本發(fā)明涉及一種建筑抗震構造，特別涉及一種具有網(wǎng)狀結構的建筑抗震構造。

背景技術：

地震攸關人民生命財產(chǎn)問題，其嚴重甚至會牽動全國經(jīng)濟，因此提高建筑物抗震性一直都是結構工程發(fā)展的重要課題。基于防震安全考慮，不僅需強化新建筑物的抗震設計，修補及補強既有建筑物的強度更是極為重要的必要減災措施。

近年來，不僅已發(fā)展出各種隔震、消能、減震等提高建筑物抗震性的技術，為避免舊有建筑物受損或抗震性不足而造成更大災害，也有各種修復補強工法被陸續(xù)提出。對于既有建筑物的補強工藝方法，大多屬于翼墻補強、rc剪切力墻補強或擴柱補強等一些傳統(tǒng)的工藝方法。由于該補強工藝方法常需要大量的布筋，不僅會對環(huán)境造成嚴重的粉塵及噪音污染，且有施工不易、施工時間長、施工成本高等缺點。此外，中國臺灣專利i577952另外提出一種利用鋼纜作為圍束主鋼筋以強化鋼筋混凝土結構體的修復補強施工藝方法，相比于利用橫箍筋或螺旋箍筋圍束主鋼筋的傳統(tǒng)工藝方法，此工藝方法雖有施工較為快速簡易、成本較低等優(yōu)點，但由于其在進行修復補強時仍需先使主鋼筋顯露于外，接著再利用纜線以螺旋狀地于周圍逐圈圍束主鋼筋，故此工藝方法仍有不夠?qū)崟r快速且需要破壞原建筑物既有結構等缺點。

有鑒于此，目前仍亟需發(fā)展一種可快速施工，工期短，并同時適用于新建筑物抗震設計及既有建筑物修復補強的新技術。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一目的在于提供一種建筑抗震構造，其施工便利且快速，可強化建筑物的斜向連結，以達到有效約束結構側(cè)向變形的效果，其不僅可應用于新建筑物的抗震設計，同時也可在最小空間下對既有建筑物進行抗震補強，降低補強時對既有建筑物造成的破壞。

為達上述目的，本發(fā)明提供一種建筑抗震構造，其包括：一建筑物構體，其具有多個固定部；以及一預應力網(wǎng)狀體，其覆蓋于該建筑物構體的一預定區(qū)處且包含多根斜向預應力拉線，其中該斜向預應力拉線的相對兩端固定于該固定部處，且該斜向預應力拉線相互交錯并提供該建筑物構體抵抗側(cè)向變形的一約束力。

據(jù)此，本發(fā)明的建筑抗震構造可通過預應力網(wǎng)狀體提供的斜向拉束力，將地震水平力造成的剪切應變傳遞至基礎、柱或梁等處，以降低剪切力變形，進而有效約束結構的側(cè)向變形。此外，由于預應力網(wǎng)狀體適用于各種施工面積，故其可視實際情況和需求，進行大面積或小面積的抗震補強。因此，當欲通過預應力網(wǎng)狀體對既有建筑物進行結構補強時，該預應力網(wǎng)狀體可在最小空間下強化既有建筑物的抗震性，解決現(xiàn)有技術補強工藝方法需破壞原建筑物部分結構的問題。

在本發(fā)明中，該建筑抗震構造更可包括至少一預應力調(diào)整組件，其與該預應力網(wǎng)狀體連接，并提供一預應力予該預應力網(wǎng)狀體。在此，該預應力并無特殊限制，其可根據(jù)實際需求對預應力網(wǎng)狀體提供適當?shù)念A應力。

