JP2012052374A - Beam end vibration control structure - Google Patents

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Yasutoshi Tateishi
寧俊 立石
Takehiko Terada
岳彦 寺田
ming cong Liu
銘崇 劉
Daigo Ishii
大吾 石井
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Shimizu Construction Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a beam end vibration control structure which has less restrictions on installing a vibration damper at a column-beam joint section and enables the vibration damper to effectively operate to exert a sufficient vibration control effect.SOLUTION: In a beam end vibration control structure, after a beam 1 is pin-connected to a column 5 so as to make the beam 1 vertically rotatable relative to the column 5, a steel member damper performing as a vibration damper 10 is interposed between a lower flange 3 of the beam and a lower diaphragm 7. The vibration damper comprises: a fixing section 10a to be fixed to the lower flange by fastening; an arm section 10b where one end section thereof is pin-connected to the lower flange so as to be horizontally rotatable relative to the lower flange and the other end section is outwardly extended in a width direction of the beam to be pin-connected to the lower diaphragm so as to be horizontally rotatable relative to the lower diaphragm; and a damper section 10c which is placed between the fixing section and the one end section of the arm section and elastically deforms due to a horizontal rotation of the arm section.

Description

本発明は、建物等の構造物を対象とする制振構造、特に柱と梁との接合部に制振ダンパーを設置してなる梁端制振構造に関する。   The present invention relates to a vibration damping structure for a structure such as a building, and more particularly to a beam end damping structure in which a damping damper is installed at a joint between a column and a beam.

周知のように、建物等の構造物を対象とする制振構造は、柱および梁で構成される構造骨組の要所に制振ダンパーを付加することにより、地震による振動エネルギーを制振ダンパーに集中させて吸収することによって構造骨組の損傷を最小限に抑制する耐震技術である。
この種の制振構造では、オイルダンパーや粘弾性ダンパー、摩擦ダンパー等、各種の形式の制振ダンパーが採用されるが、なかでも鋼材の塑性変形を利用する鋼材ダンパーを壁やブレースの形態で設置することが好適であるとされている。
As is well known, the vibration control structure for structures such as buildings adds vibration dampers to the key points of the structural framework composed of columns and beams, thereby reducing vibration energy from earthquakes to the vibration dampers. It is a seismic technology that minimizes structural frame damage by concentrating and absorbing.
This type of vibration control structure employs various types of vibration dampers, such as oil dampers, viscoelastic dampers, friction dampers, etc., among which steel dampers that utilize the plastic deformation of steel materials are in the form of walls and braces. It is said that it is preferable to install.

しかし、制振ダンパーを構造骨組に対して壁やブレースの形態で設置する場合には、平面計画上や意匠上の制約を受けることが不可避であり、最適位置に最適配置できない場合も多い。
そのため、そのような制約が比較的少ない梁端部に対して制振ダンパーを設置することが検討され、たとえば特許文献1や特許文献2に示されるような梁端制振構造も提案されている。
However, when the damping damper is installed in the form of a wall or brace with respect to the structural frame, it is inevitable to be restricted in plan and design, and in many cases, it cannot be optimally arranged at the optimum position.
For this reason, it is considered to install a damping damper for the beam end portion with relatively few such restrictions, and for example, a beam end damping structure as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 is also proposed. .

特開2003−261993号公報JP 2003-261993 A 特開2002−371626号公報JP 2002-371626 A

特許文献1に示される構造は制振ダンパーとして機能する軸力抵抗接合要素を方杖の形態で柱梁接合部に設置するものであるが、方杖の形態では壁やブレースの形態よりも制約は少ないとはいえ、所望の梁下有効天井高を確保したうえで柱梁接合部にそのための設置スペースを確保し得ることが前提であるし、その周囲に設置される設備機器類との干渉も回避しなければならず、その点では必ずしも有効ではなく広く一般に適用できるものではない。
また、方杖の形態の制振ダンパーを有効に作動させるためには充分な座屈拘束が必要であるので、制振ダンパーの構成や柱および梁に対する接合構造が複雑になりコスト高とならざるをえない
The structure shown in Patent Document 1 is to install an axial force resistance joining element functioning as a vibration damper at the column beam joint in the form of a cane, but the form of the cane is more constrained than the form of a wall or brace. However, it is premised that the installation space for the column beam joint can be secured after securing the desired effective ceiling height under the beam, and interference with the equipment installed around it. In this respect, it is not always effective and is not widely applicable.
In addition, since sufficient buckling restraint is necessary to effectively operate the vibration damper in the form of a cane, the structure of the vibration damper and the connection structure to the columns and beams are complicated, and the cost is not high. Can't help

