體。

較佳地，該第一、第二預力拉伸構件可為複合材料纖維棒、鋼鉸線、鋼棒或合金棒等具有可拉伸性質的構件。

較佳地，設置至少二截面呈管狀的圍束鋼管圍束於消能鋼棒，防止該消能鋼棒受軸力時挫屈；該圍束鋼管以銲接接合於外層構件。

較佳地，無該外層構件與第一核心構件的延伸段，至少二用以與建築物構架中梁與柱連結的平板；該第一外層底板及該第二外層底板中間分別界定出一容置空間，該至少二平板分別穿設於該第一外層底板及該第二外層底板對應的容置空間；該至少二平板可分別銲接至少一加勁板。該穿設第一外層底板的平板及該平板表面至少一加勁板，銲接於該第一核心構件一端內表面；該第一核心構件另一端在對應該穿設第二外層底板的平板及該平板表面至少一加勁板處，開設供該平板及該平板表面至少一加勁板穿設的開槽。該穿設第二外層底板的平板及該平板表面至少一加勁板，穿設該第一核心構件另一端的開槽並銲接於外層構件內表面。

11‧‧‧第二核心構件

12‧‧‧第一內層底板

13‧‧‧第二內層底板

14‧‧‧第一核心構件

15‧‧‧外層構件

16‧‧‧第一外層底板

17‧‧‧第二外層底板

18‧‧‧螺栓

19‧‧‧消能單元

21‧‧‧錨定裝置

22‧‧‧錨定裝置

31‧‧‧核心單元

32‧‧‧圍束構件

33‧‧‧墊板

34‧‧‧螺栓

35‧‧‧第一內層底板

36‧‧‧第二內層底板

37‧‧‧第二核心構件

38‧‧‧第一核心構件

39‧‧‧外層構件

40‧‧‧第一外層底板

41‧‧‧第二外層底板

42‧‧‧錨定裝置

43‧‧‧錨定裝置

51‧‧‧核心單元

52‧‧‧圍束構件

53‧‧‧墊板

54‧‧‧螺栓

55‧‧‧第一內層底板

56‧‧‧第二內層底板

57‧‧‧第一核心構件

58‧‧‧外層構件

59‧‧‧第一外層底板

60‧‧‧第二外層底板

61‧‧‧錨定裝置

62‧‧‧錨定裝置

71‧‧‧消能鋼板

72‧‧‧消能鋼板

73‧‧‧圍束鋼板

74‧‧‧螺栓

75‧‧‧消能鋼棒

76‧‧‧消能鋼棒

77‧‧‧圍束鋼管

78‧‧‧墊板

81‧‧‧平板

82‧‧‧平板

83‧‧‧第一外層底板

84‧‧‧第二外層底板

85‧‧‧第一核心構件

86‧‧‧外層構件

141‧‧‧延伸段

142‧‧‧加勁板

151‧‧‧延伸段

152‧‧‧加勁板

153‧‧‧開槽

231‧‧‧第一預力拉伸構件

232‧‧‧第二預力拉伸構件

311‧‧‧加勁板

312‧‧‧加勁板

321‧‧‧圍束鋼管

322‧‧‧鋼板

323‧‧‧圍束鋼管

324‧‧‧槽型鋼板

325‧‧‧平板

326‧‧‧平板

327‧‧‧開槽的鋼板

350‧‧‧容置空間

360‧‧‧容置空間

381‧‧‧開槽

400‧‧‧容置空間

410‧‧‧容置空間

441‧‧‧第一預力拉伸構件

442‧‧‧第二預力拉伸構件

511‧‧‧加勁板

512‧‧‧加勁板

521‧‧‧圍束鋼管

522‧‧‧鋼板

523‧‧‧圍束鋼管

524‧‧‧槽形鋼板

525‧‧‧平板

526‧‧‧平板

527‧‧‧開槽的鋼板

550‧‧‧容置空間

560‧‧‧容置空間

590‧‧‧容置空間

600‧‧‧容置空間

571‧‧‧開槽

631‧‧‧第一預力拉伸構件

632‧‧‧第二預力拉伸構件

711‧‧‧加勁板

721‧‧‧加勁板

811‧‧‧加勁板

821‧‧‧加勁板

830‧‧‧容置空間

840‧‧‧容置空間

851‧‧‧開槽

圖1為現有雙核心預力拉伸自復位消能支撐裝置立體組合圖。

圖2為圖1中斷面1-1的剖面圖。

圖3、4、5分別為圖1裝置在不受力、受壓及受拉情況下的力學行為圖。

圖6為本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置的第一較佳實施例的立體組合圖。

