TWI439598B - The method of manufacturing the support device and the side shell used - Google Patents

Description

挫屈束制支撐裝置的製造方法及所應用之側殼件

本發明是有關於一種挫屈束制支撐裝置及其製造方法，特別是指一種用以搭建在建築物的結構中以防止建築物的結構受壓挫屈的挫屈束制支撐裝置及其製造方法。

挫屈束制支撐裝置(Buckling Restrained Braces，簡稱BRB)是用以搭建在建築物的鋼材結構上，當外在震動(例如地震)發生時，挫屈束制支撐裝置能先承受樓層剪力，代替鋼材結構先產生消能，避免鋼材結構受損。

如圖1所示，為美國專利案號US7,284,358所揭露的一種挫屈束制支撐裝置9，其包含一軸力構件91及一挫屈抵抗單元92，挫屈抵抗單元92包括一大致呈中空管狀套設在軸力構件91外的支撐套管921以及一填充在支撐套管921內並且包覆軸力構件91的結構混凝土層922。軸力構件91兩端分別伸出挫屈抵抗單元92，用以連接至鋼材結構上預設的接合板，藉此吸收鋼材結構的震動力量，而挫屈抵抗單元92的作用在於，由於軸力構件91抵抗挫屈(buckle)的能力較弱於抵抗拉伸的能力，故挫屈抵抗單元92是提供軸力構件91徑向的束制力，增加軸力構件91抵抗挫屈發生的能力。

通常此類的挫屈束制支撐裝置9的製造方法是先將軸力構件91穿套在支撐套管921內之後，再將結構混凝土澆注到支撐套管921內成型。

然而，這種挫屈束制支撐裝置9的限制在於，由於軸力構件91必須先穿套在支撐套管921內之後，才能將結構混凝土澆注到支撐套管921內成型，因此，軸力構件91兩端用以連接在鋼材結構的端部，其體積便不能超過支撐套管921的口徑，然而，軸力構件91的端部與鋼材結構的接觸面積，是關係到挫屈束制支撐裝置9所能吸收來自於鋼材結構的力量的大小。

本發明之目的，即在提供一種另一種結構的挫屈束制支撐裝置及其製造方法。

本發明的另一個目的，在於提供一種可使軸力構件兩端結構能較大而較容易連接在鋼材結構上並且也較容易吸收鋼材結構的力量的挫屈束制支撐裝置。

於是，本發明挫屈束制支撐裝置包含一軸力構件以及一圍束構件。該軸力構件包括二端部以及一連接於該等端部之間的中間段。該圍束構件包括一第一側殼件、一第二側殼件，該第一側殼件形成有一第一凹陷側以及至少一位於該第一凹陷側內的第一定位凹槽，該第二側殼件形成有一第二凹陷側以及至少一位於該第二凹陷側內的第二定位凹槽，該第一側殼件與該第二側殼件可供以該第一凹陷側及該第二凹陷側相向地接合，使該軸力構件的中間段受包覆於該第一側殼件與該第二側殼件之間，並且，該中間段的兩處局部分別嵌入該第一定位凹槽與該第二定位凹槽。

本發明挫屈束制支撐裝置的製造方法係將該第一側殼 件與該第二側殼件以該第一凹陷側及該第二凹陷側相向地接合、該第二側殼件的一第三壁緣朝向該第一凹陷側並且疊置於該第一壁緣下方、該第一側殼件的一第二壁緣朝向該第二凹陷側並且疊置於該第四壁緣上方，使該軸力構件的中間段受包覆於該第一側殼件與該第二側殼件之間，並且使該中間段的兩處局部分別嵌入該第一定位凹槽與該第二定位凹槽。

本發明之功效在於，由於圍束構件的兩個側殼件是以其凹陷側相向地接合的方式包覆在軸力構件，不僅提供了一種不同於以往的結構，且軸力構件的端部尺寸也不會受到圍束構件的限制而可採用較大尺寸以供連接於鋼材結構。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之三個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在本發明被詳細描述之前，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2至圖4，本發明挫屈束制支撐裝置100的第一較佳實施例包含一軸力構件1、一圍束構件2以及二端板3。

軸力構件1包括二端部11以及一連接於兩端部11之間的中間段12，圍束構件2是用以包覆軸力構件1的中間段12，而兩端部11則外露而分別可供連接固定在建築物鋼材結構的兩處(例如鋼材結構的對角兩處)，使整個挫屈束制 支撐裝置100架設固定在鋼材結構，在本實施例中，軸力構件1的每一個端部11包括二在斜對角方向間隔相背向的斷面L型角鋼111以及一連接在兩角鋼111的背角之間的板件112，當然，軸力構件1端部11的結構並不以此為限，只要普遍被應用於現有一般挫屈束制支撐裝置的結構均可。

