TWI532902B - 滑動式板狀消能減震器 - Google Patents
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Description
本發明係一種滑動式板狀消能減震器；特別關於一種一般建築物構造之防止振動或震動之裝置，該裝置係藉由將複數組消能板之固定端，與複數組間隔板，以及複數組固定板交互疊加後，以連結桿串接鎖固組成消能體，將消能體以消能體固定器連結固定於固定座上，消能體之固定端之兩側表面與固定座之表面為光滑面之接觸方式，消能體與固定座之間設有滑動軌道，使上部固定座與下部固定座可產生相對之垂直向之移動，或水平橫向之移動。
第1圖所示為證書號M317450「具滑動式金屬降伏制震裝置」之消能器(01)，摘要為：制震主體係由滑動連桿貫穿變斷面鋼板下方的滑動軌道與摩擦間隔板，利用定位支座在兩端以螺帽鎖緊所組成，其中，上定位鋼板將與變斷面鋼板上端固定，下定位鋼板將和摩擦間隔板下端固定，變斷面鋼板下緣與下定位鋼板間將維持不接觸狀態，讓變斷面鋼板在產生相對滑動時不受干擾。當地震從任意方向傳入結構時，制震裝置可分別透過定位支座與滑動連桿迫使變斷面鋼板產生彎矩降伏及滑動摩擦兩種不同的消能機制，確保結構的安全性。
第2圖所示為證書號M334866「雙向性消能制震裝置」之消能器(02)，摘要為：制震主體係由滑動連桿貫穿固定間隔板與變斷面鋼板下方的滑動軌道，並在兩側以螺帽鎖緊所組成，其中，上定位鋼板將與變斷面鋼板上端固定，下定位鋼板將和固定間隔板下端固定，變斷面鋼板下緣與下定位鋼板間將維持不接觸狀態，讓變斷面鋼板可以在垂直向自由的滑動而不受干擾。當地震從任意方向傳入結構時，制震裝置可分別透過固定間隔版與滑動連桿迫使變斷面鋼板產生水平向的彎矩降伏及垂直向的滑動摩擦兩種不同的消能機制，確保結構的安全性。
以上兩種消能器皆為兩側以螺帽鎖緊所組成，但其以螺帽鎖緊之鎖固力極難控制，為使變斷面鋼板有效變形，不產生間隙，鎖固力需較高，因此摩擦力也提高，而容易造成變斷面鋼板卡死無法移動，那便與固定式之變斷面鋼板結果相同，無法增加其消能功能。
而鎖固力過低，不但無法產生有效之摩擦力，反而易使變斷面鋼板與間隔板產生間隙，造成變形不足，降低原本變斷面鋼板之消能功效。
以上兩種消能器之機構要達成變斷面鋼板充分變形與適當之摩擦力是矛盾的設計，由試驗結果也證實要控制變斷面鋼板無間隙而能充分變形，又要能滑動，一般之機械加工與組裝難以達成，而且螺栓一般是控制鎖固之扭力，達到充分之鎖固力，所謂適當之鎖固力，即要鬆不鬆，要緊不緊的鎖固根本難以達成，不但加工難以控制，組裝更是難以控制，對於產品之品質管理更是一大考驗。
而且隨著變斷面鋼板數量之增加，滑動摩擦面之數量也增加，因摩擦力與正向力成正比，因此需較小之鎖固力，否則摩擦力之總和會過大而無法滑動，但變斷面鋼板因數量增加，反而需要更大之夾合力避免產生間隙達到充分變形，但以滑動連桿如此剛性之物件如何控制如此精確之鎖固力達到鬆緊適中之要求？況且造成變斷面鋼板變形之水平縱向作用力也會造成滑動連桿產生變形，滑動連桿之鎖固力將產生變化，使得摩擦力更難控制。
另外摩擦面也面臨防蝕效果之考驗，以建築物之使用年限而言，摩擦面很可能因銹蝕早就卡死無法動彈，或摩擦造成表面刮傷而易銹蝕，反而縮短原本變斷面鋼板之使用年限與降低消能功效。
另外變斷面鋼板相對於摩擦間隔板之垂直滑動使得原本分析之變斷面消能區域產生變化，可能縮短或變長，使得實際產生消能之區域與分析計算之設計長度容易產生較大之差異。
第3圖所示為本人申請，公開號200920904「板狀消能減震器」之消能器(03)，其特徵在於以複數組基座以串接夾合基座之方式連結板狀消能元件，組合成一消能主體，再將消能主體上之每組基座以螺栓，或焊接方式固定於連結座上，但如以螺栓方式鎖固，則基座尺寸必須加大，以提供螺栓鎖固空間與必要邊緣厚度，使消能減震器尺寸也需放大；若以焊接方式鎖固，則基座底部必須加高提供焊道位置，因其他元件妨礙焊接，必須先做假組立之動作，先拆除基座以外之元件，待所有基座與連結座焊接完成，再重新組立，不但組裝程序繁瑣，焊接後的變形使基座與基座之間的寬度改變，可能造成板狀消能元件難以塞入組裝。
