JP2006249790A

JP2006249790A - Shear block damper

Info

Publication number: JP2006249790A
Application number: JP2005068303A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Iijima; 俊比古飯嶋; Shigeji Yagi; 茂治八木; Takeshi Munakata; 剛宗像; Tetsuo Ono; 徹郎小野
Original assignee: IIJIMA KENCHIKU JIMUSHO KK; Nagoya Institute of Technology NUC; SUS Corp
Current assignee: IIJIMA KENCHIKU JIMUSHO KK; Nagoya Institute of Technology NUC; SUS Corp
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shear block damper capable of having no strain hardening resulting from shear buckling, generating no stress concentration due to a secondary deformation by buckling, preventing it thereby from coming to a brittle destruction and preventing vertical bearing force from being impaired in the case of plastic deformation. <P>SOLUTION: In the shear block damper formed in a block-shape and displaying a damper function by installing in an optional position of a structure, it is made of aluminum alloy. A formula (I) La≥H and a formula (II) Lb≥H are formulized in relation to width (La), depth (Lb) and height (H). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ブロック形状をなし構造物の任意の箇所に設置されてダンパ機能を発揮する剪断ブロックダンパに係り、特に、アルミ合金製（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等）とすることにより高いダンパ機能を発揮することができるように工夫したものに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shear block damper that has a block shape and is installed at an arbitrary position of a structure and exhibits a damper function, and in particular, a high damper made of an aluminum alloy (such as an Al—Mg—Si alloy). It relates to things that are devised so that they can perform their functions.

金属の塑性特性を利用した金属ダンパを開示するものとして、例えば、特許文献１、特許文献２等がある。 For example, Patent Document 1, Patent Document 2 and the like are disclosed as metal dampers that utilize the plastic properties of metal.

特開２００１−１４０９６５号公報JP 2001-140965 A 特開２００３−２７７６６号公報JP 2003-27766 A

上記特許文献１、特許文献２に開示されている金属ダンパは、例えば、上側構造体と下側構造体の間に、支持体を介して塑性を有する金属体を配置したものである。そして、上記塑性を有する金属体の塑性変形を利用して振動エネルギを吸収しようとするものである。 The metal damper disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 is, for example, a metal body having plasticity disposed between a top structure and a bottom structure via a support. And it is going to absorb vibration energy using the plastic deformation of the metal body which has the said plasticity.

又、そのような金属ダンパの中には、ブロック状に形成された剪断ブロックダンパと称されるものがある。この種の剪断ブロックダンパは、ブロック形状をなしていて、構造物の任意の場所に設置され、地震発生時において剪断変型することにより地震による振動エネルギを吸収して構造物の健全性を維持するものである。 Among such metal dampers, there is a so-called shear block damper formed in a block shape. This kind of shear block damper has a block shape and is installed at any place of the structure. By shear deformation at the time of earthquake occurrence, it absorbs vibration energy due to earthquake and maintains the soundness of the structure. Is.

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、従来の剪断ブロックダンパの場合には、まず、剪断座屈による歪み硬化が発生してしまうという問題があった。
又、座屈による二次的変形による応力集中が発生し、脆性的な破壊に至ってしまうという問題があった。
さらに、ブロックのアスペクト比（縦横比率）が大きく、且つ、断面積が十分ではないので、塑性変型時に鉛直支持力が損なわれてしまうという問題があった。 The conventional configuration has the following problems.
That is, in the case of the conventional shear block damper, first, there is a problem that strain hardening due to shear buckling occurs.
In addition, there is a problem that stress concentration occurs due to secondary deformation due to buckling, leading to brittle fracture.
Furthermore, since the aspect ratio (length / width ratio) of the block is large and the cross-sectional area is not sufficient, there has been a problem that the vertical supporting force is impaired during plastic deformation.

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、剪断座屈による歪み硬化がなく、又、座屈による二次的変形による応力集中が発生せず、それによって、脆性的な破壊に至ってしまうということをなくし、さらに、塑性変型時に鉛直支持力が損なわれてしまうことを防止することが可能な剪断ブロックダンパを提供することにある。 The present invention has been made based on such points, and the object thereof is that there is no strain hardening due to shear buckling, and stress concentration due to secondary deformation due to buckling does not occur. An object of the present invention is to provide a shear block damper capable of eliminating the brittle fracture and preventing the vertical support force from being damaged during plastic deformation.

