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雙核心預力拉伸自復位消能支撐裝置

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雙核心自復位消能裝置 房屋抗震救星
地震經常造成房屋倒塌,一幕幕斷垣殘壁的悲慘畫面,令人怵目驚心,臺大土木系教授周中哲領銜團隊發明的「雙核心預力拉伸自復位消能支撐裝置」,讓房屋結構能夠有效減低地震搖晃帶來的損害,為建築市場創造高度應用價值。
「地震搖得好厲害!房子會不會倒?」每當地震來襲造成傷亡,最根本問題在於建築物結構的安全性,尤其是靠近斷層附近的建築物, 容易受地震瞬間的大震波( 長週期脈衝地震) 能量影響,產生結構性的破壞與殘餘變形,以致修復的困難度大幅增加,甚至面臨拆除重建的命運。
鋼絞組合構件 提供建物結構自復位抗震能力
臺灣處於最大,也是最活躍的環太平洋地震帶上,而且有高達33 條活斷層,一旦發生強震,斷層附近房屋是最脆弱也是最需要防範的一群,為提升建築物抗震能力,五年多前周中哲帶領學生投入研發,希望找出抗震結構的永續解決之道。
「如何提升房屋在地震下的自復位抗震能力,使其受震後回到未受地震前之狀態,及提升房屋在大震後的抗震能力,承擔接下來餘震是這次研發重點。」周中哲指出,因必須兼具消散地震能量及復位之功能,材料要有一定承受力,觀察其他國家作法,加拿大是利用碳纖維複合材料棒為斜撐拉力構件,然而臺灣並沒有相關產業技術,於是改採懸吊橋的鋼絞線作為材料,並利用望遠鏡的伸縮觀念,以並聯 排列的方式來達到串聯的效果增加斜撐變形能力,又不會增加構件長度。
目前市面上建築常用的消能阻尼器,大多只能減緩建築在地震的搖晃程度,一旦遇到過大橫向震波,建築結構是會發生錯位變形,這樣的結構錯位只要發生,就不易回復原始狀態, 嚴重甚至會導致大樓倒塌。而本發明「雙核心預力拉伸自復位消能支撐裝置」,特點就是利用兩組鋼絞線組成的拉力構件使斜撐受地震變形下具有彈力和恢復力( 類似彈簧),裝置在建築結構當中,可用來穩定建築物結構,並配合構造中的消能裝置減低地震的搖晃,遇到瞬間強大震波,也將搖晃的建築拉回原點,避免建築發生永久性的側向變形。
獨特斜撐設計 優於世界各國
雖然世界上也有其他國家採用類似作法來進行建築物抗震補強,例如日本是直接在建築物外側加裝鋼絞線作為拉力構件,紐西蘭Wellington 大學則於新蓋校舍的一樓柱底及梁柱接頭加裝自復位裝置來提高建築物抗震自復位能力,但本發明的斜撐整合自復位及消能功能於單一裝置,可以放在建築物任何位置,在設計及應用上更勝一籌,已獲臺灣、美國、日本、中國大陸的發明專利。
周中哲強調「從材料、研發技術到製造, 一切都來自臺灣」,本發明產品已被驗證是可抵禦約6、7 百噸震波力量的自復位消能斜撐, 也是全世界第一次成功進行全尺寸二層樓自復位斜撐構架試驗驗證工作,當初為了要達成最佳性能,團隊在實驗室將一束束拉緊的鋼絞線放置於構件中,花費了相當大的功夫與心思, 研究生的努力也都有滿意的成果。
目前已經有業者來洽談希望能夠運用在新建築結構上,雖然成本會比市場現有的產品價格貴三成左右,但效果更佳,若能廣泛應用, 可大幅降低結構物在地震下半倒及傾倒的問題,進一步提升新或補強建築物抗震及自復位能力,有效保障住宅與人身安全。

  • 發布日期 : 110-06-18
  • 更新日期 : 110-06-18
  • 發布單位 : 專利行政企劃組
  • 瀏覽人次 : 1232

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