JP2014066300A - Vibration damper for structure - Google Patents
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Description
本発明は、建築物や橋梁等の構造物の地震時の振動を抑制する構造物用制振ダンパーに関し、特に地震の際の構造物の大きな変位に対して効率良く地震エネルギーを吸収することが可能なぶれ防止及びエアークッション機能を備えた構造物用制振ダンパーに関する。 The present invention relates to a vibration damper for a structure that suppresses vibrations of structures such as buildings and bridges during an earthquake, and in particular, can efficiently absorb seismic energy against a large displacement of the structure during an earthquake. The present invention relates to a vibration damper for a structure having a possible shake prevention and air cushion function.
構造物用制振ダンパーとしてオイルダンパーや粘弾性ダンパー等が知られている。 Oil dampers and viscoelastic dampers are known as damping dampers for structures.
従来のオイルダンパーは、構造が複雑であり、コストも高く、点検、補修、部品取り換え等のメンテナンスの回数が多いという問題を有する。粘弾性ダンパー等の弾性体の変形による振動吸収機能を有する制振ダンパーは、構造が簡単でメンテナンスも容易であるという利点を有する。しかし、地震時に構造物には方向の異なる大きな変位が作用し、構造物の相対変位する2つの構造にそれぞれ一端を固定したシリンダ部材とピストン部材の軸方向の変位にぶれが生じ、その結果、装置の一部に荷重が集中して装置自体を破壊する恐れがある。 The conventional oil damper has a problem that the structure is complicated, the cost is high, and the number of maintenance such as inspection, repair, and parts replacement is large. A damping damper having a vibration absorbing function by deformation of an elastic body such as a viscoelastic damper has an advantage that the structure is simple and maintenance is easy. However, a large displacement with different directions acts on the structure during the earthquake, and the axial displacement of the cylinder member and the piston member each having one end fixed to the two structures where the structure is relatively displaced occurs. The load may concentrate on a part of the device and the device itself may be destroyed.
本発明は、従来技術の持つ問題を解決する、構造が簡単で、地震時の方向の異なる大きな変位に対して、2つの部材の相対変位がぶれることなく軸方向に正確に変位させ、効率良く地震エネルギーを吸収可能なぶれ防止及びエアークッション機能を備えた構造物用制振ダンパーを提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the prior art, has a simple structure, and accurately displaces the two members in the axial direction without causing the relative displacement of the two members to move with great displacement in different directions during an earthquake. An object of the present invention is to provide a vibration damping damper for a structure having an anti-shake and air cushion function capable of absorbing seismic energy.
本発明の構造物用制振ダンパーは、前記課題を解決するために、相対変位する一方の構造体に固定される筒体と、他方の構造体に固定され、前記筒体の内部に伸び、前記筒体との間で相対変位可能に配置され、先端から軸方向に所定長さ伸びる有底ガイド穴が形成された棒体と、前記筒体の内壁と前記棒体との間に固定され振動エネルギーを吸収するゴム体と、前記筒体の端部に一端が固定され、他端が前記棒体に形成された有底ガイド穴に相対変位可能に嵌挿されるガイドロッドと、を備え、前記筒体と前記棒体の相対変位に対して、前記有底ガイド穴に嵌挿されたガイドロッドが前記棒体及び前記筒体の相対変位の際のぶれを防止すると共に、前記有底ガイド穴と前記ガイドロッド先端間との間に存在する密封空間がエアークッション機能を果たすことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the structural vibration damper of the present invention has a cylindrical body fixed to one structural body that is relatively displaced, and is fixed to the other structural body, and extends inside the cylindrical body. A rod body that is disposed so as to be capable of relative displacement with respect to the cylindrical body and has a bottomed guide hole extending in a predetermined length in the axial direction from the tip, and is fixed between the inner wall of the cylindrical body and the rod body. A rubber body that absorbs vibration energy, and a guide rod having one end fixed to the end of the cylindrical body and the other end inserted into a bottomed guide hole formed in the rod body so as to be relatively displaceable. With respect to the relative displacement between the cylindrical body and the rod body, the guide rod fitted into the bottomed guide hole prevents shaking when the rod body and the cylindrical body are relatively displaced, and the bottomed guide The air cushion machine has a sealed space between the hole and the tip of the guide rod. Characterized in that it play a.
