TW202138660A - 具有鎖位的雙相減震建築連接元件 - Google Patents

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Abstract

本發明特別涉及一種建築結構，包括從地面延伸的複數個元件，其中至少該元件的第一個藉連接元件連接到該元件的第二個，該連接元件包括一種用於抑制建築結構中的震動的阻尼元件，以及一種用於限制阻尼元件在相對移動超過阻尼元件發生損壞的最大位移時的變形的裝置。

Description

具有鎖位的雙相減震建築連接元件
本發明總體上涉及建築結構領域，更具體來說，涉及用於建築結構中的減震機制，該減震機制，較佳地，含有減輕損害的鎖位的雙向阻尼。
現代建築採用典型的建築元件，如鋼筋混凝土切割牆、結構鋼支撐框架、結構鋼或鋼筋混凝土彎矩框架或它們的組合，其固有阻尼性能較低，並隨著建築高度的增加而降低。由於這種低固有阻尼，特別是高層建築，往往容易受到動力荷載引起的過度震動的影響。過快的加速度和扭轉速度會使居住者產生不適，而過大的位移可能會對非結構和結構元件造成損害。由於這個原因，提供額外的阻尼源來控制這些過度震動並降低整個建築對動態荷載的反應是有利的。這些動態荷載包括風力荷載和地震荷載引起的荷載。
目前可用於控制此類結構中的位移、速度和加速度的系統包括無源系統（如附加阻尼器和減振器）以及有源系統。
無源附加阻尼器，如滯回阻尼器、黏滯阻尼器和黏彈性阻尼器，目前用於典型的支撐結構中，並在軸向變形狀態下啟動。雖然將阻尼添加到一些結構配置中可能有效，其中在這種典型的支撐結構下，支撐元件經歷了明顯的軸向變形，但對於其他結構系統，例如高層建築中常用的結構系統，在這些結構系統中，主要的橫向變形模式不會在典型支撐元件中引起足夠的軸向變形，從而有效地啟動此類阻尼器，因此它們的效果較差。為了將變形增大到足以啟動阻尼器的程度，採用了使用切換支架或剪刀支架來放大位移的特殊配置。
調諧品質阻尼器（TMD）和調諧液體阻尼器（TLD）等減震器也用於減小這類結構在風力荷載作用下的撓度、速度和加速度。它們通常由安裝在建築物頂層的機械震動系統組成，以便最大程度地發揮功效。這樣做的缺點是，除了設計和建造費用昂貴外，還會消耗建築內一些最有價值的房地產。它們也在有限的頻率範圍內工作，因為它們必須調諧到單一的震動模式。有源系統需要外部電源、致動力以及廣泛的硬體和軟體控制系統。因此，它們的設計和實施成本很高，並且容易受到停電或控制系統故障的影響。
針對現有系統的上述問題，在於2006年6月16日提交的標題為“叉形結構阻尼器及其使用方法”的PCT申請PCT/CA2006/000985中提出了一種解決方案。該申請中的系統示出了一種用於建築物中的阻尼系統的配置，該配置用於將結構的兩個元件互連，該結構的兩個元件相對於彼此做相對運動。'985申請中的阻尼系統揭露了固定到用於抵抗橫向荷載的第一大致垂直延伸的結構元件的第一組底板和固定到用於抵抗橫向荷載的第二大致垂直延伸的結構元件的第二組底板。垂直延伸的結構元件可以是例如建築物中的牆、柱、框架或其他垂直元件。第一組和第二組底板中的每一個底板都包括複數個大致平行、間隔開的底板元件，它們設置成使得第一組底板的底板元件與第二組底板的底板元件交錯相間。將阻尼材料設置成將第一組底板連接到第二組底板。以這種方式，當垂直延伸的結構元件由於向建築物施加橫向荷載而經歷相對於彼此的相對運動時，第一和第二組底板在垂直切割運動中移動，並且藉抵抗底板相對於彼此的移動的能量耗散材料起到阻尼結構中的震動作用。
