【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の架構に取り付けた支持部材の間にエネルギー吸収部を介在させた制振構造に関する。また、本発明は制振構造を組み込んだ柱にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、構造物の架構面に制振装置を設け、この制振装置により地震時の振動エネルギーを吸収するようにした制振構造が知られている。図１３は、このような従来の制振構造の一例を表す正面図であり、また、図１４は、図１３の直線ＸＩＶ−ＸＩＶに沿った断面図である。図１３および図１４において、制振構造３００は、構造物の或る階の梁３０２と、１階下の梁３０４との間に設けられている。梁３０２および３０４には、夫々、リンク支持部材３０６および３０８が固定されている。リンク支持部材３０６とリンク支持部材３０８との間には、それらを両側面から挟むように設けられた２枚の摩擦板３１０が接続されている。摩擦板３１０は、一方のリンク支持部材（図１３，図１４の例では下側のリンク支持部材３０８）に締付けボルト３１２により固定されている。また、摩擦板３１０には、水平方向に延びる長穴３１０ａが形成されており、この長穴３１０ａおよびリンク支持部材３０６を貫通して締付けボルト３１４が締め込まれている。締付けボルト３１４には皿ばね３１６が装着されており、摩擦板３１０とリンク支持部材３０６には皿ばね３１６が発生するばね力に応じた締付け力が付与されている。
【０００３】
かかる構成によれば、地震の発生時に、上下階の梁３０２，３０４が水平方向に相対変位すると、それに伴って、摩擦板３１０とリンク支持部材３０６との間にも水平方向の相対変位が生ずる。その際、上記のように摩擦板３１０とリンク支持部材３０６に締付け力が付与されていることで、摩擦板３１０とリンク支持部材３０６との間に水平方向の摩擦力が発生する。かかる摩擦力により振動エネルギーが吸収され、制振効果が得られることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１５は、上記従来の制振構造３００における力学状態を表す図である。図１５に示すように、摩擦板３１０とリンク支持部材３０６との間に生ずる水平方向の摩擦力をＦとすると、リンク支持部材３０６，３０８の各部には、摩擦力Ｆの作用部位からの距離に応じたモーメントＭが作用する。そして、リンク支持部材３０６，３０８の梁３０２，３０４への取付部において最大モーメントＭ１＝Ｆ・Ｌ（Ｌは摩擦力の発生部から梁３０２，３０４への取付部までの距離に応じた値）が作用する。このため、リンク支持部材３０６，３０８の強度を確保するために必要な断面せいＤは梁３０２への取付部に近づくほど大きくなり、断面せいＤを均一にする場合には、最大モーメントＭ１に対応した最大せいＤ１に合わせることが必要となる。また、梁３０２，３０４にも最大モーメントＭ１が作用するが、この最大モーメントＭ１に対して梁３０２，３０４の強度が不足する場合には、梁３０２，３０４の補強も必要になる。
【０００５】
このように、従来の制振構造３００では、リンク支持部材３０６，３０８および梁３０２，３０４に大きなモーメントが作用することに起因して、制振構造の大型化を招いてしまう。このため、上記図１５に示されるように、架構面の多くの部位を制振構造３００が塞ぐこととなり、開口部を設ける位置が制約されるなど、意匠上の自由度が小さくなってしまう。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、制振効果を維持しつつ制振構造の小型化を図れるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、構造物の架構の異なる２箇所の間にエネルギー吸収部を介在させた制振構造であって、前記エネルギー吸収部は、前記架構の変形に応じて回動する回動部材と、該回動部材の回動に応じてモーメントを発生するモーメント発生部とを備え、該モーメント発生部が発生したモーメントに応じて、前記架構に入力された振動エネルギーを吸収するよう構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、エネルギー吸収部はモーメント発生部がモーメントを発生することにより振動エネルギーを吸収する。このため、従来のように、せん断力によってエネルギー吸収を行う構成に比べて、架構に作用するモーメントを小さくできる。なお、「架構の異なる２箇所」とは、例えば、梁と梁、柱と柱、若しくは、梁と柱等を意味する。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の制振構造において、前記エネルギー吸収部を、前記架構に取り付けた一対の支持部材の間に介在させたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、エネルギー吸収部はモーメント発生部がモーメントを発生することにより振動エネルギーを吸収する。したがって、支持部材の各部位に作用するモーメントの、モーメント発生部からの距離に対する依存性は小さくなる。すなわち、支持部材の各部には、モーメント発生部が発生したモーメントにほぼ等しいモーメントが作用することとなる。