圖7為對應於圖6的立體分解圖。

圖8、9、10、11、12、13分別為圖6中斷面2-2、斷面3-3、斷面4-4、斷面5-5、斷面6-6、斷面7-7的剖面圖。

圖14、15分別為圖6實施例在受壓及受拉情況下的力學行為圖。

圖16為類似圖11剖面圖的第二較佳實施例。

圖17為類似圖11剖面圖的第三較佳實施例。

圖18為本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置的第四較佳實施例的立體組合圖。

圖19為對應於圖18的立體分解圖。

圖20、21、22、23、24、25分別為圖18中斷面8-8、斷面9-9、斷面10-10、斷面11-11、斷面12-12、斷面13-13的剖面圖。

圖26、27分別為圖18實施例在受壓及受拉情況下的力學行為圖。

圖28為類似圖23剖面圖的第五較佳實施例。

圖29為類似圖23剖面圖的第六較佳實施例。

圖30為本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置的第七較佳實施例的立體組合圖。

圖31為對應圖30的立體分解圖。

圖32、33為圖30中斷面14-14、斷面15-15的剖面圖。

圖34、35分別為圖30實施例在受壓及受拉情況下的力學行為圖。

圖36為圖30裝置中加裝防挫屈束制構件的立體組合圖。

圖37、38為圖36中斷面16-16的剖面圖，說明本實施例的防挫屈束制構件接合方式。

圖39為本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置的第八較佳實施例的立體組合圖。

圖40為本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置的第九較佳實施例的立體組合圖。

圖41為對應圖40的立體分解圖。

下面結合附圖及實施例對本發明進行詳細說明，且為說明方便，以圖式呈現方向說明構件前、後、上、下關係，但本發明裝置的使用並非以此方向為限。

在本發明被詳細描述前，要注意的是，在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖6至圖13，本發明雙核心預力拉伸自復位挫屈束制 斜撐減震裝置的第一較佳實施例包含一核心單元31、一包覆核心單元31的圍束構件32、二包覆於圍束構件32間的墊板33、一包覆圍束構件32的第二核心構件37、二分別設置於該第二核心構件37兩端的第一內層底板35和第二內層底板36、一包覆於第二核心構件37的第一核心構件38、一包覆第一核心構件38及第二核心構件37的外層構件39、二分別設置於該外層構件39和該第一核心構件38兩端的第一外層底板40和第二外層底板41、至少一第一預力拉伸構件441、至少一第二預力拉伸構件442，及用以錨定第一、第二預力拉伸構件441、442的錨定裝置42、43。該第一、第二預力拉伸構件441、442可為複合材料纖維棒、鋼鉸線、鋼棒或合金棒等具有可拉伸性質的構件。

核心單元31具一長條狀且斷面由兩端向中間縮減至一固定尺寸的本體，至少一垂直分別銲於本體兩端上、下的加勁板311、312。該核心單元31兩端接合段及該加勁板311、312用以與建築物相連結，且核心單元31一端分別穿設於第一外層底板40、第一內層底板35所界定的容置空間400、350，另一端分別穿設於第二外層底板41、第二內層底板36所界定的容置空間410、360。

圍束構件32具有二槽型且開口處銲接於鋼板322並分別設置於核心單元31本體的消能段上、下面的圍束鋼管321；二成對設置於該圍束鋼管321上、下間的墊板33，並利用墊板33、鋼板322及螺栓34接合。該圍束構件32本體內可灌水泥砂漿或混凝土 塊體。