在於2012年1月11日提交的標題為“建築結構中用於減震的連接元件”的PCT申請PCT/CA2012/050013提出了改進，其中提供了減損熔斷器元件，以避免損壞減震元件。但是，熔斷器需要對結構元件本身進行修改，這對實施有所限制。此外，在主結構元件本身以外的元件上提供減損功能也是有益的。
在本發明的一個實施例中，描述了一種建築結構，包括從地面延伸的複數個元件，其中至少第一個元件藉連接元件連接到第二個元件，該連接元件包括用於抑制建築結構中的震動的阻尼元件；以及用於限制阻尼元件在相對運動超過阻尼元件發生損壞的最大位移時的變形的裝置。
在本發明的一個方面中，阻尼元件包括第一和第二組兩個或複數個底板，其中第一組中的底板與第二組中的底板交錯相間，並且在大致平行或垂直於地面的方向上彼此間隔開；以及阻尼材料，設置在兩組底板中的每個底板之間；並且用於限制變形的裝置包括阻尼材料中的複數個狹縫和底板中的複數個螺栓孔，其中螺栓穿過每個對應的螺栓孔和狹縫，從而在常規操作中，螺栓在狹縫中自由移動，並且當相對運動超過最大位移時，螺栓與狹縫的壁嚙合，以防止阻尼材料的進一步變形。
在本發明的一個方面中，阻尼材料包括黏彈性材料；當兩組底板中的每個底板在阻尼材料的阻力下在垂直方向上移動時，阻尼元件在阻尼元件經歷剪切變形時抑制震動。
在本發明的一個方面中，狹縫及螺栓的尺寸大小是根據最大位移來確定的。
在本發明的一個方面中，存在附著到阻尼元件的頂部表面的靜態剛度增強結構元件。
在本發明的一個方面中，靜態剛度增強元件包括鋼板。
在本發明的一個方面中，至少一個第一和第二熔斷器元件分別連接至阻尼元件的至少一個第一和第二末端。
在本發明的一個方面中，熔斷器元件由一種材料製成，並且尺寸大小設定成當阻尼元件由於低於預定荷載極限的荷載而變形時呈現半剛性性能，並且當荷載達到預定荷載極限時經歷變形，從而防止阻尼元件由於高於預定荷載極限的荷載而變形。
在本發明的一個方面中，阻尼元件包括第一和第二組兩個或複數個底板，其中第一組中的底板和第二組中的底板交錯相間，並且在大致平行或垂直於地面的方向上彼此間隔開；以及阻尼材料，設置在兩組底板中的每個底板之間；以及用於限制變形的裝置，包括連接鋼元件的凸緣突出部分，以防止阻尼材料的進一步變形。
在本發明的一個方面中，阻尼元件包括第一和第二組兩個或複數個底板，其中第一組中的底板和第二組中的底板交錯相間，並且在大致平行或垂直於地面的方向上彼此間隔開；以及阻尼材料，設置在兩組底板中的每個底板之間；以及用於限制變形的裝置包括壓力限制帶，以防止阻尼材料的進一步變形。
在申請人於2006年6月16日提交的標題為“叉形結構阻尼器及其使用方法”的現有PCT申請PCT/CA2006/000985中，其內容通過引用合併於本文，揭露了一種用於建築結構的阻尼系統，該阻尼系統包括如第1圖所示的阻尼元件。如圖所示，阻尼元件10包括14、16兩組兩個或複數個底板20（在大致平行於地面的方向上彼此間隔開），以及在兩組底板中的每個底板20之間設置的阻尼材料30。在實際操作中，兩組底板彼此交錯相間，並且具有剛性連接到建築結構中的垂直元件50的端部40。垂直元件50抵抗施加到建築結構上的橫向荷載，並且在施加顯著荷載時彼此相對運動。當垂直元件50相對於彼此移動時，底板20以及設置在底板20之間的阻尼材料30經歷剪切變形，因此，由於阻尼材料，當鋼板20相對於彼此移動時，在建築結構中提供阻尼。阻尼材料，較佳地，為黏彈性材料。本申請中描述的改進技術優先應用於前述PCT國際專利申請中描述的系統，但也可應用於建築結構中使用的其它阻尼系統，尤指高層建築結構，其中由橫向荷載引起的震動施加到所涉及的建築結構。