在本實施例中，軸力構件1的中間段12包括一核心板部121以及分別凸設於核心板部121的上下兩板面的二核心凸肋122，且兩核心凸肋122在上下方向上並不位在同一直線上，而是在左右方向上有所偏移，較佳者，核心板部121與兩核心凸肋122可為鋼板焊接構成。

圍束構件2包括一第一側殼件21及一第二側殼件22。

第一側殼件21形成有一第一凹陷側211以及複數位於第一凹陷側211內的第一定位凹槽212，在本實施例中，第一側殼件21包括一第一側殼壁213以及複數第一凸肋214，其中，第一側殼壁213沿垂直其長度方向的縱向斷面(如圖4所示)大致呈側向的U形並且具有一第一內壁面215以及位於第一內壁面215兩相反側緣處並且朝向相同方向的一第一壁緣216與一第二壁緣217，且第一側殼壁213還具有位於相反方向的一第一端緣213a及一第二端緣213b，第一內壁面215界定出前述的第一凹陷側211，該等第一凸肋214是彼此相間隔地凸設在第一內壁面215，該等第一凸肋214之間的間隔界定出其中一第一定位凹槽212，且其中一第一凸肋214鄰近第一壁緣216，第一側殼壁213與該等 第一凸肋214較佳者可以是鋼板焊接構成。

在本實施例中，第二側殼件22形成有一第二凹陷側221以及複數位於第二凹陷側221內的第二定位凹槽222，在本實施例中，第二側殼件22包括一第二側殼壁223以及複數第二凸肋224，其中，第二側殼壁223沿垂直其長度方向的縱向斷面(如圖4所示)大致呈側向的U形並且具有一第二內壁面225以及位於第二內壁面225兩相反側緣處並且朝向相同方向的一第三壁緣226與一第四壁緣227，且第二側殼壁223還具有位於相反方向的一第三端緣223a及一第四端緣223b，第二內壁面225界定出第二凹陷側221，該等第二凸肋224是彼此相間隔地凸設在第二內壁面225，該等第二凸肋224之間的間隔界定出其中一第二定位凹槽222，且其中一第二凸肋224鄰近第四壁緣227，第二側殼壁223與該等第二凸肋224較佳者可以是鋼板焊接構成。

參閱圖5，本發明挫屈束制支撐裝置的製造方法的較佳實施例是包含以下步驟：

步驟41：提供一第一側殼件及一第二側殼件。配合參閱圖3，在本實施例中，是提供如前述的第一側殼件21與第二側殼件22。

步驟42：提供一軸力構件。配合參閱圖2，在本實施例中，是提供如前述的軸力構件1。

步驟43：將第一側殼件與第二側殼件接合，使軸力構件的中間段受包覆於其間。配合參閱圖2至圖4，在本實施例中，是將第一側殼件21與第二側殼件22以其第一凹陷 側211與第二凹陷側221相向地接合，將軸力構件1的中間段12包覆於其間，並且軸力構件1的兩端部11外露，第一側殼件21、與第二側殼件22的接合可以透過例如焊接或螺鎖等方式。

值得注意的是，將第一側殼件21與第二側殼件22以其第一、第二凹陷側211、221相向地接合時，是使第一側殼件21的第二壁緣217朝向第二側殼件22的第二凹陷側221並且疊置在第四壁緣227上方，此時，第二壁緣217所朝向的方向與第四壁緣227相反，而第二側殼件22的第三壁緣226則朝向第一側殼件21的第一凹陷側211並且疊置在第一壁緣216的下方，第三壁緣226所朝向的方向與第一壁緣216相反，亦即，兩側殼件21、22是其壁緣上下相交錯疊置地接合，以這種方式接合的益處在於可減少整個圍束構件2在兩個側殼件21、22的結合方向上的寬度，除此之外，由於軸力構件1並不是在圍束構件2接合成型之後才穿套入圍束構件2，故軸力構件1與圍束構件2的結合作業也不會受到軸力構件1的兩端部11的體積大小的限制，因此，軸力構件1的端部11便能採用較適合的體積大小，以當端部11連接在鋼材結構時，能與鋼材結構有較大的接觸面積而能吸收來自於鋼材結構較大的力量。