但不論以螺栓鎖固或焊接方式，仍有板狀消能元件之端部垂直滑動時，使得原本分析之消能區域產生變化，實際產生消能之區域與設計長度容易產生較大之差異。
本發明之觀點與上述第1圖與第2圖之消能器完全相反，為了消除橫向水平移動與垂直向移動產生之作用力對於消能器產生非水平縱向之變形與破壞，以及消能板變形過大時，固定座對於消能板產生之拉力效應，因此本發明不但要減少滑動面之數量，還在滑動面上設置光滑面，避免摩擦力之產生。
本發明滑動式板狀消能減震器係將複數組消能板之固定端，與複數組間隔板，以及複數組固定板交互疊加後，以連結桿串接鎖固組成消能體；或將複數組消能板之固定端，與複數組固定板交互疊加後，以連結桿串接鎖固組成消能體；將消能體以消能體固定器連結固定於固定座上，消能體之固定端之兩側表面與固定座之表面為光滑面之接觸方式，消能體與固定座之間設有滑動軌道，使消能體之固定端可相對於固定座產生垂直向之移動，或水平橫向之移動。
本發明滑動式板狀消能減震器中，滑動產生時是消能體之固定端整體移動，滑動面為兩側與固定座之接觸面，僅有2組滑動面，大幅降低摩擦阻力之產生，使消能板減少受到非水平縱向之作用力而變形或破壞。
另外消能體為固定端相對於固定座以整體移動之方式滑動，消能板之固定端與間隔板或固定板之間不會產生相對滑動，使得消能板之消能區域長度不會產生變化，與分析計算之設計長度完全相同，不會產生變長縮短之情形。
另外消能板之固定端與間隔板或固定板之間不會產生相對滑動，因此不會有摩擦損傷之情形，以及消能板之固定端內部表面不會有外露之情形，對於防蝕處理較為容易施作，日後防蝕效果與使用年限也可大幅提升。
本發明之設計使整個產品更為模組化，將複數組消能板與複數組間隔板以固定板與連結桿串接鎖固組成消能體，使消能體成為一獨立組件，可將消能體以消能體固定器快速連結固定於固定座上。
消能體固定器可採用連結桿串接，或螺栓鎖固，或螺栓頂壓之方式，或楔形塊頂壓之方式將消能體固定於固定座上，皆可達快速組裝之功能，日後維修拆卸與更換零件皆可快速完成。
如第4圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)中，消能體(40)之固定端兩側面為光滑面(45)，消能體(40)設有長條孔(60)，消能體(40)以消能體固定器(30)將消能體(40)固定於固定座(20)，消能體固定器(30)為連結桿(301)串接之型式，連結桿(301)貫穿消能體(40)之固定端中之長條孔，將消能體(40)連結固定於固定座(20)上，連結桿(301)可於消能體之長條孔(60)中移動，固定座(20)為U形固定座，由2組L形固定座所組成，固定座上設有光滑面(45)，使消能體之固定端與固定座為光滑面之接觸方式。
消能體(40)之組裝方式如第5圖所示，消能體(40)由消能板(41)、間隔板(42)、固定板(43)，與連結桿(50)所組成，其中消能板(41)、間隔板(42)與固定板(43)皆設有連結孔位(44)與長條孔(60)，將複數組消能板之固定端，與複數組間隔板交互疊加後，兩端以固定板(43)夾合，再以連結桿(50)以貫穿連結孔位之方式串接鎖固組成消能體(40)，消能體(40)之固定端兩側面為光滑面(45)，消能體(40)具有貫穿之長條孔(60)作為滑動使用。
如第6圖所示為滑動式板狀消能減震器(10)之作動方式，上部之固定座(20)可相對消能體(40)產生垂直向之滑動位移，下部之固定座(20)可相對消能體(40)產生水平橫向之滑動位移，因此滑動式板狀消能減震器(10)可消除上部固定座與下部固定座產生相對之垂直向位移與水平橫向位移時，對於消能板之不良影響。
如第7圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)為固定座上設有長條孔(60)之較佳型式，連結桿(301)可於固定座上之長條孔(60)中移動。
如第8圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)為消能體與固定座之間設有滑動軌道(62)連結之較佳型式。
如第9圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)中，固定座為L形固定座之較佳組裝型式。