本發明的實施例特別涉及對作用於建築結構中的阻尼震動的系統的改進，特別涉及用於施加到建築結構上並由垂直元件抵抗的橫向荷載引起的震動提供阻尼的系統。此外，本文描述的實施例特別適用於包括用於極端荷載條件的故障保護機制的阻尼系統，在沒有下文揭露的元件的情況下，該極端荷載條件例如在地震荷載期間將對阻尼系統造成重大損壞。如下文將詳細描述的本發明的各種實施例提供了解決方案，以使建築結構中的阻尼系統更堅固、更易於修復和可替換，並限制阻尼元件達到其損壞發生率，從而在巨大震動或災難性荷載事件（例如地震）的情況下永久損壞。本文描述的本發明的各種其它益處和優點也將在下面概述，並且對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者來說十分顯而易見。具體來說，本發明提供了一個或複數個用作第二阻尼相並連接到阻尼元件的熔斷器元件。
如下文更詳細描述的那樣，熔斷器元件尺寸大小設定成當阻尼元件由於低於預定荷載極限的荷載而變形時呈現半剛性性能，並且當橫向荷載超過該預定荷載極限時，在熔斷器和阻尼元件所承載的荷載沒有顯著增加的情況下經歷變形，從而防止該阻尼元件變形超過它們的預定變形極限。在本說明書中，在此上下文中，當橫向荷載超過預定荷載極限時，熔斷器啟動。熔斷器表示結構中阻尼能力的第二相。
預定荷載極限，較佳地，選自低於其發生損壞事件的荷載極限。在實際操作中，垂直元件抵抗施加在建築結構上的橫向荷載。這些橫向荷載導致變形，尤其是充當垂直元件之間的連接元件的阻尼系統中的剪切變形。在給定的阻尼系統荷載下，阻尼系統中的剪切或其他變形導致損害事件的發生。出於本申請的目的，損壞事件定義為將導致永久的、接近永久的或類似的不能就地修復的阻尼元件的損壞或使阻尼系統在向結構提供阻尼方面效率低下的事故。
較佳地，損壞事件是阻尼材料撕裂、阻尼材料從與阻尼材料連接的底板脫黏、形成阻尼元件的一部分的底板的故障、用於連接阻尼元件中的元件的裝置的故障、連接阻尼元件或柱狀元件的焊縫的故障、以及用於連接元件的連接裝置的故障、或其組合中的一種或多種。還可以考慮到其他損壞事件或故障模式，包括但不限於阻尼器附接的垂直元件的故障。因此，本文描述的熔斷器元件在達到預定的啟動荷載之後經歷變形，而不會顯著增加熔斷器元件和/或阻尼元件所承載的荷載，從而保護連接元件不受所有預期損壞事件的影響。
為了實現本文所述的熔斷器元件，申請人提供一個或複數個並聯連接的橫樑元件，這些橫樑元件組合在一起，當在低於預定荷載極限的水準處載入時表現出半剛性行為。可選地，橫樑元件還包括用於在升高的荷載條件下固定橫樑元件的加強件。在概括地描述了本發明的工作原理之後，現在將描述本發明付諸實踐的各個特定實施例。
現參考第2A圖、2B圖和2C圖，示出了本發明的一個實施例，其中示出了第一垂直元件205和第二垂直元件210的橫截面，第一垂直元件和第二垂直元件是從地面（未示出）垂直延伸的複數個垂直元件中的兩個。出於本申請的目的，應當理解，術語垂直的和垂直地是相對於建築結構通常意義上使用的，也就是說，指大致垂直於地面的方向上。此外，當使用術語水準時，指的是通常平行於地面的方向。連接元件215連接第一垂直元件205和第二垂直元件210。如本文所揭露的連接元件215可操作來替換或替代建築結構中傳統上使用的剛性連接元件。
連接元件215，較佳地，包括阻尼元件225，用於抑制由於施加在建築結構的橫向荷載而導致的第一垂直元件205和第二垂直元件210之間的相對運動引起的建築結構中的震動。下面進一步描述根據本發明的阻尼元件225的示例性實施例。不管阻尼元件的具體實施方式如何，阻尼元件將具有根據設計約束和通常在操作期間預期的荷載來確定的損傷事件極限，該設計約束和荷載通常導致由於垂直元件205和210之間的相對運動而導致阻尼元件變形。一旦阻尼元件中的荷載水準達到預定極限，由於施加到建築結構上的升高的荷載，阻尼元件將在沒有根據本發明的熔斷器元件的情況下（如下所述）永久變形、損壞或變得不適合使用。這將使阻尼元件在隨後的荷載迴圈中不起作用。
