JP2004027832A

JP2004027832A - Vibration control device using toggle mechanism

Info

Publication number: JP2004027832A
Application number: JP2003181118A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 石丸　辰治; Takahiro Shintani; 新谷　隆弘; Yasuo Maekawa; 前川　康雄; Masaharu Kubota; 久保田　雅春
Original assignee: Tobishima Corp
Current assignee: Tobishima Corp
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: JP3810386B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a vibration control device to be efficiently positioned without depending on the size of a frame and show its damping effect even during small earthquakes without causing bending stresses in the frame. SOLUTION: When the frame 16 is displaced rightward a short brace 23 and a long brace 27 make rotational movements about a rotation bearing 24, so the amount of displacement of a hydraulic damper is amplified to become greater than the amount of horizontal displacement of the rotation bearing of an upper-story beam 14A. Thus, the vibration of the frame 16 is damped by the large displacement of the hydraulic damper to effectively damp small vibrations of the building caused by minor earthquakes and wind as well as vibrations caused by severe earthquakes. COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の揺れを抑えるトグル機構を用いた振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４７に示すように、建物１８は、地震や風等の外力によって振動し、梁１４と柱１２とで囲まれた架構１６に力と変形が生じる。この力と変形を抑えるために、架構１６内にエネルギーを吸収する制振用ダンパー装置７０（図４８参照）を設置したものがある（特開平５−２５６０４５号公報参照）。
【０００３】
図４８及び図４９に示すように、この制振用ダンパー装置７０は、架構１６が振動してピン８０が変位（δ１）した場合、ロッド７２の折曲部（ピン７４）で変位を拡大して抽出し（δ２となる）、このピン７４に連結されたダンパー７６によって振動吸収を行い、振動に対する建物の減衰性を向上させるものである。
【０００４】
ところで、上記の制振用ダンパー装置７０では、減衰性能を備えたダンパー７６が必要となるため、構成部品が多くなる。
【０００５】
また、ピン８０で柱１２に連結された一対のロッド７２の長さが等しいため（ピン７４とピン８０との距離が等しくＬ１となっている）、図５０に示すように、梁１４の長い架構１６に設置した場合、架構１６が左方向へ変形すると、ピン７４が梁１４に当たり、制振効果を発揮できないことが予想される。
【０００６】
また、ロッド７２を、架構１６の対角線上に連結するようになっているため、制振機構を効率良く構築できない。また、ロッド７２の軸線と柱１２の軸線とがなす角度θ１、θ２が大きいため、柱１２に曲げ応力が発生する。このため、極限状態に至ると、図４７に示すように、柱１２が先に崩壊してしまう可能性があり、建物１８の崩壊形態としては好ましいものと言えない。
【０００７】
また、上記の制振用ダンパー装置７０は、小地震や風による揺れを対象としており、想定している建物１８の変形量が小さいので、大地震等によって建物１８が大きく揺れた場合、装置自体が破壊される可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る事実を考慮し、簡単な機構で、構造物の大きさに左右されずに効率良く配置でき、また、取付部位に曲げ応力を発生させることなく、大地震時にも制振効果を発揮できるトグル機構を用いた振動制御装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、柱と梁で構築された架構内に配置され構造物の振動を抑えるトグル機構を用いた振動制御装置において、前記架構の上階梁に一端が回転可能に取付けられた短ブレース材と、前記架構の下階梁に一端が回転可能に取付けられた長ブレース材と、前記短ブレース材と前記長ブレース材の自由端を回転可能に連結する回転支承と、構造物にエネルギーが入力されていない状態で、短ブレース材の前記一端と長ブレース材の前記一端を結ぶ線より前記下階梁側に位置する前記回転支承へ一端が回転可能に連結され、他端が上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置と、を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、柱と梁で構築された架構内に配置され、構造物に作用する外力によって相対変形する上階梁と下階梁に取付けられている。
【００１１】
上階梁には、短ブレース材の一端が回転可能に取付けられており、下階梁には、長ブレース材の一端が回転可能に取付けられている。そして、回転支承により、短ブレース材と長ブレース材の自由端が回転可能に連結されて、トグル機構を構成している。
【００１２】
ここで、回転支承は、構造物にエネルギーが入力されていない状態において、短ブレース材の一端と長ブレース材の一端を結ぶ線より下階梁側に位置しており、すなわち、トグル機構が、下階梁側に折れ曲がった形態を呈している。
【００１３】
このトグル機構によって、地震等により上階梁と下階梁が、小さく水平方向或いは鉛直方向へ相対変形しても、大きな変形に増幅され、上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置は大きく移動する。
【００１４】
このため、小さい変形×大きな力＝大きな変形×小さな力という関係が成立し、減衰装置が小さな力によって、構造物の振動を抑制する。また、上階梁と下階梁の小さな相対変形が、減衰装置の大きな変形に増幅されて構造物が制振されるので、中小の地震や風による小さな振動も効果的に制振することができ、さらに、耐震補強に活用することもできる。
【００１５】
また、短ブレース材及び長ブレース材の長さ或いは自由端の交角度を変えることにより、増幅倍率を任意に設定することができる。さらに、相対変形を生じる所であれば、取付場所は限定されず、短ブレース材と長ブレース材の長さを調整することでトグル機構を効率よく構築できる。
【００１６】
また、短ブレース材と長ブレース材が、下階梁側に折れ曲がった形態を呈しているので、トグル機構の特性上、上階梁が変形し難くなり、上階梁の剛性が見掛け上硬くなる。
【００１７】
さらに、高層ビル等において、せん断変形より曲げ変形が卓越するような場合でも、トグル機構を用いた振動制御装置は、水平変形だけでなく鉛直変形にも追従できるので、任意方向の振動を制振することができる。
【００１８】
なお、短ブレース材と長ブレース材を梁に連結することで、柱が崩壊する前に梁が崩壊して地震等のエネルギーを吸収するので、もし仮に、想定以上の外力が建物に作用し終局状態に至ったとしても、崩壊して倒壊に至るような大きな被害を受けることがない。
【００１９】
また、減衰装置としては、油圧ダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、及びワイヤダンパー等が使用できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、柱と梁で構築された架構内に配置され構造物の振動を抑えるトグル機構を用いた振動制御装置において、前記架構の上階梁に一端が回転可能に取付けられた長ブレース材と、前記架構の下階梁に一端が回転可能に取付けられた短ブレース材と、前記短ブレース材と前記長ブレース材の自由端回転可能に連結する回転支承と、構造物にエネルギーが入力されていない状態で、短ブレース材の前記一端と長ブレース材の前記一端を結ぶ線より前記上階梁側に位置する前記回転支承へ一端が回転可能に連結され、他端が上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置と、を有することを特徴としている。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、トグルの形状が上階梁側へ折れ曲がっているか、下階梁側へ折れ曲がっているかの違いだけで、請求項１と同様に作用効果を奏する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のトグル機構を用いた振動制御装置の１つの実施の形態として、図３及び図４に示す第１形態に係る制振装置１０を説明する。
【００２３】
第１形態に係る制振装置１０は、柱１２と梁１４と構成された架構１６内に上下に連層され、また、平面的に見て、建物１８の角部に制振方向が直交するように配設されている。なお、本形態では、制振装置１０を建物１８の角部に取付けたが、建物の形状を考慮して、スパン部分に取付けてもよく、取付位置が限定されるものではない。
【００２４】
図１及び図２に示すように、制振装置１０は、上階梁１４Ａに取付けられた回転支承２０に一端が固定された第１ブレースとしての短ブレース材２３と、下階梁１４Ｂに取付けられた回転支承２４に一端が固定された第２ブレースとしての長ブレース材２７とを備えている。
【００２５】
短ブレース材２３は長ブレース材２７より短く、それぞれの自由端は回転摩擦ダンパー２８で回動可能に所定の角度を持って連結され、トグル機構を構成している。ここで、短ブレース材２３の長さは、柱１２の長さより短くされており、架構１６が左側へ大きく変形しても（図６参照）、回転摩擦ダンパー２８が下階梁１４Ｂと接触しないようになっている。このため、架構１６の設計上の最大変形状態まで制振機能を発揮することができる。
【００２６】
次に、制振装置１０の機能を、図５〜図７に示す模式図を参照して説明する。
【００２７】
地震等によって、図５に示すように、架構１６が右方向へδ１水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ１水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する短ブレース材２３及び長ブレース材２７が回転支承２０、２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１より、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ２が増幅されて大きくなる。
【００２８】
このように、回転支承２０の小さな変位が回転摩擦ダンパー２８の大きな回転変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転摩擦ダンパー２８での小さな回転摩擦力によって、架構１６の振動が減衰され、中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００２９】
また、図５に示すように、長ブレース材２７と下階梁１４Ｂのなす角度θ１が小さくなるように、短ブレース材２３と長ブレース材２７の交角度θ２を設定することで、長ブレース材２７の軸力によって、下階梁１４Ｂに余分な曲げ応力を発生させない。
【００３０】
なお、短ブレース材２３と上階梁１４Ａとのなす角度θ３が大きくなっているが、図３に示すように、上下階の回転支承２４と回転支承２０の位置が鉛直線上に位置するように制振装置１０を建物１８に連層することで、短ブレース材２３の軸力が梁１４の上下面で互いに打ち消され、梁１４に余分な曲げ応力が発生しない。
【００３１】