如第10圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)中，消能體固定器(30)為螺栓(302)鎖固之型式將消能體固定於固定座之較佳型
式。
如第11圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)中，消能體固定器(30)為螺栓(302)頂壓之型式將消能體固定於固定座之較佳型式。
如第12圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)中，消能體固定器(30)為楔形塊(302)頂壓之型式將消能體固定於固定座之較佳型式。
如第13圖所示之消能體(40)，為將複數組消能板(41)之固定端，與複數組間隔板(42)，以及複數組固定板(43)交互疊加後，再以連結桿(50)串接鎖固組成消能體(40)，固定板(43)之間設有連結板(53)連結，連結板(53)以焊接方式，或螺栓鎖固方式與固定板連結，可提高消能體之勁度。
如第14圖所示之消能體(40)，為將複數組消能板(41)之固定端，與複數組固定板(43)交互疊加後，再以連結桿(50)串接鎖固之方式，而不使用間隔板，固定板(43)之間設有連結板(53)連結，連結板(53)以焊接方式，或螺栓鎖固方式與固定板(43)連結。
如第15圖所示之消能體(40)，消能體(40)具有貫穿之圓形擴大孔(61)之較佳型式，擴大孔可為圓形，或橢圓形，或多邊形，使消能體之固定端可相對於固定座產生垂直向之移動，或水平橫向之移動，或旋轉作動。
如第16圖所示之滑動式板狀消能減震器(10)中，消能體(40)之消能板(41)之下部固定端與下部之固定座以焊接方式連結，消能體之上部固定端與上部之固定座為可滑動方式連結，消能體之上部固定端以上部之固定座中之凹槽作為滑動軌道，消能體(40)之上部固定端可相對上部之固定座產生垂直向之移動，或水平橫向之移動，或旋轉作動，因消能體(40)之下部固定端與下部之固定座為固接，所以上部之固定座與下部之固定座可產生相對之垂直向之移動，或水平橫向之移動，或旋轉作動。
如第17圖與第18圖為滑動式板狀消能減震器(10)安裝於結構物(70)中之較佳方式，消能減震器因樓層間之水平錯動位移即可產生作用，發揮消能減震之功效，降低樓層間之相對位移，對於整棟建築而言，由下而上即可大幅降低底部與頂部之相對位移量，緩衝水平震動之衝擊影響。
01.‧‧‧習知之具滑動式金屬降伏制震裝置
02.‧‧‧習知之雙向性消能制震裝置
03.‧‧‧習知之板狀消能減震器
10.‧‧‧滑動式板狀消能減震器
20.‧‧‧固定座
30.‧‧‧消能體固定器
301.‧‧‧連結桿型式之消能體固定器
302.‧‧‧螺栓型式之消能體固定器
303.‧‧‧楔形塊型式之消能體固定器
40.‧‧‧消能體
41.‧‧‧消能板
42.‧‧‧間隔板
43.‧‧‧固定板
44.‧‧‧連結孔位
45.‧‧‧光滑面
50.‧‧‧連結桿
53.‧‧‧連結板
54.‧‧‧焊道
60.‧‧‧長條孔
61.‧‧‧擴大孔
62.‧‧‧滑動軌道
70.‧‧‧結構物
第1圖. 習知之具滑動式金屬降伏制震裝置
第2圖. 習知之雙向性消能制震裝置
第3圖. 習知之板狀消能減震器
第4圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式1工程視圖
第5圖. 消能體之較佳型式1工程視圖
第6圖. 滑動式板狀消能減震器之作動方式示意圖
第7圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式2工程視圖
第8圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式3工程視圖
第9圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式4工程視圖
第10圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式5工程視圖
第11圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式6工程視圖