為了解決這一問題，申請人還提供了可選的第一熔斷器元件220和第二熔斷器元件230，它們分別連接到阻尼元件225的第一端240和第二端250。熔斷器元件220、230選自一種材料，並且尺寸大小設定成當阻尼元件225由於低於預定荷載極限的荷載而經歷變形時表現出半剛性行為，並且當荷載達到預定荷載極限時被啟動並因此經歷變形，而熔斷器和阻尼元件225所承載的荷載沒有任何顯著增加，從而防止阻尼元件225由於高於預定荷載極限的荷載而變形。如上所述，預定荷載極限是指基於許多因素，造成使阻尼元件225不適合繼續使用的損壞事件的極限。
設置第一連接元件260以將第一熔斷器元件220連接到第一垂直元件205，並且類似地，設置第二連接元件270以將第二熔斷器元件230連接到第二垂直元件210。連接元件260、270，較佳地，提供與垂直元件205、210的半剛性連接，使得在啟動熔斷器之前，完全限制由連接元件260、270處的任何彎矩引起的可能的移動。
熔斷器元件220、230，較佳地，包括橫樑部分280，並且可選地包括加強件部分290。加強件部分290尺寸大小設計成功能地連接到橫樑部分280，並在施加到垂直元件的荷載達到預定荷載時提供對橫樑部分280的穩定支撐。因此，當已經啟動熔斷器元件220、230時，加強件部分290起作用以向熔斷器元件220、230本身提供額外的變形能力。這在沒有顯著增加熔斷器和阻尼元件承載的荷載的情況下發生。
在所示實施例中，加強件部分290可以是連接到橫樑部分280並與地面平行佈置的加強元件290，使得加強件部分290在施加的橫向荷載達到和/或超過預定荷載彎曲時提供防止橫樑部分280彎曲的穩定性。為清楚起見，在通篇的說明書和權利要求書中提到施加的荷載達到預定荷載的情況下，預定荷載是這樣一種荷載，在該荷載下，低於此值的荷載不會導致對阻尼元件或與其相關的連接元件的損壞，從而使阻尼元件不適於使用。上面討論了預期的損害類型，但不限於上述討論的預期的損害類型。
阻尼元件225，較佳地，包括兩組底板212、213，兩組底板212、213具有至少兩個並且更優選複數個在水準方向上間隔開的底板。兩組底板212、213是交錯相間的，並且具有重疊區域214，在該區域中，兩組底板中的一半的底板的一部分重疊。如圖所示，在該重疊區域214中提供阻尼材料216，優選為黏彈性材料，該阻尼材料216固定到底板的任一側上的每個板。在重疊區域214的任一側是將該組底板固定在一起的連接裝置218，以及在重疊區域214處壓縮的阻尼材料216。如圖所示，連接裝置218優選螺栓。
如第2D圖所示，可選的靜態剛度增強元件232可以附接到兩組底板212、213的頂部表面234上。在優選實施例中，剛度增強元件232是底板，並且優選為鋼板。還可以考慮其他靜態剛度增強元件232，包括但不限於角形截面、“U”形截面和能夠執行該期望功能的其他元件。在操作中，底板元件232用於增加阻尼元件215的靜態剛度。在優選實施例中，底板232增加了阻尼器的靜態剛度，使得在由建築物上的風力壓強引起的也與動態橫向荷載相結合施加的靜態橫向荷載下，結構更堅硬並且保持輕微變形。
本文描述的任何結構形式的靜態剛度增強元件232可以連接到連接元件的頂部和/或底部。元件232的一側優選連接到其中一個連接元件，並且結構元件的另一側連接到其他連接元件。為清楚起見，元件232未連接到黏彈性材料上黏結的兩組底板212、213。在其另一實施例中，元件232可以分別在上下小距離直接嵌入垂直元件或壁中，但不連接到阻尼元件。在操作過程中，這也促進了靜態荷載下的連接效果。此外，由於安裝靜態剛度增強元件232而引起的結構整體剛度的增強，也縮短了結構整體的震動週期，進而降低了風力荷載對結構的動力影響。