特許文献2に示される構造は、軸力抵抗要素としての板状の先行降伏部材を梁の下フランジと平行に設けて制振ダンパーとして機能させるものであるが、これも制振ダンパーとして有効に機能するためには溝形鋼やT形鋼などの補剛材による充分な座屈拘束が必要であり、特許文献1に示されるものと同様に構成が複雑でありコスト高である。   In the structure shown in Patent Document 2, a plate-shaped preceding yield member as an axial force resistance element is provided in parallel with the lower flange of the beam to function as a vibration damper, which is also effective as a vibration damper. In order to function, sufficient buckling restraint by a stiffening material such as a grooved steel or a T-shaped steel is necessary, and the configuration is complicated and expensive as shown in Patent Document 1.

さらに、いずれにしてもこの種の制振ダンパーは地震時に作動した後には交換が必要となるから、将来的な交換を想定して柱および梁に対して交換可能にボルト締結することが一般的であるが、柱梁がH形鋼のような開断面の場合には特に支障無くボルト締結することが可能であるものの、柱がたとえば角形鋼管のような閉断面である場合には単なるボルト締結ではなく特殊なワンサイドボルトを使用したり、タップおよびボルトによる接合とする必要があるので、その場合はコストおよび施工性の点で好ましくない。   In addition, in any case, since this type of damping damper needs to be replaced after it is activated during an earthquake, it is common to fasten bolts so that they can be replaced with columns and beams assuming future replacement. However, when the column beam has an open cross section such as an H-shaped steel, it can be bolted without any problem, but when the column has a closed cross section such as a square steel pipe, the bolt is simply tightened. However, it is necessary to use a special one-side bolt or a connection using a tap and a bolt, which is not preferable in terms of cost and workability.

上記事情に鑑み、本発明は柱梁接合部に対して制振ダンパーを設置するうえでの制約が少なく、またその制振ダンパーを効果的に作動させ得て充分な制振効果が得られる有効適切な梁端制振構造を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention has few restrictions on installing a vibration damper for the beam-column joint, and can effectively operate the vibration damper to obtain a sufficient vibration damping effect. The object is to provide an appropriate beam end damping structure.

請求項1記載の発明は、構造物の柱と梁との接合部に鋼材からなる制振ダンパーを設置してなる梁端制振構造であって、前記梁をH形鋼により構成し、前記柱には該梁のウェブに対向する位置にシアプレートを設けるとともに該梁の下フランジに対向する位置に下ダイヤフラムを設けて、該下ダイヤフラムに設けた切欠凹部の内側に前記下フランジの先端部を配置し、前記梁の前記ウェブの上部を前記シアプレートの上部に対して上下方向に相対回転可能にピン接合するとともに、前記梁の前記下フランジと前記下ダイヤフラムとの間に前記制振ダンパーを介装してなり、前記制振ダンパーは、前記下フランジに締結されて固定される固定部と、一端部が前記下フランジに対して水平回転可能にピン接合されるとともに他端部が該梁の梁幅方向外側に延出して前記下ダイヤフラムに対して水平回転可能にピン接合されるアーム部と、前記固定部と前記アーム部の一端部との間に設けられて前記アーム部の水平回転により塑性変形するダンパー部とからなることを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a beam end damping structure in which a damping damper made of a steel material is installed at a joint portion between a column and a beam of a structure, wherein the beam is made of H-shaped steel, The column is provided with a shear plate at a position facing the web of the beam, and a lower diaphragm is provided at a position facing the lower flange of the beam, and the tip of the lower flange is placed inside a notch recess provided in the lower diaphragm. The upper part of the web of the beam is pin-joined so as to be relatively rotatable in the vertical direction with respect to the upper part of the shear plate, and the damping damper is provided between the lower flange of the beam and the lower diaphragm. The damping damper includes a fixed portion that is fastened and fixed to the lower flange, and one end portion that is pin-joined so as to be horizontally rotatable with respect to the lower flange, and the other end portion that is Beam width An arm portion that extends outward and is pin-joined so as to be horizontally rotatable with respect to the lower diaphragm, and is provided between the fixed portion and one end portion of the arm portion, and is plastically deformed by horizontal rotation of the arm portion. It consists of a damper part.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の梁端制振構造であって、前記柱に前記梁の上フランジに対向する位置に上ダイヤフラムを設けて、前記梁の前記ウェブの上部を前記シアプレートの上部に対してピン接合することに代えて、前記梁の上フランジの先端部を前記上ダイヤフラムに対して上下方向に相対回転可能にピン接合してなることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is the beam end damping structure according to claim 1, wherein an upper diaphragm is provided on the column at a position facing the upper flange of the beam, and the upper part of the web of the beam is provided. Instead of being pin-bonded to the upper portion of the shear plate, the top end portion of the upper flange of the beam is pin-bonded so as to be rotatable relative to the upper diaphragm in the vertical direction.