次に、図６に示すように、架構１６が左方向へδ４水平変形したとすると、短ブレース材２３の長さは、柱１２の長さより短いので、回転摩擦ダンパー２８が下階梁１４Ｂと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ３は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ４より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００３２】
しかし、図３及び図４に示すように、建物１８内に制振装置１０を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。また、図８に示すように、架構１６内に左右対称に制振装置１０を配置してもよい。
【００３３】
また、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位方向と、回転摩擦ダンパー２８の変位方向が逆になっているため、架構１６の動きを抑制する作用が働くことになる。このため、架構１６の見掛け上の剛性が大きくなる。すなわち、トグル機構を上下組み変えることで、架構１６の剛性を見掛け上、硬したり軟らかくしたりすることができる。
【００３４】
一方、図７に示すように、架構１６が、水平変形（δ５）及び鉛直変形（δ６）しても、回転可能に連結された短ブレース材２３及び長ブレース材２７はこの動きに追従する。このため、高層ビルにおいて顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
【００３５】
また、例えば、図５に示すように、短ブレース材２３と長ブレース材２７が伸び切って、架構１６が最大変形状態に到っても、ブレース材は梁１４に取付けられているので、柱１２が崩壊する前に梁１４が崩壊して地震等のエネルギーを吸収し、建物全体が崩壊して倒壊に至るような大きな被害を受けることがない。
【００３６】
なお、本形態では、短ブレース材２３と長ブレース材２７との長さを相違させたが、同じ長さでも、本発明の効果を奏することができる。
【００３７】
また、図９に示すように、短ブレース材２３及び長ブレース材２７の自由端側に補助質量５２を取付けてもよい。このように、変形が増幅される部位に入力低減手段としての補助質量５２を設けることで、制振効果がさらに向上する。
【００３８】
さらに、図１０に示すように、回転摩擦ダンパー２８へ入力低減手段としての付加質量５４を直接取付けることによって、入力されるエネルギーを低減するようにしてもよい。また、付加質量５４を回転摩擦ダンパー２８に直接取付けることによって、短ブレース材２３及び長ブレース材２７に曲げ応力が作用しないので、軸力を受ける部材としてブレース材を設計することができる。なお、回転摩擦ダンパー２８を回転支承に替え、入力低減手段としての付加質量５４を取付けることで、入力されるエネルギーを低減することができる。
【００３９】
また、回転支承２０、２４を回転摩擦ダンパーに替えることによって、回転摩擦ダンパー２８との間で、エネルギーを分散して吸収することができ、大きな制振効果を発揮できる。さらに、短ブレース材２３及び長ブレース材２７を重量性のある材質で成形すれば、ブレース材全体が付加質量となり入力低減効果を発揮する。
【００４０】
また、図１１に示す制振装置では、上階梁１４Ａと下階梁１４Ｂに弾塑性ダンパー５６が取付けられており、この弾塑性ダンパー５６に短ブレース材２３と長ブレース材２７が連結される回転支承２０、２４が取付けられている。
【００４１】
この弾塑性ダンパー５６は、極低降伏点を有する鉄、鉛等で成形されており、スリット５６Ａの大きさや数によって、降伏点の値を調整できるようになっている。
【００４２】
このように、弾塑性ダンパー５６を配置することで、大地震時等に架構１６が想定以上に変形した場合、例えば、短ブレース材２３と長ブレース材２７とが伸び切った状態において、弾塑性ダンパー５６の履歴減衰により、建物１８の振動が抑えられ、かつ、フェイルセーフとして機能する。
【００４３】
なお、上述した制振装置では、回転支承を設けて、短ブレース材２３、長ブレース材２７を回転可能としたが、図１２に示すように、板ばね６２の弾性変位量又は弾性域を利用して回動させてもよい。このように、板ばね６２を設けることによって、この部分でもエネルギーを吸収することができる。また、板ばね６２の撓み動作が阻害されないように、弾塑性ダンパー５６のテーパー面５６Ｂに板ばね６２が連結されている。
【００４４】
さらに、この制振装置では、短ブレース材２３、長ブレース材２７の自由端が、板ばね５７を介して付加質量５５に回転可能に連結されており、この付加質量５５で入力されるエネルギーを低減させるようになっている。
【００４５】
また、図１３に示す制振装置では、長ブレース材２７の自由端側に付加質量５９が取付けられており、板ばね６１で短ブレース材２３と長ブレース材２７とが連結されている。このため、使用する板ばねの点数を削減することができる。
【００４６】
なお、上述した図９及び図１０において、回転支承２０、２４に換えて板ばねを使用することも無論可能である。
【００４７】
次に、第２形態に係る制振装置を説明する。
【００４８】
図１４に示すように、長ブレース材２２は短ブレース材２６より長く、それぞれの自由端は回転摩擦ダンパー２８で回動可能に所定の角度を持って連結され、トグル機構を構成している。ここで、短ブレース材２６の長さは、柱１２の長さより短くされており、架構１６が左側へ大きく変形しても（図１６参照）、回転摩擦ダンパー２８が上階梁１４Ａと接触しないようになっている。このため、架構１６の設計上の最大変形状態まで制振機能を発揮することができる。
【００４９】
次に、制振装置１１の機能を、図１５〜図１７に示す模式図を参照して説明する。
【００５０】
地震等によって、図１５に示すように、架構１６が右方向へδ７水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ７水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する長ブレース材２２及び短ブレース材２６が回転支承２０、２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ７より、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ８が増幅されて大きくなる。
【００５１】
このように、回転支承２０の小さな変位が回転摩擦ダンパー２８の大きな回転変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転摩擦ダンパー２８での小さな回転摩擦力によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００５２】
また、図１５に示すように、長ブレース材２２と上階梁１４Ａとのなす角度θ４が短ブレース材２６と下階梁１４Ｂのなす角度θ６より小さくなるように、長ブレース材２２と短ブレース材２６の交角度θ５を設定することで、長ブレース材２２の軸力によって、上階梁１４Ａに余分な曲げ応力を発生させない。
【００５３】
なお、短ブレース材２６と下階梁１４Ｂとのなす角度θ６が長ブレース材２２と上階梁１４Ａのなす角度θ４より大きくなっているが、上下階の回転支承２４と回転支承２０の位置が鉛直線上に位置するように制振装置１１を建物１８に連層することで、短ブレース材２６の軸力が梁１４の上下面で互いに打ち消され、梁１４に余分な曲げ応力が発生しない。
【００５４】
次に、図１６に示すように、架構１６が左方向へ変形したとすると、短ブレース材２６の長さは、柱１２の長さより短いので、回転摩擦ダンパー２８が上階梁１４Ａと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ１０は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ９より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００５５】
しかし、建物１８内に制振装置１１を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。また、架構１６内に左右対称に制振装置１１を配置してもよい。
【００５６】
また、第１形態の制振装置１０と比較すると、第２形態では、架構１６が左右どちらの方向へ変形しても、回転摩擦ダンパー２８の部分が同方向に変位する。すなわち、上階梁１４Ａの見掛け上の剛性が軟らかくなっていることを示している。
【００５７】
一方、図１７に示すように、架構１６が、水平変形（δ１１）及び鉛直変形（δ１２）しても、回転可能に連結された長ブレース材２２及び短ブレース材２６はこの動きに追従する。このため、高層ビルにおいて顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
【００５８】
次に、第３形態に係る制振装置１３を説明する。
【００５９】
図１８に示すように、第１形態で説明された、短ブレース材２３と長ブレース材２７が、回転摩擦ダンパー２８に替えて回転支承３３で連結され、トグル機構を構成している。回転支承３３には、油圧ダンパー３０のロッド３２が連結され、シリンダー部３４が、上階梁１４Ａに取付けられた回転支承３６に固定されている。この油圧ダンパー３０は、一例として速度依存型のダンパーで、ロッド３２の移動速度が速い程（単位時間当たりの移動量が大きい程）、減衰効果を発揮する。なお、減衰装置としてのダンパーは、油圧ダンパーに限られず、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、及びワイヤダンパー等でもよい。
【００６０】
次に、制振装置１３の機能を、図１９〜図２２に示す模式図を参照して説明する。
【００６１】
地震等によって、架構１６が右方向へδ１３水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ１３水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する短ブレース材２３及び長ブレース材２７が回転支承２０、２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１３より、回転支承３３の変位量δ１４が増幅されて大きくなる。
【００６２】
このように、回転支承２０の小さな水平変位が回転支承３３の大きな回転変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転支承３３に連結された油圧ダンパー３０によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００６３】
また、油圧ダンパー３０のシリンダー部３４は、上階梁１４Ａに回転支承３６を介して回転可能に取付けられているので、回転支承３３のどのような挙動に対しても追従して、減衰効果を発揮することができるが、図２２に示すように、回転支承３３の移動軌跡が描く円Ｍの接線上を、ロッド３２が伸縮するように油圧ダンパー３０を配置することで、減衰性能をさらに向上させることができる。
【００６４】
次に、図２０に示すように、架構１６が左方向へδ１５水平変形したとすると、短ブレース材２３の長さは、柱１２の長さより短いので、回転支承３３が上階梁１４Ａと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転支承３３の変位量δ１６は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１５より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００６５】
しかし、建物１８内に制振装置１３を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。
【００６６】
また、図２１に示すように、架構１６が、水平変形（δ１７）及び鉛直変形（δ１８）しても、回転可能に連結された短ブレース材２３及び長ブレース材２７はこの動きに追従する。このため、高層ビルの上層部において顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
また、本発明の振動制御装置は、免震構造の基礎免震にも適用できる。ここでは、図２３に示すように、第３形態の制振装置で説明するが、今までに説明した他の制振装置でも同様に、免震構造の基礎免震に適用できる。
【００６７】
すなわち、制振装置１３を配置することで、建物１８の振動を減衰することができ、並びに、入力低減効果が期待でき、また、免震装置４０（高減衰積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム等で構成されている）のねじれ振動等を止めることができる。また、トグル機構を用いた振動制御装置１３は、上下動の制御もできるので、建物１８のロッキング（傾倒する方向へ振れる現象）を抑えることもできる。
【００６８】
さらに、新耐震設計法（昭和５６年施行）前の設計基準で施工された建物及び耐震補強を必要とする建物に取付ければ、減衰機能によって地震力の低減を図ることができるので、耐震壁等を設けなくても耐震補強が可能となる。制振装置１３は、免震構造の基礎免震だけでなく、図２４に示す中間層の免震や、レトロフィットへの適応が可能である。
