JPH09195567A - Passive vibration control structure with highly attenuating capacity - Google Patents
Passive vibration control structure with highly attenuating capacityInfo
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- JPH09195567A JPH09195567A JP945496A JP945496A JPH09195567A JP H09195567 A JPH09195567 A JP H09195567A JP 945496 A JP945496 A JP 945496A JP 945496 A JP945496 A JP 945496A JP H09195567 A JPH09195567 A JP H09195567A
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- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】地震時建築構造物の揺れを低
減し、安全性と建物の機能性を向上させるための、従来
に比較して高い減衰付加性能を有するパッシブ制震機構
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a passive damping mechanism having a damping performance higher than that of conventional ones for reducing shaking of a building structure during an earthquake and improving safety and functionality of the building.
【0002】[0002]
【従来技術及び発明の解決しようとする課題】従来のパ
ッシブ制震機構は、柱、梁架構にハの字型(或いは逆ハ
の字型)にブレースを取着し、該ブレースが合致する頭
部と梁の間に制震装置を取付け、該制震装置のエネルギ
吸収により制震を果たしていた。図9は、ハの字型ブレ
ースの頭部に制震装置(例えばオイルダンパー、摩擦ダ
ンパー、粘弾性ダンパー、鉛等)を取付けた従来の制震
機構の図である。図10は、図9の方式による水平変位
と層剪断力の関係を示す図で、付加減衰エネルギはオイ
ルダンパー内のオリフィスを通過する油の流体抵抗によ
り生じ、閉鎖した楕円形の面積で表される。ここにδは
架構の水平変形を表し、Qは層剪断力を表し、楕円の長
軸の横軸に対する傾斜k1 は架構の剛性を表す。2. Description of the Related Art A conventional passive vibration control mechanism is a head having a b-shaped brace (or an inverted C-shaped brace) attached to a column or a beam frame, and the brace is matched with the brace. A vibration control device was installed between the section and the beam, and the vibration control was achieved by absorbing the energy of the vibration control device. FIG. 9 is a diagram of a conventional vibration control mechanism in which a vibration control device (for example, an oil damper, a friction damper, a viscoelastic damper, lead, etc.) is attached to the head of a C-shaped brace. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the horizontal displacement and the layer shear force according to the method of FIG. 9, and the additional damping energy is generated by the fluid resistance of the oil passing through the orifice in the oil damper and is represented by a closed elliptical area. It Here, δ represents the horizontal deformation of the frame, Q represents the layer shearing force, and the inclination k 1 of the major axis of the ellipse with respect to the horizontal axis represents the rigidity of the frame.
【0003】このような架構では(イ)ブレースの剛性
が小さい場合、(ロ)建築構造物全体に、ブレースの設
置数が少ない場合は、減衰性能が一般に劣る傾向があ
る。In such a frame, the damping performance tends to be generally inferior when (a) the rigidity of the brace is small, and (b) when the number of braces installed in the entire building structure is small.
【0004】そこで本発明では、簡便な機構により
(イ)ブレースの設置場所が充分採れずに減衰付加が充
分でないような場合でも、高い減衰付加が得られ、
(ロ)建築構造物の柱、梁架構にブレースが剛性要素と
して加わるため、一般的に建物全体では少ない構造材料
で制震機構が構築できるパッシブ制震機構を提供するこ
とを課題とする。Therefore, according to the present invention, a high damping force can be obtained by a simple mechanism even when (a) the brace is not sufficiently installed and the damping force is not sufficient.
