JP2011042974A - Vibration control device and structure having the same and aseismatic device and structure having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鉄骨、その他の構造物に設けられる振動制御装置に関する。 The present invention relates to a vibration control device provided in a steel frame or other structures.
例えば構造物の柱,梁間に対角線状に挿設する斜材(ブレース:brace)は、一般に柱,梁間の変形に伴って生ずる引張り力又は圧縮力を支持する。ブレースの耐力は、引張り力に対しては降伏耐力、圧縮力に対しては降伏耐力よりも小さい座屈耐力で決まり、座屈後は耐荷力が低下する。ところが最近、座屈を拘束することにより、圧縮に対しても引張りと同等の耐力を保持させる構造を備えたブレースが開発されている。このブレースは、地震荷重のように引張り・圧縮の繰返し軸力(繰返し変位)が作用する際の軸力降伏型履歴ダンパ(以下、軸力降伏型ダンパと略記する)を含む。 For example, diagonal members (brace) inserted diagonally between columns and beams of a structure generally support a tensile force or a compressive force that is generated due to deformation between the columns and beams. The yield strength of the brace is determined by the yield strength for the tensile force and the buckling strength smaller than the yield strength for the compression force, and the load bearing strength decreases after buckling. Recently, however, braces have been developed that have a structure that maintains the same proof strength as compression against compression by restraining buckling. This brace includes an axial force yield type hysteresis damper (hereinafter abbreviated as an axial force yield type damper) when a tensile / compressive repeated axial force (repeated displacement) acts like an earthquake load.
軸力降伏型ダンパを含むブレースとして、例えば、特許文献1、特許文献2に開示されたものが知られている。
図9に示すように、特許文献2のブレース200は、柱201と梁202間の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材203,203と、ブレース200の中間部に配された円形鋼管からなる中間材204と、それぞれ一端がこの中間材204に連結され、他端が端継手板205に固着された一対の軸力降伏型ダンパ部材206とで構成されており、端継手板205は接合部材203,203にボルトBによって取付けられる。
軸力降伏型ダンパ部材206は、中間材204の端部204aに取付けられた十字型割り込みガセットプレート207と、一端がこの十字型ガセットプレート207にすみ肉溶接接合され、他端が端継手板205にすみ肉溶接接合された複数の芯材206aと、この複数(図では4本)の芯材206a同士を所定の間隔をおいて平行に配列する十字型スペーサ208と、この複数の芯材206aと所定のすき間をあけて嵌合・外接する角形鋼管からなる補剛鋼管206bとで構成されている。
As braces including an axial force yield type damper, for example, those disclosed in
As shown in FIG. 9, the
The axial yield
以上の構造部材の作用は以下の通りである。
例えば地震荷重が作用するとブレース200は引張りと圧縮の交番軸力を受けるが、この軸力はブレース両端の接合部材203から端継手板205を介して軸力降伏型ダンパ206の芯材206aを経て中間材204に伝わる。そして引張り軸力が芯材206aの降伏軸力+Nyに達すると塑性変形+δが生じ、圧縮軸力が芯材206aの降伏軸力−Nyに達すると塑性変形−δが生ずる。この際、圧縮軸力を受けた芯材206aは座屈変形しようとするが、外接する補剛鋼管206bによってその変形が拘束されて座屈が防止される。こうしてブレース200全体が履歴曲線を描いて応答し、その結果、地震エネルギが吸収されて振動は減衰する。
The operation of the above structural members is as follows.
For example, when an earthquake load is applied, the
上述の軸力降伏型ダンパは、中小地震時や暴風時には降伏せず、大地震時には降伏してエネルギを吸収するが、柱間隔や梁間隔が狭い構造物に適用しようとすると、ブレースの長さの大部分をボルト連結に占有される。また、中小地震時や暴風時には上述の軸力降伏型ダンパは弾性であるが、その断面力が大きい場合、連結のためのボルト本数が多数になる。このような場合、ブレースの長さの大部分がボルト連結に占有されて、設計上必要なダンパ区間が確保できなくなるという課題があった。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、間口の狭い構面に設置しても、耐震、制震機能を十分に発揮できる振動制御装置を提供することを目的とする。
The above-mentioned axial yield type damper does not yield during small and medium earthquakes or storms, but yields and absorbs energy during large earthquakes, but if it is applied to structures with narrow column spacing or beam spacing, the length of the brace Most of it is occupied by bolt connection. In addition, the above-described axial force yield type damper is elastic during small and medium earthquakes or storms, but when the cross-sectional force is large, the number of bolts for connection becomes large. In such a case, there is a problem that most of the length of the brace is occupied by the bolt connection, and a damper section necessary for design cannot be secured.
The present invention has been made based on such a problem, and an object of the present invention is to provide a vibration control device that can sufficiently exhibit an earthquake resistance and a vibration control function even when installed on a structure with a narrow frontage.
特許文献2に開示されている軸力降伏型ダンパは、荷重を弾性域で受ける部分と、降伏した後にダンパとして機能しエネルギを吸収する部分とが直列にかつ一体的に配列されていたので、ブレースとして相当の長さが必要であった。
そこでなされた本発明の振動制御装置は、構造物の架構の構面内に設置され、外力による構造物の揺れを低減する振動制御装置であって、破断強度Qcで破断するトリガ部材を有する耐震機材と、粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備える。
この耐震機材は、構造物の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Qcを超えてトリガ部材が破断するまで構造物の振動に抵抗する。
また、粘性系又は摩擦系の制震ダンパ(以下、制震ダンパ、と総称することがある)は、構造物の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Qcを超えてトリガ部材が破断すると、構造物の振動エネルギを吸収する。
本発明の振動制御装置は、耐震機材と粘性系又は摩擦系の制震ダンパとを独立して備えており、構面内に耐震機材と制震ダンパとを並列に設置できるし、また、構面内に耐震機材と制震ダンパとを交差させて設置できる。したがって、従来の軸力降伏型ダンパに比べて、全長を短くできるので、その機能を落とすことなく間口の狭い構面に設置することができる。
In the axial force yield type damper disclosed in
The vibration control device of the present invention made there is a vibration control device that is installed in the frame of a structure frame and reduces the vibration of the structure due to external force, and has an earthquake resistant member having a trigger member that breaks at a breaking strength Qc. Equipment and a viscous or friction damping damper are provided independently.