第二核心構件37為一截面呈矩形的鋼管包覆圍束構件32。第一、第二內層底板35、36分別設置於第二核心構件37的左、右端。

第一核心構件38具有一截面呈矩形的鋼管包覆第二核心構件37。至少二分別開設於該第一核心構件38右端部對應於核心單元31接合段的開槽381。第一、第二外層底板40、41分別設置於第一核心構件38的左、右端。

外層構件39為一截面大於該第一核心構件38的鋼管的外層鋼管。第一、第二外層底板40、41分別設置於外層構件39的左、右端。

核心單元31的本體左端及端部至少一加勁板311銲接於該第一核心構件38鋼管的內側表面；核心單元31的本體右端及端部至少一加勁板312穿過開槽381且銲接於該外層構件39的內側表面。

本實施例的第一、第二預力拉伸構件441、442共十二條，其中第一預力拉伸構件441六條，三條沿核心單元31延伸方向地設置於鄰近第二核心構件37與上部圍束鋼管321間，三條沿核心單元31延伸方向地設置於鄰近第二核心構件37與下部圍束鋼管321間。該第一預力拉伸構件441的兩端分別穿設於第一內層底板35、第二外層底板41，再使用錨定裝置42、43從外側錨定，藉此 該等第一預力拉伸構件441具有初始預力。第二預力拉伸構件442六條，三條沿核心單元31延伸方向地設置於鄰近第二核心構件37與上部圍束鋼管321間，三條沿核心單元31延伸方向地設置於鄰近第二核心構件37與下部圍束鋼管321間。各該第二預力拉伸構件442的兩端分別穿設於第二內層底板36、第一外層底板40，再使用錨定裝置42、43從外側錨定，藉此該等第二預力拉伸構件442具有初始預力。

值得一提的是，本實施例的第一、第二預力拉伸構件441、442數量及排列方式不以上述為限。

參閱圖6及7，本實施例第一內層底板35與第二內層底板36設置於第二核心構件37，第一外層底板40與第二外層底板41分別設置於外層構件39與第一核心構件38。在不受力情形下，外層構件39與第一核心構件38齊平，且第一核心構件38、第二核心構件37及外層構件39兩端與第一、第二預力拉伸構件441、442及錨定裝置42、43接觸，此時桿件變形δ與外力均為零。

參閱圖7及14，本實施例在受壓力時，外力從建築物透過核心單元31的左端接合段傳遞至第一核心構件38，第一核心構件38將力傳遞至第二外層底板41，第二外層底板41再經由第一預力拉伸構件441與錨定裝置42、43將力傳遞至第一內層底板35，第一內層底板35將力傳第至第二核心構件37，第二核心構件37將力傳遞至第二內層底板36，第二內層底板36再經由錨定裝置42、 43、第二預力拉伸構件442與第一外層底板40將力傳遞至外層構件39，外層構件39將力傳遞至核心單元31右端接合段，最後經由該核心單元31右端將力傳出。在此情況下，第一外層底板40、第二外層底板41分別與第一核心單元38及外層構件39間分開，而第一核心構件38、第二核心構件37與外層構件39皆會有相對位移，而核心單元31使用相對壓縮量來進行消能，並由圍束構件32防止該核心單元31挫屈，使其消能量增加而無耗損破壞。由圖14可知錨定於第一外層底板40、第二內層底板36的第二預力拉伸構件442以及錨定於第一內層底板35、第二外層底板41的第一預力拉伸構件441皆有δ的伸長量，因此第一核心構件38與外層構件39的相對位移可以達到2δ的縮短量，核心單元31可以達到2δ的壓縮量。

