TWI333015B - - Google Patents

Description

1333015 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種消能裝置，特別是指一種雙跨度 消能鈑平行作用力的三孔式消能裝置。 【先前技術】 在建築物中裝設消能裝置吸收地震力，以減少結構體 本身受到損害，是產學界對減震結構的基本概念，近十數 年來已發展出多種實現這概念的方法，其效果各異。例如 • 中華民國專利公告號數第165491號之『地震消能裝置』、 公告號數第227281號之『受剪式減震消能裝置』，及公告 號數第234444號之『承壓式減震消能裝置』專利案，大致 上都是如圖1所示，採用一種鉸接端11較固定端12窄的 梯形消能鈑1，並使消能鈑1鈑面方向與受力方向垂直； 由於當上、下金屬鈑13、14在受力方向上發生相對位移時 ，固定端產生彎矩較大，因此藉消能鈑1之梯形設計，可 較平均地承受地震力產生變形，以抵銷地震的震動破壞力 此外，尚有公告號數第482851號之『具有可替換性之 抗震裝置及其施工法』，更提供一種如圖2所示之容易替換 的X形消能鈑10，其鈑面同樣垂直受力方向，當上、下連 接的結構物間在受力方向產生相對位移時，該X形消能鈑 10在上、下固定端彎矩最大，面積也最大，因此可使各斷 面平均地撓曲塑性變形，消耗地震能量，藉此減少建築物 所受的地震力。撓曲變形的消能鈑10事後可透過拆開裝修 5 1333015 牆板、鬆開螺栓101，而對消能鈑1〇等配合構件進行拆換 〇 然而，前者消能裝置之鉸接端u製作複雜，且固定端 12以及後者抗震裝置之消能鈑1〇下端是採銲接固定有 鲜熱影響物理特性的問題；更^要岐，由於消能飯與作 用力（所受地震力）垂直，施工埋在牆或柱中時，牆厚度 或柱寬度需配合鈑材尺寸增加，影響室内空間。此外，消 能鈑受力時，鉸接端與固定端間在受力方向上塑性變形的 程度受到其單跨度設計以及高度限制，因此吸震消能能力 也因此受限。 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種採雙跨度設計且 提向吸震能力的消能裝置。 於疋，本發明消能裝置可裝設於一上結構體與一下結 構體之間，用以吸收一第一方向的作用力。該裝置包含一 上連接單元、一下連接單元，及至少一消能鈑。 上連接單元包括一在該第一方向上延伸且固設於該上 結構體下端的上本體，及-自該上本體向了延伸之第一組 裝部下連接單元包括一在該第一方向上延伸且固設於該 下結構體上端的下本體，及一自該下本體向上延伸之第二 組裝部，該第一、第二組裝部之間未直接接觸。 每一消能鈑呈上下延伸之長形，且鈑面平行該第一方 向其中一端部與對應之第一組裝部鉸接而形成一上端鉸 接。卩，並以相異於上端鉸接部之二處與對應之第二組裝部 6 1333015 鉸接而形成中間鉸接部及下端鉸接部。 本發明消能裝置還可裝設於一沿第二方向延伸之斜揮 桿件與一樑柱角隅接合鈑之間，用以吸收該第二方向的作 用力。該裝置包含一傳力單元、一上連接單元、一下連接 單元’及至少一消能鈑。 傳力單元包括二鈑面平行該第二方向且前、後平行間 隔地沿該第二方向延伸的傳力鈑，及一連接該二傳力鈑鄰 近該斜撐桿件之一端的端鈑，該二傳力鈑遠離該斜撐桿件 # 的端部則固定於該接合鈑。 上、下連接單元分別’包括一在該第二方向上延伸的上 下本體，及一别、後平行間隔地自該上本體向下延伸之 第一組裝部，或下本體向上延伸之第二組裝部。該二第一 組裝部鄰接於該二傳力鈑上側緣，第二組裝部鄰接於該二 傳力鈑下側緣。 每一消能鈑呈上下延伸之長鈑狀，且鈑面平行該第二 方向’其一端部與該第一 '第二組裝部分別鉸接而形成一 籲 上端鉸接部、一下端鉸接部，並以該二端之間中央處與該 傳力鈑固定接合而形成一固定部。 【實施方式】 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 在本發明被詳細描述之前，要注意的是：在以下的說 明内容中’類似的元件是以相同的編號來表示。 7 1333015 參閱圖5，本發明第一較佳眚尬γ , 平乂住貫施例之沩能裝置3裝設於