このため、支持部材および支持部材の架構への取付部に大きなモーメントが作用することを防止でき、その結果、制振構造の小型化を図ることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載された発明は、請求項１記載の制振構造において、前記回動部材は前記架構に対して回転可能に支持されており、前記モーメント発生部は前記回動部材の当該支持部に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載された発明は、請求項２記載の制振構造において、前記回動部材は前記架構または前記支持部材に対して回転可能に支持されており、前記モーメント発生部は前記回動部材の当該支持部に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載された発明は、請求項３または４記載の制振構造において、前記回動部材は互いに回転可能に連結された複数の要素部材からなり、前記モーメント発生部は前記要素部材間の連結部にも設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６に記載された発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項記載の制振構造において、前記モーメント発生部は、前記回動部材の回動に伴う摩擦力によって摩擦抵抗モーメントを発生することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７に記載された発明は、請求項１乃至５のうち何れか１項記載の制振構造において、前記モーメント発生部は、前記回動部材の回動に応じて弾塑性的に捩り変形することにより捩りモーメントを発生することを特徴とする。
【００１６】
また、上述の如く、本発明の制振構造によれば小型化を図れるので、請求項８に記載する如く、請求項１乃至７のうち何れか１項記載の制振構造を柱に組み込むことが可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態である制振構造１０の正面図であり、図２は、図１の直線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。図１および図２に示す如く、制振構造１０は、構造物の或る階の梁１２と、１階下の梁１４との間に設けられている。梁１２および１４には、夫々、リンク支持部材１６および１８が固定されている。リンク支持部材１６とリンク支持部材１８との間にはリンク２０が設けられている。
【００１８】
リンク２０は、連結材２２と摩擦材２４とを備えている。連結材２２は摩擦材２４の一端にピン結合されている。そして、締付けボルト２６，２８が締付けられることで、摩擦材２４およびリンク支持部材１６，１８の間に締付け力が付与されている。
【００１９】
上記の構成によれば、地震の発生時に、上下階の梁１２，１４が水平方向に相対変位すると、リンク支持部材１６，１８の間にも水平方向の相対変位が生ずる。かかるリンク支持部材１６，１８の相対変位に応じて、連結材２２はリンク支持部材１６，１８に対して回動する。この場合、上記したように、摩擦材２４には締付け力が付与されているので、摩擦材２４の回動に伴って、リンク支持部材１６，１８と摩擦板２４との間に回転方向の摩擦力Ｆが作用する。したがって、摩擦材２４が等価半径ｒの円環形状である場合、リンク２０にはＭｔ＝Ｆ・ｒの摩擦抵抗モーメントが発生する。かかる摩擦抵抗モーメントＭｔによって地震動に伴う振動エネルギーが吸収されることにより、制振効果が得られる。なお、摩擦材２４の形状は円環形状に限らず三角形や四角形等、その他の形状であってもよく、その場合にも等価的な半径をｒとすれば、Ｍｔ＝Ｆ・ｒなる摩擦抵抗モーメントが発生することとなる。
【００２０】
図３は、本実施形態の制振構造１０における力学状態を表す図である。本実施形態の制振構造１０では、リンク２０には摩擦抵抗モーメントＭｔが生じる。また、リンク支持部材１６，１８には、▲１▼摩擦抵抗モーメントＭｔと、▲２▼連結材２２に生じる軸力の水平方向成分によるモーメントとが生じる。したがって、連結材５４に生じるモーメントは▲１▼と▲２▼の和となるが、▲２▼の値は十分に小さいので、上記した従来形式の制振構造３００のリンク支持部材３０６，３０８に生じる最大モーメントＭ１＝Ｆ・Ｌに比べれば、その値は十分に小さい。したがって、本実施形態の制振構造１０では、上記図１５〜図１５に示す従来の制振構造１００に比べて、リンク支持部材１６，１８およびそれらの梁１２，１４への取付部に作用するモーメントが十分に小さくなるので、リンク支持部材１６，１８の強度を確保するのに必要な断面せいＤ２を小さく抑えることができ、また、梁１２，１４を補強することも不要となる。
【００２１】
また、本実施形態において、リンク２０でのエネルギー吸収量が大きいほど制振効果は高くなり、そのエネルギー吸収量は摩擦抵抗モーメントＭｔと、摩擦材２４の回動角θとの積に比例する。そして、梁１２，１４の相対変位量に対する摩擦材２４の回動角θは、上下の摩擦材２４間の距離（図３に示すｈ）が小さいほど大きくなる。したがって、上記距離ｈが小さくなるように制振構造１０の寸法を設計することで、十分に高い制振効果を得ることができる。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、制振構造１０の小型化を図りつつ、摩擦抵抗モーメントＭｔによるエネルギー吸収によって高い制振効果を得ることが可能となっている。
【００２３】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００２４】
図４は、本発明の第２実施形態である制振構造５０の正面図であり、図５は図４の直線Ｖ−Ｖに沿った断面図である。図４および図５に示すように、リンク支持部材１６および１８の間にはリンク５２が設けられている。リンク５２は、連結材５４と摩擦材２４とを備えている。連結材５４は、リンク支持部材１８と摩擦材２４との間に回転可能に連結されている。そして、締付けボルト２８が締付けられることで、摩擦材２４およびリンク支持部材１８の間に締付け力が付与されている。一方、連結材５４はリンク支持部材１８に回転可能に連結されているが、本実施形態ではリンク支持部材１６との連結部には摩擦材２４は設けられていない。
【００２５】
上記の構成によれば、地震時に梁１２，１４間に水平方向の相対変位が生ずると、リンク支持部材１８と連結材５４との連結部に設けられた摩擦材２４によって摩擦抵抗モーメントＭｔが発生し、この摩擦抵抗モーメントＭｔにより振動エネルギーが吸収される。そして、本実施形態でも、リンク支持部材１６，１８には多少のせん断力が生じるが、その値は上記した従来形式のリンク支持部材３０６，３０８に生じるせん断力に比べて非常に小さくなるので、従来形式に比べて制振構造５０の小型化を図ることができる。
