JP2014101640A - Vibration control structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震時の建物の振動を減衰させる制振構造に関する。 The present invention relates to a vibration control structure that attenuates vibration of a building during an earthquake.
従来より、制振構造については数多くの研究開発がなされており、特に、オイルダンパを用いた制振構造が公知となっている。特許文献1には、逆V字形状あるいはV字形状を成すブレースの先端部分と梁との間にオイルダンパが介装された構造物の制振構造が開示されている。
Conventionally, many researches and developments have been made on damping structures, and in particular, damping structures using oil dampers are known.
特許文献1に記載された制振構造のようにブレースと梁との間にオイルダンパを介装する場合、オイルダンパの伸縮量は層間変位(上層と下層の間の水平方向の相対的な変位)とほぼ等しくなるため伸縮量の調整が難しい。このため、伸縮量が不足して充分な減衰効果が得られなかったり、伸縮量が許容値を超えたりするおそれがある。
When an oil damper is interposed between the brace and the beam as in the vibration damping structure described in
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、変位に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる制振構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a damping structure capable of effectively expanding and contracting an oil damper according to displacement and enhancing the vibration damping effect. With the goal.
本発明に係る制振構造は、上部梁と、下部梁と、上部梁と下部梁との間に立設された2本の柱と、2本の柱の夫々に接合された2つの支持体と、2つの支持体に跨って回動自在に接合され、2つの支持体との接合箇所よりも上方向又は下方向に延出した延出部を有して、2つの支持体の相対的変位に応じて揺動する揺動体と、一端が柱に回動自在に接合され、他端が揺動体の延出部に回動自在に接合され、揺動体の揺動に伴って伸縮するオイルダンパと、を備えたことを特徴とする。 The vibration damping structure according to the present invention includes an upper beam, a lower beam, two columns erected between the upper beam and the lower beam, and two supports joined to each of the two columns. And an extended portion that is pivotably joined across the two supports and extends upward or downward from the joint between the two supports, and the relative relationship between the two supports. An oscillating body that oscillates according to displacement, an oil whose one end is pivotally joined to a column and the other end is pivotally joined to an extension of the oscillating body, and expands and contracts as the oscillating body swings And a damper.
本発明では、制振構造に層間変形が生じると、上部梁が下部梁に対して水平方向に移動し、2本の柱が傾くと共に、2つの支持体が相対的に上下方向に変位し、これに伴い揺動体が揺動することで共に、オイルダンパが伸縮する。従って、層間変形による変位を、揺動体を介して確実にオイルダンパに伝達させることが可能となるため、オイルダンパを効果的に伸縮させることができ、振動の減衰効果を高めることができる。 In the present invention, when an interlayer deformation occurs in the vibration control structure, the upper beam moves in the horizontal direction with respect to the lower beam, the two columns are inclined, and the two supports are relatively displaced in the vertical direction. Along with this, the swinging member swings and the oil damper expands and contracts together. Therefore, the displacement due to the interlayer deformation can be reliably transmitted to the oil damper via the rocking body, so that the oil damper can be effectively expanded and contracted, and the vibration damping effect can be enhanced.
さらに、2つの支持体の間に極低降伏点鋼からなる鋼材ダンパが設けられていることが好適である。本構成では、オイルダンパと鋼材ダンパとを備えるので、夫々の特性を生かしたチューニングすることによって、振動の減衰効果をより高めることができる。 Furthermore, it is preferable that a steel damper made of extremely low yield point steel is provided between the two supports. In this configuration, since the oil damper and the steel material damper are provided, the vibration damping effect can be further enhanced by tuning using the respective characteristics.
