JP2019019641A - Anti-seismic structure, vibration damping mechanism and brace member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材に関する。 The present invention relates to an earthquake-resistant structure of a building, a vibration damping mechanism, and a brace member.
従来、建物の耐震性を向上させるために、柱梁架構にブレース部材を取り付けることがある。このブレース部材は、柱と梁で囲まれる空間に対して斜めに配置される。ブレース部材によって、柱と梁の接合部の変形を抑制できるので、構造上の強度を増加させることができる。 Conventionally, in order to improve the earthquake resistance of a building, a brace member may be attached to a column beam frame. The brace member is disposed obliquely with respect to the space surrounded by the columns and beams. Since the brace member can suppress the deformation of the joint between the column and the beam, the structural strength can be increased.
また、地震のエネルギーを吸収して建物の振動を減少させるために、摩擦力を利用した変位依存型減衰部材である摩擦ダンパーが知られている(例えば、非特許文献1,2及び特許文献1,2参照。)。非特許文献1及び特許文献1,2に記載の摩擦ダンパーは、皿バネを介してボルトでステンレス板とブレーキ材を締め込むブレース型の摩擦ダンパーが記載されている。また、非特許文献2には、H形鉄骨の上下面に新型、側面に従来型を組み合させた摩擦ダンパーが記載されている。更に、ここでは、ブレース型の摩擦ダンパーを同じ空間に2つ並べて配置している。
Also, friction dampers are known that are displacement-dependent damping members that use frictional forces to absorb earthquake energy and reduce building vibration (for example, Non-Patent
狭い開口にブレースやダンパーを配置する場合、ブレースやダンパーを交差して配置することがある(例えば、特許文献3,4参照。)。特許文献3には、建築構造物の柱梁架構面内に交点を解放したクロスのブレースを設け、ブレースの軸方向に伸縮するオイルダンパーを取り付けた構成が示されている。また、特許文献4には、耐震ブレースと粘性系制震ダンパーを交差させて配置した構成が示されている。 When a brace or a damper is disposed in a narrow opening, the brace or the damper may be disposed so as to intersect (see, for example, Patent Documents 3 and 4). Patent Document 3 shows a configuration in which a brace of a cross having an intersection released is provided in a column beam frame of a building structure, and an oil damper that expands and contracts in the axial direction of the brace is attached. Patent Document 4 shows a configuration in which an earthquake-resistant brace and a viscous damping damper are arranged so as to intersect each other.
上述した特許文献3,4においては、ブレースとダンパーとを同じ空間に配置することができる。しかしながら、ブレースとダンパーとの奥行き方向の干渉を避けて配置する必要がある。このため、奥行き方向のスペースが狭い場合には、ブレース及びダンパーを取り付けることが困難であった。また、ブレースとダンパーとの軸がずれている場合には、ずれによる偏心力が発生することがある。 In patent documents 3 and 4 mentioned above, a brace and a damper can be arranged in the same space. However, it is necessary to avoid the interference in the depth direction between the brace and the damper. For this reason, when the space in the depth direction is narrow, it is difficult to attach the brace and the damper. In addition, when the axes of the brace and the damper are displaced, an eccentric force due to the displacement may occur.
・上記課題を解決するための耐震構造は、柱及び梁で囲まれた空間に斜めに配置される第1ブレース部材と、前記第1ブレース部材と交差して配置される第2ブレース部材とを備えた耐震構造において、前記第1ブレース部材及び第2ブレース部材の少なくとも一方は、振動減衰部材であって、前記第1ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、前記第2ブレース部材が含まれるように配置した。これにより、第1ブレース部材及び第2ブレース部材の一部が、空間の開口部に直交する奥行方向に重なって配置できるので、奥行き方向の取付スペースを小さくすることができる。更に、第1ブレース部材の中心軸を含む垂直面と第2ブレースの中心軸を含む垂直面とを接近させることができるので、第1及び第2ブレース部材の中心軸の位置ずれによる偏心力を低減させることができる。 The earthquake-resistant structure for solving the above problems includes a first brace member disposed obliquely in a space surrounded by columns and beams, and a second brace member disposed so as to intersect the first brace member. In the earthquake-resistant structure provided, at least one of the first brace member and the second brace member is a vibration damping member, and the second brace member is included in a plane including the central axis of the first brace member. Arranged to be. Thereby, since a part of 1st brace member and 2nd brace member can overlap and arrange | position in the depth direction orthogonal to the opening part of space, the attachment space of a depth direction can be made small. Furthermore, since the vertical plane including the central axis of the first brace member and the vertical plane including the central axis of the second brace can be brought close to each other, the eccentric force due to the displacement of the central axes of the first and second brace members can be reduced. Can be reduced.
