TWI804605B - 滑動地震阻絕器、地震阻絕系統以及支撐用於地震阻絕及重定心的結構的方法 - Google Patents

滑動地震阻絕器、地震阻絕系統以及支撐用於地震阻絕及重定心的結構的方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種滑動地震阻絕器、一種地震阻絕系統以 及一種支撐用於地震阻絕及重定心的結構的方法。一種滑動地震阻絕器包括附裝至建築物支撐件的第一板以及自第一板延伸的至少一個細長元件。地震阻絕器亦包括第二板。第一板與第二板能夠沿水平面相對於彼此移動。地震阻絕器亦包括附裝至第二板的下部支撐元件，其中在下部支撐元件內定位有偏置配置。細長元件自第一板至少部分地延伸至下部支撐元件中，且細長元件的移動受偏置配置的影響或控制。地震阻絕器亦包括阻尼結構，阻尼結構具有與第一板以及地震阻絕器的基座間隔開的封閉端。阻尼結構被配置成包含物質，例如液體、氣體、矽酮及/或其組合且當被壓縮時縱向膨脹。

Description

滑動地震阻絕器、地震阻絕系統以及支撐用於 地震阻絕及重定心的結構的方法
[相關申請案的交叉參考]
在申請案資料表中的優先權聲明中辨識的任意及所有申請案或者對所述任意及所有申請案的任意校正併入本案供參考且作為本揭露的一部分。
本申請案大體而言是有關於地震阻絕器，且具體而言是否關於結合建築物使用以在發生地震時抑制對建築物的損壞的地震阻絕器。
地震阻絕器通常用於世界的地震可能性高的區域。地震阻絕器典型地包括位於建築物之下、建築物支撐件下面及/或位於建築物的地基中或者建築物的地基周圍的一或多個結構。
地震阻絕器被設計成使在發生地震期間向建築物直接施加的負荷及力的量最小化，以及防止對建築物的損壞。諸多地 震阻絕器包含雙板設計，其中第一板附裝至建築物支撐件的底部，且第二板附裝至建築物的地基。在板之間有橡膠層，舉例而言，所述橡膠層使板相對於彼此左右搖擺地移動。其他類型的地震阻絕器例如包含在建築物之下構建的一或多個滾輪，此便於建築物在地震期間的移動。所述滾輪以類擺方式(pendulum-like manner)排列，以使得當建築物藉由滾輪移動時，建築物首先垂直地移位直至建築物最終恢復原位。
本文中所揭露的實施例中的至少一者的態樣包括認識到當前地震阻絕器無法在地震期間提供建築物相對於地面的平緩的、水平的移動。如上所述，當前阻絕器容許一些水平移動，但移動是藉由建築物的實質的垂直移位或震動及/或在建築物水平移動時使建築物自一側傾斜至另一側的搖擺效應完成的。此種移動可能會對建築物造成不想要的損壞或應力。另外，當前阻絕器中的橡膠可能會隨著時間推移而喪失其應變容量(strain capacity)。具有在地震期間可更高效地容許建築物在任意羅盤方向上平緩地、水平地移動的簡化地震阻絕器，進而避免上述當前阻絕器的問題中的至少一或多者將為有利的。
因此，根據本文中所揭露的至少一個實施例，滑動地震阻絕器可包括第一板，所述第一板被配置成附裝至建築物支撐件，其中一個細長元件(或多個細長元件)自所述第一板的中心 (所述第一板的中心部分或其他合適的位置)延伸。所述滑動地震阻絕器可更包括第二板及低摩擦層，所述低摩擦層定位於所述第一板與所述第二板之間且被配置成使所述第一板與所述第二板沿水平面相對於彼此自由移動。滑動地震阻絕器可更包括附裝至第二板的下部支撐元件，其中在所述下部支撐元件內定位有至少一個彈簧構件或穿孔彈性元件(perforated elastomeric element)；所述一或多個細長元件自所述第一板至少部分地延伸至所述下部支撐元件中。所述滑動地震阻絕器可在地震力可影響到相關結構之前減小地平面處的地震力。
根據本文中所揭露的至少一個實施例，滑動地震阻絕器可包括第一板，所述第一板被配置成附裝至建築物支撐件，其中至少一個細長元件自所述第一板延伸。所述滑動地震阻絕器可更包括第二板以及低摩擦層，所述低摩擦層定位於所述第一板與所述第二板之間且被配置成使所述第一板及所述第二板沿水平面相對於彼此移動。所述滑動地震阻絕器可更包括下部支撐元件，所述下部支撐元件附裝至所述第二板，其中偏置元件定位於所述下部支撐元件內。所述滑動地震阻絕器可更包括至少一個阻尼結構，所述至少一個阻尼結構包括與所述第一板間隔開的第一封閉端以及與所述地震阻絕器的基座間隔開的第二封閉端，所述阻尼結構包含可變形物質且被配置成當被壓縮時縱向膨脹。
根據本文中所揭露的至少一個實施例，一種系統可包括多個阻絕器，所述多個阻絕器被配置成附裝至建築物支撐件，其 中所述阻絕器中的至少一者被配置成提供較所述阻絕器中的另一者低的重定心力。