請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明の梁端制振構造であって、前記制振ダンパーにおける前記固定部、前記ダンパー部、前記アーム部をいずれも同一素材の鋼材により形成するとともに、前記ダンパー部を前記固定部および前記アーム部よりも小断面に形成してなることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the beam end damping structure according to claim 1 or 2, wherein the fixed portion, the damper portion, and the arm portion of the damping damper are all made of a steel material of the same material. The damper portion is formed with a smaller cross section than the fixed portion and the arm portion.

請求項4記載の発明は、請求項1,2または3記載の発明の梁端制振構造であって、前記制振ダンパーを前記梁の下フランジの下面側において前記ウェブの両側に対称配置してなることを特徴とする。   The invention according to claim 4 is the beam end damping structure according to claim 1, 2, or 3, wherein the damping damper is symmetrically arranged on both sides of the web on the lower surface side of the lower flange of the beam. It is characterized by.

本発明の梁端制振構造によれば、柱梁接合部における回転運動を許容したうえでその振動エネルギーを制振ダンパーにより吸収することにより優れた制振効果が得られることはもとより、単なるL形のフラットな形態の制振ダンパーを梁の下フランジと柱に設けた下ダイヤフラムの間に介装するので、その制振ダンパーを設置するための格別のスペースを確保する必要はなく、したがって従来の梁端制振構造のように平面計画上および意匠上の制約を受けることが少ないし、柱や梁の周囲に設置される設備機器類との干渉も回避することができる。   According to the beam end damping structure of the present invention, an excellent damping effect can be obtained by allowing the vibration energy to be absorbed by the damping damper after allowing the rotational motion at the column-beam joint, as well as a simple L Since the vibration damping damper with a flat shape is interposed between the lower flange of the beam and the lower diaphragm provided on the column, it is not necessary to secure a special space for installing the vibration damping damper. As in the case of the beam end damping structure, it is less subject to restrictions in plan and design, and it is possible to avoid interference with equipment installed around columns and beams.

また、本発明における制振ダンパーは主として面内のせん断力および曲げモーメントにより塑性変形するものであるので、面外への座屈が自ずと生じ難いものであり、したがって従来の各種の制振ダンパーのように座屈拘束のために格別の補剛要素を必要とせず、充分な簡易化と小形化を実現できるし、コスト的にも有利である。
さらに、固定部およびアーム部を梁の下フランジおよび柱の下ダイヤフラムに対して密着させた状態で単にボルト締結することで容易に設置できるから、施工性に優れることはもとより将来的な交換も容易にかつ支障無く行うことが可能である。
勿論、本発明の制振ダンパーは、ダンパー部の素材や形状・寸法の設定により、ダンパーとしての剛性、耐力、疲労寿命を自由にかつ幅広く設計することができ、様々な規模、用途の構造物に対して広範に適用可能である。
In addition, since the vibration damper in the present invention is plastically deformed mainly by the in-plane shearing force and bending moment, buckling out of the plane does not easily occur. Therefore, various conventional vibration dampers Thus, no special stiffening element is required for buckling restraint, and sufficient simplification and miniaturization can be realized, which is advantageous in terms of cost.
In addition, it can be installed easily by simply fastening the bolts with the fixed part and arm part in close contact with the lower flange of the beam and the lower diaphragm of the column. It is possible to carry out without trouble.
Of course, the damping damper of the present invention can be designed freely and widely for the rigidity, proof stress, and fatigue life of the damper by setting the material, shape and dimensions of the damper part. Is widely applicable.

本発明の梁端制振構造の実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of the beam end damping structure of this invention. 同、制振ダンパーを示す図である。It is a figure which shows a damping damper same as the above. 同、他の実施形態を示す図である。It is a figure which shows other embodiment same as the above. 同、FEM解析モデルを示す図である。It is a figure which shows a FEM analysis model same as the above. 同、解析モデルであるダンパー鋼材の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the damper steel material which is an analysis model. 同、解析結果(荷重−変形関係)を示す図である。It is a figure which shows an analysis result (load-deformation relationship) similarly. 同、解析結果(座屈変形図)を示す図である。It is a figure which shows an analysis result (buckling deformation figure) similarly. 同、構造実験の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of a structural experiment. 同、構造実験における加力プログラムを示す図である。It is a figure which shows the force program in a structural experiment equally. 同、構造実験結果(M−θ関係)を示す図である。It is a figure which shows a structure experiment result (M-theta relation) similarly.

