TWI675142B - 基於剪力變形之抗震防風消能裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種基於剪力變形之抗震防風消能裝置，係主要於二組立板間結合固定有複數消能片，並使相鄰兩消能片呈交叉或直立等排列設置，藉此，當使用實施時，係可將本發明安裝於二結構體間，當二結構體發生震動，而使與二結構體相接之二組立板受連動產生左、右方向相對位移時，即可藉由二組立板間之複數消能片其抗剪力變形之應變能，以吸收、消散兩結構體因外力作用引發層間位移剪力能量，據此，俾達到有效防風、抗震效果。

Description

基於剪力變形之抗震防風消能裝置

本發明係有關於一種基於剪力變形之抗震防風消能裝置，尤指一種可將結構體因震動產生層間位移之剪力能量有效吸收、消散之裝置者。

按，處於地震帶的國家或區域，當地震發生時，由於地層變動導致地表位移，而對建築物結構產生影響，若建築物強度不足以抵抗地震產生能量時，建築物便會遭受破壞，輕者龜裂變形，重者傾倒坍塌，因此，將地震等對建築物造成破壞消除降低，一直以來為各界致力研究目標。

現有建築物之地震消能裝置係主要包含有油壓阻尼器、摩擦阻尼器及鋼板阻尼器等，其中，該油壓阻尼器係於二端分別設有接頭，乃將二接頭分別固定於建物的樑、柱結構處，當地震發生使樑、柱位移變形時，該油壓阻尼器便可產生緩衝效果，以減緩地震對建物樑、柱結構破壞，然油壓阻尼器使用上會有漏油及易受環境溫度影響等問題，必須定期檢修，使用上相當麻煩。另該摩擦阻尼器則係於內部安置摩擦滑動界面，並於界面上施加一固定之正向力，當地震來襲時會使阻尼器二端產生相對位移，正向力即在滑動界面上產生一滑動摩擦力，藉以消散結構之震動能量。請參閱第八圖所示，為現有摩擦阻 尼器(6)於安裝上，主要係藉由連結件(8)採對角型斜撐型態安裝於建築物(7)之樓層間，或以一字型配合K型斜撐之連結件(8)安裝於建築物(7)之樓層間〔如第九圖所示〕，另請參閱第十圖所示，或可配合隔震器(9)一起使用，以經由連結件(8)等安裝於建築物(7)底部處，藉以增加隔震器(9)消能效果等，該摩擦阻尼器雖無漏油及受環境溫度影響等情形，然由於摩擦阻尼器之消能能力係與其起始滑動摩擦力有關，若滑動摩擦力設計過大，則易發生阻尼器於地震時大部分時間不產生滑動情形，而無法達到最佳消能效果，但若預設滑動摩擦力過小，則阻尼器雖可大部分時間處於滑動狀態，但因元件消能能力係滑動摩擦力乘上位移，因此難以達到有效減震消能效果。

緣是，本發明人有鑑於現有油壓阻尼器及摩擦阻尼器等減震裝置於使用上仍有上述諸多缺失，乃藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐，並經多方巧思，研創出本發明。

本發明係有關於一種基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其主要目的係為了提供一種可將結構體因震動產生層間位移之剪力能量有效吸收、消散之裝置者。

為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下基於剪力變形之抗震防風消能裝置，係主要包含有一第一組立板及一第二組立板，並使該第一組立板及第二組立板呈上、下相對設置，又使該第一組立板及第二組立板間設有複數消能片，該消能片之厚度係為10~50公釐，並使該複數消能片由該第一組立板及第二組立板的前側沿該第一組立板及第二組立板長度向往該第一組立板及第二組立板後側依序排列設置，另使該消能片上、下二端分別與該第一組立板 及第二組立板固定結合，以利用該前、後排列設置之複數消能片將左、右方向剪力能量吸收消除。

如上所述之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，乃使相鄰之兩消能片分別為第一消能片及第二消能片，係使該第一消能片其下端與位於下方之第二組立板左側處相固接，另使該第一消能片其上端與位於上方之第一組立板右側處相固接，又使該第二消能片其下端與位於下方之第二組立板右側處相固接，另使該第二消能片其上端與位於上方之第一組立板左側處相固接。

如上所述之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一消能片及第二消能片與該第二組立板間係呈15~75度夾角設立。

如上所述之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一消能片及第二消能片與該第二組立板間係呈45度夾角設立。

如上所述之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，乃使相鄰之兩消能片分別為第一消能片及第二消能片，係使該第一消能片其下端與位於下方之第二組立板左側處相固接，另使該第一消能片其上端與位於上方之第一組立板中央處相固接，又使該第二消能片其下端與位於下方之第二組立板右側處相固接，另使該第二消能片其上端與位於上方之第一組立板中央處相固接。