(B) Since a brace is added as a rigid element to the columns and beam frames of a building structure, it is an object to provide a passive vibration control mechanism that can construct a vibration control mechanism with generally few structural materials in the entire building.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】高減衰付加性能を有する
パッシブ制震機構であり、建築構造物の柱、梁架構面内
に交点を解放したクロスのブレースを設け、該ブレース
の軸方向に伸縮するオイルダンパーを取着する構造と
し、 建築構造物の層剪断変形により、クロスに設けた
ブレースの内、引張を受けた側のオイルダンパーは、該
オイルダンパーのピストンに設けたチェック弁が閉塞
し、圧縮を受けた側のオイルダンパーは、該オイルダン
パーのピストンに設けたチェック弁が解放してなること
を特徴とした高減衰付加性能を有するパッシブ制震機構
を主旨とする。[Means for Solving the Problems] A passive vibration control mechanism having a high damping addition performance, in which a cross brace having an open intersection point is provided in a pillar or beam frame of a building structure, and is expanded and contracted in the axial direction of the brace. The oil damper on the side of the braces provided on the cloth that receives tension is closed by the check valve provided on the piston of the oil damper due to the layer shear deformation of the building structure. The main purpose of the compressed oil damper is a passive damping mechanism having high damping additional performance, which is characterized in that a check valve provided on a piston of the oil damper is opened.
【0006】また、オイルダンパーに於いて、チェック
弁が閉塞して圧縮力を受ける側の油圧が一定以上になっ
た場合、油圧を解放するように作動するレリーフ弁を備
えるて、ブレースが一定の引張荷重以上を負担させない
ようにする。Further, in the oil damper, when the check valve is closed and the hydraulic pressure on the side receiving the compressive force exceeds a certain level, a relief valve that operates so as to release the hydraulic pressure is provided to keep the brace constant. Do not apply more than a tensile load.
【0007】次に本発明の高減衰付加性能を有する制震
機構の作用に就いて説明する。Next, the operation of the damping mechanism having the high damping addition performance of the present invention will be described.
【0008】柱、梁架構に交点を解放してクロスに設け
られたブレースは、それぞれ単独に作用する。建築構造
物が地震時、水平力によって層剪断力を受けると、一方
のブレースには引張軸力が作用し、他方のブレースには
圧縮軸力が作用する。The braces provided on the cross by releasing the intersections in the pillar and beam frames act independently. When a building structure receives a layer shear force due to a horizontal force during an earthquake, a tensile axial force acts on one brace and a compressive axial force acts on the other brace.
【0009】図1は、周期を以てブレースに引張軸力と
圧縮軸力が作用する様子を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a state in which a tensile axial force and a compressive axial force act on a brace with a cycle.
【0010】図2は、地震力による変位の時刻歴を表す
図であり、図2のは図1のaに相当する。層剪断力は
ブレースAに引張軸力を及ぼし、該ブレースAに取着さ
れたオイルダンパーAaのチェック弁は閉塞状態にあ
り、ブレースAが有効に働いているが、ブレースBには
圧縮軸力が作用しようとするが、この場合オイルダンパ
ーBbのチェック弁は解放し、ブレースBはブレースと
して機能しない。FIG. 2 is a diagram showing the time history of displacement due to seismic force, and FIG. 2 corresponds to a in FIG. The layer shearing force exerts a tensile axial force on the brace A, the check valve of the oil damper Aa attached to the brace A is in a closed state, and the brace A works effectively, but the brace B has a compressive axial force. But the check valve of the oil damper Bb is released in this case, and the brace B does not function as a brace.
【0011】図2の’は、変位振幅が山に達した場合
で、図1のbに相当する。2'is a case where the displacement amplitude reaches a peak and corresponds to b in FIG.
【0012】変位は方向を変えるが、その瞬間にブレー
スAに取着されたオイルダンパーAaのチェック弁は解
放し、逆にブレースBに取着されたオイルダンパーBb
のチェック弁は閉塞する。それまで負担していたブレー
スAの引張軸力は解放され、これ以降ブレースBに軸力
が作用するようになる。Although the displacement changes the direction, the check valve of the oil damper Aa attached to the brace A is released at that moment, and conversely the oil damper Bb attached to the brace B is released.
Check valve is closed. The tensile axial force of the brace A, which had been borne until then, is released, and thereafter the axial force acts on the brace B.