現在將描述熔斷器元件的各種其他實施方式。與已參照如2進行描述和示出的元件直接對應的元件的百位數相應地按照各自對應的附圖號來進行編號，但是沒有進一步詳細描述，除非描述本發明的特定方面、變型或實施例時需要進行詳細描述。
現在參照第3圖，示出了由橫樑部分380和加強件部分390組成的熔斷器元件320和330。在該實施例中，加強件部分390至少是一個，並且優選為複數個加強件390，其連接到腹板以及熔斷器的法蘭之間，並且與垂直元件305、310平行佈置，使得加強件部分390在施加的橫向荷載超過預定荷載時提供防止熔斷器元件中的彎曲的穩定性。
現在參照第4圖，示出了熔斷器元件420和430。熔斷器元件420和430由半剛性底板480組成，藉連接裝置490將半剛性底板480夾緊（或以其他方式附接）到從阻尼器中的兩組底板延伸的底板。如圖所示，連接裝置490為防止底板相對於半剛性底板480滑動的螺栓。當達到預定的摩擦力極限時，底板滑動，半剛性底板相對於另一個底板移動。相應地，該實施例中的熔斷器藉螺栓連接裝置的滑動啟動，因此，該螺栓連接裝置本身形成該實施例中的熔斷器機構。螺栓中的水準或旋轉運動可以用傾斜連接部分藉連接來容納。
現在參考第5圖，示出了本發明的另一個實施例，其中熔斷器元件520和530由軸向力限制元件595組成，該軸向力限制元件595穿過管道590，該管道590嵌入在垂直元件505、510中並附接到末端底板連接器560。在操作過程中，當達到預定荷載極限時，軸向力限制元件595限制傳遞到阻尼器的軸向力。元件595的軸向彎曲允許對施加在阻尼系統中的荷載進行限制。
本發明考慮了用於將上述各種熔斷器元件連接到垂直元件的各種裝置。有利的是，在一些實施例中，如將在其以下方面描述中顯而易見的那樣，優選提供用於連接的裝置，以允許在藉達到預定壓力極限來啟動壓力限制元件的升高荷載事件之後，部分或全部移除、維修和/或更換連接元件。
例如，參考第6圖，示出了舷外托架建築結構，其中中央建築垂直元件610因此具有複數個隔開的外部垂直元件605，其中連接元件615將每個外部垂直元件605鄰接到中央建築垂直元件610。還示出了建築結構中的各個地面620。顯然，連接元件615僅示意性地示出，並且可以是參考第2圖至5圖描述的任何連接元件。此外，用於連接到垂直元件605、610的連接裝置如本文描述的那樣。第圖7示出了本發明的一般實施方式，其中連接元件725用於連接建築結構中的兩個垂直元件705、710。
現在參考第8圖，示出了本發明的優選實施例800，其可以應用於帶有或不帶有熔斷器元件的任何先前描述的實施例。在第8圖中，示出了根據本發明的一個實施例在鎖定之前包含狹縫和螺栓的連接元件的正視圖。根據本發明的一個實施例，用於含有複數個垂直元件的建築結構的黏彈性連接阻尼器（VCD），該垂直元件從地面垂直延伸，該垂直元件中的至少第一個垂直元件藉連接元件連接到該垂直元件中的第二個垂直元件。該連接元件包括：阻尼元件826，用於抑制該建築結構中由於施加到建築結構的橫向荷載而在該第一和第二垂直元件之間相對運動引起的震動，該阻尼元件由於該相對運動而變形，至少一個第一末端822分別連接到至少一個該阻尼元件826的第二末端824。與第2圖類似，例如，阻尼元件826優選包括兩組底板，該兩組底板含有至少兩個並且優選複數個在水準方向上間隔開的底板。這兩組底板交錯相間，並且具有重疊區域，在該區域中，兩組底板中的一半的底板的一部分重疊。如圖所示，在該重疊區域中提供阻尼材料，較佳的黏彈性材料，該阻尼材料固定到底板的任一側上的每個底板上。在重疊區域的任一側設有將該組底板固定在一起的連接裝置，以及在重疊區域處於壓縮狀態的阻尼材料。如圖所示，連接裝置由共同標記為822和824的螺栓孔提供。在典型實施方式中示出了建築結構的柱810。
