專利名稱：用于高性能結(jié)構(gòu)的工程木結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)應(yīng)力工程木建筑物結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)提供保護(hù)防止極端荷載事件，比如地震事件或強(qiáng)風(fēng)荷載或?qū)ㄖ锏漠惓Ｖ亓奢d。
背景技術(shù)：
近十年來(lái)，已增加了對(duì)遭受地震活動(dòng)地區(qū)的多層混凝土和鋼制建筑物結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研制工作，所述結(jié)構(gòu)系統(tǒng)不僅防止建筑物的災(zāi)難性破壞并保護(hù)生命，而且還能使建筑物抗震不使結(jié)構(gòu)損壞，從而減少建筑物修復(fù)和/或重建的經(jīng)濟(jì)成本以及將地震后工作中斷(停工)減至最小。
在某些情況下，包括旋風(fēng)的暴風(fēng)還能造成建筑物運(yùn)動(dòng)和結(jié)構(gòu)破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的或者至少可供選擇的用于建筑物的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，所述結(jié)構(gòu)系統(tǒng)提供至少一定程度保護(hù)，防止地震和/或風(fēng)荷載事件，目的是避免或最大程度減小隨著這種荷載事件對(duì)建筑物的結(jié)構(gòu)破壞。
廣義地說(shuō)， 一方面本發(fā)明包括一種建筑物，所述建筑物包括
連接部分，所述連接部分位于建筑物的工程木承重構(gòu)件與建筑物的另一承重構(gòu)件或基礎(chǔ)之間，
至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力筋，所述預(yù)應(yīng)力筋將多個(gè)承重元件或者一個(gè)承重構(gòu)件與基礎(chǔ)系結(jié)在一起，和
至少一個(gè)消能裝置，所述消能裝置可更換地被連接在所述多個(gè)承重構(gòu)件或所述一個(gè)承重構(gòu)件與基礎(chǔ)之間，這種消能裝置吸收來(lái)自造成連接部分相對(duì)運(yùn)動(dòng)的荷載事件的能量。在一種形式中，建筑物包括兩層或多層。在另一種形式中，建筑物包括單層。
在優(yōu)選的形式中，消能裝置在外部連接在多個(gè)承重構(gòu)件或一個(gè)承重構(gòu)件與基礎(chǔ)之間，如將要進(jìn)一步說(shuō)明的那樣。
通常， 一個(gè)或多個(gè)承重構(gòu)件是建筑物的一個(gè)或多個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件，比如梁、柱或墻?？晒┻x擇地，承重構(gòu)件可以是同樣承重的樓板單元。樓板單元可以或者不可以用梁和/或柱和/或墻支承。側(cè)向荷載系統(tǒng)包括構(gòu)架(相互固定的梁和柱，而柱固定到基礎(chǔ)上)、或墻(固定到基礎(chǔ)上)、或構(gòu)架和墻的組合。樓板使墻或構(gòu)架相互系結(jié)，并支承在梁和/或柱和/或墻上。
因此，連接部分可以是梁與柱連接部分，比如一個(gè)梁與一個(gè)柱之間的梁與柱連接部分，在柱的兩個(gè)相對(duì)(或多個(gè))側(cè)部上柱與梁之間的梁與柱連接部分，或者使兩個(gè)梁連接到柱上并從該柱朝不同方向延伸的角梁與柱連接部分。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)"梁"應(yīng)當(dāng)理解為包括一承重構(gòu)件，所述承重構(gòu)件無(wú)論是水平的還是與水平成一角度都支承屋頂，比如通常稱為例如屋架的屋頂支承結(jié)構(gòu)構(gòu)件?？晒┻x擇地，連
接部分可以是柱與基礎(chǔ)連接部分；墻與基礎(chǔ)連接部分；這里墻構(gòu)件是承重構(gòu)件；或者相鄰墻構(gòu)件，比如墻板之間的連接部分，這里，墻板是承重構(gòu)件；或者是墻與梁連接部分，例如在墻之間伴隨梁的分開(kāi)的墻組件中；或者樓板與梁或柱或墻的連接部分。
通常，工程木梁、柱或墻板是多層膠合木(LVL)。所謂多層膠合木構(gòu)件指的是通過(guò)將厚度高達(dá)約10毫米的木單板或?qū)咏Y(jié)合在一起生產(chǎn)的梁、柱或墻板，其至少大部分單板的紋理通常朝梁、柱或墻板的縱向方向上延伸。可供選擇地，工程木構(gòu)件可以是平行細(xì)木絲(strand )構(gòu)件。所謂平行細(xì)木絲構(gòu)件指的是構(gòu)件由長(zhǎng)的單板細(xì)木絲構(gòu)成，所述單板細(xì)木絲的至少大部分被平行鋪放，結(jié)合在一起，以形成構(gòu)件。