【００２６】
図６は、本発明の第３実施形態である制振構造７０の平面図であり、図７は図６の直線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った断面図である。図６および図７に示すように、リンク支持部材１６および１８の間にはリンク７２が設けられている。リンク７２は、連結材７４および７６と、摩擦材２４とを備えている。連結材７４と連結材７６とは摩擦材２４を介して回転可能に連結されている。また、上側の連結材７４はリンク支持部材１６と、また、下側の連結材７６はリンク支持部材１６と、それぞれ摩擦材２４を介して回転可能に連結されている。そして、これらの各連結部において摩擦材２４とリンク支持部材１６および１８とが、また、中央部において摩擦材２４どうしが、各締付ボルトで締付けられることで締付け力を付与されている。
【００２７】
上記の構成によれば、地震時に梁１２，１４間に水平方向の相対変位が生ずると、連結材７４，７６が互いに回動し、また、リンク支持部材１６，１８に対して回動する。かかる回動に伴って、各連結部に設けられた摩擦材２４により摩擦抵抗モーメントＭｔが発生し、この摩擦抵抗モーメントＭｔにより振動エネルギーが吸収されることで制振効果が得られる。
【００２８】
本実施形態でも、上記第１および第２実施形態と同様に、リンク支持部材１６，１８に生じるせん断力は、上記した従来形式のリンク支持部材３０６，３０８に生じるせん断力に比べて小さく、したがって、リンク支持部材１６，１８に作用するモーメントも摩擦抵抗モーメントＭｔにほぼ等しい小さな値となる。このため、制振構造７０の小型化を図りつつ、高い制振効果を得ることが可能となっている。
【００２９】
なお、上記第１〜第３実施形態では、梁１２および１４が鉛直方向に相対変位した場合にも、リンク支持部材１６，１８が回動し、かかる回動によって摩擦抵抗モーメントＭｔが発生する。このため、本実施形態によれば、梁１２および１４が鉛直方向に相対変位するような振動に対しても、制振効果を得ることが可能となっている。
【００３０】
また、上記第１〜第３実施形態では、摩擦材２４とリンク支持部材１６，１８の間、もしくは、摩擦材２４どうしの間で摩擦抵抗モーメントＭｔを発生させる構成とした。かかる構成によれば、摩擦材２４の半径ｒ（すなわち、摩擦が生ずる領域の半径）が正確に求まるから、締付けボルトによる締付け力および摩擦材２４とリンク支持部材１６，１８および連結材２２，５４，７４，７６との間の摩擦係数がわかれば、発生する摩擦抵抗モーメントＭｔの値も精度良く推定できる。
【００３１】
図８は、本発明の第４実施形態である制振構造１００の正面図であり、図９は図８の直線ＩＸＩ−ＩＸに沿った断面図である。図８および図９に示すように、リンク支持部材１６および１８の間にはリンク１０２が設けられている。リンク１０２は、連結材１０４と捩れ材１０６とを備えている。捩れ材１０６は弾塑性的な捩り変形挙動を示す例えば円盤状の部材であり、リンク支持部材１６および１８の両側面に固定されている。連結材１０４はこれらの捩れ材１０６を両側から挟むように、捩れ材１０６に固定されている。なお、捩れ材１０６の形状は円盤状に限らず、三角形や四角形等の他の形状を用いることもできる。
【００３２】
上記の構成によれば、地震の発生時に、梁１２，１４が水平方向に相対変位すると、連結材１０４がリンク支持部材１６，１８に対して回動する。かかる回動に伴って、捩れ材１０６に弾塑性的な捩り変形が生ずることにより振動エネルギーが吸収される。本実施形態でも上記第１実施形態と同様に、リンク支持部材１６，１８に生ずるせん断力は小さくなる。したがって、リンク支持部材１６，１８に生ずるモーメントも、捩れ材１０６に生ずる捩りモーメントにほぼ等しい小さな値となり、これにより、制振構造１００の小型化を図ることが可能となる。
【００３３】
図１０は、本発明の第５実施形態を示す正面図である。本実施形態では、制振構造を２００を構造物の柱２０２，２０４に組み込んでいる。制振構造２００は、上記何れかの実施形態の制振構造と同様の構成を有している。上述のように、上記各実施形態の制振構造では、リンク支持部材１６，１８の断面せいを小さくして小型化を図れることから、図１０に示すように制振構造を柱内部に設けることができるのである。なお、図１０では、説明の便宜上、図中左側の柱２０２が鋼管柱２０２ａにより構成された柱であり、右側の柱２０４がＨ型鋼２０４ａにより構成された柱であるものとしている。
【００３４】
図１１は、図１０の直線ＸＩ−ＸＩに沿った柱２０２の断面図である。同図に示すように、制振構造２００は、柱２０２を構成する鋼管２０２ａの内部に配設されている。
【００３５】
図１２は、図１０の直線ＸＩＩ−ＸＩＩに沿った柱２０４の断面図である。同図に示すように、制振構造２００は、柱２０４を構成するＨ型鋼２０４ａのフランジ間に配設されている。
【００３６】
このように制振構造を柱内部に設けることにより、柱と梁で囲まれた架構面には制振構造が現れないことになる。このため、架構面の任意の位置に開口部を設けることができるなど、意匠上の自由度が格段に向上する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、制振効果を維持しつつ制振構造の小型化を図ることができる。このため、制振構造を備える構造物の意匠上の自由度を高くすることができる。また、制振構造の小型化が図れることで、制振構造を柱に組み込むことも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態である制振構造の正面図である。
【図２】図１に示す制振構造の断面図である。
【図３】本実施形態の制振構造における力学状態を表す図である。
