JP2014101638A - Vibration control structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地震時の建物の振動を減衰させる制振構造に関する。 The present invention relates to a vibration control structure that attenuates vibration of a building during an earthquake.
従来より、制振構造については数多くの研究開発がなされており、特に、オイルダンパを用いた制振構造が公知となっている。特許文献1には、逆V字形状あるいはV字形状を成すブレースの先端部分と梁との間にオイルダンパが介装された構造物の制振構造が開示されている。
Conventionally, many researches and developments have been made on damping structures, and in particular, damping structures using oil dampers are known.
特許文献1に記載された制振構造のようにブレースと梁との間にオイルダンパを介装する場合、オイルダンパの伸縮量は層間変位(上層と下層の間の水平方向の相対的な変位)とほぼ等しくなるため調整が難しい。このため、オイルダンパの伸縮量が不足して充分な減衰効果が得られなかったり、オイルダンパの伸縮量が許容値を超えたりするおそれがある。
When an oil damper is interposed between the brace and the beam as in the vibration damping structure described in
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、変位に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる制振構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a damping structure capable of effectively expanding and contracting an oil damper according to displacement and enhancing the vibration damping effect. With the goal.
本発明に係る制振構造は、上部梁と、下部梁と、上部梁と下部梁との間に立設された2本の柱と、2本の柱それぞれの上端寄りの位置に接合され、該接合箇所から垂下した上部支持体と、2本の柱それぞれの下端寄りの位置に接合され、該接合箇所から起立した下部支持体と、上部支持体及び下部支持体に回動自在に接合されるとともに上部支持体との接合箇所と下部支持体との接合箇所とを結ぶ領域よりも横方向に延出した延出部を有し、上部支持体と下部支持体との相対的変位に応じて揺動する揺動体と、一端が2本の柱のうちのいずれか一方の柱に回動自在に接合され、他端が揺動体の延出部に回動自在に接合され、揺動体の揺動に伴って伸縮するオイルダンパと、を備えたことを特徴とする。 The vibration damping structure according to the present invention is joined to the upper beam, the lower beam, two columns erected between the upper beam and the lower beam, and positions near the upper ends of the two columns, The upper support suspended from the joint and the two pillars are joined at positions near the lower ends of the two pillars, and the lower support standing from the joint and the upper support and the lower support are pivotally joined. And has an extension part extending in the lateral direction from the region connecting the joint part with the upper support and the joint part with the lower support, according to the relative displacement between the upper support and the lower support. And one end of which is pivotally joined to one of the two pillars, and the other end is pivotally joined to the extending portion of the oscillator. And an oil damper that expands and contracts as it swings.
本発明では、制振構造に層間変形が生じると、上部梁及び上部支持体が下部梁及び下部支持体に対して水平方向に相対的に変位し、これに伴い揺動体が揺動することでオイルダンパが伸縮する。従って、層間変形による変位を、揺動体を介して確実にオイルダンパに伝達させることが可能となるため、オイルダンパを効果的に伸縮させることができ、振動の減衰効果を高めることができる。 In the present invention, when interlayer deformation occurs in the vibration control structure, the upper beam and the upper support are displaced relative to the lower beam and the lower support in the horizontal direction, and the swinging body swings accordingly. The oil damper expands and contracts. Therefore, the displacement due to the interlayer deformation can be reliably transmitted to the oil damper via the rocking body, so that the oil damper can be effectively expanded and contracted, and the vibration damping effect can be enhanced.
さらに、揺動体の延出部は、柱に設けられた一対の面外移動拘束片に挟まれていると好適である。このように構成することにより、層間変形が生じた際の揺動体の面外方向への移動(はらみ出し)が確実に制限されるため、層間変形による変位をより確実にオイルダンパに伝達させることが可能となり、振動の減衰効果をより高めることができる。 Furthermore, it is preferable that the extending portion of the oscillator be sandwiched between a pair of out-of-plane movement restraining pieces provided on the pillar. With this configuration, the movement of the rocking body in the out-of-plane direction (protrusion) when the interlayer deformation occurs is surely limited, so that the displacement due to the interlayer deformation can be more reliably transmitted to the oil damper. Thus, the vibration damping effect can be further enhanced.
