TWI684696B - 用於消能部件的連接裝置及消能減震結構 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種用於消能部件的連接裝置，所述消能部件包括消能器，或者，所述消能部件包括消能器以及，附屬構件和連接節點中的一種或兩種，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述消能部件所受到的面外方向的力通過所述連接裝置被至少部分地釋放。本發明所提供的用於消能部件的連接裝置能保證消能器對工程結構的消能減震保護作用。

Description

用於消能部件的連接裝置及消能減震結構
本發明涉及一種用於消能部件的連接裝置。本發明提供的連接裝置適用於建築、橋樑、鐵路等工程結構的消能減震結構。
消能部件面外承載力對於保證消能器在罕遇地震作用下能夠發揮應有的消能減震效果是非常重要的。國家標準JGJ297-2013《建築消能減震技術規程》第5.2.4點要求：金屬消能器在消能方向運動時，平面外應具有足夠的勁度，不能產生翹曲和側向失穩。而消能部件與子結構需滿足《建築消能減震技術規程》第6.4.2條、第7.1.4條、第7.1.5條和第7.1.6條等的相關規定。
上述條文雖規定了消能部件與子結構中均需要滿足自身的極限承載力，卻沒有明確指出消能部件與子結構平面外的承載力也需要滿足相關要求。故在實際工程設計中，往往僅考慮消能器在平面內的耗能能力以及消能部件與子結構在消能方向平面內的極限承載力，而忽略了消能器在平面外的勁度，消能部件與子結構在平面外的極限承載力。
由於地震作用的方向是任意的，消能器在平面內發揮作用時，消能子結構在平面外也產生了一定的變形與內力，如圖1和圖2所示。第一框架梁210和第二框架梁220受到箭頭所示的剪力的作用。當消能器130平面外勁度足夠大時（圖1），消能器平面外變形較小，平面外變形主要由消能部件來承擔，例如由第一附屬構件410和第二附屬構件420（如支撐、支墩）或者節點來承擔，所以除了消能器130自身的性能外，消能部件和子結構的面外承載力對於保證消能器在罕遇地震下能正常發揮耗能效果影響很大。當消能器130平面外勁度較小時，消能器平面外變形較大，平面外變形由消能器、消能部件和子結構共同承擔（圖2），此時，消能器130在平面外變形的影響下，平面內的力學性能和耗能能力會發生改變，無法發揮出設計的消能效果。無論何種情況，消能部件均承受了平面外變形與內力，因此，必須保證消能部件與子結構在平面外的承載力滿足設計要求。
有鑒於現有技術的上述缺陷，本發明提供了一種用於消能部件的連接裝置，要解決的技術問題是保證消能器對工程結構的消能減震保護作用。
為解決上述問題，本發明採取的技術方案是：一種用於消能部件的連接裝置，所述消能部件包括消能器，或者，所述消能部件包括消能器以及，附屬構件和連接節點中的一種或兩種，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述消能部件所受到的面外方向的力通過所述連接裝置被至少部分地釋放。
優選地，所述消能部件所受到的力包括面外彎矩和/或面外剪力。
優選地，所述連接節點包括消能器與附屬構件之間的連接節點、和/或消能器與主體結構之間的連接節點、和/或主體結構與附屬構件之間的連接節點，所述連接裝置為一個或更多，位於一個或更多以下結構之內，和/或位於一處或更多處相鄰的兩個以下結構之間： 　　1）消能器； 　　2）附屬構件； 　　3）消能器與附屬構件之間的連接節點； 　　4）消能器與主體結構之間的連接節點； 　　5）主體結構與附屬構件之間的連接節點。
優選地，所述面外方向與所述消能器的消能方向垂直或斜交。
優選地，所述消能器為速度相關型消能器、或位移相關型消能器、或複合型消能器。
優選地，所述消能器為黏滯消能器、或黏彈性消能器、或黏滯阻尼牆、或黏彈性阻尼牆、或金屬阻尼牆、或金屬降服型消能器、或金屬摩擦型消能器、或金屬剪切型消能器、或鉛擠壓消能器、或連梁消能器、或屈曲約束支撐、或屈曲約束鋼板牆、或調諧質量消能器、或調諧液體消能器、或鉛橡膠消能器、或組合式鉛橡膠消能器、或鉛黏彈性消能器、或流體黏彈性消能器、或軟鋼摩擦消能器、或記憶合金消能器、或扇形消能器。
優選地，所述消能部件至少包括第一結構部分和第二結構部分，所述第一結構部分和第二結構部分通過所述連接裝置連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一結構部分和第二結構部分之間的相對運動被允許，以釋放所述消能部件所受到的面外方向的力，同時，在所述消能器的消能方向，所述第一結構部分和第二結構部分之間的相對運動被剛性地限制。
優選地，所述連接裝置包括鉸接部件、和/或滑動部件、和/或滾動部件、和/或扭動部件、和/或柔性部件。
優選地，所述鉸接部件包括第一鉸接連接件和第二鉸接連接件，所述第一鉸接連接件與所述第一結構部分連接，所述第二鉸接連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一鉸接連接件和第二鉸接連接件之間的相對轉動被允許。
優選地，所述滑動部件包括第一滑動連接件和第二滑動連接件，所述第一滑動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滑動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滑動連接件和第二滑動連接件之間的相對滑動被允許。