根據本文中所揭露的至少一個實施例，一種支撐用於地震阻絕及重定心的結構的方法可包括利用第一類型的地震阻絕器中的一或多者來支撐所述結構以及利用第二類型的地震阻絕器中的一或多者來支撐所述結構，所述第二類型的地震阻絕器具有較所述第一類型的地震阻絕器低的重定心力。所述第一類型的地震阻絕器可被配置成提供較所述第二類型的地震阻絕器多的減震。所述方法可更包括使用所述第二類型的地震阻絕器中的一或多者來使所述第一類型的地震阻絕器中的一或多者重定心。
2-2、15-15、19-19、23-23、25-25、27-27、32-32:線
10:地震阻絕器/滑動阻絕器/阻絕器/翻新阻絕器
12:第一板/板
14:建築物支撐件/建築物支撐構件
16:第一支撐組件
18:第二支撐組件
20:細長元件
22:頂蓋
24:第二板/板
26、30:開口
28:低摩擦層
32:下部支撐元件/支撐元件
32a:基座
36:偏置元件
37:穿孔
38:固定元件
40:阻尼結構
42A、42B、44、a、b:間隙
45:物質
46:層
t1、t2、tb:厚度
藉由閱讀以下詳細說明以及參照實施例的附圖，本發明實施例的該些及其他特徵及優點將變得更顯而易見，在實施例的附圖中：圖1是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖2是沿圖1所示線2-2截取的圖1所示地震阻絕器的剖視圖。
圖3是圖1所示建築物支撐件以及地震阻絕器的一部分的正視圖。
圖4是圖3所示建築物支撐件及部分的俯視平面圖。
圖5是圖1所示地震阻絕器的一部分的剖視圖。
圖6是圖5所示部分的俯視平面圖。
圖7是圖1所示地震阻絕器的一部分的剖視圖。
圖8是圖7所示部分的俯視平面圖。
圖9是圖1所示地震阻絕器的一部分的剖視圖。
圖10是圖9所示部分的俯視平面圖。
圖11是圖1所示地震阻絕器的一部分的剖視圖。
圖12是圖11所示部分的俯視平面圖。
圖13是圖1至圖12所示地震阻絕器的修改形式的剖視圖。
圖14是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖15是沿圖14所示線15-15截取的圖14所示地震阻絕器的剖視圖。
圖16是圖14所示建築物支撐件以及地震阻絕器的一部分的正視圖。
圖17是圖16所示建築物支撐件及部分的俯視平面圖。
圖18是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖19是沿圖18所示線19-19截取的圖18所示地震阻絕器的剖視圖。
圖20是圖18所示建築物支撐件以及地震阻絕器的一部分的正視圖。
圖21是圖20所示建築物支撐件及部分的俯視平面圖。
圖22是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖23是沿圖22所示線23-23截取的圖20所示地震阻絕器的剖視圖。
圖24是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖25是沿圖24所示線25-25截取的圖22所示地震阻絕器的剖視圖。
圖26是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖27是沿圖26所示線27-27截取的圖26所示地震阻絕器的剖視圖。
圖28是圖26所示建築物支撐件以及地震阻絕器的一部分的正視圖。
圖29是圖28所示建築物支撐件及部分的俯視平面圖。
圖30是圖26所示地震阻絕器的阻尼結構的詳細視圖。
圖31是對附裝至建築物支撐件的滑動地震阻絕器的實施例的剖視示意圖。
圖32是沿圖31所示線32-32截取的圖31所示地震阻絕器的剖視圖。
圖33是圖31所示建築物支撐件以及地震阻絕器的一部分的 正視圖。
圖34是圖33所示建築物支撐件及部分的俯視平面圖。
為方便起見，本文中所揭露的實施例是在與商業或住宅建築物或橋樑一同使用的滑動地震阻絕器裝置的上下文中闡述的。然而，實施例亦可與其中可期望在發生地震期間最小化、抑制及/或防止對結構的損壞的其他類型的建築物或結構一同使用。
以下將闡述與不同的實施例相關聯的各種特徵。每一實施例的特徵中的所有者可個別地或一同地與其他實施例的特徵進行組合，此種組合形成本揭露的一部分。另外，並不存在對任意實施例而言為關鍵的或重要的特徵。
