消能减振系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种消能减振系统。
【背景技术】
[0002] 随着经济建设的发展，在建地狭小与人口密集的区域中，诸多建筑物均朝向高楼 建设发展。然而建筑物在抵抗地震与风力的安全性与舒适性考虑是不容忽视的。早期采用 硬性抵抗外在的地震及风力扰动，也即采用结构加大断面的方式进行设计，造成空间使用 不便以及材料过度浪费。因此随着科技的发展，如何在结构减振与兼具外观之间取得平衡 为目前业界急需解决的问题之一。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种消能减振系统，该系统可达到减振效果，也可同时兼 具室内建筑景观设计之美，从而克服了现有技术中空间使用不便以及材料过度浪费的缺 点。
[0004] 本发明的一个方面提供一种消能减振系统，其应用于建筑物结构中。消能减振系 统包含基座与质量块。基座置于建筑物结构中。基座具有凹曲面，且凹曲面具有至少一个 曲率半径。凹曲面包含多个摩擦区，多个摩擦区的摩擦系数皆不同。质量块可滑动地置在 基座上，且质量块通过基座隔离于建筑物结构。质量块与凹曲面的至少一个摩擦区相接触。
[0005] 在一个或多个实施方式中，基座为碗状基座，且摩擦区自碗状基座的圆心呈同心 环状排列。摩擦区的摩擦系数自碗状基座的圆心，沿着碗状基座的径向方向增加。
[0006] 在一个或多个实施方式中，位于碗状基座的圆心的摩擦区的静摩擦系数约为 0. 20%，且摩擦区的动摩擦系数约为0. 16%。
[0007] 在一个或多个实施方式中，基座的凹曲面的材质为聚四氟乙烯。
[0008] 在一个或多个实施方式中，质量块包含主质量块、副质量块与多个支撑块。副质量 块位于主质量块与基座之间。副质量块具有相对的第一滑动面与第二滑动面。第一滑动面 与基座相接触，使得副质量块可相对于基座滑动，且第二滑动面与主质量块相接触，使得副 质量块可相对于主质量块滑动。支撑块分别位于主质量块与基座之间，且位于副质量块的 外围。
[0009] 在一个或多个实施方式中，第一滑动面与凹曲面互相平行。
[0010] 在一个或多个实施方式中，消能减振系统还包含挡板，位于基板上且围绕凹曲面。
[0011] 在一个或多个实施方式中，消能减振系统还包含多个支柱与多条连接线材。支柱 分别位于基板上，且位于凹曲面的外围。连接线材分别连接支柱与质量块。
[0012] 在一个或多个实施方式中，消能减振系统还包含多个指向装置，分别位于支柱上。 当任一连接线材被质量块牵动时，指向装置显示连接线材被牵动的方位。
[0013] 在一个或多个实施方式中，消能减振系统还包含多个定位装置，分别位于支柱上， 且分别连接连接线材。定位装置分别通过调整连接线材的长度来调整质量块的位置。
[0014] 在一个或多个实施方式中，凹曲面为椭圆曲面。
[0015] 在一个或多个实施方式中，还包含转动装置，置于基座与建筑物结构之间，转动装 置使得基座相对于建筑物结构转动。
[0016] 在一个或多个实施方式中，建筑物结构具有共振频率f，质量块与基座之间具有摩 擦力F，且共振频率f、凹曲面的曲率半径、重力加速度g与摩擦力F满足下列关系式：
[0017] + = k ，其中R为曲率半径。
[0018] 因此上述的质量块因能够在基座中滑动，通过与凹曲面的摩擦区的相互摩擦，质 量块能够间接将建筑物结构的振动动能消耗掉，如此一来建筑物结构的振动动态反应即能 相对减轻，以达到减振效果。
【附图说明】
[0019] 图1为根据本发明一个实施方式的消能减振系统的立体图。
[0020] 图2为沿图1的线段2-2的剖面图。
[0021] 图3为本发明另一个实施方式的消能减振系统的局部剖面图。
[0022] 图4为本发明再一个实施方式的消能减振系统的立体图。
[0023] 图5为本发明又一个实施方式的消能减振系统的立体图。
[0024] 图6为图5的消能减振系统在滑动时的上视图。
[0025] 图7为本发明再又一个实施方式的消能减振系统的立体图。
【具体实施方式】