參閱圖7及15，本實施例在受拉力時，外力從建築物透過核心單元31的左端接合段傳遞至第一外層底板40，第一外層底板40再經由第二預力拉伸構件442、錨定裝置42、43及第二內層底板36將力傳遞至第二核心單元37，第二核心單元37將力傳遞至第一內層底板35，第一內層底板35再經由錨定裝置42、43、第一預力拉伸構件441通過第二外層底板41與外層構件39將力傳遞至核心單元31右端接合段，最後經由該核心單元31右端將力傳出。在此情況下，第一外層底板40、第二外層底板41分別與外層構件39及第一核心單元38間分開，而第一核心構件38、第二核心構件 37與外層構件39皆會有相對位移，而核心單元31使用相對拉伸量來進行消能，並由圍束構件32防止該核心單元31挫屈，使其消能量增加而無耗損破壞。由圖15可知錨定於第一外層底板40、第二內層底板36的第二預力拉伸構件442以及錨定於第一內層底板35、第二外層底板41的第一預力拉伸構件441皆有δ的伸長量，因此第一核心構件38與外層構件39的相對位移可以達到2δ的伸長量，核心單元31可以達到2δ的伸長量。

參閱圖16，本發明第二較佳實施例與第一較佳實施例的差別主要在於：圍束構件32利用二半弧形且開口處銲接於鋼板322的鋼管323取代槽形且開口處銲接於鋼板322的鋼管321；二成對設置於該圍束鋼管323上、下鋼板322間的墊板33，並利用墊板33、鋼板322及螺栓34接合。該圍束構件32本體內可灌水泥砂漿或混凝土塊體。

參閱圖17，本發明第三較佳實施例與第一較佳實施例的差別主要在於：圍束構件32利用一槽形的鋼板324包於核心單元31，二平板325、326分別置於核心單元31上、下表面且延伸出該槽型鋼板324，該二平板325、326其一端銲接於該槽型鋼板324內表面；一中間對應該二平板325、326開槽的鋼板327，該二平板325、326另一端穿過該開槽的鋼板327，且該開槽的鋼板327銲接於該二平板325、326及槽型鋼板324。該圍束構件32本體內可灌水泥砂漿或混凝土塊體。

參閱圖18至25，本發明第四較佳實施例與第一較佳實施例的差別主要在於：無第二核心構件37，而改成至少一分別設置於該圍束構件52兩端的第一內層底板55和第二內層底板56，且核心單元51一端分別穿設於第一外層底板59、第一內層底板55所界定的容置空間590、550，另一端分別穿設於第二外層底板60、第二內層底板56所界定的容置空間600、560。此外，同時參閱圖20至25，第一預力拉伸構件631、第二預力拉伸構件632穿設位置也與第一較佳實施例不同。本實施例預力拉伸構件數量為十二條，其中第一預力拉伸構件631六條，三條沿核心單元51沿伸方向地設置於圍束構件52上部的圍束鋼管521內，三條沿核心單元51沿伸方向地設置於圍束構件52下部的圍束鋼管521內。該第一預力拉伸構件631的兩端分別穿設於第一內層底板55、第二外層底板60，再使用錨定裝置61、62從外側錨定，藉此該等第一預力拉伸構件631具有初始預力。第二預力拉伸構件632六條，三條沿核心單元51沿伸方向地設置於圍束構件52上部的圍束鋼管521內，三條沿核心單元51沿伸方向地設置於圍束構件52下部的圍束鋼管521內。各該第二預力拉伸構件632的兩端分別穿設於第一外層底板59、第二內層底板56，再使用錨定裝置61、62從外側錨定，藉此該等第二預力拉伸構件632具有初始預力。

當然，前述第一預力拉伸構件631及第二預力拉伸構件632的數量及排列方式僅為舉例說明，並不以此為限。

參閱圖18及19，本實施例第一內層底板55與第二內層底板56分別設置於圍束構件52兩端，第一外層底板59與第二外層底板60分別設置於外層構件58與第一核心構件57兩端。在不受力情形下，外層構件58與第一核心構件57齊平，且第一核心構件57、圍束構件52及外層構件58兩端與第一預力拉伸構件631、第二預力拉伸構件632及錨定裝置61、62接觸，此時桿件變形δ與外力均為零。