可供選擇地，構(gòu)件可以是膠合多層木構(gòu)件，所謂膠合多層木構(gòu)件指的是構(gòu)件由單獨(dú)的木片構(gòu)成，所述木片的厚度通常為大約10mm至大約50mm,端部接合在一起，以形成更長(zhǎng)的段，所述更長(zhǎng)的段又層壓在一起，以形成構(gòu)件。
一個(gè)或更多個(gè)連接部分通過(guò)一個(gè)或多個(gè)預(yù)應(yīng)力筋系結(jié)在一起。優(yōu)選的是，預(yù)應(yīng)力筋未沿著構(gòu)件的長(zhǎng)度結(jié)合(未固定)到構(gòu)件上，但它們可以通過(guò)以間隔開(kāi)的間距固定到構(gòu)件上而部分地結(jié)合。預(yù)應(yīng)力筋可以是直的，或者可以沿著構(gòu)件改變方向。通常，預(yù)應(yīng)力筋向構(gòu)件和接合部施加預(yù)應(yīng)力。
一個(gè)或更多個(gè)消能裝置可更換地連接在連接部分上處的構(gòu)件之間，使在例如地震或極端風(fēng)荷載事件之后受拉伸或壓縮或彎曲而屈服的損失消能裝置或其功能部件能被更換。優(yōu)選的是，消能裝置被固定到構(gòu)件的外部，如將要進(jìn)一步說(shuō)明的那樣，但可供選擇地，消能裝置可以安裝在連接木構(gòu)件之間內(nèi)部的孔或腔內(nèi)，這樣使消能裝置或其主要功能部件能被拆下和更換。
在足夠巨大的地震或極端風(fēng)事件期間，在連接部分發(fā)生受控制的搖擺運(yùn)動(dòng)。例如，連接到本發(fā)明的底部基礎(chǔ)上的柱或豎直承重墻板可能搖擺，或者在梁與柱的連接部分可能發(fā)生搖擺。在搖擺運(yùn)動(dòng)期間，能量通過(guò)可更換消能裝置消散，而預(yù)應(yīng)力筋將連接部分保持在一起，并在運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)使連接的構(gòu)件自動(dòng)定心或者恢復(fù)到它們彼此相對(duì)的原始位置。然后可以在不需要更換工程木承重構(gòu)件的情況下更換消能裝置。
在一種形式中， 一個(gè)或更多個(gè)消能裝置各包括兩個(gè)板，所述兩個(gè)板向兩個(gè)連接承重構(gòu)件的相鄰表面中的每一個(gè)表面上固定一個(gè)；一個(gè)托架或多個(gè)托架，所述一個(gè)托架固定到至少一個(gè)板上，而所述多個(gè)托架向每個(gè)板上固定一個(gè)，或者固定到每個(gè)板上和穿過(guò)每個(gè)板固定到承重構(gòu)件上，各托架在板的表面上具有比板的表面面積小的底腳區(qū)(footprint);和功能部件，所述功能部件通過(guò)一個(gè)或多個(gè)托架連接在承重構(gòu)件之間，所述功能部件在地震活動(dòng)期間將變形，以吸收能量。在優(yōu)選的形式中，功能部件包括縱向延伸的構(gòu)件，所述構(gòu)件在其每一端可拆卸地固定到托架上?？晒┻x擇地，消能裝置可以是彎曲的構(gòu)件或者是大量緊固件，比如釘子。本說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)"包括"意思是"至少是一 部分"，也就是說(shuō)，當(dāng)中止包括那個(gè)術(shù)語(yǔ)的獨(dú)立權(quán)利要求時(shí)，在每個(gè)權(quán) 利要求中由那個(gè)術(shù)語(yǔ)開(kāi)始的特點(diǎn)將必須存在，而其它特點(diǎn)同樣能存在。


本發(fā)明參照附圖進(jìn)一步說(shuō)明，所述附圖示出本發(fā)明的各種實(shí)施例，
這些實(shí)施例僅作為示例，不表示限制本發(fā)明。在圖中 圖l和2示出承重墻板的墻，
圖3a-d示出在相鄰墻板之間使用的消能裝置的一種形式，
圖4a-e示出在相鄰墻板之間使用的消能裝置的可供選擇的形式，
圖5示出相鄰墻板之間消能裝置的另一種形式，
圖6和7示出用于多層建筑物的構(gòu)架，
圖8示出建筑物墻的一部分，所述部分包括在承重墻板之間聯(lián)接 的梁，
圖9a和9b更詳細(xì)地示出消能裝置的一種形式， 圖10至13示出梁與柱或者柱或墻板與基礎(chǔ)的連接部分之間消能 裝置的可供選擇的形式。
具體實(shí)施例方式