更值得注意的是，當第一、第二側殼件21、22相接合時，鄰近第一壁緣216的該一個第一凸肋214與伸入第一凹陷側211內的第三壁緣226配合界定出另一個第一定位凹槽212，而鄰近第四壁緣227的該一個第二凸肋224與伸入 第二凹陷側221內的第二壁緣217亦配合界定出另一個第二定位凹槽222，因而，軸力構件1中間段12的核心板部121兩側板緣是分別嵌入該等第一凸肋214與該等第二凸肋224之間的第一、第二定位凹槽212、222，而軸力構件1中間段12的兩核心凸肋122末端緣則分別嵌入由該等凸肋214、224與該等壁緣226、217配合界定出的第一、第二定位凹槽212、222，藉此，軸力構件1的中間段12被穩定地定位於第一側殼件21與第二側殼件22之間。

且當第一側殼件21與第二側殼件22相接合時，圍束構件2由於第一、第二側殼件21、22的接合而概呈中空管狀，且此時，第一側殼件21的第一端緣213a與第二側殼件22的第三端緣223a界定出圍束構件2的一端管口，第一側殼件21的第二端緣213b與第二側殼件22的第四端緣223b界定出圍束構件2的另一端管口。

步驟44：於圍束構件的兩端管口分別設置一端板。配合參閱圖2，完成步驟43之後，接著便可於圍束構件2的兩端管口分別設置一端板3，該端板3可以是藉由焊接的方式固定於圍束構件2的管口，且端板3本身的結構設計以不會阻礙到軸力構件1的端部11外露出圍束構件2為主，設置該等端板3除了用以封閉圍束構件2的管口，更可增加圍束構件2管口處的勁度。

如上所述，由於圍束構件2是藉由第一、第二側殼件21、22相向地接合而包覆軸力構件1的中間段12，因此，軸力構件1的端部11體積大小便較不會受到限制而能與鋼 材結構有較大的接觸面積而能吸收來自於鋼材結構較大的力量，此外，由於第一、第二側殼件21、22是相向並且交錯地接合，故能縮小圍束構件2的寬度。

參閱圖6至圖8，為本發明挫屈束制支撐裝置100’的第二較佳實施例，與第一較佳實施例不同的地方在於，在第二較佳實施例中，軸力構件1’的中間段12’包括相間隔的二核心板部121，而兩核心凸肋122是分別凸設於兩核心板部121相背向的一側板面，而圍束構件2’的第一、第二定位凹槽212、222數目較第一較佳實施例為多。

當第一側殼件21’與第二側殼件22’相接合時，第一側殼件21’的第二壁緣217’同樣疊置在第二側殼件22’的第四壁緣227’上方，第二側殼件22’的第三壁緣226’同樣疊置在第一側殼件21’的第一壁緣216’的下方，兩側殼件21’、22’同樣是其壁緣上下相交錯疊置地接合，且此時，該等核心板部121的兩側板緣均分別嵌入該等第一、第二定位凹槽212、222，兩核心凸肋122末端緣則分別嵌入由該等凸肋214、224與該等壁緣226’、217’配合界定出的第一、第二定位凹槽212、222，藉此，軸力構件1’的中間段12’同樣可被穩定地定位於第一側殼件21’與第二側殼件22’之間。

比較第一較佳實施例與第二較佳實施例可知，第一側殼件21、21’的第一定位凹槽212數量與第二側殼件22、22’的第二定位凹槽222是可視軸力構件1、1’的中間段12’的結構態樣而有所變化的。

參閱圖9至圖11，為本發明挫屈束制支撐裝置100”的 第三較佳實施例，與第一較佳實施例不同的地方在於，首先，在第三較佳實施例中，軸力構件1”的中間段12”省略了第一較佳實施例的兩核心凸肋122(見圖4)，其次，第三較佳實施例的第一側殼壁213”與第二側殼壁223”沿垂直其長度方向的縱向斷面均大致呈C形，且第一側殼件21”更包括一由第二壁緣217”往第一壁緣216”的方向延伸的第一延伸板部218，第一延伸板部218並未延伸超過第一壁緣216”與第二壁緣217”之間距離的一半。第二側殼件22”更包括一由第三壁緣226”往第四壁緣227”的方向延伸的第二延伸板部228，第二延伸板部228並未延伸超過第三壁緣226”與第四壁緣227”之間距離的一半。

