JP2021148204A - Damping brace frame - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制振ブレース架構に関する。 The present invention relates to a vibration damping brace frame.
建築物を構成する架構には、ラーメン架構やブレース架構等が存在するが、ブレース架構は、柱と梁とにより形成される矩形枠状の架構(矩形枠架構)の内部にブレースが配設されることにより形成される。一方、ラーメン架構においては、構造上は必ずしもブレースを配設する必要はないものの、柱と梁の接合隅角部の近傍にて曲げモーメントが卓越し、この曲げモーメントに対応するべく、柱等を形成する形鋼材の断面寸法が大きくなる傾向にある。そのため、ラーメン架構の内部にブレースを配設し、ブレースにも曲げモーメントの一部を負担させることにより、柱や梁の断面寸法を低減して、トータルとしての鋼材数量を低減する措置が図られる場合がある。 There are rigid frame frames, brace frames, etc. in the frames that make up a building, but in the brace frame, braces are arranged inside a rectangular frame-shaped frame (rectangular frame frame) formed by columns and beams. It is formed by On the other hand, in the rigid frame frame, although it is not always necessary to dispose the brace in terms of structure, the bending moment is predominant in the vicinity of the joint corner between the column and the beam, and in order to cope with this bending moment, the column or the like is provided. The cross-sectional dimensions of the shaped steel material to be formed tend to be large. Therefore, by arranging braces inside the rigid frame frame and making the braces bear a part of the bending moment, measures can be taken to reduce the cross-sectional dimensions of columns and beams and reduce the total number of steel materials. In some cases.
ところで、柱と梁とにより形成される矩形枠架構にブレースが配設されているブレース架構の制振性能を向上させる目的で、摩擦ダンパーが適用される場合がある。この摩擦ダンパーは、矩形枠架構とブレースとの接続部に配設されるのが一般的であり、例えば、特許文献1にその構成の一例が開示されている。より具体的には、矩形枠架構の隅角部の近傍や、矩形枠架構を構成する梁の近傍などに摩擦ダンパーが設けられる。 By the way, a friction damper may be applied for the purpose of improving the vibration damping performance of the brace frame in which the brace is arranged on the rectangular frame frame formed by the columns and the beams. This friction damper is generally arranged at the connection portion between the rectangular frame frame and the brace, and for example, Patent Document 1 discloses an example of the configuration. More specifically, friction dampers are provided in the vicinity of the corners of the rectangular frame frame, in the vicinity of the beams constituting the rectangular frame frame, and the like.
ブレースには、平鋼や特許文献1に記載されるH形鋼等、様々な鋼材が適用されるが、平鋼を適用する場合も特許文献1に記載のH形鋼を適用する場合も、例えばブレースと矩形枠架構から突設するガセットプレートの両側面に摩擦材(摩擦板)を配設し、両側面の摩擦材を二枚の鋼板(特許文献1では圧接板)により挟み、これらに所定の圧縮力を付与した状態でボルト接合することにより、摩擦ダンパーが形成される。例えば地震時にブレース架構が変形してブレースに軸方向力が作用した際に、摩擦ダンパーが摩擦抵抗を発揮することにより、ブレースの軸方向力を低減するようにしている。 Various steel materials such as flat steel and H-shaped steel described in Patent Document 1 are applied to the brace, and both when flat steel is applied and when H-shaped steel described in Patent Document 1 is applied. For example, friction materials (friction plates) are arranged on both side surfaces of a brace and a gusset plate protruding from a rectangular frame frame, and the friction materials on both sides are sandwiched between two steel plates (pressure welding plates in Patent Document 1). A friction damper is formed by bolting with a predetermined compressive force applied. For example, when the brace frame is deformed during an earthquake and an axial force acts on the brace, the friction damper exerts frictional resistance to reduce the axial force of the brace.
しかしながら、特許文献1の図1に示すように、摩擦ダンパーの取り付け位置が矩形枠架構の隅角部の近傍や矩形枠架構の梁の近傍である場合、これらの位置には曲げモーメントが発生することから、この曲げモーメントが摩擦ダンパーに作用することになる。曲げモーメントが摩擦ダンパーに対して摩擦面と直交する方向に作用すると、ボルトの張力が変化し、摩擦ダンパーの有する制振性能(もしくは摩擦特性)が変化する恐れがある。このように摩擦ダンパーに対して摩擦面と直交する方向に曲げモーメントが作用し、摩擦ダンパーの制振性能が変化する課題に対する解決手段は、特許文献1をはじめとして従来開示されていない。 However, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, when the attachment position of the friction damper is near the corner of the rectangular frame frame or near the beam of the rectangular frame frame, bending moments are generated at these positions. Therefore, this bending moment acts on the friction damper. When the bending moment acts on the friction damper in the direction orthogonal to the friction surface, the tension of the bolt changes, and the vibration damping performance (or friction characteristics) of the friction damper may change. As described above, a solution to the problem that the bending moment acts on the friction damper in the direction orthogonal to the friction surface and the vibration damping performance of the friction damper changes has not been disclosed in the past, including Patent Document 1.