優選地，所述滾動部件包括第一滾動連接件和第二滾動連接件，所述第一滾動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滾動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滾動連接件和第二滾動連接件之間的相對滾動被允許。
優選地，所述扭動部件包括第一扭動連接件和第二扭動連接件，所述第一扭動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二扭動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一扭動連接件和第二扭動連接件之間的相對扭動被允許。
優選地，所述柔性部件與所述第一結構部分和所述第二結構部分分別連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述柔性部件可變形。
本發明還提供一種消能減震結構，所述消能減震結構包括主體結構以及消能部件，所述消能部件包括消能器，或者，所述消能部件包括消能器以及，附屬構件和連接節點中的一種或兩種，所述消能減震結構還包括連接裝置，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述消能部件所受到的面外方向的力通過所述連接裝置被至少部分地釋放。
優選地，所述消能部件所受到的力包括面外彎矩和/或面外剪力。
優選地，所述連接節點包括消能器與附屬構件之間的連接節點、和/或消能器與主體結構之間的連接節點、和/或主體結構與附屬構件之間的連接節點，所述連接裝置為一個或更多，位於一個或更多以下結構之內，和/或位於一處或更多處相鄰的兩個以下結構之間： 1）消能器； 2）附屬構件； 3）消能器與附屬構件之間的連接節點； 4）消能器與主體結構之間的連接節點； 5）主體結構與附屬構件之間的連接節點。
優選地，所述面外方向與所述消能器的消能方向垂直或斜交。
優選地，所述消能器為速度相關型消能器、或位移相關型消能器、或複合型消能器。
優選地，所述消能器為黏滯消能器、或黏彈性消能器、或黏滯阻尼牆、或黏彈性阻尼牆、或金屬阻尼牆、或金屬降服型消能器、或金屬摩擦型消能器、或金屬剪切型消能器、或鉛擠壓消能器、或連梁消能器、或屈曲約束支撐、或屈曲約束鋼板牆、或調諧質量消能器、或調諧液體消能器、或鉛橡膠消能器、或組合式鉛橡膠消能器、或鉛黏彈性消能器、或流體黏彈性消能器、或軟鋼摩擦消能器、或記憶合金消能器、或扇形消能器。
優選地，所述消能部件至少包括第一結構部分和第二結構部分，所述第一結構部分和第二結構部分通過所述連接裝置連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一結構部分和第二結構部分之間的相對運動被允許，以釋放所述消能部件所受到的面外方向的力，同時，在所述消能器的消能方向，所述第一結構部分和第二結構部分之間的相對運動被剛性地限制。
優選地，所述連接裝置包括鉸接部件、和/或滑動部件、和/或滾動部件、和/或扭動部件、和/或柔性部件。
優選地，所述鉸接部件包括第一鉸接連接件和第二鉸接連接件，所述第一鉸接連接件與所述第一結構部分連接，所述第二鉸接連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一鉸接連接件和第二鉸接連接件之間的相對轉動被允許。
優選地，所述滑動部件包括第一滑動連接件和第二滑動連接件，所述第一滑動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滑動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滑動連接件和第二滑動連接件之間的相對滑動被允許。
優選地，所述滾動部件包括第一滾動連接件和第二滾動連接件，所述第一滾動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滾動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滾動連接件和第二滾動連接件之間的相對滾動被允許。
優選地，所述扭動部件包括第一扭動連接件和第二扭動連接件，所述第一扭動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二扭動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一扭動連接件和第二扭動連接件之間的相對扭動被允許。
優選地，所述柔性部件與所述第一結構部分和所述第二結構部分分別連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述柔性部件可變形。
本發明的有益效果為：當消能部件受到面外方向上的面外彎矩和/或面外剪力時，消能部件便不再被面外方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證消能器對工程結構的消能減震保護作用。
以下將結合附圖對本發明的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明，以充分地瞭解本發明的目的、特徵和效果。