【００６９】
さらに、図２５に示すように、上下の基礎部９２と基礎部９４との間に免震部材９０を配置した基礎免震構造において、上側の基礎部９４に回転支承２４を、下側の基礎部９２に回転支承２０、３６を固定し、第ブレース材２３及び長ブレース材２７で平面内にトグル機構を構成して、回転支承３３と回転支承３６の間に油圧ダンパー３０を配置するようにしてもよい。
【００７０】
このとき、制振装置１３は、平面的に見て建物の対角状に左右対称となる大きなトグル機構を構成しており、建物の平面内における捻じれを効率良く抑えることができる。なお、建物が平面的及び立面的に不整形な場合、制振装置１３は、最も効果的な位置に配設される。
【００７１】
一方、図２６では、制振装置１３が、架構１６内に設けられた耐震壁４２に左右対称に一対配設されている。耐震壁４２には、長ブレース材２７が回転支承２４を介して回転可能に連結され、また、上階梁１４Ａには、短ブレース材２３及び油圧ダンパー３０が、回転支承２０、３６を介して回転可能に連結されている。
【００７２】
このように、耐震壁４２を設けることによって、架構１６が大きい場合でも、短ブレース材２３及び長ブレース材２７を長くすることなく、トグル機構をコンパクトに構築することができる。なお、図２７に示すように、耐震壁に替えて、Ｋ型ブレース４１を適用してもよい。
【００７３】
また、図２８に示すように、油圧ダンパー３０が連結された回転支承３３の対角線上の下階梁１４Ｂに回転支承４４を設け、ガイドシリンダー４６を連結し、ガイドロッド４８を回転支承３３に連結するようにしてもよい。これによって、短ブレース材２３及び長ブレース材２７が、振れることなく安定した状態で回転するので、減衰効果が向上する。なお、ガイドシリンダー４６に替えて、補助用の油圧ダンパーを取付けることで、減衰効果を増大させることができる。このとき、油圧ダンパー３０は必ずしも必要でない。
【００７４】
さらに、図２９に示すように、油圧ダンパーに換えてガイドシリンダー５０を設け、短ブレース材２３及び長ブレース材２７の自由端側に補助質量５２を取付けることもできる。このように、変形が増幅される部位に補助質量５２を設けることで、入力低減手段として機能し、制振効果がさらに向上する。なお、無論、ガイドシリンダー５０に換えて油圧ダンパーであっても構わない。
【００７５】
また、図３０に示すように、回転支承３３へ付加質量５４を直接取付けることによって、短ブレース材２３及び長ブレース材２７に曲げ応力が作用しないので、軸力を受ける部材としてブレース材を設計することができる。
【００７６】
なお、短ブレース材２３及び長ブレース材２７を重量性のある材質で成形すれば、ブレース材全体が動吸振機として機能する。
【００７７】
また、図３１に示すように、上階梁１４Ａと下階梁１４Ｂに弾塑性ダンパー５６を取付け、この弾塑性ダンパー５６に短ブレース材２３と長ブレース材２７が連結される回転支承２０、２４を取付けてもよい。弾塑性ダンパー５６は、極低降伏点を有する鉄や鉛で成形されており、スリット５６Ａの大きさや数によって、降伏点の値を調整できるようになっている。
【００７８】
このように、弾塑性ダンパー５６を配置することで、大地震時等に架構１６が想定以上に変形した場合、例えば、短ブレース材２３と長ブレース材２７とが伸び切った状態において、弾塑性ダンパー５６の履歴減衰により、建物１８の振動が抑えられ、かつ、フェイルセーフとして機能する。また、図３２に示すように、油圧ダンパー３０と対向する位置に、補助油圧ダンパー６０を取付けてもよい。
【００７９】
さらに、図３３に示すように、板ばね６２の弾性変位量又は弾性域を利用して、付加質量６４へ短ブレース材２３及び長ブレース材２７を回転可能に連結させてもよい。このように、板ばね６２を設けることによって、この部分でも入力低減効果を発揮させることができる。また、板ばね６２の撓み動作が阻害されないように、弾塑性ダンパー５６のテーパー面５６Ｂに板ばね６２が連結されている。
【００８０】
また、図３４に示すように、油圧ダンパー３０のロッド３２を板ばね６２を介して、長ブレース材２７へ直接連結することも可能である。さらに、図３５に示すように、長ブレース材２７の自由端に付加質量６３を付けることで、入力低減効果を発揮させることができる。
【００８１】
次に、第４形態に係る制振装置１５を説明する。
【００８２】
図３６に示すように、短ブレース材２６と長ブレース材２２が、回転支承２９で連結され、トグル機構を構成している。回転支承２９には、油圧ダンパー３０のロッド３２が連結され、シリンダー部３４が、下階梁１４Ｂに取付けられた回転支承３６に固定されている。
【００８３】
次に、制振装置１５の機能を、図３７〜図４０に示す模式図を参照して説明する。
【００８４】
地震等によって、架構１６が右方向へδ１９水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ１９水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する短ブレース材２６及び長ブレース材２２が回転支承２４、２０を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１９より、回転支承２９の変位量δ２０が増幅されて大きくなる。
【００８５】
このように、回転支承２０の小さな水平変位が回転支承２９の大きな変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転支承２９に連結された油圧ダンパー３０によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００８６】
また、油圧ダンパー３０のシリンダー部３４は、下階梁１４Ｂに回転支承３６を介して回転可能に取付けられているので、回転支承２９のどのような挙動に対しても追従して、減衰効果を発揮することができるが、図４０に示すように、回転支承２９の移動軌跡が描く円Ｍの接線上を、ロッド３２が伸縮するように油圧ダンパー３０を配置することで、減衰性能をさらに向上させることができる。
【００８７】
次に、図３８に示すように、架構１６が左方向へδ２１水平変形したとすると、短ブレース材２６の長さは、柱１２の長さより短いので、回転支承２９が上階梁１４Ａと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転支承２９の変位量δ２２は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ２１より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００８８】
しかし、建物１８内に制振装置１５を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。
【００８９】
また、図３９に示すように、架構１６が、水平変形（δ２３）及び鉛直変形（δ２４）しても、回転可能に連結された短ブレース材２６及び長ブレース材２２はこの動きに追従する。このため、高層ビルの上層部において顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
次に、第４形態に係る制振装置１５が、建物６５の外側に取付けられた例を説明する。この建物６５は、高さが約２０Ｍ程度あり、屋上部６５Ａには、剛体６７が設置されている。剛体６７には、建物６５から外側に張り出すようにして回転支承６９が２つ取付けられている。
【００９０】
回転支承６９には、左右対称となるように、短ブレース材７１が連結されている。この短ブレース材７１の自由端は、長ブレース材７３と回転支承７５で連結され、長ブレース材７３の下端は、地上に設けられた基礎７７へ回転支承７９を介して連結され、地上と建物６５との間にトグル機構を構成している。
【００９１】
また、回転支承７５には、油圧ダンパー８１のロッド８３が連結され、シリンダー部８５が、基礎７７に取付けられた回転支承８７に固定されている。
【００９２】
このように、建物全体を対象として、左右一対のトグル機構を構築することによって、地上部と屋上部との相対変形が大きくなるため、小さな揺れでも、制振効果が発揮でき、また、外付けタイプであるので、既存の建物でも容易に取付けることができる。
【００９３】
なお、第３形態において、図２３〜図３５を参照して、制振装置の使用例、変形例を説明したが、このような、実施態様は、トグル機構の挙動が異なるだけで、第４形態の制振装置においてもそのまま適用できるので説明は割愛する。
【００９４】
次に、第５形態に係る制振装置を説明する。
【００９５】
図４２に示すように、第５形態の制振装置１７は、上階梁１４Ａに取付けられた回転支承２０に平行で長さの等しい一対の短ブレース材９０の一端が固定され、下階梁１４Ｂに取付けられた回転支承２４に平行で長さの等しい一対の長ブレース材９２の一端が固定されている。短ブレース材９０は長ブレース材９２より短く、それぞれの自由端は回転摩擦ダンパー２８で回動可能に所定の角度を持って連結され、トグル機構を構成している。
【００９６】
この制振装置１７の基本的な機能は、第１形態の制振装置１０と同じであるが、ブレース材をシングルでなくダブルで構成することにより、回転摩擦ダンパー２８が安定した状態でブレース材に支持される。また、これによって、回動変位がし易くなるので、制振効果が向上する。
【００９７】
なお、制振装置１７の実施態様として、図４３に示すように、付加質量９４をブレース材の連結部に付けたもの、図４４に示すように、油圧ダンパー９６を取付けたもの、図４５に示すように、油圧ダンパー９６と付加質量９４で構成したもの、図４６に示すように、回転支承を板ばね９８に替え、付加質量１００に連結したもの等があるが、他の制振装置と作用は同様なので、説明は割愛する。
【００９８】
なお、第２形態〜第４形態の制振装置を構成するブレース材をダブルにしてもよいことは言うまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、簡単な機構で、構造物の大きさに左右されずに効率良く配置でき、また、取付部位に曲げ応力を発生させることなく、大地震時にも制振効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置を示す斜視図である。
【図２】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図３】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が配置された建物の立面図である。
【図４】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が配置された建物の平断面図である。
【図５】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図６】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図７】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図８】トグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が架構内へ左右対称に配置された状態を示す斜視図である。
【図９】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１０】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１１】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１２】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１３】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１４】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図１５】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図１６】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図１７】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図１８】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図１９】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２０】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２１】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２２】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２３】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置が基礎免震に利用された状態を示す立面図である。