【図４】本発明の第２実施形態である制振構造の正面図である。
【図５】図４に示す制振構造の断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態である制振構造の正面図である。
【図７】図６に示す制振構造の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態である制振構造の正面図である。
【図９】図８に示す制振構造の断面図である。
【図１０】本発明の第５実施形態である制振構造の正面図である。
【図１１】図１０の直線ＸＩ−ＸＩに沿った断面図である。
【図１２】図１０の直線ＸＩＩＶ−ＸＩＩＶに沿った断面図である。
【図１３】従来の制振構造を表す正面図である。
【図１４】図１３の断面図である。
【図１５】従来の制振構造における力学状態を示す図である。
【符号の説明】
１０，５０，７０，１００，２００ 制振構造
１２，１４ 梁
１６，１８ リンク支持部材（支持部材）
２０，５２，７２，１０２ リンク
２２，５４，７４，７６，１０４ 連結材（回動部材）
２４ 摩擦材
２６，２８ 締付けボルト
１０６ 捩れ材
２０２，２０４ 柱[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration damping structure in which an energy absorbing portion is interposed between support members attached to a structure frame. The invention also relates to a pillar incorporating a damping structure.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART Conventionally, there has been known a vibration control structure in which a vibration control device is provided on a frame surface of a structure, and the vibration energy during an earthquake is absorbed by the vibration control device. FIG. 13 is a front view showing an example of such a conventional vibration damping structure, and FIG. 14 is a cross-sectional view along a line XIV-XIV in FIG. 13 and 14, the vibration damping structure 300 is provided between a beam 302 on a certain floor of the structure and a beam 304 one floor below. Link support members 306 and 308 are fixed to the beams 302 and 304, respectively. Two friction plates 310 are provided between the link support member 306 and the link support member 308 so as to sandwich them from both sides. The friction plate 310 is fixed to one of the link support members (the lower link support member 308 in the example of FIGS. 13 and 14) by a fastening bolt 312. A long hole 310 a extending in the horizontal direction is formed in the friction plate 310, and a fastening bolt 314 is tightened through the long hole 310 a and the link support member 306. A disc spring 316 is mounted on the tightening bolt 314, and a tightening force corresponding to the spring force generated by the disc spring 316 is applied to the friction plate 310 and the link support member 306.
[0003]
According to such a configuration, when the beams 302 and 304 on the upper and lower floors are relatively displaced in the horizontal direction at the time of the occurrence of the earthquake, a relative displacement in the horizontal direction is also generated between the friction plate 310 and the link support member 306. . At this time, since the tightening force is applied to the friction plate 310 and the link support member 