本申請中所採用的術語“消能器”應當被理解為：任何適用於建築、橋樑、鐵路等工程結構的利用結構耗能減震原理來實現減震目的的裝置。結構耗能減震原理是在結構物某些部位（如支撐、剪力牆、連接縫或連接件）設置耗能（阻尼）裝置（或部件），通過該裝置產生摩擦，彎曲（或剪切、扭轉），彈塑性（或黏彈性）滯回變形來耗散或吸收地震輸入結構的能量，以減小主體結構的地震反應，從而避免結構產生破壞或倒塌，達到減震控制的目的。在本領域，“消能器”也可以被稱為“消能器”。適用于本發明的“消能器”包括但不限於速度相關型消能器、位移相關型消能器、複合型消能器。具體地可以為：黏滯消能器、黏彈性消能器、黏滯阻尼牆、黏彈性阻尼牆、金屬阻尼牆、金屬降服型消能器、金屬摩擦型消能器、金屬剪切型消能器、鉛擠壓消能器、連梁消能器、屈曲約束支撐、屈曲約束鋼板牆、調諧質量消能器（TMD）、調諧液體消能器（TLD）、鉛橡膠消能器、組合式鉛橡膠消能器、鉛黏彈性消能器、流體黏彈性消能器、軟鋼摩擦消能器、記憶合金消能器、或扇形消能器。適用于本發明的“消能器”可以為金屬材質，也可以為非金屬材質；適用于本發明的“消能器”可以為主動式，也可以為被動式。
本申請中所採用的術語“消能部件”應該被理解為：消能減震結構中的非主體結構部分，包括消能器及必要的結構件或連接件。必要的結構件或連接件包括但不限於附屬構件及連接節點。
本申請中所採用的術語“附屬構件”應該被理解為：用於將消能器安裝到主體結構的結構件，例如支撐、支墩等。
本申請中所採用的術語“連接節點”應該被理解為：消能器與附屬構件或主體結構的連接所涉及到的連接結構，以及消能器與主體結構的連接所涉及到的連接結構，包括但不限於螺栓、銷軸、焊接點、預埋件、節點板等。
本申請中所採用的描述“運動被剛性地限制”應該被理解為：運動在被限制的同時，可以具有相應的工程結構所允許的誤差；本申請中所採用的描述“運動被允許”（例如，轉動被允許，移動被允許） 應該被理解為：超出相應的工程結構所允許的剛性限制的誤差範圍的運動。
本申請中所採用的術語“面外方向”應該被理解為：消能部件在消能減震結構中的消能方向的以外的方向。面外方向可能與消能方向垂直或斜交。
本申請中所採用的有關尺寸限定的描述，例如，“顯著地大於”、“相近”等應該被理解為在相應的工程結構領域所理解的意義。本申請中所採用的有關形狀和位置的描述，例如，“匹配”、“垂直”等應該被理解為在相應的工程結構領域所理解的意義。
本申請中所採用的類似“A和/或B”應當被理解為僅有A、僅有B、A和B同時存在三種情況中的一種。
本申請中所採用的針對消能部件的術語“結構部分”應該被這樣理解：結構部分內部的組件之間的相對運動被限制；不同的結構部分之間的相對運動被允許。例如，在以下圖3和圖4所示的具體實施方式中，第一連接裝置110和第一框架梁210之間的連接結構/連接節點為第一結構部分；第一連接裝置110和消能器130之間的連接結構/連接節點、消能器130、消能器130和第二連接裝置120之間的連接結構/連接節點為第二結構部分；第二連接裝置120和附屬構件400之間的連接結構/連接節點、附屬構件400、附屬構件400與第二框架梁220/第一框架柱310/第二框架柱320之間的連接結構/連接節點為第三結構部分。
圖3和圖4示出了本發明所提供的連接裝置的使用方法的第一種優選的具體實施方式。
如圖3和圖4所示，該具體實施方式中的消能減震結構包括消能器130、第一框架梁210和第二框架梁220、第一框架柱310和第二框架柱320、附屬構件400。消能器130為金屬降服消能器。其中，消能器130與第一框架梁210連接，並通過附屬構件400與第二框架梁220/第一框架柱310/第二框架柱320連接。發生地震時，震動波對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的主要破壞力的方向是位於x方向。消能器130在x方向具有消能抗震的作用。
在現有技術中，消能器130與第一框架梁210剛性地連接，並通過附屬構件400與第二框架梁220剛性地連接，使得消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220在x方向上的運動被限制。在這種情況下，如果振動波在面外方向（如y方向）對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構進行衝擊，可能會對消能部件（包括消能器130、附屬構件400以及必要的連接節點）施加在面外方向上的彎矩和/或剪力。當消能器130平面外勁度足夠大時，消能器130平面外變形較小，平面外變形主要由附屬構件400和連接節點來承擔，所以除了消能器130自身的性能外，消能部件和子結構的面外承載力對於保證消能器130在罕遇地震下能正常發揮耗能效果影響很大。當消能器130平面外勁度較小時，消能器130平面外變形較大，平面外變形由消能器130、消能部件和子結構共同承擔，此時，消能器130在平面外變形的影響下，平面內的力學性能和耗能能力會發生改變，無法發揮出設計的消能效果。無論何種情況，消能部件均承受了平面外變形與內力，因此，必須保證消能部件與子結構在平面外的承載力滿足設計要求。
本申請的發明人意外地發現解決該問題的有效和經濟的思路，就是，在面外方向上，使得消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的運動被允許。