圖l示出兩個(gè)用工程木材，比如LVL制成的承重墻板P。圖2示 出四個(gè)這種墻板。墻板P位于基礎(chǔ)F上。墻板通過(guò)預(yù)應(yīng)力筋T系結(jié)到 基礎(chǔ)上。通常預(yù)應(yīng)力筋T包括桿或棒或金屬絲或它們的組、鋼或合金 或碳纖維或其它高抗拉強(qiáng)度材料制的纜繩。預(yù)應(yīng)力筋T經(jīng)過(guò)每個(gè)墻板 P而通過(guò)縱向延伸的腔。預(yù)應(yīng)力筋T被固定到基礎(chǔ)F里或其上，并通 過(guò)被錨固到錨固裝置5上而固定在墻板P的頂部。例如，每個(gè)預(yù)應(yīng)力 筋的螺紋端可穿過(guò)一板，并用螺栓緊固在另一側(cè)上。這也能調(diào)節(jié)由預(yù) 應(yīng)力筋所施加的預(yù)應(yīng)力，并能在建筑物的使用壽命期間不時(shí)地增加/ 調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)力筋中的預(yù)應(yīng)力。也可以利用其它形式的錨固裝置，所述其 它形式的錨固裝置優(yōu)選地也便于調(diào)節(jié)由預(yù)應(yīng)力筋所施加的預(yù)應(yīng)力。預(yù)
9應(yīng)力筋T另外未沿著墻板的長(zhǎng)度結(jié)合(未固定)到墻板P上。在可供 選擇的實(shí)施例中，預(yù)應(yīng)力筋可以沿著預(yù)應(yīng)力筋T的長(zhǎng)度通過(guò)以間隔開(kāi) 的間距或者連續(xù)地被固定到墻板P上而部分地被結(jié)合。
消能裝置或消能裝置D設(shè)置在相鄰墻板P的縱向邊緣之間。消能 裝置D可從墻板的至少一側(cè)接近，使得它們?cè)诘卣鸹蚱渌奢d事件之 后能被更換，而不需要拆下或更換墻板P。消能裝置E(在圖1中示 出但在圖2中未示出)也可以設(shè)置在墻板P的底部邊緣與基礎(chǔ)F之間。 消能裝置E也可接近，使得它們?cè)诤奢d事件之后能被更換，例如后面 參照?qǐng)D13所述的那樣。通常，墻板P位于基礎(chǔ)F上的中心。在地震 或其它荷載事件期間，墻板自由搖擺，如圖1和2中所示，圖1和2 示出墻板P在沿箭頭Z方向的力影響下向一側(cè)擺動(dòng)。
在這種搖擺運(yùn)動(dòng)期間，如果設(shè)有消能裝置D和消能裝置E，則通 常是通過(guò)這些消能裝置和消能裝置或其功能部件的變形來(lái)吸收能量。 消能裝置阻尼承重構(gòu)件之間的運(yùn)動(dòng)。消能裝置可以釆取任何形式，所 述形式通常將是通過(guò)例如彎曲使消能裝置或其功能部件屈服來(lái)吸收能 量?？晒┻x擇地，消能裝置可以通過(guò)消能裝置的兩個(gè)部件之間的滑動(dòng) 摩擦或者粘滯阻尼作用來(lái)吸收能量。預(yù)應(yīng)力筋T將承重墻板P系結(jié)在 適當(dāng)位置，但使在足夠巨大的荷載事件期間能發(fā)生搖擺運(yùn)動(dòng)。在荷載 事件之后，必要時(shí)，可以將消能裝置更換，而不需要拆下或更換墻板 P。通常消能裝置可以從墻板的外部接近(一些示例隨后描述)，從而 使消能裝置能容易地拆除、取下并能將更換的消能裝置固定就位?？?供選擇地，消能裝置可以安裝在內(nèi)部地在被連接的承重構(gòu)件之間的腔 中，比如相鄰墻板P的邊緣之間的腔內(nèi)，這樣使在荷載事件之后能接 近和拆下并更換消能裝置或者消能裝置的主要功能部件。如果預(yù)應(yīng)力 筋例如在搖擺運(yùn)動(dòng)期間已伸展，如必要預(yù)應(yīng)力筋T可被再拉緊，或者 如果任何預(yù)應(yīng)力筋已斷裂則可被更換。
圖3a-3d更詳細(xì)地示出供在圖1和2中那樣的相鄰墻板之間使用 的消能裝置D的一種形式。每個(gè)消能裝置包括錨固到每個(gè)墻板上的彎 曲鋼板的U形段20。 U形件20是消能裝置的主要功能部件。在所示的實(shí)施例中，該功能部件20的每端都錨固到在墻板邊緣之間的 一 個(gè)或 多個(gè)直角形安裝板21上。每個(gè)安裝板21的另一臂重疊墻板P的外表 面，并具有多個(gè)孔，通過(guò)所述孔在每側(cè)用螺栓將消能裝置固定到墻板 P上。圖3a示出兩個(gè)這種消能裝置被安裝在兩個(gè)相鄰墻板P之間間隔 開(kāi)的位置。圖3b示出兩個(gè)消能裝置被安裝在墻板P之間的每個(gè)位置。 圖3c和3d示意地示出圖3a和3b的消能裝置如何起作用。圖3c 示意地示出在無(wú)荷載或正常狀態(tài)下的消能裝置。圖3d示出在墻板之間 朝一個(gè)方向在搖擺運(yùn)動(dòng)期間的消能裝置。隨著墻板搖擺， 一個(gè)墻板相 對(duì)于另一個(gè)墻板移動(dòng)，因而消能裝置的金屬功能部件20屈服或變形， 這時(shí)便吸收能量并阻尼搖擺運(yùn)動(dòng)。當(dāng)墻板朝相反方向向后搖擺時(shí)，消 能裝置將朝相反方向屈服。當(dāng)墻板返回到它們?cè)诨A(chǔ)上中心的正常位 置時(shí)，消能裝置將變形回到圖3c中所示它的正常位置。在荷載事件之 后，消能裝置可以被檢查，并在必要時(shí)被更換。當(dāng)墻板P在地震活動(dòng) 期間搖擺時(shí)，這種形式的消能裝置通過(guò)沿著它的長(zhǎng)度逐漸彎曲而耗散 能量。