在本發(fā)明中，該預應力網(wǎng)狀體的網(wǎng)狀結構并無特殊限制，其可根據(jù)實際需求設計成任何構型的網(wǎng)狀結構。例如，該斜向預應力拉線可包含多根右斜向預應力拉線及多根左斜向預應力拉線，藉此可通過該右斜向預應力拉線與該左斜向預應力拉線相互交錯，以構成該預應力網(wǎng)狀體。在此，該右斜向預應力拉線及左斜向預應力拉線的偏斜角并無特殊限制，其可根據(jù)實際需求，以任何合適的偏斜角進行結構斜向鏈接的強化，其中該右斜向預應力拉線的個數(shù)可與該左斜向預應力拉線的個數(shù)相同或相異，且該右斜向預應力拉線自垂直線向右偏斜的角度也可與該左斜向預應力拉線自垂直線向左偏斜的角度相同或相異。此外，該預應力網(wǎng)狀體可應用于鋼構造、鋼筋混凝土構造、磚構造等建筑物上，且可固定于建筑物的梁、柱、墻、板等結構體處，以罩蓋于建筑物構體的一預定側(cè)表面上，故在此所述的建筑物構體可為鋼造、鋼筋混凝土造或磚造的梁、柱、墻、板等結構體。

在本發(fā)明中，該斜向預應力拉線可通過至少一線形構材在該固定部間連續(xù)折繞而形成。例如，在本發(fā)明的一具體實施例中，該右斜向預應力拉線可由兩根接續(xù)連接的第一線形構材在該固定部間連續(xù)折繞而形成，而該左斜向預應力拉線則可由兩根接續(xù)連接的第二線形構材在該固定部間連續(xù)折繞而形成。在此，該兩根第一線形構材及該兩根第二線形構材可分別具有相對的一固定端及一連接端，其中第一及第二線形構材的固定端皆固定至該建筑物構體，且第一及第二線形構材的連接端則可分別通過第一預應力調(diào)整組件及第二預應力調(diào)整組件，分別與另一第一及第二線形構材的連接端相互連接。較佳為，該第一及第二預應力調(diào)整組件在預定區(qū)的對角線上分別連接第一及第二線形構材的連接端。藉此，在鄰近預定區(qū)中心處分別提供預應力至兩根第一線形構材及兩根第二線形構材，可有利于使第一及第二線形構材平均受力。在此，第一及第二線形構材可依需求選擇任何具有線狀構型的適合構材，如各式鋼索、鋼纜、鋼絞線和鋼線等。

在本發(fā)明中，該至少一線形構材可利用任何構件作為編織節(jié)點，例如，該建筑物構體可設有多個吊耳作為固定部，藉此，該至少一線形構材可以該吊耳作為編織節(jié)點，通過斜向編織方式而形成多根兩端固定于固定部處的斜向預應力拉線。

綜上所述，本發(fā)明主要是利用網(wǎng)狀結構，以強化建筑物的斜向連結，進而達到有效約束建筑物側(cè)向變形的效果。相比于現(xiàn)有技術的工藝方法，本發(fā)明所提出的網(wǎng)狀抗震構造不僅可應用于鋼造及鋼筋混凝土建筑物，其也可與磚墻結合，以避免磚墻發(fā)生面外坍塌，具有應用性廣泛、施工簡易快速、通風采光優(yōu)良、可塑性大、具經(jīng)濟性等優(yōu)點，且可同時適用于新建筑物的抗震設計及既有建筑物的修復補強。尤其，本發(fā)明的網(wǎng)狀抗震構造可依需求而設計成任何網(wǎng)狀型態(tài)，故其不僅可強化建筑物的抗震性，且可作為建筑的設計元素。

為讓上述目的、技術特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文以較佳實施例配合所附附圖進行詳細說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一具體實施例中建筑抗震構造的示意圖；

