抗風制震裝置的製作方法

2023-06-18 10:40:41 1

專利名稱：抗風制震裝置的製作方法
技術領域：
抗風制震裝置
技術領域：
本實用新型是關於一種抗風制震裝置，特別是關於一種在夾層板 間鋪陳自粘性高分子吸震材料所組構而成的抗風制震裝置。
背景技術：
結構防震技術主要是藉由在結構的適當位置安裝特殊裝置以改 變結構的振動頻率，或增加裝置整體的阻尼而達到減震目的。臺灣地
區自從921大地震發生之後，於建築結構中安裝各式消能減震裝置以
提高其抗震能力的趨勢方興未艾，這些消能減震裝置已逐漸成為中、
高層建築物的基本配備。這些安裝於樓層間的消能器需透過斜撐或牆 體等構件與主結構體結合，在結構受到風力或地震作用產生振動的過
程中，消能器因應於相鄰樓層間的層間位移或相對運動而啟動消能機 制。消能減震裝置若採用斜撐的形式與結構結合，輒須佔用結構整個 框架的空間，除了造成建築外觀上的瑕疵外，也常因妨礙到門窗的設 置而無法施作。有鑑於此，採壁式設計的消能裝置或稱為制震壁 (seismic wall)的結構防震裝置便陸續被開發出來。由於制震壁可選 擇於框架的局部空間進行安裝，不僅不會影響門窗的設置，亦可兼作 隔間牆之用，應用上的限制較少。由於制震壁配合建物現況施作的彈 性較大，因此其市場接受度較其他裝置為高。目前市面上最常見的防 震裝置以粘彈性制震壁裝置最為普遍，該裝置主要由鋼板組成牆體， 同時於各夾層鋼板內填充粘性(或粘彈性)材料，當結構於地震過程中 產生振動時，連結於結構體的夾層鋼板亦產生相對運動，此時粘性材 料則受到剪力變形，藉由粘性材料於地震過程中的往復變形而發揮消 能減振作用。茲針對現有的粘彈性制震壁裝置的構造及組裝方式進一 步說明如下
圖l所示為建築構架裝置現有的粘彈性制震壁裝置示意圖，房屋
構架是由結構柱11與結構上層梁12及結構下層梁13所構成，現有 的粘彈性制震壁裝置1頂部與底部則分別與結構上層梁12及結構下 層梁13接合。現有的粘彈性制震壁裝置1於組裝前須將墊高用鋼製 構造14焊接於結構下層梁13的翼板，隨後將凸緣接合板15焊接於 墊高用鋼製構造14的側邊，使其二者成為一體。此外，結構上層梁 12的下翼板亦須焊接一補強板110，以便與粘彈性制震壁裝置1的頂 部相互接合。組裝時將粘彈性制震壁裝置1嵌入兩凸緣接合板15之 間並將其基板16放置於墊高用鋼製構造的基板17上方，隨後以高強 度螺栓18分別將粘彈性制震壁裝置1的基板16與墊高用鋼製構造的 基板17及凸緣板19與凸緣接合板15固鎖。粘彈性制震壁裝置1頂 部組裝時首先須將連結板113與補強板110接合，隨後再將中間板 112嵌入兩連結板113之間，並利用高強度螺栓114加以固鎖，如此 方完成其組裝作業。
圖2所示為現有粘彈性制震壁裝置的構造示意圖，其製作方式是 於粘彈性制震壁裝置1的基板17上焊接兩塊外夾層側板111，同時 於外夾層側板111的左右兩側焊接凸緣板19，以便組成一箱體構造。 隨後將中間板112插入箱體構造中，並於箱體構造與中間板112間的 空隙填充粘性或粘彈性材料，如此則完成粘彈性制震壁裝置1本體的 製作與組裝作業。螺栓孔18及螺栓孔114則分別為與墊高用鋼製構 造的基板17及凸緣接合板15固鎖的預留孔位。
由現有的粘彈性制震壁裝置1的組裝接合方式可知，其主要是針 對鋼結構裝置而設計，對於現有的粘彈性制震壁裝置1與鋼筋混凝土 結構梁或鋼骨鋼筋混凝土結構梁的接合而言，上述的接合設計將不再 適用。此外，凸緣接合板15抵抗水平地震力或彎矩的方向為鋼板的 弱軸，且凸緣接合板15並無加勁板補強，因此凸緣接合板15於受力 過程中將可能產生過度的彎曲變形，導致制震壁受損。另，現有的粘 彈性制震壁裝置1的外夾層側板111於主應力方向45度或135度方 向受到壓應力作用時，外夾層側板111有產生局部挫屈(local buckling)之虞，尤其當外夾層側板lll的面積較大時，挫屈發生的 機率亦相對提高。現有的粘彈性制震壁裝置1並未針對外夾層側板