一上結構體21與一下結構體22夕„ _ L 丹腫“之間，該上、下結構體21 、22可以是牆體、樑、柱，或 又憐壞等結構物，本實施例消

能裝置3用以吸收一第一方向D Π Ul上的作用力，一般來說該 作用力主要來自地震力。 消能裝置3包含如圖3所示之—卜、查垃苗_ 〇〇 上連接％tg4與一下連 接單元5，及如圖4、5、6所示之多董 夕對々此鈑6，本實施例圖 中以五對消能鈑作說明。 參閱圖3、圖6’上連接單元4包括一在第—方向仏上 延伸且固設於上結構體21下端的上本體41，及一自該上本 體向下延伸之第-組裝部42。第—组裝部42開設^數量 對應該消能鈑6對數（在本實施例也就是5個）且縱向延伸 的長形孔420。下連接單元5包括一同浐名筮 u ^取在第一方向h上延 伸且固設於下結構體22上端的下本體51，及一自下本體η 向上延伸之第二組裝部52。第二組裝部52高度大於第， 裝部42,且該第一、第二組裝部42、52之間未直接接觸。 第二組裝部52在對應第一組裝部42之每個長形孔42〇處， 縱向間隔地開設有一圓形孔及一長形孔521、. 長形 孔長度大於522。配合參閱圖5本實施例之上、下連接單元 、5皆為Τ形鋼’且上、下本體41、51分別以螺接或方4 式固設於上、下結構體21、22。 參閱圖4、圖6,每一消能鈑6呈上下延伸之長形，且 飯面平行第一方向D1，其包括一上端鉸接部6卜中間錢接 部62及下端鉸接部63,且中間鉸接部62尺寸大於下端绞 8 接部63及上端鉸接部61。每一消能鉬、祭a， 月月&級6還包括二分別連接 於該中間鉸接部62與上端鉸接部61之間的上連接部641、 中間较接部62與下端鉸接部63之間的下連接部M2;每一 連接部641及642之寬度隨與該中間鼓接部62之距離加大 而遞減，且連接部64' 64,的長度可以不必相等。每一消能 鈑6之上、下端鉸接部61、63開設有—不大於上、下連接 單元4、5之長形孔420、522的圓形孔61〇、63〇。另外， 該中間欽接部62則與對應下連接單元5之圓形孔521開設 相同尺寸的圓形孔620, 521、620孔徑大於上、下端鉸接 61、63之圓开>孔610、630，且下述插勒尺寸與所穿設之 孔的尺寸也對應配合。 參閱圖5、圖6 ’本實施例之五對消能鈑6是沿第一方 向Di相間隔地排列，且定義垂直該第一方向仏為前 '後方 向，母一對消能鈑6為一前一後地夾設該第一、第二組裝 部42、52。本實施例中，將消能鈑6固定於上、下連接單 元4、5的方式，是透過相當於插鞘的螺栓與螺帽組合，依 序穿過該圓形孔610、長形孔420、圓形孔610，而使每一 對消能鈑6固定於上連接單元4 ;其餘插鞠分別穿過消能鈑 6與下連接單元5的對應孔（也就是圓形孔620、圓形孔 521、圓形孔620，以及圓形孔630、長形孔522 '圓形孔 630)，而使該等消能鈑6固定於下連接單元5;且當該上連 接單元4因受力而與下連接單元5相對位移時，上端鉸接 部61及下端鉸接部63分別可在長形孔420、522内上下移 1333015 如圖7所示，本發明坌 弟一較佳貫％例之消能裝置3，裝 设於一沿第二方向D2延伸之斜p 士曰此Qώ 斜撐柃件81與—樑柱角隅接合 鈑82之間，用以吸收第二方& 万向〇2的作用力。該樑柱角隅接 合鈑82設於結構物之一樑83與一柱料交接處。 如圖8、9、10所示’該裝置包含一傳力單元71、一上 連接單元72、-下連接單元73、多數個消能鈑6、一第一 封飯74、一第二封鈑75,及二第三封鈑％。

傳力單元71包括二前、後平行間隔設置之傳力飯川 及一端鈑712。傳力鈑71丨之鈑面平行第二方向且沿該 第二方向〇2延伸。端鈑712鈑面垂直第二方向仏且連接該 二傳力鈑711之鄰近該斜撐桿件81之一端，該二傳力鈑 711沿該第二方向A各間隔開設有三個圓形孔71〇，遠離斜 撐桿件81之端部則以螺接或銲接的方式固定於接合鈑82。

