TWI324655B - - Google Patents

Description

13246.55 ⑴ 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種使用在用來形成建築物之壁面的承 重框架。 . 【先前技術】 一般的承重框架，係分別以2根的框材來連結2根柱材 φ 之兩端部的略矩形狀，成爲該2根柱材以複數根斜材傾斜 地連結之桁架構造（例如，參照專利文獻1、2)。在此，在 以往的承重框架中，配置於最上方以及下方的斜材、和柱 材的連結點與框架的角部一致。於該構造的承重框架中， 力圓滑地被傳達，反之，當過大的水平荷重作用時，因爲 應力集中在斜材及連結部，而導致早期產生斜材的屈曲、 或連結部的破壞，而有所謂框架全體之變形能小的問題。 爲了解決該問題，考慮增大斜材的強度（剖面性能）、或連 • 結部的剛性。然而，此時由於最大承重增加，而框架全體 的變形能（黏性）變小，因此當荷重到達最大之後，將導致 框架全體急劇的崩壞。又，考慮使斜材和柱材的連結部上 下分隔，做爲上述問題的其他解決方法（例如，參照專利 文獻3)。在該構造的承重框架中，當水平荷重作用時，斜 材朝向軸方向塑性變形，並且由於柱材也彎曲塑性變形， 因此提升框架全體的變形能。 〔專利文獻1〕日本公開專利公報：20〇2-30745號（第 1圖）。 •5- (2) 1324655 〔專利文獻2〕日本公開專利公報：2004- 1 16036號（ 第1圖）。 〔專利文獻3〕日本專利第2W248 1號說明書（第1圖） 【發明內容】 〔發明所欲解決之課題〕 φ 然而，在該構造的承重框架中，當過大的水平荷重作 用時，由於柱材因爲彎曲而塑性變形，因此導致支持鉛直 方向的荷重之承重明顯的降低。因此，該承重框架係無法 做爲建築物的主構造來使用，而僅可配置在支撐鉛直荷重 之其他柱材的附近。 在此，本發明的主要目的，係提供一種在可抑制斜材 的屈曲及連結部之破壞產生的同時，具有高的變形能之承 重框架。 〔用以解決課題之手段〕 本發明之承重框架，係具備有：第1柱材、第2柱材' 連結前述第1柱材及第2柱材之各別的一端部之第1框材、 以及連結前述第1柱材及前述第2柱材之各別的另一端部之 第2框材，其特徵爲：連結前述第1柱材的兩端部以外之連 結位置：和從前述連結位置連結前述第2柱材之兩端部以 外的位置，且爲前述第2柱材的一端部側的位置之第1斜材 :以及連結前述第1柱材的兩端部以外之連結位置；和從 -6- (3) 1324655 前述連結位置連結前述第2柱材之兩端部以外的位置，且 爲前述第2柱材的另一端部側的位置之第2斜材，係設置於 複數個連結位置，配置於前述第2柱材的最一端部側之前 述第1斜材和前述第2柱材的連接點，係與前述第2柱材和 ' 前述第1框材之連結點分離，且，配置在前述第2柱材的最 • 另—端部側之前述第1斜材和前述第2柱材之連結點，係與 前述第2柱材和前述第2框材之連結點分離。 # 在此’所謂第I斜材和第2柱材的連結點，係表示第1 斜材的中心軸之延長線、和第2柱材的中心軸之交點，所 謂第2柱材和第1框材的連結點，係表示第2柱材的中心軸 和第1框材的中心軸之交點，所謂第2柱材和第2框材的連 結點’係表示第2柱材的中心軸和第2框材的中心軸之交點 〇 根據該構成，對於水平荷重作用於承重框架（柱材和 垂直方向的荷重）時，水平荷重不直接傳達到斜材，而介 φ 由框架的角部和斜材之間的柱材間接的傳遞，因此可抑制 過大應力產生於斜材及連結部。又，斜材和柱材之連結點 與和框架的角部一致之以往的框架比較，由於框架的剛性 變小且容易變形’因此可防止到達最大荷重之後的急劇崩 壞。因此，在本發明中’可抑制斜材的屈曲、及連結部的 破壞之早期發生，而可獲得框架全體變形能優良之能量吸 收性能。 再者，在本發明的承重框架中，配置於前述第2柱材 的最一端部側之前述第1斜材與前述第2柱材的連接點、和 (4) 1324655 前述第2柱材與前述第1框材之連結點之間的距離；以及配 置在前述第2柱材的最另一端部側之前述第1斜材和前述第 2柱材之連結點、和前述第2柱材與前述第2框材的連結點 之間的距離，係與前述第2柱材之全長的5至20%對應的距 - 離。 根據該構成，在抑制斜材的屈曲、以及連結部的破壞 早期發生之同時，可防止框架全體的承重大幅降低。 φ 又，於本發明的承重框架中，更具備有：連結前述第 1框材的兩端部以外的位置、和前述第2框材的兩端部以外 的位置，且，與前述第1斜材及第2斜材接合之補強材。 根據該構成，當斜材的長度與框架高度（矩形框高度） 相比較長時（當框架的寬度和高度的比爲較大時），可提升 斜材的屈曲承重。因此，可謀求框架全體的承重提升。 