This earthquake-resistant equipment resists the vibration of the structure until the load applied to the trigger member due to the vibration of the structure exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks.
In addition, in a viscous or frictional damping damper (hereinafter sometimes referred to as a damping damper), the load applied to the trigger member by the vibration of the structure exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks. Then, the vibration energy of the structure is absorbed.
The vibration control device of the present invention is provided with an earthquake-resistant equipment and a viscous or friction-based damping damper independently, and the earthquake-resistant equipment and the damping damper can be installed in parallel on the construction surface. It is possible to install seismic equipment and damping dampers in the plane. Accordingly, since the overall length can be shortened as compared with the conventional axial yield type damper, it can be installed on a narrow construction surface without deteriorating its function.
本発明の振動制御装置は耐震機材を備える。耐震とは、よく知られているように、構造物を堅牢にすることで地震の力に抵抗し、地震力を受けても構造物の損傷を軽減させることをいう。本発明における耐震機材は、この耐震機能を発揮する。ただし、大きな揺れに対して耐震機材のみで抵抗するのは限界があることから、本発明では破断強度Qcで破断するトリガ部材を設ける。
本発明は、粘性系又は摩擦系の制震ダンパを備える。制震とは、地震動によるエネルギを吸収して構造物の揺れを抑え、構造物の損傷を軽減させることをいう。本発明は、トリガ部材が破断した以降は制震ダンパが、揺れのエネルギを吸収して構造物の揺れを抑える。
The vibration control device of the present invention includes earthquake-resistant equipment. As is well known, the term “earthquake resistance” means that the structure is made strong to resist the force of the earthquake, and the damage to the structure is reduced even when the earthquake is applied. The seismic equipment in the present invention exhibits this seismic function. However, since there is a limit to resisting a large shake with only earthquake-resistant equipment, the present invention provides a trigger member that breaks at the breaking strength Qc.
The present invention includes a viscous or friction damping damper. Seismic control refers to absorbing energy from seismic motion to suppress structural shaking and reduce structural damage. In the present invention, after the trigger member is broken, the vibration damper absorbs the vibration energy and suppresses the vibration of the structure.
本発明の振動制御装置において、耐震機材は、トリガ部材を着脱自在に設けることが好ましい。そうすれば、破断したトリガ部材を新たなトリガ部材に交換することで、地震によりトリガ部材が破断した振動制御装置を容易に復旧できる。つまり、この耐震機材は、繰り返して使用できる。 In the vibration control device of the present invention, it is preferable that the earthquake-resistant equipment is provided with a trigger member in a detachable manner. Then, by replacing the broken trigger member with a new trigger member, the vibration control device in which the trigger member is broken by an earthquake can be easily recovered. In other words, this earthquake-resistant equipment can be used repeatedly.
この耐震機材をブレースとして具体化した例として、一端部が架構の一部に結合される第1負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、第1負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第2負荷伝達体と、第1負荷伝達体と第2負荷伝達体とを貫通して第1負荷伝達体と第2負荷伝達体の相対変位を拘束するトリガ部材と、を備える構成が提案される。
この耐震機材は、構造物が揺れると、第1負荷伝達体と第2負荷伝達体が相対的に接近し又は離間するように変位しようとする。この変位に伴って、第1負荷伝達体と第2負荷伝達体を貫通するトリガ部材には、せん断力が負荷される。この負荷がトリガ部材の破断強度Qcを超えると、トリガ部材は破断する。着脱自在なトリガ部材としては、第1負荷伝達体、第2負荷伝達体に形成される貫通孔に装着される例えばシャーピンを用いることができる。
As an example in which the seismic equipment is embodied as a brace, a first load transmission body whose one end is coupled to a part of the frame, and one end is coupled to another part of the frame, the first load transmission body and the axial direction A trigger member that passes through the first load transmission body and the second load transmission body and restrains the relative displacement between the first load transmission body and the second load transmission body; A configuration comprising is proposed.
When the structure is shaken, the seismic equipment tends to be displaced so that the first load transmission body and the second load transmission body are relatively approached or separated from each other. Along with this displacement, a shearing force is applied to the trigger member penetrating the first load transmission body and the second load transmission body. When this load exceeds the breaking strength Qc of the trigger member, the trigger member breaks. As the detachable trigger member, for example, a shear pin attached to a through hole formed in the first load transmission body and the second load transmission body can be used.