如圖9、1〇所示，上連接單元72包括一在第二方向 上延伸的上本體721，及二前、後平行間隔地自上本體72ι 向下延伸之第一組裝部722，該二第一組裝部722鄰接於該 二傳力鈑711上侧緣。下連接單元73包括一在第二方向& 上延伸的下本體731，及二前、後平行間隔地自下本體73ι 向上延伸之第二組裝部732。該二第二組裝部732鄰接於傳 力鈑711下侧緣。此外，每一第一、第二組裝部722、732 沿該第二方向間隔開設有三個縱向長形孔72〇、73〇，且 兩第一組裝部722之間，以及兩第二組裝部732之間的長 形孔720、730相互對齊。當然，開孔數量不以本實施例為 限。 ' 10 1333015 請同時參閱圖8、9、l〇，本實施例消能鈑6共九片， 每三片消能鈑6 —組前、中、後間隔疊設，組與組之間是 沿第二方向D2間隔排列。每一消能鈑6呈上下延伸之長鈑 狀’且鈑面平行第二方向〇2，其上、下二端部與第一、第 二組裝部722、732分別鉸接而形成一上端鉸接部65、一下 端鉸接部66，並以該二端之間一處，本實施例為中央處， 與傳力鈑711固定接合而形成一固定部67。 其中’位於中間之消能鈑6的上端鉸接部65被夾設於 該二第一組裝部722之間，下端鉸接部66被夾設於該二第 二組裝部732之間’固定部67則被夾設於該二傳力鈑711 之間。位於前、後側之消能鈑6則自外夾設該對應側之第 一、第二組裝部722、732及傳力鈑711。每一消能鈑ό之 上、下端鉸接部65、66設有圓形孔650、660，固定部67 設有對應傳力鈑711之圓形孔71〇的圓形孔67〇，透過插鞘 依序穿過對應孔可使該等消能鈑6固定於該上、下連接單 元72、73，且上、下端鉸接部65、66可在長形孔720、 730延伸方向上位移。 如圖8、9、11所示，第一封鈑74以焊接方式垂直固設 於上、下連接單元72、73鄰近斜撐桿件81之一側，另一 側則同樣以焊接方式固定於斜撐桿件81 ;相當於使上、下 連接單元72、73透過第一封鈑74而與斜撐桿件81固定連 接。第一封鈑74中央還開設有一開口 74〇，供連接自端鈑 712的部分傳力鈑711穿設其中。 如圖8、9所示，第二封鈑75垂直固設於上、下連接 11 1333015 單元72、73遠離斜撐桿件81之一側，該第二封鈑乃中 開設有-開π 750 ’供傳力鈑711穿設其中。本實施例第^ 、第二封鈑74、75可提供傳力鈑711側向穩定，而傳力m 元71的端鈑712則可配合提供側向勁度。 皁 如圖8、10所示，該二第三封鈑76鈑面平行該第二 向〇2，其兩側端夾設於第一、第二封鈑74、75之間，且 前-後地將上、下連接單元72、73及該等消能鈑6封 ψ 〇 现’、 • 如圖7、9所示，當外部施加第二方向D2作用力，上、 下連接單元72、73與傳力單元71產生相對位移，消能鈑6 以固定部67為支點所受彎矩最大’ ±、下連接部皆可"挽曲 塑性變形以吸收能量。 歸納上述，本發明消能裝置3、3,之消能鈑6鈑面平行 作用力方向，因此消能鈑6尺寸相較於習知消能裝置施 工埋在牆或柱等結構中時，較不構成限制，且結構設計較 不複雜、以螺栓螺帽配合的安裝方式也較方便可靠加上 # 鈑面方向的改變使整體施工置換都較方便；此外，本發明 消能鈑6相當於雙跨度之設計，假設位於中間鉸接部Q至 上、下端鉸接部61、63的距離皆相當於習知消能鈑高度， 則塑性變形或受力的程度可達習知消能鈑的兩倍’吸震能 力更強；最重要的是，該等消能鈑6的設計使位在中間部 位的斷面最大，鎖固的力量也最大，上下端則遞減，可讓 整個受力斷面同時達到極限應力，不會發生應力集中，且 能吸收最大能量，整體而言，確實可達到本發明之目的。 12 1333015 惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍；即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1是一立體圖’說明一種習知消能裝置之結構； 圖2是一示意圖，說明另一種習知抗震裝置實施於柱 子間的狀況； 圖3是一平面圖，說明本發明消能裝置之第一較佳實 施例中，上、下連接單元之結構； 圖4是該較佳實施例中，一消能鈑之結構； 圖5是該較佳實施例安裝於一上、下結構體之間的態 樣； ~ 圖6是圖5之VI -VI剖視圖； 圖7是本發明第二較佳實施例安裝於一斜撐桿件與一 樑柱角隅接合鈑之間的態樣； 圖8是圖7之砸-珊剖視圖； 圖9是圖8之IX-K方向視圖； 圖10是圖8之X-X剖視圖；及 圖Π是圖8之X I -X I剖視圖。 13 1333015