さらに、ブレースがH形鋼等の形鋼材から形成される場合に、断面視においてウエブとフランジは直交する二方向に延設しており、発生する曲げモーメントもこの二方向に固有の曲げモーメントが生じることになるが、摩擦ダンパーがこのように二方向に延設する断面形状の形鋼材からなるブレースに取り付けられている場合においては、ウエブとフランジのいずれか一方もしくは双方のボルトに曲げモーメントによる張力が作用し、この張力の作用に起因するボルトの張力変化により、摩擦ダンパーの摩擦特性が変化する課題に対する解決手段は、当然に従来開示されていない。 Further, when the brace is formed of a shaped steel material such as H-shaped steel, the web and the flange extend in two directions orthogonal to each other in a cross-sectional view, and the generated bending moment also has a bending moment peculiar to these two directions. Although it will occur, when the friction damper is attached to a brace made of shaped steel having a cross section extending in two directions in this way, the bending moment is applied to one or both of the web and the flange. As a matter of course, a solution to the problem that tension acts and the friction characteristic of the friction damper changes due to the tension change of the bolt caused by the action of the tension has not been disclosed conventionally.
本発明は、矩形枠架構において、直交するウエブとフランジとを備える形鋼材により形成されているブレースを備え、さらに摩擦ダンパーを備える制振ブレース架構に関し、摩擦ダンパーに二方向の曲げモーメントが作用することを解消することにより、摩擦ダンパーの有する制振性能の変化を防止することのできる、制振ブレース架構を提供することを目的としている。 The present invention relates to a vibration damping brace frame in which a rectangular frame frame is provided with a brace formed of a shaped steel material having orthogonal webs and flanges and is further provided with a friction damper, and a bending moment in two directions acts on the friction damper. It is an object of the present invention to provide a vibration damping brace frame capable of preventing a change in the vibration damping performance of the friction damper by solving the problem.
前記目的を達成すべく、本発明による制振ブレース架構の一態様は、
建築物を構成し、柱と梁とにより形成される矩形枠架構にブレースが配設されている、制振ブレース架構であって、
前記ブレースは、相互に直交するウエブとフランジとを備える形鋼材により形成されており、
前記ブレースのうち、曲げモーメントがゼロである曲げモーメント不発生領域において、前記フランジには第一摩擦ダンパーが取り付けられ、前記ウエブには第二摩擦ダンパーが取り付けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the vibration damping brace frame according to the present invention is
A vibration-damping brace frame in which braces are arranged in a rectangular frame frame formed by columns and beams that constitute a building.
The brace is formed of a shaped steel material having webs and flanges that are orthogonal to each other.
A first friction damper is attached to the flange and a second friction damper is attached to the web in a bending moment non-occurring region of the brace where the bending moment is zero.
本態様によれば、ウエブとフランジとを備える形鋼材により形成されているブレースのうち、曲げモーメントがゼロである曲げモーメント不発生領域に摩擦ダンパー(第一摩擦ダンパー、第二摩擦ダンパー)が取り付けられていることにより、各摩擦ダンパーに固有の二方向の曲げモーメントが作用することが解消され、摩擦ダンパーに曲げモーメントが作用した際にボルトの張力が変化し、各摩擦ダンパーの制振性能が変化するといった課題は生じない。 According to this aspect, the friction dampers (first friction damper, second friction damper) are attached to the region where the bending moment does not occur in the brace formed of the shaped steel material provided with the web and the flange. By doing so, it is eliminated that the bending moment in two directions peculiar to each friction damper acts, and when the bending moment acts on the friction damper, the tension of the bolt changes, and the vibration damping performance of each friction damper is improved. There is no problem of change.
ここで、ウエブとフランジとを備える形鋼材には、山形鋼や溝形鋼、H形鋼、十字形鋼(例えば、縦方向のウエブと、ウエブの中心において左右に張り出す二つのフランジにより形成される形鋼材)等があり、例えばH形鋼である場合は、二つのフランジに対してそれぞれ第一摩擦ダンパーが取り付けられ、ウエブに対して第二摩擦ダンパーが取り付けられる。また、型鋼材を形成して相互に直交するウエブとフランジにそれぞれ固有の曲げモーメントが生じることから、これらを「二方向の曲げモーメント」としている。例えば、ブレースが溝形鋼から形成される場合、ウエブに一方向の曲げモーメントが生じ、二つのフランジに他の一方向の曲げモーメントが生じる。 Here, the shaped steel material having the web and the flange is formed of angle steel, channel steel, H-shaped steel, and cross-shaped steel (for example, a vertical web and two flanges protruding to the left and right at the center of the web. In the case of H-shaped steel, for example, a first friction damper is attached to each of the two flanges, and a second friction damper is attached to the web. In addition, since a unique bending moment is generated in each of the web and the flange that form the molded steel material and are orthogonal to each other, these are referred to as "bidirectional bending moments". For example, if the brace is made of channel steel, the web will have a bending moment in one direction and the two flanges will have a bending moment in the other direction.