耐震機材は、以上のほかに、ブレースと梁の間に介在させることもできる。この耐震機材は、互いに相対変位が可能に配置される第3負荷伝達体及び第4負荷伝達体と、第3負荷伝達体と第4負荷伝達体とを貫通して第3負荷伝達体と第4負荷伝達体の相対変位を拘束するトリガ部材と、を備える構成にできる。この場合、第3負荷伝達体はブレースに固定され、第4負荷伝達体は梁に固定される。
この耐震機材は、構造物が揺れると、第3負荷伝達体と第4負荷伝達体が相対的に接近し又は離間するように変位しようとする。この変位に伴って、第3負荷伝達体と第4負荷伝達体を貫通するトリガ部材には、せん断力が負荷される。この負荷がトリガ部材のせん断強度Qcを超えると、トリガ部材は破断する。着脱自在なトリガ部材としてシャーピンを使用できるのは、上述のとおりである。
In addition to the above, earthquake-resistant equipment can be interposed between braces and beams. The seismic equipment penetrates the third load transmission body and the fourth load transmission body, the third load transmission body and the fourth load transmission body, and the third load transmission body and the fourth load transmission body. And a trigger member that restrains the relative displacement of the four load transmission bodies. In this case, the third load transmission body is fixed to the brace, and the fourth load transmission body is fixed to the beam.
When the structure is shaken, the seismic equipment tends to be displaced so that the third load transmission body and the fourth load transmission body are relatively close to each other or separated from each other. With this displacement, a shearing force is applied to the trigger member that penetrates the third load transmission body and the fourth load transmission body. When this load exceeds the shear strength Qc of the trigger member, the trigger member breaks. As described above, the shear pin can be used as the detachable trigger member.
本発明は、以上説明した振動制御装置を備えた構造物を提供する。つまり本発明は、1又は2以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、構面内に設置され、外力による構造物本体の揺れを低減する振動制御装置と、を備え、振動制御装置が、破断強度Qcで破断するトリガ部材を設ける耐震機材と、粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備える。この耐震機材は、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Qcを超えてトリガ部材が破断するまで構造物の振動に抵抗する。また、制震ダンパは、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Qcを超えてトリガ部材が破断すると、構造物本体の振動エネルギを吸収する。
本発明の構造物に、上述した耐震機材の構成を採用できることはいうまでもない。
The present invention provides a structure including the vibration control device described above. That is, the present invention includes a structure main body composed of a frame having one or two or more structural surfaces, and a vibration control device that is installed in the structural surface and reduces shaking of the structure main body due to an external force. However, an earthquake-resistant equipment provided with a trigger member that breaks at a breaking strength Qc and a viscous or frictional damping damper are provided independently. This earthquake-resistant equipment resists the vibration of the structure until the load applied to the trigger member by the vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks. In addition, when the load applied to the trigger member due to vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks, the vibration damping damper absorbs vibration energy of the structure body.
It goes without saying that the structure of the earthquake-resistant equipment described above can be adopted for the structure of the present invention.
振動制御装置を構成する耐震機材は、制震ダンパとともに使用される他、耐震装置として単独で使用できる。つまり本発明は、構造物の架構の構面内にブレースとして設置され、外力による構造物の揺れに抵抗する耐震装置であって、一端部が架構の一部に結合される第1負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、第1負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第2負荷伝達体と、第1負荷伝達体と第2負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられるトリガ部材と、を備えることを特徴とする。
同様に本発明は、構造物の架構の構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による構造物の揺れに抵抗する耐震装置であって、互いに相対変位が可能に配置される第3負荷伝達体及び第4負荷伝達体と、第3負荷伝達体と第4負荷伝達体とを貫通して第3負荷伝達体と第4負荷伝達体の相対変位を拘束するトリガ部材と、を備え、第3負荷伝達体はブレースに固定され、かつ第4負荷伝達体は梁に固定される構成にできる。
The earthquake-resistant equipment constituting the vibration control device can be used alone as an earthquake-resistant device in addition to being used with a vibration damper. That is, the present invention is a seismic device that is installed as a brace in a structural surface of a structural frame and resists shaking of the structure due to an external force, and has a first load transmission body having one end coupled to a part of the structural frame. And one end portion is coupled to the other part of the frame and passes through the first load transmission body, the second load transmission body arranged along the axial direction, the first load transmission body and the second load transmission body. And a trigger member that is detachably provided.
Similarly, the present invention is a seismic device that is installed between a beam and a brace within a frame of a structure frame and resists the shaking of the structure due to an external force, and is arranged so as to be capable of relative displacement. A trigger member that passes through the third load transmission body and the fourth load transmission body, and that restricts the relative displacement between the third load transmission body and the fourth load transmission body; The third load transmission body is fixed to the brace, and the fourth load transmission body is fixed to the beam.
また本発明は、上記耐震装置を単独で備える以下の構造物を提供する。つまりこの構造物は、1又は2以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、構面内に設置され、外力による構造物本体の揺れを低減する耐震ブレースとして機能する耐震装置と、を備える。そして、この耐震装置は、破断強度Qcで破断するトリガ部材を有し、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Qcを超えてトリガ部材が破断するまで構造物本体の振動に抵抗する。さらに、この振動制御装置は、一端部が架構の一部に結合される第1負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、第1負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第2負荷伝達体と、第1負荷伝達体と第2負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられるトリガ部材と、を備えることを特徴とする。
同様に本発明の構造物は、1又は2以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による構造物本体の揺れを低減する耐震機材として機能する耐震装置と、を備える。そして耐震装置は、破断強度Qcで破断するトリガ部材を有し、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Qcを超えてトリガ部材が破断するまで構造物の振動に抵抗し、互いに相対変位が可能に配置される第3負荷伝達体及び第4負荷伝達体を有し、第3負荷伝達体はブレースに固定され、かつ第4負荷伝達体は梁に固定される。そして、トリガ部材は、第3負荷伝達体と第4負荷伝達体とを貫通して第3負荷伝達体と第4負荷伝達体の相対変位を拘束する構造物とすることが好ましい。
Moreover, this invention provides the following structures provided with the said earthquake-resistant apparatus independently. That is, this structure includes a structure main body having a frame having one or two or more structural surfaces, and a seismic device that is installed in the structural surface and functions as an earthquake-resistant brace that reduces shaking of the structure main body due to external force. Prepare. The seismic device has a trigger member that breaks at the breaking strength Qc, and the load applied to the trigger member by the vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc until the trigger member breaks. Resist. Further, the vibration control device includes a first load transmission body having one end portion coupled to a part of the frame, and one end portion coupled to another portion of the frame, and is arranged along the first load transmission body along the axial direction. And a trigger member that penetrates the first load transmission body and the second load transmission body and is detachably provided.