圖2為本發(fā)明一具體實施例中右斜向預應力拉線設置示意圖；

圖3為本發(fā)明一具體實施例中左斜向預應力拉線設置示意圖；

圖4為本發(fā)明一具體實施例中斜向預應力拉線固定至固定部的示意圖；

圖5為本發(fā)明一具體實施例中斜向預應力拉線固定至固定部的另一方案示意圖；

圖6為本發(fā)明一具體測試例中補強構架試體的示意圖；

圖7為本發(fā)明一具體測試例中試體a在tcu129_800地震模式下的抗震能力結果圖；

圖8為本發(fā)明一具體測試例中試體b在tcu129_800地震模式下的抗震能力結果圖；

圖9為本發(fā)明一具體測試例中試體c在tcu129_800地震模式下的抗震能力結果圖；

圖10為本發(fā)明一具體測試例中試體a、b及c在tcu129_800地震模式下的樓層最大位移比較圖；

圖11為本發(fā)明一具體測試例中試體a、b及c在tcu129_800地震模式下的層間位移比較圖；

圖12為本發(fā)明一具體測試例中試體a、b及c在tcu129_800地震模式下的層間變位角比較圖；

圖13為本發(fā)明一具體測試例中試體b及c在不同地震模式下的第一樓層層間變位放大倍率結果圖；

圖14為本發(fā)明一具體測試例中試體a及c在el_200數(shù)值模擬分析下的最大位移比較圖；

圖15為本發(fā)明一具體測試例中試體a及c在el_200數(shù)值模擬分析下的層間位移比較圖；以及

圖16為本發(fā)明一具體測試例中試體a及c在el_200數(shù)值模擬分析下的層間變位角比較圖。

符號說明

建筑抗震構造100

建筑物構體1

固定部11

穿耳111

滑輪13

預應力網(wǎng)狀體2

斜向預應力拉線20

第一線形構材201、202

第二線形構材203、204

右斜向預應力拉線21

第一右斜線211

第二右斜線213

左斜向預應力拉線23

第一左斜線231

第二左斜線233

第一預應力調(diào)整組件31

第二預應力調(diào)整組件33

預定區(qū)a

上側(cè)邊a1

左側(cè)邊a2

下側(cè)邊a3

右側(cè)邊a4

對角線l1、l2

固定端t1

連接端t2

箭頭p

具體實施方式

以下通過特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。只是需要注意的是，以下附圖均為簡化的示意圖，附圖中的組件數(shù)目、形狀及尺寸可依實際實施狀況而隨意變更，且組件布局狀態(tài)可更為復雜。本發(fā)明也可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可基于不同觀點與應用，在不悖離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。

[實施例]

請參見圖1，其為本發(fā)明一具體實施例的建筑抗震構造100示意圖，其包括一建筑物構體1及一預應力網(wǎng)狀體2，其中該預應力網(wǎng)狀體2覆蓋于該建筑物構體1的一預定區(qū)a處，以提供建筑物構體1抵抗側(cè)向變形的約束力，以在最小空間下對建筑物構體1進行抗震性能的加強。更詳細地說，如圖1所示，該建筑物構體1設有多個固定部11，且該預應力網(wǎng)狀體2包含多根相互交錯的斜向預應力拉線20，其中該斜向預應力拉線20的相對兩端固定于該固定部11處，藉此，該斜向預應力拉線20可強化該建筑物構體1的斜向連結，有效約束建筑物構體1側(cè)向變形。

在本發(fā)明中，該預應力網(wǎng)狀體2適用于鋼造、鋼筋混凝土造或磚造等建筑物上，且可根據(jù)需求固定于建筑物的梁、柱、墻、板等結構體處，以加強建筑物的抗震效果。在此，本具體實施例將以鋼構架方案的建筑物構體1作進一步的示例性說明及抗震測試。如圖1所示，本具體實施例分別在建筑物構體1的四邊框上各設有多個等距間隔的固定部11，而構成該預應力網(wǎng)狀體2的斜向預應力拉線20則包含有多根右斜向預應力拉線21(以實線繪示)及多根左斜向預應力拉線23(以虛線繪示)，其中右斜向預應力拉線21可提供上側(cè)邊a1與左側(cè)邊a2間及右側(cè)邊a4與下側(cè)邊a3間的斜向連結，而左斜向預應力拉線23則可提供上側(cè)邊a1與右側(cè)邊a4間及左側(cè)邊a2與下側(cè)邊a3間的斜向連結，藉此，右斜向預應力拉線21與左斜向預應力拉線23相互交錯，以于四邊框所圍成的預定區(qū)a處形成該預應力網(wǎng)狀體2，可有效約束建筑物構體1側(cè)向變形。