參照圖1，地震阻絕器10可包括被配置成抑制在發生地震期間對建築物的損壞的裝置。地震阻絕器10可包括二或更多個組件，所述二或更多個組件被配置成在發生地震期間相對於彼此移動。舉例而言，地震阻絕器10可包括二或更多個組件，所述二或更多個組件被配置成在地震期間沿幾何平面大體地或實質地相對於彼此滑動。地震阻絕器10可包括附裝至建築物支撐件的至少一個組件以及附裝至建築物的地基及/或位於地面下或地面上方的至少另一組件。在一些實施例中，地震阻絕器10是可觸及的。在一些實施例中，可使用一或多個照相機來監測地震阻絕器10。舉例而言，可使用照相機來檢查地震阻絕器10及/或建築物的部分及 /或地震阻絕器附近的地基(例如，在地震之後進行調查)。
參照圖1、圖3及圖4，舉例而言，地震阻絕器10可包括第一板12。第一板12可包括圓形板或環形板，但是亦可存在其他形狀(例如，方形)。第一板12可由金屬(例如不銹鋼)形成，但是亦可存在其他材料或材料的組合。舉例而言，在一些實施例中，第一板12可主要由金屬構成，但其中至少一個層由塑料或聚合物材料(例如以商標TEFLON®銷售的聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE))或其他相似材料構成。第一板12亦可具有厚度。第一板12亦可具有厚度。在一些實施例中，在整個第一板12中所述厚度可大體恆定，但是亦可使用變化的厚度。在一些實施例中，第一板12可具有近似½英寸的厚度「t1」，但是亦可存在其他值。厚度「t1」可基於預期負荷而變化。
如在圖3及圖4中所見，第一板12可附裝至建築物支撐件14的底部或者與建築物支撐件14的底部成一體地形成。建築物支撐件14可包括例如具有第一支撐組件16及第二支撐組件18的十字形支撐件，但是亦可結合第一板12利用其他類型的建築物支撐件14。建築物支撐件14可由木材、鋼、混凝土或其他材料製成。第一板12可例如藉由將第一板12焊接至建築物支撐件14的底部或者使用緊固件(例如螺栓、鉚釘或螺釘)或其他習知方法來附裝至建築物支撐件14。第一板12可剛性附裝至建築物支撐件14，以使得在第一板12與建築物支撐件14之間實質上不會發生相對移動。
繼續參照圖1、圖3及圖4，至少一個細長元件20可自第一板12延伸。細長元件20可與第一板12成一體地形成或者可分別附裝。舉例而言，細長元件20可螺栓連接或焊接至第一板12。細長元件20可包括圓柱形金屬桿，但是亦可存在其他形狀。在一些實施例中，細長元件20可具有圓形橫截面。在一些實施例中，細長元件20可為實心鋼(或其他合適的材料)條。細長元件20可自第一板12的幾何中心延伸。在一些實施例中，細長元件20可大體相對於第一板12的表面垂直地延伸。在一些實施例中，多個細長元件20可自第一板12延伸。舉例而言，在一些實施例中，四個細長元件20可大體自第一板12的幾何中心延伸。在一些實施例中，多個細長元件20可折曲及/或彎曲以在地震期間自地震力吸收一些能量。細長元件20亦可可選地包括頂蓋22。頂蓋22可與細長元件20的其餘部分成一體地形成。頂蓋22可由與細長元件20的其餘部分的材料相同的材料構成，但是亦可存在其他材料。頂蓋22可形成細長元件20的最下部分。
參照圖1、圖2、圖5及圖6，地震阻絕器10可包括第二板24。第二板24可包括圓形板或環形板，但是亦可存在其他形狀(例如，方形)。第二板24可由金屬(例如不銹鋼)形成，但是亦可存在其他材料或材料的組合。舉例而言，在一些實施例中，第二板24可主要由金屬構成，且具有PTFE(或其他相似的材料)黏附層。第二板24亦可具有厚度。在一些實施例中，在整個第二板24中所述厚度可大體恆定，但是亦可使用變化的厚度。在一些 實施例中，第二板24可具有近似½英寸的厚度「t2」，但是亦可存在其他值。厚度「t2」可基於預期負荷而變化。
參照圖5及圖6，第二板24可包括開口26。開口26可形成於第二板24的幾何中心處。參照圖1及圖2，開口26可被配置成接納細長元件20。開口26可被配置成容置細長元件20及第一板12相對於第二板24的移動。
舉例而言且參照圖1、圖7及圖8，地震阻絕器10可包括低摩擦層28。低摩擦層28可由例如PTFE或其他相似的材料構成。低摩擦層28可呈在其幾何中心處具有開口30的薄的環形層的形式。亦可存在低摩擦層28的其他形狀及構型。另外，儘管示出一個低摩擦層28，但是在一些實施例中，可使用多個低摩擦層28。在替代配置中，低摩擦層28可包括移動輔助層，所述移動輔助層可包括移動輔助元件(例如，軸承)。
