JP2014101640A

JP2014101640A - Vibration control structure

Info

Publication number: JP2014101640A
Application number: JP2012252667A
Authority: JP
Inventors: Masahito Koyama; 雅人小山
Original assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Current assignee: Asahi Kasei Homes Corp
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-06-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration control structure that can effectively extend and contract oil dampers according to vibration and enhance attenuation effect on the vibration.SOLUTION: A vibration control structure includes: an upper beam 1; a lower beam 2; two columns 3 stood between the upper beam 1 and lower beam 2; two support bodies 11 which are joined to the two columns 3 respectively; swing bodies 30 which include bracket parts 30b joined turnably over the two support bodies 11 and extending upward or downward from the joining place between the two support bodies 11, and swing according to relative displacement between the two support bodies 11, and oil dampers 50 which have each one end joined turnably to the column 3 and the another end joined turnably to the bracket part 30b of the swing body, and extend or contract as the swing bodies 30b swing.

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. Patent Document 1 discloses a vibration damping structure for a structure in which an oil damper is interposed between a tip of a brace having an inverted V shape or a V shape and a beam.

特開平５−３１１９２０号公報JP-A-5-311920

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 Patent Document 1, the amount of expansion / contraction of the oil damper is the interlayer displacement (the relative displacement in the horizontal direction between the upper layer and the lower layer). It is difficult to adjust the amount of expansion and contraction. For this reason, there is a possibility that the amount of expansion / contraction is insufficient and a sufficient attenuation effect cannot be obtained, or the amount of expansion / contraction exceeds an allowable value.

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.

本発明の実施形態に係る制振構造の側面図である。It is a side view of the damping structure which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態に係る揺動体における支点間距離と回転量との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the distance between fulcrum and the amount of rotations in the rocking body concerning this embodiment.

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 vibration damping structure 100 is a structure used for a steel structure building, and this building is a shaft assembly formed by joining a column 3 made of a square steel pipe and an upper beam 1 and a lower beam 2 made of H-shaped steel. Is a multi-story building. A floor made of ALC (lightweight aerated concrete) panel is supported by beams passed to two pillars (not shown), and each level is formed in a region sandwiched between the lower floor and the upper floor Is done. The damping structure 100 is provided in each of a plurality of levels of the building. Hereinafter, the vibration suppression structure 100 will be described by taking one layer as an example.

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 vibration damping structure 100 includes an upper beam 1 and a lower beam 2 that extend in the horizontal direction, two columns 3 erected between the upper beam 1 and the lower beam 2, and two An upper vibration damping body 10 and a lower vibration damping body 20 provided between the pillars 3 are provided.

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 column head 3 d that is a joint with the upper beam 1 is provided at the upper end of the column 3, and a column leg 3 e that is a joint with the lower beam 2 is provided at the lower end of the column 3. ing. The column 3 is bolted to the upper beam 1 and the lower beam 2 via a column head 3a and a column leg 3b, respectively.

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 upper damping body 10 includes a steel damper 15 and a rocking body 30 that are joined between two support bodies 11, and an oil damper 50 that is interposed between the rocking body 30 and one of the pillars 3. It is equipped with.

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 support 11 has a vertical frame 11b, a horizontal frame 11f whose one end is welded to a center position in the height direction of the vertical frame 11b and perpendicular to the vertical frame 11b, and one end is welded to the upper end of the vertical frame 11b. The slanted frame 11c extending obliquely downward, the slanted frame 11d having one end welded to the lower end of the vertical frame 11b and extending obliquely upward, the slanted frame 11c, the slanted frame 11d, and the horizontal frame 11f. The other end of which is welded, and has a substantially isosceles triangle in side view.

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 support 11 is attached to the pillar 3 by abutting the vertical frame 11b on the side surface of the pillar 3 and bolting the upper end and the lower end of the support 11 to the pillar 3, and the support 11 is attached to each of the two pillars 3. The body 11 is configured such that the joining plates 11e are close to each other in the same plane.

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 plate 11e is formed so as to extend in the vertical direction, and a shaft support portion 16 is provided on the upper portion thereof. The shaft support portion 16 has a thickness corresponding to the inner dimension of the box-shaped oscillating body 30, is inserted into the oscillating body 30, and rotatably supports the oscillating body 30 via the pins 19.

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 steel damper 15 is made of extremely low yield point steel, has a constricted portion 15a at the center, and has a butterfly shape in side view. The steel damper 15 is detachably joined by bolts 18 so as to connect the two support members 11 across the joining plates 11e. The steel damper 15 is configured to absorb energy when the constricted portion 15a is plastically deformed by an external force exceeding a predetermined value.