如上所述之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一消能片及第二消能片與該第二組立板間係呈15~75度夾角設立。

如上所述之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一組立板及第二組立板間之複數消能片其上、下二端係分別與該第一組立板及第二組立板呈90度夾角設立。

藉此，當使用實施時，係可將本發明安裝於二結構體間，當二結構體發生震動，而使與二結構體相接之二組立板受連動產生左、右方向相對位移時，即可藉由二組立板間之複數消能片其抗剪力變形之應變能，以吸收、消 散兩結構體因外力作用引發層間位移剪力能量，以達到有效防風、抗震效果，另本發明之基於剪力變形之抗震防風消能裝置由於構造簡便、製造成本低廉，故具有經濟效益，且運作上不會有元件間相互鬆脫等情形，據此，俾確保防風、抗震效果之穩定可靠性。

<本發明>

(1)‧‧‧第一組立板

(2)‧‧‧第二組立板

(3)‧‧‧消能片

(31)‧‧‧第一消能片

(32)‧‧‧第二消能片

(4)‧‧‧結構體

(41)‧‧‧樓層板

(5)‧‧‧連結件

<現有>

(6)‧‧‧摩擦阻尼器

(7)‧‧‧建築物

(8)‧‧‧連結件

(9)‧‧‧隔震器

第一圖：本發明之立體圖

第二圖：本發明之使用狀態圖

第三圖：本發明之消能片厚度為10mm應力-應變圖

第四圖：本發明之消能片厚度為20mm應力-應變圖

第五圖：本發明之消能片厚度為50mm應力-應變圖

第六圖：本發明之次一實施例立體圖

第七圖：本發明之另一實施例立體圖

第八圖：現有之其一實施例使用狀態圖

第九圖：現有之其二實施例使用狀態圖

第十圖：現有之其三實施例使用狀態圖

而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖所示，為本發明之基於剪力變形之抗震防風消能裝置，係主要包含有一第一組立板(1)及一第二組立板(2)，並使該第一組立板(1)及第二組立板(2)呈上、下相對設置，又使該第一組立板(1)及第二組立板(2)間設有複數消能片(3)，並使該複數消能片(3) 由該第一組立板(1)及第二組立板(2)的前側沿該第一組立板(1)及第二組立板(2)長度向往該第一組立板(1)及第二組立板(2)後側依序排列設置，乃使相鄰之兩消能片(3)分別為第一消能片(31)及第二消能片(32)，係使第一消能片(31)其下端與位於下方之第二組立板(2)左側處相固接，另使該第一消能片(31)其上端與位於上方之第一組立板(1)右側處相固接，又使該第二消能片(32)其下端與位於下方之第二組立板(2)右側處相固接，另使該第二消能片(32)其上端與位於上方之第一組立板(2)左側處相固接，而使該相鄰之兩消能片(3)呈X型交叉設置，又使該第一消能片(31)及第二消能片(32)與該第二組立板(2)間呈15~75度夾角設立，本發明之最佳實施例係使該第一消能片(31)及第二消能片(32)與該第二組立板(2)間呈45度夾角設立。

據此，當使用實施時，請一併參閱第二圖所示，係可將本發明安裝於結構體(4)中，或安裝在兩獨立之結構體(4)間，該結構體(4)係可為建築物、橋樑、一般土木構造物或機電設備等，本發明主要提供實施例係於該第一組立板(1)及第二組立板(2)各鎖接有一呈楔型連結件(5)，以藉由該連結件(5)分別與一為建築物之結構體(4)其上、下樓層板(41)相抵定位，以將本發明安裝在一結構體(4)的樓層間。

藉此，當結構體(4)受地震或強風等外力作用而引發震動時，第一組立板(1)及第二組立板(2)係會經由連結件(5)分別與結構體(4)之上、下樓層板(41)產生連動，而使第一組立板(1)及第二組立板(2)間產生左、右方向相對位移，此時，結合於第一組立板(1)及第二組立板(2)間呈交叉設置之複數消能片(3)即可藉由其抗剪力變形產生應變能，將結構體(4)因外力作用引發之層間位移所產生的剪力能量予以吸收、消散，達到抗震、防風的效果。請參閱第三~五圖所示，為本發明係採用厚度〔t〕為10、 20及50公釐〔mm〕之消能片(3)進行遲滯迴圈(Hysteresis loop)往復剪力實驗，由該實驗中所獲得之應力-應變圖(縱軸為剪應力量〔tf〕、橫軸為應變量〔mm〕)驗證，本發明之消能片(3)確實可達到良好吸收、削除剪力能量效果。再者，由於本發明結構設計係主要由第一組立板(1)及第二組立板(2)與結合其間之複數消能片(3)所組成，其構造極為簡便，製造成本低廉，且維修保養容易，另由於本發明結構設計單純，故可避免元件間承受頻繁震動或日久使用後，於元件間發生相互鬆脫等情形，據此，俾確保防風、抗震效果的穩定可靠性。