參閱圖19及26，本實施例在受壓力時，外力從建築物透過核心單元51的左端接合段傳遞至第一核心構件57，第一核心構件57將力傳遞至第二外層底板60，第二外層底板60再經由第一預力拉伸構件631與錨定裝置61、62將力傳遞至第一內層底板55，第一內層底板55將力傳遞至圍束構件52，圍束構件52將力傳遞至第二內層底板56，第二內層底板56再經由錨定裝置61、62、第二預力拉伸構件632及第一外層底板59將力傳遞至外層構件58，最後外層構件58經由該核心單元51右端將力傳出。在此情況下，第一外層底板59、第二外層底板60分別與第一核心單元57及外層構件58間分開，而第一核心構件57、圍束構件52與外層構件58皆會有相對位移，而核心單元51使用相對壓縮量來進行消能，並由圍束構件52防止該核心單元51挫屈，使其消能量增加而無耗損破壞。由圖26可知錨定於第一外層底板59、第二內層底板56的第二預力拉伸構件632以及錨定於第一內層底板55、第二外層底 板60的第一預力拉伸構件631皆有δ的伸長量，因此第一核心構件57與外層構件58的相對位移可以達到2δ的壓縮量，核心單元51可以達到2δ的壓縮量。

參閱圖19及27，本實施例在受拉力時，外力從建築物透過核心單元51的左端接合段傳遞至第一外層底板59，第一外層底板59經由錨定裝置61、62、第二預力拉伸構件632及第二內層底板56將力傳遞至圍束構件52，圍束構件52將力傳遞至第一內層底板55，第一內層底板55經由錨定裝置61、62、第一預力拉伸構件631及第二外層底板60將力傳遞至外層構件58，外層構件58將力傳遞至核心單元51右端接合段，最後經由該核心單元51右端將力傳出。在此情況下，外層構件58、第一核心單元57分別與第一外層底板59及第二外層底板60間分開，而第一核心構件57、圍束構件52與外層構件58皆會有相對位移，而核心單元51使用相對拉伸量來進行消能，並由圍束構件52防止該核心單元51挫屈，使其消能量增加而無耗損破壞。由圖27可知錨定於第一外層底板59、第二內層底板56的第二預力拉伸構件632以及錨定於第一內層底板55、第二外層底板60的第一預力拉伸構件631皆有δ的伸長量，因此第一核心構件57與外層構件58的相對位移可以達到2δ的伸長量，核心單元51可以達到2δ的伸長量。

參閱圖28，本發明第五較佳實施例與第四較佳實施例的差別主要在於：圍束構件52利用二半弧形且開口處銲接於鋼板522的 圍束鋼管523取代槽形且開口處銲接於鋼板522的圍束鋼管521；二成對設置於該圍束鋼管523上、下鋼板522間的墊板53，並利用墊板53、鋼板522及螺栓54接合。該圍束構件52本體內可灌水泥砂漿或混凝土塊體，且當中埋設多數中空管，供所述第一預力拉伸構件631及第二預力拉伸構件632穿設其中。

參閱圖29，本發明第六較佳實施例與第四較佳實施例的差別主要在於：圍束構件52利用一槽形的鋼板524包於核心單元51，二平板525、526分別置於核心單元51上、下表面且延伸出該槽形鋼板524，該二平板525、526其一端銲接於該槽型鋼板524內表面；一中間對應該二平板525、526開槽的鋼板527，該二平板525、526另一端穿過該開槽的鋼板527，且該開槽的鋼板527銲接於該二平板525、526及槽型鋼板524。該圍束構件52本體內可灌水泥砂漿或混凝土塊體，且當中埋設多數中空管，供所述第一預力拉伸構件631及第二預力拉伸構件632穿設其中。