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による剪断ブロックダンパは、ブロック形状をなし構造物の任意の場所に設置されてダンパ機能を発揮する剪断ブロックダンパにおいて、アルミ合金製としたことを特徴とするものである。
又、請求項２による剪断ブロックダンパは、請求項１記載の剪断ブロックダンパにおいて、幅（Ｌａ）、奥行き（Ｌｂ）、高さ（Ｈ）の間に次の式（Ｉ）、（ＩＩ）に示す関係が成立していることを特徴とするものである。
Ｌａ≧Ｈ―――（Ｉ）
Ｌｂ≧Ｈ―――（ＩＩ）
又、請求項３による剪断ブロックダンパは、請求項１又は請求項２記載の剪断ブロックダンパにおいて、梁部材と斜めに設置されるブレース部材との間に設置されることを特徴とするものである。
又、請求項４による剪断ブロックダンパは、請求項１又は請求項２記載の剪断ブロックダンパにおいて、斜めに設置されるブレース部材相互間に設置されることを特徴とするものである。
又、請求項５による剪断ブロックダンパは、請求項１又は請求項２記載の剪断ブロックダンパにおいて、柱部材の途中に介挿されることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the shear block damper according to claim 1 of the present invention is made of an aluminum alloy in a shear block damper which has a block shape and is installed at an arbitrary place of the structure and exhibits a damper function. It is what.
The shear block damper according to claim 2 is the shear block damper according to claim 1, wherein the following formulas (I) and (II) are set between the width (La), the depth (Lb), and the height (H). This is characterized in that the relationship shown is established.
La ≧ H --- (I)
Lb ≧ H --- (II)
A shear block damper according to a third aspect of the present invention is the shear block damper according to the first or second aspect, wherein the shear block damper is installed between the beam member and the brace member installed obliquely. .
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the shear block damper according to the first or second aspect, wherein the shear block damper is installed between brace members installed obliquely.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the shear block damper according to the first or second aspect, wherein the shear block damper is interposed in the middle of the column member.

以上述べたように本願発明による剪断ブロックダンパによると、ブロック形状をなし構造物の任意の場所に設置されてダンパ機能を発揮する剪断ブロックダンパにおいて、アルミ合金製としたものであり、それによって、金属ダンパとして必要な十分な塑性特性を有することができると共に、加工性も良好であるので、所望形状の剪断ブロックダンパを容易に得ることができる。
又、幅（Ｌａ）、奥行き（Ｌｂ）、高さ（Ｌｈ）の間に次の式（Ｉ）、（ＩＩ）に示す関係が成立するように構成した場合には、まず、剪断座屈による歪み硬化の発生を防止することができ、又、座屈による二次的変形による応力集中の発生を抑制して脆性的な破壊に至ってしまうことを防止することができ、さらに、剪断ブロックダンパのアスペクト比が大きく、且つ、断面積が十分な構成になっているので、塑性変型時に鉛直支持力が損なわれてしまうことを防止することができる。その結果、金属ダンパとして優れた機能を備えることとなり、地震発生時においても高いダンパ機能を発揮して、建築物の健全性を確実に維持することができるものである。
Ｌａ≧Ｈ―――（Ｉ）
Ｌｂ≧Ｈ―――（ＩＩ） As described above, according to the shear block damper according to the present invention, in the shear block damper which has a block shape and is installed at an arbitrary place of the structure and exhibits a damper function, it is made of aluminum alloy, The metal block can have sufficient plastic properties necessary for a metal damper and has good workability, so that a shear block damper having a desired shape can be easily obtained.
In addition, when the relationship shown in the following expressions (I) and (II) is established among the width (La), depth (Lb), and height (Lh), first, due to shear buckling. Strain hardening can be prevented, stress concentration due to secondary deformation due to buckling can be suppressed, and brittle fracture can be prevented. Since the aspect ratio is large and the cross-sectional area is sufficient, it is possible to prevent the vertical support force from being damaged during plastic deformation. As a result, it has an excellent function as a metal damper, can exhibit a high damper function even in the event of an earthquake, and can reliably maintain the soundness of the building.
La ≧ H --- (I)
Lb ≧ H --- (II)

以下、図１乃至図４を参照して本発明の一実施の形態を説明する。本実施の形態による剪断ブロックダンパ１は、図１に示すような構成になっている。まず、本実施の形態による剪断ブロックダンパ１は、アルミ合金製（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等）であり、必要なダンパ機能を発揮するための十分な塑性特性を備えている共に、加工容易性も備えているものである。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The shear block damper 1 according to the present embodiment is configured as shown in FIG. First, the shear block damper 1 according to the present embodiment is made of an aluminum alloy (Al—Mg—Si alloy or the like), and has sufficient plastic properties for exhibiting a necessary damper function and is easy to process. It also has sex.