再者，於本發明的承重框架中，更具備有：配置於前 述第1及第2柱材、和前述第1及第2斜材之間的連結構件， φ 前述連結構件係於從前述第1及第2柱材的柱角部朝向內側 分離的固定位置上，被固定於前述第1及第2柱材。 根據該構成，即使從柱材分離的方向的力作用於斜材 時，藉由連結構件的塑性變形可吸收能量。因此，使框架 全體的承重提升。 【實施方式】 以下，參照圖面，說明本發明的較佳實施形態。第1 圖係本發明的第1實施形態之承重框架的槪略構成圖，（a) -8 - (5) 1324655 爲正面圖、（b)爲下面圖、（C)爲側面圖。第2圖係柱材和連 結構件之連結部附近的放大圖。在第2圖中，雖然圖示柱 材3和連結構件1〇的連結部附近，但柱材2和連結構件10之 連結部附近的構成爲相同。第3圖爲第2圖的ΠΙ_Πι線之 • 剖面圖^ 第1圖所示的承重框架1(以下，稱爲框架1)，係鋼骨 建築物用的鋼製之框架。框架1係具有：2根的柱材2、3、 φ 2個根的框材4、5、以及4根的斜材6至9。柱材2、3以及框 材4、5爲具有矩形狀的剖面之角管構件（參照第2圖），斜 材6至9爲開剖面形狀的構件。 2根的柱材2、3係朝向上下方向延伸，而保留特定間 隔彼此平行的配置。2根的框材4、5被水平的配置，連結 柱材2、3的各個上端部或下端部。因而，框架1的外形藉 由柱材2、3及框架4、5構成略矩形狀。 4根的斜材6至9係介由連結構件10來連結柱材2、3的 φ 上端部、及下端部以外的位置。在此，藉由點溶接接合斜 材6至9和連結構件10，在第1圖中，以圓形（0印）來圖示 接合位置。又，連結構件1 0和柱材2、3係如後所述，藉由 螺固加以接合。 斜材6至9係從上方朝向下方依序配置。然後，斜材6 、8之左端部位於比右端部更下方而傾斜，且彼此平行的 配置，斜材7、9之右端部，成爲比左端部更爲下方而傾斜 ，而且彼此平行的配置。 更詳言之，斜材6係連結：從柱材3和框材4的連結點 -9- (6) (6)1324655 41(柱材3的中心軸和框材4的中心軸之交點）往下方僅分離 距離L1的柱材3之連結點43 ;以及從柱材2和框材4的連結 點42(柱材2的中心軸和框材4的中心軸之交點），朝向下方 僅分離距離L 1 +L3之柱材2的連結點44。在此，例如，所 謂以連結點43連結斜材6和柱材3之狀態，係表示柱材3的 中心軸和斜材6的中心軸之延長線的交點於連結點43交叉 的狀態。 又，斜材7係連結：從連結點42往下方僅分離距離 L1+L3的柱材2之連結點44:以及從連結點41朝向下方僅 分離距離L1+2XL3之柱材3的連結點45。同樣地，斜材8係 連結：從連結點41往下方僅分離距離L1+2XL3的柱材3之 連結點45;以及從連結點42朝向下方僅分離距離L1+3XL3 之柱材2的連結點46。斜材9係連結：從連結點42往下方僅 分離距離L1+3XL3的柱材2之連結點46;以及從柱材3和框 材5之連結點4 8 (柱材3的中心軸和框材5的中心軸之交點） ，朝向上方僅分離距離L2之柱材3的連結點47 (與從連結 點41朝向下方僅分離距離Ll+4xL3之柱材3的連結點一致 )0 在本實施形態中，柱材3和框材4之連結點4 1 ;以及配 置在最上方的斜材6和柱材3的連結點43之間的距離L1’ 爲與柱材3的全長之8.8%對應的距離。又’柱材3和框材5 之連結點48;以及配置在最下方的斜材9和柱材3的連結點 47之間的距離L2，爲與柱材的全長之15.8 %對應的距離。 在此，距離LI、L2未滿柱材3的全長之5 %的距離時，斜 -10- (7) 1324655 材和柱材的連結部之應力過大’導致早期發生斜材的屈曲 及連結部的破壞。另外，當距離L1、L2超過柱材3的全長 之20%的距離時，傳達到斜材的力過小，而使框架全體的 承重大幅降低。因而，距離LI、L2爲與柱材3的全長之5 • 至20%對應的距離較爲理想。 連結構件1〇如第2圖所示，爲具有13字剖面的構件， 其一側面形成有8個螺絲孔10a(參照第3圖）。又，在柱材2 φ 、3的一側面上，於連結構件10的安裝位置形成與連結構 件1 0的8個螺絲孔1 0 a對應之8個螺絲孔2 a、3 a (參照第3圖） 。因而，如第3圖所示，連結構件1 0係在該螺絲孔1 〇a和 柱材2的螺絲孔2 a、或柱材3的螺絲孔3 a爲一致的狀態下 ，被螺絲1 1螺固。 又，連結構件1 0係將柱材2、3的一側面、及連結構件 10之一側面的寬度設爲D時，從其兩端朝向內側被螺固 僅分離距離C的位置上。換言之，螺絲孔2a、3 a、1 0a係 • 形成在僅與柱角部分離距離C的位置上。在此，柱角部和 螺固位置之距離C，爲與柱材2、3的內側面之寬度D的20 至3 0%對應的距離較爲理想。如此，在與柱角部僅分離一 定間隔的位置上，螺固連結構件1 0，如第4圖所示，朝向 與柱材2、3分離的方向（第4圖的箭號方向）之力，作用於 斜材時，藉由連結構件10塑性變形而吸收能量。