Similarly, the structure of the present invention has a structure main body composed of a frame having one or more structural surfaces, and is installed between the beam and the brace in the structural surface, thereby reducing the vibration of the structure main body due to external force. A seismic device that functions as seismic equipment. The seismic device has a trigger member that breaks at the breaking strength Qc, and resists the vibration of the structure until the load applied to the trigger member by the vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks. The third load transmission body and the fourth load transmission body are disposed so as to be capable of relative displacement with respect to each other, the third load transmission body is fixed to the brace, and the fourth load transmission body is fixed to the beam. The trigger member is preferably a structure that passes through the third load transmission body and the fourth load transmission body and restricts the relative displacement between the third load transmission body and the fourth load transmission body.
本発明によれば、耐震機材と制震ダンパとを独立して備えており、構面内に耐震機材と制震ダンパとを並列に設置できるし、また、構面内に耐震機材と制震ダンパとを交差させて設置できる。したがって、従来の軸力降伏型ダンパに比べて、全長を短くできるので、その機能を落とすことなく間口の狭い構面に設置することができる。 According to the present invention, the seismic equipment and the damping damper are provided independently, and the seismic equipment and the damping damper can be installed in parallel in the construction surface. Can be installed crossing a damper. Accordingly, since the overall length can be shortened as compared with the conventional axial yield type damper, it can be installed on a narrow construction surface without deteriorating its function.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明の耐震装置を詳細に説明する。
構造物の架構1の構面2内に設置される本実施の形態による振動制御装置10は、図1に示すように、耐震ブレース(耐震機材)20と、粘性系制震ダンパ50とから構成される。振動制御装置10は、架構1を構成する柱3,3と梁4,4によって囲まれた間口5内において、耐震ブレース20と粘性系制震ダンパ50とが並列に設置されている。柱3,3と梁4,4の交差部には、ガゼットプレート6,7が固定されている。
Hereinafter, the seismic apparatus of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
As shown in FIG. 1, the
耐震ブレース20は、一端が継手41によりガゼットプレート6に取付けられ、他端が継手42によりガゼットプレート7に取付けられている。継手41はガゼットプレート6に対して、また、継手42はガゼットプレート7に対して、リベット等の締結部材により固定されている。耐震ブレース20は、一端(負荷伝達体21)が継手41に対して回転可能に、また、他端(負荷伝達体22)が継手42に対して回転可能に、ボルトB等の締結部材により取付けられている。
粘性系制震ダンパ50は、一端が継手51によりガゼットプレート6に取付けられ、他端が継手52によりガゼットプレート7に取付けられている。継手51はガゼットプレート6に対して回転可能に、また、継手52はガゼットプレート7に対して回転可能に、ボルトB等の締結部材により取付けられている。
One end of the
One end of the viscous
振動制御装置10において、耐震ブレース20は破断強度Qcが加わるまでは地震動による外力に抵抗する。しかし、破断強度Qcを超える荷重が加わるとその一部(シャーピン29)が破断して、耐震ブレース20は地震動に対する抵抗力を失う。耐震ブレース20が抵抗力を失うと、振動制御装置10は、粘性系制震ダンパ50が作動して、大きな地震動に対して制震する。このように、制震装置10は、耐震ブレース20と粘性系制震ダンパ50を架構1に並列に設け、各々に異なる機能を持たせる機能分離型の振動制御装置と位置づけられる。
In the
<耐震ブレース20>
図1、図2を参照しながら、耐震ブレース20をより詳しく説明する。
耐震ブレース20は、継手41を介して架構1のガゼットプレート6に接続される負荷伝達体21と、継手42を介して架構1のガゼットプレート7に接続される負荷伝達体22を備える。負荷伝達体21と負荷伝達体22は、厚さが同じ平板状の鋼材(例えば、軟鋼、極軟鋼)から構成され、負荷伝達体21の方が負荷伝達体22よりも長く作製されている。なお、耐震ブレース20の他の構成部材も、特に断らない限り、同様の鋼材から構成されている。