【図２４】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置が中間層免震に利用された状態を示す立面図である。
【図２５】（Ａ）は第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が架構の平面内に配置された状態を示す平面図であり、（Ｂ）はその立面図である。
【図２６】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が耐震壁に配置された状態を示す立面図である。
【図２７】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置がＫ型ブレースに配置された状態を示す立面図である。
【図２８】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図２９】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３０】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３１】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３２】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３３】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３４】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３５】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３６】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図３７】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図３８】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図３９】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図４０】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図４１】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４２】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図４３】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４４】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４５】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４６】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４７】建物の崩壊形態を示した概念図である。
【図４８】従来の制振装置を示した模式図である。
【図４９】従来の制振装置の取付状態を示した模式図である。
【図５０】従来の制振装置を大きな架構に取付けた状態を示した模式図である。
【符号の説明】
１４Ａ　上階梁
１４Ｂ　下階梁
２０　　回転支承
２２　　短ブレース材
２３　　短ブレース材
２４　　回転支承
２６　　長ブレース材
２７　　長ブレース材
２８　　回転摩擦ダンパー（回転型減衰装置、エネルギー低減吸収手段）
３０　　油圧ダンパー（エネルギー低減吸収手段、減衰装置）
３３　　回転支承（エネルギー低減吸収手段）
３６　　回転支承
４１　　Ｋ型ブレース
４２　　耐震壁
４６　　ガイドシリンダー（ガイド手段）
５２　　付加質量（補助質量）
５４　　付加質量（補助質量）
５６　　弾塑性ダンパー
９０　　短ブレース材
９２　　長ブレース材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration control device using a toggle mechanism that suppresses shaking of a structure.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 47, the building 18 is vibrated by an external force such as an earthquake or wind, and a force and deformation are generated in the frame 16 surrounded by the beam 14 and the column 12. In order to suppress this force and deformation, there is one in which a damping damper device 70 (see FIG. 48) for absorbing energy is installed in the frame 16 (see Japanese Patent Laid-Open No. 5-256045).
[0003]
As shown in FIGS. 48 and 49, when the frame 16 vibrates and the pin 80 is displaced (δ1), the vibration damping damper device 70 expands the displacement at the bent portion (pin 74) of the rod 72. This is extracted (becomes δ2), and vibration is absorbed by a damper 76 connected to the pin 74, thereby improving the attenuation of the building against vibration.
[0004]
By the way, in the above-described vibration damping damper device 70, the damper 76 having the damping performance is required, so that the number of components increases.
[0005]
Further, since the lengths of the pair of rods 72 connected to the pillars 12 by the pins 80 are equal (the distances between the pins 74 and the pins 80 are equal to L1), as shown in FIG. When the frame 16 is installed, if the frame 16 is deformed to the left, it is expected that the pin 74 hits the beam 14 and cannot exhibit the vibration damping effect.
[0006]
Further, since the rod 72 is connected to the diagonal line of the frame 16, the vibration damping mechanism cannot be constructed efficiently. Further, since the angles θ1 and θ2 formed by the axis of the rod 72 and the axis of the column 12 are large, bending stress is generated in the column 12. For this reason, when it reaches an extreme state, as shown in FIG. 47, there is a possibility that the pillar 12 will collapse first, which is not preferable as a collapsed form of the building 18.
[0007]
In addition, the above-described vibration damper device 70 is intended for small earthquakes and shaking due to wind, and since the assumed deformation amount of the building 18 is small, when the building 18 shakes greatly due to a large earthquake or the like, the device itself May be destroyed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In consideration of such facts, the present invention can be efficiently arranged with a simple mechanism regardless of the size of the structure, and can produce a damping effect even during a large earthquake without generating bending stress at the mounting site. It is an object of the present invention to provide a vibration control device using a toggle mechanism that can be exhibited.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a vibration control apparatus using a toggle mechanism that is arranged in a frame constructed of columns and beams and suppresses vibration of the structure, and one end of the vibration control device is rotatably attached to the upper floor beam of the frame A short brace material, a long brace material having one end rotatably attached to the lower floor beam of the frame, a rotary bearing that rotatably connects the short brace material and the free end of the long brace material, and a structure In a state where energy is not input to the object, one end is rotatably connected to the rotary support located on the lower floor beam side from a line connecting the one end of the short brace material and the one end of the long brace material, and the other end And a damping device rotatably attached to the upper floor beam or the lower floor beam.
[0010]
The invention described in claim 1 is arranged in a frame constructed of columns and beams, and is attached to upper and lower floor beams that are relatively deformed by an external force acting on the structure.