參閱圖30至33，本發明第七較佳實施例與第四較佳實施例的差別主要在於：至少二中間斷面縮減的消能鋼板71、72取代核心單元51。詳細來說，裝置包括一方型鋼組成的第二核心構件11、一套覆於第二核心構件11且同樣由方型鋼組成的第一核心構件14、設置於該第二核心構件11第一端的第一內層底板12及第二端的第二內層底板13、一套覆於第一核心構件14且同樣由方型鋼組成的外層構件15、設置於該外層構件15第一端及第二端的第一、 第二外層底板16、17；第一預力拉伸構件231一端錨定於該第一內層底板12，另一端錨定於該第二外層底板17；第二預力拉伸構件232一端錨定於該第一外層底板16，另一端錨定於該第二內層底板13，及錨定裝置21、22。第一核心構件14還具有二用以與建築構架中的梁與柱連結延伸段141，且二延伸段141分別銲接至少一加勁板142；外層構件15則具有二用以與建築構架中的梁與柱連結的延伸段151，且二延伸段151分別銲接至少一加勁板152。該消能鋼板71、72兩端可分別銲接至少一加勁板711、721。至少二消能鋼板71、72其一端及端部上至少一加勁板711、721，分別銲接於第一外層底板16、第二外層底板17，其另一端以螺栓或銲接接合於外層構件15。該消能鋼板71、72沿軸向中心斷面縮減，此縮減的斷面處稱消能段，並透過軸力作用下之桿件降伏消耗地震能量。

在力學反應方面，參閱圖34，當受壓時，外力從建築物透過延伸段141傳入第一核心構件14，並將力量傳遞至第二外層底板17，第二外層底板17透過第一預力拉伸構件231將力量傳遞至第一內層底板12，第一內層底板12將力量經由第二核心構件11傳遞至第二內層底板13，而第二內層底板13通過第二預力拉伸構件232將力量傳遞至第一外層底板16，該第一外層底板16最後經由外層構件15的延伸段151將力量傳出。

參閱圖35，當受拉時，外力從建築物透過第一核心構件14 的延伸段141傳遞至第一外層底板16，第一外層底板16將力量由第二預力拉伸構件232傳遞至第二內層底板13，第二內層底板13將力量由第二核心構件11傳遞至第一內層底板12，第一內層底板12經由第一預力拉伸構件231將力量傳至第二外層底板17，第二外層底板17將力量傳遞至外層構件15，最後經由該外層構件15的延伸段151將力量傳出。

在受壓情況下，第二外層底板17與外層構件15產生間隙，消能鋼板72相對變形；受拉情況下，第一外層底板16與外層構件15產生間隙，消能鋼板71相對變形。而消能鋼板71、72的消能段使用相對變形量來進行桿件降伏消耗地震能量。由圖34及圖35可知第一預力拉伸構件231以及第二預力拉伸構件232皆有δ的伸長量，因此在受壓情況下，第二外層底板17與外層構件15的間隙可達到2δ；在受拉情況下，第一外層底板16與外層構件15的間隙可達到2δ，使消能鋼板71、72分別達到2δ的變形量。參閱圖36，可設置至少二截面呈槽形的圍束鋼板73分別圍束於外層構件15兩端及消能鋼板71、72的消能段，防止該消能鋼板71、72受軸力時挫屈。參閱圖37、38，該圍束鋼板73以銲接或螺栓74接合於外層構件15。

參閱圖39，本發明第八較佳實施例與第七較佳實施例的差別主要在於：至少二消能鋼棒75、76取代消能鋼板71、72。該至少二消能鋼棒75、76其一端分別銲接於第一外層底板16、第二外層 底板17，其另一端接合段以銲接接合於外層構件15。該消能鋼棒75、76透過軸力作用下之桿件降伏消耗地震能量。可設置至少二截面呈管狀的圍束鋼管77圍束於消能鋼棒75、76，防止該消能鋼棒75、76受軸力時挫屈；該圍束鋼管77以銲接接合於外層構件。

參閱圖40、41，本發明第九較佳實施例與第七較佳實施例的差別主要在於：至少二用以與建築物構架中梁與柱連結的平板81、82取代該外層構件15與第一核心構件14的延伸段151、141。詳細來說，該第一外層底板83及該第二外層底板84中間分別界定出一容置空間830、840，該至少二平板81、82分別穿設於該第一外層底板83及該第二外層底板84對應的容置空間830、840；該至少二平板81、82可分別銲接至少一加勁板811、821。該穿設第一外層底板83的平板81及該平板81表面至少一加勁板811，銲接於該第一核心構件85內表面；該第一核心構件85另一端在對應該穿設第二外層底板84的平板82及該平板82表面至少一加勁板821處，開設供該平板82及該平板82表面至少一加勁板821穿設的開槽851。該穿設第二外層底板84的平板82及該平板82表面至少一加勁板821，穿設該第一核心構件85另一端的開槽851並銲接於外層構件86內表面。