將第一側殼件21”與第二側殼件22”相接合時，是使第一凹陷側211與第二凹陷側221相向，使第一側殼件21”的第二壁緣217”朝向第二側殼件22”的第二凹陷側221並且疊置在第四壁緣227”上方，第二側殼件22”的第三壁緣226”則朝向第一側殼件21”的第一凹陷側211並且疊置在第一壁緣216”的下方，第一側殼件21”與第二側殼件22”同樣是其壁緣上下相交錯疊置地接合，且當軸力構件1”的中間段12”被包覆於兩側殼件21”、22”之間時，核心板部121的左右兩側板緣分別嵌入兩側殼件21”、22”的第一定位凹槽212”與第二定位凹槽222”內，並且第一延伸板部218的末端板緣與第二延伸板部228的末端板緣分別抵接於核心板部121的兩側板面，換言之，在第三較佳實施例中，當第一側殼件21”與第二側殼件22”相接合，第一延伸板部218的末端 板緣與第二延伸板部228的末端板緣之間界定出一空間可供中間段12”局部受夾置於其間，因而將軸力構件1”的中間段12”定位於內。

綜上所述，由於圍束構件2的兩個側殼件21、22是以其凹陷側211、221相向地接合的方式包覆在軸力構件1，不僅提供了一種不同於以往的結構，且軸力構件1的端部11尺寸也不會受到圍束構件2的限制而可採用較大尺寸連接於鋼材結構，不僅整個挫屈束制支撐裝置1的兩端較容易連接至鋼材結構，且軸力構件1的端部11尺寸較大也較容易吸收鋼材結構的力量，故確實能達成本發明之目的。

除此之外，由於第一側殼件21與第二側殼件22相接合時會相交錯，因此，也可縮小整個圍束構件2在寬度上的尺寸。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧挫屈束制支撐裝置

213b‧‧‧第二端緣

100’‧‧‧挫屈束制支撐裝置

214‧‧‧第一凸肋

100”‧‧‧挫屈束制支撐裝置

215‧‧‧第一內壁面

1‧‧‧軸力構件

216‧‧‧第一壁緣

1’、1”‧‧‧軸力構件

217‧‧‧第二壁緣

11‧‧‧端部

218‧‧‧第一延伸板部

111‧‧‧角鋼

22‧‧‧第二側殼件

112‧‧‧板件

22’、22”‧‧‧第二側殼件

12‧‧‧中間段

221‧‧‧第二凹陷側

12’、12”‧‧‧中間段

222‧‧‧第二定位凹槽

121‧‧‧核心板部

223‧‧‧第二側殼壁

122‧‧‧核心凸肋

223a‧‧‧第三端緣

2‧‧‧圍束構件

223b‧‧‧第四端緣

2’、2”‧‧‧圍束構件

224‧‧‧第二凸肋

21‧‧‧第一側殼件

225‧‧‧第二內壁面

21’、21”‧‧‧第一側殼件

226‧‧‧第三壁緣

211‧‧‧第一凹陷側

227‧‧‧第四壁緣

212‧‧‧第一定位凹槽

228‧‧‧第二延伸板部

213‧‧‧第一側殼壁

3‧‧‧端板

213a‧‧‧第一端緣

圖1是美國專利案號US7,284,358所揭露挫屈束制支撐裝置的立體圖；圖2是本發明挫屈束制支撐裝置的第一較佳實施例的立體圖；圖3是該第一較佳實施例的第一側殼件與第二側殼件 的分解圖；圖4是該第一較佳實施例的剖視圖；圖5是本發明挫屈束制支撐裝置的一個較佳實施例的步驟流程圖；圖6是本發明挫屈束制支撐裝置的第二較佳實施例的立體圖；圖7是該第二較佳實施例的第一側殼件與第二側殼件的分解圖；圖8是該第二較佳實施例的剖視圖；圖9是本發明挫屈束制支撐裝置的第三較佳實施例的立體圖；圖10是該第三較佳實施例的第一側殼件與第二側殼件的分解圖；以及圖11是該第三較佳實施例的剖視圖。

12‧‧‧中間段

121‧‧‧核心板部

122‧‧‧核心凸肋

21‧‧‧第一側殼件

211‧‧‧第一凹陷側

212‧‧‧第一定位凹槽

213‧‧‧第一側殼壁

214‧‧‧第一凸肋

215‧‧‧第一內壁面

216‧‧‧第一壁緣

217‧‧‧第二壁緣

22‧‧‧第二側殼件

221‧‧‧第二凹陷側

222‧‧‧第二定位凹槽

223‧‧‧第二側殼壁

224‧‧‧第二凸肋

225‧‧‧第二內壁面

226‧‧‧第三壁緣

227‧‧‧第四壁緣

Claims (9)