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 body 30 includes a box-shaped main body portion 30a in which an opening for receiving the shaft support portion 16 of the support body 11 is formed at the lower end, and a bracket portion 30b protruding from the upper end of the main body portion 30a. The oscillating body 30 is pivotally joined to the shaft support portion 16 of the joining plate 11e inserted in the opening via a pin 19 to connect the two support bodies 11 to each other. The bracket portion 30 b extends upward from the position of the shaft support portion 16 where the support body 11 and the rocking body 30 are joined, and constitutes an extending portion of the rocking body 30.

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 oil damper 50 includes a cylindrical casing 50a in which oil is sealed and a piston rod 50b that protrudes and protrudes from the casing 50a. The base end portion of the casing 50a is pivotally supported by a column head 3d of one column 3 via a pin, and the tip end portion of the piston rod 50b is supported by a bracket portion 30b of the swinging body 30 via a pin. And pivotally supported. The oil damper 50 expands and contracts when the piston rod 50b is pulled or pushed in with the relative displacement between the rocking body 30 and the column 3.

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 vibration damping body 20 includes the same components as the upper vibration damping body 10, but only the mounting position and direction with respect to the column 3 are different. That is, the lower damping body 20 is attached to the two pillars 3 so as to be close to the lower side of the upper damping body 10 and to have a vertically symmetrical relationship with the upper damping body 10.

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 vibration damping structure 100 to cause interlayer deformation will be described. First, for example, when a force in the right direction in FIG. 1 is applied to the upper beam 1, the upper beam 1 moves to the right relative to the lower beam 2, and accordingly, the tops of the two columns 3. The part 3d is inclined to the right, and a relative displacement in the vertical direction occurs between the two supports 11. And according to this displacement, the rocking body 30 rotates counterclockwise, and the oil damper 50 expands. Further, the steel damper 15 connecting the joining plates 11e is shear-deformed so that the constricted portion 15a is twisted. However, when the deformation exceeds a predetermined value, the steel damper 15 reaches the plastic region and plastically deforms. When a leftward force in FIG. 1 is applied to the upper beam 1, a displacement in the direction opposite to the above occurs, and the oil damper 50 contracts. By repeating such an operation, the oil damper 50 expands and contracts, and the steel damper 15 is plastically deformed to absorb energy and attenuate vibrations.

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 vibration damping structure 100, a hybrid damper including the oil damper 50 and the steel damper 15 is configured. For example, the oil damper 50 mainly exhibits a damping effect against a relatively small interlayer deformation, and is relatively large. With respect to interlayer deformation, a complementary action can be exerted by performing tuning so that the steel damper 15 exhibits a damping effect.

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 vibration damping structure 100 is configured such that the rotation angle of the rocking body 30 with respect to the interlayer displacement can be adjusted by adjusting the separation dimension a of the two shaft support portions 16.

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 vibration control structures 100 that differ only in the separation dimension a (the separation dimension of one damping structure 100 is a1, and the separation dimension of the other damping structure 100 is a1. Is equal to a2), the relative displacement x in the vertical direction between the two shaft support portions 16 is equal. Therefore, the rotation angle θ1 of the former oscillator 30 is equal to the latter oscillator. It becomes smaller than 30 rotation angle θ2. As described above, the expansion / contraction amount of the oil damper 50 can be adjusted by adjusting the distance a between the two shaft support portions 16. For example, by increasing the expansion / contraction amount of the oil damper 50, the vibration absorbing performance can be improved. By making the amount of expansion / contraction 50 small, various adjustments such as not exceeding the expansion / contraction limit of the oil damper 50 can be performed.

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 upper beam 1 and the column 3, instead of the column head 3d, only the horizontal force is transmitted from the upper beam 1 to the column 3, and the vertical roller joint does not transmit the vertical force and moment. May be used. By adopting the vertical roller joint in this manner, the vertical force is not transmitted from the upper beam 1 to the two pillars 3, and the vertical force is not transmitted to the upper floor and the lower floor. It is possible to examine the structure independently for each floor without considering 100 installation positions. That is, since the structural calculation for changing the position of the vibration damping structure 100 is not necessary, the structural calculation of the building can be simplified.

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 body 10 and the lower damping body 20 are used has been described, but either one may be omitted. Moreover, the shape of a support body and a rocking | swiveling body is not limited to the above, You may use the thing of a different shape suitably.

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 steel damper 15 is provided for each of the upper damping body 10 and the lower damping body 20, but the number of the steel dampers 15 depends on the required energy absorption amount and the like. You may change suitably according to it.

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 SYMBOLS 1 ... Upper beam, 2 ... Lower beam, 3 ... Column (two columns), 11 ... Support, 15 ... Steel damper, 30 ... Oscillator, 30b ... Bracket part (extension part), 50 ... Oil damper

Claims

上部梁と、
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.

前記２つの支持体に跨って接合された鋼材ダンパを備えたことを特徴とする請求項１記載の制振構造。 The vibration damping structure according to claim 1, further comprising a steel damper joined across the two supports.