專利名稱：雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消能支撐裝置，特別是涉及一種增加伸展量的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)階段的耐震設(shè)計(jì)，除了需要有足夠的容許強(qiáng)度外，更希望有好的韌性，以達(dá)到更經(jīng)濟(jì)且更安全的目的。就以降伏來消能的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)而言，通常會(huì)在大變形后造成殘余永久變形，使得建筑物有殘余的應(yīng)力，造成潛在的危險(xiǎn)，需要日后維修來解決此問題。目前常見的支撐系統(tǒng)，以結(jié)構(gòu)桿件降伏或是挫屈消能為主，但是在反復(fù)載重下，降伏或是挫屈所造成的變形，會(huì)影響建筑物結(jié)構(gòu)上的安全及在救援上的困難度。以挫屈束制降伏行為和摩擦行為為主的消能支撐研究及應(yīng)用，在許多方面已有具體的成果，但是這兩種消能行為桿件都沒有自復(fù)位的功能，也就無法解決殘余變形的問題。因此目前可自復(fù)位的系統(tǒng)是主要的發(fā)展方向，自復(fù)位的方法可靠彈簧或是預(yù)力的方式來實(shí)施。美國(guó)公告的第5819414號(hào)專利中揭露了一種以束制的方式施加壓力的裝置，使裝置整體行為類似于彈簧而擁有自復(fù)位的功能，并且以中間物件的接觸摩擦來產(chǎn)生消能作用。請(qǐng)參閱圖1至圖7所示，美國(guó)公開的第2008/0016794號(hào)專利揭露了一種以拉預(yù)力的方式提供自復(fù)位功能的裝置。為說明方便，圖1至圖7重新賦予元件標(biāo)號(hào)。圖1為此裝置的側(cè)面剖面圖，圖2為斷面A-A的剖面圖。裝置包括一方型鋼組成的內(nèi)核心構(gòu)件11、一固定于該內(nèi)核心構(gòu)件11的第一端的內(nèi)層底板12、一套覆于內(nèi)核心構(gòu)件11外且同樣由方型鋼組成的的外層構(gòu)件13、固定于該外層構(gòu)件13兩端的外層底板15和16，及錨錠裝置21與預(yù)力桿件22。內(nèi)核心構(gòu)件11還具有一用以與建筑構(gòu)架中的梁及柱連結(jié)的延伸段111 ；外層構(gòu)件13則具有二個(gè)用以與建筑構(gòu)架中的梁及柱連結(jié)的延伸段131。內(nèi)核心構(gòu)件11中的消能板112、外層構(gòu)件13的摩擦消能板132，以及角鋼133用螺栓14組合，并針對(duì)內(nèi)核心構(gòu)件 11與外層構(gòu)件13的相對(duì)位移利用摩擦來消能。在力學(xué)反應(yīng)方面，請(qǐng)先參閱圖3至圖5所示。當(dāng)裝置不受外力，力學(xué)行為如圖3所示。當(dāng)裝置受壓，內(nèi)核心構(gòu)件11、內(nèi)層底板12及外層構(gòu)件13為裝置中的受壓構(gòu)件，外力如圖4所示，由外層構(gòu)件13的兩端延伸段131傳到對(duì)側(cè)的外層底板15，再經(jīng)由外層底板15與錨錠裝置21將力傳至預(yù)力桿件22，使預(yù)力桿件22受拉，并將力量傳至另一端底板16上，再由內(nèi)核心構(gòu)件11與延伸段111將力傳出。由圖5可知在外力F施載下，外層構(gòu)件13與內(nèi)核心構(gòu)件11有相對(duì)位移δ，可利用消能板112、消能板132、角鋼133及螺栓14消能。再請(qǐng)參閱圖6及圖7所示。當(dāng)裝置受拉，預(yù)力構(gòu)件22、錨錠裝置21和兩片外層底板15與16為受拉構(gòu)件，外力如圖6所示，由外層構(gòu)件13的兩端延伸段131，經(jīng)由外層構(gòu)件 13傳至外層底板16上，再經(jīng)由外層底板16與錨錠裝置21將力量傳至預(yù)力桿件22，使其受拉，并將力量傳至另一端外層底板15上，再傳至內(nèi)核心構(gòu)件11的延伸段111。由圖7可知在外力F施載下，外層構(gòu)件13與內(nèi)核心構(gòu)件11有相對(duì)位移δ，可利用消能板112、消能板132、角鋼133及螺栓14消能。該裝置在地震下，利用預(yù)力的回復(fù)力將殘余變形消除。但是受限于受拉桿件的材料性質(zhì)，該裝置軸向變形量?jī)H限于S。由此可見，上述現(xiàn)有的自復(fù)位消能支撐裝置在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的自復(fù)位消能支撐裝置存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，所要解決的技術(shù)問題是使其藉由不同的構(gòu)件組成來改變力學(xué)行為而提高伸展量，非常適于實(shí)用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，安裝于建筑物，其包含一第一核心構(gòu)件、一第二核心構(gòu)件、一外層構(gòu)件、一第一內(nèi)層底板與一第二內(nèi)層底板、一第一外層底板與一第二外層底板、至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件、至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件，及一消能單元。