接著，請再一并參見圖2及圖3，其分別僅繪示右斜向預應力拉線21與左斜向預應力拉線23，以進一步分別說明右斜向預應力拉線21與左斜向預應力拉線23的布設方式。在此，本發(fā)明可利用一根或多根線形構材進行網(wǎng)狀編織，以形成該右斜向預應力拉線21與左斜向預應力拉線23。以下將以多根線形構材作進一步的示例性說明。

如圖2所示，本具體實施例通過兩根接續(xù)連接的第一線形構材201(以虛線繪示)、202(以實線繪示)在固定部11間連續(xù)反折繞而形成右斜向預應力拉線21，其中該兩根第一線形構材201、202分別具有相對的一固定端t1及連接端t2，且其固定端t1分別固定至建筑物構體1，而連接端t2則相互連接。更詳細地說，第一線形構材201在預定區(qū)a的上側(cè)邊a1與左側(cè)邊a2間連續(xù)反折繞，且其固定端t1固定于上側(cè)邊a1的固定部11處，而連接端t2則與另一第一線形構材202的連接端t2連接；而另一第一線形構材202則在預定區(qū)a的下側(cè)邊a3與右側(cè)邊a4間連續(xù)反折繞，且其固定端t1固定于下側(cè)邊a3的固定部11處，而連接端t2則與第一線形構材201的連接端t2連接。藉此，將該兩根第一線形構材201、202的固定端t1分別固定至上側(cè)邊a1及下側(cè)邊a3后，即可分別由預定區(qū)a的左上角及右下角開始進行右上左下的右斜向編織，最后再在預定區(qū)a的對角線l1上連接該兩根第一線形構材201、202的連接端t2，以在該預定區(qū)a中構成多根右斜向預應力拉線21。在此，該右斜向預應力拉線21包含有多根相互平行的第一右斜線211以及多根相互平行的第二右斜線213，其中第一右斜線211與第二右斜線213具有不同的右傾角，且第一右斜線211與第二右斜線213交替接續(xù)連接。更詳細地說，該第一右斜線211自垂直線向右偏斜約45度角，而該第二右斜線213的相對兩端則分別連接相鄰第一右斜線211的兩相對端。此外，本具體實施例通過一第一預應力調(diào)整組件31，以連接第一線形構材201、202的連接端t2，并對第一線形構材201、202提供預應力，藉此，第一線形構材201、202的連接端t2可通過第一預應力調(diào)整組件31，而在預定區(qū)a的對角線l1上相互連接。由于本具體實施例于預定區(qū)a鄰近中心處設置第一預應力調(diào)整組件31，故在調(diào)整預應力時，有利于使右斜向預應力拉線211能平均受力。