31‧‧‧核心單元

39‧‧‧外層構件

40‧‧‧第一外層底板

41‧‧‧第二外層底板

42‧‧‧錨定裝置

311‧‧‧加勁板

442‧‧‧第二預力拉伸構件

Claims (19)

1. 一種雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，安裝於建築物，其特徵在於：一核心單元，具有一本體，該本體兩端之接合段與該建築物相連接；一圍束構件，包覆該核心單元消能段；一第二核心構件，包覆該核心單元消能段及該圍束構件；一第一核心構件，包覆該核心單元消能段、該圍束構件及該第二核心構件，其一端銲接於該核心單元一端的接合段；一外層構件，包覆核心單元消能段、圍束構件、第一核心構件及第二核心構件，其一端銲接於該核心單元另一端的接合段；至少一第一內層底板及一第二內層底板，分別設置於該第二核心構件的兩端；一第一外層底板及一第二外層底板，分別設置於該第一核心構件及外層構件的兩端；至少一第一預力拉伸構件，沿該核心單元延伸方向地設置於鄰近該第二核心構件內，其一端錨定於該第一內層底板，另一端錨定於對面該第二外層底板；至少一第二預力拉伸構件，沿該核心單元延伸方向地設置於鄰近該第二核心構件內，其一端錨定於該第一外層底板，另一端錨定於對面該第二內層底板；當該斜撐裝置受外力時，該外力經由該核心單元接合段與該外層構件連接的地方，並通過與該至少一第一預力拉伸構件連接的第一內層底 板，該第一預力拉伸構件伸長量為δ，該外力再經由該第二核心構件通過該第二內層底板傳遞至該至少一第二預力拉伸構件，該第二預力拉伸構件伸長量為δ，最終經由該核心單元接合段與該第一核心構件連接的地方將外力傳出，該第一核心構件與該外層構件相對位移達2δ，並透過該核心單元消能段2δ變形量消散地震能量。
2. 如權利要求1所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：無該第二核心構件情況下，至少一第一內層底板及至少一第二內層底板分別設置於該圍束構件的兩端。該斜撐裝置受外力時，該外力經由該核心單元接合段與該外層構件連接的地方，並通過與該至少一第一預力拉伸構件連接的第一內層底板，該第一預力拉伸構件伸長量為δ，該外力再經由該圍束構件通過該第二內層底板傳遞至該至少一第二預力拉伸構件，該第二預力拉伸構件伸長量為δ，最終經由該核心單元接合段與該第一核心構件連接的地方將外力傳出，該第一核心構件與該外層構件相對位移達2δ，並透過該核心單元消能段2δ變形量消散地震能量。
3. 如權利要求1所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：無該核心單元及無該圍束構件情況下，至少二中間斷面縮減的消能鋼板，其一端接合段分別銲接於該第一外層底板或該第二外層底板，其另一端接合段以螺栓或銲接接合於外層構件。該第一核心構件一端具有二用以與建築構架中的梁與柱連結的延伸段，且二延伸段分別銲接至少一加勁板；該外層構件一端具有二用以與建築構架中的梁與柱連結的延伸段，且二延伸分別銲接至少一加勁板。該裝置受外力時，該外 力經由該延伸段與該外層構件連接的地方，並通過第二外層底板與該至少一第一預力拉伸構件連接的第一內層底板，該第一預力拉伸構件伸長量為δ，該外力再通過該圍束構件與該第二內層底板傳遞至該至少一第二預力拉伸構件，該第二預力拉伸構件伸長量為δ，最終經由該第一外層底板、該第一核心構件與該延伸段連接將外力傳出，該第一外層底板與該外層構件相對位移達2δ，並透過該消能鋼板斷面縮減段2δ變形量消散地震能量。
4. 如權利要求1、2、3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該第一外層底板與第二外層底板將該第一內層底板與第二內層底板夾設其中。
5. 如權利要求1、2、4所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該第一內層底板及該第二內層底板的表面分別界定出一容置空間，該核心單元消能段兩端分別穿設於對應的容置空間；該第一外層底板及該第二外層底板中間分別界定出一容置空間，該核心單元接合段兩端分別穿設於對應的容置空間。該至少一第一預力拉伸構件一端錨定於第一內層底板，另一端錨定於第二外層底板；該至少一第二預力拉伸構件一端錨定於第一外層底板，另一端錨定於第二內層底板。