図1〜図2に本発明の梁端制振構造の実施形態を示す。
これは、梁1をウェブ2と下フランジ3と上フランジ4からなるH形鋼により構成するとともに、柱5を角形鋼管により構成し、その柱5には梁1のウェブ2に対向する位置にシアプレート6を設けるとともに、梁1の下フランジ3および上フランジ4に対向する位置にそれぞれ下ダイヤフラム7および上ダイヤフラム8を設けてある。
そして、下ダイヤフラム7には図1(c)、(d)に示すように切欠凹部7aを設けて、その内側に梁1の下フランジ3の先端部を配置した状態で梁1を柱5に対して以下の構造で接合するようにしている。
1 to 2 show an embodiment of a beam end damping structure of the present invention.
This is because the beam 1 is made of an H-shaped steel made up of a web 2, a lower flange 3 and an upper flange 4, and the column 5 is made of a square steel pipe, and the column 5 is located at a position facing the web 2 of the beam 1. A shear plate 6 is provided, and a lower diaphragm 7 and an upper diaphragm 8 are provided at positions facing the lower flange 3 and the upper flange 4 of the beam 1, respectively.
The lower diaphragm 7 is provided with a notch recess 7a as shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d), and the beam 1 is changed to the column 5 with the tip of the lower flange 3 of the beam 1 disposed inside thereof. On the other hand, it joins with the following structures.

すなわち、本実施形態では、梁1のウェブ2の上部のみをシアプレート6の上部に対してスプライスプレート9を介して上下2本の高力ボルトによってボルト締結することにより、梁1を実質的にピン接合の形態で柱5に対して接合しており、したがって地震時には図1(a)に示すように柱5に対する梁1の上下方向の相対的な回転運動を許容するようにしており、そのうえで梁1の下フランジ3と柱5に設けた下ダイヤフラム7との間に制振ダンパー10を介装している。
なお、図示例では柱梁接合部全体に捩れが生じないように、2台の制振ダンパー10をウェブ2を挟んでその両側に対称配置した状態で介装している。
That is, in this embodiment, only the upper part of the web 2 of the beam 1 is bolted to the upper part of the shear plate 6 by the two upper and lower high-strength bolts via the splice plate 9, thereby substantially fixing the beam 1. It is connected to the column 5 in the form of pin connection, and therefore, in the event of an earthquake, as shown in FIG. 1 (a), relative vertical movement of the beam 1 with respect to the column 5 is allowed. A vibration damper 10 is interposed between the lower flange 3 of the beam 1 and a lower diaphragm 7 provided on the column 5.
In the example shown in the figure, two damping dampers 10 are interposed symmetrically on both sides of the web 2 so that the entire beam-column joint is not twisted.

本実施形態における制振ダンパー10は、図1(d)、図2に示すように全体の平面形状がL形をなす鋼材ダンパーであって、梁1の下フランジ3の下面側に固定される固定部10aと、下フランジ3と下ダイヤフラム7との間に跨ってそれらの下面側に固定されるアーム部10bと、それら固定部10aとアーム部10bとの間に固定されたダンパー部10cとにより構成されている。
それら固定部10a、アーム部10b、ダンパー部10cはいずれも同一素材の鋼材(たとえばSN400B)からなるものであるが、固定部10aおよびアーム部10bに比べてダンパー部10cがやや幅狭かつ薄肉とされて断面積が小さくなっており、それにより上記の柱梁接合部における回転運動によりダンパー部10cが降伏して塑性変形することによってダンパーとして機能するものである。
The damping damper 10 in this embodiment is a steel damper whose overall planar shape is L-shaped as shown in FIGS. 1D and 2, and is fixed to the lower surface side of the lower flange 3 of the beam 1. A fixed portion 10a, an arm portion 10b fixed between the lower flange 3 and the lower diaphragm 7, and a damper portion 10c fixed between the fixed portion 10a and the arm portion 10b. It is comprised by.
The fixed portion 10a, the arm portion 10b, and the damper portion 10c are all made of the same steel material (for example, SN400B), but the damper portion 10c is slightly narrower and thinner than the fixed portion 10a and the arm portion 10b. As a result, the cross-sectional area is reduced, whereby the damper portion 10c yields and plastically deforms due to the rotational motion at the above-mentioned beam-column joint, thereby functioning as a damper.