[0011]
One end of a short brace material is rotatably attached to the upper floor beam, and one end of a long brace material is rotatably attached to the lower floor beam. And the free end of a short brace material and a long brace material is rotatably connected by the rotation support, and the toggle mechanism is comprised.
[0012]
Here, the rotation support is located on the lower floor beam side from the line connecting one end of the short brace material and one end of the long brace material in a state where energy is not input to the structure, that is, the toggle mechanism is It has a bent shape on the lower beam side.
[0013]
By this toggle mechanism, even if the upper floor beam and the lower floor beam are relatively deformed horizontally or vertically due to an earthquake or the like, they are amplified to a large deformation and attached to the upper or lower floor beam rotatably. The damping device moves greatly.
[0014]
For this reason, the relationship of small deformation × large force = large deformation × small force is established, and the damping device suppresses the vibration of the structure by the small force. In addition, the small relative deformation of the upper and lower floor beams is amplified by the large deformation of the damping device, and the structure is damped, so that small and small earthquakes and small vibrations caused by wind can be effectively damped. It can also be used for seismic reinforcement.
[0015]
Further, the amplification magnification can be arbitrarily set by changing the length of the short brace material and the long brace material or the intersection angle of the free ends. Furthermore, as long as the relative deformation occurs, the mounting location is not limited, and the toggle mechanism can be efficiently constructed by adjusting the lengths of the short brace material and the long brace material.
[0016]
In addition, because the short brace material and long brace material are bent to the lower floor beam side, the upper floor beam is difficult to deform due to the characteristics of the toggle mechanism, and the rigidity of the upper floor beam is apparently stiff. .
[0017]
Furthermore, even when bending deformation is superior to shear deformation in high-rise buildings, etc., the vibration control device using the toggle mechanism can follow not only horizontal deformation but also vertical deformation. can do.
[0018]
By connecting the short brace material and long brace material to the beam, the beam collapses and absorbs energy such as earthquakes before the column collapses. Even if it reaches a state, it will not suffer major damage that would cause it to collapse and collapse.
[0019]
In addition, as the damping device, a hydraulic damper, a viscous damper, a viscoelastic damper, a wire damper, or the like can be used.
[0020]
According to a second aspect of the present invention, in the vibration control apparatus using a toggle mechanism that is arranged in a frame constructed of columns and beams and suppresses the vibration of the structure, one end is rotatably attached to the upper floor beam of the frame A long brace material, a short brace material whose one end is rotatably attached to the lower floor beam of the frame, a rotary bearing that rotatably connects the short brace material and the long brace material, and a structure. In a state where no energy is input to the rotary bearing, one end is rotatably connected to the rotary bearing located on the upper floor beam side from a line connecting the one end of the short brace material and the one end of the long brace material, and the other end is And an attenuation device rotatably attached to the upper floor beam or the lower floor beam.
[0021]
The invention according to claim 2 has the same effect as that of claim 1 only in whether the toggle shape is bent toward the upper floor beam or whether it is bent toward the lower floor beam.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, as one embodiment of a vibration control device using the toggle mechanism of the present invention, a vibration damping device 10 according to the first embodiment shown in FIGS. 3 and 4 will be described.
[0023]
The vibration damping device 10 according to the first embodiment is vertically layered in a frame 16 composed of columns 12 and beams 14, and the vibration damping direction is orthogonal to the corners of the building 18 in plan view. It is arranged like this. In the present embodiment, the vibration damping device 10 is attached to the corner of the building 18, but may be attached to the span portion in consideration of the shape of the building, and the attachment position is not limited.
[0024]
As shown in FIGS. 1 and 2, the vibration damping device 10 is attached to the lower brace 14B and a short brace member 23 as a first brace having one end fixed to a rotary support 20 attached to the upper strut 14A. A long brace member 27 as a second brace having one end fixed to the rotary support 24 is provided.
[0025]
The short brace material 23 is shorter than the long brace material 27, and the free ends of the short brace material 23 are connected with a predetermined angle so as to be rotatable by a rotary friction damper 28, thereby constituting a toggle mechanism. Here, the length of the short brace material 23 is shorter than the length of the column 12, and even if the frame 16 is greatly deformed to the left (see FIG. 6), the rotary friction damper 28 does not contact the lower floor beam 14B. It is like that. For this reason, the vibration damping function can be exhibited up to the maximum deformation state in the design of the frame 16.
[0026]
Next, the function of the vibration damping device 10 will be described with reference to schematic diagrams shown in FIGS.
[0027]
As shown in FIG. 5, it is assumed that the frame 16 is horizontally deformed by δ1 due to an earthquake or the like. For convenience, it is assumed that the upper beam 14A is also deformed by δ1 horizontally, ignoring the expansion and contraction of the column 12. At this time, since the short brace material 23 and the long brace material 27 constituting the toggle mechanism perform a rotational motion around the rotary bearings 20 and 24 in the frame 16, the horizontal displacement amount δ1 of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A. Thus, the displacement amount δ2 of the rotary friction damper 28 is amplified and increased.
[0028]
Thus, the small displacement of the rotary bearing 20 is amplified to the large rotational displacement of the rotary friction damper 28, and the relationship of small displacement × large force = large displacement × small force is established. And the vibration of the frame 16 is attenuated by the small rotational frictional force in the rotational friction damper 28, and the small vibration of the building 18 due to small and medium earthquakes and winds is effectively damped.
[0029]
In addition, as shown in FIG. 5, by setting the intersecting angle θ2 of the short brace material 23 and the long brace material 27 so that the angle θ1 formed by the long brace material 27 and the lower floor beam 14B becomes small, the long brace material By the axial force of 27, an excessive bending stress is not generated in the lower floor beam 14B.
[0030]
Although the angle θ3 formed by the short brace member 23 and the upper floor beam 14A is large, as shown in FIG. 3, the positions of the rotary bearing 24 and the rotary bearing 20 on the upper and lower floors are positioned on the vertical line. By layering the vibration damping device 10 on the building 18, the axial force of the short brace material 23 is canceled by the upper and lower surfaces of the beam 14, and no excessive bending stress is generated in the beam 14.
[0031]
Next, as shown in FIG. 6, assuming that the frame 16 is horizontally deformed by δ4 in the left direction, the length of the short brace material 23 is shorter than the length of the column 12, so that the rotary friction damper 28 is connected to the lower floor beam 14B. Do not touch. At this time, the displacement amount δ3 of the rotational friction damper 28 is slightly larger than the horizontal displacement amount δ4 of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A as compared with the case where the frame 16 is deformed rightward due to the characteristics of the toggle mechanism. Therefore, the amplification factor of deformation is not so large.
[0032]
However, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, by arranging the vibration damping device 10 in the building 18 symmetrically, the vibration damping effect can be exhibited regardless of the shaking direction. Further, as shown in FIG. 8, the vibration damping device 10 may be disposed in the frame 16 symmetrically.
[0033]
Further, since the horizontal displacement direction of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A and the displacement direction of the rotary friction damper 28 are reversed, the action of suppressing the movement of the frame 16 works. For this reason, the apparent rigidity of the frame 16 increases. That is, by changing the toggle mechanism up and down, the rigidity of the frame 16 can be apparently hardened or softened.
[0034]
On the other hand, as shown in FIG. 7, even if the frame 16 is horizontally deformed (δ5) and vertically deformed (δ6), the short brace material 23 and the long brace material 27 that are rotatably connected follow this movement. For this reason, it is possible to control bending deformation that is noticeable in high-rise buildings.
[0035]
Further, for example, as shown in FIG. 5, even if the short brace material 23 and the long brace material 27 are extended and the frame 16 reaches the maximum deformation state, the brace material is attached to the beam 14. Before the beam 12 collapses, the beam 14 collapses and absorbs energy such as an earthquake, and the entire building does not suffer such a great damage as to collapse.
[0036]
In addition, in this form, although the length of the short brace material 23 and the long brace material 27 was varied, the effect of this invention can be show | played even if it is the same length.
[0037]
Further, as shown in FIG. 9, an auxiliary mass 52 may be attached to the free end sides of the short brace material 23 and the long brace material 27. In this way, by providing the auxiliary mass 52 as the input reducing means at the site where the deformation is amplified, the vibration damping effect is further improved.