6. 如權利要求1、2所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該核心單元沿軸向中心斷面縮減，此縮減的斷面處稱消能段，並透過軸力作用下之桿件降伏消耗地震能量。
7. 如權利要求3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：設置至少二截面呈槽形的圍束鋼板圍束於外層構件兩端及消 能鋼板的斷面縮減段，防止該消能鋼板受軸力時挫屈；該圍束鋼板以銲接或螺栓接合於外層構件。
8. 如權利要求3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：無該消能鋼板，至少二消能鋼棒，其一端接合段分別銲接於該第一外層底板或該第二外層底板，其另一端接合段以銲接接合於外層構件。
9. 如權利要求6所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該核心單元端部上、下表面可分別銲接至少一加勁板。
10. 如權利要求3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該消能鋼板兩端銲接至少一加勁板；該至少二消能鋼板其一端及端部上至少一加勁板，分別銲接於第一外層底板或第二外層底板，其另一端以螺栓或銲接接合於外層構件。
11. 如權利要求1、2所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該圍束構件為平板與截面呈方形、弧形、槽形或三角形的鋼管銲接組成，一上、一下包覆於該核心單元消能段，利用螺栓接合該上、下圍束構件。
12. 如權利要求1、2所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該圍束構件為一槽形的鋼板包於核心單元的消能段，二平板分別置於核心單元消能段的上、下表面且延伸出該槽型鋼板，該二平板其一端銲接於該槽型鋼板內表面；一中間對應該二平板開槽的鋼板，該二平板另一端穿過該開槽的鋼板，且該開槽的鋼板銲接於該二平板及槽型鋼板。
13. 如權利要求1、3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該第二核心構件的本體為管狀的鋼管；該第一核心構件為管狀的鋼管，並包覆該第二核心構件。
14. 如權利要求1、2、9所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該核心單元一端及端部上、下表面至少一加勁板，銲接於該第一核心構件內表面；該第一核心構件另一端在對應該核心單元另一端及端部上、下表面加勁板處，開設供該核心單元及加勁板穿設的開槽。
15. 如權利要求1、2、9、14所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該外層構件為管狀的鋼管；該核心單元另一端及端部上、下表面至少一加勁板，銲接於該外層構件內表面。
16. 如權利要求1、2所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該圍束構件上、下圍束鋼管本體內可灌水泥砂漿或混凝土塊體。
17. 如權利要求1、2、3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：該第一、第二預力拉伸構件可為複合材料纖維棒、鋼鉸線、鋼棒或合金棒等具有可拉伸性質的構件。
18. 如權利要求3、8所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：設置至少二截面呈管狀的圍束鋼管圍束於消能鋼棒，防止該消能鋼棒受軸力時挫屈；該圍束鋼管以銲接接合於外層構件。
19. 如權利要求3所述的雙核心預力拉伸自復位挫屈束制斜撐減震裝置，其特徵在於：無該外層構件與第一核心構件的延伸段，至少二用以與建築 物構架中梁與柱連結的平板；該第一外層底板及該第二外層底板中間分別界定出一容置空間，該至少二平板分別穿設於該第一外層底板及該第二外層底板對應的容置空間；該至少二平板可分別銲接至少一加勁板。該穿設第一外層底板的平板及該平板表面至少一加勁板，銲接於該第一核心構件一端內表面；該第一核心構件另一端在對應該穿設第二外層底板的平板及該平板表面至少一加勁板處，開設供該平板及該平板表面至少一加勁板穿設的開槽。該穿設第二外層底板的平板及該平板表面至少一加勁板，穿設該第一核心構件另一端的開槽並銲接於外層構件內表面。