繼續參照圖1、圖7及圖8，低摩擦層28可大體具有與第二板24的輪廓相同的輪廓。舉例而言，低摩擦層28可具有與第二板24的外徑相同的外徑以及在其幾何中心中具有與第二板24的直徑大小的開口相同的直徑大小的開口。在一些實施例中，低摩擦層28可形成至第一板12或第二板24上及/或附裝至第一板12或第二板24。舉例而言，低摩擦層28可膠黏至第一板12或第二板24。低摩擦層28可為例如在第一板12與第二板24之間提供變化的摩擦阻力的層(與在所述兩個板之間產生的正常100%相反)。較佳地，相較於用於第一板12及第二板24的材料而言，低 摩擦層28至少提供減小的摩擦阻力。舉例而言，如圖1所示，在一些實施例中，第一板12、低摩擦層28及第二板24可形成夾置構型。第一板12及第二板24二者可接觸低摩擦層28，其中低摩擦層28容許第一板12相對於第二板24的相對移動。第一板12與第二板24可因此為地震阻絕器10的獨立組件，而不沿大體水平的平面相對於彼此移動。在一些實施例中，第一板12及第二板24可支撐建築物的重量的至少一部分。
參照圖1、圖9及圖10，地震阻絕器10可另外地包括下部支撐元件32。下部支撐元件32可被配置成使第二板24穩固並將第二板24固持於合適的位置，藉此僅使第一板12相對於第二板24移動。在一些實施例中，下部支撐元件32可直接附裝至第二板24或與第二板24成一體地形成。下部支撐元件32可包括開口圓筒殼(open cylindrical shell)，如圖9及圖10所示，但是亦可存在其他形狀及構型。下部支撐元件32可掩埋於地基中或者另外附裝至建築物的地基以使得在發生地震期間下部支撐元件大體與地基一同移動。在一些實施例中，下部支撐元件32可包括基座32a。在一些實施例中，基座32a可為與下部支撐元件32分開的組件。基座32a可附裝至下部支撐元件32及/或建築物的地基。
參照圖1、圖2、圖11、圖12及圖13，下部支撐元件32可被配置成容納幫助引導細長元件20的至少一個組件並在發生地震之後使細長元件20朝或者向原始靜止位置返回。舉例而言，如圖1、圖11及圖12所示，地震阻絕器10可包括至少一個 偏置元件36，例如，彈簧組件或工程穿孔橡膠組件(engineered perforated rubber component)。偏置元件36可為彈性材料或其他彈簧組件。偏置元件36可為單個組件或多個組件(例如，組件的堆疊，如圖中所示)。較佳地，偏置元件36包括可被材料(例如液體或固體材料(例如，矽酮))填充的空隙或穿孔37。偏置元件36可包括平面金屬彈簧或工程穿孔橡膠。偏置元件36可容納於下部支撐元件32內。所使用的偏置元件36的數目及構型可取決於建築物的大小。圖13以示意形式示出偏置元件36，偏置元件36可為或可包括橡膠組件、彈簧組件、其他偏置元件或其任意組合。
繼續參照圖1、圖2、圖11及圖12，地震阻絕器10可包含工程彈性材料。偏置元件36可包含合成橡膠，但是亦可存在其他類型的材料。可使用保護材料(例如液體(例如，油))來保留偏置元件36的屬性。可使用偏置元件36填充於下部支撐元件32內的其餘間隙或開口中。可使用偏置元件36來幫助引導細長元件20並在發生地震之後使細長元件20朝或者向原始靜止位置返回。
細長元件20可被硫化及/或黏附至偏置元件36。舉例而言，當存在風力或地震力時，此可對細長元件20與偏置元件36之間的相對垂直移動產生另外的阻力。細長元件20可沿細長元件20的任意合適的部分黏附至偏置元件36。舉例而言，細長元件20可沿偏置元件36與細長元件20的側邊緣的交疊長度的一部分或全部黏附至偏置元件36。
地震阻絕器10可另外包括至少一個固定元件38(圖13)。固定元件38可被配置成固定及/或固持細長元件20。固定元件38可包含例如硬化彈性材料及/或黏合劑(例如膠水)。視需要，可使用不同的可能的固定元件。可能存在各種數目的固定元件。在裝配地震阻絕器10期間，細長元件20可例如穿過固定元件向下插入。
總體而言，地震阻絕器10的配置可提供支撐框架來使細長元件20在開口26容許的水平面內在任意方向上在地震期間水平地移位。此可至少部分地歸因於在細長元件20的底部(例如，在頂蓋22處)與下部支撐元件32的底部之間可存在間隙「a」(參見圖1)。此間隙「a」可容許細長元件20自下部支撐元件32保持解耦合，且因此容許細長元件20在發生地震期間在第二板24的開口26內移動。間隙「a」(且更具體而言，細長元件20自下部支撐元件32解耦合)亦容許附裝至細長元件20或者與細長元件20成一體地形成的第一板12及建築物支撐件14在地震期間水平地滑動。間隙「a」的大小可變化。
地震阻絕器10的配置亦可提供框架以朝或者向建築物支撐件14的原始靜止位置攜帶回建築物支撐件14。舉例而言，結合下部支撐元件32內的一系列固定元件38及/或偏置元件36，一或多個偏置元件(例如減震器)可一同工作以使細長元件20易於朝下部支撐元件32內的中心靜止位置返回，因此攜帶第一板12及建築物支撐構件14返回至期望靜止位置中。
