消能减振系统的制作方法_2

文档序号:9520226阅读:来源:国知局
为0. 20%,且 动摩擦系数可约为〇. 16%。设计风力位移区114例如可针对一年至十年回归期的风速进 行消能,而其静摩擦系数可约为1.0%~10%,且动摩擦系数可约为1.0%~10%。位移控 制消能区116例如可针对五十年至一百年回归期的风速进行消能,而其静摩擦系数可约为 5%~20%,且动摩擦系数可约为5%~20%,然而本发明不以上述的数值为限。在一个或 多个实施方式中,基座100的凹曲面110的材质可为聚四氟乙烯。经由设计不同的的表面 粗糙度,聚四氟乙烯能够具有不同的摩擦系数,以达成上述各摩擦区的摩擦系数的数值。
[0032] 请参照图2。在一个或多个实施方式中,为了达到较好的摩擦效果,质量块200的 底面202可选择与凹曲面100平行,换句话说,质量块200的底面202可选择与凹曲面110 完全接触且实质贴合。如此一来,因质量块200与凹曲面110之间的接触面积增加,因此质 量块200在凹曲面110上滑动时,质量块200与凹曲面110之间所产生的摩擦力也会增加, 借此增加质量块200耗能的效率。
[0033] 在本实施方式中,建筑物结构具有共振频率f,质量块200与基座100之间具有摩 擦力F,其中摩擦力F由质量块200的质量与凹曲面110的摩擦系数所决定。因消能减振系 统10的共振频率取决于凹曲面110的曲率半径R,因此为了使消能减振系统10具有较好的 共振效果来进行摩擦消能,共振频率f、基座100的凹曲面110的曲率半径R、重力加速度g 与摩擦力F可满足下列关系式: 「 π 1 . ? R
[0034] - = 2,71 I-〇 / 1g+F
[0035] 因此,若凹曲面110的曲率半径R符合上述关系式,建筑物结构的振动动能可较有 效率地传递至消能减振系统10,接着再通过质量块200滑动摩擦来耗能。然而本发明不以 此为限,只要建筑物结构的振动动能能够传递至消能减振系统10中,且质量块200能够利 用滑动摩擦来耗能,皆在本发明的范畴内。
[0036] 另一方面,因一般的钟摆式消能减振系统的体积取决于其钟摆的摆长,因此其安 装空间通常需跨越好几层楼,反而会造成安装上的不便。然而因本实施方式的消能减振系 统10的共振频率取决于凹曲面110的曲率半径R,因此安装空间仅与消能减振系统10的 基座100体积有关。换句话说,消能减振系统10可设置于单一楼层,因此可大幅改善安装 的困难度,且也有利于楼层的规划。再加上质量块200的外观可根据实际需求加以设计,例 如设计为中国传统文物--玉玺或古钟等具中国独特性的象征文物,因此消能减振系统1〇 不但可达到减振效果,也可同时兼具室内建筑景观设计之美。
[0037] 接下来将以模拟数据说明消能减振系统10的功效。本实施例所模拟的建筑物结 构的对象为台北101大楼。在本实施例的模拟中,台北101大楼简化为单一自由度系统,且 主要针对台北101大楼振动的第一模态进行模拟。其中为了突显消能减振系统10的功效, 本实施例分别模拟未加装任何消能减振系统、加装钟摆型消能减振系统与加装消能减振系 统10的情况以供比较。
[0038] 请参照表一,其列出本实施例的各项模拟参数与模拟结果。首先,在未加装任何消 能减振系统的情况下,模拟给定半年回归谱所算得的第一振态风力,可分析出台北101大 楼的顶楼的位移峰值为7. 85厘米,加速度峰值为6. 54厘米/秒2。由于加速度值已高于 5gal的舒适性要求,显然不符合台湾现行规范所规定的舒适度要求,因此接下来将比较台 北101大楼分别加装钟摆型消能减振系统与上述的消能减振系统10后的结构反应。
[0039] 表一:模拟参数与模拟结果
[0040]
[0042] 当加装钟摆型消能减振系统后,在给定相同的风力扰动状况下,台北101大楼的 顶楼的位移峰值为5. 84厘米,加速度峰值为4. 62厘米/秒2,而与未加装消能减振系统的 情况比较,加速度比为0. 7029。因加速度峰值已小于5gal的要求,因此已达到安装消能减 振系统的目的。