さらに、上部支持体及び下部支持体は、柱に接合するための嵌合部を備え、柱は、嵌合部が嵌め込まれる嵌合受け部を備え、嵌合部及び嵌合受け部は、互いに当接すると共に水平方向に対して傾斜して形成される勾配面をそれぞれ有すると好適である。このように構成することにより、単に接合面同士を当接させてボルト接合する場合と比較して滑りが抑制されることとなり、より一層効果的にオイルダンパを伸縮させることができる。 Further, the upper support and the lower support include a fitting portion for joining to the column, the column includes a fitting receiving portion into which the fitting portion is fitted, and the fitting portion and the fitting receiving portion are mutually connected. It is preferable that each has a slope surface that is in contact with and inclined with respect to the horizontal direction. By comprising in this way, a slip will be suppressed compared with the case where a joining surface is simply made to contact | abut and bolt-joining, and an oil damper can be expanded and contracted still more effectively.
本発明によれば、変位に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる。 According to the present invention, the oil damper can be effectively expanded and contracted according to the displacement, and the vibration damping effect can be enhanced.
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る制振構造について図1〜図4を参照して説明する。制振構造100は、鉄骨造の建物に用いられる構造であり、この建物は、角形鋼管からなる柱とH形鋼からなる梁とを接合して構成された軸組を有する多層建物である。2本の柱に架け渡された梁によってALC(軽量気泡コンクリート)パネルからなる床が支持されており、各階層は下階の床と上階の床とによって挟まれた領域に形成される。制振構造100は、建物の複数の階層のそれぞれに設けられている。以下、一つの階層を例に制振構造100について説明する。
(First embodiment)
A vibration damping structure according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The
制振構造100は、図1に示すように、水平方向に延びる上部梁1及び下部梁2と、上部梁1及び下部梁2の間に立設された2本の柱3と、2本の柱3の間に設けられた上部支持体10及び下部支持体20と、上部支持体10及び下部支持体20によって支持された揺動体30と、一方の柱3と揺動体30との間に設けられたオイルダンパ50と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the
柱3の上端部には、上部梁1との接合部となる柱頭部3aが設けられており、柱3の下端部には、下部梁2の接合部となる柱脚部3bが設けられている。柱3は柱頭部3a及び柱脚部3bを介して夫々上部梁1及び下部梁2に接合されている。柱3の側面の、後述する揺動体30の延出部31の先端に対応する位置には、一対の面外移動拘束片41が延出部31を挟むように横並びの状態で突設されており、同様に、延出部32の先端に対応する位置には、一対の面外移動拘束片42が横並びの状態で突設されている。
A
上部支持体10は、略三角形状の板材からなる揺動支持部15と、角パイプからなり、一端が揺動支持部15に溶接された2本の斜材13と、2本の斜材13の夫々の他端に溶接された接合部11と、を備え、全体として側面視で略V字形状をなしている。上部支持体10は、接合部11が2本の柱3それぞれの上端寄り(柱頭部3a近傍)の位置に接合されており、その結果として、上部支持体10が、柱3との接合箇所から垂下した態様を具現化している。なお、逆三角形状となるように配置される上側の揺動支持部15の頂点(下端)近傍には、揺動体30を軸支するピンが挿通される孔が穿たれた軸支部16が形成されている。また、一方の斜材13は、他方の斜材13よりも短いため、揺動支持部15は一方(左)の柱3側に偏った配置となっている。
The
接合部11は、図2に示すように、斜材13の端部に溶接された継手部11aと、継手部11aに対し柱3と対向するように溶接された座板部11eと、座板部11eの柱3に対向する面の上端及び下端寄りの位置に溶接された一対のクサビ部(嵌合部)11cと、継手部11aと座板部11eとに跨るように溶接された一対のリブ部11dとを備えている。また、座板部11eには、ボルト11bを挿通するための4つの孔11fが穿設されている。
As shown in FIG. 2, the
一方、柱3における上部支持体10の接合部11が接合される部位の表面には、クサビ部11cに対応して上下一対のクサビ受け部(嵌合受け部)3cが溶接されている。また、一対のクサビ受け部3cの中間位置には所定間隔の空間を形成するためのスペーサ3eが溶接されている。また、孔11fに対応してボルト11bが挿通される孔3fが穿設されている。柱3の内部側には、裏当て板3dが溶接されており、裏当板3dの孔3fに対応する位置には、ボルト11bと螺合する為のタップ孔が形成されている。
On the other hand, a pair of upper and lower wedge receiving portions (fitting receiving portions) 3c corresponding to the