lll表面進行加勁補強，難以避免鋼板挫屈的發生。
綜上所述，現有的粘彈性制震壁裝置1雖為一種概念可行的建築 減震裝置，而其設計細節不僅未能充分遵循材料力學特性進行考量， 以致於構造與接合細節繁複龐雜，實際應用時不僅安裝困難且有局部 挫屈破壞之虞，因此有必要加以改良。

實用新型內容
本實用新型的目的是在於提供一種抗風制震裝置，具有良好的減 震功效，並具有結構簡單、合理，適於實用的優點。
為了達到上述目的，本實用新型提供一種抗風制震裝置，其用於 建築結構，其特徵在於包含
內夾層板；
外夾層板，該內夾層板置於該外夾層板之間，相鄰夾層板之間設 有自粘性高分子吸震材料；
第一對L型角鋼，該內夾層板是由第一對L型角鋼的腹板背對內
夾固定；
第二對L型角鋼，該第二對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該 外夾層板內夾固定；
且該各L型角鋼的翼板與建築結構接合。
本實用新型還提供一種抗風制震裝置，是用於建築結構，其特徵 在於包含 內夾層板；
外夾層板，該內夾層板置於該外夾層板之間，相鄰夾層板之間設 有自粘性高分子吸震材料；
T型鋼，其腹板與該內夾層板等厚，且與該內夾層板接續，並由
一對蓋板內夾固定；
一對L型角鋼，該對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層
板內夾固定；
且T型鋼的翼板以及該對L型角鋼的翼板與建築結構接合。 本實用新型還提供一種抗風制震裝置，是用於建築結構，其特徵
在於包含 外夾層板；
T型鋼，該T型鋼的腹板置於該外夾層板之間，並由該外夾層板 內夾固定，且該T型鋼的腹板與該外夾層板之間設有自粘性高分子吸
震材料，
一對L型角鋼，該對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層 板內夾固定；
且T型鋼的翼板以及該對L型角鋼的翼板與建築結構接合。 綜上所述，本實用新型提供的抗風制震裝置，其用於建築結構， 包含內夾層板；外夾層板，該內夾層板置於該外夾層板之間，相鄰 夾層板之間設有自粘性高分子吸震材料；第一對L型角鋼，該內夾層 板是由第一對L型角鋼的腹板背對內夾固定；第二對L型角鋼，該第 二對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層板內夾固定；且該等 L型角鋼的翼板與建築結構接合。另亦可用T型鋼取代上述第一對L 型角鋼，且T型鋼的翼板以及該對L型角鋼的翼板與建築結構接合。 另亦可用T型鋼的腹板取代內夾層板，該T型鋼的腹板置於該外夾層 板之間，並由該外夾層板內夾固定，且該T型鋼的腹板與該外夾層板 之間設有自粘性高分子吸震材料，且T型鋼的翼板以及該對L型角鋼 的翼板與建築結構接合。又，上述實施形態的抗風制震裝置中，其固 定方式可以螺栓穿透對鎖。另該L型角鋼的腹板以及該T型鋼的腹板 與其翼板間均得焊有加勁板，且其翼板利用基礎螺栓與建築結構接 合。另該外夾層板表面得焊有菱形配置、X形配置或網格配置的加勁 板。另該內夾層板與該外夾層板得為數層。
本實用新型的優點在於具有良好的減震功效，並且其結構簡單、 合理，可簡化安裝介面與施工程序，改善現有粘彈性制震壁裝置組裝 工程繁複的缺點，可提升結構的安全與舒適性，更加適於實用。


