TWI815569B - 具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備 - Google Patents

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Abstract

一種具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其包括一垂直傳動桿、二上阻尼器與二下阻尼器，該二上阻尼器水平設置在一上半牆體側邊，每一上阻尼器的兩端分別連接於該垂直傳動桿之上端部和該上半牆體靠近樑柱交接處，該二下阻尼器水平設置在一下半牆體側邊，每一下阻尼器的兩端分別連接於該垂直傳動桿之下端部和該下半牆體靠近樑柱交接處。本發明之建築物減震設備利用槓桿原理敏感放大因地震引起之建築物樓層間的變位量，能夠提早進行有效之消能，且能減少所需裝設之建築物減震設備的數量，不影響該建築物之動線以及採光。

Description

具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備
本發明是關於一種建築物之減震設備，尤指一種裝設在建築物的樑柱框架之間，在建築物遭受地震外力時能減小該建築物擺動幅度，從而降低對該建築物所造成之破壞的減震設備。
地震所導致的建築物搖晃，除了會破壞該建築物的結構，甚至還會造成該建築物倒塌，因而危害屋內居民之生命和財產安全。為使建築物具備較佳的抗震能力，除了強化建築物之樑柱結構外，也能在建築物之各樓層的樑柱框架之間設置減震裝置，藉此吸收、消耗部分導致該建築物搖晃的振動能量，阻止該建築物之結構過度變形，從而減輕大樓的搖晃程度，達到降低地震對該建築物所造成之破壞的目的。
參見圖3所示，為其中一種現有技術的建築物之減震裝置，其係裝設在分別位於一建築物的一上樑柱接頭51與一下樑柱接頭52之間，該上樑柱接頭51與該下樑柱接頭52分別位於該建築物的一上樓層與一下樓層，該減震裝置包括一阻尼器40，該阻尼器40的相對兩端分別樞接於該上樑柱接頭51與該下樑柱接頭52。當地震發生且該建築物開始側向擺動，使得該上樑柱接頭51與該下樑柱接頭52相對側向位移時，該阻尼器40的長度會相應伸長或縮短，從而吸收部份導致該建築物搖晃的振動能量，達到減震效果。
然而，如圖3所示之減震裝置是將該阻尼器40斜向連接於位在上樓層的上樑柱接頭51與位在下樓層的下樑柱接頭52，故該阻尼器40對於阻止該建築物側向擺動的有效阻尼力僅為該阻尼器40之軸向阻尼力(F)的水平分力(F×cosθ)，以致該阻尼器40軸向伸縮所產生的軸向阻尼力無法全額發揮效 果，在此種設計之下，該阻尼器40能吸收的振動能量有限，且難以進一步提高消耗振動能量的功效。
進一步參見圖4所示，為另一種現有技術的建築物之減震裝置，其亦裝設在一建築物的一上樓層71與一下樓層72之間，該上樓層71在相鄰的兩結構柱體73處分別設有上樑柱接頭711，並且在該二上樑柱接頭711之間設有一組接頭722，該下樓層72在相鄰的所述兩結構柱體73處亦分別設有下樑柱接頭721，該減震裝置包括二鋼斜撐61與二阻尼器62。該二鋼斜撐61的下端分別組接於該二下樑柱接頭721，而該二鋼斜撐61的上端結合於該組接頭722，並與該下樓層72形成一個穩固構架。該二阻尼器62分別水平設置在該組接頭722左側和其中一上樑柱接頭711之間以及該組接頭722右側和另一上樑柱接頭711之間，並且每一阻尼器62的兩端分別樞接於該組接頭722和相對應的上樑柱接頭711。由於該二阻尼器62係水平配置，故其阻尼力可全額發揮效果，使圖4所示之減震裝置比圖3所示之減震裝置具備更有效的減震效果，然而，此現有技術之減震裝置的問題在於必須在一棟建築的每一樓層都分散配置多組包含了兩個阻尼器62的減震裝置，如此不但會嚴重影響該建築物的動線及採光，也要花費較高的安裝費用，不具經濟效益。
如上所述，因此現有技術之減震裝置在經濟性及功效性仍有待進一步改善之處。
有鑑於前述現有技術所存在的問題，本發明的創作目的在於提供一種具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其能提高消能阻尼力，降低大樓位移反應，並能精簡地設置，降低對建築動線及採光的影響，達到使建築物更安全、舒適並兼顧經濟效益的目的。
為了達到上述的創作目的，本發明的具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備係用以安裝在一上層樑與一下層樑之間，由該上層樑向下垂設一上半牆體，另該下層樑上設有一下半牆體，該建築物減震設備包括：一垂直傳動桿，其係可左、右偏擺地延伸設置在該上層樑與該下層樑之間，並且具有一上端部、一下端部、一第一樞接部與一第二樞接部，該第一樞接部樞接於該上半牆體，該第二樞接部樞接於該下半牆體；二上阻尼器，其係水平設置在該上半牆體側邊靠近該上層樑處，前述垂直傳動桿之上端部位於該二上阻尼器之間，每一上阻尼器的一端連接於該上半牆體靠近該上層樑與一相鄰之與上半牆體及下半牆體分離之柱體的交接處、另一端連接於該垂直傳動桿之上端部；二下阻尼器，其係水平設置在該下半牆體側邊靠近該下層樑處，前述垂直傳動桿之下端部位於該二下阻尼器之間，每一下阻尼器的一端連接於該下半牆體靠近該下層樑與一相鄰之與上半牆體及下半牆體分離之柱體的交接處、另一端連接於該垂直傳動桿之下端部。
該二上阻尼器能設置在該上半牆體的同一側面上或分別設置在該上半牆體的相對兩側面上。
該二下阻尼器能設置在該下半牆體的同一側面上或分別設置在該下半牆體的相對兩側面上。
上述上阻尼器和上述下阻尼器能為油壓阻尼器或鋼板黏彈阻尼器。
本發明之建築物減震設備的優點在於，其藉水平設置的上阻尼器和下阻尼器，配合利用槓桿原理，將地震造成的樓層間變位量敏感地放大至三至五倍的經本裝置放大之樓層間位移量，使得多支阻尼器可增效同時吸收地震帶來的破壞性能量，由於該上阻尼器和下阻尼器均水平配置，故其阻尼力均 可全額發揮效果，使本發明的建築物減震設備具有良好的減震效果。再者，由於本發明之建築物減震設備的配置集中，故除了可便於維修之外，還能降低對建築物動線及採光之影響。