本態様において、例えば矩形枠架構の対角線に沿う方向にブレースが配設されている形態において、ブレースの端部と矩形枠架構の隅角部が剛接合されている場合には、曲げモーメント不発生領域はブレースの中間位置(中心位置)となることから、このブレースの中間位置に摩擦ダンパーが取り付けられる。一方、例えば、ブレースの一端と矩形枠架構の一方の隅角部が剛接合され、ブレースの他端と矩形枠架構の他方の隅角部がピン結合される場合には、このピン結合箇所が曲げモーメント不発生領域となる。従って、後者の形態においては、ブレースの一端と矩形枠架構の隅角部のピン結合箇所に摩擦ダンパーが取り付けられる。 In this embodiment, for example, in a form in which the brace is arranged in the direction along the diagonal line of the rectangular frame frame, when the end portion of the brace and the corner portion of the rectangular frame frame are rigidly joined, no bending moment is generated. Since the region is the intermediate position (center position) of the brace, the friction damper is attached to the intermediate position of the brace. On the other hand, for example, when one end of the brace and one corner of the rectangular frame frame are rigidly joined, and the other end of the brace and the other corner of the rectangular frame frame are pin-coupled, this pin coupling portion is This is the region where the bending moment does not occur. Therefore, in the latter form, the friction damper is attached to one end of the brace and the pin connection portion at the corner of the rectangular frame frame.
また、本発明による制振ブレース架構の他の態様において、前記矩形枠架構と前記ブレースが剛接合されており、
前記曲げモーメント不発生領域が前記ブレースの中間位置にあり、
前記ブレースは二つの前記形鋼材により形成され、前記中間位置に配設されている前記第一摩擦ダンパー及び前記第二摩擦ダンパーを介して二つの該形鋼材が相互に接続されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the vibration damping brace frame according to the present invention, the rectangular frame frame and the brace are rigidly joined.
The bending moment non-generating region is located at the intermediate position of the brace.
The brace is formed of the two shaped steel materials, and the two shaped steel materials are connected to each other via the first friction damper and the second friction damper arranged at the intermediate position. And.
本態様によれば、矩形枠架構とブレースが剛接合されている形態の制振ブレース架構において、曲げモーメントがゼロとなるブレースの長手方向の中間位置に摩擦ダンパー(第一摩擦ダンパー、第二摩擦ダンパー)が取り付けられていることにより、各摩擦ダンパーに固有の二方向の曲げモーメントが作用することが解消され、各摩擦ダンパーの制振性能の変化は生じない。 According to this aspect, in the vibration damping brace frame in which the rectangular frame frame and the brace are rigidly joined, the friction damper (first friction damper, second friction) is located at the intermediate position in the longitudinal direction of the brace where the bending moment becomes zero. By attaching the damper), the bidirectional bending moment peculiar to each friction damper is eliminated, and the vibration damping performance of each friction damper does not change.
また、本発明による制振ブレース架構の他の態様において、前記形鋼材はH形鋼もしくは十字形鋼であり、
前記ブレースを構成する二つの前記H形鋼もしくは二つの前記十字形鋼が該ブレースの長手方向に隙間を備えた状態で配設され、双方の該H形鋼もしくは該十字形鋼の有する前記フランジ同士が前記第一摩擦ダンパーにて接続され、双方の該H形鋼もしくは該十字形鋼の前記ウエブ同士が前記第二摩擦ダンパーにより接続されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the vibration damping brace frame according to the present invention, the shaped steel material is H-shaped steel or cruciform steel.
The two H-shaped steels or the two cross-shaped steels constituting the brace are arranged with a gap in the longitudinal direction of the brace, and the flanges of both the H-shaped steels or the cross-shaped steels. It is characterized in that they are connected to each other by the first friction damper, and the webs of both the H-shaped steels or the cross-shaped steels are connected to each other by the second friction damper.
本態様によれば、二つのフランジを備えたH形鋼もしくは十字形鋼(いずれも、相互に直交するウエブとフランジとを備える形鋼材である)にてブレースが形成されていることにより、山形鋼等の他の形鋼材に比べて、型鋼材の強軸方向と弱軸方向のいずれの剛性ともに高いブレースを形成できる。ここで、矩形枠架構の隅角部から架構の構面内にブラケットが張り出し、このブラケットとH形鋼もしくは十字形鋼が剛接合される。ブラケットは、ブレースを形成するH形鋼もしくは十字形鋼と同様のH形鋼もしくは十字形鋼により形成されてもよいし、ウエブに取り付けられるガセットプレート(平鋼)と、ブレースの二つのフランジに取り付けられるフィンスチフナ(平鋼)がガセットプレートに溶接されている形態であってもよい。いずれの形態のブラケットともに、ブラケットとブレースの対応する部材(ガセットプレートやフィンスチフナと、ブレースのウエブやフランジ)同士は、スプライスプレートを介して高力ボルト等にてボルト接合されることにより、矩形枠架構の隅角部とブレースが剛接合される。 According to this aspect, the brace is formed of H-shaped steel or cross-shaped steel having two flanges (both are shaped steel materials having webs and flanges orthogonal to each other), thereby forming a chevron shape. Compared with other shaped steel materials such as steel, it is possible to form a brace having high rigidity in both the strong axis direction and the weak axis direction of the shaped steel material. Here, a bracket projects from the corner of the rectangular frame frame into the frame surface, and the bracket and the H-shaped steel or the cruciform steel are rigidly joined. Brackets may be made of H-section or cross-steel similar to the H-section or cross-steel forming the brace, or on the gusset plate (flat steel) attached to the web and the two flanges of the brace. The fin stiffener (flat steel) to be attached may be welded to the gusset plate. In both types of brackets, the brackets and the corresponding members of the brace (gusset plate and fin stiffener, and the web and flange of the brace) are bolted together with high-strength bolts via the splice plate to form a rectangle. The corners of the frame frame and the braces are rigidly joined.