圖1為建築構架裝置現有粘彈性制震壁裝置的示意圖。 圖2為現有粘彈性制震壁裝置的構造示意圖。
圖3為本實用新型抗風制震裝置的示意圖。
圖4為本實用新型抗風制震裝置的內夾層板以成對的L型角鋼內 夾一片鋼板組裝的各部元件分解圖。
圖5為本實用新型抗風制震裝置的內夾層板以T型鋼的腹板組裝 的各部元件分解圖。
圖6為本實用新型抗風制震裝置的內夾層板以T型鋼的腹板續接 一等厚度鋼板組裝的各部元件分解圖。
圖7為本實用新型抗風制震裝置的外夾層板以鋼板加勁的示意圖 (配置成菱形)。
圖8為本實用新型抗風制震裝置的外夾層板以鋼板加勁的示意圖 (配置成X形)。
圖9為本實用新型抗風制震裝置的外夾層板以鋼板加勁的示意圖 (配置成網格)。
圖10為本實用新型抗風制震裝置的內夾層板與外夾層板上、下 對調組裝的示意圖。
圖11為本實用新型抗風制震裝置以數層內夾層及對應的數層外 夾層組裝的示意圖。
具體實施方式
以下根據圖3以及圖4說明本實用新型的f抗風制震裝置」其中 一實施形態。圖3為本實用新型「抗風制震裝置」3的構造示意圖； 圖4則為本實用新型的各部元件分解圖。本新型實用新型「抗風制震 裝置j 3是一種裝置於建築結構的消能減振裝置，其主體是由一片內 夾層板31與兩片外夾層板33於夾層間鋪陳自粘性高分子吸震材料 32組構而成。當內夾層板31與外夾層板33因建築結構受風力或地 震力擾動而被迫產生錯動時，自粘性高分子吸震材料32將產生動態 剪力變形，因而吸收結構的振動能量，以提升結構的安全與舒適性。
本實用新型「抗風制震裝置」3的內夾層板31是由成對的L型角 鋼35腹板背對內夾固定並以螺栓311穿透對鎖，L型角鋼35的翼 板則作為本實用新型「抗風制震裝置」3內夾層板31與建築結構的
接合介面，L型角鋼35的腹板與其翼板間焊有加勁板39以增進其強 度與側向穩定性；本實用新型「抗風制震裝置」3的兩片外夾層板33 底部則嵌入成對的L型角鋼35腹板背對內夾並以螺栓311穿透對鎖, L型角鋼35的翼板則作為本實用新型「抗風制震裝置」3外夾層板 33與建築結構的接合介面。
此外，兩片外夾層板33的部分間隙可填充適當厚度的隔板34並 以螺栓310穿透對鎖以增進其剛性。另，為控制外夾層板33組裝後 的垂直度，本實用新型「抗風制震裝置」3於外夾層板33上緣兩側 設置槽型扣件313，俾便將兩外夾層板33內扣，同時利用槽型扣件 固定螺栓315將槽型扣件313固定於外夾層板33上緣兩側的槽型扣 件固定螺栓孔314以利定位。槽型扣件313需預留足夠的空間容許內 夾層板31及外夾層板33產生相對運動。
本實用新型「抗風制震裝置」3所有接合面都在同一方向(平行 於內夾層板31及外夾層板33，使其符合材料力學上所稱的"平面應 力"條件，可使本實用新型「抗風制震裝置j 3於風力或地震力作 用下的力學行為趨於單純、易於掌控，且容易安裝。由於本實用新型 「抗風制震裝置」3內、外夾層板可分別以L型角鋼35的翼板為介 面，利用基礎螺栓312與結構接合，因此可簡化安裝介面與施工程序， 改善現有粘彈性制震壁裝置1組裝工程繁複的缺點，增進其實用性。
另外，除上述圖3以及圖4的實施形態外，如圖5或圖6所示的， 本實用新型「抗風制震裝置」3的內夾層板31亦可以T型鋼51的 腹板取代(圖5)或於T型鋼51的腹板以等厚的鋼板續接(圖6)，其交 接處則由蓋板61於兩側對夾並分別以螺栓64， 65固定之；T型鋼51 腹板與其翼板間焊有加勁板52以增進其強度與側向穩定性。