すなわち、制振ダンパー10における固定部10aは梁1の下フランジ3に対して2本の高力ボルトにより相対回転不能に締結されて固定されているが、アーム部10bはその一端部が下フランジ3に対して1本の高力ボルトにより水平回転可能にピン接合されているとともに、他端部は梁1の梁幅方向外側に延出して下ダイヤフラム7に対して1本の高力ボルトにより水平回転可能にピン接合されており、上記のダンパー部10cは、下フランジ3に対して固定されている固定部10aと下フランジに対してピン接合されているアーム部10bの一端部との間に設けられたものとなっている。
上記の制振ダンパーを上記の構造で柱梁接合部に設置することにより、地震時に柱5と梁1との間で上記のような相対的な回転運動が生じた際には、下フランジ3と下ダイヤフラム7に跨っているアーム部10bには図1(d)に示すような水平面内での回転が惹起され、それによりダンパー部10cには図2(a)に示すようなせん断力Qと曲げモーメントMが作用する。また、固定部10aおよびアーム部10bが同一梁フランジ面に設置されるため、軸力が発生せず、ダンパーに圧縮力による座屈が発生しない。これによりダンパー部10cが塑性変形して振動エネルギーが吸収されて制振効果が得られるものとなっている。
That is, the fixed portion 10a of the vibration damper 10 is fastened and fixed to the lower flange 3 of the beam 1 by two high-strength bolts so as not to rotate relative to each other. However, one end of the arm portion 10b has a lower flange. 3 is pin-joined so as to be horizontally rotatable by one high-strength bolt, and the other end portion extends outward in the beam width direction of the beam 1 and is connected to the lower diaphragm 7 by one high-strength bolt. The damper portion 10c is pin-bonded so as to be horizontally rotatable, and the damper portion 10c is between the fixed portion 10a fixed to the lower flange 3 and one end portion of the arm portion 10b pin-bonded to the lower flange. It has been provided.
By installing the damping damper at the column-beam joint with the above structure, when the relative rotational movement as described above occurs between the column 5 and the beam 1 during an earthquake, the lower flange 3 The arm portion 10b straddling the lower diaphragm 7 is caused to rotate in the horizontal plane as shown in FIG. 1 (d), whereby the damper portion 10c has a shearing force Q as shown in FIG. 2 (a). And a bending moment M acts. Further, since the fixed portion 10a and the arm portion 10b are installed on the same beam flange surface, no axial force is generated, and the damper is not buckled due to the compressive force. As a result, the damper portion 10c is plastically deformed and the vibration energy is absorbed to obtain a vibration damping effect.

以上のように、本発明の梁端制振構造では、柱梁接合部における梁1の柱5に対する相対回転運動を許容したうえでその振動エネルギーを制振ダンパー10により吸収することにより優れた制振効果が得られることはもとより、単なるL形のフラットな形態の制振ダンパー10を梁1の下フランジ3と柱5に設けた下ダイヤフラム7の下面側に設置するので、その制振ダンパー10を設置するための格別のスペースを確保する必要はなく、特許文献1や特許文献2に示される従来の梁端制振構造のように平面計画上および意匠上の制約を受けることが少ないし、柱5や梁1の周辺に設置される設備機器類との干渉も回避することができる。   As described above, in the beam end damping structure of the present invention, the vibration energy is absorbed by the damping damper 10 while allowing the relative rotational motion of the beam 1 with respect to the column 5 in the beam-column joint. Since the vibration damping damper 10 having a simple L-shaped flat shape is installed on the lower surface side of the lower diaphragm 7 provided on the lower flange 3 and the column 5 of the beam 1, the vibration damping damper 10 can be obtained. It is not necessary to secure a special space for installing the projector, and it is less likely to be restricted in plan and design like the conventional beam end damping structure shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, Interference with the equipment installed around the pillar 5 and the beam 1 can also be avoided.

また、本発明における制振ダンパー10は主としてダンパー部10cの面内に生じるせん断力Qおよび曲げモーメントMにより塑性変形するものであるので、後述する解析および構造実験により実証されるように面外への座屈が自ずと生じ難いものであり、したがって従来の各種の制振ダンパーのように座屈防止のためのための格別の補剛要素を必要とせず、それにより充分な簡易化と小形化を実現できるし、コスト的にも有利である。
さらに、本発明における制振ダンパー10は固定部10aおよびアーム部10bをそれぞれ梁1の下フランジ3および柱5の下ダイヤフラム7に対して密着させた状態で単にボルト締結することで容易に設置できるから、施工性に優れるものであるし、将来的な交換も容易にかつ支障無く行うことが可能である。
勿論、本発明における制振ダンパー10は、従来一般の鋼材ダンパーと同様に、ダンパー部10cの素材や形状・寸法の設定によりダンパーとしての剛性、耐力、疲労寿命を自由にかつ幅広く設計することができ、様々な規模、用途の構造物に対して広範に適用可能である。
Further, since the vibration damper 10 according to the present invention is plastically deformed mainly by the shearing force Q and the bending moment M generated in the plane of the damper portion 10c, the vibration damping damper 10 goes out of plane as demonstrated by the later-described analysis and structural experiment. Therefore, it does not require a special stiffening element for preventing buckling as in the case of various conventional vibration damping dampers, so that sufficient simplification and miniaturization can be achieved. This can be realized and is advantageous in terms of cost.
Furthermore, the vibration damper 10 according to the present invention can be easily installed by simply fastening the bolt with the fixing portion 10a and the arm portion 10b being in close contact with the lower flange 3 of the beam 1 and the lower diaphragm 7 of the column 5, respectively. Therefore, it is excellent in workability, and future replacement can be performed easily and without any trouble.
Of course, the damping damper 10 according to the present invention can be designed freely and widely in terms of the rigidity, proof stress, and fatigue life as a damper by setting the material, shape and dimensions of the damper portion 10c as in the case of conventional steel dampers. It can be widely applied to structures of various scales and uses.