負荷伝達体21の幅方向の端縁には、スライダ23,23が所定間隔を空けて固定されている。スライダ23,23は、負荷伝達体21の幅方向の両縁に設けられている。スライダ23,23は、ベアリング材等の摺動性のよい材料から構成されるのが好ましい。
<
The
The
耐震ブレース20は、負荷伝達体21,22を挟み、所定の間隔を空けて対向配置される一対のフレーム板25,25を備える。フレーム板25,25には、後述するシャーピン(トリガ部材)29が貫通する貫通孔32,34が形成されている。
また、フレーム板25,25は、幅方向の端部が接続片26,26に固定され、接続片26,26とともに、フレーム27を構成する。フレーム27は、接続片26,26の内面側にレール24,24を設けている。
レール24,24には、負荷伝達体21に固定されるスライダ23,23が摺動可能に設置されている。したがって、負荷伝達体21は、後述するシャーピン29による拘束がなければ、フレーム27の一端側において進退可能である。また、負荷伝達体22は、フレーム27の他端側の内部にその一部が挿入されるとともに、フレーム27に固定される。負荷伝達体21,22には、フレーム27から突出した部分に、継手41,42との取付けのためのボルトBが貫通する貫通孔30,31が設けられている。また、負荷伝達体21には、フレーム27内に隠れる部分に、シャーピン29が貫通する貫通孔33が設けられている。負荷伝達体21が本発明の第1負荷伝達体(又は第2負荷伝達体)を構成し、負荷伝達体22とフレーム27とで本発明の第2負荷伝達体(又は第1負荷伝達体)を構成する。
The earthquake-
Further, the end portions of the
耐震ブレース20は、シャーピン29を備える。シャーピン29は、フレーム板25の貫通孔32、負荷伝達体21の貫通孔33及びフレーム板25の貫通孔34を貫通して、耐震ブレース20に配置される。そうすることにより、フレーム27に対する負荷伝達体21の相対的な変位(以下単に変位)が拘束される。フレーム27に負荷伝達体22が固定されているので、負荷伝達体21と負荷伝達体22との相対的な変位も拘束される。
シャーピン29の頂部とフレーム板25の間、及びシャーピン29の先端部とフレーム板25の間にはピン固定具28が介在している。ピン固定具28は、ワッシャの機能を有するとともに、シャーピン29が耐震ブレース20から抜け出るのを防ぐ機能を有する。
The earthquake-
A
耐震ブレース20には、地震動により構造物の架構1が揺れると、図2(c)に白抜き矢印で示すように圧縮力が負荷される。同様に、耐震ブレース20には、図2(c)に黒塗り矢印で示すように引張り力が負荷される。耐震ブレース20は、圧縮力(又は引張り力)が負荷伝達体21,22に負荷されると、負荷伝達体21と負荷伝達体22とは、近接する向き(又は離間する向き)に変位しようとする。ところが、フレーム27に対してスライド可能な負荷伝達体21が、負荷伝達体22に対して固定されたフレーム27とともに、シャーピン29によりピン止めされている。
When the
耐震ブレース20に圧縮力又は引張り力が負荷されると、フレーム板25と負荷伝達体21とが逆向きの力を受けるので、シャーピン29には、平行で逆向きの2つの力が作用し、せん断力Qが負荷される。このせん断力Qが、シャーピン29のせん断による破断強度Qc未満であれば、負荷伝達体21は、負荷伝達体22に近接する向きへの変位が拘束される。なお、シャーピン29の弾性変形、塑性変形による微小な変形は、ここでいう変位に考慮していない。
せん断力Qが破断強度Qcを超えると、シャーピン29は破断するので、負荷伝達体21は変位の拘束が解ける。したがって、負荷伝達体21は、圧縮力又は引張り力に応じて、負荷伝達体22に近接する向き又は離間する向きに変位する。
When a compressive force or a tensile force is applied to the
When the shearing force Q exceeds the breaking strength Qc, the
以上のように作動する耐震ブレース20は、地震動に伴う圧縮力又は引張り力により生ずるせん断力Qがシャーピン29の破断強度Qc未満の範囲において、地震動に抵抗する。シャーピン29の径、その他の仕様を調整することにより、中小の地震、暴風による構造物の揺れに対して抵抗する破断強度Qcを設定できる。振動制御装置10は、破断強度Qcを超えるせん断力がシャーピン29に負荷される大地震に対しては、粘性系制震ダンパ50が地震動による入力エネルギを吸収する。
大地震によりシャーピン29が破断しても、破断したシャーピン29に替えて新たなシャーピン29をその後に取付けることにより、耐震ブレース20を容易に復旧できる。
The
Even if the
<粘性系制震ダンパ50>
振動制御装置10は、耐震ブレース20のシャーピン29が破断した後に、粘性系制震ダンパ50が地震動による入力エネルギを吸収して、構造物の振動を低減する。
粘性系制震ダンパ50は、地震動による入力エネルギを粘性材や粘弾性材による熱エネルギに変換することで振動を低減する。粘性系制震ダンパ50は、一般に、オイルダンパ、粘性ダンパ及び粘弾性ダンパに分類されるが、各々が公知であるので、ここでの説明は省略する。粘性系制震ダンパ50として、以上のように分類されるいずれのダンパをも用いることができる。粘性系制震ダンパ50は、軸力降伏型ダンパに比べてコンパクトにできるので、間口5が狭い構面2にも無理なく適用できる。
粘性系制震ダンパ50に代えて摩擦系制震ダンパを用いることができる。この場合でも、耐震ブレース20のシャーピン29が破断した後に、地震動による入力エネルギを摩擦系制震ダンパが吸収して、構造物の振動を低減する。また、摩擦系制震ダンパも、軸力降伏型ダンパに比べてコンパクトにできるので、間口5が狭い構面2にも無理なく適用できる。
<
In the
The viscous
Instead of the viscous damping
<効果>
耐震ブレース20及び粘性系制震ダンパ50を構面2に並設した振動制御装置10は、エネルギが相対的に小さい中小の地震、暴風に対して、耐震ブレース20が抵抗することにより構造物の振動を低減する。エネルギが相対的に大きい大地震に対して振動制御装置10は、粘性系制震ダンパ50がエネルギを吸収して構造物の振動を低減する。
振動制御装置10は、耐震ブレース20と粘性系制震ダンパ50とに機能を分離して並設する構成を採用したので、従来の直列に機能が並んだ軸力降伏型ダンパに比べて、長さを短くできる。したがって、間口5の狭い架構1に設置した場合にも、高い耐震性能を持たせることができる。
<Effect>
The
Since the
また、振動制御装置10は、耐震ブレース20のシャーピン29が破断した後はばね剛性を失うため、構造(架構1)は振動が長周期化し、慣性力が従来の軸力降伏型ダンパに比べて低減される。