本発明によれば、変位に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる。 According to the present invention, the oil damper can be effectively expanded and contracted according to the displacement, and the vibration damping effect can be enhanced.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の実施形態に係る制振構造について図1,図2を参照して説明する。制振構造100は、鉄骨造の建物に用いられる構造であり、この建物は、角形鋼管からなる柱3とH形鋼からなる上部梁1及び下部梁2とを接合して構成された軸組を有する多層建物である。2本の柱(不図示)に渡された梁によってALC(軽量気泡コンクリート)パネルからなる床が支持されており、各階層は下階の床と上階の床とによって挟まれた領域に形成される。制振構造100は、建物の複数の階層のそれぞれに設けられている。以下、一つの階層を例に制振構造100について説明する。
A vibration damping structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
制振構造100は、図1に示すように、水平方向に延びる上部梁1及び下部梁2と、上部梁1及び下部梁2の間に立設された2本の柱3と、2本の柱3の間に設けられたる上部制振体10及び下部制振体20と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
柱3の上端部には、上部梁1との接合部となる柱頭部3dが設けられており、柱3の下端部には、下部梁2との接合部となる柱脚部3eが設けられている。柱3は柱頭部3a及び柱脚部3bを介して夫々上部梁1及び下部梁2にボルト接合されている。
A
上部制振体10は、2つの支持体11との間に跨って接合された鋼材ダンパ15及び揺動体30と、揺動体30と一方の柱3との間に介装されたオイルダンパ50と、を備えている。
The
支持体11は、縦枠11bと、一端が縦枠11bの高さ方向の中心位置に溶接されて縦枠11bに対して直角をなす水平枠11fと、一端が縦枠11bの上端に溶接されて斜め下方に向けて延在する斜め枠11cと、一端が縦枠11bの下端に溶接されて斜め上方に向けて延在する斜め枠11dと、斜め枠11c、斜め枠11d、及び水平枠11fの他端が溶接された接合板11eと、を備え、側面視で略二等辺三角形をなしている。
The
支持体11は、縦枠11bを柱3の側面に当接しその上端と下端を柱3にボルト接合することによって、柱3に取り付けられており、2本の柱3の夫々に取り付けられた支持体11は、同一の面内において接合板11eどうしが互いに近接するように構成されている。
The
接合板11eは、上下方向に延在するように形成され、その上部には、軸支部16が設けられている。軸支部16は、箱状の揺動体30の内寸法に対応した厚みを有し、揺動体30に挿入され、ピン19を介して揺動体30を回動自在に支持する。
The joining
鋼材ダンパ15は、極低降伏点鋼からなり、中央にくびれ部15aを有して、側面視で蝶形をなす。鋼材ダンパ15は、2つの支持体11の接合板11eに跨って両者を連結するようにボルト18によって着脱自在に接合されている。鋼材ダンパ15は、くびれ部15aが所定の値を超える外力によって塑性変形することによりエネルギーを吸収するように構成されている。
The
揺動体30は、支持体11の軸支部16を受け入れる開口が下端に形成された箱状の本体部30aと、本体部30aの上端から張り出したブラケット部30bとを有する。揺動体30は、開口に挿入された接合板11eの軸支部16に、ピン19を介して回動自在に接合されて、2つの支持体11どうしを連結している。ブラケット部30bは、支持体11と揺動体30との接合箇所である軸支部16の位置よりも上方に延出しており、揺動体30の延出部を構成している。
The oscillating
オイルダンパ50は、オイルが封入された筒状のケーシング50aとケーシング50aから出没するピストンロッド50bとを備える。ケーシング50aの基端部は、一方の柱3の柱頭部3dにピンを介して回動自在に軸支されており、ピストンロッド50bの先端部は、揺動体30のブラケット部30bにピンを介して回動自在に軸支されている。オイルダンパ50は、揺動体30と柱3との間の相対的な変位に伴ってピストンロッド50bが引っ張られたり押し込まれたりすることで伸縮する。
The
下部制振体20は、上部制振体10と同一の構成要素を備えたものであるが、柱3に対する取り付け位置と向きのみが異なる。すなわち、下部制振体20は、上部制振体10の下方に近接して、上部制振体10と上下対称の関係となるように、2本の柱3に取り付けられている。
The lower
次に、制振構造100に水平方向の力が作用して層間変形が生じたときの動作について説明する。まず、例えば、上部梁1に図1における右方向への力が加えられると、上部梁1が下部梁2に対して相対的に右側に移動し、これに伴い、2本の柱3の柱頭部3dが右側に傾き、2つの支持体11の間に上下方向の相対的な変位が生じる。そして、この変位に応じて、揺動体30が反時計回りに回動することにより、オイルダンパ50が伸長する。また、接合板11eどうしを連結する鋼材ダンパ15は、そのくびれ部15aがねじれるようにせん断変形するが、その変形量が所定値を超えると塑性域に達し塑性変形する。そして、上部梁1に図1における左方向への力が加えられた際は、上記と左右逆方向の変位が生じ、オイルダンパ50は縮退する。このような動作を繰り返すことによって、オイルダンパ50が伸縮するとともに、鋼材ダンパ15が塑性変形して、エネルギーを吸収し振動を減衰させることができる。