図3は他の実施形態を示す。上記実施形態では梁1のウェブ2の上部をシアプレート6の上部に対してピン接合することで梁の相対回転を許容するようにしたのであるが、本実施形態ではそれに代えて、梁1の上フランジ4を柱5に設けた上ダイヤフラム8に対してスプライスプレート11およびフィラープレート12を介して高力ボルトによりボルト締結するようにし、それ以外は上記実施形態と全く同様に構成したものである。
本実施形態においても、上記実施形態と同様に、梁1は柱5に対して実質的にピン接合の形態で接合されて地震時には上下方向の相対回転が許容され、そのうえで上記実施形態と同様に設置した制振ダンパー10によって優れた制振効果が得られるものである。
さらに、梁1を柱5に対して実質的にピン接合としてそれらの相対回転が可能であるためには、梁1の上フランジ4のみを上ダイヤフラム8に対して溶接接合することでも良く、それによっても上記実施形態と同様に機能し同様の効果が得られる。
FIG. 3 shows another embodiment. In the above embodiment, the upper portion of the web 2 of the beam 1 is pin-bonded to the upper portion of the shear plate 6 so as to allow relative rotation of the beam. The upper flange 4 is fastened to the upper diaphragm 8 provided on the column 5 by a high-strength bolt via the splice plate 11 and the filler plate 12, and the rest is configured in exactly the same manner as in the above embodiment. .
Also in the present embodiment, as in the above embodiment, the beam 1 is joined to the column 5 in a substantially pin-joined form, and relative rotation in the vertical direction is allowed in the event of an earthquake. An excellent damping effect can be obtained by the installed damping damper 10.
Further, in order to enable the relative rotation of the beam 1 with respect to the column 5 as a substantially pin connection, only the upper flange 4 of the beam 1 may be welded to the upper diaphragm 8. Therefore, it functions in the same manner as the above embodiment, and the same effect can be obtained.

「FEM解析によるダンパー挙動の検討」
ダンパー部の断面が同じで長さが異なる2種類の制振ダンパー(LLモデルおよびLSモデル)を対象として、その挙動をFEM解析で検討する。
解析に使用したモデルを図4に示す。アーム部の支点間距離を120mm、L字形の角部をピンとし、逆側のアーム端を水平方向に加力した。ダンパー部の板厚を9mm、幅を70mm、ダンパー長さはLLモデルが215mm、LSモデルが95mmである。解析に使用した鋼材はSN400Bであり、その材料特性を図5に示す。鋼材の降伏強さを235N/mm2、バイリニア型の応力−ひずみ関係とした。
解析結果として、解析モデルの水平荷重と加力点の水平変位の関係を図6に示す。この結果から、ダンパー長さの短いLSモデルの方がダンパー長さの長いLLモデルの約2倍の剛性を有していること、塑性化以降の耐力はLSモデルの方がLLモデルに対して約1.4倍〜1.5倍であることが分かる。
一方、曲げ・せん断力を受ける鋼材の低サイクル疲労寿命に関しては、塑性ひずみ振幅で表現されるマンソン・コフィン則が成立すると考えられることから、同一変位においてひずみの小さなLLモデルの方がLSモデルよりも疲労寿命が長いと考えられる。
図7に座屈変形図を示す。座屈荷重に関しては、座屈固有値解析の結果から、LLモデルが987kN、LSモデルが3198kNで、どちらのモデルもダンパーとして想定している変位の範囲では座屈が生じないと想定され、したがって格別の補剛要素は必要としない。
"Examination of damper behavior by FEM analysis"
The behavior of two types of damping dampers (LL model and LS model) with the same cross section and different lengths will be examined by FEM analysis.
The model used for the analysis is shown in FIG. The distance between the fulcrums of the arm portion was 120 mm, the L-shaped corner portion was a pin, and the opposite arm end was applied in the horizontal direction. The damper thickness is 9mm, the width is 70mm, and the damper length is 215mm for the LL model and 95mm for the LS model. The steel material used for the analysis is SN400B, and its material characteristics are shown in FIG. The yield strength of the steel was 235 N / mm2, and a bilinear stress-strain relationship was adopted.
As an analysis result, the relationship between the horizontal load of the analysis model and the horizontal displacement of the applied point is shown in FIG. From this result, the LS model with a short damper length has about twice the rigidity of the LL model with a long damper length, and the LS model has a higher yield strength than the LL model after plasticization. It turns out that it is about 1.4 times-1.5 times.
On the other hand, regarding the low cycle fatigue life of steel materials subjected to bending / shearing forces, the Manson-Coffin law expressed by the plastic strain amplitude is considered to hold, so the LL model with a smaller strain at the same displacement is better than the LS model. Is considered to have a long fatigue life.
FIG. 7 shows a buckling deformation diagram. Regarding the buckling load, it is assumed from the results of buckling eigenvalue analysis that the LL model is 987kN and the LS model is 3198kN. No stiffening element is required.