また、本発明による制振ブレース架構の他の態様において、前記フランジの両側面に二つの摩擦材が配設され、該二つの摩擦材を挟むように二つの圧接鋼板が配設され、該フランジと該摩擦材と該圧接鋼板を貫通するボルト孔にボルトが挿通されてボルト接合されることにより、前記第一摩擦ダンパーが形成されており、
前記ウエブの両側面に二つの摩擦材が配設され、該二つの摩擦材を挟むように二つの圧接鋼板が配設され、該ウエブと該摩擦材と該圧接鋼板を貫通するボルト孔にボルトが挿通されてボルト接合されることにより、前記第二摩擦ダンパーが形成されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the vibration damping brace frame according to the present invention, two friction materials are arranged on both side surfaces of the flange, and two pressure-welded steel plates are arranged so as to sandwich the two friction materials. The first friction damper is formed by inserting a bolt into a bolt hole penetrating the friction material and the pressure-welded steel plate and joining the bolts.
Two friction materials are arranged on both side surfaces of the web, two pressure-welded steel plates are arranged so as to sandwich the two friction materials, and bolts are provided in the bolt holes penetrating the web, the friction material, and the pressure-welded steel plate. The second friction damper is formed by being inserted and bolted together.
本態様によれば、相互に摩擦ダンパーを介して接続される二つのH形鋼もしくは二つの十字形鋼のフランジ同士、及びウエブ同士が、それらの両側面に配設された摩擦材(摩擦板)と、両側面の摩擦材の外側の圧接鋼板とにより挟持され、ボルト接合されることにより、ボルトによる締付け力にて摩擦力を所望に制御自在な摩擦ダンパーを備えた制振ブレース架構が形成される。ここで、相互に接続されるH形鋼(例えば第一H形鋼と第二H形鋼とする)において、第二H形鋼には圧接鋼板がボルト接合されることにより緊結される。一方、他方の第一H形鋼には、上記する摩擦材が配設され、第二H形鋼側から延設する圧接鋼板が摩擦材の上に配設され、第二H形鋼においてボルトが所定の締付け力で締付けられることにより、摩擦ダンパーが形成される。摩擦材と圧接鋼板との間の摩擦係数と、ボルトに導入される締付け力と、ボルト本数とにより、摩擦ダンパーによる設計摩擦力が設定される。尚、形鋼材が十字形鋼(例えば第一十字形鋼と第二十字形鋼が相互に接続される)の場合も、同様の方法により摩擦ダンパーによる設計摩擦力が設定される。 According to this aspect, two H-shaped steel or two cross-shaped steel flanges connected to each other via a friction damper, and webs are arranged on both side surfaces of friction materials (friction plates). ) And the pressure-welded steel plates on the outside of the friction material on both sides, and by bolting, a vibration-damping brace frame equipped with a friction damper that can control the frictional force by the tightening force of the bolt is formed. Will be done. Here, in the H-shaped steels to be interconnected (for example, the first H-shaped steel and the second H-shaped steel), the second H-shaped steel is bonded by bolting a pressure-welded steel plate. On the other hand, the above-mentioned friction material is disposed on the other first H-section steel, and a pressure-welded steel plate extending from the second H-section steel side is arranged on the friction material. Is tightened with a predetermined tightening force to form a friction damper. The design friction force by the friction damper is set by the friction coefficient between the friction material and the pressure-welded steel plate, the tightening force introduced into the bolt, and the number of bolts. When the shaped steel material is cruciform steel (for example, the first cruciform steel and the second cruciform steel are interconnected), the design friction force by the friction damper is set by the same method.