圖1和2中的消能裝置E固定在墻板P的底部邊緣與基礎(chǔ)F之間， 并可以例如是金屬部件，所述金屬部件在墻板搖擺運(yùn)動(dòng)期間張緊時(shí)， 和優(yōu)選地在即張緊又壓縮時(shí)將屈服，而后返回到它們的原始狀態(tài)。另 外，消能裝置E可以接近，使得在荷載事件之后，如必要，這些消能 裝置能被檢查并被更換。
可供選擇地，消能裝置D和消能裝置E可以是粘滯阻尼器，或者 例如是鉛擠壓阻尼器。
圖4a-e示出供在相鄰墻板之間使用的消能裝置的另外五種形式。 圖4a-e示出兩個(gè)相鄰墻板P的左部件和右部件，在所有情況下都是在 側(cè)面觀看墻板。在所有情況下，消能裝置包括在一側(cè)上的板狀部件40a 和在另一側(cè)上類似形狀的右板狀部件40b，所述板狀部件40a和40b 固定到左墻板和右墻板P上，例如通過(guò)用螺釘或螺栓檸到墻板中，和 /或通過(guò)鋼筋錨固件41固著到墻板表面的斜槽中，如圖所示。圖4a的 消能裝置包括開(kāi)槽的抗剪加勁板42,所述抗剪加勁板42被焊接到消能裝置的部件40a與40b上和兩者之間。圖4b的消能裝置包括一開(kāi) 縫的彎曲板43，所述彎曲板43類似地焊接在板40a與40b之間。圖 4c的消能裝置包括一傾斜的鋼筋構(gòu)件44，所述鋼筋構(gòu)件44跨越板40a 和40b成一角度被焊接，如圖所示，傾斜的鋼筋44在其端部被焊接到 板40a和40b上。在圖4d的消能裝置中，銷接的受拉支桿45在消能 裝置部件40a與40b之間延伸，并在支桿在一端用螺栓固定到部件40a 上，而在支桿的另一端用螺栓固定到部件40b上。在圖4e的消能裝置 中，板46被焊接到一個(gè)消能裝置部件40a上，而用螺栓固定到右邊消 能裝置的部件40b上。板46上螺栓穿過(guò)的孔是細(xì)長(zhǎng)槽，使得在極端荷 載下板46能相對(duì)于消能裝置部件40b滑動(dòng)，因此，消能裝置提供豎直 摩擦接合。
圖5示出供在相鄰墻板P之間使用的消能裝置的另一種形式。在 圖5中，墻板P、基礎(chǔ)F和預(yù)應(yīng)力筋T都如前面所示。板材25通過(guò) 金屬緊固件跨越相鄰墻板P的相鄰縱向邊緣被固定，所述金屬緊固件 在每一側(cè)進(jìn)入墻板P中。例如，板條25可以是膠合板，而金屬緊固 件可以是釘子，膠合板用許多釘子在每一側(cè)釘入工程木墻板P中，例 如每一側(cè)用至少20個(gè)釘子，優(yōu)選地用50個(gè)或更多釘子。在搖擺運(yùn)動(dòng) 期間，釘子將彎曲，從而吸收能量。在荷載事件之后，薄板25可以從 墻板P中拉出，并可通過(guò)重新釘回到適當(dāng)位置容易地更換。可以代替 釘子的金屬緊固件是螺釘或螺栓，所述螺釘或螺栓在荷載事件期間將 屈服，而板條25可以是例如金屬板。圖5示出材料的單個(gè)長(zhǎng)度，其在 墻板P的高度的主要部分上延伸，但在可供選擇的實(shí)施例中，可以將 許多較小的板條或板25在墻板的高度上間隔開(kāi)的位置處釘在或固定 在墻板P之間。
圖6示出用于建筑物的多層構(gòu)架，所述多層構(gòu)架包括工程木料制 的梁B和柱C，所述梁B和柱C按照本發(fā)明被連接。預(yù)應(yīng)力筋T穿 過(guò)水平貫穿梁B的腔并固定到柱C的相對(duì)面上，以將梁系結(jié)到柱上。 兩個(gè)消能裝置D跨越每個(gè)梁B與柱C之間的連接部分而固定在每個(gè) 豎直側(cè)部上。在某些情況下，在建筑物的每一層，在柱的兩個(gè)相對(duì)(或多個(gè))側(cè)部上具有柱與梁之間的梁與柱連接部分。在角柱的情況下， 具有兩個(gè)梁之間的連接部分，所述梁在建筑物的每一層都連接到柱上， 并從該柱在不同方向上延伸。在每個(gè)這種連接部分處，各消能裝置在 梁與柱之間被連接。各柱可以通過(guò)消能裝置連接到基礎(chǔ)上，例如參照
圖13所述的那樣，或者可供選擇地，各柱可以位于基礎(chǔ)內(nèi)的插口或凹 槽中。
圖6和7示出多層建筑物，但另外形式的建筑物可以是單層建筑 物，所述單層建筑物包括單層建筑物的柱與屋頂支承梁(通常稱為屋 架)之間的柱一梁連接部分。在可供選擇的形式中，連接部分還可以 在單層墻與水平或傾斜屋頂梁之間，所述單層墻包括承重墻板，如參
照?qǐng)Dl和2所述的那樣，而所述屋頂梁位于墻板的上邊緣的頂部。
圖7示出可供選擇的、用于類似于圖6中建筑物的三層構(gòu)架，所 述三層構(gòu)架包括工程木材制的梁B和柱C，其中，預(yù)應(yīng)力筋T也穿過(guò) 豎直腔，比如穿過(guò)每個(gè)柱C的孔，并在一端固定到基礎(chǔ)F上，而在其 另一端錨固在柱C的上端處。