第一核心構(gòu)件具有一本體，及至少一固設(shè)于該本體且與該建筑物相連接的延伸段。第二核心構(gòu)件與該第一核心構(gòu)件平行設(shè)置。外層構(gòu)件具有一套覆于該第一核心構(gòu)件及第二核心構(gòu)件外的外層鋼管，及至少一固設(shè)于該外層鋼管的端部且與建筑物連結(jié)的鋼板。第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板分別設(shè)置于該第一核心構(gòu)件兩端處，且該第二核心構(gòu)件的兩端分別至少部分抵于該第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板。該外層構(gòu)件的兩端分別抵于該第一外層底板與第二外層底板。該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件沿該第一核心構(gòu)件延伸方向地設(shè)置于鄰近該第一核心構(gòu)件處，其一端固定于該第一內(nèi)層底板，另一端固定于對(duì)面的該第二內(nèi)層底板或第二外層底板。該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件沿該外層構(gòu)件延伸方向地設(shè)置于鄰近該外層構(gòu)件內(nèi)， 其一端固定于該第一外層底板，另一端固定于對(duì)面的該第二內(nèi)層底板或第二外層底板。消能單元對(duì)于該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件間的位移，或該外層構(gòu)件與該第一、 第二外層底板間的位移進(jìn)行消能。當(dāng)該第一核心構(gòu)件受外力，該外力通過與該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件連接的第二內(nèi)層底板或第二外層底板傳遞至該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件，該第一預(yù)力拉伸構(gòu)件伸長(zhǎng)量為S，該外力再通過第一內(nèi)層底板及第二核心構(gòu)件傳遞至第二預(yù)力拉伸構(gòu)件，該第二預(yù)力拉伸構(gòu)件伸長(zhǎng)量為δ，最終傳遞至該外層構(gòu)件，該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件相對(duì)位移達(dá) 2 δ，并通過該消能單元消散地震能量。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一外層底板與第二外層底板分別呈框形且界定出一容置空間，且該第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板分別穿設(shè)于對(duì)應(yīng)的容置空間中；該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一內(nèi)層底板，另一端固定于該第二內(nèi)層底板；該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一外層底板，另一端固定于該第二外層底板。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一外層底板與第二外層底板將該第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板夾設(shè)其中，該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一內(nèi)層底板，另一端固定于該第二外層底板；該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一外層底板，另一端固定于該第二內(nèi)層底板。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一核心構(gòu)件還具有至少一自該本體的外表面凸伸的消能板，該外層構(gòu)件的外層鋼管在對(duì)應(yīng)該消能板處開設(shè)有供該消能板穿設(shè)的開槽，且該外層構(gòu)件還具有設(shè)置于各該開槽兩側(cè)的成對(duì)角鋼，兩成對(duì)角鋼將對(duì)應(yīng)的消能板夾設(shè)其中，共同構(gòu)成該消能單元。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的消能板與該成對(duì)的角鋼間利用螺栓接合。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的消能板與該成對(duì)的角鋼間連接粘彈性阻尼材料。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，還包含多個(gè)分別固設(shè)于該外層構(gòu)件與該第一外層底板，或固設(shè)于該外層構(gòu)件與該第二外層底板的角鋼，該角鋼構(gòu)成該消能單元并通過彎折變形消耗地震能量。