[0038]
Furthermore, as shown in FIG. 10, the input energy may be reduced by directly attaching the additional mass 54 as the input reduction means to the rotary friction damper 28. Further, since the additional mass 54 is directly attached to the rotary friction damper 28, no bending stress acts on the short brace material 23 and the long brace material 27, so that the brace material can be designed as a member that receives the axial force. The input energy can be reduced by replacing the rotary friction damper 28 with a rotary bearing and attaching an additional mass 54 as input reduction means.
[0039]
Further, by replacing the rotary bearings 20 and 24 with rotary friction dampers, energy can be dispersed and absorbed between the rotary friction dampers 28 and a great vibration damping effect can be exhibited. Furthermore, if the short brace material 23 and the long brace material 27 are formed of a material having weight, the entire brace material becomes an additional mass and exhibits an input reduction effect.
[0040]
Further, in the vibration damping device shown in FIG. 11, an elastic-plastic damper 56 is attached to the upper floor beam 14 A and the lower floor beam 14 B, and the short brace material 23 and the long brace material 27 are connected to the elastic-plastic damper 56. Rotating bearings 20 and 24 are attached.
[0041]
The elastic-plastic damper 56 is formed of iron, lead or the like having an extremely low yield point, and the value of the yield point can be adjusted by the size and number of the slits 56A.
[0042]
In this way, by arranging the elastoplastic damper 56, when the frame 16 is deformed more than expected during a large earthquake or the like, for example, in a state where the short brace material 23 and the long brace material 27 are fully extended, Due to the history attenuation of the damper 56, the vibration of the building 18 is suppressed and functions as a fail safe.
[0043]
In the above-described vibration damping device, the rotation support is provided and the short brace material 23 and the long brace material 27 can be rotated. However, as shown in FIG. 12, the elastic displacement amount or the elastic region of the leaf spring 62 is used. And may be rotated. Thus, by providing the leaf spring 62, energy can be absorbed even in this portion. Further, the leaf spring 62 is connected to the tapered surface 56B of the elastic-plastic damper 56 so that the bending operation of the leaf spring 62 is not hindered.
[0044]
Furthermore, in this vibration damping device, the free ends of the short brace material 23 and the long brace material 27 are rotatably connected to the additional mass 55 via the leaf spring 57, and the energy input by the additional mass 55 is input. It is intended to reduce.
[0045]
Further, in the vibration damping device shown in FIG. 13, an additional mass 59 is attached to the free end side of the long brace material 27, and the short brace material 23 and the long brace material 27 are connected by a leaf spring 61. For this reason, the number of leaf springs to be used can be reduced.
[0046]
In FIGS. 9 and 10 described above, it is of course possible to use a leaf spring instead of the rotary bearings 20 and 24.
[0047]
Next, the vibration damping device according to the second embodiment will be described.
[0048]
As shown in FIG. 14, the long brace material 22 is longer than the short brace material 26, and the free ends of the long brace material 22 are connected to each other at a predetermined angle so as to be rotatable by a rotary friction damper 28 to constitute a toggle mechanism. Here, the length of the short brace material 26 is shorter than the length of the column 12, and even if the frame 16 is greatly deformed to the left (see FIG. 16), the rotational friction damper 28 does not contact the upper floor beam 14A. It is like that. For this reason, the vibration damping function can be exhibited up to the maximum deformation state in the design of the frame 16.
[0049]
Next, the function of the vibration damping device 11 will be described with reference to schematic diagrams shown in FIGS.
[0050]
As shown in FIG. 15, it is assumed that the frame 16 is horizontally deformed by δ7 due to an earthquake or the like, and for convenience, it is assumed that the expansion and contraction of the column 12 is ignored and the upper floor beam 14A is also deformed by δ7. At this time, since the long brace material 22 and the short brace material 26 constituting the toggle mechanism perform a rotational motion around the rotary bearings 20 and 24 in the frame 16, the horizontal displacement amount δ7 of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A. Thus, the displacement amount δ8 of the rotary friction damper 28 is amplified and increased.
[0051]
Thus, the small displacement of the rotary bearing 20 is amplified to the large rotational displacement of the rotary friction damper 28, and the relationship of small displacement × large force = large displacement × small force is established. The vibration of the frame 16 is attenuated by a small rotational frictional force at the rotational friction damper 28, and a large earthquake effectively suppresses small vibrations of the building 18 due to small and medium earthquakes and wind.
[0052]
Further, as shown in FIG. 15, the long brace material 22 and the short brace 22 are so formed that the angle θ4 formed by the long brace material 22 and the upper floor beam 14A is smaller than the angle θ6 formed by the short brace material 26 and the lower floor beam 14B. By setting the intersection angle θ5 of the material 26, an excessive bending stress is not generated in the upper floor beam 14A by the axial force of the long brace material 22.
[0053]
The angle θ6 formed by the short brace material 26 and the lower floor beam 14B is larger than the angle θ4 formed by the long brace material 22 and the upper floor beam 14A, but the positions of the rotary bearing 24 and the rotary bearing 20 on the upper and lower floors are By laying the damping device 11 on the building 18 so as to be positioned on the vertical line, the axial force of the short brace material 26 is canceled by the upper and lower surfaces of the beam 14, and no excessive bending stress is generated in the beam 14.
[0054]
Next, as shown in FIG. 16, if the frame 16 is deformed to the left, the length of the short brace material 26 is shorter than the length of the column 12, so that the rotary friction damper 28 does not contact the upper floor beam 14A. . At this time, due to the characteristics of the toggle mechanism, the displacement amount δ10 of the rotary friction damper 28 is slightly larger than the horizontal displacement amount δ9 of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A as compared with the case where the frame 16 is deformed rightward. Therefore, the amplification factor of deformation is not so large.
[0055]
However, by arranging the vibration damping device 11 symmetrically in the building 18, the vibration damping effect can be exhibited regardless of the direction of shaking. Moreover, you may arrange | position the damping device 11 in the frame 16 symmetrically.
[0056]
Further, as compared with the vibration damping device 10 of the first form, in the second form, even if the frame 16 is deformed in either the left or right direction, the portion of the rotational friction damper 28 is displaced in the same direction. That is, it shows that the apparent rigidity of the upper floor beam 14A is soft.
[0057]
On the other hand, as shown in FIG. 17, even if the frame 16 is horizontally deformed (δ11) and vertically deformed (δ12), the long brace material 22 and the short brace material 26 that are rotatably connected follow this movement. For this reason, it is possible to control bending deformation that is noticeable in high-rise buildings.
[0058]
Next, the vibration damping device 13 according to the third embodiment will be described.
[0059]
As shown in FIG. 18, the short brace material 23 and the long brace material 27 described in the first embodiment are connected by a rotary support 33 instead of the rotary friction damper 28 to constitute a toggle mechanism. A rod 32 of a hydraulic damper 30 is connected to the rotation support 33, and a cylinder portion 34 is fixed to a rotation support 36 attached to the upper floor beam 14A. The hydraulic damper 30 is, for example, a speed-dependent damper, and exhibits a damping effect as the moving speed of the rod 32 increases (the moving amount per unit time increases). The damper as the damping device is not limited to a hydraulic damper, and may be a viscous damper, a viscoelastic damper, a wire damper, or the like.
[0060]
Next, the function of the vibration damping device 13 will be described with reference to schematic diagrams shown in FIGS.
[0061]
It is assumed that the frame 16 is horizontally deformed by δ13 due to an earthquake or the like, and for convenience, the upper beam 14A is also deformed by δ13 horizontally ignoring the expansion and contraction of the column 12. At this time, since the short brace material 23 and the long brace material 27 constituting the toggle mechanism perform a rotational motion around the rotary bearings 20 and 24 in the frame 16, the horizontal displacement amount δ13 of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A. Accordingly, the displacement amount δ14 of the rotary bearing 33 is amplified and increased.
[0062]
Thus, the small horizontal displacement of the rotary bearing 20 is amplified to the large rotational displacement of the rotary bearing 33, and the relationship of small displacement × large force = large displacement × small force is established. The vibration of the frame 16 is attenuated by the hydraulic damper 30 connected to the rotary bearing 33, and the large earthquake effectively suppresses the small vibration of the building 18 due to the medium and small earthquakes and the wind.
[0063]
In addition, since the cylinder portion 34 of the hydraulic damper 30 is rotatably attached to the upper floor beam 14A via the rotation support 36, it can follow any behavior of the rotation support 33 and provide a damping effect. As shown in FIG. 22, the damping performance is further improved by arranging the hydraulic damper 30 so that the rod 32 extends and contracts on the tangent line of the circle M drawn by the movement trajectory of the rotary bearing 33, as shown in FIG. Can be made.