如圖3所示，該具體實施方式中的消能減震結構還包括第一連接裝置110和第二連接裝置120。在該具體實施方式中，第一連接裝置110和第二連接裝置120都為具有鉸接結構的鉸接部件。消能器130通過第一連接裝置110和第二連接裝置120分別與第一框架梁210和附屬構件400連接，使得在y方向和z方向限定的平面內，消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的轉動被允許。這樣，當消能部件受到y方向上的彎矩和/或剪力時，消能部件便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。
作為該具體實施方式的變形，連接裝置也可以安裝在其它的位置，例如，連接裝置位於消能器130內，也就是，連接裝置作為消能器130的一部分，比如，連接裝置與消能器130的安裝板為一體。或者，連接裝置位於附屬構件400內，也就是說，附屬構件400被分為兩部分，通過鉸接部件連接在一起。圖中未示出消能部件的連接節點，包括消能器130與附屬構件400之間的連接節點、消能器130與主體結構之間的連接節點、主體結構與附屬構件400之間的連接節點。實際上，連接裝置也可以位於連接節點內。例如，連接裝置與節點板為一體。另外，連接裝置也可以位於以上所述的各結構之間，例如，位於連接節點與消能器130之間，或者，位於連接節點與附屬構件400之間。
當連接裝置位於消能部件時，整個消能部件被連接裝置分為可相互轉動的幾個部分。該具體實施方式中，消能部件被連接裝置分為第一結構部分、第二結構部分、第三結構部分。其中，第一結構部分包括消能器130與第一框架梁210之間的連接節點；第二結構部分包括消能器130；第三結構部分包括附屬構件400以及附屬構件400與第二框架梁220/第一框架柱310/第二框架柱320之間的連接節點。第一結構部分與第二結構部分之間可轉動，第二結構部分與第三結構部分之間可轉動。作為該具體實施方式的變形，從整個消能部件的角度來說，只要消能部件被連接裝置分為至少可相互轉動的兩個部分，就可以起到保證消能部件對工程結構的消能減震保護作用。
在該具體實施方式中，第一連接裝置110包括鉸接軸111，以及通過鉸接軸111連接的第一鉸接連接件112和第二鉸接連接件113。第一鉸接連接件112的數量可以為兩個，分別位於第二鉸接連接件113的兩側。作為該具體實施方式的變形，兩個第一鉸接連接件112也可以加工成一體。第一鉸接連接件112與消能器130剛性地連接，第二鉸接連接件113與第一框架梁210剛性地連接。第二連接裝置120與第一連接裝置110具有相似的結構，第二連接裝置120的第一鉸接連接件112與消能器130剛性地連接，第二鉸接連接件113與附屬構件400剛性地連接。很顯然，對於本領域的技術人員，可以依據該具體實施方式提供的原理，設計滿足力學要求的合適的形狀和尺寸的第一連接裝置110和第二連接裝置120，並採用滿足力學要求的材料，在此不再詳述。
以上提供的鉸接部件的結構也可以進行適當的變形。圖5示出了鉸接部件的一種變形方式。
如圖5所示，鉸接部件包括鉸接軸111，以及通過鉸接軸111連接的第一鉸接連接件112和第二鉸接連接件113。第一鉸接連接件112的數量為兩個，分別位於第二鉸接連接件113的兩側。第一鉸接連接件112用於與消能器130剛性地連接，第二鉸接連接件113用於與框架梁或附屬構件400剛性地連接。與圖1所示的鉸接部件所不同的是，第二鉸接連接件113的通孔114的直徑顯著地大於鉸接軸111的直徑，這樣設置的好處是，不僅第二鉸接連接件113可以繞鉸接軸111相對於第一鉸接連接件112進行轉動，而且，在y方向和z方向，第二鉸接連接件113還可以相對於第一鉸接連接件112進行移動。這樣，消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220在x方向的運動被限制，但消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220在y方向和z方向的轉動和移動被允許，消能部件便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。很顯然，本領域技術人員可以依據該變形方式提供的原理，針對具體情況對所允許的消能器130在y方向和z方向上的移動幅度進行設置，例如，僅允許消能器130在y方向上的移動，或者僅允許消能器130在z方向上的移動，或者y和z方向都允許移動，但其中一個方向的允許的移動幅度要大。為達到以上目的，只需要將第二鉸接連接件113的通孔114的形狀簡單地進行設置即可。
圖6示出了鉸接部件的另一種變形方式。
如圖6所示，該種變形方式的鉸接部件包括第一鉸接連接件112和第二鉸接連接件113，其中，第一鉸接連接件112用於與消能器130剛性地連接，第二鉸接連接件113用於與框架梁或附屬構件400剛性地連接。第二鉸接連接件113具有凹槽，第一鉸接連接件112具有嵌合部，第一鉸接連接件112的嵌合部的形狀與第二鉸接連接件113的凹槽相匹配，使得在x方向上，第一鉸接連接件112和第二鉸接連接件113的相對運動被剛性地限制，並使得在y方向和z方向限定的平面內，第一鉸接連接件112和第二鉸接連接件113的相對轉動被允許。例如，將第一鉸接連接件112的嵌合部的形狀與第二鉸接連接件113的凹槽的形狀都設置成尺寸相近的沿x方向延伸的半圓柱形。