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一核心構(gòu)件的本體截面呈H形并形成二個(gè)缺口，該第二核心構(gòu)件具有二個(gè)分別設(shè)置于該二個(gè)缺口處的鋼管，且前述第一預(yù)力拉伸構(gòu)件的數(shù)量為多個(gè)，均分地穿設(shè)于該二個(gè)鋼管。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一核心構(gòu)件的延伸段數(shù)量為二個(gè)，分別焊設(shè)于該本體前端部的兩翼板外表面；該外層構(gòu)件的鋼板數(shù)量為二個(gè)，焊設(shè)于該外層鋼管后端部的兩側(cè)外表面。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一核心構(gòu)件的延伸段數(shù)量為一個(gè)，焊設(shè)于該本體的兩翼板間的腹板；該外層構(gòu)件的鋼板數(shù)量為二個(gè)，焊設(shè)于該外層鋼管的上下表面。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一核心構(gòu)件的本體截面呈H形，該第二核心構(gòu)件具有一個(gè)能包覆整個(gè)第一核心構(gòu)件的本體的鋼管。較佳地，前述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其中所述的第一核心構(gòu)件的本體為截面呈矩形的鋼管，該第二核心構(gòu)件具有一設(shè)置于該第一核心構(gòu)件的本體內(nèi)的鋼筋混凝土塊體，且當(dāng)中埋設(shè)多個(gè)中空管，供所述第一預(yù)力拉伸構(gòu)件及第二預(yù)力拉伸構(gòu)件穿設(shè)其中。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置至少具有下列優(yōu)點(diǎn)及有益效果本發(fā)明是藉由不同的構(gòu)件組成來改變力學(xué)行為而提高伸展量，以消散地震能量。并不受限于受拉件材料性質(zhì)的影響。綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其安裝于建筑物，包含一第一核心構(gòu)件、一第二核心構(gòu)件、一套覆于第一核心構(gòu)件及第二核心構(gòu)件外的外層構(gòu)件、二個(gè)分別設(shè)置于第一核心構(gòu)件兩端的內(nèi)層底板、二個(gè)分別固定于外層構(gòu)件兩端的外層底板、多哥預(yù)力拉伸構(gòu)件，及對(duì)于該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件間的相對(duì)位移進(jìn)行消能的消能單元。兩種端部固定形態(tài)的預(yù)力拉伸構(gòu)件在受力時(shí)分別提供S伸長(zhǎng)量，使該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件相對(duì)位移達(dá)2 δ，并通過消能單元消散地震能量。本發(fā)明在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并具有明顯的積極效果，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段， 而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是現(xiàn)有以拉預(yù)力的方式提供自復(fù)位功能的裝置的側(cè)面剖面圖。圖2是圖1中斷面A-A的剖面圖。圖3、圖5、圖7分別是該裝置在不受力、受壓及受拉情況下的力學(xué)行為圖。圖4、圖6分別是該裝置受壓及受拉的示意圖。圖8是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第一較佳實(shí)施例的組合結(jié)構(gòu)立體圖。圖9是對(duì)應(yīng)于圖8的分解立體圖。圖10、圖11、圖12、圖13分別是圖8中斷面Β_Β、斷面C_C、斷面D_D、斷面E-E的
剖面圖。圖14、圖15分別是類似圖12的剖面圖，說明本實(shí)施例的預(yù)力拉伸構(gòu)件數(shù)量及排列變化。圖16、圖17、圖18分別是本實(shí)施例在不受力、受壓及受拉情況下的力學(xué)行為圖。圖19是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第二較佳實(shí)施例的分解立體圖。圖20是圖19組合后斷面F-F的剖面圖。圖21是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第三較佳實(shí)施例的分解立體圖。圖22、圖23分別是圖21組合后斷面G_G、斷面H-H的剖面圖。圖M是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第四較佳實(shí)施例的組合結(jié)構(gòu)立體圖。圖25、圖26、圖27分別是圖M中斷面1-1、斷面J-J、斷面K-K的剖面圖。圖28、圖29、圖30分別是本實(shí)施例在不受力、受壓及受拉情況下的力學(xué)行為圖。