Next, an operation when a horizontal force acts on the
制振構造100では、オイルダンパ50と鋼材ダンパ15とを備えるハイブリッドダンパが構成されており、例えば、比較的小さな層間変形に対しては主にオイルダンパ50が減衰効果を発揮し、比較的大きな層間変形に対しては、鋼材ダンパ15が減衰効果を発揮するようにチューニングを施すことによって、相補作用を発揮させることができる。
In the
また、制振構造100では、2つの軸支部16の離隔寸法aを調整することにより、層間変位に対する揺動体30の回動角度が調整できるように構成されている。
Further, the
具体的には、例えば図2に示すように、離隔寸法aのみが異なる2つの制振構造100(一方の制振構造100の離隔寸法をa1、他方の制振構造100の離隔寸法をa1よりも大きなa2とする)に、等しい層間変位を与えた場合、2つの軸支部16間の上下方向の相対的変位xは等しいので、前者の揺動体30の回動角度θ1は、後者の揺動体30の回動角度θ2より小さくなる。このように、2つの軸支部16離隔寸法aを調整することによって、オイルダンパ50の伸縮量が調整でき、例えばオイルダンパ50の伸縮量を大きくすることにより振動の吸収性能を高めたり、オイルダンパ50の伸縮量を小さくすることによりオイルダンパ50の伸縮限界を超えないようにする等の各種調整を行うことが可能となる。
Specifically, as shown in FIG. 2, for example, two
以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上部梁1と柱3との接合部において、柱頭部3dの代わりに、上部梁1から柱3に水平方向の力のみを伝達し、鉛直方向の力とモーメントを伝達しない鉛直ローラー接合部を用いてもよい。このように鉛直ローラー接合とすることで、上部梁1から2本の柱3に対して鉛直方向の力が伝わらなくなり、鉛直方向の力が上階及び下階に伝わらなくなるため、上記制振構造100の設置位置を考慮することなく各階に対して独立した構造検討を行うことが可能となる。すなわち、上記制振構造100の位置を変更する際の構造計算が不要となるため、建物の構造計算を簡略化させることができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to said embodiment. For example, at the joint between the
また、上記の実施形態では、上部制振体10及び下部制振体20の両方を用いた例について説明したが、いずれか一方を省略してもよい。また、支持体及び揺動体の形状は上記に限定されず、適宜異なる形状のものを用いてもよい。
In the above-described embodiment, an example in which both the upper damping
また、上記の実施形態では、鋼材ダンパ15は、上部制振体10、下部制振体20にそれぞれ1個ずつ設けられているが、鋼材ダンパ15の個数は必要とされるエネルギー吸収量等に応じて適宜変更してもよい。
Further, in the above embodiment, one
1…上部梁、2…下部梁、3…柱(2本の柱)、11…支持体、15…鋼材ダンパ、30…揺動体、30b…ブラケット部(延出部)、50…オイルダンパ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
下部梁と、
前記上部梁と前記下部梁との間に立設された2本の柱と、
前記2本の柱の夫々に接合された2つの支持体と、
前記2つの支持体に跨って回動自在に接合され、前記2つの支持体との接合箇所よりも上方向又は下方向に延出した延出部を有して、前記2つの支持体の相対的変位に応じて揺動する揺動体と、
一端が前記柱に回動自在に接合され、他端が前記揺動体の延出部に回動自在に接合され、前記揺動体の揺動に伴って伸縮するオイルダンパと、を備えたことを特徴とする制振構造。 The upper beam,
The bottom beam,
Two pillars erected between the upper beam and the lower beam;
Two supports joined to each of the two pillars;
The two support bodies are connected to each other so as to be rotatable over the two support bodies, and have an extending portion extending upward or downward from the joint portion with the two support bodies. An oscillating body that oscillates in response to a mechanical displacement;
An oil damper that has one end pivotably joined to the column, the other end pivotally joined to the extension of the swinging body, and expands and contracts as the swinging body swings. Characteristic damping structure.
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2012
- 2012-11-16 JP JP2012252667A patent/JP2014101640A/en active Pending
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