11:垂直傳動桿
111:上端部
112:下端部
113:第一樞接部
114:第二樞接部
21:上阻尼器
22:下阻尼器
31:上層樑
32:下層樑
33:上半牆體
34:下半牆體
35:與上半牆體及下半牆體分離之柱體
40:阻尼器
51:上樑柱接頭
52:下樑柱接頭
61:鋼斜撐
62:阻尼器
71:上樓層
711:上樑柱接頭
72:下樓層
721:下樑柱接頭
722:組接頭
D1:樓層間變位量
D2:經本裝置放大之樓層間位移量
圖1為本發明之前視示意圖。
圖2為本發明於作用狀態之前視示意圖。
圖3為現有技術於作用狀態之前視示意圖。
圖4為另一現有技術之前視示意圖。
以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。
參見圖1所示，本發明的具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備用以安裝在一建築物的樓層之間，其中，令上、下相鄰之樓層上分別配置有一上層樑31與一下層樑32，由該上層樑31向下垂設一上半牆體33，該上半牆體33為一半層的RC(Reinforced Concrete，鋼筋混凝土)垂牆，另該下層樑32上設有一下半牆體34，該下半牆體34為一半高的獨立RC牆體，該減震設備包括一垂直傳動桿11、二支上阻尼器21與二支下阻尼器22。
該垂直傳動桿11為一鋼鈑剪力傳導桿，其係可左、右偏擺地延伸設置在該上層樑31與該下層樑32之間，並且具有一上端部111、一下端部112、一第一樞接部113與一第二樞接部114，該垂直傳動桿11之上端部111朝該上層樑31延伸，該垂直傳動桿11之下端部112朝該下層樑32延伸，該第一樞接部113與該第二樞接部114相間隔地設於該垂直傳動桿11之上端部111與下端部 112之間，並且該第一樞接部113樞接於該上半牆體33，該第二樞接部114樞接於該下半牆體34。
該二上阻尼器21橫向水平設置在該上半牆體33側邊靠近該上層樑31處，前述垂直傳動桿11之上端部111位於該二上阻尼器21之間，每一上阻尼器21的一端連接於該上半牆體33靠近該上層樑31與一相鄰之與上半牆體及下半牆體分離之柱體35的交接處、另一端連接於該垂直傳動桿11之上端部111。在如圖所示的本發明具體實施例中，該二上阻尼器21是設置在該上半牆體33的同一側面上，但不以此為限，該二上阻尼器21也可以分別設置在該上半牆體33的相對兩側面上。
該二下阻尼器22橫向水平設置在該下半牆體34側邊靠近該下層樑32處，前述垂直傳動桿11之下端部112位於該二下阻尼器22之間，每一下阻尼器22的一端連接於該下半牆體34靠近該下層樑32與一相鄰之與上半牆體及下半牆體分離之柱體35的交接處、另一端連接於該垂直傳動桿11之下端部112。在如圖所示的本發明具體實施例中，該二下阻尼器22是設置在該下半牆體34的同一側面上，但不以此為限，該二下阻尼器22也可以分別設置在該下半牆體34的相對兩側面上。
在本發明的具體實施方式中，上述上阻尼器21和上述下阻尼器22為油壓阻尼器，但不限於此，該上阻尼器21和該下阻尼器22也能是鋼板黏彈阻尼器…等各種能夠緩衝振動、消耗動能的裝置。
配合參見圖1及圖2所示，當地震發生且該建築物開始側向擺動，使得上、下相鄰之樓層相對側向位移時，該垂直傳動桿11會分別隨該上層樑31暨上半牆體33和該下層樑32暨下半牆體34移動而呈現斜向偏擺，此時，其中一上阻尼器21會受拉伸而長度伸長、另一上阻尼器21會受壓縮而長度縮短， 其中一下阻尼器22會受拉伸而長度伸長、另一下阻尼器22會受壓縮而長度縮短。
本發明之建築物減震設備藉由水平設置的上阻尼器21和下阻尼器22，配合利用槓桿原理，將地震造成的樓層間變位量D1敏感地放大到三至五倍，如該垂直傳動桿11之端部的經本裝置放大之樓層間位移量D2所示，使得多支阻尼器21、22可同時吸收地震帶來的破壞性能量，其中，由於該上阻尼器21和下阻尼器22均水平配置，故其阻尼力均可全額發揮效果，使本發明的建築物減震設備具有良好的減震效果。
藉此，本發明之建築物減震設備除了具有高效益的抑制地震破壞力及搖晃程度的效果之外，另因設備配置位置的數量會減少，故對於降低建築物之動線及採光的影響也有很大的助益。
又，一般來說，樓層之間若設有傳統剪力牆，可在建築物遇到地震時降低上、下樓層之間的相對位移量，但此傳統剪力牆並無消能功能；樓層之間若無剪力牆，則建築物在遇到地震時的搖晃時間會較長。而本發明之建築物減震設備的優點在於使無消能功能之剪力牆，即該上半牆體33和下半牆體34，增效成為具有增效阻尼功能之剪力牆，可使建築物在遇到地震時，能迅速抑制建築物因地震而產生搖晃時的變位量，並縮短搖晃時間及過程。另外由於本發明之建築物減震設備的配置集中，故除了可便於維修之外，還能降低對建築物動線及採光之影響。
再者，本發明的具體實施例是在該上半牆體33和該下半牆體34的其中一側裝設一組本發明的建築物減震設備，但不以此為限，也可以在上半牆體33和該下半牆體34的相對兩側均設置本發明的建築物減震設備，如此一來便可在同一處設置總數八支的上阻尼器21和下阻尼器22。
以上所述僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在未脫離本發明技術方案的範圍內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
11:垂直傳動桿
111:上端部
112:下端部
113:第一樞接部
114:第二樞接部
21:上阻尼器
22:下阻尼器
31:上層樑
32:下層樑
33:上半牆體
34:下半牆體
35:與上半牆體及下半牆體分離之柱體