【主要元件符號說明】 21......... 上結構體 71… ……傳力單元 22......... 下結構體 710 . .......圓形孔 3、3,.... 消能裝置 711 · .......傳力鈑 4 .......... 上連接單元 712 ......端飯 41......... 上本體 72·.. .......上連接單元 42......... 第一組裝部 720 .......長形孔 420 ....... 長形孔 721 . .......上本體 5 .......... 下連接單元 722 .......第一組裝部 51......... 下本體 73.·. .......下連接單元 52......... 第二組裝部 730 . .......長形孔 521......... 圓形孔 731 . .......下本體 522 ....... 長形孔 732 .......第二組裝部 6 .......... 消能鈑 74··. .......第一封鈑 61、65·· 上端鉸接部 740 .......開口 610 、 650 圓形孔 75··· .......第二封鈑 62......... 中間鉸接部 750 .......開口 620 ......... 圓形孔 76··. .......第三封鈑 63、66 ·. 下端鉸接部 81… ……斜撐桿件 630 、 660 圓形孔 82··. .......樑柱角隅接合鈑 641 ....... 上連接部 83··· .......m 642 ....... 下連接部 84·.' .......才主 67......... 固定部 D, ' D2 · ·方向 670 ....... 圓形孔 14

Claims (1)

1. 、申請專利範圍： —種三孔式消能裝置，裝机 ,屣5又於—上結構體與一下結構體 之間，用以吸收一笫一方A 方向的作用力；該裝置包含： 一上連接單元，包括一 枯在該第一方向上延伸且固設 於该上結構體下端的上本 體及一自該上本體向下延伸 之第一組裝部； -下連接單元，包括_在該第―方向上延伸且固設 於該下結構體上端的下. 本體’及一自該下本體向上延伸 之第二組裝部，該第一、 一 第一組裝部之間未直接接觸； 及 至少一消能銀’每一、、ώ σ 、 母/肖旎鈑呈上下延伸之長形，且 鈑面平行該第一方向， 内/、中一端與對應之第一組裝部鉸 2形成上端鉸接部，^相異於上端鉸接部之二處與 〜之第一組震部鉸接而形成中間鉸接部及下端鉸接部 Ο 該消 後方 組裝 I依據申請專利範圍第1項所述之消能裝置，其中 能鈑數量為至少—對；定義垂直該第一方向為前 向’每-對消能鈑為一前—後地夾設該第一、第 部。 3. 依據中料利範圍第2項所述之消能裝置，其中，該消 能飯數1為多數對，且沿該第—方向間隔地排列。 4. 依據申吻專利範圍第2項所述之消能裝置，其中一 消能鈑的上端鉸接部開設有_圓形孔，該上連 第一組裝部對應相設有長㈣，透過插龍序穿過該 15 圓形孔、長形孔、圓形孔，而你#井丄4 札而使該對消能鈑固定於上連 接單元，且上端鉸接部可在咭县彡 仕d長开V孔延伸方向上相對位 移。 5. 依據申請專利範圍帛2項所述之消能裝置，其中，每— 消能㈣中間及下端鉸接部各開設有—個圓形、孔，該下 連接單元的第—組裝部對應處開^有—個圓形孔及一個 長形孔，透過二支插勒分別依序穿過各該孔，而使消能 鈑固定於下連接單元，且下端鉸接部可在長形孔伸延方 向上相對移動。 6. 依據申請專利範圍第丨項所述之消能裝置，其中，該消 能鈑更包括二分別連接於該中間鉸接部與上、下端鉸接 部之間的上、下連接部；每一連接部之寬度隨與該中間 鉸接部之距離加大而遞減，且上、下連接部的長度不必 然相等。 7. 依據申請專利範圍第！項所述之消能裝置，其中，該上 、下連接單元皆為T形鋼，且上、下本體分別以螺接或 銲接的方式固設於上、下結構體。 8 _ 一種二孔式消能裝置，裝設於一沿第二方向延伸之斜撐 才干件與一樑柱角隅接合鈑之間，用以吸收該第二方向的 作用力；該裝置包含： 一傳力單元，包括二鈑面平行該第二方向，且前、 後平行間隔地沿該第二方向延伸的傳力鈑，及一連接該 二傳力鈑之鄰近該斜撐桿件一端的端鈑，該二傳力鈑遠 離該斜樓桿件之端部則固定於該接合鈑； 16 1333015 一上連接單7L，包括一在該第二方向上延伸的上本 體，及二前、後平行間隔地自該上本體向下延伸之第一 組裝部，該二第一組裝部鄰接於該二傳力鈑上侧緣，且 該上連接單元與該斜撐桿件固定連接； 一下連接單元，包括一在該第二方向上延伸的下本 體及一刖、後平行間隔地自該下本體向上延伸之第二 組裝部，該二第二組裝部鄰接於該二傳力鈑下側緣，且 該下連接單元與該斜撐桿件固定連接；及