在發生地震期間，可藉由偏置元件36將地面地震力傳送至細長元件20且最終傳送至建築物或建築物自身的結構。細長元件20及偏置元件36可促進對地震力的阻尼。滑動阻絕器10的橫向剛性可受偏置元件36、摩擦力及/或細長元件20控制。在發生風力及小地震時，僅摩擦力(例如，板12與板24之間)有時便可足以控制或限制建築物的移動及/或完全防止建築物的移動。結構的移動的延遲及阻尼可受具有矽酮填充的穿孔37的偏置元件36或者彈簧組件及開口26控制。在一些實施例中，地震旋轉力(例如，由一些地震造成的地面的扭轉、扭曲)可因上述阻絕器10的設計的性質而被容易地控制。舉例而言，由於開口26、細長元件20及/或偏置元件36，因此即使不是全部亦有大部分的地震力可被阻絕器10吸收及減小，藉此抑制或防止對建築物的損壞。
在一些實施例中，頂蓋22可抑制或防止在發生地震期間第一板12的向上垂直移動。舉例而言，頂蓋22可具有較固定元件38的直徑大的直徑，且頂蓋22可定位於固定元件38(參見圖1)之下以使得頂蓋22抑制細長元件20垂直地上移。
儘管圖1至圖12闡述並示出一個地震阻絕器10，但是在一些實施例中，建築物或其他結構可包含地震阻絕器10的系統。舉例而言，地震阻絕器10可位於或裝設於建築物或其他結構下面的特定位置處。
在一些實施例中，地震阻絕器10可在構建建築物之前裝設。在一些實施例中，地震阻絕器的至少一部分可作為翻新阻 絕器10裝設至已存在的建築物。舉例而言，支撐元件32可附裝至現有地基的頂部。
圖13示出地震阻絕器10的修改形式，其中第一板12及第二板24的結構基本倒置。換句話說，第一板12的直徑大於第二板24。舉例而言且並非限制，圖13的構型可良好地適用於特定應用(例如橋樑)。可利用更大且更長的頂部板或第一板12來適配其他類型的結構(包括橋樑)。利用此種配置，第二板24在第一板12相對於第二板24的多個位置中支撐第一板12。低摩擦層28可定位於第一板12的底表面上或第二板24的頂表面上或者塗敷至第一板12的底表面或第二板24的頂表面，或者兩者。就其他方面而言，圖13所示阻絕器10可與圖1至圖12所示阻絕器10相同或相似(然而，如上所述，偏置元件36可為任意合適的配置)。在一些實施例中，舉例而言，偏置元件36可包括由放射取向的壓縮彈簧形成的層。
圖14至圖17闡述並示出地震阻絕器10的替代設計。圖14至圖17所示實施例相似於先前在圖1至圖13中所闡述者，但在具有多個細長元件20的地震阻絕器10的上下文中闡述。未具體論述的特徵可採用與參照其他實施例論述者相同或相似的方式來配置。
參照圖14、圖16及圖17，多個細長元件20可自第一板12延伸。舉例而言，在一些實施例中，2個至40個細長元件20可大體自第一板12的幾何中心延伸。在一些構型中，細長元件 20包含於與先前實施例的單個細長元件20的橫截面面積近似相等的橫截面面積內。細長元件的大小可端視相關準則(例如預期負荷)而變化。
舉例而言，在一些實施例中，細長元件20可與第一板12成一體地形成或者可分別附裝。舉例而言，細長元件20可螺栓連接或焊接至第一板12。細長元件20可包括圓柱形金屬桿，但是亦可存在其他形狀。在一些實施例中，細長元件20可具有圓形橫截面。在一些實施例中，細長元件20可為實心鋼(或其他合適的材料)條。細長元件20可大體自第一板12的幾何中心延伸。在一些實施例中，細長元件20可大體相對於第一板12的表面垂直地延伸。在一些實施例中，細長元件20可折曲及/或彎曲以在地震期間自地震力吸收一些能量。細長元件20亦可可選地包括一或多個頂蓋，所述一或多個頂蓋相似於先前實施例的頂蓋22。
參照圖14及圖15，第二板24中的開口26可被配置成接納細長元件20。開口26可被配置成容置細長元件20及第一板12相對於第二板24的移動。
參照圖14及圖15，下部支撐元件32可被配置成容納幫助引導細長元件20的至少一個組件並在發生地震之後使細長元件20朝或者向原始靜止位置返回。舉例而言，地震阻絕器10可包括至少一個偏置元件36，例如，彈簧組件或工程穿孔橡膠組件。偏置元件36可為單個組件或多個組件(例如，組件的堆疊，如圖中所示)。較佳地，偏置元件36包括可被材料(例如液體或固體材 料(例如，矽酮))填充的空隙或穿孔37。偏置元件36可包括平面金屬彈簧或工程穿孔橡膠。偏置元件36可容納於下部支撐元件32內。所使用的偏置元件36的數目及構型可取決於建築物的大小。