Claims (6)

  1. 一種具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其係用以安裝在一上層樑與一下層樑之間，由該上層樑向下垂設一上半牆體，另該下層樑上設有一下半牆體，該建築物減震設備包括一垂直傳動桿、二支上阻尼器與二支下阻尼器，其中：該垂直傳動桿係可左、右偏擺地延伸設置在該上層樑與該下層樑之間，並且具有一上端部、一下端部、一第一樞接部與一第二樞接部，該第一樞接部樞接於該上半牆體，該第二樞接部樞接於該下半牆體；該二上阻尼器水平設置在該上半牆體側邊靠近該上層樑處，前述垂直傳動桿之上端部位於該二上阻尼器之間，每一上阻尼器的一端連接於該上半牆體靠近該上層樑與一相鄰之與上半牆體及下半牆體分離之柱體的交接處、另一端連接於該垂直傳動桿之上端部；該二下阻尼器水平設置在該下半牆體上靠近該下層樑處，前述垂直傳動桿之下端部位於該二下阻尼器之間，每一下阻尼器的一端連接於該下半牆體靠近該下層樑與一相鄰之與上半牆體及下半牆體分離之柱體的交接處、另一端連接於該垂直傳動桿之下端部。
  2. 如請求項1所述之具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其中，該二上阻尼器設置在該上半牆體的同一側面上。
  3. 如請求項1所述之具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其中，該二上阻尼器分別設置在該上半牆體的相對兩側面上。
  4. 如請求項1所述之具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其中，該二下阻尼器設置在該下半牆體的同一側面上。
  5. 如請求項1所述之具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其中，該二下阻尼器分別設置在該下半牆體的相對兩側面上。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之具有增效阻尼的類剪力牆機構之建築物減震設備，其中，該上阻尼器和該下阻尼器為油壓阻尼器或鋼板黏彈阻尼器。
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