306 as described above, a horizontal friction force is generated between the friction plate 310 and the link support member 306. Vibration energy is absorbed by the frictional force, and a vibration damping effect is obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 15 is a diagram illustrating a dynamic state of the above-described conventional vibration damping structure 300. As shown in FIG. 15, assuming that a horizontal frictional force generated between the friction plate 310 and the link support member 306 is F, each of the link support members 306 and 308 has a distance from a portion where the frictional force F acts. Act on the moment M. Then, the maximum moment M1 = FL at the portion where the link support members 306 and 308 are attached to the beams 302 and 304 (L is a value corresponding to the distance from the portion where the frictional force is generated to the portion where the link 302 and 304 are attached). Acts. For this reason, the cross section D required for securing the strength of the link support members 306 and 308 becomes larger as it approaches the portion to be attached to the beam 302. When the cross section D is made uniform, it corresponds to the maximum moment M1. It is necessary to match the maximum error D1. The maximum moment M1 also acts on the beams 302 and 304. If the strength of the beams 302 and 304 is insufficient for the maximum moment M1, the beams 302 and 304 also need to be reinforced.
[0005]
As described above, in the conventional vibration damping structure 300, a large moment acts on the link support members 306, 308 and the beams 302, 304, which results in an increase in the size of the vibration damping structure. For this reason, as shown in FIG. 15 described above, many portions of the frame surface are closed by the vibration damping structure 300, and the position at which the opening is provided is restricted, and the degree of freedom in design is reduced.
[0006]
The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to reduce the size of a vibration damping structure while maintaining a vibration damping effect.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a vibration damping structure in which an energy absorbing section is interposed between two different portions of a frame of a structure, wherein the energy absorbing section is A rotating member that rotates in accordance with the deformation of the frame, and a moment generating unit that generates a moment in accordance with the rotation of the rotating member; It is characterized in that it is configured to absorb the input vibration energy.