繼續參照圖14及圖15，地震阻絕器10可包含工程彈簧材料。偏置元件36可包含合成橡膠，但是亦可存在其他類型的材料。可使用偏置元件36填充於下部支撐元件32內的其餘間隙或開口中。可使用偏置元件36來幫助引導細長元件20並在發生地震之後使細長元件20朝或者向原始靜止位置返回。
細長元件20可被硫化及/或黏附至偏置元件36。舉例而言，當存在風力或地震力時，此可對細長元件20與偏置元件36之間的相對垂直移動產生另外的阻力。細長元件20可沿細長元件20的任意合適的部分黏附至偏置元件36。舉例而言，細長元件20可沿偏置元件36與細長元件20的側邊緣的交疊長度的一部分或全部黏附至偏置元件36。
總體而言，地震阻絕器10的配置可提供支撐框架來使細長元件20在開口26容許的水平面內在任意方向上在地震期間水平地移位。此可至少部分地歸因於在細長元件20的底部(或頂蓋)與下部支撐元件32的底部之間可存在間隙「a」(參見圖14)。此間隙「a」可容許細長元件20自下部支撐元件32保持解耦合，且因此容許細長元件20在發生地震期間在第二板24的開口26內移動。間隙「a」(且更具體而言，細長元件20自下部支撐元件32 解耦合)亦容許附裝至細長元件20或者與細長元件20成一體地形成的第一板12及建築物支撐件14在地震期間水平地滑動。間隙「a」的大小可變化。
地震阻絕器10的配置亦可提供框架以朝或者向建築物支撐件14的原始靜止位置攜帶回建築物支撐件14。舉例而言，結合下部支撐元件32內的一系列固定元件38及/或偏置元件36，一或多個偏置元件(例如減震器)可一同工作以使細長元件20易於朝下部支撐元件32內的中心靜止位置返回，因此攜帶第一板12及建築物支撐構件14返回至期望靜止位置中。
在發生地震期間，可藉由偏置元件36將地面地震力傳送至細長元件20且最終傳送至建築物或建築物自身的結構。細長元件20及偏置元件36可促進對地震力的阻尼。滑動阻絕器10的橫向剛性可受彈簧組件、摩擦力及細長元件20控制。在發生風力及小地震時，僅摩擦力(例如，板12與板24之間)有時便可足以控制或限制建築物的移動及/或完全防止建築物的移動。結構的移動的延遲及阻尼可受具有矽酮填充的穿孔37的偏置元件36或者彈簧組件及開口26控制。在一些實施例中，地震旋轉力(例如，由一些地震造成的地面的扭轉、扭曲)可因上述阻絕器10的設計的性質而被容易地控制。舉例而言，由於開口26、細長元件20及/或偏置元件36，因此即使不是全部亦有大部分的地震力可被阻絕器10吸收及減小，藉此抑制或防止對建築物的損壞。提供直徑(或橫截面大小)較小的多個細長元件20可容許相對於單個較大 的細長元件20存在更大的振動阻尼。直徑(或橫截面大小)較小的多個細長元件20可容許較單個較大的細長元件20存在更均勻的力的分佈。
在一些實施例中，頂蓋(若存在)可抑制或防止在發生地震期間第一板12的向上垂直移動。舉例而言，頂蓋可具有較偏置元件36的直徑大的直徑或界定較偏置元件36的總體直徑大的總體直徑，且頂蓋可定位於偏置元件36之下以使得頂蓋抑制細長元件20垂直地上移。
圖18至圖34闡述並示出地震阻絕器10的替代設計。圖18至圖34所示實施例相似於先前在圖1至圖17中所闡述者，但另外地或作為另一選擇包括特定特徵。舉例而言，圖22至圖25是在具有朝地震阻絕器10的基座設置的偏置元件36的地震阻絕器10的上下文中闡述的，且圖26至圖34是在具有阻尼結構40以進一步促進對地震力的阻尼的地震阻絕器10的上下文中闡述的。未具體論述的特徵可採用與參照其他實施例論述者相同或相似的方式來配置。
參照圖22至圖25，在一些實施例中，在細長元件20及下部支撐元件32及/或地震阻絕器10的基座32a之間可存在空隙或空間。舉例而言，地震阻絕器10在細長元件20與下部支撐元件32的橫向側之間可不包括向細長元件20的橫向側設置的偏置元件36。在一些實施例中，地震阻絕器10可包括朝地震阻絕器10的基座設置及/或被限制至地震阻絕器10的基座的偏置元件 36。如圖22所示，偏置元件36可具有厚度tb。在所示出的配置中，偏置元件36與細長元件20的嚙合被限制成不大於細長元件20底部三分之一、不大於細長元件20底部五分之一、不大於細長元件20底部八分之一或十分之一。偏置元件36可為單個組件或多個組件(例如，組件的堆疊)。偏置元件36可包含矽酮、橡膠、液體及/或任意其他合適的材料。偏置元件36可連接至或固定至下部支撐元件32的橫向側及/或底部部分及/或基座32a(例如，使用膠水、硫化等)。細長元件20可延伸至偏置元件36的至少一部分中。舉例而言，如圖22所示，細長元件20的延伸至偏置元件36中的所述部分的長度可為偏置元件36的厚度tb的約一半。在細長元件20的端部與下部支撐元件32的底部及/或基座32a之間可存在間隙。所述間隙可包括偏置元件36的一部分。在一些實施例中，細長元件20的下端可附裝至偏置元件36(例如，使用膠水等)。如圖24所示，此種配置可需要在發生地震時使細長元件20彎曲，此可促進對地震力的另外的阻力或阻尼。在一些實施例中，在地震阻絕器10中可包括重定心機制。