又、上記剪断ブロックダンパ１の幅（Ｌａ）、奥行き（Ｌｂ）、高さ（Ｈ）の間には、次の式（Ｉ）、（ＩＩ）に示す関係が成立するように構成されている。
Ｌａ≧Ｈ―――（Ｉ）
Ｌｂ≧Ｈ―――（ＩＩ）
このような条件を満足するような形状とすることにより、ダンパとして優れた履歴特性を備えることができるものである。
尚、図１中符号Ｑは作用する荷重を示しており、又、塑性変形した状態を破線で示している。 Further, the following relationships (I) and (II) are established between the width (La), depth (Lb), and height (H) of the shear block damper 1. .
La ≧ H --- (I)
Lb ≧ H --- (II)
By making the shape satisfying such conditions, it is possible to provide excellent hysteresis characteristics as a damper.
In addition, the code | symbol Q in FIG. 1 has shown the load which acts, and has shown the state deformed plastically with the broken line.

上記履歴特性について説明する。図２は比較例としての板状剪断ブロックダンパの履歴特性を示している。図２は横軸に変位量（δｃｍ）をとり、縦軸に荷重（ＱｋＮ）をとり、その関係を示す図である。この図２に示すように、ある一定の地点を境にして剪断座屈によるハードニング（歪み硬化）が発生してしまっている。 The history characteristics will be described. FIG. 2 shows the hysteresis characteristics of a plate-like shear block damper as a comparative example. FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the amount of displacement (δcm) on the horizontal axis and the load (QkN) on the vertical axis. As shown in FIG. 2, hardening (strain hardening) due to shear buckling has occurred at a certain point.

これに対して、本実施の形態による剪断ブロックダンパ１の場合は、図３に示すように、そのような剪断座屈によるハードニング（歪み硬化）は発生しておらず、安定した履歴特性を呈しており、ダンパとして優れた特性を備えた構成になっている。図３も図２と同様に横軸に変位量（δｃｍ）をとり、縦軸に荷重（ＱｋＮ）をとり、その関係を示す図である。 On the other hand, in the case of the shear block damper 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 3, hardening (strain hardening) due to such shear buckling does not occur, and stable hysteresis characteristics are obtained. It has a configuration with excellent characteristics as a damper. FIG. 3 is also a diagram showing the relationship between the displacement (δcm) on the horizontal axis and the load (QkN) on the vertical axis, as in FIG.

次に、図４を参照して、剪断ブロックダンパ１の実際の適用例を示す。図４は建築物３を模式的に示した図であり、まず、複数本（図では３本のみ示している）の柱５が立設されている。これら柱５の上下には梁７、７が設置されている。又、上記梁７、７相互間にはブレース９が斜め方向に延長された状態で設置されている。 Next, an actual application example of the shear block damper 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing the building 3. First, a plurality of pillars 5 (only three are shown in the figure) are erected. Beams 7 and 7 are installed above and below these columns 5. A brace 9 is installed between the beams 7 and 7 in an obliquely extended state.

上記構成をなす建築物３において、その適所に本実施の形態による剪断ブロックダンパ１が設置されている。具体的には、梁７とブレース９、９との間、ブレース９、９相互間、柱５の途中に夫々剪断ブロックダンパ１が設置されている。 In the building 3 having the above configuration, the shear block damper 1 according to the present embodiment is installed at an appropriate position. Specifically, the shear block damper 1 is installed between the beam 7 and the braces 9 and 9, between the braces 9 and 9, and in the middle of the column 5.

そして、地震発生時には、地震による振動エネルギによって発生する剪断力、引張力、圧縮力によって、各剪断ブロックダンパ１が剪断変形することになり、それによって、上記地震により発生した振動エネルギを吸収して、建築物１の健全性を維持するものである。 When an earthquake occurs, each shear block damper 1 is shear-deformed by the shearing force, tensile force, and compressive force generated by the vibrational energy from the earthquake, thereby absorbing the vibrational energy generated by the earthquake. This is to maintain the soundness of the building 1.