在以上所描述的幾種變形方式中，第一連接裝置110和第二連接裝置120都被設置成鉸接部件，除此之外，第一連接裝置110和第二連接裝置120還可以被設置成非鉸接的結構。
圖7示出了連接裝置的一種非鉸接的變形方式，該在變形方式中，連接裝置為移動部件，具體為滾動部件。
如圖7所示，該滾動部件包括第一滾動連接件151、第二滾動連接件152和滾動體153，其中，第一滾動連接件151用於與消能器130剛性地連接，第二滾動連接件152用於與框架梁或附屬構件400剛性地連接。第一滾動連接件151和第二滾動連接件152都具有形狀與滾動體153匹配的凹槽，使得在x方向上，第一滾動連接件151和第二滾動連接件152的相對運動被剛性地限制，並使得在y方向和z方向限定的平面內，第一滾動連接件151和第二滾動連接件152的相對滾動被允許。例如，將滾動體153設置為沿x方向延伸的圓柱形，將第一滾動連接件151和第二滾動連接件152的凹槽的在x方向上的長度設置成與滾動體153相近。
圖8示出了連接裝置的另一種非鉸接的變形方式，該在變形方式中，連接裝置為移動部件，具體為滑動部件。
如圖8所示，該滑動部件包括第一滑動連接件161、第二滑動連接件162和中間滑動件163，其中，第一滑動連接件161用於與消能器130剛性地連接，第二滑動連接件162用於與框架梁或附屬構件400剛性地連接。第一滑動連接件161和第二滑動連接件162都具有凹槽，中間滑動件163的兩端分別嵌入到第一滑動連接件161和第二滑動連接件162的凹槽，使得在x方向上，第一滑動連接件161和第二滑動連接件162的相對運動被剛性地限制，並使得在y方向上，第一滑動連接件161和第二滑動連接件162的相對滑動被允許。例如，將中間滑動件163設置為沿x方向延伸的條形，將第一滑動連接件161和第二滑動連接件162的凹槽沿x方向的長度設置成與中間滑動件163相近，並將第一滑動連接件161和第二滑動連接件162的凹槽沿y方向的寬度設置成大於中間滑動件163的寬度，這樣，在y方向上消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的移動被允許。當消能部件受到y方向上的彎矩和/或剪力時，消能部件便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。
移動部件也可以為扭動部件。部件包括第一扭動連接件和第二扭動連接件，第一扭動連接件與第一結構部分連接，第二扭動連接件與第二結構部分連接。連接裝置被配置成：當消能部件發生面外變形時，第一扭動連接件和第二扭動連接件之間的相對扭動被允許。扭動部件的設置為本領域所熟知的技術，在此不再詳述。
除了以上所說的鉸接部件和移動部件為之外，連接裝置還可以為柔性部件，例如，用柔性材料，如橡膠，製成的可彎曲連接部，柔性部件的一端與消能器130連接，另一端與框架梁或附屬構件400連接。這樣，當消能部件受到面外方向上的彎矩和/或剪力時，消能部件便不再被面外方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。柔性部件還可以採用可拉伸或其它變形方式來實現消能部件所受到的面外方向的力被至少部分地釋放。為了保證消能器130在消能方向上與框架梁或附屬構件400的相對運動被剛性地限制，還需要另外設置用於限制運動的限制部件。限制部件的設置為本領域所熟知的技術，在此不再詳述。
在以上所述的實施方式中，第一連接裝置110和第二連接裝置120通過緊固件與消能器130、第一框架梁210和附屬構件400剛性地連接，這樣，第一連接裝置110和第二連接裝置120可以獨立地加工，與現有的消能器130匹配。安裝時，直接將現有的消能器130與框架梁或附屬構件400連接即可。作為該具體實施方式的變形，第一連接裝置110和第二連接裝置120也可以通過其它方式與消能器130、第一框架梁210和附屬構件400剛性地連接，例如，通過焊接的方式，或者，通過焊接加緊固件的方式。第一連接裝置110和第二連接裝置120還可以通過至少部分地一體成型的方式與消能器130、第一框架梁210和附屬構件400剛性地連接。例如，鉸接部件的第一鉸接連接件112與消能器130的相應連接部一體成型，鉸接部件的第二鉸接連接件113與附屬構件400的相應連接部一體成型，安裝時，最終通過鉸接軸111連接在一起。
圖9示出了本發明所提供的連接裝置的使用方法的第二種優選的具體實施方式。
如圖9所示，該具體實施方式中的消能減震結構包括第一連接裝置110和第二連接裝置120、消能器130、第一框架梁210和第二框架梁220、第一框架柱310和第二框架柱320。消能器130為黏滯阻尼牆，消能方向為x方向。第一連接裝置110和第二連接裝置120都為具有鉸接結構的鉸接部件，數量分別都為兩個（本領域技術人員也可以根據實際需求設置更多數量）。消能器130通過第一連接裝置110和第二連接裝置120分別與第一框架梁210和第二框架梁220連接，使得在y方向和z方向限定的平面內，消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的轉動被允許。這樣，當消能部件受到y方向上的彎矩和/或剪力時，消能部件便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。該具體實施方式中的消能系統也可以採用以上描述的連接部件的各種變形方式，包括鉸接結構的各種變形方式，以及非鉸接結構的各種變形方式。