此外，如圖7所示的，本實用新型「抗風制震裝置」3為預防外 夾層板33於受力過程中產生局部挫屈破壞，可於外夾層板33表面焊 上加勁板71，以確保本實用新型「抗風制震裝置」3的防震性能(圖 7)。實際上，現有的粘彈性制震壁裝置1設置於外夾層側板111外緣 的凸緣板19並無法改善外夾層側板111中央區域可能產生局部挫屈 的問題，本實用新型「抗風制震裝置」3無現有的粘彈性制震壁裝
置1所設置的凸緣板19，惟於外夾層板33表面焊上加勁板71，充份 根據外夾層板33的應力分布條件進行加勁以有效防制局部挫屈的發 生。另外如圖8或圖9所示的，本實用新型「抗風制震裝置j 3外 夾層板33的加勁板71亦可釆用X形加勁板81 (圖8)或網格91 (圖9) 的方式配置。
又，如圖10所示的，本實用新型「抗風制震裝置」3的內夾層 板31與外夾層板33可上、下對調組裝(圖10)，其力學行為及功能 並無差異。此外，如圖11所示的，本實用新型「抗風制震裝置]3 亦可採用數層內夾層板31及對應的數層外夾層板33的方式組裝，可 進一步提升本實用新型「抗風制震裝置」3的消能減振能力。
本實用新型「抗風制震裝置j 3主要應用於建築結構的抗風或防 震設計，不僅可應用於新建工程，亦適用於既存建物的耐震補強。實 際應用本實用新型「抗風制震裝置」3時，可配合建物現場狀況採 用局部配置於結構框架內部的施作方式，以便達成空間節省及符合減 震性能要求的雙重目的。
本實用新型「抗風制震裝置」3減振效能的發揮主要與粘貼於內 夾層板及外夾層板間的自粘性高分子粘彈性吸震材料有關，設計時應 先決定製震壁裝置所需的出力，進而可計算自粘性高分子粘彈性吸震 材料所需的總面積及其配置方式，掌握此相關資訊即可進一步決定內 夾層板及外夾層板的鋼板設計尺寸。由於內夾層板與外夾層板二者是 否保持平行將影響結構的防震性能，因此組裝本實用新型「抗風制震 裝置」3時應確實檢視夾層板間距的均勻，必要時可於夾層板與上、 下部角鋼間墊充隔板並配合外夾層板上緣兩側的槽型扣件進行調整， 以便使夾層板面保持平行，同時確保內夾層板、自粘性高分子粘彈性 吸震材料與外夾層板三者界面的緊密接合。
本實用新型「抗風制震裝置」3上、下部與結構梁的接合主要採 用螺栓元件，施工簡便。若應用對象為鋼筋混凝土結構梁，則可採用 基礎螺栓312預埋的方式施作或於混凝土梁施作完成後施打化學螺 栓固定之；若為鋼結構或鋼骨鋼筋混凝土結構，則可事先於接合區域 的結構梁翼板與腹板間增焊加勁板補強，並於接合面的結構鋼梁翼板
鑽孔，最後再以螺栓將角鋼翼板與結構梁的翼板固鎖，如此便完成本
實用新型「抗風制震裝置j 3與結構的組裝接合。
符號說明
1 現有的粘彈性制震壁裝置 11 結構柱
12結構上層梁 13結構下層梁 14墊高用鋼製構造 15凸緣接合板 16基板
17墊高用鋼製構造的基板 18高強度螺栓
19 凸緣板 110補強板
111外夾層側板 112 中間板 113連結板
114連結板與中間板的接合螺栓孔
2 現有粘彈性制震壁裝置的構造 21螺栓孔
3 抗風制震裝置(內夾層板以成對的L型角鋼內夾一片鋼 板)
31內夾層板
32自黏性高分子吸震材料 33外夾層板
34 隔板
35 L型角鋼
36外夾層板的螺栓孔
37外夾層板與L型角鋼的接合螺栓孔 38內夾層板與L型角鋼的接合螺栓孔 39加勁板
310外夾層板的對鎖螺栓
311內(外)夾層板與L型角鋼的接合螺栓
312抗風制震裝置與結構接合的基礎螺栓
313槽型扣件
314槽型扣件固定螺栓孔
315槽型扣件固定螺栓
4 抗風制震裝置(內夾層板以成對的L型角鋼內夾一片鋼 板)
41 L型角鋼與結構上(下)層梁接合的螺栓孔
5 抗風制震裝置(內夾層板為T型鋼的腹板) 51 T型鋼
52加勁板
53 T型鋼與結構上層梁接合的螺栓孔
6 抗風制震裝置(內夾層板以T型鋼的腹板續接一等厚度 的鋼板)