ブレースを形成するウエブやフランジにおいて、一つ(もしくは一組)の摩擦材が奇数本(一本、三本等であって、三本以上の場合は各ボルトが等間隔に並ぶ)のボルトにて締め付けられる場合は、中央のボルト(ボルトが一本の場合はそのボルト自身)が、ブレースの長手方向の中間位置(中心位置)に位置決めされるようにして矩形枠架構内にブレースを取り付けることにより、摩擦ダンパーがモーメント不発生領域に配設されるものとする。一方、一つ(もしくは一組)の摩擦材が偶数本(二本、四本等であって各ボルトが等間隔に並ぶ)のボルトにて締め付けられる場合は、複数本のボルトの中央位置が、ブレースの長手方向の中間位置(中心位置)に位置決めされるようにして矩形枠架構内にブレースを取り付けることにより、摩擦ダンパーがモーメント不発生領域に配設されるものとする。 In the webs and flanges that form the brace, one (or one set) of friction material is an odd number of bolts (one, three, etc., and if there are three or more, each bolt is lined up at equal intervals). When tightening, install the brace in the rectangular frame frame so that the center bolt (or the bolt itself if there is one bolt) is positioned at the middle position (center position) in the longitudinal direction of the brace. Therefore, it is assumed that the friction damper is arranged in the moment-free region. On the other hand, when one (or one set) friction material is tightened with an even number of bolts (two, four, etc., and each bolt is lined up at equal intervals), the center position of the multiple bolts is By mounting the brace in the rectangular frame frame so as to be positioned at the intermediate position (center position) in the longitudinal direction of the brace, the friction damper is arranged in the moment non-generating region.
また、本発明による制振ブレース架構の他の態様において、前記圧接鋼板と前記摩擦材との間の第一摩擦係数が、前記摩擦材と前記フランジもしくは前記ウエブとの間の第二摩擦係数よりも小さい場合は、前記摩擦材と前記フランジもしくは前記ウエブは非接合の状態で面接触されており、
前記第一摩擦係数が前記第二摩擦係数よりも大きい場合は、前記摩擦材と前記フランジもしくは前記ウエブが接合されていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the vibration damping brace frame according to the present invention, the first friction coefficient between the pressure-welded steel plate and the friction material is higher than the second friction coefficient between the friction material and the flange or the web. If it is also small, the friction material and the flange or the web are in surface contact in a non-bonded state.
When the first friction coefficient is larger than the second friction coefficient, the friction material is joined to the flange or the web.
本態様によれば、圧接鋼板と摩擦材との間の第一摩擦係数と、摩擦材とフランジもしくはウエブとの間の第二摩擦係数との大小関係に応じて、摩擦材とフランジもしくはウエブの接触面の処理を行うことにより、所望する圧接鋼板と摩擦材の間の滑り摩擦を保証することができ、摩擦ダンパーの制振性能を発揮させることができる。ここで、「接合」には、溶接接合や接着剤による接合が含まれる。また、「非接合の状態で面接触」とは、摩擦材とフランジもしくはウエブが単に面接触している状態を意味する。 According to this aspect, depending on the magnitude relationship between the first friction coefficient between the pressure-welded steel plate and the friction material and the second friction coefficient between the friction material and the flange or the web, the friction material and the flange or the web By treating the contact surface, it is possible to guarantee the sliding friction between the desired pressure-welded steel plate and the friction material, and it is possible to exert the vibration damping performance of the friction damper. Here, "joining" includes welding joining and joining by an adhesive. Further, "surface contact in a non-bonded state" means a state in which the friction material and the flange or the web are simply in surface contact.
以上の説明から理解できるように、本発明の制振ブレース架構によれば、矩形枠架構において、直交するウエブとフランジとを備える形鋼材により形成されているブレースを備え、さらに摩擦ダンパーを備える制振ブレース架構に関し、摩擦ダンパーに二方向の曲げモーメントが作用することを解消することにより、摩擦ダンパーの有する制振性能の変化を防止することができる。 As can be understood from the above description, according to the vibration damping brace frame of the present invention, the rectangular frame structure is provided with a brace formed of a shaped steel material having orthogonal webs and flanges, and further provided with a friction damper. With respect to the vibration brace frame, it is possible to prevent a change in the vibration damping performance of the friction damper by eliminating the action of bending moments in two directions on the friction damper.
以下、実施形態に係る制振ブレース架構について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, the vibration damping brace frame according to the embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.
[実施形態に係る制振ブレース架構]
図1乃至図3を参照して、実施形態に係る制振ブレース架構の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る制振ブレース架構の一例の正面図であり、図2は、図1のII−II断面図である。また、図3は、実施形態に係る制振ブレース架構に地震時の水平力が作用した際に生じる曲げモーメント分布図である。
[Vibration damping brace frame according to the embodiment]
An example of the vibration damping brace frame according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, FIG. 1 is a front view of an example of the vibration damping brace frame according to the embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. Further, FIG. 3 is a bending moment distribution diagram generated when a horizontal force during an earthquake acts on the vibration damping brace frame according to the embodiment.