在第4圖 中，以虛線表示塑性變形前的連結構件10，以粗線圖示塑 性變形後的連結構件1 0。 然後，參照第5圖，說明本發明的第2實施形態之承重 -11 - (8) 1324655 框架。第5圖係表示本發明的第2實施形態之承重框架的槪 略構成圖，（a)爲正面圖、（b)爲下面圖、（c)爲側面圖。 第2實施形態的承重框架ι〇ι(以下稱爲框架1〇1)，與 第1實施形態的框架1不同的點，在於更具有2片的補強材 102、102之點。框架101的其他構成由於和框架1相同，因 此附加相同符號，並省略詳細的說明。 2片的補強材102 ' 103爲平板狀構件。補強材102係配 φ 置在框架101的正前側之面，而連結框材4的中央部和框材 5的中央部，且與斜材6至9的中央部接合。同樣的，補強 材103配置在框架101的深處側之面，連結框材4的中央部 和框材5的中央部，且與斜材6至9的中央部接合。 然後，參照第6圖以及第7圖，說明與框架1、101相對 的評價試驗以及其結果。第6圖係表示評價試驗的框架之 固定條件及載重條件之圖。第7圖係表示試驗結果，剪斷 變形角和水平荷重之關係（剪斷變形角-水平荷重曲線的包 • 絡線）。在此，評價試驗係在固定框架1、1 0 1的下端部之 狀態下，藉由使水平荷重反覆作用在框架1、101的上端部 而進行。又，除了框架1、101之外，亦對於以往的框架進 行同樣的實驗，做爲比較例。 在以往的框架中，連結部最後終被破壞。另外，在框 架1中，不破壞連結部，從第6圖的試驗結果可知，與以往 的框架比較，變形能及最大荷重大幅提高。然後，框架1 最後斜材也塑性屈曲。然而，在追加補強材的框架101中 ，不會產生連結部的破壞，也不會產生斜材的屈曲，而可 -12- (9) 1324655 獲得比框架1更高的能量吸收性能。 如以上所說明，在本實施形態的框架1、〗〇 1中，即使 水平荷重作用時，水平荷重亦不會直接傳達到斜材6至9。 水平荷重介由框架的角部、和斜材之間的柱材（柱材3的連 - 結點4 1和連結點43之間對應的部份、以及與柱材3的連結 點47和連結點48之間對應的部份）而間接的傳達，因此可 抑制斜材6至9以及連結部產生過大的應力。又，斜材和柱 φ 材的連結部與和框架的角部一致之以往的框架比較，由於 框架的剛性變小而導致容易變形，因此可防止到達最大荷 重之後的急速崩壞。因此，在本發明中，可抑制斜材6至9 的屈曲、及連結部的破壞早期產生，而可獲得框架全體之 變形能優良的能量吸收性能。 又，本發明的框架1、101，不僅是藉由柱材的彎曲塑 性變形來吸收能量之構造，亦藉著使斜材的屈曲及連結部 的破壞之產生延遲，而可實現框架全體取得平衡之能量吸 # 收性能。又，鉛直方向之荷重相對的承重，亦不會明顯降 低，因此可做爲建築物的主構造來使用。 又，距離L1、L2由於成爲與柱材3的全長之5至20 % 對應的距離，因此可抑制斜材的屈曲、及連結部的破壞之 早期產生，並且可防止框架全體的承重大幅降低。 而且’在框架101中，藉由補強材102、103加以補強 ’因此斜材6至9的距離與框架高度（矩形框高度）相比，爲 較長時（當框架的寬度和高度的比較大時），可提升斜材的 屈曲承重。因此，可謀求框架全體的承重之提升。 -13- (10) 1324655 又，連結構件1 〇係於從柱材2、3的柱角部朝向內側僅 分離特定間隔的螺固位置上，被螺固於柱材2、3。因而， 即使從柱材2、3分離的方向之力作用於斜材6至9時，藉由 連結構件1〇的塑性變形可吸收能量。因此，提升框架全體 • 的承重。 以上，雖說明本發明的較佳實施形態，但本發明不限 定於上述的實施形態，在專利申請範圍所記載的範圍內， φ 可進行各種的設計變更。例如’在上述實施形態中，框架 1、101雖具有4根的斜材6至9，但斜材的數量亦可變更。 又，距離LI、L2爲可變更。 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明的第1實施形態之承重框架的槪略構成 圖，（a)爲正面圖、（b)爲下面圖、（c)爲側面圖。 第2圖係柱材和連結構件之連結部附近的放大圖。 φ 第3圖爲第2圖的III-III線之剖面圖》 第4圖係連結構件之變形狀態的圖。 第5圖係表示本發明的第2實施形態之承重框架的槪略 構成圖，（a)爲正面圖、（b)爲下面圖、（c)爲側面圖。 第6圖係表示評價試驗的框架之固定條件及載重條件 之圖。 第7圖係表示評價試驗之結果的圖。 【主要元件符號說明】 -14- (11) (11)1324655 1、 01 :承重框架 2、 3 :柱材 4、5 :框材 6、7 ' 8、9 :斜材 1 〇 :連結構件 1 0 2、1 0 3 :補強材