同樣地，如圖3所示，本具體實施例通過兩根接續(xù)連接的第二線形構材203(以虛線繪示)、204(以實線繪示)在固定部11間連續(xù)反折繞而形成左斜向預應力拉線23，其中該兩根第二線形構材203、204分別具有相對的一固定端t1及連接端t2，且其固定端t1分別固定至建筑物構體1，而連接端t2則相互連接。更詳細地說，第二線形構材203在預定區(qū)a的上側(cè)邊a1與右側(cè)邊a4間連續(xù)反折繞，且其固定端t1固定于上側(cè)邊a1的固定部11處，而連接端t2則與另一第二線形構材204的連接端t2連接；而另一第二線形構材204則在預定區(qū)a的下側(cè)邊a3與左側(cè)邊a2間連續(xù)反折繞，且其固定端t1固定于下側(cè)邊a3的固定部11處，而連接端t2則與第二線形構材203的連接端t2連接。藉此，將該兩根第二線形構材203、204的固定端t1分別固定至上側(cè)邊a1及下側(cè)邊a3后，即可分別由預定區(qū)a的右上角及左下角開始進行左上右下的左斜向編織，最后再在預定區(qū)a的對角線l2上連接該兩根第二線形構材203、204的連接端t2，以在該預定區(qū)a中構成多根左斜向預應力拉線23。在此，該左斜向預應力拉線23以相同于右斜向預應力拉線21的偏斜角自垂直線向左偏斜。更詳細地說，該左斜向預應力拉線23包含有多根相互平行的第一左斜線231及多根相互平行的第二左斜線233，其中第一左斜線231與第二左斜線233具有不同的左傾角，且第一左斜線231與第二左斜線233交替接續(xù)連接。更詳細地說，該第一左斜線231自垂直線向左偏斜約45度角，而該第二左斜線233的相對兩端則分別連接相鄰第一左斜線231的兩相對端。此外，本具體實施例通過一第二預應力調(diào)整組件33，以連接第二線形構材203、204的連接端t2，并對第二線形構材203、204提供預應力，藉此，第二線形構材203、204的連接端t2可通過第二預應力調(diào)整組件33，而在預定區(qū)a的對角線l2上相互連接。由于本具體實施例于預定區(qū)a鄰近中心處設置第二預應力調(diào)整組件33，故在調(diào)整預應力時，有利于使左斜向預應力拉線23能平均受力。

需特別說明的是，本發(fā)明可視需求使用一個或多個預應力調(diào)整組件，以提供適當預應力予預應力網(wǎng)狀體，其并不限于上述個數(shù)及設置方式。同樣地，本具體實施例所示的固定部個數(shù)、固定部布設方式、斜向預應力拉線個數(shù)、斜向角度、網(wǎng)狀構型等都僅為了作示例性說明，本領域技術人員都可依實際需求變化設計。此外，所述的第一線形構材201、202及第二線形構材203、204可依需求選擇任何具有線狀構型的適合構材，而本具體實施例采用鋼索作為第一線形構材201、202及第二線形構材203、204的示例性說明。

接著，請參見圖4，其為斜向預應力拉線20固定至預定區(qū)右側(cè)邊a4上的示意圖。如圖4所示，本具體實施例以吊耳111作為固定部11，藉此，第一線形構材202及第二線形構材203可直接穿繞過吊耳111，以在吊耳111間連續(xù)反折繞而形成右斜向預應力拉線21及左斜向預應力拉線23。在此，該吊耳111可通過焊接方式固定在鋼造建筑物上，或以化學錨栓方式固定在鋼筋混凝土造或磚造等建筑物上。此外，請再參見圖5，為避免第一線形構材202及第二線形構材203直接穿繞過吊耳111而造成磨損，其更可分別通過一滑輪13間接固定至吊耳111處，其中滑輪13扣接在吊耳111上，藉此，第一線形構材202及第二線形構材203可繞接在滑輪13上，以降低固定部11對第一線形構材202及第二線形構材203造成的磨損。由于斜向預應力拉線20通過如上所述相同方式固定至預定區(qū)a的上側(cè)邊a1、左側(cè)邊a2及下側(cè)邊a3，故在此不再贅述。

[測試例]