圖10示出了本發明所提供的連接裝置的使用方法的第三種優選的具體實施方式。
如圖10所示，該具體實施方式中的消能減震結構包括第一連接裝置110和第二連接裝置120、消能器130、第一框架梁210和第二框架梁220、第一框架柱310和第二框架柱320、第一附屬構件410和第二附屬構件420。消能器130為黏滯阻尼牆，消能方向為x方向。第一連接裝置110和第二連接裝置120都為具有鉸接結構的鉸接部件，數量分別都為兩個。消能器130通過第一連接裝置110和第二連接裝置120分別與第一附屬構件410和第二附屬構件420連接，第一附屬構件410和第二附屬構件420分別與第一框架梁210和第二框架梁220剛性地連接，這樣，在y方向和z方向限定的平面內，消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的轉動被允許。當消能部件受到y方向上的彎矩和/或剪力時，消能部件便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。該具體實施方式中的消能減震結構也可以採用以上描述的連接裝置的各種變形方式，包括鉸接結構的各種變形方式，以及非鉸接結構的各種變形方式。
圖11示出了本發明所提供的連接裝置的使用方法的第四種優選的具體實施方式。
如圖11所示，該具體實施方式中的消能減震結構包括第一連接裝置110和第二連接裝置120、消能器130、第三連接裝置140和第四連接裝置150、第一框架梁210和第二框架梁220、第一框架柱310和第二框架柱320。消能器130為筒式黏滯消能器（包括沿軸向延伸的細長主體），消能方向為x方向。第一連接裝置110、第二連接裝置120、第三連接裝置140和第四連接裝置150都為具有鉸接結構的鉸接部件，其中，第三連接裝置140、第四連接裝置150的旋轉平面為x方向和z方向限定的與地面垂直的平面，第一連接裝置110、第二連接裝置120的旋轉平面為y方向和消能器130的軸線限定的平面。消能器130依次通過第一連接裝置110和第三連接裝置140與第一框架梁210/第一框架柱310連接，並依次通過第二連接裝置120和第四連接裝置150與第二框架梁220/第二框架柱320連接。這樣，在y方向和消能器130的軸線方向限定的平面內，消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的轉動被允許。當消能部件受到y方向上的彎矩和/或剪力時，消能器130便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。該具體實施方式中的第一連接裝置110、第二連接裝置120、第三連接裝置140和第四連接裝置150也可以採用以上描述的連接裝置的各種變形方式，包括鉸接結構的各種變形方式，以及非鉸接結構的各種變形方式。
圖12示出了本發明所提供的連接裝置的使用方法的第五種優選的具體實施方式。
如圖12所示，該具體實施方式中的消能減震結構包括第一連接裝置110和第二連接裝置120、消能器130、第三連接裝置140和第四連接裝置150、第一框架梁210和第二框架梁220、第一框架柱310和第二框架柱320。消能器130為筒式黏滯消能器（包括沿軸向延伸的細長主體），消能方向為x方向。第一連接裝置110、第二連接裝置120、第三連接裝置140和第四連接裝置150都為具有鉸接結構的鉸接部件，其中，第三連接裝置140、第四連接裝置150的旋轉平面為x方向和z方向限定的與地面垂直的平面，第一連接裝置110、第二連接裝置120的旋轉平面為y方向和消能器130的軸線限定的平面。消能器130依次通過第三連接裝置140和第一連接裝置110與第一框架梁210/第一框架柱310連接，並依次通過第四連接裝置150和第二連接裝置120與第二框架梁220/第二框架柱320連接。這樣，在y方向和消能器130的軸線方向限定的平面內，消能器130相對于第一框架梁210和第二框架梁220的轉動被允許。當消能部件受到y方向上的彎矩和/或剪力時，消能部件便不再被y方向上的彎矩和/或剪力破壞變形，從而保證對由第一框架梁210和第二框架梁220所限定的主體結構的消能減震保護作用。該具體實施方式中的第一連接裝置110、第二連接裝置120、第三連接裝置140和第四連接裝置150也可以採用以上描述的連接裝置的各種變形方式，包括鉸接結構的各種變形方式，以及非鉸接結構的各種變形方式。
以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確定的保護範圍內。
110‧‧‧第一連接裝置 153‧‧‧滾動體 111‧‧‧鉸接軸 161‧‧‧第一滑動連接件 112‧‧‧第一鉸接連接件 162‧‧‧第二滑動連接件 113‧‧‧第二鉸接連接件 163‧‧‧中間滑動件 114‧‧‧通孔 210‧‧‧第一框架梁 120‧‧‧第二連接裝置 220‧‧‧第二框架梁 130‧‧‧消能器 310‧‧‧第一框架柱 140‧‧‧第三連接裝置 320‧‧‧第二框架柱 150‧‧‧第四連接裝置 400‧‧‧附屬構件 151‧‧‧第一滾動連接件 410‧‧‧第一附屬構件 152‧‧‧第二滾動連接件 420‧‧‧第二附屬構件