參照圖26至圖34，在一些實施例中，阻尼結構40可替換及/或增補偏置元件36中的穿孔37。在一些實施例中，地震阻絕器10包括多於一個阻尼結構40。舉例而言，地震阻絕器10可包括2個至50個阻尼結構40。在一些實施例中，阻尼結構40可具有圓形橫截面。在一些實施例中，阻尼結構40可為中空的。舉例而言，阻尼結構40可為圓柱形管。
阻尼結構40可為可變形的。在一些實施例中，阻尼結構40可包括可變形周邊。在一些實施例中，阻尼結構40可包括橡膠外觀。在一些實施例中，阻尼結構40可為封閉結構。舉例而言，阻尼結構40可具有封閉端。在一些實施例中，阻尼結構40可至少部分地被物質填充。在一些實施例中，阻尼結構40的內部全部被物質45填充。舉例而言，阻尼結構40可被液體、氣體及/或任意其他合適的物質(例如，矽酮)45填充。此可對阻尼結構40的變形產生另外的阻力且可使得能夠達成對地震力的進一步阻尼。
在一些實施例中，如圖26所示，在阻尼結構40的第一端與第一板12及/或第二板24之間存在間隙42A。在一些實施例中，在阻尼結構40的第二端與地震阻絕器10的基座之間存在間隙42B。在一些實施例中，在細長元件20的底部及/或偏置元件36的底部與下部支撐元件32的底部之間存在間隙「a」。在一些實施例中，在偏置元件36的頂部與第一板12及/或第二板24之間存在間隙「b」。間隙「a」、「b」可分別大於間隙42B、42A。
在一些實施例中，阻尼結構40設置於偏置元件36中的空隙或穿孔37內。在一些實施例中，在阻尼結構40與穿孔37之間存在間隙44。然而，阻尼結構40亦可緊緊地接納於偏置元件36內。在一些實施例中，當存在地震力時，阻尼結構40與穿孔37之間的間隙44減小。在一些實施例中，地震力可使穿孔37壓縮、大小減小及/或移動至封閉位置。當在地震期間受到地震力(例 如，徑向壓力)時，阻尼結構40可縱向膨脹。舉例而言，阻尼結構40可在向上的縱向方向上、在向下的縱向方向上或者在兩個方向上膨脹。當被壓縮時，阻尼結構40的長度可增大及/或直徑可減小。在一些實施例中，阻尼結構40可膨脹至阻尼結構40的每一端上方及/或下方的一或多個間隙42A、42B中。在一些實施例中，阻尼結構40及/或穿孔37可在發生地震之後朝或向原始靜止位置返回。
在一些實施例中，阻尼結構40可包括被配置成在阻尼結構40的縱向膨脹期間減小由阻尼結構40產生的摩擦的量的層46。在一些實施例中，阻尼結構40可包括沿阻尼結構40的周邊的一部分設置的層46。在一些實施例中，阻尼結構40可包括沿阻尼結構40的全部周邊設置的層46。舉例而言，阻尼結構40可具有PTFE或其他合適的材料、襯墊。
可為給定結構使用多於一個地震阻絕器10。舉例而言，可一同使用至少2個至10個或2個至20個地震阻絕器10。地震阻絕器10的數目可取決於結構的大小(例如建築物或橋樑的大小)。當一同使用多個地震阻絕器10時，阻絕器10中的一些阻絕器10的設計可不同。舉例而言，使用其中阻絕器10中的一些阻絕器10不同地設計的多個阻絕器10可輔助地震阻絕器10的重定心。阻絕器10中的一些阻絕器10可主要或唯一地用於減震而具有小的重定心能力或不具有重定心能力，且阻絕器10中的一些阻絕器10可用於對所述多個阻絕器10進行定心。對阻絕器10進行 重定心亦可提供減震。可使用定心的與未定心的阻絕器10的組合。
儘管已在某些較佳的實施例及實例的上下文中揭露了該些發明，然而熟習此項技術者將理解，本發明超出具體揭露的實施例延伸至本發明的其他替代實施例及/或用途以及本發明的明顯修改及等效形式。另外，儘管已詳細示出並闡述了本發明的若干變型，然而基於本揭露處於該些發明的範圍內的其他修改對於熟習此項技術者而言將顯而易見。亦預期，可作出對實施例的具體特徵及態樣的各種組合或子組合且所述各種組合或子組合仍落於本發明的範圍內。
應理解，所揭露實施例的各種特徵及態樣可彼此進行組合或取代以形成所揭露發明的不同的模式。因此，預期本文中所揭露的本發明的至少一些發明的範圍不應受上述特定揭露的實施例的限制。
2-2:線
10:地震阻絕器/滑動阻絕器/阻絕器/翻新阻絕器