図示する制振ブレース架構50は、建築物を構成し、柱11と梁12とにより形成される矩形枠架構10において、その対角線上にある二つの隅角部13の間に摩擦ダンパー30が介在するブレース20が配設されることにより形成される。
The vibration damping
柱11と梁12はいずれも、H形鋼等の形鋼材や角形鋼管により形成され、図示例では、角形鋼管により形成される柱11に対して、H形鋼により形成される梁12が溶接接合やボルト接合されることにより、矩形枠架構10が形成されている。
Both the
矩形枠架構10の有する四つの内側の隅角部のうち、対角線上にある左上の隅角部13Aと右下の隅角部13Bにはいずれも、平鋼により形成されるブラケット15A,15Bが溶接接合されている。この平鋼15A,15Bの内側端面は、H形鋼により形成されるブレース20のウエブ22の端面と当接される。尚、図示例のブレース20はH形鋼により形成されているが、その他、十字形鋼等によりブレースが形成されてもよく、ブレースが十字形鋼により形成される場合は、ブラケットもブレースに対応した断面十字形のブラケットが適用される。
Of the four inner corners of the
平鋼により形成されるブラケット15A,15Bの広幅面のうち、ブレース20の二つのフランジ21に対応する位置には、フィンスチフナ16A,16Bが溶接接合されており、ブラケット15A(15B)を構面の内側から見た際に、中央の平鋼と、平鋼の左右において上下二組のフィンスチフナ16A,16Bとにより形成される断面H形のブラケットが形成されている。尚、ブラケットは、ブレースに適用されるH形鋼と同寸法のH形鋼により形成されてもよい。
Of the wide surfaces of the
対角線上にある二つのブラケット15A,15Bにはそれぞれ、長さの異なるブレース20A,20Bが取り付けられている。ブレース20A,20Bはいずれも、ウエブ22(22A,22B)と、二つのフランジ21(21A,21B)とを有するH形鋼(形鋼材の一例)により形成されている。
フィンスチフナ16Aを備える左上のブラケット15Aに対して、相対的に長さの短いブレース20Aが配設され、対応するフィンスチフナ16Aとフランジ21Aの端面同士が当接され、平鋼15Aとウエブ22Aの端面同士が当接される。そして、フィンスチフナ16Aとフランジ21Aに跨るようにスプライスプレート18Aが配設され、平鋼15Aとウエブ22Aに跨るようにスプライスプレート19Aが配設され、フィンスチフナ16Aとフランジ21A、及び平鋼15Aとウエブ22Aがそれぞれ複数の高力ボルト18Aにてボルト接合されることにより、構面左上のブラケット15Aとブレース20Aの端部が剛接合される。
A
一方、フィンスチフナ16Bを備える右下のブラケット15Bに対して、相対的に長さの長いブレース20Bが配設され、対応するフィンスチフナ16Bとフランジ21Bの端面同士が当接され、平鋼15Bとウエブ22Bの端面同士が当接される。そして、フィンスチフナ16Bとフランジ21Bに跨るようにスプライスプレート18Bが配設され、平鋼15Bとウエブ22Bに跨るようにスプライスプレート19Bが配設され、フィンスチフナ16Bとフランジ21B、及び平鋼15Bとウエブ22Bがそれぞれ複数の高力ボルト18Bにてボルト接合されることにより、構面右下のブラケット15Bとブレース20Bの端部が剛接合される。
On the other hand, a
ブレース20Aの一端がブラケット15Aに剛接合され、ブレース20Bの一端がブラケット15Bに剛接合された状態において、ブレース20Aの他端とブレース20Bの他端の間には、隙間Gが形成される。そして、ブレース20A,20Bの対応するフランジ21A,22A同士と、ウエブ22A,22B同士がそれぞれ、第一摩擦ダンパー30Aと第二摩擦ダンパー30Bを介して相互に接続されることにより、制振ブレース架構50が形成される。
In a state where one end of the
図2に明りょうに示すように、ブレース20A,20Bの上下のフランジ21同士は、ウエブ22を挟んだ左右においてそれぞれ第一摩擦ダンパー30Aにより接続される。一方、ブレース20A,20Bのウエブ22同士は、ウエブ22の高さ中央位置において第二摩擦ダンパー30Bにより接続される。
As is clearly shown in FIG. 2, the upper and
図1に戻り、相対的に長さの短いブレース20Aには、平鋼により形成される高さ調整プレート35が、上下のフランジ21Aの両側とウエブ22Aの両側にそれぞれ配設され、それらを挟持するように圧接鋼板32の一端側が配設され、高力ボルト36によりボルト接合されている。すなわち、短いブレース20Aにおいては、圧接鋼板32とフランジ21Aやウエブ22Aの間に摩擦材は介在せず、摩擦材の厚みと同程度の厚みを有する高さ調整プレート35が介在し、圧接鋼板32の一端側が緊結される。
Returning to FIG. 1, in the
一方、相対的に長さの長いブレース20Bには、摩擦材31が、上下のフランジ21Bの両側とウエブ22Bの両側にそれぞれ配設され、それらを挟持するように圧接鋼板32の他端側が配設され、高力ボルト33によりボルト接合されている。図示例の摩擦ダンパー30において、上下のフランジ21Bには、図2に示すように一つの断面においてフランジ21Bを挟持する上下で一組の摩擦材31が四組あり、図1に示すようにブレース20Bの長手方向に等間隔で四組の摩擦材31があり、従って計16組の摩擦材31が適用されている。また、ウエブ22Bには、ウエブ22Bの両側を挟持する一組の摩擦材31が、図1に示すようにブレース20Bの長手方向に四組あり、従って計四組の摩擦材31が適用されている。よって、図示例のブレースには、ウエブ22Bとフランジ21Bにおいて総計20組の摩擦材31が適用されている。尚、適用される摩擦材31の数は、所望する設計摩擦力、ボルトに導入可能な締付け力、圧接鋼板32と摩擦材31の間の摩擦係数等により、様々に設定できる。