また、本発明の構造物用制振ダンパーは、前記ガイドロッドの先端外周部に前記有底ガイド穴の内壁と摺接する弾性シールリングを取り付けることを特徴とする。 Further, the structural vibration damper of the present invention is characterized in that an elastic seal ring that is in sliding contact with the inner wall of the bottomed guide hole is attached to the outer peripheral portion of the tip of the guide rod.
また、本発明の構造物用制振ダンパーは、前記筒体の他方の端部に前記棒体の相対変位をガイドするガイド部材を固定することを特徴とする。 In the structural vibration damper of the present invention, a guide member that guides the relative displacement of the rod body is fixed to the other end of the cylindrical body.
また、本発明の構造物用制振ダンパーは、前記ゴム体を高減衰性ゴムとすることを特徴とする。 Moreover, the vibration damper for a structure according to the present invention is characterized in that the rubber body is a high-damping rubber.
また、本発明の構造物用制振ダンパーは、軸方向に所定間隔をおいて複数のゴム体を配置することを特徴とする。 Moreover, the vibration damper for a structure of the present invention is characterized in that a plurality of rubber bodies are arranged at predetermined intervals in the axial direction.
また、本発明の構造物用制振ダンパーは、前記ゴム体が前記筒体の内面と前記棒体と加硫一体成形により固定されることを特徴とする。 In the vibration damper for a structure of the present invention, the rubber body is fixed to the inner surface of the cylindrical body and the rod body by vulcanization integral molding.
相対変位する一方の構造体に固定される筒体と、他方の構造体に固定され、前記筒体の内部に伸び、前記筒体との間で相対変位可能に配置され、先端から軸方向に所定長さ伸びる有底ガイド穴が形成された棒体と、前記筒体の内壁面と前記棒体の外周面間に固定され振動エネルギーを吸収するゴム体と、前記筒体の端部に一端が固定され、他端が前記棒体に形成された有底ガイド穴に相対変位可能に嵌挿されるガイドロッドと、を備え、前記筒体と前記棒体の相対変位に対して、前記有底ガイド穴に嵌挿されたガイドロッドが前記棒体及び前記筒体の相対変位の際のぶれを防止すると共に、前記有底ガイド穴と前記ガイドロッド先端間との間に存在する密封空間がエアークッション機能を果たすことで、地震時の構造物に作用する大きな変位に対して筒体と棒体がぶれることなく軸方向に正確に相対変位してゴム体を弾性変形させるので、荷重が一部の部分に作用することなく効率良く地震エネルギーを吸収することが可能となる。また、ガイドロッド先端と有底ガイド穴との間の密封空間内の空気の圧縮、膨張により相対変位に伴う衝撃力を緩和することが可能となる。
ガイドロッドの先端外周部に有底ガイド穴の内壁と摺接する弾性シールリングを取り付けることで、有底ガイド穴とガイドロッド先端間の空間の密封性が向上し衝撃力緩和性能を向上することが可能となる。
筒体の他方の端部に棒体の相対変位をガイドするガイド部材を固定することで、2か所で棒体の相対変位をガイドうることで相対変位に伴うぶれをより抑制するこが可能となる。
ゴム体を高減衰性ゴムとすることで、地震エネルギーの吸収性能を向上することが可能となる。
軸方向に所定間隔をおいて複数のゴム体を配置することで、減衰性能に応じて適切にゴム体を配置することが可能となる。
ゴム体が筒体の内面と棒体と加硫一体成形により固定されることで、鋼材とゴムとの接着部の劣化が防止され、ゴム体の長寿命化を実現することが可能となる。
A cylinder that is fixed to one structure that is relatively displaced, and a cylinder that is fixed to the other structure, extends inside the cylinder, and is disposed so as to be relatively displaceable between the cylinder and in the axial direction from the tip. A rod body having a bottomed guide hole extending a predetermined length; a rubber body that is fixed between the inner wall surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the rod body; and one end at an end of the cylinder And a guide rod that is inserted into a bottomed guide hole formed in the rod body in such a manner that the other end can be relatively displaced, and the bottomed body with respect to the relative displacement between the cylindrical body and the rod body A guide rod inserted into the guide hole prevents shaking when the rod body and the cylinder are relatively displaced, and a sealed space existing between the bottomed guide hole and the tip of the guide rod is an air. Large displacement acting on the structure during an earthquake by fulfilling the cushion function On the other hand, the rubber body is elastically deformed by the relative displacement accurately in the axial direction without causing the cylinder and rod to shake, so it is possible to efficiently absorb the seismic energy without the load acting on some parts. Become. Moreover, it becomes possible to relieve the impact force accompanying the relative displacement by the compression and expansion of the air in the sealed space between the guide rod tip and the bottomed guide hole.