[0008]
According to the present invention, the energy absorbing section absorbs vibration energy by the moment generating section generating a moment. For this reason, the moment acting on the frame can be reduced as compared with the conventional configuration in which energy is absorbed by shearing force. Note that “two different places in a frame” means, for example, a beam and a beam, a column and a column, or a beam and a column.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to the first aspect, the energy absorbing portion is interposed between a pair of support members attached to the frame.
[0010]
According to the present invention, the energy absorbing section absorbs vibration energy by the moment generating section generating a moment. Therefore, the dependence of the moment acting on each part of the support member on the distance from the moment generating part is reduced. That is, a moment substantially equal to the moment generated by the moment generating portion acts on each portion of the support member. For this reason, a large moment can be prevented from acting on the support member and the mounting portion of the support member to the frame, and as a result, the size of the vibration damping structure can be reduced.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to the first aspect, the rotating member is rotatably supported by the frame, and the moment generating portion is provided on the rotating member. It is characterized by being provided on the supporting portion.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to the second aspect, the rotating member is rotatably supported on the frame or the supporting member, and the moment generating section is provided with It is provided on the support portion of the rotating member.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to the third or fourth aspect, the rotating member includes a plurality of element members rotatably connected to each other, and the moment generating unit includes the element. It is also provided at a connecting portion between members.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to any one of the first to fifth aspects, the moment generating section is configured to generate a frictional resistance due to a frictional force accompanying the rotation of the rotating member. It is characterized by generating a moment.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, in the vibration damping structure according to any one of the first to fifth aspects, the moment generating portion is elastically and plastically driven in accordance with the rotation of the rotating member. It is characterized in that a torsional moment is generated by torsional deformation.
[0016]
In addition, as described above, according to the vibration damping structure of the present invention, downsizing can be achieved. Therefore, as described in claim 8, the vibration damping structure according to any one of claims 1 to 7 is incorporated in a pillar. Is possible.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a front view of a vibration damping structure 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view along a line II-II in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the vibration damping structure 10 is provided between a beam 12 on a certain floor of the structure and a beam 14 one floor below. Link supporting members 16 and 18 are fixed to the beams 12 and 14, respectively. A link 20 is provided between the link support member 16 and the link support member 18.
[0018]
The link 20 includes a connecting member 22 and a friction member 24. The connecting member 22 is pin-connected to one end of the friction member 24. When the tightening bolts 26 and 28 are tightened, a tightening force is applied between the friction material 24 and the link support members 16 and 18.
[0019]
According to the above configuration, when the beams 12 and 14 on the upper and lower floors are relatively displaced in the horizontal direction during the occurrence of an earthquake, a relative displacement in the horizontal direction is also generated between the link support members 16 and 18. The connecting member 22 rotates with respect to the link support members 16 and 18 according to the relative displacement of the link support members 16 and 18. In this case, since the tightening force is applied to the friction material 24 as described above, the rotational friction between the link support members 16 and 18 and the friction plate 24 is generated with the rotation of the friction material 24. The force F acts. Therefore, when the friction material 24 has an annular shape with an equivalent radius r, a frictional resistance moment of Mt = F · r is generated in the link 20. Vibration energy accompanying the seismic motion is absorbed by the frictional resistance moment Mt, so that a vibration damping effect is obtained. The shape of the friction material 24 is not limited to the ring shape, but may be other shapes such as a triangle and a quadrangle. In this case, if the equivalent radius is r, the frictional resistance becomes Mt = F · r. A moment will be generated.
[0020]
FIG. 3 is a diagram illustrating a dynamic state of the vibration damping structure 10 of the present embodiment. In the vibration damping structure 10 of the present embodiment, a frictional resistance moment Mt is generated in the link 20. The link support members 16 and 18 generate (1) a frictional resistance moment Mt and (2) a moment due to a horizontal component of an axial force generated in the connecting member 22. Accordingly, the moment generated in the connecting member 54 is the sum of (1) and (2), but the value of (2) is sufficiently small, so that the link supporting members 306 and 308 of the above-described conventional vibration damping structure 300 are not provided. The value is sufficiently small compared to the maximum moment M1 = FL that occurs. Therefore, in the vibration damping structure 10 of the present embodiment, compared to the conventional vibration damping structure 100 shown in FIGS. 15 to 15, it acts on the link support members 16, 18 and their attaching portions to the beams 12, 14. Since the moment becomes sufficiently small, the cross section D2 required for securing the strength of the link support members 16 and 18 can be reduced, and the beams 12 and 14 need not be reinforced.