圖8示出在分開(kāi)的承重墻板P之間被連接的梁B。如參照?qǐng)Dl和 2所述的那樣，預(yù)應(yīng)力筋T豎直地穿過(guò)墻板P中的腔，并將墻板系結(jié) 到基礎(chǔ)F上。 一個(gè)或多個(gè)預(yù)應(yīng)力筋T還水平地穿過(guò)梁B和所有墻板P， 并將梁和墻板系結(jié)在一起。消能裝置D跨越梁與墻板之間的連接部分 安裝在梁的每一端。消能裝置D還設(shè)置在相鄰墻板之間，如前面參照 圖l和2所述的那樣。消能裝置(未示出)也可以設(shè)置在墻板的下邊 緣與基礎(chǔ)F之間，如參照?qǐng)D1和2所述的那樣。
圖9a和9b更詳細(xì)地示出供在梁B與柱C之間接合部使用的消能 裝置的一種形式。消能裝置包括鋼或其它材料制成的棒或桿件10，所 述棒或桿件10在荷載事件期間將屈服，以吸收能量，在該實(shí)施例中， 棒或桿件IO示出在中心區(qū)(見(jiàn)圖9b)中形成細(xì)頸(直徑縮小)，因此， 棒IO將在這個(gè)中心區(qū)屈服。在所示的具體實(shí)施例中，棒10的這個(gè)中 心區(qū)用管ll覆蓋，所述管11例如通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合到棒10上，以防 止棒10的細(xì)頸部分翹曲。在可供選擇的實(shí)施例中，棒10可以是恒定或可變的直徑。抗翹曲部件11可能不是必不可少的一例如，棒10可
以用具有橫斷面形狀，比如十字形狀的桿件或構(gòu)件代替，所述桿件或
構(gòu)件在壓縮荷載下將抗翹曲。棒10在其每一端固定到高強(qiáng)度金屬托架 12和13上，所述金屬托架12和13焊接到板15上，該板15通過(guò)多 個(gè)螺栓或螺釘14固定到梁B和柱C的側(cè)部上，所述螺栓或螺釘14擰 入到工程木制梁和柱中。棒10的端部可以例如制有螺紋。消能裝置鋼 棒的螺紋端上的螺母16將棒固定在托架12與13之間，并可以充分?jǐn)Q 緊，以張緊棒IO,使得在地震事件期間棒將在張力和/或壓縮作用下變 形。兩個(gè)或多個(gè)這樣的消能裝置可以跨越一側(cè)上的梁與柱接合部彼此 相鄰固定。在接合部的相對(duì)面上也可以設(shè)置一個(gè)或兩個(gè)或多個(gè)這樣的 消能裝置。消能裝置可以跨越接合部平裝在凹槽里，被嵌進(jìn)木質(zhì)承重 構(gòu)件中。
圖10至13示出消能裝置的另一些可供選擇和簡(jiǎn)單的形式。 圖10至12示出具有一個(gè)梁B連接到柱C的梁與柱接合部?？晒?選擇地，可以有多個(gè)梁連接到柱的兩個(gè)或多個(gè)面上。在圖10中，消能 裝置包括金屬板8，比如鋼板，或者可供選擇地膠合板，所述膠合板 通過(guò)多個(gè)釘子(未示出)釘?shù)搅旱亩瞬炕蛑?，所述釘子穿過(guò)板8并 進(jìn)入梁和柱的外表面。可供選擇地，多個(gè)螺釘或螺栓可以穿過(guò)板并檸 到梁或柱中。圖11所示的鋼板8以同樣方式固定到梁的端部和柱上， 但在8a處還開(kāi)槽或者使寬度縮小，如圖所示。在所有情況下，可以在 接合部的相對(duì)側(cè)部設(shè)置配板18。各板可以直接位于木材表面上或者凹 入到木材表面中，以便安放齊平。可供選擇地，這些板可以通過(guò)穿過(guò) 板并進(jìn)入木材的結(jié)合鋼塞或埋置的結(jié)合棒或螺栓固定。在圖11至13 中所示的接合部中，能量可以通過(guò)板與木材之間的釘子連接或螺釘連 接部分的屈服來(lái)吸收?？晒┻x擇地，如果板8是金屬制的板，則能量 可以通過(guò)板8的屈服來(lái)吸收。如果預(yù)定通過(guò)板的屈服來(lái)吸收能量，則 板可以這樣形成，使得具有較窄的尺寸，優(yōu)選地與兩個(gè)連接承重構(gòu)件 之間的界面對(duì)準(zhǔn)，所述較窄的尺寸例如通過(guò)圖ll所示的槽口 8a形成。 圖12示出一實(shí)施例，其中，兩個(gè)分開(kāi)的板跨越梁B和柱C之間的連接部分被固定。
圖13示出鋼板8,所述鋼板8作為消能裝置固定在柱C或墻板與 基礎(chǔ)F之間。板8可以分成兩個(gè)部分，即下部和可更換上部，所述下 部澆筑到混凝土基礎(chǔ)中，例如具有一露出端，而所述上部用螺栓或用 別的方法固定到該露出端上，并用釘子或螺釘或螺栓固定到柱上。板 可以在柱端的多個(gè)側(cè)部上設(shè)置到基礎(chǔ)中。在引起柱C或墻板的搖擺的 荷載事件期間，鋼板將變形以阻尼運(yùn)動(dòng)并吸收能量。在某些上述實(shí)施 例中，消能裝置包括鋼棒，所述鋼棒用螺栓固定到鋼托架上，該鋼托 架固定到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，或者所述鋼棒也固定到鋼板上，所述鋼板固定 到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。鋼棒在張拉和壓縮下在抗翹曲制約情況下而屈服。這 些鋼棒在屈服期間吸收能量。