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
すなわち、剪断ブロックダンパ１をアルミ合金製（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等）とし、且つ、剪断ブロックダンパ１の幅（Ｌａ）、奥行き（Ｌｂ）、高さ（Ｈ）の間に、式（Ｉ）、（ＩＩ）に示す関係が成立するように構成したので、まず、剪断座屈による歪み硬化の発生を防止することができる。又、座屈による二次的変形による応力集中の発生を抑制して脆性的な破壊に至ってしまうことを防止することができる。さらに、剪断ブロックダンパ１のアスペクト比が大きく、且つ、断面積が十分な構成になっているので、塑性変型時に鉛直支持力が損なわれてしまうことを防止することができる。その結果、金属ダンパとして優れた機能を備えることとなり、地震発生時においても高いダンパ機能を発揮して、建築物３の健全性を確実に維持することができるものである。
又、上記したように、本実施の形態による剪断ブロックダンパ１はアルミ合金製（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等）であるので、加工が容易であり、よって、所望形状・大きさの剪断ブロックダンパ１を容易に得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
That is, the shear block damper 1 is made of an aluminum alloy (Al—Mg—Si based alloy or the like), and the formula (in between the width (La), depth (Lb), and height (H) of the shear block damper 1 Since the relationships shown in I) and (II) are established, first, the occurrence of strain hardening due to shear buckling can be prevented. In addition, it is possible to prevent the occurrence of brittle fracture by suppressing the occurrence of stress concentration due to secondary deformation due to buckling. Furthermore, since the aspect ratio of the shear block damper 1 is large and the cross-sectional area is sufficient, it is possible to prevent the vertical support force from being damaged during plastic deformation. As a result, an excellent function as a metal damper is provided, and a high damper function is exhibited even when an earthquake occurs, so that the soundness of the building 3 can be reliably maintained.
Further, as described above, since the shear block damper 1 according to the present embodiment is made of an aluminum alloy (such as an Al—Mg—Si alloy), it is easy to process, and therefore, a shear block having a desired shape and size. The damper 1 can be obtained easily.

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、アルミ合金としてはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金に限定されるものではなく、様々なものが考えられる。
又、剪断ブロックダンパの適用場所としては、図示したものに限定されるものではない。 The present invention is not limited to the one embodiment.
First, the aluminum alloy is not limited to the Al—Mg—Si based alloy, but various ones are conceivable.
Further, the application location of the shear block damper is not limited to the illustrated one.

本発明は、ブロック形状をなし構造物の任意の箇所に設置されてダンパ機能を発揮する剪断ブロックダンパに係り、特に、アルミ合金製（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金等）とすることにより高いダンパ機能を発揮することができるように工夫したものに関し、例えば、各種建築物に組み込まれる金属ダンパとして好適である。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a shear block damper that has a block shape and is installed at an arbitrary position of a structure and exhibits a damper function. Regarding what was devised so that a function can be exhibited, it is suitable as a metal damper incorporated in various buildings, for example.

本発明の一実施の形態を示す図で、剪断ブロックダンパの構成を示す斜視図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention, and is a perspective view which shows the structure of a shear block damper. 比較例を示す図で、板状要素の履歴特性を示す特性図である。It is a figure which shows a comparative example, and is a characteristic view which shows the log | history characteristic of a plate-shaped element. 本発明の一実施の形態を示す図で、剪断ブロックダンパの履歴特性を示す特性図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention, and is a characteristic view which shows the hysteresis characteristic of a shear block damper. 本発明の一実施の形態を示す図で、剪断ブロックダンパの適用例を示す正面図である。It is a figure which shows one embodiment of this invention, and is a front view which shows the example of application of a shear block damper.

Explanation of symbols

１剪断ブロックダンパ
３建築物
５柱
７梁
９ブレース

1 Shear block damper 3 Building 5 Column 7 Beam 9 Brace

Claims

In a shear block damper that has a block shape and is installed at any location of the structure and exhibits a damper function,
Shear block damper characterized by being made of aluminum alloy.

The shear block damper according to claim 1,
A shear block damper characterized in that the relationship represented by the following expressions (I) and (II) is established among the width (La), the depth (Lb), and the height (H).
La ≧ H --- (I)
Lb ≧ H --- (II)

The shear block damper according to claim 1 or 2,
A shear block damper installed between a beam member and a brace member installed obliquely.

The shear block damper according to claim 1 or 2,
A shear block damper, which is installed between brace members installed obliquely.

The shear block damper according to claim 1 or 2,
A shear block damper, which is inserted in the middle of a column member.