[0064]
Next, as shown in FIG. 20, if the frame 16 is horizontally deformed by δ15 in the left direction, the length of the short brace member 23 is shorter than the length of the column 12, so that the rotary support 33 contacts the upper floor beam 14A. do not do. At this time, due to the characteristics of the toggle mechanism, the displacement amount δ16 of the rotating bearing 33 is slightly larger than the horizontal displacement amount δ15 of the rotating bearing 20 of the upper floor beam 14A compared with the case where the frame 16 is deformed in the right direction. The amplification factor of deformation is not so large.
[0065]
However, by arranging the vibration damping device 13 in the building 18 symmetrically, the vibration damping effect can be exhibited regardless of the direction of shaking.
[0066]
Further, as shown in FIG. 21, even if the frame 16 is horizontally deformed (δ17) and vertically deformed (δ18), the short brace material 23 and the long brace material 27 that are rotatably connected follow this movement. For this reason, the bending deformation seen notably in the upper layer part of a high-rise building can be controlled.
The vibration control device of the present invention can also be applied to basic seismic isolation of a seismic isolation structure. Here, as shown in FIG. 23, the vibration damping device of the third embodiment will be described, but the other vibration damping devices described so far can be similarly applied to the base isolation of the base isolation structure.
[0067]
That is, by arranging the vibration damping device 13, the vibration of the building 18 can be damped and an input reduction effect can be expected, and the seismic isolation device 40 (high damping laminated rubber, laminated rubber with lead plug, etc. Torsional vibrations, etc.). Moreover, since the vibration control device 13 using the toggle mechanism can also control the vertical movement, it is possible to suppress the locking of the building 18 (a phenomenon of swinging in the tilting direction).
[0068]
Furthermore, if it is installed in a building that was constructed according to the design standards before the new seismic design method (enforced in 1981) and a building that requires seismic reinforcement, the seismic force can be reduced by the damping function. It is possible to reinforce earthquake resistance even without providing such as. The damping device 13 can be applied not only to the base isolation of the base isolation structure but also to the middle layer isolation shown in FIG. 24 and retrofit.
[0069]
Furthermore, as shown in FIG. 25, in the base isolation structure in which the base isolation member 90 is disposed between the upper and lower base portions 92 and the base portion 94, the rotary support 24 is provided on the upper base portion 94 and the lower base portion is provided. The rotary bearings 20 and 36 are fixed to the portion 92, and a toggle mechanism is configured in the plane by the first brace member 23 and the long brace member 27, and the hydraulic damper 30 is disposed between the rotary support 33 and the rotary support 36. May be.
[0070]
At this time, the vibration damping device 13 constitutes a large toggle mechanism that is symmetrical with respect to the diagonal of the building when seen in a plan view, and can efficiently suppress twisting in the plane of the building. In addition, when a building is irregular in plan and elevation, the vibration damping device 13 is disposed at the most effective position.
[0071]
On the other hand, in FIG. 26, a pair of vibration damping devices 13 are arranged symmetrically on the earthquake-resistant wall 42 provided in the frame 16. A long brace member 27 is rotatably connected to the earthquake resistant wall 42 via a rotary bearing 24, and a short brace member 23 and a hydraulic damper 30 are connected to the upper floor beam 14A via rotary bearings 20 and 36. It is connected rotatably.
[0072]
Thus, by providing the earthquake resistant wall 42, even when the frame 16 is large, the toggle mechanism can be constructed compactly without increasing the length of the short brace material 23 and the long brace material 27. As shown in FIG. 27, a K-type brace 41 may be applied instead of the earthquake resistant wall.
[0073]
Further, as shown in FIG. 28, a rotary bearing 44 is provided on the lower floor beam 14B on the diagonal line of the rotary bearing 33 to which the hydraulic damper 30 is connected, the guide cylinder 46 is connected, and the guide rod 48 is connected to the rotary bearing 33. You may make it do. As a result, the short brace material 23 and the long brace material 27 rotate in a stable state without shaking, so that the damping effect is improved. In addition, the damping effect can be increased by replacing the guide cylinder 46 with an auxiliary hydraulic damper. At this time, the hydraulic damper 30 is not necessarily required.
[0074]
Furthermore, as shown in FIG. 29, a guide cylinder 50 may be provided instead of the hydraulic damper, and the auxiliary mass 52 may be attached to the free end sides of the short brace material 23 and the long brace material 27. In this way, by providing the auxiliary mass 52 at the site where the deformation is amplified, the auxiliary mass 52 functions as an input reduction means, and the vibration damping effect is further improved. Of course, a hydraulic damper may be used instead of the guide cylinder 50.
[0075]
Further, as shown in FIG. 30, since the additional mass 54 is directly attached to the rotary support 33, no bending stress acts on the short brace material 23 and the long brace material 27, so the brace material is designed as a member that receives the axial force. be able to.
[0076]
In addition, if the short brace material 23 and the long brace material 27 are shape | molded with a heavy material, the whole brace material will function as a dynamic vibration absorber.
[0077]
Further, as shown in FIG. 31, an elastic-plastic damper 56 is attached to the upper-level beam 14 A and the lower-level beam 14 B, and the rotary braces 20, 24 to which the short brace material 23 and the long brace material 27 are connected. May be attached. The elasto-plastic damper 56 is formed of iron or lead having an extremely low yield point, and the value of the yield point can be adjusted by the size and number of the slits 56A.
[0078]
In this way, by arranging the elastoplastic damper 56, when the frame 16 is deformed more than expected during a large earthquake or the like, for example, in a state where the short brace material 23 and the long brace material 27 are fully extended, Due to the history attenuation of the damper 56, the vibration of the building 18 is suppressed and functions as a fail safe. Further, as shown in FIG. 32, an auxiliary hydraulic damper 60 may be attached at a position facing the hydraulic damper 30.
[0079]
Furthermore, as shown in FIG. 33, the short brace material 23 and the long brace material 27 may be rotatably connected to the additional mass 64 using the elastic displacement amount or the elastic region of the leaf spring 62. In this way, by providing the leaf spring 62, the input reduction effect can be exhibited even in this portion. Further, the leaf spring 62 is connected to the tapered surface 56B of the elastic-plastic damper 56 so that the bending operation of the leaf spring 62 is not hindered.
[0080]
Also, as shown in FIG. 34, the rod 32 of the hydraulic damper 30 can be directly connected to the long brace material 27 via the leaf spring 62. Furthermore, as shown in FIG. 35, by adding the additional mass 63 to the free end of the long brace material 27, the input reduction effect can be exhibited.
[0081]
Next, the vibration damping device 15 according to the fourth embodiment will be described.
[0082]
As shown in FIG. 36, the short brace material 26 and the long brace material 22 are connected by a rotary bearing 29 to constitute a toggle mechanism. A rod 32 of a hydraulic damper 30 is connected to the rotary support 29, and a cylinder portion 34 is fixed to a rotary support 36 attached to the lower floor beam 14B.
[0083]
Next, the function of the vibration damping device 15 will be described with reference to schematic diagrams shown in FIGS.
[0084]
Assume that the frame 16 is horizontally deformed by δ19 due to an earthquake or the like, and for convenience, the upper beam 14A is also deformed by δ19 horizontally, ignoring the expansion and contraction of the column 12. At this time, since the short brace material 26 and the long brace material 22 constituting the toggle mechanism perform a rotational motion around the rotary bearings 24 and 20 in the frame 16, the horizontal displacement amount δ19 of the rotary bearing 20 of the upper floor beam 14A. Thus, the displacement amount δ20 of the rotary bearing 29 is amplified and increased.
[0085]
Thus, the small horizontal displacement of the rotary bearing 20 is amplified to the large displacement of the rotary bearing 29, and the relationship of small displacement × large force = large displacement × small force is established. Then, the vibration of the frame 16 is attenuated by the hydraulic damper 30 connected to the rotary bearing 29, and the large earthquake effectively suppresses the small vibration of the building 18 due to the medium and small earthquakes and the wind.
[0086]
Further, since the cylinder portion 34 of the hydraulic damper 30 is rotatably attached to the lower floor beam 14B via the rotation support 36, it can follow any behavior of the rotation support 29 and provide a damping effect. As shown in FIG. 40, the damping performance is further improved by arranging the hydraulic damper 30 so that the rod 32 extends and contracts on the tangent line of the circle M drawn by the movement locus of the rotary bearing 29 as shown in FIG. Can be made.