さらに、従来の軸力降伏型ダンパは鋼材が降伏を繰り返すために軸力を受ける回数に制限があるのに対して、振動制御装置10の粘性系制震ダンパ50はそのような繰り返しの制限がない。
In addition, since the
Further, the conventional axial yield type damper has a limit in the number of times it receives an axial force because the steel material repeats yielding, whereas the viscous damping
<振動制御装置10の設置例>
振動制御装置10は図1に示す以外の任意の形態で架構1に設置できる。図3を参照して説明する。
はじめに、振動制御装置10は、架構1の構面2の全てに設置する必要はない。次に、振動制御装置10を設ける傾斜の向きは、右上がり、左上がりのいずれでもよい。
また、1つの構面2に設置される振動制御装置10は1つに限らない。2つの振動制御装置10を八の字型に配置し、あるいは2つの振動制御装置10を交差させて配置できる。
さらに、2つの振動制御装置10を交差させた組を、1つの構面2内に2組設置することもできる。このように、架構1の構造、強度に応じて、振動制御装置10を必要な箇所に設けることができる。なお、図3において、2本の線が1つの振動制御装置10を示している。
<Example of installation of
The
First, it is not necessary to install the
Further, the number of
Furthermore, two sets of crossing two
<変更例 その1>
振動制御装置10は、1つの耐震ブレース20と1つの粘性系制震ダンパ50の組合せを示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図4に示すように、1つの耐震ブレース20と2つの粘性系制震ダンパ50を組み合わせて振動制御装置100を構成することができる。この場合、2つの粘性系制震ダンパ50は、ダンパ特性を同じにするのが一般的であるが、これに限るものではない。また、1つの耐震ブレース20と2つの粘性系制震ダンパ50の配列は、耐震ブレース20を間に挟んだ対称の形態に限らず、耐震ブレース20を端に配置し、その側に2つの粘性系制震ダンパ50を並べて配置することもできる。また、図示しないが、2つの耐震ブレース20と1つの粘性系制震ダンパ50を組み合わせることもできる。
<Example 1 of change>
Although the
<変更例 その2>
振動制御装置10は、1つの耐震ブレース20と1つの粘性系制震ダンパ50を平行に配置した例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図5に示すように、耐震ブレース20と粘性系制震ダンパ50を交差させて配置できる。このように配置しても、耐震ブレース20、粘性系制震ダンパ50は各々上述した通りの機能を発揮する。また、このように配置すれば、1つのガゼットプレート6a,6b,7a,7bを小さくできるので、より狭い間口5へ振動制御装置10を取り付けることができる。なお、この場合、耐震ブレース20と粘性系制震ダンパ50は、奥行き方向の干渉を避けて配置される。
<Example 2 of change>
Although the
<変更例 その3>
架構1には、風、温度変化による熱変形が常時加わる。したがって、耐震ブレース20のトリガ部材としてシャーピン29を使用する場合、応力変動がシャーピン29に加わり、シャーピン29を疲労させる虞がある。そうすると、シャーピン29の破断強度Qcが低下し、予め設定された大きさの揺れに耐震ブレース20が抵抗できないことも想定される。
以上の破断強度Qcの低下を回避するためには、図6(a)に示すように、フレーム板25に形成される貫通孔32,34の開口径をシャーピン29の径よりも大きくする。そうすれば、シャーピン29には応力変動が加わらないか、加わったとしてもわずかにできる。
図6(a)に示す例は、フレーム板25の貫通孔32,34の開口径を大きくする例を示すが、負荷伝達体21の貫通孔33の開口径を大きくしても同様の効果を得ることができる。
さらに、図6(b)に示すように、負荷伝達体21を継手41に取付けるための貫通孔30、負荷伝達体22を継手42に取付けるための貫通孔31の開口径を大きくしても同様の効果を得ることができる。
貫通孔30,31,32,33,34の開口径をシャーピン29の径よりもどの程度大きくするかは、適宜定められるべきものであって、一義的に定まるものでない。
<Example 3 of change>
The
In order to avoid the above decrease in the breaking strength Qc, the opening diameters of the through
The example shown in FIG. 6A shows an example in which the opening diameters of the through
Further, as shown in FIG. 6 (b), the opening diameter of the through
How much the opening diameter of the through
<変更例 その4>
以上ではブレースが耐震機材を兼ねる耐震措置を説明したが、以下説明するように、本発明は構面内であって梁とブレースの間に耐震機材を介在させることもできる。
この振動制御装置150は、図7、図8に示すように、耐震機材60と、摩擦系制震ダンパ70とから構成される。振動制御装置150は、架構1を構成する柱3a,3bと梁4a,4bによって囲まれた間口5内にブレース65,66が逆V型に挿入される構面2において、耐震機材60と摩擦系制震ダンパ70とが並列に設置されている。
<Example 4 of change>
In the above description, the earthquake-resistant measure in which the brace also serves as the earthquake-resistant equipment has been described. However, as will be described below, the present invention can be provided with the earthquake-resistant equipment between the beam and the brace within the frame.
