[发明专利]双核心预力拉伸自复位挫屈束制斜撑减震装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种减震装置，特别是涉及一种兼顾高伸展量及防挫屈的双核心预力拉伸自复位挫屈束制斜撑减震装置。

背景技术

现阶段的耐震设计，除了需要有足够容许强度外，更希望有好的韧性，以达到更经济且更安全的目的。以降伏来消能的结构系统而言，通常会在承受地震能量后，因为产生永久变形使得建筑物有残余的应力，造成潜在的危险，需要日后维修来解决此问题。目前常见的支撑系统，以结构杆件降伏或是挫屈消能为主，但是在反复载重下，降伏或是挫屈所造成的变形，会影响建筑物结构上的安全及在救援上的困难度。以自复位的系统及摩擦板消能为主的结构系统取而代之，解决因结构变形存在残余应力的问题已有具体成果。

美国公开第2012/0000147号专利公开一种双核心预力拉伸自复位消能支撑装置。装置包括一方型钢组成的第一核心构件、一被该第一核心构件套覆在内且同样由方型钢组成的第二核心构件、设置于该第二核心构件两端的两个内层底板、一套覆第一核心构件且同样由方型钢组成的外层构件、设置于该外层构件两端的两个外层底板，以及两组预力拉伸构件。其中一组预力拉伸构件的一端锚定于其中一内层底板，另一端锚定于对面的外层底板；另一组预力拉伸构件的两端则是锚定于另一内层底板与另一外层底板。第一核心构件表面还设有摩擦消能板、外层构件设有角钢，通过螺栓使该摩擦消能板与角钢锁合在一起，当第一核心构件与外层构件相对位移，利用摩擦来消能。

在力学反应方面，当装置受压，外力从建筑物传入第一核心构件及其中一外层底板，外层底板通过其连接的一组预力拉伸构件将力量传至对面的内层底板，此内层底板再将力量经由第二核心构件传至对面的内层底板，而此内层底板再经由另一组预力拉伸构件将力量传至对面的外层底板，此外层底板最后经由外层构件将力量传出。受力过程中，第一核心构件、第二核心构件与外层构件皆会有相对位移，且位移时使用摩擦消能板、角钢，及螺栓来进行消能。此外，两组预力拉伸构件各有δ的伸长量，因此第一核心构件与外层构件的相对位移可以达到2δ的伸长量，使其总伸长量可以达到以往装置的两倍变形量而不会破坏。

该装置在地震下，利用预力的回复力消除结构物变形的残余应力。但是在地震过程中的反复加载次数越多，其消能组件(摩擦消能板、角钢，及螺栓)材料磨损越明显。这些组件的耗损，会降低消能效率，需时常更换维修。

发明内容

本发明的目的是在提供一种通过不同消能构件组成来改变力学行为而提高消能量的双核心预力拉伸自复位挫屈束制斜撑减震装置。

本发明双核心预力拉伸自复位挫屈束制斜撑减震装置，包含一核心单元、一围束构件、一外核心构件、一外层构件、一第一内层底板与一第二内层底板、一第一外层底板与一第二外层底板、至少一第一预力拉伸构件，及至少一第二预力拉伸构件。

该核心单元具有一本体，定义该本体两端为与该建筑物相连接的接合段，连接该二接合段者为消能段。该围束构件包括二将该核心单元的本体的消能段夹设其中的二钢板，及至少一结合于该二钢板外的围束槽体。该外核心构件包覆该核心单元消能段及该围束构件，其一端焊接于该核心单元一端的接合段。该外层构件包复核心单元消能段、围束构件及外核心构件且与该外核心构件在不受力状态下两端对齐，其一端焊接于该核心单元另一端的接合段。

该第一内层底板及第二内层底板，接触或不接触地设置于该围束构件的两端。该第一外层底板及第二外层底板，分别设置于该外核心构件及外层构件的两端。

该至少一第一预力拉伸构件，沿该核心单元延伸方向地设置，其一端锚定于该第一内层底板，另一端锚定于对面该第二外层底板。该至少一第二预力拉伸构件，沿该核心单元延伸方向地设置，其一端锚定于该第一外层底板，另一端锚定于对面该第二内层底板。

当该斜撑装置受外力时，该外力经由该核心单元接合段与该外层构件连接的地方，并通过与该至少一第一预力拉伸构件连接的第一内层底板，该第一预力拉伸构件伸长量为δ，该外力再通过围束构件传递至该第二内层底板而传递至该至少一第二预力拉伸构件，该第二预力拉伸构件伸长量为δ，最终经由该核心单元接合段与该外核心构件连接的地方将外力传出，该外核心构件与该外层构件相对位移达2δ，并通过该核心单元消能段2δ变形量消散地震能量，过程中通过该围束构件防止该核心单元挫屈。