第12圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式7工程視圖
第13圖. 消能體之較佳型式2工程視圖
第14圖. 消能體之較佳型式3工程視圖
第15圖. 消能體之較佳型式4工程視圖
第16圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳型式8工程視圖
第17圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳應用實施例1示意圖
第18圖. 滑動式板狀消能減震器之較佳應用實施例2示意圖
10．．．滑動式板狀消能減震器
20．．．固定座
30．．．消能體固定器
40．．．消能體
45．．．光滑面
50．．．連結桿
60．．．長條孔
Claims (6)
- 一種滑動式板狀消能減震器，包含：消能體，消能體由消能板、固定板，與連結桿所組成，或由消能板、間隔板、固定板，與連結桿所組成，消能體之固定端設有光滑面；消能板，消能板為板狀結構，消能板中央設有消能部位，消能板上下兩端設有固定端；消能部位具有產生變形消能之功能，固定端設有連結孔位；間隔板，間隔板用於使相鄰消能板之間產生間隔之空間，間隔板設有連結孔位；固定板，固定板用於夾合固定消能板與間隔板，固定板設有連結孔位；連結桿，連結桿用於串接連結消能板，及固定板成為消能體，或串接連結消能板、間隔板，及固定板成為消能體；固定座，固定座用於連結固定消能體，固定座設有光滑面；其中：將複數組消能板之固定端，與複數組固定板交互疊加後，以連結桿串接鎖固組成消能體；或將複數組消能板之固定端，與複數組間隔板，以及複數組固定板交互疊加後，以連結桿串接鎖固組成消能體；消能體與固定座之間為固定方式連結，或可滑動方式連結，消能體之固定端之兩側表面與固定座之表面為光滑面之接觸方式，使上部固定座與下部固定座可產生相對之垂直向之移動，或水平橫向之移動；上部固定座與下部固定座產生相對之水平縱向移動時，可使消能板變形產生消能之功效。
- 如申請專利範圍第1項所述之滑動式板狀消能減震器，其中另設有消能體固定器，消能體固定器用於將消能體連結固定於固 定座上，消能體固定器為連結桿串接之方式，或螺栓鎖固之方式，或螺栓頂壓之方式，或楔形塊頂壓之方式，或焊接之方式將消能體固定於固定座。
- 如申請專利範圍第1項所述之滑動式板狀消能減震器，其中消能體，或固定座之連結孔位為長條孔之型式，或擴大孔之型式，擴大孔可為圓形，或橢圓形，或多邊形。
- 如申請專利範圍第1項所述之滑動式板狀消能減震器，其中消能體與固定座之間另設有滑動軌道連結。
- 如申請專利範圍第1項所述之滑動式板狀消能減震器，其中消能體之消能板之一固定端以焊接方式與固定座連結。
- 如申請專利範圍第1項所述之滑動式板狀消能減震器，其中消能體之相鄰固定板之間另設有連結板連結，連結板以焊接方式，或螺栓鎖固方式與固定板連結。
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| TW100111931A TWI532902B (zh) | 2011-04-06 | 2011-04-06 | 滑動式板狀消能減震器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI600819B (zh) * | 2016-11-02 | 2017-10-01 | 財團法人國家實驗研究院 | 鋼板阻尼器 |
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2011
- 2011-04-06 TW TW100111931A patent/TWI532902B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| TWI600819B (zh) * | 2016-11-02 | 2017-10-01 | 財團法人國家實驗研究院 | 鋼板阻尼器 |
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