On the other hand, in the
ここで、ブレース20を形成するH形鋼と圧接鋼板32は、建築用一般厚板鋼材、ステンレス鋼、チタン鋼等により形成できる。また、摩擦材31は、アルミ板等の金属板の他、樹脂板等により形成される。この樹脂板は、ガラス繊維やカーボン繊維等が含有された熱硬化性樹脂等により形成できる。
Here, the H-shaped steel and the pressure-welded
図1に示すように、二つのブレース20A,20Bによるブレースの全長(各ブレース20A,20B間の隙間Gを含む)が長さtである場合に、ブレースの長手方向の中間位置(端部からt/2の位置)に、ブレースの長手方向に等間隔に配設されている四組の高力ボルト33の中央位置が位置決めされるようにして、全体のブレースが構成される。
As shown in FIG. 1, when the total length of the brace by the two
各高力ボルト33に導入される所定の締付け力と、圧接鋼板32と摩擦材31の間の摩擦係数とにより、一本当たりの高力ボルト33による摩擦力が設定され、図示例においては一本当たりの高力ボルト33による摩擦力を20倍することにより、設計摩擦力が設定される。
The frictional force of each high-
ここで、圧接鋼板32と摩擦材31との間の摩擦係数を第一摩擦係数とし、摩擦材31とフランジ21Bもしくはウエブ22Bとの間の摩擦係数を第二摩擦係数とした場合に、第一摩擦係数が第二摩擦係数よりも小さい場合は、摩擦材31とフランジ21Bもしくはウエブ22Bを非接合の状態で単に面接触させる。
Here, when the friction coefficient between the pressure-welded
一方、第一摩擦係数が第二摩擦係数よりも大きい場合は、摩擦材31とフランジ21Bもしくはウエブ22Bを溶接接合や接着剤等により接合する。
On the other hand, when the first friction coefficient is larger than the second friction coefficient, the
このように、圧接鋼板32と摩擦材31との間の第一摩擦係数と、摩擦材31とフランジ21Bもしくはウエブ22Bとの間の第二摩擦係数との大小関係に応じて、摩擦材31とフランジ21Bもしくはウエブ22Bの接触面の処理を行うことにより、所望する圧接鋼板32と摩擦材31の間の滑り摩擦を保証することができ、摩擦ダンパー30の制振性能を発揮させることができる。
In this way, depending on the magnitude relationship between the first friction coefficient between the pressure-welded
図3には、制振ブレース架構50に地震時の水平力Pが作用した際の、各部材に生じる曲げモーメント分布を示しており、より具体的には、柱11に生じる曲げモーメントをMcで示し、梁12に生じる曲げモーメントをMgで示し、ブレース20に生じる曲げモーメントをMbで示している。
FIG. 3 shows the bending moment distribution generated in each member when the horizontal force P at the time of an earthquake acts on the vibration damping
柱11と梁12が相互に剛結合されて矩形枠架構10が形成され、矩形枠架構10の隅角部13A,13Bに対してブレース20の端部が剛結合されている構面では、柱11と梁12、及びブレース20の端部において曲げモーメントMc,Mg,Mbが最大となり、各部材の中間位置において曲げモーメントがゼロとなる。従って、ブレース20の中間位置においては曲げモーメントがゼロ(Mb=0)となり、図示例においては、曲げモーメントゼロの位置、もしくはその周辺の領域までを含めて曲げモーメント不発生領域38としている。そして、この曲げモーメント不発生領域38に、摩擦ダンパー30の中央位置(等間隔に並ぶ四組の高力ボルト33の中央位置)が位置決めされている。
In a structure in which the
ブレース20が相互に直交するウエブ22とフランジ21を備えていることから、このブレース20には、ウエブ22とフランジ21に対してそれぞれ二方向の曲げモーメントが生じ得る。しかしながら、図示例の制振ブレース架構50においては、摩擦ダンパー30の中央位置が曲げモーメント不発生領域38に配設されるようにして摩擦ダンパー30がブレース20に取り付けられていることにより、ブレース20に二方向の曲げモーメントが生じることが解消される。このことにより、発生する二方向の曲げモーメントによって高力ボルト33に導入された張力が変化し、摩擦ダンパー30の摩擦特性が変化するといった課題は生じない。そのため、制振ブレース架構50によれば、ブレース20を構成するフランジ21とウエブ22に取り付けられている第一摩擦ダンパー30Aと第二摩擦ダンパー30Bが、初期の摩擦特性を発揮することが可能になる。
Since the
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that the configuration or the like described in the above embodiment may be another embodiment in which other components are combined, and the present invention is not limited to the configuration shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.