[0021]
Further, in the present embodiment, as the amount of energy absorbed by the link 20 increases, the damping effect increases, and the amount of energy absorption is proportional to the product of the frictional resistance moment Mt and the rotation angle θ of the friction material 24. The rotation angle θ of the friction member 24 with respect to the relative displacement of the beams 12 and 14 increases as the distance between the upper and lower friction members 24 (h in FIG. 3) decreases. Therefore, a sufficiently high vibration damping effect can be obtained by designing the dimensions of the vibration damping structure 10 so that the distance h becomes small.
[0022]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to obtain a high vibration damping effect by absorbing energy by the frictional resistance moment Mt while reducing the size of the vibration damping structure 10.
[0023]
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted or simplified.
[0024]
FIG. 4 is a front view of a vibration damping structure 50 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view along a straight line VV in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, a link 52 is provided between the link support members 16 and 18. The link 52 includes a connecting member 54 and the friction member 24. The connecting member 54 is rotatably connected between the link support member 18 and the friction member 24. When the tightening bolt 28 is tightened, a tightening force is applied between the friction material 24 and the link support member 18. On the other hand, the connection member 54 is rotatably connected to the link support member 18, but in the present embodiment, the friction material 24 is not provided at the connection portion with the link support member 16.
[0025]
According to the above configuration, when a relative displacement in the horizontal direction occurs between the beams 12 and 14 during an earthquake, a frictional resistance moment Mt is generated by the frictional material 24 provided at the connecting portion between the link support member 18 and the connecting member 54. The vibration energy is absorbed by the frictional resistance moment Mt. Also in the present embodiment, a slight shear force is generated in the link support members 16 and 18, but the value is very small as compared with the shear force generated in the above-described conventional link support members 306 and 308. The size of the vibration damping structure 50 can be reduced as compared with the conventional type.
[0026]
FIG. 6 is a plan view of a vibration damping structure 70 according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a cross-sectional view along a line VII-VII in FIG. As shown in FIGS. 6 and 7, a link 72 is provided between the link support members 16 and 18. The link 72 includes connecting members 74 and 76 and the friction member 24. The connecting member 74 and the connecting member 76 are rotatably connected via the friction material 24. The upper connecting member 74 is rotatably connected to the link supporting member 16, and the lower connecting member 76 is rotatably connected to the link supporting member 16 via the friction material 24. The frictional material 24 and the link support members 16 and 18 are tightened by the respective tightening bolts at the respective connecting portions, and the frictional materials 24 are tightened by the respective tightening bolts at the center.
[0027]
According to the above configuration, when a horizontal relative displacement occurs between the beams 12 and 14 during an earthquake, the connecting members 74 and 76 rotate with respect to each other and also rotate with respect to the link support members 16 and 18. Along with such rotation, a frictional resistance moment Mt is generated by the frictional material 24 provided at each connecting portion, and vibration energy is absorbed by the frictional resistance moment Mt, whereby a vibration damping effect is obtained.
[0028]
Also in the present embodiment, as in the first and second embodiments, the shear force generated in the link support members 16 and 18 is smaller than the shear force generated in the link support members 306 and 308 of the conventional type described above. The moment acting on the link support members 16 and 18 also has a small value substantially equal to the frictional resistance moment Mt. Therefore, it is possible to obtain a high damping effect while reducing the size of the damping structure 70.
[0029]
In the first to third embodiments, even when the beams 12 and 14 are relatively displaced in the vertical direction, the link support members 16 and 18 rotate, and the rotation generates the frictional resistance moment Mt. For this reason, according to the present embodiment, it is possible to obtain a vibration damping effect even for vibration in which the beams 12 and 14 are relatively displaced in the vertical direction.