在重疊區域的任一側為連接裝置818、820，連接裝置818、820將該組底板固定在一起，並且阻尼材料在重疊區域處於壓縮狀態。狹縫和螺栓的佈置可以在帶有或不帶有熔斷器元件的情況下控制/防止建築結構變形。
在本發明的示例性實施例中，藉複數個狹縫818和延伸穿過狹縫的複數個螺栓820來控制損壞或防止阻尼器的變形超出永久變形界點。狹縫818設置在黏彈性材料中。螺栓820穿過的孔設置在重疊區域的前側和後側的蓋板816上。在常規操作中，如本文所描述的和在背景技術中論述的兩個PCT申請中描述的那樣，黏彈性元件可以自由變形和阻尼震動。
現在參考第9圖和第10圖，示出了當極端荷載（例如來自地震的荷載）施加到結構上時，連接元件的正視圖和後視圖。黏彈性元件經歷最大位移，直到螺栓820移動到與狹縫820的內壁嚙合的點。在該點上，防止了阻尼器和黏彈性材料的進一步變形，壓力從包裹黏彈性材料的鋼板藉螺栓傳遞到連接元件本身。以這種方式，阻尼器受到嚴重故障的限制。在黏彈性連接阻尼器垂直設置的情況下，狹縫垂直於VCD，並且螺栓沿垂直方向移動（如第11圖所示）。在黏彈性連接阻尼器水準設置的情況下，狹縫垂直於VCD，且螺栓沿水準方向移動。此外，狹縫的大小也可以根據建築結構的要求而改變。這意味著如果建築結構建在低振幅地震易發區（低風險區），狹縫尺寸可以取較小的尺寸。在另一個示例中，如果建築結構建在地震高發區，那裡發生高振幅地震的概率大於狹縫的大小，那麼狹縫尺寸可以取較大的尺寸。複數個螺栓818在各個狹縫820中沿垂直方向（相對於連接元件）移動，以防止結構損壞。間隙926說明已經發生了某種程度的變形。如第10圖所示，阻尼元件826已達到其損壞事件極限，因此達到鎖定狀態。在還使用了熔斷器的實施例中，熔斷器812和814經歷變形以防止阻尼元件826一旦達到鎖定狀態就進一步變形。在所示的放大視圖中，阻尼材料任一側的一組底板中的底板816在垂直方向上已經發生了最大位移。
雖然如上所述的本發明涉及到用於連接建築結構中的兩個垂直元件的連接元件，但是申請人注意到，本文描述的連接元件可以用於或以其他方式應用於可能需要由於橫向荷載引起的阻尼震動的各種實施方式。在這個意義上，在整個說明書中使用的術語垂直元件廣義上指包括由於施加於建築物結構的橫向荷載而提供支撐的任何結構元件。本文揭露的垂直元件適於各種類型的建築結構。
建築物在地震期間的反應取決於幾個因素，剛度，足夠的橫向強度和延性，簡單而規則的結構。根據建築結構的不同類型，如低層、高層、鋼筋混凝土結構等，在建築結構的不同位置（豎直方向或水準方向）設置黏彈性連接阻尼器。此外，還進行了不同設置方式下的鎖定測試。鎖定測試是藉驅動器施加1000 kN至2000 kN的剪切力進行的。在鎖定測試過程中，建築結構黏彈性連接阻尼器的位移範圍為50~150 mm。VCD滯回曲線表明，隨著剪切力的增大，剪切位移也隨之增大。
第11圖示出了可以垂直佈置應用本發明實施例的建築物結構1110。黏彈性連接元件800設置在兩個樓層之間。這種特殊的佈置對低層建築結構或鋼筋混凝土建築都很有用。在地震或風吹的情況下，力和位移始終處於垂直位置。在第11圖所示的佈置中，力將平行於地面方向，位移將垂直於力的方向。
第圖12示出了第圖11的兩個樓層的細節圖，其中編號如上面參考第8圖所述。