在另一些實(shí)施例中，消能裝置包括鋼板， 所述鋼板在荷載事件期間屈服。然而，在可供選擇的形式中，消能裝 置可以包括粘滯阻尼裝置，其中包括固定到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的擠壓裝置。 消能裝置還可以包括摩擦裝置，比如在鋼板之間開(kāi)縫的栓接連接部分。 所有這些類型的消能裝置都可以用鋼或者合金或其它材料制造。在另 一個(gè)實(shí)施例中，消能裝置可以是鋼棒，所述鋼棒被固著到結(jié)構(gòu)構(gòu)件的 孔中，或者固著到連接到結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的木塊的孔中。在這種情況下， 鋼棒將是螺紋鋼棒或者變形增強(qiáng)桿件。
通常，建筑物的所有承重構(gòu)件都是工程木構(gòu)件。然而，這不表示 排除某些承重構(gòu)件可以由其它材料制成。例如，連接部分可以在工程 木柱與鋼梁之間，反之亦然。在一優(yōu)選形式中，建筑物的所有承重構(gòu) 件都用工程木材制成。在另一形式中，某些承重構(gòu)件用工程木材制成， 而某些其它構(gòu)件例如用實(shí)心木或鋼材制成。建筑物的基礎(chǔ)F通常是混 凝土墊塊。本發(fā)明的建筑物系統(tǒng)使能建造重量輕、成本低的建筑物， 這種建筑物具有在極端荷載之后可以被更換的消能裝置。
建筑物在運(yùn)送到建筑場(chǎng)地之前可以被預(yù)制，即通過(guò)將一些承重構(gòu) 件，比如梁和/或柱和/或墻板在場(chǎng)地外面按照尺寸預(yù)成型。將預(yù)制的 建筑物部件運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，并將柱、梁和/或墻板放置在適當(dāng)位置， 以形成單層或多層建筑物的構(gòu)架，建筑物的屋頂被建造。在這些實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種形成預(yù)應(yīng)力非混凝土建筑物的低成本積木式預(yù) 制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括防止荷載事件，比如地震和極端風(fēng)抖動(dòng)的 保護(hù)裝置。本發(fā)明使單層、尤其是多層建筑物能結(jié)合這種保護(hù)裝置， 以在成本可能妨礙建造預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的情況下被建造。
上面說(shuō)明了本發(fā)明，其中包括本發(fā)明的一些實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的那些變化和修改均表示包括在本發(fā)明如所附權(quán)
利要求書(shū)中所述的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種建筑物，其包括連接部分，所述連接部分在建筑物的工程木承重構(gòu)件與建筑物的另一承重構(gòu)件或基礎(chǔ)之間；至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力筋，所述預(yù)應(yīng)力筋將多個(gè)承重構(gòu)件或者一個(gè)承重構(gòu)件與基礎(chǔ)系結(jié)在一起；和一個(gè)或更多個(gè)消能裝置，所述消能裝置可更換地連接在多個(gè)承重構(gòu)件或者一個(gè)承重構(gòu)件與基礎(chǔ)之間，該消能裝置將吸收來(lái)自造成連接部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的荷載事件的能量。
2. 按照權(quán)利要求l所述的建筑物，其中，所述連接部分在建筑物 的工程木承重構(gòu)件與建筑物的另一工程木承重構(gòu)件之間。
3. 按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的建筑物，其中，承重構(gòu)件 是建筑物的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。
4. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述承重構(gòu)件中的一個(gè) 或多個(gè)是梁。
5. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述承重構(gòu)件中的一個(gè) 或多個(gè)是柱。
6. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述承重構(gòu)件中的一個(gè) 或多個(gè)是承重墻板。
7. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述連接部分是梁與梁 的連接部分。
8. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述連接部分是梁與柱 的連接部分。
9. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述連接部分在相鄰承 重墻板之間。
10. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，所述連接部分在承重 墻板與梁之間。
11. 按照權(quán)利要求8或權(quán)利要求10所述的建筑物，其中，梁是屋頂支承梁。
12. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，連接部分在承重墻板 與柱之間。
13. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，建筑物包括梁與柱的 連接部分，所述連接部分在柱與柱的兩個(gè)或多個(gè)側(cè)部上的梁之間。
14. 按照權(quán)利要求3所述的建筑物，其中，建筑物包括在角柱與 兩個(gè)梁之間的梁與柱的連接部分，所述連接部分從柱朝不同方向延伸。
15. 按照權(quán)利要求1至14中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，預(yù)應(yīng) 力筋沿著構(gòu)件的長(zhǎng)度未結(jié)合到承重構(gòu)件上。
16. 按照權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，預(yù)應(yīng) 力筋通過(guò)沿著構(gòu)件的長(zhǎng)度以間隔開(kāi)的間距固定到構(gòu)件上而被部分地結(jié) 合到承重構(gòu)件上。
17. 按照權(quán)利要求1至16中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，預(yù)應(yīng) 力筋受拉伸，以給連接部分施加預(yù)應(yīng)力。
18. 按照權(quán)利要求17所述的建筑物，其中，預(yù)應(yīng)力筋被錨固，使 得預(yù)應(yīng)力的量能被調(diào)整。
19. 按照權(quán)利要求1至18中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中， 一個(gè) 或更多個(gè)消能裝置包括固定在承重構(gòu)件之間的主要功能部件，所述功 能部件在荷載事件期間將變形，以吸收能量。
20. 按照權(quán)利要求19所述的建筑物，其中，主要功能部件包括可 拆卸地固定在其每一端的縱向延伸構(gòu)件。
21. 按照權(quán)利要求20所述的建筑物，其中，主要功能部件包括可 拆卸地固定在其每一端的精確構(gòu)件。
22. 按照權(quán)利要求1至21中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，消能 裝置可更換地固定到承重構(gòu)件的外部。
23. 按照權(quán)利要求1至22中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中， 一個(gè) 或多個(gè)消能裝置安裝在承重構(gòu)件之間內(nèi)部的腔內(nèi)，以便在荷載事件之 后使消能裝置或其主要功能部件能被拆下和更換。
24. 按照權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，工程木構(gòu)件是多層膠合木構(gòu)件。
25. 按照權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，工程 木構(gòu)件是平行細(xì)木絲構(gòu)件。
26. 按照權(quán)利要求1至23中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，工程 木構(gòu)件是膠合層壓木構(gòu)件。
27. 按照權(quán)利要求1至26中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，在建 筑物承重構(gòu)件之間的全部或基本上全部連接部分包括至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力 筋和一個(gè)或多個(gè)消能裝置，所述預(yù)應(yīng)力筋將各承重構(gòu)件系結(jié)在一起， 而所述一個(gè)或多個(gè)消能裝置可更換地被接在承重構(gòu)件之間。