【0013】図2のは、図1のcに相当し、ブレース
Aがブレースの機能を果たさなくなり、ブレースBがブ
レースとして機能するようになることを示している。FIG. 2 corresponds to c of FIG. 1 and shows that the brace A does not function as a brace and the brace B functions as a brace.
【0014】図2のは、図1のdに相当し、変位が逆
向きになったことを示している。FIG. 2 corresponds to d in FIG. 1 and shows that the displacement is reversed.
【0015】図2の’は、図1のeに相当し、再び変
位の方向が逆転し、ブレースAが引張力を受けて、チェ
ック弁Aaが閉塞してブレースとして機能し、ブレース
Bが圧縮軸力を受けようとするが、チェック弁が解放し
てブレースとして機能しなくなる瞬間を示す。2'corresponds to e in FIG. 1, the direction of displacement is reversed again, the brace A receives tensile force, the check valve Aa is closed and functions as a brace, and the brace B is compressed. Indicates the moment when an attempt is made to receive axial force, but the check valve opens and ceases to function as a brace.
【0016】図2のは、図1のfに相当し、前述した
に繋がる過程を示す。FIG. 2 corresponds to f of FIG. 1 and shows the process connected to the above.
【0017】図3は、ブレースAとブレースBの引張力
時刻歴を示す。FIG. 3 shows the tensile force time history of the brace A and the brace B.
【0018】ここにPA はブレースAの引張力、PB は
ブレースBの引張力を表す。また横軸の時刻は図2と対
応している。Here, P A represents the tensile force of the brace A, and P B represents the tensile force of the brace B. The time on the horizontal axis corresponds to that in FIG.
【0019】図4は、柱、梁、前記クロスしたブレース
よりなる水平変位と層剪断力の関係を表す図であり、番
号は図2のものと一致し変位は、’、、、
’、と推移して繰り返す。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the horizontal displacement composed of columns, beams and the crossed braces and the layer shearing force. The numbers correspond to those in FIG. 2 and the displacements are ', ...
', Transitions and repeats.
【0020】ここにk1 は、柱、梁架構の剛性を表し、
k2 はブレースの剛性を表す。δは層剪断変位を表し、
Qは柱、梁架構とブレースに加わる層剪断力を表す。そ
して菱形に囲まれた面積は、ブレースに蓄えられた歪エ
ネルギを解放することによって行われる、地震時の振動
エネルギの吸収を表す。従来の振動エネルギの吸収がオ
イルダンパー内のオリフィスを通過する油の流体抵抗に
よっていたものを、本発明では二つのオイルダンパーを
利用して、瞬時にチェック弁が開閉し、引張側のブレー
スと圧縮側のブレースが切り替わり、ブレースに蓄えら
れた歪エネルギを解放することによりエネルギを吸収す
るため、層剪断力の履歴は鋭利な菱形を描き、一般的に
後者の方が吸収エネルギは大きい。Where k 1 represents the rigidity of the column or beam frame,
k 2 represents the rigidity of the brace. δ represents the layer shear displacement,
Q represents the layer shear force applied to columns, beam frames and braces. The area surrounded by the diamonds represents absorption of vibration energy during an earthquake, which is performed by releasing strain energy stored in the brace. The conventional absorption of vibration energy was based on the fluid resistance of oil passing through the orifice in the oil damper, but in the present invention, two oil dampers are used to instantly open and close the check valve, and the brace and compression on the tension side. Since the brace on the side is switched and the strain energy stored in the brace is released to absorb the energy, the history of the layer shearing force draws a sharp rhombus, and the latter generally absorbs more energy.
【0021】又オイルダンパーにレリーフ弁を併用する
と、引張荷重が一定限度に達した場合、レリーフ弁で圧
力を逃すため、ブレースは一定限度以上引張荷重を負担
することなく、装置が過大な力を受けて損傷することが
ない。When a relief valve is used in combination with the oil damper, when the tensile load reaches a certain limit, the relief valve releases the pressure, so that the brace does not bear the tensile load above a certain limit, and the device exerts an excessive force. It is not damaged by being received.