By attaching an elastic seal ring that is in sliding contact with the inner wall of the bottomed guide hole to the outer periphery of the guide rod tip, the sealing performance of the space between the bottomed guide hole and the guide rod tip can be improved, and the impact force relaxation performance can be improved. It becomes possible.
By fixing a guide member that guides the relative displacement of the rod body to the other end of the cylinder, it is possible to guide the relative displacement of the rod body at two locations, thereby further suppressing blurring due to the relative displacement. It becomes.
By making the rubber body a highly attenuating rubber, it is possible to improve the seismic energy absorption performance.
By disposing a plurality of rubber bodies at predetermined intervals in the axial direction, it becomes possible to dispose rubber bodies appropriately according to the damping performance.
Since the rubber body is fixed to the inner surface of the cylindrical body and the rod body by vulcanization integral molding, deterioration of the bonded portion between the steel material and the rubber is prevented, and it is possible to realize a long life of the rubber body.
本発明の構造物用制振ダンパーの実施の携帯を図により説明する。図1は、構造物用制振ダンパーの一実施形態を示す図である。 The carrying of the vibration damper for a structure of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of a structure damping damper.
構造物用制振ダンパー1は、建築物や橋梁等の構造物の一方の構造体に連結される筒体2と、他方の構造体に連結する棒体3を備えている。筒体2は、断面円形の中空の部材で、その一端には、一方の構造体に連結するための取付部材4が固定される。取付部材4は、図2(a)(b)に示されるように、一方の構造体とピン連結するためのクレビス4aと、筒体2の端部の内周面に形成した雌ねじと螺着するための雄ねじ4bを外周に形成した固定部4cを備えている。また、取付部材4の固定部4cには、図3に示される一端に雄ねじ5aを形成したガイドロッド5と螺着するための雌ねじ穴4dが形成される。
The
筒体2の他端には、図4(a)(b)に示すように、棒体3の相対変位の際のぶれを防止するためのガイド穴6aを形成し、外周に雄ねじ部6bを形成したガイド部材6が、筒体2の他端部内部に形成した雌ねじ部に螺着される。
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), a
棒体3は、筒体2の端部に固定されたガイド穴6aを有するガイド部材6を通して筒体2の内部に伸び、筒体2との間で相対変位可能に配置される。図5に示されるように、棒体3の一方の端部には雄ねじ3aが形成される。図6に示される建築物や橋梁等の構造物の他方の構造体に連結するための取付部材7は、他方の構造体に連結するためのプレート状の連結部7aと、カプラー8を介して棒体3と連結するための外周に雄ねじ7cを形成した固定部7bを備えている。棒体3の一方の端部に形成された雄ねじ部3aと、取付部材7の固定部7bに形成した雄ねじ部7cが雌ねじ部を形成したカプラー8に螺着される。
The
棒体3の他方の端部には軸方向に所定長さ伸びる有底ガイド穴3bが形成される。有底ガイド穴3bには、筒体2の一端に固定された取付部材4の固定部4cに形成された雌ねじ穴4dに一端を螺着されたガイドロッド5が軸方向に相対変位可能に嵌挿される。ガイドロッド5の断面形状と有底ガイド穴3bの断面形状を相似形とし、ガイドロッド5の外径と有底ガイド穴3bの内径をほぼ同じとする。その結果、有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端部間に密封された空気の充填された空間が形成される。図3(b)(c)(d)に示すように、ガイドロッド5の先端部外周に有底ガイド穴3bの内壁面と摺接するシリコンゴム等からなる弾性シールリング5bを固定することにより、有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端部間の空間の密封性を向上することが可能となる。
A
筒体2の内壁と棒体3の外周との環状空間に所定長さのゴム体9が固定される。ゴム体9としては、天然ゴム、高減衰性ゴム等が使用される。ゴム体9は、筒体2の内壁面と棒体3の外周面と加硫一体成形により固定する。ゴム体9を加硫一体成形により固定することで、鋼材とゴムとの接着部の劣化が防止され、ゴム体9の長寿命化を実現することが可能となる。