圖31、圖32、圖33是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第五較佳實(shí)施例的剖面圖，斷面位置對(duì)應(yīng)圖M的斷面1-1、斷面J-J、斷面K-K。圖34是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第六較佳實(shí)施例的組合結(jié)構(gòu)立體圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚的呈現(xiàn)。為了方便說明，在以下的實(shí)施例中，相同的元件以相同的編號(hào)表示。請(qǐng)參閱圖8至圖13所示，圖8是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第一較佳實(shí)施例的組合結(jié)構(gòu)立體圖。圖9是對(duì)應(yīng)于圖8的分解立體圖。圖10、圖11、圖12、圖 13分別是圖8中斷面B-B、斷面C-C、斷面D-D、斷面E-E的剖面圖。本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第一較佳實(shí)施例包含一第一核心構(gòu)件31、二個(gè)分別設(shè)置于該第一核心構(gòu)件31的上下方的第二核心構(gòu)件32、分別設(shè)置于第一核心構(gòu)件31兩端的第一內(nèi)層底板 34和第二內(nèi)層底板33、一套覆于該第一核心構(gòu)件31及第二核心構(gòu)件32外的外層構(gòu)件35、 二個(gè)分別設(shè)置于外層構(gòu)件35兩端的第一外層底板37和第二外層底板38、第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432，及用以固定第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431的錨錠裝置41與用以固定第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432的錨錠裝置42。該第一、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件431、432可為玻纖、碳纖、鋼鉸線、鋼棒或合金棒等具有可拉伸的特性質(zhì)的構(gòu)件。第一核心構(gòu)件31具有一呈長(zhǎng)桿狀且截面呈H形的本體310、二個(gè)焊設(shè)于本體310 前端部的兩翼板外表面的延伸段311、二哥自本體310的兩翼板外表面凸伸的消能板312， 及多個(gè)焊設(shè)于翼板緣的墊板313。前述延伸版311與翼板平面平行且用以與建筑物相連結(jié)， 消能板312與翼板平面垂直。第二核心構(gòu)件32具有二個(gè)截面呈矩形且分別設(shè)置于第一核心構(gòu)件31的本體310 的上、下缺口處的鋼管320，及焊設(shè)于鋼管320上下兩側(cè)的外表面的墊板321。第二核心構(gòu)件32的鋼管320的右端部分抵于第二內(nèi)層底板33，部分抵于第二外層底板38 ；鋼管320左端部分抵于第一內(nèi)層底板34，部分抵于第一外層底板37。外層構(gòu)件35具有一截面大于第二核心構(gòu)件32的鋼管320的外層鋼管350、二個(gè)焊設(shè)于外層鋼管350后端部的兩側(cè)外表面的鋼板351、二個(gè)分別開設(shè)于該外層鋼管350的兩側(cè)壁前端部的開槽352，及四個(gè)角鋼353。該些角鋼353兩兩成對(duì)設(shè)置于各該開槽352的兩側(cè)。鋼板351用于與建筑物連結(jié)。第一核心構(gòu)件31的消能板312穿過開槽352且夾置于成對(duì)的角鋼353間，并且利用螺栓36接合。該消能板312、角鋼353與螺栓36的組合定義為消能單元。第一核心構(gòu)件31的墊板313使本體310可與第二核心構(gòu)件32的鋼管320、與外層構(gòu)件35的外層鋼管 350都維持固定間隙，確保相對(duì)位置。第二核心構(gòu)件32的墊板321則使其與第一核心構(gòu)件31的本體310、外層構(gòu)件35 的外層鋼管350都維持固定間隙，確保相對(duì)位置。本實(shí)施例的第一、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件431、432共十六條，其中第一預(yù)力拉伸構(gòu)件 431八條，四條穿設(shè)于上方的第二核心構(gòu)件32的鋼管320中且鄰近鋼管320底部，四條穿設(shè)于下方的第二核心構(gòu)件32的鋼管320中且鄰近鋼管320頂部。各該第一預(yù)力拉伸構(gòu)件 431的兩端分別穿設(shè)于第一內(nèi)層底板34、第二內(nèi)層底板33的孔，再使用錨錠裝置41從外側(cè)固定，藉此該些第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431具有初始預(yù)力。第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432八條，各該第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432兩端分別穿設(shè)于第一外層底板37及第二外層底板38的孔，再使用錨錠裝置42固定，藉此該些第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432具有初始預(yù)力。