「構造実験による梁端部の復元力特性の検討」
本発明の構造による梁端部を模擬して約1/2の縮尺の試験体による構造実験を実施した結果を以下に示す。図8に実験の概要を示す。試験体は逆Tの字形で、柱を水平に固定し、柱の表面から2000mmの高さの梁を動的油圧ジャッキで水平方向に繰り返し加力した。制振ダンパーは上記のLLモデルと同様(SN400B、ダンパー部の板厚9mm、幅70mm、ダンパー長さ215mm、アーム部の支点間距離120mm)である。加力プログラムを図9に示す。1サイクルの周期は2秒である。
なお、本実験では梁のウェブを1本の高力ボルトのみでピン支持し、制振ダンパーのアーム部をブラケットを介して下ダイヤフラムに対して締結している(すなわち下ダイヤフラムにブラケットを固定することで切欠凹部を形成している)が、実質的に上記実施形態と等価である。
実験結果として、加力ステップ2,3,5,7における材端の曲げモーメントMと部材変形角θを図10に示す。本実験ではθ=約2%までダンパー部にき裂は発生せず、安定した復元力特性(エネルギー吸収特性)が得られた。また、それ以降の加力によりダンパーにき裂を生じ加力を終了させるまで面外への座屈は生じることはなく、本実験により本発明の有効性が実証された。
"Examination of restoring force characteristics of beam end by structural experiment"
The result of carrying out a structural experiment using a test piece of about 1/2 scale by simulating the beam end portion according to the structure of the present invention is shown below. FIG. 8 shows an outline of the experiment. The test body had an inverted T shape, the column was fixed horizontally, and a beam having a height of 2000 mm from the surface of the column was repeatedly applied in the horizontal direction with a dynamic hydraulic jack. The damping damper is the same as the above LL model (SN400B, damper thickness 9 mm, width 70 mm, damper length 215 mm, arm support distance 120 mm). The force program is shown in FIG. The period of one cycle is 2 seconds.
In this experiment, the beam web is pin-supported by only one high-strength bolt, and the arm portion of the damping damper is fastened to the lower diaphragm via the bracket (that is, the bracket is fixed to the lower diaphragm). This forms a notch recess), which is substantially equivalent to the above embodiment.
As an experimental result, the bending moment M and the member deformation angle θ at the material end in the applying steps 2, 3, 5, and 7 are shown in FIG. In this experiment, cracks did not occur in the damper portion until θ = about 2%, and stable restoring force characteristics (energy absorption characteristics) were obtained. Further, since the crack was applied to the damper due to the subsequent force and no buckling occurred outside the force, the effectiveness of the present invention was proved by this experiment.

以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、要は梁の上部を柱に対して回転可能に接合したうえで梁の下フランジと柱に設けた下ダイヤフラムとの間に制振ダンパーを介装し、その制振ダンパーとして固定部とアーム部とダンパー部とからなるフラットなL形の形態の鋼材ダンパーを用いてそれを下フランジと下ダイヤフラムに対して締結して設置すれば良いのであって、その限りにおいて各部の具体的な構成については適宜の設計的変更や応用が可能であることが当然である。   The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the main point is that the upper part of the beam is rotatably connected to the column, and then the lower flange of the beam and the column A vibration damper is interposed between the lower diaphragm and the steel plate, and a flat L-shaped steel damper consisting of a fixed part, an arm part and a damper part is used as the vibration damper. What is necessary is just to fasten and install with respect to a lower diaphragm, and, as long as it is natural, it is natural that an appropriate design change and application are possible about the specific structure of each part.