在本發明的另一個實施例中，如第13圖和14圖所示，黏彈性連接元件可以與建築結構水準佈置。在該佈置中，黏彈性連接元件可以以橫樑的形式佈置，這意味著它設置在兩個橫樑部分之間。在另一種佈置中，黏彈性連接元件可以設置為舷外支架配件，設置在建築物結構和舷外支柱（用於支撐建築物結構）之間。這種特殊的佈置對於高層建築結構很有用。力將在地面的垂直方向上，位移將垂直於力的方向，這意味著它將是建築結構或黏彈性連接元件的水準運動。
本發明還提供了一種藉提供根據本發明的任何一個的各種實施例中的連接元件，並將建築物結構中的兩個垂直元件與連接元件剛性連接來連接如上所述的建築結構中的垂直元件的方法。
雖然本發明可以使用各種阻尼元件來實現，但是關於阻尼元件的組合，如關於優選實施例所述的阻尼元件的組合，已經有了令人驚訝的結果，其中由於增大的剪切力或力矩引起的永久變形的風險關聯更大。也就是說，在第2A圖、2B圖、2C圖和8圖的阻尼元件中，當受到過大的剪切力或力矩或其他過大的力時，複數個底板與底板間的阻尼材料連接，從而導致損壞事件。通常，損壞事件還包括連接元件本身的故障可能是災難性的事件。如前所述，損壞事件為會導致永久性、近永久性和使減震元件無效的類似的損壞事件。這種損壞事件包括但不限於阻尼元件中的阻尼材料撕裂、阻尼材料從與阻尼材料連接的底板脫黏、形成阻尼元件的一部分的底板的故障、用於連接阻尼元件中的元件的裝置故障、連接阻尼元件或柱狀元件的焊縫的故障、垂直元件的故障、以及連接元件的連接裝置的故障、阻尼裝置連接到的垂直元件的故障或其組合。
如本發明所屬技術領域中具有通常知識者將理解的那樣，儘管熔斷器元件確實限制了施加在阻尼元件上的力，但由於彎曲元件主要由於鋼中的應變硬化而變形，所以力仍有小幅增加。這個力非常小，並且對於本發明的目的可以被認為是可以忽略的。
發明申請專利範圍不應受優選實施例的說明書或示例中提出的優選實施例的限制，而應給出與整個說明書一致的最廣泛的解釋。
10:阻尼元件 20:底板 30:阻尼材料 40:端部 50:垂直元件 205:第一垂直元件 210:第二垂直元件 212:底板 213:底板 214:重疊區域 215:阻尼元件 216:阻尼材料 218:連接裝置 220:熔斷器元件 225:阻尼元件 230:熔斷器元件 232:剛度增強元件 240:第一端 250:第二端 260:連接元件 270:連接元件 280:橫樑部分 290:加強件部分 305:垂直元件 310:垂直元件 320:熔斷器元 330:熔斷器元 380:橫樑部分 390:加強件部分 420:熔斷器元件 430:熔斷器元件 480:半剛性底板 490:連接裝置 505:垂直元件 510:垂直元件 520:熔斷器元件 530:熔斷器元件 560:末端底板連接器 590:管道 595:軸向力限制元件 605:外部垂直元件 610:中央建築垂直元件 615:連接元件 620:地面 705:垂直元件 710:垂直元件 725:連接元件 800:本發明的優選實施例 810:柱 812:熔斷器 814:熔斷器 816:底板 818:連接裝置 820:連接裝置 822:第一末端 824:第二末端 826:阻尼元件 926:間隙 1110:本發明實施例的建築物結構