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值得一提的是，本實(shí)施例的第一、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件431、432數(shù)量及排列方式不以上述為限，也可以如圖14及圖15所示，分別減為十二支及四支，其中圖14、圖15分別是類似圖12的剖面圖，說明本實(shí)施例的預(yù)力拉伸構(gòu)件數(shù)量及排列變化。請(qǐng)參閱圖9及圖16所示，圖16是本實(shí)施例在不受力情況下的力學(xué)行為圖。本實(shí)施例第一外層底板37與第二外層底板38分別呈框形且界定出一容置空間370、380，且該第一內(nèi)層底板34與第二內(nèi)層底板33分別穿設(shè)于對(duì)應(yīng)的容置空間370、380中。在不受力情形下，第一內(nèi)層底板；34和第二內(nèi)層底板33與第一外層底板37和第二外層底板38齊平，且第一核心構(gòu)件31、第二核心構(gòu)件32及外層構(gòu)件35兩端與第一、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件431、432 裝置接觸，此時(shí)桿件變形S與外力均為零。請(qǐng)參閱圖9及圖17所示，圖17是本實(shí)施例在受壓情況下的力學(xué)行為圖。本實(shí)施例在受壓力時(shí)，外力從建筑物通過第一核心構(gòu)件31的延伸段311傳遞至第二內(nèi)層底板33， 第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431則受拉并將力量傳至第一內(nèi)層底板34，該第一內(nèi)層底板34再將力量經(jīng)由第二核心構(gòu)件32傳至第二外層底板38，該第二外層底板38再經(jīng)由第二預(yù)力拉伸構(gòu)件 432將力量傳至第一外層底板37，該第一外層底板37再經(jīng)由外層構(gòu)件35將力量傳出。在此情況下，第一內(nèi)層底板34、第二內(nèi)層底板34與第一外層底板37、38間會(huì)分開，而第一核心構(gòu)件31、第二核心構(gòu)件32與外層構(gòu)件35皆會(huì)有相對(duì)位移，而第一核心構(gòu)件31與外層構(gòu)件 35的相對(duì)位移可使用消能單元(消能板312、角鋼353與螺栓36)來進(jìn)行消能。由圖17可知固定于第一外層底板37、38的第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432以及固定于內(nèi)曾底板33、34的第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431皆有δ的伸長(zhǎng)量，因此第一核心構(gòu)件31與外層構(gòu)件35的相對(duì)位移可以達(dá)到2 δ的伸長(zhǎng)量，使其總伸長(zhǎng)量可以達(dá)到以往裝置的兩倍變形量而不會(huì)破壞。請(qǐng)參閱圖9及圖18所示，圖18是本實(shí)施例在受拉情況下的力學(xué)行為圖。本實(shí)施例在受拉力時(shí)，外力從建筑物通過的一核心構(gòu)件31的延伸段311傳遞至第一內(nèi)層底板34， 第一內(nèi)層底板34將力量通過第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431傳至第二內(nèi)層底板33，第二內(nèi)層底板 33將力量由第二核心構(gòu)件32傳至第一外層底板37，而該第一外層底板37再經(jīng)由第二預(yù)力拉伸構(gòu)件43將力量傳至第二外層底板38，該第二外層底板38再經(jīng)由外層構(gòu)件35將力量傳出。在此情況下，第一內(nèi)層底板34、第二內(nèi)層底板33與第一外層底板37、38間會(huì)分開，而第一核心構(gòu)件31、第二核心構(gòu)件32與外層構(gòu)件35皆會(huì)有相對(duì)位移，而第一核心構(gòu)件31與外層構(gòu)件35的相對(duì)位移可使用消能單元(消能板312、角鋼353與螺栓36)來進(jìn)行消能。由圖18可知外層構(gòu)件35內(nèi)的第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432以及位于第一或第二核心構(gòu)件31、32內(nèi)的第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431皆有δ的伸長(zhǎng)量，因此第一核心構(gòu)件31與外層構(gòu)件35的相對(duì)位移可以達(dá)到2 δ的伸長(zhǎng)量，使其總伸長(zhǎng)量可以達(dá)到以往裝置的兩倍變形量而不會(huì)破壞。請(qǐng)參閱圖19及圖20所示，圖19是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第二較佳實(shí)施例的分解立體圖。圖20是圖19組合后斷面F-F的剖面圖。