[0030]
In the first to third embodiments, the friction resistance moment Mt is generated between the friction material 24 and the link support members 16 and 18 or between the friction materials 24. According to this configuration, since the radius r of the friction member 24 (ie, the radius of the region where friction occurs) is accurately determined, the tightening force by the tightening bolt and the friction member 24, the link support members 16, 18, and the connection members 22, 54 are used. , 74, 76, the value of the generated frictional resistance moment Mt can be accurately estimated.
[0031]
FIG. 8 is a front view of a vibration damping structure 100 according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along a straight line IXI-IX in FIG. As shown in FIGS. 8 and 9, a link 102 is provided between the link support members 16 and 18. The link 102 includes a connecting member 104 and a twist member 106. The torsion member 106 is, for example, a disk-shaped member exhibiting an elastic-plastic torsional deformation behavior, and is fixed to both side surfaces of the link support members 16 and 18. The connecting member 104 is fixed to the torsion member 106 so as to sandwich the torsion member 106 from both sides. Note that the shape of the torsion member 106 is not limited to the disk shape, and other shapes such as a triangle and a quadrangle can be used.
[0032]
According to the above configuration, when the beams 12, 14 are relatively displaced in the horizontal direction during the occurrence of an earthquake, the connecting member 104 rotates with respect to the link support members 16, 18. With this rotation, the torsional material 106 undergoes elasto-plastic torsional deformation, thereby absorbing vibration energy. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the shear force generated in the link support members 16 and 18 is reduced. Therefore, the moment generated in the link support members 16 and 18 also has a small value that is substantially equal to the torsional moment generated in the torsion member 106, whereby the size of the vibration damping structure 100 can be reduced.
[0033]
FIG. 10 is a front view showing a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the damping structure 200 is incorporated in the pillars 202 and 204 of the structure. The vibration damping structure 200 has the same configuration as the vibration damping structure of any of the above embodiments. As described above, in the vibration damping structure of each of the above-described embodiments, the cross section of the link support members 16 and 18 can be reduced to reduce the size. Therefore, as shown in FIG. You can do it. In FIG. 10, for convenience of explanation, it is assumed that the left column 202 in the figure is a column made of a steel tube column 202a, and the right column 204 is a column made of an H-shaped steel 204a.
[0034]
FIG. 11 is a cross-sectional view of the column 202 along the line XI-XI in FIG. As shown in the figure, the vibration damping structure 200 is disposed inside a steel pipe 202a constituting a column 202.
[0035]
FIG. 12 is a cross-sectional view of the column 204 along the line XII-XII in FIG. As shown in the figure, the vibration damping structure 200 is disposed between flanges of an H-shaped steel 204 a constituting a column 204.
[0036]
By providing the damping structure inside the pillar in this way, the damping structure does not appear on the frame surface surrounded by the pillar and the beam. Therefore, the degree of freedom in design is remarkably improved, for example, an opening can be provided at an arbitrary position on the frame surface.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the size of the vibration damping structure while maintaining the vibration damping effect. For this reason, the degree of design freedom of the structure having the vibration damping structure can be increased. Further, since the size of the vibration damping structure can be reduced, it is possible to incorporate the vibration damping structure into a pillar.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a vibration damping structure according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration damping structure shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a dynamic state in the vibration damping structure of the present embodiment.
FIG. 4 is a front view of a vibration damping structure according to a second embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view of the vibration damping structure shown in FIG.
FIG. 6 is a front view of a vibration damping structure according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the vibration damping structure shown in FIG.
FIG. 8 is a front view of a vibration damping structure according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view of the vibration damping structure shown in FIG.
FIG. 10 is a front view of a vibration damping structure according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view taken along the line XI-XI in FIG. 10;
FIG. 12 is a cross-sectional view along a line XIIV-XIIV in FIG. 10;
FIG. 13 is a front view illustrating a conventional vibration damping structure.
FIG. 14 is a sectional view of FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a dynamic state in a conventional vibration damping structure.
[Explanation of symbols]
10, 50, 70, 100, 200 Damping structure 12, 14 Beam 16, 18 Link support member (support member)
20, 52, 72, 102 Link 22, 54, 74, 76, 104 Connecting material (rotating member)
24 Friction material 26, 28 Tightening bolt 106 Torsion material 202, 204 Column