圖1是現有技術中的消能減震子結構的變形示意圖。 圖2是現有技術中的消能減震子結構和消能部件在面外方向的另一變形示意圖。 圖3是本發明所提供的連接裝置的使用方法的第一種優選的具體實施方式的組成示意圖。 圖4是本發明所提供的連接裝置的使用方法的第一種優選的具體實施方式的另一組成示意圖。 圖5是圖3所示的連接裝置的結構示意圖。 圖6是圖3所示的連接裝置的一種變形方式的結構示意圖。 圖7是圖3所示的連接裝置的另一種變形方式的結構示意圖。 圖8是圖3所示的連接裝置的又一種變形方式的結構示意圖。 圖9是本發明所提供的連接裝置的使用方法的第二種優選的具體實施方式的組成示意圖。 圖10是本發明所提供的連接裝置的使用方法的第三種優選的具體實施方式的組成示意圖。 圖11是本發明所提供的連接裝置的使用方法的第四種優選的具體實施方式的組成示意圖。 圖12是本發明所提供的連接裝置的使用方法的第五種優選的具體實施方式的組成示意圖。
110‧‧‧第一連接裝置
120‧‧‧第二連接裝置
130‧‧‧消能器
210‧‧‧第一框架梁
220‧‧‧第二框架梁
310‧‧‧第一框架柱
320‧‧‧第二框架柱
410‧‧‧第一附屬構件
420‧‧‧第二附屬構件

Claims (24)

  1. 一種用於消能部件的連接裝置，所述消能部件包括消能器，或者，所述消能部件包括消能器以及，附屬構件和連接節點中的一種或兩種，且所述消能部件至少包括第一結構部分和第二結構部分，所述第一結構部分和所述第二結構部分通過所述連接裝置連接，其中：所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一結構部分和第二結構部分之間的相對運動被允許，以釋放所述消能部件所受到的面外方向的力，同時，在所述消能器的消能方向，所述第一結構部分和所述第二結構部分之間的相對運動被剛性地限制，藉以所述消能部件所受到的面外方向的力通過所述連接裝置被至少部分地釋放。
  2. 如請求項1所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述消能部件所受到的力包括面外彎矩和/或面外剪力。
  3. 如請求項1所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述連接節點包括消能器與附屬構件之間的連接節點、和/或消能器與主體結構之間的連接節點、和/或主體結構與附屬構件之間的連接節點，所述連接裝置為一個或更多，位於一個或更多以下結構之內，和/或位於一處或更多處相鄰的兩個以下結構之間：1)消能器；2)附屬構件；3)消能器與附屬構件之間的連接節點；4)消能器與主體結構之間的連接節點；5)主體結構與附屬構件之間的連接節點。
  4. 如請求項1所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述面外方向與所述消能器的消能方向垂直或斜交。
  5. 如請求項1所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述消能器為速度相關型消能器、或位移相關型消能器、或複合型消能器。
  6. 如請求項1所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述消能器為黏滯消能器、或黏彈性消能器、或黏滯阻尼牆、或黏彈性阻尼牆、或金屬阻尼牆、或金屬降服型消能器、或金屬摩擦型消能器、或金屬剪切型消能器、或鉛擠壓消能器、或連梁消能器、或屈曲約束支撐、或屈曲約束鋼板牆、或調諧質量消能器、或調諧液體消能器、或鉛橡膠消能器、或組合式鉛橡膠消能器、或鉛黏彈性消能器、或流體黏彈性消能器、或軟鋼摩擦消能器、或記憶合金消能器、或扇形消能器。
  7. 如請求項1所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述連接裝置包括鉸接部件、和/或滑動部件、和/或滾動部件、和/或扭動部件、和/或柔性部件。
  8. 如請求項7所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述鉸接部件包括第一鉸接連接件和第二鉸接連接件，所述第一鉸接連接件與所述第一結構部分連接，所述第二鉸接連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一鉸接連接件和所述第二鉸接連接件之間的相對轉動被允許。
  9. 如請求項7所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述滑動部件包括第一滑動連接件和第二滑動連接件，所述第一滑動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滑動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被 配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滑動連接件和所述第二滑動連接件之間的相對滑動被允許。