【0022】図5は、レリーフ弁を併用した場合の水平
変位と層剪断力の関係を示す図である。図中の番号は図
2の番号と一致し、菱形の先が欠けるところでレリーフ
弁が解放することを示している。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between horizontal displacement and layer shear force when a relief valve is also used. The numbers in the figure correspond to the numbers in FIG. 2, and indicate that the relief valve opens where the diamond tip is missing.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下図面に従って本発明の実施の
形態を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0024】図6は、オイルダンパー1の概念図であ
る。FIG. 6 is a conceptual diagram of the oil damper 1.
【0025】シリンダー2にロッド3が固着してあり、
シリンダー2の内部には、ロッド4が突設されチェック
弁5を備えたピストン6が嵌合している。シリンダー2
に嵌合されたピストン6の両側には、オイル7が充填し
てある。チェック弁5はロッド3とロッド4を互いに引
っ張るように作動する時閉塞し、圧縮するように作動す
る時解放される。The rod 3 is fixed to the cylinder 2,
Inside the cylinder 2, a piston 6 fitted with a rod 4 and provided with a check valve 5 is fitted. Cylinder 2
Oil 7 is filled on both sides of the piston 6 fitted in. The check valve 5 is closed when operating to pull the rods 3 and 4 together and released when operating to compress.
【0026】図7は、レリーフ弁8を併用したオイルダ
ンパー1’の概念図で相対する符号は図6と同じであ
る。該レリーフ弁8はロッド3、ロッド4が互いに引張
あい、シリンダ2内の圧縮圧力が一定圧以上になった場
合に解放されるように設けてある。図6、図7のオイル
ダンパー1、1’共、引張力で力を伝達し圧縮力では力
を伝達しない。FIG. 7 is a conceptual diagram of an oil damper 1'which also uses a relief valve 8, and the reference numerals are the same as those in FIG. The relief valve 8 is provided so as to be released when the rod 3 and the rod 4 pull each other and the compression pressure in the cylinder 2 exceeds a certain pressure. Both the oil dampers 1 and 1'of FIGS. 6 and 7 transmit a force by a tensile force, but do not transmit a force by a compressive force.
【0027】図8は、柱9、梁10の架構面内に交点を
解放して、クロスにブレース11と、該ブレース11の
上下両端にクレビス12を介してオイルダンパー1又は
1’に設けた制震機構である。前記クレビス12は、オ
イルダンパー1又は1’に軸方向の力のみを負担させ、
それ以外の力により損傷させないためのものである。In FIG. 8, the intersections are opened in the frame structure of the pillar 9 and the beam 10, and the brace 11 is provided on the cross, and the oil damper 1 or 1'is provided at the upper and lower ends of the brace 11 via the clevis 12. It is a vibration control mechanism. The clevis 12 causes the oil damper 1 or 1 ′ to bear only the axial force,
This is to prevent damage due to other forces.
【0028】[0028]
【発明の効果】本発明によれば、建築物の水平変位δと
層剪断力Qの履歴(図4、図5)は、従来の制震機構
(図10)と比較して、囲む面積が大きく、高い減衰付
加性能を有する制震機構である。また、履歴は、鋭利な
菱形となり減衰特性が勝る。According to the present invention, the horizontal displacement δ of the building and the history of the layer shearing force Q (FIGS. 4 and 5) have an enclosed area smaller than that of the conventional vibration control mechanism (FIG. 10). It is a large vibration control mechanism with high damping performance. In addition, the history becomes a sharp rhombus, and the damping characteristic is superior.
【0029】従って、地震による揺れを低減し、建築構
造物の安全性を高め、機能維持性能を高める。Therefore, the shaking due to the earthquake is reduced, the safety of the building structure is enhanced, and the function maintaining performance is enhanced.