上部支持体10と柱3とは、孔11fと孔3fとの位置合わせを行って、ボルト11bを挿通し、裏当て板3dのタップ孔に螺合することで接合されているが、接合部11のクサビ部11cと柱3のクサビ受け部3cには、それぞれ勾配面11g,3gが形成されており、ボルト11bの螺合によって勾配面11g,3g同士が摺接してクサビ部11cがクサビ受け部3cに嵌り込むことで強固に接合される。
The
下部支持体20(図1参照)は、上部支持体10と実質的に同一の構成であり、上部支持体10と上下及び表裏を反転させて、2本の柱3それぞれの下端寄り(柱脚部3b近傍)の位置に、接合部11が接合されており、その結果として、下部支持体20が、柱3との接合箇所から起立した態様を具現化している。なお、三角形状となるように配置される下側の揺動支持部15の頂点(上端)近傍には軸支部26が形成されており、この軸支部26の機能は軸支部16と実質的に同じである。上部支持体10の揺動支持体15(軸支部16)と上部支持体20の揺動支持体15(軸支部26)とは同一方向に偏在している。
The lower support 20 (see FIG. 1) has substantially the same configuration as the
揺動体30は、板状部材であり、上部支持体10の軸支部16及び下部支持体20の軸支部26の位置に対応して、ピンを挿通する2つの孔が穿たれており、当該孔及び軸支部16、26の孔に挿通されたピンを介して、上部支持体10及び下部支持体20に回動自在に接合されている。軸支部16と軸支部26を結ぶ領域よりも横方向に延出した延出部31,32を有する。延出部31,32は、図3に示すように、夫々その先端部がわずかなクリアランスを有して一対の面外移動拘束片41,42に挟まれている。
The
オイルダンパ50は、オイルが封入された筒状のケーシング50aとケーシング50aから出没するピストンロッド50bとを備え、一端が柱3から突出したブラケット33に、他端が揺動体30の延出部32の先端部に、夫々ピンを介して回動自在に軸支されている。
The
次に、制振構造100に水平方向の力が作用して層間変形が生じたときの動作について説明する。まず、例えば、上部梁1に図1における右方向への力が加えられると、上部梁1が下部梁2に対して相対的に右側に移動する(この際の相対的な変位量がいわゆる「層間変位」である)。これに伴い、2本の柱3が右側に傾き、上部支持体10が下部支持体20に対し相対的に右方向に平行移動して両者に「層間変位」に等しい相対的な変位が生じ、この変位に応じて、軸支部16,26で軸支された揺動体30は時計回りに傾く。この際、延出部32が下方に移動することにより、上側のオイルダンパ50が引っ張られて伸長するとともに下側のオイルダンパ50が圧縮されて短縮する。一方、上部梁1に図1における左方向への力が加えられた場合は、各部材の移動方向が左右あるいは上下逆転して、各オイルダンパ50の伸縮動作が逆となる。このような動作の繰り返しにより、振動が減衰される。
Next, an operation when a horizontal force acts on the
以上、制振構造100では、層間変形が生じると、上部梁1及び上部支持体10が下部梁2及び下部支持体20に対して相対的に変位し、これに伴い揺動体30が揺動することにより、2本のオイルダンパ50が伸縮する。従って、層間変形による変位が揺動体30を介して確実にオイルダンパ50に伝達されて、オイルダンパ50を効果的に伸縮させることが可能となり、振動の減衰効果を高めることができる。
As described above, in the
また、延在部31が一対の面外移動拘束片41に挟まれ、延在部32が一対の面外移動拘束片42に挟まれていることにより、層間変形が生じた際の揺動体30の面外方向(制振構造100の構面に対する法線方向)への移動(はらみ出し)が確実に制限されるため、層間変形によって生じた力をより確実にオイルダンパ50に伝達させることが可能となり、振動の減衰効果をより高めることができる。
Further, since the extending
また、上部支持体10及び下部支持体20と2本の柱3との接合部において、継手部11a側のクサビ部11cの勾配面11gと柱3側のクサビ受け部3cの勾配面3gとが当接するように構成されているので、単に接合面同士を当接させてボルト接合する場合と比較して滑りが抑制され、より一層効果的にオイルダンパ50を伸縮させることができる。
Moreover, in the junction part of the
なお、本実施形態において、軸支部16,26間の離隔寸法a(図1参照)を増減することにより、所定の層間変位に対するオイルダンパ50の伸縮量を増減することが可能である。具体的には、例えば図4(a)及び(b)に示す、軸支部16,26間の離隔寸法のみが異なる2つの制振構造(図4(a)の方が軸支部16,26間の離隔寸法が小さい)に対し、等しい層間変位xを与えた場合、図4(a)に示す軸支部16,26間の離隔寸法の小さな制振構造の方が、揺動体30の回転角度が大きくなるので延出部31,32の変位も大きくなる。従って、先端に接合されるオイルダンパ50の伸縮量も大きくなる。
In the present embodiment, the amount of expansion / contraction of the
よって、本実施形態では、軸支部16,26の離隔寸法を変えることにより、所定の層間変位に対するオイルダンパ50の伸縮量を調整することが可能となり、例えばオイルダンパ50の伸縮量を大きくすることにより減衰効果を高めることができ、また、例えばオイルダンパ50の伸縮量を小さくすることによりオイルダンパ50の変形限界を超えないようにすることができる等、制振構造100の設計上の意図を反映させるための各種調整を行うことが可能となる。
Therefore, in this embodiment, it is possible to adjust the expansion / contraction amount of the
(第2実施形態)
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態に係る制振構造200について説明する。なお、本実施形態に係る制振構造200は、第1実施形態に係る制振構造100と同様の要素や部材を備えており、同様の要素や部材には制振構造100と同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a
第1実施形態における制振構造100との相違点は、上部支持体10、下部支持体20、及び揺動体30が左右対称形となり、左側の柱3と延出部31との間にも上下2個のオイルダンパ50が設けられている点である。
The difference from the