As shown in FIGS. 7 and 8, the
ブレース65,66は、各々の下端が梁4aに固定され、各々の上端は耐震機材60を介して梁4bに固定される。ブレース65と柱3aの間、ブレース66と柱3bの間には、各々摩擦系制震ダンパ70が設けられている。摩擦系制震ダンパ70としては、金属製のロッドをダイスに挿入し、各々を内筒・外筒で覆い、両端を固定する構造のもの、金属板を摺動可能に積層する構造のもの等、種々の形態のものを用いることができる。摩擦系制震ダンパ70を粘性系ダンパに置き換えることができることはいうまでもない。
The lower ends of the
耐震機材60は、図8に示すように、負荷伝達体61と、負荷伝達体62を備える。ともに矩形状の部材である負荷伝達体61及び負荷伝達体62は、負荷伝達体61がブレース65及びブレース66に固定され、負荷伝達体62が梁4bのフランジ14の上面に固定されている。負荷伝達体61はその上面がフランジ14の下面に接しており、機械的な拘束がなければ、負荷伝達体61とフランジ14(負荷伝達体62)とは互いに軸線方向に相対変位が可能である。
負荷伝達体61、フランジ14及び負荷伝達体62には、鉛直方向に沿った軸を中心に貫通する貫通孔61h,14h,62hが所定間隔を空けて2箇所に形成されている。貫通孔61h,14h,62hには、シャーピン63が嵌挿される。このシャーピン63により、負荷伝達体61及び負荷伝達体62はその軸線方向、つまり水平方向の相対変位が拘束される。
As shown in FIG. 8, the earthquake-
The
耐震機材60に水平方向の力が負荷されると、シャーピン63にはせん断力Qが負荷される。このせん断力Qが、シャーピン63のせん断による破断強度Qc未満であれば、負荷伝達体61と負荷伝達体62はその軸線方向の相対変位が拘束される。
せん断力Qが破断強度Qcを超えると、シャーピン63は破断するので、負荷伝達体61と負荷伝達体62の拘束が解ける。したがって、負荷される力の向きに応じて、負荷伝達体61、つまりブレース65,66は、負荷伝達体62、つまり構面2に対して変位する。
When a horizontal force is applied to the earthquake-
When the shearing force Q exceeds the breaking strength Qc, the
以上のように作動する耐震機材60は、地震動に伴う揺れにより生ずるせん断力Qがシャーピン63の破断強度Qc未満の範囲において、地震動に抵抗する。シャーピン63の径、その他の仕様を調整することにより、中小の地震、暴風による構造物の揺れに対して抵抗する破断強度Qcを設定できる。振動制御装置150は、破断強度Qcを超えるせん断力がシャーピン63に負荷される大地震に対しては、摩擦系制震ダンパ70が地震動による入力エネルギを吸収する。
大地震によりシャーピン63が破断しても、破断したシャーピン63に替えて新たなシャーピン63をその後に取付けることにより、耐震機材60を容易に復旧できる。
また、耐震機材60は、摩擦系制震ダンパ70を除いて、単独で使用することができることはいうまでもない。
The earthquake-
Even if the
Needless to say, the earthquake-
以上以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。 In addition to the above, as long as the gist of the present invention is not deviated, the configuration described in the above embodiment can be selected or changed to another configuration as appropriate.
1…架構、2…構面、3…柱、4…梁
10,100,150…振動制御装置
20…耐震ブレース(耐震機材)
21,22…負荷伝達体、23…スライダ、24…レール、
25…フレーム板、26…接続片、27…フレーム、28…ピン固定具、
29…シャーピン
50…粘性系制震ダンパ
60…耐震機材
61,62…負荷伝達体、63…シャーピン、65,66…ブレース
70…摩擦系制震ダンパ
DESCRIPTION OF
21, 22 ... load transmission body, 23 ... slider, 24 ... rail,
25 ... Frame plate, 26 ... Connection piece, 27 ... Frame, 28 ... Pin fixing tool,
29 ...
61, 62 ... load transmission body, 63 ... shear pin, 65, 66 ... brace 70 ... friction system damping damper
Claims (9)
前記振動制御装置は、
破断強度Qcで破断するトリガ部材を有する耐震機材と、
粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備え、
前記耐震機材は、前記構造物の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Qcを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗する前記構面を保持し、
粘性系又は摩擦系の前記制震ダンパは、前記構造物の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Qcを超えて前記トリガ部材が破断すると、前記構造物の振動エネルギを吸収する、
ことを特徴とする振動制御装置。 A vibration control device that is installed in a structural surface of a structure frame and reduces shaking of the structure due to external force,
The vibration control device includes:
An earthquake-resistant equipment having a trigger member that breaks at a breaking strength Qc;
Independently equipped with a viscous damper or friction damper
The seismic equipment holds the structural surface that resists vibration of the structure until the load applied to the trigger member by vibration of the structure exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks,
The viscous or friction damping damper absorbs vibration energy of the structure when a load applied to the trigger member by the vibration of the structure exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks. ,
The vibration control apparatus characterized by the above-mentioned.
破断したトリガ部材を新たなトリガ部材に交換が可能であることを特徴とする請求項1に記載の振動制御装置。 The earthquake-resistant equipment is provided with the trigger member detachably,
The vibration control device according to claim 1, wherein the broken trigger member can be replaced with a new trigger member.
一端部が前記架構の一部に結合される第1負荷伝達体と、
一端部が前記架構の他の部分に結合され、前記第1負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第2負荷伝達体と、
前記第1負荷伝達体と前記第2負荷伝達体とを貫通して第1負荷伝達体と第2負荷伝達体の相対変位を拘束する前記トリガ部材と、
を備え、ブレースとして機能することを特徴とする請求項1又は2に記載の振動制御装置。 The seismic equipment is
A first load transmission body having one end coupled to a part of the frame;
A second load transmission body, one end of which is coupled to the other part of the frame, and is arranged along the axial direction with the first load transmission body;
The trigger member that passes through the first load transmission body and the second load transmission body and restrains relative displacement between the first load transmission body and the second load transmission body;
The vibration control device according to claim 1, wherein the vibration control device functions as a brace.