【0030】又、従来、ブレースの設置場所が充分採れ
ず減衰付加が充分でなかったような場合でも,本発明を
応用することによって、高い減衰付加が可能となる。Further, even in the case where the installation place of the brace is not sufficiently taken and the damping addition is not sufficient conventionally, by applying the present invention, the high damping addition can be performed.
【0031】建築構造物の動的剛性としては、柱、梁架
構にブレースが加わったものとなるため、一般的に少な
い構造材料で設計が可能となる。As for the dynamic rigidity of a building structure, since a brace is added to a column or beam frame, it is generally possible to design with a small amount of structural material.
【図1】周期を以てブレースに引張軸力と圧縮軸力が作
用する様子を示した図である。FIG. 1 is a diagram showing a state in which a tensile axial force and a compressive axial force act on a brace in a cycle.
【図2】地震力による変位の時刻歴を表す図であり、図
2のは図1のaに相当する。図2の’は、変位振幅
が山に達した場合で、図1のbに相当する。変位はほう
こう変えるが、その瞬間にブレースAに取着されたオイ
ルダンパー図2のは、図1のcに相当し、ブレースA
がブレースの機能を果たさなくなり、ブレースBがブレ
ースとして機能するようになることを示している。図2
のは、図1のdに相当し、変位が逆向きになったこと
を示している。図2の’は、図1のeに相当し、再び
変位の方向が逆転し、ブレースAが引張力を受けて、チ
ェック弁Aaが閉塞してブレースとして機能し、ブレー
スBが圧縮軸力を受けようとするが、チェック弁が解放
してブレースとして機能しなくなる瞬間を示す。図2の
は、図1のfに相当し、前述したに繋がる過程を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a time history of displacement due to seismic force, which corresponds to “a” in FIG. 1. 2'is a case where the displacement amplitude reaches a peak and corresponds to b in FIG. The displacement changes a little, but the oil damper attached to the brace A at that moment corresponds to c in FIG.
Indicates that the function of the brace is lost and the brace B functions as the brace. FIG.
1 corresponds to d in FIG. 1 and indicates that the displacement is in the opposite direction. 2'corresponds to FIG. 1e, the direction of displacement is reversed again, the brace A receives a tensile force, the check valve Aa closes to function as a brace, and the brace B acts on the compression axial force. It is about to be received, but at the moment when the check valve opens and ceases to function as a brace. 2 is a diagram corresponding to f in FIG. 1 and showing a process connected to the above.
【図3】ブレースAとブレースBの引張力時刻歴を示す
図である。FIG. 3 is a diagram showing a tensile force time history of brace A and brace B.
【図4】柱、梁、前記クロスしたブレースよりなる水平
変位と層剪断力の関係を表す図である。FIG. 4 is a diagram showing the relationship between horizontal displacement composed of columns, beams, and the crossed braces and layer shear force.
【図5】レリーフ弁を併用した場合の水平変位と層剪断
力の関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between horizontal displacement and layer shear force when a relief valve is used together.
【図6】オイルダンパー1の概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram of an oil damper 1.
【図7】オイルダンパー1’の概念図である。FIG. 7 is a conceptual diagram of an oil damper 1 '.
【図8】柱9、梁10の架構面内に交点を解放して、ク
ロスにブレース11と、該ブレース11の上下両端にク
レビス12を介してオイルダンパー1又は1’に設けた
制震機構を示す図である。FIG. 8 is a seismic damping mechanism provided on the oil damper 1 or 1 ′ by releasing the intersection in the frame structure of the pillar 9 and the beam 10 and the brace 11 on the cross, and the clevis 12 at the upper and lower ends of the brace 11. FIG.
【図9】ハの字型ブレースの頭部に制震装置(例えばオ
イルダンパー、摩擦ダンパー、粘弾性ダンパー、鉛等)
を取付けた従来の制震機構の図である。[FIG. 9] A vibration control device (for example, an oil damper, a friction damper, a viscoelastic damper, lead, etc.) on the head of the C-shaped brace.
It is a figure of the conventional damping mechanism which attached.