以上、本発明について各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではない。例えば、図1に示す柱頭部3aの代わりに、上部梁1から柱3,4に水平方向の力のみを伝達し、鉛直方向の力とモーメントを伝達しない鉛直ローラー接合部を用いて柱3と上部梁1とを接合させてもよい。このように鉛直ローラー接合とすることで、上部梁1から2本の柱3,4に対して鉛直方向の力が伝わらなくなり、鉛直方向の力が上階及び下階に伝わらなくなるため、上記制振構造100,200の設置位置を考慮することなく各階に対して独立した構造検討を行うことが可能となる。すなわち、上記制振構造100,200の位置を変更する際の構造計算が不要となるため、建物の構造計算を簡略化させることができる。
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on each embodiment, this invention is not limited to said each embodiment. For example, instead of the
また、オイルダンパ50は、少なくとも1個設けられていればよく、柱3や揺動体30との接合位置も適宜調整してよい。また、上部支持体10及び下部支持体20、嵌合部11c及び嵌合受け部3c、揺動体30等についても適宜異なる形状のものを用いてもよい。
Further, at least one
1…上部梁、2…下部梁、3…柱(2本の柱)、3c…クサビ受け部(嵌合受け部)、3g…勾配面(水平方向に対して傾斜して形成される勾配面)、10,110…上部支持体、11c…クサビ部(嵌合部)、11g…勾配面(水平方向に対して傾斜して形成される勾配面)、20,120…下部支持体、30,130…揺動体、31,32,131,132…延在部、41,42…面外移動拘束片、50…オイルダンパ、100,200…制振構造。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
下部梁と、
前記上部梁と前記下部梁との間に立設された2本の柱と、
前記2本の柱それぞれの上端寄りの位置に接合され、該接合箇所から垂下した上部支持体と、
前記2本の柱それぞれの下端寄りの位置に接合され、該接合箇所から起立した下部支持体と、
前記上部支持体及び前記下部支持体に回動自在に接合されるとともに、前記上部支持体との接合箇所と前記下部支持体との接合箇所とを結ぶ領域よりも横方向に延出した延出部を有し、前記上部支持体と前記下部支持体との相対的変位に応じて揺動する揺動体と、
一端が前記2本の柱のうちいずれか一方の柱に回動自在に接合され、他端が前記揺動体の延出部に回動自在に接合され、前記揺動体の揺動に伴って伸縮するオイルダンパと、を備えたことを特徴とする制振構造。 The upper beam,
The bottom beam,
Two pillars erected between the upper beam and the lower beam;
An upper support body joined to a position near the upper end of each of the two pillars and depending from the joint location;
A lower support that is joined to a position near the lower end of each of the two pillars and stands up from the joint;
An extension that is pivotally joined to the upper support and the lower support and extends in a lateral direction from a region connecting the joint with the upper support and the joint with the lower support. A swinging body that swings according to relative displacement between the upper support and the lower support,
One end is pivotally joined to one of the two pillars, and the other end is pivotally joined to the extending portion of the rocking body, and expands and contracts as the rocking body swings. And an oil damper.
前記柱は、前記嵌合部が嵌め込まれる嵌合受け部を備え、
前記嵌合部及び前記嵌合受け部は、互いに当接すると共に水平方向に対して傾斜して形成される勾配面をそれぞれ有することを特徴とする請求項1または2記載の制振構造。 The upper support and the lower support include a fitting portion for joining to the pillar,
The column includes a fitting receiving portion into which the fitting portion is fitted,
3. The vibration damping structure according to claim 1, wherein the fitting portion and the fitting receiving portion each have a slope surface that is in contact with each other and is inclined with respect to a horizontal direction.
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CN108643666A (en) * | 2018-03-24 | 2018-10-12 | 北京工业大学 | A kind of efficient spatial directly supports the damper of second displacement amplifying device using type end |
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