   至少一消能飯，每一消 能鈑呈上下延伸之長鈑狀 且鈑面平行該第二方向，其二端部與該第―、第二组裝 部分別鉸接而形成一上端鉸接部、一下端鉸接部並以 該二端之中間處與該傳力鈑固定接合而形成一固定部。 9.依據申請專利範圍第8項所述之消能裝置，更包括一垂 直固設於該上 一封鈑，該第 下連接單元鄰近該斜撐桿件之一側的第 封鈑更固定於該斜撐桿件，藉此使該上

   、下連接鈑透過該第-封飯而與該斜撐桿件固定連接。 10.依據申請專利範園第9項所述之消能裝置，其中，該第 一封鈑中央開設有一開口’供該傳力單元連接自該：鈑 的部分傳力鈑穿設其中。 11. 依射請專利範圍第9項所述之消能裝置，更包括—垂 直固設於該上、下連接單元遠離該斜料件之—側的第 二封鈑，該第二封飯中央開設有一開口，之傳力鈑穿設其中。 皁疋12. 依據中請專利範圍第9項所述之消能裝置，其中，該上 17 下連接單元與該第一封鈑之間，以及該第一封鈑與該 斜撐桿件之間皆以焊接固定。 13. 依據申請專利範圍第8項所述之消能裝置，其中，該二 傳力鈑與該接合鈑之間是以螺接或銲接固定。 14. 依據申請專利範圍第8項所述之消能裝置其中，該消 旎鈑的數量為三的倍數，且三片消能鈑一組，前、中、 後間隔疊設，位於中間之消能鈑上端鉸接部被夹設於該 二第一組裝部之間、下端鉸接部被夾設於該二第二組裝 • 部之間，固定部則被夾設於該二傳力鈑之間位於前、 後側之消能鈑則自外夾設該對應侧之第一、第二組裝部 及傳力鈑。 15. 依據申請專利範圍第14項所述之消能裝置其中該等 消能鈑有多數組，且該等組是沿該第二方向間隔排列。 16. 依據申凊專利範圍第8或14項所述之消能裝置，其中， 每一消能鈑之上、下端鉸接部設有圓形孔，且該等第一 、第一組裝部對應該等消能鈑之鉸接處分別開設有一長 • 形孔，透過插鞘依序穿過對應孔，可使該等消能鈑固定 於該上、下連接單元，且可在該長形孔延伸方向上位移 〇 17. 依據申請專利範圍第16項所述之消能裝置，其中，每一 消能鈑之固定部設有圓形孔，且該傳力鈑對應該圓形孔 處開設有一相同尺寸的圓形孔，透過一插鞘穿過對應孔 ，而使該消能鈑固定於該傳力鈑上。 18. 依據申請專利範圍第8項所述之消能裝置，更包括二鈑 18 1333015 面平行該第二方向且一前一後地將該上、下連接單元及 該等消能鈑封蓋其中的第三封鈑。

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