本發(fā)明第二較佳實(shí)施例與第一較佳實(shí)施例的差別主要在于利用一粘彈性阻尼材料4取代螺栓36。詳細(xì)來說，第一核心構(gòu)件31的消能板312仍夾至于角鋼353間，但非利用螺栓接合，而是使角鋼 353與消能板312間連接粘彈性阻尼材料4。請(qǐng)參閱圖21至圖23所示，圖21是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第三較佳實(shí)施例的分解立體圖。圖22、圖23分別是圖21組合后斷面G-G、斷面H-H的剖面圖。本發(fā)明第三較佳實(shí)施例與第一較佳實(shí)施例的差別主要在于第一核心構(gòu)件31的延伸段311數(shù)量為一個(gè)，且位置從原本焊設(shè)于本體310的兩翼板外表面，改成焊設(shè)于本體310的兩翼板間的腹板，且外層構(gòu)件35的鋼板351位置從原本焊設(shè)于外層鋼管350的兩側(cè)外表面改成焊設(shè)于上下表面。請(qǐng)參閱圖M至圖27所示，圖M是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第四較佳實(shí)施例的組合結(jié)構(gòu)立體圖。圖25、圖26、圖27分別是圖M中斷面1-1、斷面J-J、 斷面K-K的剖面圖。本發(fā)明第四較佳實(shí)施例與第一較佳實(shí)施例的差別在于第二核心構(gòu)件 32并非二個(gè)鋼管320，而改成一個(gè)能包覆整個(gè)第一核心構(gòu)件31的本體310的鋼管322。此外，同時(shí)請(qǐng)參閱圖對(duì)、圖沈、圖27及圖28所示，圖28是本實(shí)施例在不受力、情況下的力學(xué)行為圖。第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432穿設(shè)位置及端部固定位置也與第一較佳實(shí)施例不同。本實(shí)施例第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431數(shù)量為四個(gè)，各該第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431 的左端部穿出第一內(nèi)層底板34、右端部則穿出第二外層底板38，且分別利用錨錠裝置41固定。第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432數(shù)量為四個(gè)，各該第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432的左端部穿出第一外層底板37、右端部是穿出第二內(nèi)層底板33且利用錨錠裝置42固定。當(dāng)然，前述第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431及第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432的數(shù)量?jī)H為舉例說明，并不以此為限。請(qǐng)參閱圖M及圖四所示，圖四是本實(shí)施例在受壓情況下的力學(xué)行為圖。當(dāng)受壓時(shí)，外力從建筑物通過延伸段311傳入第一核心構(gòu)件31，并將力量傳至第二外層底板38，第二外層底板38通過第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431受拉并將力量傳至第一內(nèi)層底板34，該第一內(nèi)層底板34會(huì)將力量經(jīng)由第二核心構(gòu)件32傳至第二內(nèi)層底板33，而該第二內(nèi)層底板33再經(jīng)由第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432將力量傳至第一外層底板37，該第一外層底板37最后經(jīng)由外層構(gòu)件 35將力量傳出。請(qǐng)參閱圖M及圖30所示，圖30分別是本實(shí)施例在受拉情況下的力學(xué)行為圖。當(dāng)受拉時(shí)，外力從建筑物通過第一核心構(gòu)件31的延伸段311傳遞至第一外層底板37，第一外層底板37將力量由第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432傳至第二內(nèi)層底板33，第二內(nèi)層底板33將力量由第二核心構(gòu)件32傳至第一內(nèi)層底板34，該第一內(nèi)層底板34再經(jīng)由第一預(yù)力拉伸構(gòu)件 431將力量傳至第二外層底板38，最后經(jīng)由外層構(gòu)件35將力量傳出。在受壓或受拉情況下，第一核心構(gòu)件31、第二核心構(gòu)件32與外層構(gòu)件35皆會(huì)有相對(duì)位移，而第一核心構(gòu)件31與外層構(gòu)件35的相對(duì)位移可使用消能單元來進(jìn)行消能。由圖 29及圖30可知第一預(yù)力拉伸構(gòu)件431以及第二預(yù)力拉伸構(gòu)件432皆有δ的伸長(zhǎng)量，因此第一核心構(gòu)件31與外層構(gòu)件35的相對(duì)位移可以達(dá)到2 δ的伸長(zhǎng)量，使其總伸長(zhǎng)量可以達(dá)到以往裝置的兩倍變形量而不會(huì)破壞。