第1圖為用於建築結構中的現有技術阻尼元件之透視圖。 第2A圖和第2B圖為正視圖和仰視圖，分別示出了根據本發明一個實施例之連接元件。 第2C圖為第2A圖和第2B圖中連接元件之透視圖。 第2D圖為第2A圖和第2B圖中連接元件之正視圖，包含一可選靜態剛度增強元件。 第3A圖和第3B圖為正視圖和仰視圖，分別示出了根據本發明另一實施例之連接元件。 第4A圖和第4B圖為正視圖和仰視圖，分別示出了根據本發明另一實施例之連接元件。 第5A圖和第5B圖為正視圖和仰視圖，分別示出了根據本發明另一實施例之連接元件。 第6圖示出了可以應用本發明實施例之舷外托架建築結構。 第7圖示出了可以應用本發明實施例之建築結構。 第8圖示出了根據本發明一個實施例在鎖定之前含有狹縫和螺栓的連接元件之正視圖。 第9圖示出了根據本發明一個實施例，由於損壞事件而開始鎖定時的含有狹縫和螺栓的連接元件之正視圖。 第10圖示出了根據本發明一個實施例，當兩端由於損壞事件而鎖定時的含有狹縫和螺栓的連接元件之正視圖。 第11圖示出了可以應用本發明實施例之建築結構。 第12圖為第11圖中的連接元件之詳細視圖。 第13圖示出了其中可以實施本發明實施例之另一建築結構。 第14圖為第13圖中連接元件之詳細視圖。
605:外部垂直元件
610:中央建築垂直元件
615:連接元件
620:地面

Claims (10)

  1. 一種建築結構，包括從地面延伸的複數個元件，其中至少該元件的第一個藉連接元件連接到該元件的第二個，其中，該連接元件包括： 一種用於抑制該建築結構中的震動的阻尼元件；以及 一種用於限制該阻尼元件在該相對移動超過該阻尼元件發生損壞的最大位移時的變形的裝置。
  2. 如請求項1所述之建築結構，其中該阻尼元件包括第一和第二組兩個或複數個底板，其中該第一組中的該底板和該第二組中的底板交錯相間，並且在大致平行或垂直於該地面的方向上彼此間隔開；以及阻尼材料，設置在該兩組底板中的每個底板之間；並且用於限制變形的該裝置包括該阻尼材料中的複數個狹縫和該底板中的複數個螺栓孔，其中螺栓穿過每個對應的螺栓孔和狹縫，從而在常規操作中，該螺栓在該狹縫中自由移動，並且當該相對移動超過最大位移時，該螺栓與該狹縫的壁嚙合，以防止該阻尼材料的進一步變形。
  3. 如請求項2所述之建築結構，其中該阻尼材料包括一種黏彈性材料；當該兩組底板中的每個底板在該阻尼材料的阻力下在垂直方向上移動時，該阻尼元件在該阻尼元件經歷剪切變形時抑制震動。
  4. 如請求項2所述之建築結構，其中該狹縫及該螺栓的尺寸大小是根據該最大位移來確定的。
  5. 如請求項2所述之建築結構，其中還包括附著到該阻尼元件的頂部表面的靜態剛度增強結構元件。
  6. 如請求項7所述之建築結構，其中該靜態剛度增強元件包括鋼板。
  7. 如請求項1所述之建築結構，其中至少一個第一和第二熔斷器元件分別連接至該阻尼元件的至少一個第一和第二末端。
  8. 如請求項7所述之建築結構，其中該熔斷器元件由一種材料製成，並且尺寸大小設定成當該阻尼元件由於低於預定荷載極限的荷載而變形時呈現半剛性性能，並且當荷載達到該預定荷載極限時經歷變形，從而防止該阻尼元件由於高於該預定荷載極限的荷載而變形。
  9. 如請求項1所述之建築結構，其中該阻尼元件包括第一和第二組兩個或複數個底板，其中該第一組中的該底板和該第二組中的底板交錯相間，並且在大致平行或垂直於該地面的方向上彼此間隔開；以及阻尼材料，設置在該兩組底板中的每個底板之間；以及用於限制變形的該裝置，包括連接該鋼元件的凸緣突出部分，以防止該阻尼材料的進一步變形。
  10. 如請求項1所述之建築結構，其中該阻尼元件包括第一和第二組兩個或複數個底板，其中該第一組中的該底板和該第二組中的底板交錯相間，並且在大致平行或垂直於該地面的方向上彼此間隔開；以及阻尼材料，設置在該兩組底板中的每個底板之間；以及用於限制變形的該裝置包括壓力限制帶，以防止該阻尼材料的進一步變形。
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