61 蓋板
62內夾層板與蓋板的接合螺栓孔 63蓋板與T型鋼腹板的接合螺栓孔 64內夾層板與蓋板的接合螺栓 65蓋板與T型鋼腹板的接合螺栓
7 抗風制震裝置的外夾層板面的加勁板(菱形配置) 71外夾層板面的加勁板(菱形配置)
8 抗風制震裝置的外夾層板面的加勁板(X形配置) 81外夾層板面的加勁板(X形配置)
9 抗風制震裝置的外夾層板面的加勁板(網格配置) 91外夾層板面的加勁板(網格配置)
10抗風制震裝置(內、外夾層對調的組裝模式) 11抗風制震裝置(採用複數內、外夾層板的設計)
111 蓋板 112間隔板
113內夾層板與蓋板的接合螺栓孔 114蓋板與L型角鋼的接合螺栓孔 115內夾層板與蓋板的接合螺栓 116蓋板與L型角鋼的接合螺栓
權利要求1、一種抗風制震裝置，其用於建築結構，其特徵在於包含內夾層板；外夾層板，該內夾層板置於該外夾層板之間，相鄰夾層板之間設有自粘性高分子吸震材料；第一對L型角鋼，該內夾層板是由第一對L型角鋼的腹板背對內夾固定；第二對L型角鋼，該第二對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層板內夾固定；且該各L型角鋼的翼板與建築結構接合。
2、 一種抗風制震裝置，是用於建築結構，其特徵在於包含 內夾層板；外夾層板，該內夾層板置於該外夾層板之間，相鄰夾層板之間設 有自粘性高分子吸震材料；T型鋼，其腹板與該內夾層板等厚，且與該內夾層板接續，並由 一對蓋板內夾固定；一對L型角鋼，該對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層 板內夾固定；且T型鋼的翼板以及該對L型角鋼的翼板與建築結構接合。
3、 一種抗風制震裝置，是用於建築結構，其特徵在於包含 外夾層板；T型鋼，該T型鋼的腹板置於該外夾層板之間，並由該外夾層板 內夾固定，且該T型鋼的腹板與該外夾層板之間設有自粘性高分子吸 震材料，一對L型角鋼，該對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層 板內夾固定；且T型鋼的翼板以及該對L型角鋼的翼板與建^[結構接合。
4、 如權利要求1至3中任一項所述的抗風制震裝置，其特徵在於 該固定方式是以螺栓穿透對鎖。
5、 如權利要求1至3中任一項所述的抗風制震裝置，其特徵在於:該L型角鋼的腹板與其翼板間焊有加勁板，且其翼板利用基礎螺栓與建築結構接合。
6、 如權利要求2或3所述的抗風制震裝置，其特徵在於該T型 鋼的腹板與其翼板間焊有加勁板，且其翼板利用基礎螺栓與建築結構 接合。
7、 如權利要求1至3中任一項所述的抗風制震裝置，其特徵在於: 該外夾層板表面焊有菱形配置、X形配置或網格配置的加勁板。
8、 如權利要求l所述的抗風制震裝置，其特徵在於，該內夾層板 與該外夾層板為數層。
專利摘要一種抗風制震裝置，其用於建築結構，包含內夾層板；外夾層板，該內夾層板置於該外夾層板之間，相鄰夾層板之間設有自粘性高分子吸震材料；第一對L型角鋼，該內夾層板是由第一對L型角鋼的腹板背對內夾固定；第二對L型角鋼，該第二對L型角鋼的腹板是背對設置，並由該外夾層板內夾固定；且該等L型角鋼的翼板與建築結構接合。本實用新型具有良好的減震功效，並具有結構簡單、合理，適於實用的優點。
文檔編號E04B1/98GK201065585SQ20072000467
公開日2008年5月28日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者權家銑, 李建良, 王民蔚 申請人:權家銑;李建良;王民蔚