12:第一板/板
14:建築物支撐件/建築物支撐構件
20:細長元件
22:頂蓋
24:第二板/板
28:低摩擦層
32:下部支撐元件/支撐元件
32a:基座
36:偏置元件
37:穿孔
a:間隙

Claims (15)

  1. 一種滑動地震阻絕器，包括：第一板，被配置成附裝至建築物支撐件；至少一個細長元件，自所述第一板延伸；第二板；低摩擦層，定位於所述第一板與所述第二板之間且被配置成使所述第一板與所述第二板沿水平面相對於彼此移動；下部支撐元件，附裝至所述第二板；偏置元件，定位於所述下部支撐元件內；以及至少一個阻尼結構，包括與所述第一板間隔開的第一封閉端以及與所述地震阻絕器的基座間隔開的第二封閉端，所述阻尼結構包含可變形物質且被配置成當被壓縮時縱向膨脹，其中所述至少一個阻尼結構是被所述可變形物質部分地或全部地填充的圓柱形管。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，其中所述至少一個阻尼結構包括多個阻尼結構。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，更包括所述偏置元件中的至少一個空隙，其中所述至少一個阻尼結構設置於所述至少一個空隙內。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的阻絕器，更包括所述至少一個阻尼結構的外邊緣與所述至少一個空隙的外邊緣之間的間隙。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，其中所述可變形物質是氣體、液體、矽酮或其組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，更包括設置於所述至少一個阻尼結構的周邊周圍的聚四氟乙烯層。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，其中所述至少一個細長元件包括多個細長元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，其中所述偏置元件朝所述地震阻絕器的所述基座設置，且所述偏置元件鄰近所述至少一個細長元件的不超過底部三分之一設置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，其中所述偏置元件包括組件的堆疊。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，更包括所述至少一個細長元件的下端與所述阻絕器的所述基座之間的間隙，所述偏置元件的至少一部分設置於所述間隙中，其中所述至少一個細長元件的所述下端附裝至所述偏置元件。
  11. 一種地震阻絕系統，包括：多個阻絕器，被配置成附裝至建築物支撐件；其中所述多個阻絕器中的至少一者是如申請專利範圍第1項所述的阻絕器，其中所述多個阻絕器中的至少另一者包括所述至少一個細長元件，且所述多個阻絕器具有在發生地震之後使所述至少一個細長元件朝原始靜止位置返回的重定心力；且 其中所述阻絕器中的至少另一者被配置成提供較如申請專利範圍第1項所述的阻絕器低的所述重定心力。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的地震阻絕系統，其中所述阻絕器中的至少一者包括多個細長元件。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的地震阻絕系統，其中所述阻絕器中的至少一者被配置成使地震力進一步減小。
  14. 一種支撐用於地震阻絕及重定心的結構的方法，包括：利用第一類型的地震阻絕器中的一或多者來支撐所述結構，其中所述第一類型的地震阻絕器是如申請專利範圍第1項所述的阻絕器；利用第二類型的地震阻絕器中的一或多者來支撐所述結構，其中所述第二類型的地震阻絕器包括所述至少一個細長元件，且所述第一類型的地震阻絕器以及所述第二類型的地震阻絕器具有在發生地震之後使所述至少一個細長元件朝原始靜止位置返回的重定心力，所述第二類型的地震阻絕器具有較所述第一類型的地震阻絕器低的所述重定心力。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，更包括使用所述第二類型的地震阻絕器中的一或多者來使所述第一類型的地震阻絕器中的一或多者重定心。
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