請(qǐng)參閱圖31至圖33所示，圖31、圖32、圖33是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第五較佳實(shí)施例的剖面圖，斷面位置對(duì)應(yīng)圖M的斷面1-1、斷面J-J、斷面Κ-Κ。 本發(fā)明第五較佳實(shí)施例與第四較佳實(shí)施例的差別在于第一核心構(gòu)件31與第二核心構(gòu)件 32的位置互換，且型態(tài)也做了改變。第一核心構(gòu)件31的本體改成截面呈矩形的鋼管314， 消能板312自鋼管314兩側(cè)延伸且夾置于兩角鋼353間，并以螺栓36固定。第二核心構(gòu)件 32的鋼管改成預(yù)先成型的鋼筋混凝土塊體323，且當(dāng)中埋設(shè)多個(gè)中空管，供第一、第二預(yù)力拉伸構(gòu)件431、432穿設(shè)其中。同時(shí)請(qǐng)參閱圖9及圖34所示，圖34是本發(fā)明雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置的第六較佳實(shí)施例的組合結(jié)構(gòu)立體圖。本發(fā)明第六較佳實(shí)施例與的四較佳實(shí)施例的差別
1在于消能單元；原本第一核心構(gòu)件31的消能板312、外層構(gòu)件35的角鋼353與螺栓36的組合定義為消能單元，本實(shí)施例則無由第一核心構(gòu)件31的本體310凸伸的消能板312，而是使第一外層底板37、38加大，并在外層構(gòu)件35與第一外層底板37或與第二外層底板38交界處設(shè)消能板39，本實(shí)施例的消能板39呈角鋼型態(tài)，并在外層構(gòu)件35與第一外層底板37、 38相對(duì)位移時(shí)通過消能板39的彎折變形消耗地震能量消能效果。 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，安裝于建筑物，其特征在于包含一第一核心構(gòu)件，具有一本體，及至少一固設(shè)于該本體且與該建筑物相連接的延伸段；一第二核心構(gòu)件，與該第一核心構(gòu)件平行設(shè)置；一外層構(gòu)件，具有一套覆于該第一核心構(gòu)件及第二核心構(gòu)件外的外層鋼管，及至少一固設(shè)于該外層鋼管的端部且與建筑物連結(jié)的鋼板；一第一內(nèi)層底板與一第二內(nèi)層底板，分別設(shè)置于該第一核心構(gòu)件兩端處，且該第二核心構(gòu)件的兩端分別至少部分抵于該第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板；一第一外層底板與一第二外層底板，該外層構(gòu)件的兩端分別抵于該第一外層底板與第二外層底板；至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件，沿該第一核心構(gòu)件延伸方向地設(shè)置于鄰近該第一核心構(gòu)件處，其一端固定于該第一內(nèi)層底板，另一端固定于對(duì)面的該第二內(nèi)層底板或第二外層底板；至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件，沿該外層構(gòu)件延伸方向地設(shè)置于鄰近該外層構(gòu)件內(nèi)，其一端固定于該第一外層底板，另一端固定于對(duì)面的該第二內(nèi)層底板或第二外層底板；以及一消能單元，對(duì)于該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件間的位移，或該外層構(gòu)件與該第一、第二外層底板間的位移進(jìn)行消能；當(dāng)該第一核心構(gòu)件受外力，該外力通過與該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件連接的第二內(nèi)層底板或第二外層底板傳遞至該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件，該第一預(yù)力拉伸構(gòu)件伸長(zhǎng)量為S，該外力再通過第一內(nèi)層底板及第二核心構(gòu)件傳遞至第二預(yù)力拉伸構(gòu)件，該第二預(yù)力拉伸構(gòu)件伸長(zhǎng)量為δ，最終傳遞至該外層構(gòu)件，該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件相對(duì)位移達(dá) 2 δ，并通過該消能單元消散地震能量。
2.如權(quán)利要求1所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一外層底板與第二外層底板分別呈框形且界定出一容置空間，且該第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板分別穿設(shè)于對(duì)應(yīng)的容置空間中；該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一內(nèi)層底板，另一端固定于該第二內(nèi)層底板；該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一外層底板，另一端固定于該第二外層底板。