[0087]
Next, as shown in FIG. 38, assuming that the frame 16 is horizontally deformed δ21 in the left direction, the length of the short brace member 26 is shorter than the length of the column 12, so that the rotary bearing 29 contacts the upper floor beam 14A. do not do. At this time, due to the characteristics of the toggle mechanism, the displacement amount δ22 of the rotary bearing 29 is slightly larger than the horizontal displacement amount δ21 of the rotational bearing 20 of the upper floor beam 14A as compared with the case where the frame 16 is deformed rightward. The amplification factor of deformation is not so large.
[0088]
However, by arranging the vibration damping device 15 in the building 18 symmetrically, the vibration damping effect can be exhibited regardless of the shaking direction.
[0089]
As shown in FIG. 39, even if the frame 16 is horizontally deformed (δ23) and vertically deformed (δ24), the short brace material 26 and the long brace material 22 that are rotatably connected follow this movement. For this reason, the bending deformation seen notably in the upper layer part of a high-rise building can be controlled.
Next, an example in which the vibration damping device 15 according to the fourth embodiment is attached to the outside of the building 65 will be described. This building 65 has a height of about 20M, and a rigid body 67 is installed on the rooftop 65A. Two rotation supports 69 are attached to the rigid body 67 so as to project outward from the building 65.
[0090]
A short brace material 71 is connected to the rotary bearing 69 so as to be symmetrical. The free end of the short brace material 71 is connected to the long brace material 73 by a rotation support 75, and the lower end of the long brace material 73 is connected to a foundation 77 provided on the ground via a rotation support 79, and the ground and the building are connected. A toggle mechanism is configured between
[0091]
Further, a rod 83 of a hydraulic damper 81 is connected to the rotation support 75, and the cylinder portion 85 is fixed to a rotation support 87 attached to the foundation 77.
[0092]
In this way, by constructing a pair of left and right toggle mechanisms for the entire building, the relative deformation between the ground and the roof becomes large, so even with small shaking, the damping effect can be demonstrated, and externally attached Because it is a type, it can be easily installed in existing buildings.
[0093]
In the third embodiment, the usage example and the modification example of the vibration damping device have been described with reference to FIGS. 23 to 35. However, such an embodiment is different from the fourth embodiment in that the behavior of the toggle mechanism is different. Since it can be applied as it is to the vibration damping device of the embodiment, the description is omitted.
[0094]
Next, a vibration damping device according to the fifth embodiment will be described.
[0095]
As shown in FIG. 42, in the vibration damping device 17 of the fifth embodiment, one end of a pair of short brace members 90 that are parallel to and equal in length to the rotation support 20 attached to the upper floor beam 14A is fixed, and the lower floor beam One end of a pair of long brace members 92 that are parallel to and equal in length to the rotation support 24 attached to 14B is fixed. The short brace material 90 is shorter than the long brace material 92, and each free end is connected with a predetermined angle so as to be rotatable by the rotary friction damper 28, thereby constituting a toggle mechanism.
[0096]
The basic function of the vibration damping device 17 is the same as that of the vibration damping device 10 of the first embodiment. However, the brace material is formed in a state in which the rotational friction damper 28 is stable by configuring the brace material not double but double. Supported by Further, this facilitates rotational displacement, so that the vibration damping effect is improved.
[0097]
As an embodiment of the vibration damping device 17, as shown in FIG. 43, an additional mass 94 is attached to the connecting portion of the brace material, a hydraulic damper 96 is attached as shown in FIG. As shown in FIG. 46, there are one constituted by a hydraulic damper 96 and an additional mass 94, as shown in FIG. 46, in which the rotation support is replaced by a leaf spring 98 and connected to the additional mass 100, etc. Since the action is the same, the explanation is omitted.
[0098]
In addition, it cannot be overemphasized that the brace material which comprises the damping device of a 2nd form-a 4th form may be made into a double.
[0099]
【The invention's effect】
Since the present invention has the above-described configuration, it can be efficiently arranged with a simple mechanism without being influenced by the size of the structure, and it has a vibration damping effect even during a large earthquake without generating bending stress at the mounting site. Can demonstrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a first embodiment.
FIG. 2 is an elevational view of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 3 is an elevation view of a building in which a vibration control device using a vibration control device using a toggle mechanism according to the first embodiment is arranged.
FIG. 4 is a plan sectional view of a building in which a vibration control device using a vibration control device using a toggle mechanism according to the first embodiment is arranged.
FIG. 5 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 7 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 8 is a perspective view showing a state where a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism is arranged symmetrically in the frame.
FIG. 9 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 10 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 11 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 12 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 13 is an elevation view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the first embodiment.
FIG. 14 is an elevation view of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a second embodiment.
FIG. 15 is a schematic diagram showing the movement of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a second embodiment.
FIG. 16 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the second embodiment.
FIG. 17 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the second embodiment.
FIG. 18 is an elevation view of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a third embodiment.
FIG. 19 is a schematic view showing the movement of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a third embodiment.
FIG. 20 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 21 is a schematic diagram showing the movement of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a third embodiment.
FIG. 22 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 23 is an elevational view showing a state where the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment is used for basic seismic isolation.
FIG. 24 is an elevational view showing a state in which the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment is used for middle layer seismic isolation.
FIG. 25A is a plan view showing a state in which a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to the third embodiment is arranged in a plane of a frame, and FIG. FIG.
FIG. 26 is an elevational view showing a state in which a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a third embodiment is arranged on the earthquake-resistant wall.
FIG. 27 is an elevational view showing a state in which the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment is arranged in the K-type brace.
FIG. 28 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 29 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 30 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 31 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 32 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 33 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 34 is an elevation view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 35 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the third embodiment.
FIG. 36 is an elevation view of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a fourth embodiment.
FIG. 37 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fourth embodiment.
FIG. 38 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fourth embodiment.
FIG. 39 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fourth embodiment.
FIG. 40 is a schematic diagram showing the movement of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fourth embodiment.
FIG. 41 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fourth embodiment.
FIG. 42 is an elevation view of a vibration damping device using a vibration control device using a toggle mechanism according to a fifth embodiment.
FIG. 43 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fifth embodiment.
FIG. 44 is an elevational view showing a modification of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fifth embodiment.
FIG. 45 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fifth embodiment.
FIG. 46 is an elevational view showing a modified example of the vibration damping device using the vibration control device using the toggle mechanism according to the fifth embodiment.
FIG. 47 is a conceptual diagram showing a collapsed form of a building.
FIG. 48 is a schematic view showing a conventional vibration damping device.
FIG. 49 is a schematic view showing a mounting state of a conventional vibration damping device.
FIG. 50 is a schematic view showing a state in which a conventional vibration damping device is attached to a large frame.
[Explanation of symbols]
14A Upper floor beam
14B Lower floor beam
20 Rotating bearing
22 Short brace material
23 Short brace material
24 Rotating bearing
26 Long brace material
27 Long brace material
28 Rotating friction damper (Rotating damping device, energy reduction absorbing means)
30 Hydraulic damper (energy reduction absorption means, damping device)
33 Rotating bearing (energy reduction absorption means)
36 Rotating bearing
41 K-type brace
42 Seismic wall
46 Guide cylinder (guide means)
52 Additional mass (auxiliary mass)
54 Additional mass (auxiliary mass)
56 Elastic-plastic damper
90 short brace material
92 Long brace material

Claims

In a vibration control device using a toggle mechanism that is arranged in a frame constructed of columns and beams and suppresses the vibration of the structure,
A short brace material having one end rotatably attached to the upper floor beam of the frame; a long brace material having one end rotatably attached to the lower floor beam of the frame; and the short brace material and the long brace material. A rotary bearing that rotatably connects a free end, and the lower floor beam side from the line connecting the one end of the short brace material and the one end of the long brace material in a state where energy is not input to the structure A vibration control device using a toggle mechanism, comprising: a damping device having one end rotatably connected to a rotary bearing and the other end rotatably attached to an upper floor beam or a lower floor beam.

In a vibration control device using a toggle mechanism that is arranged in a frame constructed of columns and beams and suppresses the vibration of the structure,
A long brace material having one end rotatably attached to the upper floor beam of the frame; a short brace material having one end rotatably attached to the lower floor beam of the frame; and the short brace material and the long brace material. Rotating bearing connected to be freely rotatable, and the rotation located on the upper floor beam side from the line connecting the one end of the short brace material and the one end of the long brace material in a state where energy is not input to the structure And a damping device having one end rotatably connected to the support and the other end rotatably attached to the upper floor beam or the lower floor beam.