[0026] 以下将以附图公开本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多具体的细节将 在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些具体的细节不应用以限制本发明。也就是说， 在本发明部分实施方式中，这些具体的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些公知 惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式表示。
[0027] 请同时参照图1与图2,其中图1为根据本发明一个实施方式的消能减振系统10 的立体图，图2为沿图1的线段2-2的剖面图。消能减振系统10可应用于建筑物结构中，用 来减缓建筑物结构所产生的振动。消能减振系统10包含基座1〇〇与质量块200。基座100 置于建筑物结构中，例如置于建筑物结构中的地板900上。基座100具有凹曲面110,且凹 曲面110具有至少一个曲率半径，例如在本实施方式中，凹曲面110具有曲率半径R。凹曲 面110包含多个摩擦区，例如在本实施方式中，摩擦区可分别为微小风力驱动区112、设计 风力位移区114与位移控制消能区116,这些摩擦区的摩擦系数皆不同。质量块200可滑动 地置于基座100上，且质量块200通过基座100隔离于建筑物结构。换句话说，质量块200 与建筑物结构未直接接触，而质量块200与凹曲面110的至少一个摩擦区相接触。应了解 到，上述的凹曲面110为以点C为中心，曲率半径R为半径所形成的球面的一部分。换句话 说，凹曲面110的曲率中心为点C，而凹曲面110上的任一点与点C皆相距曲率半径R。
[0028] 在本实施方式中，当建筑物结构受到外在扰动（如强风或地震）时，建筑物结构的 振动动能能够传递至消能减振系统10,使得质量块200在基座100中滑动。通过与凹曲面 110的摩擦区的相互摩擦,质量块200能够间接将建筑物结构的振动动能消耗掉，如此一来 建筑物结构的振动动态反应即能够相对减轻。再加上消能减振系统10使用摩擦耗能，因此 不需加入额外的阻尼器即可达到减振效果。另一方面，因凹曲面110的摩擦区的摩擦系数 皆不同，因此消能减振系统10能够应用于不同振动程度的扰动上。
[0029] 在一个或多个实施方式中，基座100可为碗状基座，且上述的摩擦区自碗状基座 的圆心呈同心环状排列，其中摩擦区的摩擦系数自碗状基座的圆心，沿着碗状基座的径向 方向增加。应注意的是，本实施方式的凹曲面110在地板900上的垂直投影为圆形，而上述 的"碗状基座的圆心"位于凹曲面110上，且"碗状基座的圆心"在地板900的垂直投影，与 凹曲面110在地板900的垂直投影的圆心重叠。另一方面，"碗状基座的径向方向"表示自 碗状基座的圆心，沿着凹曲面110至凹曲面110的边缘上任一点的最短距离的方向。
[0030] 在本实施方式中，微小风力驱动区112、设计风力位移区114与位移控制消能区 116例如可按序自圆心向外呈同心环状排列。微小风力驱动区112具有三者中最小的摩擦 系数，设计风力位移区114次之，而位移控制消能区116具有三者中最大的摩擦系数。其中 碗状基座的圆心位于微小风力驱动区112,而质量块200在静止状态时也与碗状基座的圆 心重叠。如此一来，当建筑物结构处于微小振动时，微小风力驱动区112的小摩擦系数使得 质量块200能够轻易地滑动，来进行摩擦来消能，因此可提高建筑物结构的环境舒适度。而 当建筑物结构具有强烈振动时，振动强度使得质量块100往外滑动至设计风力位移区114 与/或位移控制消能区116。随着摩擦系数的增加，消能减振系统10的摩擦耗能量也增加， 因此能够更有效率地将建筑物结构的振动动能消耗掉，借此提高建筑物结构的安全性。综 合上述，本实施方式的消能减振系统10能够同时兼顾建筑物结构的微小振动与强烈振动， 使得建筑物结构在各种振动幅度下皆具有减振功效，借此同时改善建筑物结构的舒适度与 安全性。然而应注意的是，上述的摩擦区的个数仅为例示，并非用以限制本发明。本发明所 属本领域技术人员，应视实际需要，弹性选择摩擦区的个数。
[0031] 在一个或多个实施方式中，微小风力驱动区112的静摩擦系数可约