請參見圖6，其為具有上述網(wǎng)狀結構的補強構架試體示意圖。如圖6所示，本測試例以三樓層鋼構架的振動臺進行試驗，以比較空構架試體(不具網(wǎng)狀結構)與補強構架試體(具網(wǎng)狀結構)的抗震性。在此，空構架試體及補強構架試體的樓層載重都為5tf，其試體各樓層長向3m、寬2m、高3m，而梁柱皆采用h型鋼為300mm×150mm，其中補強構架試體利用預應力網(wǎng)狀體罩蓋第一樓層的兩相對側(cè)面上，以進行結構補強，而該預應力網(wǎng)狀體的設置方式如上述圖1-3及5所述，其中網(wǎng)狀結構補強面的四側(cè)邊上分別具有等距間隔約60cm的六個節(jié)點(即固定部11設置處)，并通過第一及第二預應力調(diào)整組件31、33，以對連結各節(jié)點的四根鋼索(即兩根第一線形構材201、202與兩根第二線形構材203、204)提供約1～2tf預應力。此外，為探討補強構架試體在不同鋼索補強下的抗震效果，本測試例還分別采用兩種不同直徑的鋼索(直徑分別為6mm及8mm)，以進行測試。為方便敘述，在此將空構架試體簡稱為試體a，鋼索直徑為6mm的補強構架試體簡稱試體b，鋼索直徑為8mm的補強構架試體簡稱試體c。

本測試在構架試體的各樓層樓板均勻放置質(zhì)量塊，且在構架試體的7個點上設置傳感器，以分別量測加速度、位移(如圖6所示的箭頭p)。此外，為使測試中所使用的試體在各組試驗中特性皆能保持一致，因此應使整體鋼結構在不同地震力下可保持其層間變位皆在彈性范圍內(nèi)。本測試采用實測地震測試，考慮不同地震的大小及變異性，其輸入地震及其實驗進行流程如下表1所示。

表1

試體的整體結構通過地震力歷時進行，通過分析各構件非線性行為，即可求得整體結構變形行為與各構件受力狀況，其中在不同地震輸入下，其結構震動反應會不同，其結果如圖7至圖13所示。

請參見圖7至圖9，其為試體a～c以tcu129地震測試其最大地表加速度pga為800gal的抗震能力結果圖。此結果顯示，試體a的屋頂最大位移量126.6mm，而試體b的屋頂最大位移為104.5mm，其相比于試體a已減少了約17％位移，試體c的屋頂最大位移則為101.7mm，其相比于試體a則減少了約20％位移。

請參見圖10至圖12，其分別為試體a～c以tcu129地震測試其最大地表加速度pga為800gal的樓層最大位移、層間位移(storydrift)及層間變位角(storydriftratio)比較圖。此結果顯示，在tcu129地震測試下，試體b及c的各樓層最大位移量都小于試體a，尤其，在地震歷時作用下，試體a的最大層間變位位于結構的第一樓層，而試體b及c由于預應力網(wǎng)狀體補強后，其第一樓層勁度提高，層間變位由試體a的1.75％降至約0.93％，約減少了約47％層間變位，此表示試體b及c在第一樓層處進行網(wǎng)狀結構補強后，確實可有效約束第一樓層的側(cè)向變形。

請再參見圖13，其為試體b及c在不同地震測試下的第一樓層層間變位放大倍率圖。此結果顯示，在第一樓層補強后，平均都可減少約33％層間變位。

同樣地，請參見圖14至圖16，其分別為試體a及c以el_200數(shù)值模擬分析其最大地表加速度pga為200gal的樓層最大位移、層間位移及層間變位角比較圖。利用midasgen軟件進行歷時分析結果顯示，在el_200數(shù)值模擬測試下，試體c的各樓層最大位移量仍然皆小于試體a，且試體c的第一樓層進行網(wǎng)狀結構補強后，確實可降低第一樓層的層間變位。

綜上所述，本發(fā)明利用預應力網(wǎng)狀體可有效約束結構抵抗側(cè)向變形，有利于整體構架的強度提升，且樓層局部的韌性也有相當?shù)母纳疲洳粌H可作為新建筑物的抗震設計，其也可在最小空間下實時對既有建筑物進行修復補強。相比于習知各種補強工藝方法，本發(fā)明所提供的新式構造及工藝方法具有工時短、施工簡易、成本較低等優(yōu)點。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。