A
ゴム体9として高減衰性ゴムを用いる場合、一般的に高減衰性ゴム材料には、ひずみ依存性、振動数依存性、温度依存性があり、制振ダンパーの使用地域や構造物の適用場所等の条件に適応した制振性能を発揮させるため、適切な材料を選択する。
When a high-damping rubber is used as the
図7は、本発明の構造物用制振ダンパー1の他の実施形態を示す図である。
FIG. 7 is a view showing another embodiment of the
この実施形態では、筒体2の内周面と棒体3の外周面に固定されるゴム体9を、軸方向に複数個配置する点で、図1に示される実施形態と構成が相違する。他の構成は、図1に示される実施形態と同様であるので説明を省略する。軸方向に複数個配置されるゴム体9の温度依存性等の性質の異なるゴム体9を適切に配置することで、適用条件を拡張することが可能になる。
This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 1 in that a plurality of
図8(a)(b)(c)により本発明の構造物用制振ダンパーの作用について説明する。 With reference to FIGS. 8A, 8B, and 8C, the operation of the structural vibration damper of the present invention will be described.
図8(a)は、構造物用制振ダンパー1が無負荷状態で筒体2と棒体3は中立位置にある場合を示す。この状態で棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはLとなる。
FIG. 8A shows a case where the structural damping
図8(b)は、地震時に構造物に大きな変位が作用し、棒体3が筒体2に対して矢印の方向に変位した状態を示す。棒体3は、筒体2の端部に固定されたガイド部材6と、ガイドロッド5と有底ガイド穴3bとの係合によりぶれることなく軸方向に正確に相対変位する。図8(b)の状態では、棒体3に引張方向の力が作用し、ゴム体9は図8(b)のように弾性変形して地震エネルギーを吸収する。この状態で棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはL1となる。
FIG. 8B shows a state in which a large displacement acts on the structure during the earthquake, and the
図8(c)は、地震時に構造物に大きな変位が作用し、棒体3が筒体2に対して矢印の方向に変位した状態を示す。棒体3は、筒体2の端部に固定されたガイド部材6と、ガイドロッド5と有底ガイド穴3bとの係合によりぶれることなく軸方向に正確に相対変位する。図8(c)の状態では、棒体3に圧縮方向の力が作用し、ゴム体9は図8(c)のように弾性変形して地震エネルギーを吸収する。この状態で棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはL2となる。
FIG. 8C shows a state in which a large displacement acts on the structure during the earthquake, and the
中立状態での有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはLと、棒体3に引張方向の力が作用する状態での棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはL1と、棒体3に圧縮方向の力が作用する状態での棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはL2とは、L1<L<L2となる。
The length of the sealed space formed between the bottomed
地震時に構造物に作用する大きな変位に対して、筒体2と棒体3は、ガイド部材6及びガイドロッド5と有底ガイド穴3bとの係合によりぶれることなく軸方向に正確に相対変位し、一部に偏荷重の負荷がかかること無く、ゴム体5を弾性変形させ、効率良く地震エネルギーを吸収することが可能となる。
For large displacements acting on the structure during an earthquake, the
地震時の大きな変位による筒体2と棒体3との相対変位に伴い、棒体3に引張方向の力が作用した場合、棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはL1は、中立状態の場合の空間の長さLより長くなり、空間内の空気は膨張し負圧を生じ、棒体3に引張方向と逆方向の力、すなわち棒体3を引き戻す方向の力が作用する。また、地震時の大きな変位による筒体2と棒体3との相対変位に伴い、棒体3に圧縮方向の力が作用した場合、棒体3に形成された有底ガイド穴3bとガイドロッド5の先端との間に形成される密封された空間の長さはL2は、中立状態の場合の空間の長さLより短くなり、空間内の空気は圧縮されて反撥力が生じ、棒体3を押し戻す方向の力が作用する。その結果、地震時の大きな変位による筒体2と棒体3の相対変位に伴う衝撃力が密封された空間内の空気で緩和することが可能となる。
When a force in the tensile direction acts on the
図9は、本発明の構造物用制振ダンパー1を橋梁の用いた例を示す。橋台10上に支承装置12により支持される主桁11と橋台10の間に構造物用ダンパー1を配置し、地震時の主桁11に作用する水平変位を緩衝し、主桁11と橋台10の衝突による破壊を防止する。