【図10】図9の方式による水平変位と層剪断力の関係
を示す図で、10 is a diagram showing the relationship between horizontal displacement and layer shear force according to the method of FIG.
1……チェック弁を備えたオイルダンパー、1’……チ
ェック弁とレリーフ弁を備えたオイルダンパー、1”…
…制震装置、2……シリンダー、3……ロッド、4……
ロッド、5……チェック弁、6……ピストン、7……オ
イル、8……レリーフ弁、9……柱、10……梁、11
……ブレース、12……クレビス1 ... Oil damper with check valve, 1 '... Oil damper with check valve and relief valve, 1 "...
… Vibration control device, 2 …… Cylinder, 3 …… Rod, 4 ……
Rod, 5 ... Check valve, 6 ... Piston, 7 ... Oil, 8 ... Relief valve, 9 ... Pillar, 10 ... Beam, 11
…… Brace, 12 …… Clevis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 E04B 2/56 651 E04B 2/56 651V 651S 652 652J 652T F16F 9/10 F16F 9/10 15/02 8312−3J 15/02 F ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location E04B 2/56 651 E04B 2/56 651V 651S 652 652J 652T F16F 9/10 F16F 9/10 15/02 8312-3J 15/02 F
Claims (3)
構であり、建築構造物の柱、梁架構面内に交点を解放し
たクロスのブレースを設け、該ブレースの軸方向に伸縮
するオイルダンパーを取着してなることを特徴とした高
減衰付加性能を有するパッシブ制震機構。1. A passive vibration control mechanism having high damping addition performance, wherein a cross brace having an open intersection is provided in a pillar or beam frame of a building structure, and an oil damper that expands and contracts in the axial direction of the brace is provided. A passive vibration control mechanism with high damping addition performance characterized by being attached.
に設けたブレースの内、引張を受けた側のオイルダンパ
ーは、該オイルダンパーのピストンに設けたチェック弁
が閉塞し、圧縮を受けた側のオイルダンパーは、該オイ
ルダンパーのピストンに設けたチェック弁が解放してな
ることを特徴とした請求項1記載の高減衰付加性能を有
するパッシブ制震機構。2. The oil damper on the tensioned side of the braces provided on the cloth due to the layer shear deformation of the building structure is compressed by the check valve provided on the piston of the oil damper being closed. The passive damping mechanism having high damping addition performance according to claim 1, wherein the oil damper on the side is formed by releasing a check valve provided on a piston of the oil damper.
閉塞して圧縮力を受ける側の油圧が一定以上になった場
合、油圧を解放するように作動するレリーフ弁を備えた
ことを特徴とする請求項1又は2記載の高減衰付加性能
を有するパッシブ制震機構。3. The oil damper is provided with a relief valve that operates to release the hydraulic pressure when the check valve is closed and the hydraulic pressure on the side receiving the compression force exceeds a certain level. The passive damping mechanism having the high damping additional performance according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP945496A JPH09195567A (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Passive vibration control structure with highly attenuating capacity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP945496A JPH09195567A (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Passive vibration control structure with highly attenuating capacity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09195567A true JPH09195567A (en) | 1997-07-29 |
Family
ID=11720744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP945496A Pending JPH09195567A (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Passive vibration control structure with highly attenuating capacity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09195567A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009234516A (en) * | 2008-03-28 | 2009-10-15 | Kayaba Ind Co Ltd | Stopper |
JP2013028986A (en) * | 2011-07-29 | 2013-02-07 | Kajima Corp | Vibration control structure and method for forming vibration control structure |
CN104631641A (en) * | 2014-12-18 | 2015-05-20 | 东南大学 | Yield-adjustable X-brace energy dissipation device |
JP2019085235A (en) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社豊田自動織機 | forklift |
CN110306422A (en) * | 2019-06-17 | 2019-10-08 | 同济大学 | A kind of novel seismic isolation device |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP945496A patent/JPH09195567A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20031210 |