3.如權(quán)利要求1所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一外層底板與第二外層底板將該第一內(nèi)層底板與第二內(nèi)層底板夾設(shè)其中，該至少一第一預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一內(nèi)層底板，另一端固定于該第二外層底板；該至少一第二預(yù)力拉伸構(gòu)件一端固定于該第一外層底板，另一端固定于該第二內(nèi)層底板。
4.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一核心構(gòu)件還具有至少一自該本體的外表面凸伸的消能板，該外層構(gòu)件的外層鋼管在對(duì)應(yīng)該消能板處開設(shè)有供該消能板穿設(shè)的開槽，且該外層構(gòu)件還具有設(shè)置于各該開槽兩側(cè)的成對(duì)角鋼，兩成對(duì)角鋼將對(duì)應(yīng)的消能板夾設(shè)其中，共同構(gòu)成該消能單元。
5.如權(quán)利要求4所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該消能板與該成對(duì)的角鋼間利用螺栓接合。
6.如權(quán)利要求4所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該消能板與該成對(duì)的角鋼間連接粘彈性阻尼材料。
7.如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置， 其特征在于該裝置還包含多個(gè)分別固設(shè)于該外層構(gòu)件與該第一外層底板，或固設(shè)于該外層構(gòu)件與該第二外層底板的消能板，該消能板構(gòu)成該消能單元并通過彎折變形消耗地震能量。
8.如權(quán)利要求1所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一核心構(gòu)件的本體截面呈H形并形成二個(gè)缺口，該第二核心構(gòu)件具有二個(gè)分別設(shè)置于該二個(gè)缺口處的鋼管，且前述第一預(yù)力拉伸構(gòu)件的數(shù)量為多個(gè)，均分地穿設(shè)于該二個(gè)鋼管。
9.如權(quán)利要求8所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一核心構(gòu)件的延伸段數(shù)量為二個(gè)，分別焊設(shè)于該本體前端部的兩翼板外表面；該外層構(gòu)件的鋼板數(shù)量為二個(gè)，焊設(shè)于該外層鋼管后端部的兩側(cè)外表面。
10.如權(quán)利要求8所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一核心構(gòu)件的延伸段數(shù)量為一個(gè)，焊設(shè)于該本體的兩翼板間的腹板；該外層構(gòu)件的鋼板數(shù)量為二個(gè)，焊設(shè)于該外層鋼管的上下表面。
11.如權(quán)利要求1所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一核心構(gòu)件的本體截面呈H形，該第二核心構(gòu)件具有一個(gè)能包覆整個(gè)第一核心構(gòu)件的本體的鋼管。
12.如權(quán)利要求1所述的雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其特征在于該第一核心構(gòu)件的本體為截面呈矩形的鋼管，該第二核心構(gòu)件具有一設(shè)置于該第一核心構(gòu)件的本體內(nèi)的鋼筋混凝土塊體，且當(dāng)中埋設(shè)多個(gè)中空管，供所述第一預(yù)力拉伸構(gòu)件及第二預(yù)力拉伸構(gòu)件穿設(shè)其中。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種雙核心預(yù)力拉伸自復(fù)位消能支撐裝置，其安裝于建筑物，包含一第一核心構(gòu)件、一第二核心構(gòu)件、一套覆于第一核心構(gòu)件及第二核心構(gòu)件外的外層構(gòu)件、二個(gè)分別設(shè)置于第一核心構(gòu)件兩端的內(nèi)層底板、二個(gè)分別固定于外層構(gòu)件兩端的外層底板、多哥預(yù)力拉伸構(gòu)件，及對(duì)于該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件間的相對(duì)位移進(jìn)行消能的消能單元。兩種端部固定形態(tài)的預(yù)力拉伸構(gòu)件在受力時(shí)分別提供δ伸長(zhǎng)量，使該第一核心構(gòu)件與該外層構(gòu)件相對(duì)位移達(dá)2δ，并通過消能單元消散地震能量。
文檔編號(hào)E04B1/98GK102587528SQ20111002188
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者周中哲, 鐘秉庭, 陳映全 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人實(shí)驗(yàn)研究院