  10. 如請求項7所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述滾動部件包括第一滾動連接件和第二滾動連接件，所述第一滾動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滾動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滾動連接件和所述第二滾動連接件之間的相對滾動被允許。
  11. 如請求項7所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述扭動部件包括第一扭動連接件和第二扭動連接件，所述第一扭動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二扭動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一扭動連接件和所述第二扭動連接件之間的相對扭動被允許。
  12. 如請求項7所述之用於消能部件的連接裝置，其中，所述柔性部件與所述第一結構部分和所述第二結構部分分別連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述柔性部件可變形。
  13. 一種消能減震結構，所述消能減震結構包括主體結構以及消能部件，所述消能部件包括消能器，或者，所述消能部件包括消能器以及，附屬構件和連接節點中的一種或兩種，且所述消能部件至少包括第一結構部分和第二結構部分，其中：所述消能減震結構還包括連接裝置，所述第一結構部分和所述第二結構部分通過所述連接裝置連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一結構部分和第二結構部分之間的相對運動被允許，以釋放所 述消能部件所受到的面外方向的力，同時，在所述消能器的消能方向，所述第一結構部分和所述第二結構部分之間的相對運動被剛性地限制，藉以所述消能部件所受到的面外方向的力通過所述連接裝置被至少部分地釋放。
  14. 如請求項13所述之消能減震結構，其中，所述消能部件所受到的力包括面外彎矩和/或面外剪力。
  15. 如請求項13所述之消能減震結構，其中，所述連接節點包括消能器與附屬構件之間的連接節點、和/或消能器與主體結構之間的連接節點、和/或主體結構與附屬構件之間的連接節點，所述連接裝置為一個或更多，位於一個或更多以下結構之內，和/或位於一處或更多處相鄰的兩個以下結構之間：1)消能器；2)附屬構件；3)消能器與附屬構件之間的連接節點；4)消能器與主體結構之間的連接節點；5)主體結構與附屬構件之間的連接節點。
  16. 如請求項13所述之消能減震結構，其中，所述面外方向與所述消能器的消能方向垂直或斜交。
  17. 如請求項13所述之消能減震結構，其中，所述消能器為速度相關型消能器、或位移相關型消能器、或複合型消能器。
  18. 如請求項13所述之消能減震結構，其中，所述消能器為黏滯消能器、或黏彈性消能器、或黏滯阻尼牆、或黏彈性阻尼牆、或金屬阻尼牆、或金屬降服型消能器、或金屬摩擦型消能器、或金屬剪切型消能器、或鉛擠壓消能器、或連梁消能器、或屈曲約束支撐、或屈曲約束鋼板牆、或調諧質量消能 器、或調諧液體消能器、或鉛橡膠消能器、或組合式鉛橡膠消能器、或鉛黏彈性消能器、或流體黏彈性消能器、或軟鋼摩擦消能器、或記憶合金消能器、或扇形消能器。
  19. 如請求項13所述之消能減震結構，其中，所述連接裝置包括鉸接部件、和/或滑動部件、和/或滾動部件、和/或扭動部件、和/或柔性部件。
  20. 如請求項19所述之消能減震結構，其中，所述鉸接部件包括第一鉸接連接件和第二鉸接連接件，所述第一鉸接連接件與所述第一結構部分連接，所述第二鉸接連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一鉸接連接件和所述第二鉸接連接件之間的相對轉動被允許。
  21. 如請求項19所述之消能減震結構，其中，所述滑動部件包括第一滑動連接件和第二滑動連接件，所述第一滑動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滑動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滑動連接件和所述第二滑動連接件之間的相對滑動被允許。
  22. 如請求項19所述之消能減震結構，其中，所述滾動部件包括第一滾動連接件和第二滾動連接件，所述第一滾動連接件與所述第一結構部分連接，所述第二滾動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一滾動連接件和所述第二滾動連接件之間的相對滾動被允許。
  23. 如請求項19所述之消能減震結構，其中，所述扭動部件包括第一扭動連接件和第二扭動連接件，所述第一扭動連接件與所述第一結構部分連 接，所述第二扭動連接件與所述第二結構部分連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述第一扭動連接件和所述第二扭動連接件之間的相對扭動被允許。
  24. 如請求項19所述之消能減震結構，其中，所述柔性部件與所述第一結構部分和所述第二結構部分分別連接，所述連接裝置被配置成：當所述消能部件發生面外變形時，所述柔性部件可變形。
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