1 梁
2 ウェブ
3 下フランジ
4 上フランジ
5 柱
6 シアプレート
7 下ダイヤフラム
7a 切欠凹部
8 上ダイヤフラム
9 スプライスプレート
10 制振ダンパー
10a 固定部
10b アーム部
10c ダンパー部
11 スプライスプレート
12 フィラープレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Beam 2 Web 3 Lower flange 4 Upper flange 5 Column 6 Shear plate 7 Lower diaphragm 7a Notch recessed part 8 Upper diaphragm 9 Splice plate 10 Damping damper 10a Fixed part 10b Arm part 10c Damper part 11 Splice plate 12 Filler plate

Claims (4)

構造物の柱と梁との接合部に鋼材からなる制振ダンパーを設置してなる梁端制振構造であって、
前記梁をH形鋼により構成し、前記柱には該梁のウェブに対向する位置にシアプレートを設けるとともに該梁の下フランジに対向する位置に下ダイヤフラムを設けて、該下ダイヤフラムに設けた切欠凹部の内側に前記下フランジの先端部を配置し、
前記梁の前記ウェブの上部を前記シアプレートの上部に対して上下方向に相対回転可能にピン接合するとともに、前記梁の前記下フランジと前記下ダイヤフラムとの間に前記制振ダンパーを介装してなり、
前記制振ダンパーは、前記下フランジに締結されて固定される固定部と、一端部が前記下フランジに対して水平回転可能にピン接合されるとともに他端部が該梁の梁幅方向外側に延出して前記下ダイヤフラムに対して水平回転可能にピン接合されるアーム部と、前記固定部と前記アーム部の一端部との間に設けられて前記アーム部の水平回転により塑性変形するダンパー部とからなることを特徴とする梁端制振構造。
A beam end damping structure in which a damping damper made of steel is installed at the joint between a column and a beam of a structure,
The beam is made of H-shaped steel, and the pillar is provided with a shear plate at a position facing the web of the beam and a lower diaphragm is provided at a position facing the lower flange of the beam, and is provided on the lower diaphragm. Place the tip of the lower flange inside the notch recess,
The upper portion of the web of the beam is pin-joined so as to be rotatable relative to the upper portion of the shear plate in the vertical direction, and the damping damper is interposed between the lower flange of the beam and the lower diaphragm. And
The vibration damper includes a fixed portion that is fastened and fixed to the lower flange, one end of which is pin-joined so as to be horizontally rotatable with respect to the lower flange, and the other end that is on the outer side in the beam width direction of the beam. An arm portion that extends and is pin-joined so as to be horizontally rotatable with respect to the lower diaphragm, and a damper portion that is provided between the fixed portion and one end portion of the arm portion and is plastically deformed by horizontal rotation of the arm portion Beam end damping structure characterized by comprising
請求項1記載の梁端制振構造であって、
前記柱に前記梁の上フランジに対向する位置に上ダイヤフラムを設けて、前記梁の前記ウェブの上部を前記シアプレートの上部に対してピン接合することに代えて、前記梁の上フランジの先端部を前記上ダイヤフラムに対して上下方向に相対回転可能にピン接合してなることを特徴とする梁端制振構造。
The beam end damping structure according to claim 1,
Instead of providing an upper diaphragm on the column at a position facing the upper flange of the beam, and pinning the upper part of the web of the beam to the upper part of the shear plate, the tip of the upper flange of the beam A beam end damping structure characterized in that a portion is pin-joined so as to be rotatable relative to the upper diaphragm in the vertical direction.
請求項1または2記載の梁端制振構造であって、
前記制振ダンパーにおける前記固定部、前記ダンパー部、前記アーム部をいずれも同一素材の鋼材により形成するとともに、前記ダンパー部を前記固定部および前記アーム部よりも小断面に形成してなることを特徴とする梁端制振構造。
The beam end damping structure according to claim 1 or 2,
The fixed portion, the damper portion, and the arm portion of the vibration damper are all formed of the same material steel, and the damper portion is formed in a smaller cross section than the fixed portion and the arm portion. Characteristic beam end damping structure.
請求項1,2または3記載の梁端制振構造であって、
前記制振ダンパーを前記梁の下フランジの下面側において前記ウェブの両側に対称配置してなることを特徴とする梁端制振構造。
The beam end damping structure according to claim 1, 2 or 3,
A beam end damping structure, wherein the damping damper is arranged symmetrically on both sides of the web on the lower surface side of the lower flange of the beam.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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