-15

Claims (1)

1324655

(1) 十、申請專利範圍 第95 14770 1號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年1月19日修正 1. 一種承重框架，係具備有： 第1柱材、第2柱材、連結前述第1柱材及前述第2柱材 之各別的一端部之第1框材、以及連結前述第1柱材及前述 第2柱材之各別的另一端部之第2框材，其特徵爲： 連結前述第1柱材的兩端部以外之連結位置’和前述 第2柱材之兩端部以外的位置且係較前述連結位置更靠近 前述第2柱材的一端部側的位置之第1斜材：以及連結前述 第1柱材的兩端部以外之連結位置，和前述第2柱材之兩端 部以外的位置且係較前述連結位置更靠近前述第2柱材的 另一端部側的位置之第2斜材，係具有一個或複數個， 配置於前述第2柱材的最靠近一端部側位置之前述第1 斜材和前述第2柱材的連接點，係與前述第2柱材和前述第 1框材之連結點分離，且，配置在前述第2柱材的最靠近另 一端部側位置之前述第1斜材和前述第2柱材之連結點，係 與前述第2柱材和前述第2框材之連結點分離。 2. 如申請專利範圍第1項之承重框架，其中，配置於 前述第2柱材的最靠近一端部側位置之前述第丨斜材與前述 第2柱材的連接點、和前述第2柱材與前述第1框材之連結 點之間的距離；以及配置在前述第2柱材的最靠近另一端 部側位置之前述第1斜材和前述第2柱材之連結點、和前述 1324655

第2柱材與前述第2框材的連結點之間的距離，係與前述第 2柱材之全長的5至20%對應的距離。 3·如申請專利範圍第1項之承重框架，其+，更具備 有：連結前述第1框材的兩端部以外的位置、和前述第2框 材的兩端部以外的位置，且，與前述第1斜材及第2斜材接 合之補強材》 4.如申請專利範圍第1項之承重框架，其中，更具備 有：配置於前述第1及第2柱材、和前述第1及第2斜材之間 的連結構件， 前述連結構件係於從前述第1及第2柱材的柱角部朝向 內側分離的固定位置上，被固定於前述第1及第2柱材。 5.如申請專利範圍第4.項之承重框架，其中，前述第 1及第2柱材的柱角部與前述固定位置之間的距離’爲與 前述第1及第2柱材的側面寬度之20至30%對應的距離