1. 一種挫屈束制支撐裝置的製造方法，包含以下步驟：步驟A：提供一第一側殼件及一第二側殼件，該第一側殼件形成有一第一凹陷側以及至少一位於該第一凹陷側內的第一定位凹槽，該第二側殼件形成有一第二凹陷側以及至少一位於該第二凹陷側內的第二定位凹槽；步驟B：提供一軸力構件，該軸力構件包括一中間段；以及步驟C：將該第一側殼件與該第二側殼件以該第一凹陷側及該第二凹陷側相向、該第二側殼件的一第三壁緣朝向該第一凹陷側並且疊置於該第一側殼件的一第一壁緣下方、該第一側殼件的一第二壁緣朝向該第二凹陷側並且疊置於該第二側殼件的一第四壁緣上方地接合，使該軸力構件的中間段受包覆於該第一側殼件與該第二側殼件之間，並且使該中間段的兩處局部分別嵌入該第一定位凹槽與該第二定位凹槽。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之挫屈束制支撐裝置的製造方法，更包含步驟D：於該圍束構件的兩端管口分別設置一端板。
3. 依據申請專利範圍第2項所述之挫屈束制支撐裝置的製造方法，其中，於該步驟C中，是利用螺鎖或焊接接合該第一側殼件與該第二側殼件。
4. 一種如請求項1之挫屈束制支撐裝置的製造方法中所應用之第一側殼件，其形成有該第一凹陷側以及該至少一位於該第一凹陷側內的第一定位凹槽；該第一側殼件與該第二側殼件可供以該第一凹陷側及該第二凹陷側相向地接合，使該軸力構件的中間段受包覆於該第一側殼件與該第二側殼件之間，並且，該中間段的兩處局部分別嵌入該第一定位凹槽與該第二定位凹槽。
5. 依據申請專利範圍第4項所述之第一側殼件，其包括一第一側殼壁，該第一側殼壁具有一界定出該第一凹陷側的第一內壁面以及位於該第一內壁面的兩相反側緣並且朝向相同方向的一第一壁緣、一第二壁緣；所述第二側殼件包括一第二側殼壁，該第二側殼壁具有一界定出該第二凹陷側的第二內壁面以及位於該第二內壁面的兩相反側緣並且朝向相同方向的一第三壁緣、一第四壁緣；當該中間段兩處局部分別嵌入第一定位凹槽與該第二定位凹槽時，該第三壁緣朝向該第一凹陷側並且疊置於該第一壁緣下方，該第二壁緣朝向該第二凹陷側並且疊置於該第四壁緣上方。
6. 依據申請專利範圍第5項所述之第一側殼件，其形成有複數第一定位凹槽，且該第一側殼件更包括複數彼此相間隔地凸設於該第一內壁面的第一凸肋，其中一第一凸肋鄰近該第一壁緣，該等第一凸肋之間界定出部分第一 定位凹槽；該第二側殼件形成有複數第二定位凹槽，且該第二側殼件更包括複數彼此相間隔地凸設於該第二內壁面的第二凸肋，其中一第二凸肋鄰近該第四壁緣，該等第二凸肋之間界定出部分第二定位凹槽；當該第一側殼件與該第二側殼件相接合，鄰近該第一壁緣的該第一凸肋與該第三壁緣配合界定出另一第一定位凹槽，鄰近該第四壁緣的該第二凸肋與該第二壁緣界定出另一第二定位凹槽。
7. 依據申請專利範圍第5項所述之第一側殼件，其更包括一由該第二壁緣往該第一壁緣的方向延伸的第一延伸板部；該第二側殼件更包括一由該第三壁緣往該第四壁緣的方向延伸的第二延伸板部；當該第一側殼件與該第二側殼件相接合，該第一延伸板部的末端板緣與該第二延伸板部的末端板緣之間界定出一空間供該中間段局部受夾置於其間。
8. 依據申請專利範圍第5項所述之第一側殼件，其中，該第一側殼壁更具有位於相反方向的一第一端緣與一第二端緣，該第二側殼壁更具有位於相反方向的一第三端緣與一第四端緣，該圍束構件藉該第一側殼件與該第二側殼件相接合而概呈中空管狀，當該第一側殼件與該第二側殼件相接合，該第一端緣與該第三端緣圍繞界定出該 圍束構件的一端管口，該第二端緣與該第四端緣圍繞界定出該圍束構件的另一端管口，該挫屈束制支撐裝置更包含分別設置並且遮蔽於該圍束構件兩端管口的二端板。
9. 依據申請專利範圍第4項所述之第一側殼件，其為鋼材結構。