FIG. 9 shows an example in which the
図10は、本発明の構造物用制振ダンパー1を建築物の柱14と梁13間に設置した例を示す。構造物用制振ダンパー1の一端を柱14と梁13とのコーナー部にガセットプレート15を介して連結し、他端を上部梁13に固定したガセットプレート15を介して連結する。地震時に建築物に作用する変位に対して構造物用制振ダンパー1がそのエネルギーを吸収し、建築物の破壊を防止する。
FIG. 10 shows an example in which the structural damping
以上のように、本発明の構造物用制振ダンパー1によれば、地震時の構造物に作用する大きな変位に対して筒体2と棒体3がぶれることなく軸方向に正確に相対変位してゴム体9を弾性変形させるので、荷重が一部の部分に作用することなく効率良く地震エネルギーを吸収することが可能となる。また、ガイドロッド5先端と有底ガイド穴3bとの間の密封された空間内の空気の圧縮、膨張により相対変位に伴う衝撃力を緩和することが可能となる。
As described above, according to the
1:構造物用制振ダンパー、2:筒体、3:棒体、3a:雄ねじ、3b:有底ガイド穴、4:取付部材、4a:クレビス、4b:雄ねじ、4c:固定部、4d:雌ねじ穴、5:ガイドロッド、5a:雄ねじ、5b:弾性シールリング、6:ガイド部材、6a:ガイド穴、7:取付部材、7a:連結部、7b:固定部、7c:雄ねじ、8:カプラー、9:ゴム体、10:橋台、11:主桁、12:支承装置、13:梁、14:柱、15:ガセットプレート 1: Damping damper for structure, 2: cylinder, 3: rod, 3a: male screw, 3b: guide hole with bottom, 4: mounting member, 4a: clevis, 4b: male screw, 4c: fixing part, 4d: Female screw hole, 5: guide rod, 5a: male screw, 5b: elastic seal ring, 6: guide member, 6a: guide hole, 7: mounting member, 7a: connecting part, 7b: fixing part, 7c: male screw, 8: coupler , 9: rubber body, 10: abutment, 11: main girder, 12: bearing device, 13: beam, 14: pillar, 15: gusset plate
Claims (6)
他方の構造体に固定され、前記筒体の内部に伸び、前記筒体との間で相対変位可能に配置され、先端から軸方向に所定長さ伸びる有底ガイド穴が形成された棒体と、
前記筒体の内壁面と前記棒体の外周面間に固定され振動エネルギーを吸収するゴム体と、
前記筒体の一方の端部に一端が固定され、他端が前記棒体に形成された有底ガイド穴に相対変位可能に嵌挿されるガイドロッドと、
を備え、
前記筒体と前記棒体の相対変位に対して、前記有底ガイド穴に嵌挿されたガイドロッドが前記棒体及び前記筒体の相対変位の際のぶれを防止すると共に、前記有底ガイド穴と前記ガイドロッド先端間との間に存在する密封空間がエアークッション機能を果たすことを特徴とする構造物用制振ダンパー A cylindrical body fixed to one structure that is relatively displaced;
A rod body fixed to the other structure, extending inside the cylindrical body, disposed so as to be relatively displaceable with the cylindrical body, and having a bottomed guide hole extending a predetermined length in the axial direction from the tip; ,
A rubber body fixed between the inner wall surface of the cylindrical body and the outer peripheral surface of the rod body and absorbing vibration energy;
One end of the cylindrical body is fixed to one end, and the other end is inserted into the bottomed guide hole formed in the rod body so as to be relatively displaceable, and a guide rod;
With
With respect to the relative displacement between the cylindrical body and the rod body, the guide rod fitted into the bottomed guide hole prevents shaking when the rod body and the cylindrical body are relatively displaced, and the bottomed guide A damping damper for a structure, wherein a sealed space existing between the hole and the tip of the guide rod fulfills an air cushion function
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