前述之實施例或圖式並非限定本發明之基於剪力變形之抗震防風消能裝置實施樣態，請一併參閱第六圖所示，為本發明之次一實施例係使第一組立板(1)及第二組立板(2)間之複數消能片(3)與該第一組立板(1)及第二組立板(2)間呈90度夾角設立，而使該複數消能片(3)呈直立設置於第一組立板(1)及第二組立板(2)間。又請一併參閱第七圖所示，為本發明之另一實施例係使相鄰之兩消能片(3)中之第一消能片(31)其下端與位於下方之第二組立板(2)左側處相固接，另使該第一消能片(31)其上端與位於上方之第一組立板(1)中央處相固接，又使該第二消能片(32)其下端與位於下方之第二組立板(2)右側處相固接，另使該第二消能片(32)其上端與位於上方之第一組立板(1)中央處相固接，而使該第一消能片(31)及第二消能片(32)間呈倒V字型交錯排列設置，且使該第一消能片(31)及第二消能片(32)分別與第二組立板(2)間15~75度夾角設立。依此，當結構體(4)受地震或強風作用，而使第一組立板(1)及第二組立板(2)間產生左、右方向相對位移時，利用該與第一組立板(1)及第二組立板(2)呈90度夾角設立之複數消能片(3)或於第一組立板(1)及第二組立板(2)間呈倒V字型交錯排列設置之複數消能片(3)設計，同樣可達 到將該左、右方向剪力能量予以吸收、消散的效果，凡所屬技術領域中具有通常知識者所為之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

由上述結構及實施方式可知，本發明係具有如下優點：

1.本發明之基於剪力變形之抗震防風消能裝置係利用二組立板間呈交叉或直立等前、後設置之複數消能片設計，以有效吸收、消散兩結構體因外力作用引發層間左、右向位移之剪力能量，以達到穩定建築物及其內設備等效果。

2.本發明之基於剪力變形之抗震防風消能裝置係主要由二組立板及結合其間之複數消能片所組成，其構造極為簡便，製造成本低廉，且維修保養容易，為極具經濟效益之消能減震裝置。

3.本發明之基於剪力變形之抗震防風消能裝置係主要由二組立板及結合其間之複數消能片組成，其結構設計單純，故可在承受頻繁震動或於日久使用後，維持整體運作穩定性，不致發生元件間相互鬆脫等情形，俾確保防風、抗震效果可靠性。

綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

Claims (7)

1. 一種基於剪力變形之抗震防風消能裝置，係主要包含有一第一組立板及一第二組立板，並使該第一組立板及第二組立板呈上、下相對設置，又使該第一組立板及第二組立板間設有複數消能片，該消能片之厚度係為10~50公釐，並使該複數消能片由該第一組立板及第二組立板的前側沿該第一組立板及第二組立板長度向往該第一組立板及第二組立板後側依序排列設置，另使該消能片上、下二端分別與該第一組立板及第二組立板固定結合，以利用該前、後排列設置之複數消能片將左、右方向剪力能量吸收消除。
2. 如申請專利範圍第1項所述基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，乃使相鄰之兩消能片分別為第一消能片及第二消能片，係使該第一消能片其下端與位於下方之第二組立板左側處相固接，另使該第一消能片其上端與位於上方之第一組立板右側處相固接，又使該第二消能片其下端與位於下方之第二組立板右側處相固接，另使該第二消能片其上端與位於上方之第一組立板左側處相固接。
3. 如申請專利範圍第2項所述基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一消能片及第二消能片與該第二組立板間係呈15~75度夾角設立。
4. 如申請專利範圍第3項所述基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一消能片及第二消能片與該第二組立板間係呈45度夾角設立。
5. 如申請專利範圍第1項所述基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，乃使相鄰之兩消能片分別為第一消能片及第二消能片，係使該第一消能片其下端與位於下方之第二組立板左側處相固接，另使該第一消能 片其上端與位於上方之第一組立板中央處相固接，又使該第二消能片其下端與位於下方之第二組立板右側處相固接，另使該第二消能片其上端與位於上方之第一組立板中央處相固接。
6. 如申請專利範圍第5項所述基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一消能片及第二消能片與該第二組立板間係呈15~75度夾角設立。
7. 如申請專利範圍第1項所述基於剪力變形之抗震防風消能裝置，其中，該第一組立板及第二組立板間之複數消能片其上、下二端係分別與該第一組立板及第二組立板呈90度夾角設立。