[发明专利]用于高性能结构的工程木结构系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种预应力工程木建筑物结构系统，所述系统提供保护防止极端荷载事件，比如地震事件或强风荷载或对建筑物的异常重力荷载。

背景技术

近十年来，已增加了对遭受地震活动地区的多层混凝土和钢制建筑物结构系统的设计和研制工作，所述结构系统不仅防止建筑物的灾难性破坏并保护生命，而且还能使建筑物抗震不使结构损坏，从而减少建筑物修复和/或重建的经济成本以及将地震后工作中断(停工)减至最小。

在某些情况下，包括旋风的暴风还能造成建筑物运动和结构破坏。

发明内容

本发明提供一种改进的或者至少可供选择的用于建筑物的结构系统，所述结构系统提供至少一定程度保护，防止地震和/或风荷载事件，目的是避免或最大程度减小随着这种荷载事件对建筑物的结构破坏。

广义地说，一方面本发明包括一种建筑物，所述建筑物包括：

连接部分，所述连接部分位于建筑物的工程木承重构件与建筑物的另一承重构件或基础之间，

至少一个预应力筋，所述预应力筋将多个承重元件或者一个承重构件与基础系结在一起，和

至少一个消能装置，所述消能装置可更换地被连接在所述多个承重构件或所述一个承重构件与基础之间，这种消能装置吸收来自造成连接部分相对运动的荷载事件的能量。

在一种形式中，建筑物包括两层或多层。在另一种形式中，建筑物包括单层。

在优选的形式中，消能装置在外部连接在多个承重构件或一个承重构件与基础之间，如将要进一步说明的那样。

通常，一个或多个承重构件是建筑物的一个或多个结构构件，比如梁、柱或墙。可供选择地，承重构件可以是同样承重的楼板单元。楼板单元可以或者不可以用梁和/或柱和/或墙支承。侧向荷载系统包括构架(相互固定的梁和柱，而柱固定到基础上)、或墙(固定到基础上)、或构架和墙的组合。楼板使墙或构架相互系结，并支承在梁和/或柱和/或墙上。

因此，连接部分可以是梁与柱连接部分，比如一个梁与一个柱之间的梁与柱连接部分，在柱的两个相对(或多个)侧部上柱与梁之间的梁与柱连接部分，或者使两个梁连接到柱上并从该柱朝不同方向延伸的角梁与柱连接部分。在本说明书中，术语“梁”应当理解为包括一承重构件，所述承重构件无论是水平的还是与水平成一角度都支承屋顶，比如通常称为例如屋架的屋顶支承结构构件。可供选择地，连接部分可以是柱与基础连接部分；墙与基础连接部分；这里墙构件是承重构件；或者相邻墙构件，比如墙板之间的连接部分，这里，墙板是承重构件；或者是墙与梁连接部分，例如在墙之间伴随梁的分开的墙组件中；或者楼板与梁或柱或墙的连接部分。

通常，工程木梁、柱或墙板是多层胶合木(LVL)。所谓多层胶合木构件指的是通过将厚度高达约10毫米的木单板或层结合在一起生产的梁、柱或墙板，其至少大部分单板的纹理通常朝梁、柱或墙板的纵向方向上延伸。可供选择地，工程木构件可以是平行细木丝(strand)构件。所谓平行细木丝构件指的是构件由长的单板细木丝构成，所述单板细木丝的至少大部分被平行铺放，结合在一起，以形成构件。

可供选择地，构件可以是胶合多层木构件，所谓胶合多层木构件指的是构件由单独的木片构成，所述木片的厚度通常为大约10mm至大约50mm，端部接合在一起，以形成更长的段，所述更长的段又层压在一起，以形成构件。

一个或更多个连接部分通过一个或多个预应力筋系结在一起。优选的是，预应力筋未沿着构件的长度结合(未固定)到构件上，但它们可以通过以间隔开的间距固定到构件上而部分地结合。预应力筋可以是直的，或者可以沿着构件改变方向。通常，预应力筋向构件和接合部施加预应力。

一个或更多个消能装置可更换地连接在连接部分上处的构件之间，使在例如地震或极端风荷载事件之后受拉伸或压缩或弯曲而屈服的损失消能装置或其功能部件能被更换。优选的是，消能装置被固定到构件的外部，如将要进一步说明的那样，但可供选择地，消能装置可以安装在连接木构件之间内部的孔或腔内，这样使消能装置或其主要功能部件能被拆下和更换。

在足够巨大的地震或极端风事件期间，在连接部分发生受控制的摇摆运动。例如，连接到本发明的底部基础上的柱或竖直承重墙板可能摇摆，或者在梁与柱的连接部分可能发生摇摆。在摇摆运动期间，能量通过可更换消能装置消散，而预应力筋将连接部分保持在一起，并在运动结束时使连接的构件自动定心或者恢复到它们彼此相对的原始位置。然后可以在不需要更换工程木承重构件的情况下更换消能装置。