[0043] 而当加装消能减振系统10后,在给定相同的风力扰动状况下,台北101大楼的顶 楼的位移峰值为5. 66厘米,加速度峰值为4. 43厘米/秒2,而与未加装消能减振系统的情 况比较,加速度比为0. 6782,比起加装钟摆型消能减振系统后的加速度比而言,加装消能减 振系统10明显更降低了台北101大楼的顶楼的加速度峰值。
[0044] 综合上述,虽然加装钟摆型消能减振系统与消能减振系统10皆能符合规范对于 加速度峰值小于5gal的要求,但加装消能减振系统10后的位移峰值与加速度峰值的减少 量皆好于加装钟摆型消能减振系统。另外,因消能减振系统10不需加装阻尼器即可达到与 钟摆型消能减振系统相同的功效,因此消能减振系统10更能够降低成本。
[0045] 接着请参照图3,其为本发明另一个实施方式的消能减振系统10的局部剖面图。 本实施方式与图2的实施方式的不同处在于质量块200的结构。在本实施方式中,质量块 200包含主质量块210、副质量块220与多个支撑块230。副质量块220位于主质量块210 与基座100之间。副质量块220具有相对的第一滑动面222与第二滑动面224。第一滑动 面222与基座100相接触,使得副质量块220可相对于基座100滑动,且第二滑动面224与 主质量块210相接触,使得副质量块220可相对于主质量块210滑动。支撑块230分别位 于主质量块210与基座100之间,且位于副质量块220的外围。
[0046] 详细来说,因主质量块210与副质量块220可相对滑动,因此当质量块220往凹曲 面110的边缘滑动时,副质量块220的倾斜幅度会增加。然而因主质量块210能通过第二 滑动面224而相对于副质量块220滑动,因此主质量块210的倾斜幅度可较副质量块220 的倾斜幅度小,如此一来主质量块210可更不易倾倒。另一方面,支撑块230分别位于主质 量块210与基座100之间,因此当质量块200在滑动时,支撑块230可作为主质量块210与 基座100之间的缓冲,因此具有稳定主质量块210的效果。
[0047] 在一个或多个实施方式中,第一滑动面222可与凹曲面110互相平行。如此一来, 因副质量块220与凹曲面110之间的接触面积增加,因此副质量块220在凹曲面110上滑 动时,副质量块220与凹曲面110之间所产生的摩擦力也会增加,借此增加副质量块220耗 能的效率。至于本实施方式的其他细节,因与图2的实施方式相同,因此便不再叙述。
[0048] 接着请参照图4,其为本发明再一个实施方式的消能减振系统10的立体图。本实 施方式与图1的实施方式的不同处在于增加挡板300。在本实施方式中,消能减振系统10可 还包含挡板300,位于基板100上且围绕凹曲面110。详细来说,当建筑物结构产生振动时, 消能减振系统的质量块200会因共振而开始滑动。然而若建筑物结构的振动过于强烈,则 质量块200会大幅度滑动至位移控制消能区116。虽然位移控制消能区116具有较大的摩 擦系数,若仍是不足以将质量块200的共振能量消耗掉的话,质量块200便会滑出基座100, 如此一来滑出的质量块200不但会造成危险,还会使得消能减振系统失去减振效果。而在 本实施方式中,挡板300即可避免质量块200滑出基座。至于本实施方式的其他细节,因与 图1的实施方式相同,因此便不再叙述。
[0049] 接着请参照图5,其为本发明又一个实施方式的消能减振系统10的立体图。本实 施方式与图1的实施方式的不同处在于增加支柱400、连接线材500、指向装置600与定位 装置700。在本实施方式中,消能减振系统10可包含多个支柱400与多条连接线材500。支 柱400分别位于基板100上,且位于凹曲面110的外围。连接线材500分别连接支柱400 与质量块200。以图5为例,若以基座100的圆心为中心,支柱400可分别位于中心的八个 方位,即任两相邻的连接线材500之间皆相夹约45度。当质量块200位于基座100的圆心 时,各连接线材500皆处于松弛状态。而当质量块200开始滑动时,部分的连接线材500会 被质量块200拉紧,质量块200的滑动幅度可被处于紧张状态的连接线材500所牵制,如此 一来消能减振系统10所储存的共振能量不但能经由摩擦来耗
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