10:矩形枠架構
11:柱
12:梁
13A,13B:隅角部
15A,15B:ブラケット(平鋼)
16A,16B:フィンスチフナ
17A,17B:スプライスプレート
18A,18B:高力ボルト
19A,19B:スプライスプレート
20,20A,20B:ブレース(H形鋼、形鋼材)
21,21A,21B:フランジ
22,22A,22B:ウエブ
30:摩擦ダンパー
30A:第一摩擦ダンパー
30B:第二摩擦ダンパー
31:摩擦材
32:圧接鋼板
33:高力ボルト
34:ボルト孔
35:高さ調整プレート
36:高力ボルト
38:曲げモーメント不発生領域
50:制振ブレース架構
G:隙間
10: Rectangular frame frame 11: Pillar 12:
16A, 16B: Fin stiffeners 17A, 17B:
21,21A, 21B:
Claims (5)
前記ブレースは、相互に直交するウエブとフランジとを備える形鋼材により形成されており、
前記ブレースのうち、曲げモーメントがゼロである曲げモーメント不発生領域において、前記フランジには第一摩擦ダンパーが取り付けられ、前記ウエブには第二摩擦ダンパーが取り付けられていることを特徴とする、制振ブレース架構。 A vibration-damping brace frame in which braces are arranged in a rectangular frame frame formed by columns and beams that constitute a building.
The brace is formed of a shaped steel material having webs and flanges that are orthogonal to each other.
Among the braces, in a bending moment non-occurring region where the bending moment is zero, a first friction damper is attached to the flange and a second friction damper is attached to the web. Shaking brace frame.
前記曲げモーメント不発生領域が前記ブレースの中間位置にあり、
前記ブレースは二つの前記形鋼材により形成され、前記中間位置に配設されている前記第一摩擦ダンパー及び前記第二摩擦ダンパーを介して二つの該形鋼材が相互に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の制振ブレース架構。 The rectangular frame frame and the brace are rigidly joined to each other.
The bending moment non-generating region is located at the intermediate position of the brace.
The brace is formed of the two shaped steel materials, and the two shaped steel materials are connected to each other via the first friction damper and the second friction damper arranged at the intermediate position. The vibration damping brace frame according to claim 1.
前記ブレースを構成する二つの前記H形鋼もしくは二つの前記十字形鋼が該ブレースの長手方向に隙間を備えた状態で配設され、双方の該H形鋼もしくは該十字形鋼の有する前記フランジ同士が前記第一摩擦ダンパーにて接続され、双方の該H形鋼もしくは該十字形鋼の前記ウエブ同士が前記第二摩擦ダンパーにより接続されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の制振ブレース架構。 The shaped steel material is H-shaped steel or cruciform steel, and is
The two H-shaped steels or the two cross-shaped steels constituting the brace are arranged with a gap in the longitudinal direction of the brace, and the flanges of both the H-shaped steels or the cross-shaped steels. The first or second aspect of claim 1 or 2, wherein the webs of both the H-shaped steels or the cross-shaped steels are connected to each other by the first friction damper, and the webs of the cross-shaped steels are connected to each other by the second friction damper. The described anti-vibration brace frame.
前記ウエブの両側面に二つの摩擦材が配設され、該二つの摩擦材を挟むように二つの圧接鋼板が配設され、該ウエブと該摩擦材と該圧接鋼板を貫通するボルト孔にボルトが挿通されてボルト接合されることにより、前記第二摩擦ダンパーが形成されていることを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の制振ブレース架構。 Two friction materials are arranged on both side surfaces of the flange, two pressure-welded steel plates are arranged so as to sandwich the two friction materials, and bolts are formed in the flange and the bolt holes penetrating the friction material and the pressure-welded steel plate. Is inserted and bolted to form the first friction damper.
Two friction materials are arranged on both side surfaces of the web, two pressure-welded steel plates are arranged so as to sandwich the two friction materials, and bolts are provided in the bolt holes penetrating the web, the friction material, and the pressure-welded steel plate. The vibration damping brace frame according to any one of claims 1 to 3, wherein the second friction damper is formed by being inserted and bolted to the second friction damper.
前記第一摩擦係数が前記第二摩擦係数よりも大きい場合は、前記摩擦材と前記フランジもしくは前記ウエブが接合されていることを特徴とする、請求項4に記載の制振ブレース架構。 When the first friction coefficient between the pressure-welded steel plate and the friction material is smaller than the second friction coefficient between the friction material and the flange or the web, the friction material and the flange or the web It is in surface contact in a non-bonded state and is in surface contact.
The vibration damping brace frame according to claim 4, wherein when the first friction coefficient is larger than the second friction coefficient, the friction material is joined to the flange or the web.
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