28. 按照權(quán)利要求1至27中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其包括兩層 或多層。
29. —種建筑物，其包括多個(gè)連接部分，所述多個(gè)連接部分在建筑物的工程木承重柱與梁之間；預(yù)應(yīng)力筋，所述預(yù)應(yīng)力筋將各連接部分系結(jié)在一起，并受拉伸以給連接部分施加預(yù)應(yīng)力；和一個(gè)或更多個(gè)消能裝置，所述消能裝置橫跨連接部分可更換地連 接，該消能裝置將吸收來(lái)自造成連接部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的荷載事件的能 量。
30. 按照權(quán)利要求29所述的建筑物，其中，柱或梁包括多層膠合 木柱或梁。
31. 按照權(quán)利要求29所述的建筑物，其中，柱或梁包括平行細(xì)木 絲柱或梁。
32. 按照權(quán)利要求29所述的建筑物，其中，柱或梁包括膠合層壓 木柱或梁。
33. 按照權(quán)利要求29至32中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，建 筑物的柱與梁之間的全部或基本上全部的連接部分包括至少一個(gè)預(yù)應(yīng) 力筋和一個(gè)或多個(gè)消能裝置，所述預(yù)應(yīng)力筋將柱和梁系結(jié)在一起，而 所述一個(gè)或多個(gè)消能裝置可更換地被連接在柱與梁之間。
34. 按照權(quán)利要求29至33中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，建筑物的柱與基礎(chǔ)之間的全部或基本上全部連接部分包括至少一個(gè)預(yù)應(yīng) 力筋和一個(gè)或多個(gè)消能裝置，所述預(yù)應(yīng)力筋將柱系結(jié)到基礎(chǔ)上，而所述一個(gè)或多個(gè)消能裝置可更換地被連接在柱與基礎(chǔ)之間。
35. 按照權(quán)利要求29至34中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，建 筑物的柱與基礎(chǔ)之間的全部或基本上全部連接部分包括至少一個(gè)消能 裝置。
36. 按照權(quán)利要求29至33中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其包括兩 層或更多的層。
37. —種建筑物，其包括多個(gè)連接部分，所述連接部分在建筑物的工程木承重墻板之間； 預(yù)應(yīng)力筋，所述預(yù)應(yīng)力筋將連接部分系結(jié)在一起，并受拉伸以給連接部分施加預(yù)應(yīng)力；和一個(gè)或更多個(gè)消能裝置，所述消能裝置橫跨連接部分可更換地連接，該消能裝置將吸收來(lái)自造成連接部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的荷載事件的能量。
38. 按照權(quán)利要求37所述的建筑物，其中，建筑物的承重墻板與 基礎(chǔ)之間的連接部分包括將墻板系結(jié)到基礎(chǔ)上的預(yù)應(yīng)力筋。
39. 按照權(quán)利要求37至38中的任一項(xiàng)所述的建筑物，其中，建 筑物的承重墻板與基礎(chǔ)之間的連接部分包括消能裝置。
全文摘要
一種建筑物包括連接部分，所述連接部分在建筑物的工程木承重構(gòu)件，比如柱、梁或承重墻板與建筑物的另一承重構(gòu)件或基礎(chǔ)之間。至少一個(gè)預(yù)應(yīng)力筋將多個(gè)承重構(gòu)件或者一個(gè)承重構(gòu)件與基礎(chǔ)系結(jié)在一起。在承重構(gòu)件和/或基礎(chǔ)之間可更換地連接的一個(gè)或多個(gè)消能裝置當(dāng)荷載事件造成連接部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)吸收能量。工程木構(gòu)件例如可以是多層膠合木構(gòu)件、平行細(xì)木絲構(gòu)件或膠合層壓木構(gòu)件。通常建筑物的全部承重構(gòu)件將是工程木構(gòu)件。建筑物可以是單層或多層。建筑物系統(tǒng)使建筑物實(shí)現(xiàn)重量輕、成本低，其消能裝置在極端荷載之后可以更換。建筑物可以預(yù)制。
文檔編號(hào)E04B1/98GK101583768SQ200780034531
公開(kāi)日2009年11月18日 申請(qǐng)日期2007年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月7日
發(fā)明者A·布坎南, A·帕勒默, S·帕姆帕尼恩 申請(qǐng)人:預(yù)應(yīng)力木材有限公司