互いに相対変位が可能に配置される第3負荷伝達体及び第4負荷伝達体と、
前記第3負荷伝達体と前記第4負荷伝達体とを貫通して前記第3負荷伝達体と前記第4負荷伝達体の前記相対変位を拘束するトリガ部材と、を備え、
前記第3負荷伝達体は前記ブレースに固定され、かつ
前記第4負荷伝達体は前記梁に固定される請求項1又は2に記載の振動制御装置。 The earthquake-resistant equipment is interposed between the brace and the beam,
A third load transmission body and a fourth load transmission body, which are arranged such that they can be displaced relative to each other;
A trigger member that passes through the third load transmission body and the fourth load transmission body and restrains the relative displacement of the third load transmission body and the fourth load transmission body,
The vibration control device according to claim 1, wherein the third load transmission body is fixed to the brace, and the fourth load transmission body is fixed to the beam.
前記構面内に設置され、外力による前記構造物本体の揺れを低減する振動制御装置と、を備え、
前記振動制御装置は、
破断強度Qcで破断するトリガ部材を設ける耐震機材と、
粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備え、
前記耐震機材は、前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Qcを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗し、
粘性系又は摩擦系の制震ダンパは、前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Qcを超えて前記トリガ部材が破断すると、前記構造物の振動エネルギを吸収する、
ことを特徴とする構造物。 A structure body composed of a frame having one or two or more structural surfaces;
A vibration control device that is installed in the construction surface and reduces shaking of the structure body due to external force;
The vibration control device includes:
Seismic equipment providing a trigger member that breaks at a breaking strength Qc;
Independently equipped with a viscous damper or friction damper
The seismic equipment resists the vibration of the structure until the load applied to the trigger member by the vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc and the trigger member is broken.
The viscous or friction damping damper absorbs vibration energy of the structure when the load applied to the trigger member exceeds the breaking strength Qc due to vibration of the structure body and the trigger member breaks. ,
A structure characterized by that.
一端部が前記架構の一部に結合される第1負荷伝達体と、
一端部が前記架構の他の部分に結合され、前記第1負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第2負荷伝達体と、
前記第1負荷伝達体と前記第2負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられるトリガ部材と、
を備えることを特徴とする耐震装置。 A seismic device that is installed as a brace in the frame of the structure frame and resists shaking of the structure due to external force,
A first load transmission body having one end coupled to a part of the frame;
A second load transmission body, one end of which is coupled to the other part of the frame, and is arranged along the axial direction with the first load transmission body;
A trigger member that penetrates the first load transmission body and the second load transmission body and is detachably provided;
A seismic device characterized by comprising.
前記構面内に設置され、外力による前記構造物本体の揺れを低減する耐震ブレースとして機能する耐震装置と、を備え、
前記耐震装置は、
破断強度Qcで破断するトリガ部材を有し、
前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Qcを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗し、
前記トリガ部材は、一端部が架構の一部に結合される第1負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、前記第1負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第2負荷伝達体と、前記第1負荷伝達体と前記第2負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられることを特徴とする構造物。 A structure body composed of a frame having one or two or more structural surfaces;
An earthquake-resistant device that is installed in the construction surface and functions as an earthquake-resistant brace that reduces shaking of the structure body due to external force;
The seismic device is
Having a trigger member that breaks at a breaking strength Qc;
Resist the vibration of the structure until the load applied to the trigger member by the vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks;
The trigger member has a first load transmission body having one end coupled to a part of the frame, and one end coupled to the other part of the frame, and is arranged along the axial direction with the first load transmission body. A structure that is detachably provided through the second load transmission body, the first load transmission body, and the second load transmission body.
互いに相対変位が可能に配置される第3負荷伝達体及び第4負荷伝達体と、
前記第3負荷伝達体と前記第4負荷伝達体とを貫通して前記第3負荷伝達体と前記第4負荷伝達体の前記相対変位を拘束するトリガ部材と、を備え、
前記第3負荷伝達体は前記ブレースに固定され、かつ
前記第4負荷伝達体は前記梁に固定されることを特徴とする耐震装置。 A seismic device that is installed between the beam and the brace in the frame of the structure frame and resists shaking of the structure due to external force,
A third load transmission body and a fourth load transmission body, which are arranged such that they can be displaced relative to each other;
A trigger member that passes through the third load transmission body and the fourth load transmission body and restrains the relative displacement of the third load transmission body and the fourth load transmission body,
The third load transmission body is fixed to the brace, and the fourth load transmission body is fixed to the beam.
前記構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による前記構造物本体の揺れを低減する耐震機材として機能する耐震装置と、を備え、
前記耐震装置は、
破断強度Qcで破断するトリガ部材を有し、
前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Qcを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗し、
互いに相対変位が可能に配置される第3負荷伝達体及び第4負荷伝達体を有し、
前記第3負荷伝達体は前記ブレースに固定され、かつ前記第4負荷伝達体は前記梁に固定され、
前記トリガ部材は、前記第3負荷伝達体と前記第4負荷伝達体とを貫通して前記第3負荷伝達体と前記第4負荷伝達体の前記相対変位を拘束することを特徴とする構造物。 A structure body composed of a frame having one or two or more structural surfaces;
An earthquake-resistant device that is installed between the beam and the brace within the construction surface and functions as an earthquake-resistant equipment that reduces shaking of the structure body due to external force;
The seismic device is
Having a trigger member that breaks at a breaking strength Qc;
Resist the vibration of the structure until the load applied to the trigger member by the vibration of the structure body exceeds the breaking strength Qc and the trigger member breaks;
A third load transmission body and a fourth load transmission body, which are arranged to be capable of relative displacement with respect to each other;
The third load transmission body is fixed to the brace, and the fourth load transmission body is fixed to the beam;
The trigger member passes through the third load transmission body and the fourth load transmission body and restricts the relative displacement of the third load transmission body and the fourth load transmission body. .
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20121106 |