本発明によれば、狭い空間において耐震構造を設け、偏心力を低減することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an earthquake-resistant structure can be provided in a narrow space and eccentric force can be reduced.
<第1の実施形態>
以下、図1〜図3を用いて、耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材を具体化した第1の実施形態を説明する。本実施形態では、鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートで構成された既存の建物に対して耐震補強を行なう耐震構造として説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment in which an earthquake resistant structure, a vibration damping mechanism, and a brace member are embodied will be described with reference to FIGS. This embodiment demonstrates as an earthquake-resistant structure which performs earthquake-proof reinforcement with respect to the existing building comprised with reinforced concrete or steel-framed reinforced concrete.
図1(a)及び図1(b)に示すように、建物の柱梁架構には、耐震構造15が設けられる。具体的には、建物の柱11間及び梁12によって囲まれた空間S1に、耐震構造15が配置される。
図1及び図2に示すように、耐震構造15は、フレーム部20と、フレーム部20内に配置される振動減衰機構D1とを備えている。フレーム部20は、H形鋼で構成される天井部21、床部22及び両側壁部23,24を備えている。これら各部(21〜24)を空間S1に面した柱梁架構(建物の柱11間及び梁12)に取り付けることにより、フレーム部20を空間S1に取り付け、建物の柱梁架構を補強する。なお、フレーム部20の各部(21〜24)を、H形鋼以外の部材で構成してもよい。
As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, a
As shown in FIGS. 1 and 2, the earthquake-
空間S1には、振動減衰機構D1が取り付けられている。この振動減衰機構D1は、摩擦ダンパー30とオイルダンパー40とを備えている。具体的には、フレーム部20の対角に、摩擦ダンパー30の両端を取り付ける。更に、フレーム部20の他の対角には、オイルダンパー40の両端が取り付けられている。このため、摩擦ダンパー30及びオイルダンパー40は、空間S1の中心付近で交差する。
A vibration damping mechanism D1 is attached to the space S1. The vibration damping mechanism D1 includes a
摩擦ダンパー30は、摺動する圧接板同士の摩擦力により、相対移動を抑制する。この摩擦ダンパー30には、例えば、ブレーキダンパー(登録商標)を用いることができる。本実施形態では、摩擦ダンパー30は、H形鋼31に制動機構35を下方に取り付けて構成されている。
The
更に、摩擦ダンパー30のH形鋼31の中央部分のウェブ31Wには、四角形状の孔37が形成されている。この孔37には、後述するオイルダンパー40のピストンロッド45が貫通される。このため、この孔37は、ピストンロッド45の直径よりも大きく、更にオイルダンパー40の変位を許容する大きさで形成されている。
Further, a
孔37の周囲には、ウェブ31Wの両面に、補強リブ38が設けられている。補強リブ38は、孔37の周囲を格子(井形)形状で囲んで補強している。この補強リブ38は、オイルダンパー40の動きに干渉しない大きさで形成される。
Around the
図3(a)は図1の3A−3A線における断面図、図3(b)は図3(a)の3B−3B線における断面図である。
図2、図3(a)及び図3(b)に示すように、補強リブ38は、フランジ31Fと平行な2つの第1リブ部38aと、この第1リブ部38aと直交する2つの第2リブ部38bによって構成されている。
3A is a cross-sectional view taken along
As shown in FIG. 2, FIG. 3A and FIG. 3B, the reinforcing
一方、図1及び図2に示すオイルダンパー40は、シリンダ41、シリンダ41の下端部に固定された取付部42、ピストンロッド45を備えている。オイルダンパー40のピストンロッド45は、摩擦ダンパー30のH形鋼31の孔37に挿入される。
本実施形態では、図1(b)に示すように、摩擦ダンパー30の中心軸C1とオイルダンパー40の(ピストンロッド45の)中心軸C2とが同じ鉛直面内に配置される。
On the other hand, the
In the present embodiment, as shown in FIG. 1B, the central axis C1 of the
<動作>
次に、図1を用いて、耐震構造15の動作について説明する。
加速度及び変位が小さい小規模地震の場合には、摩擦ダンパー30及びオイルダンパー40は、ブレースとして機能する。これにより、空間S1の柱梁架構に加わる水平力に対して、摩擦ダンパー30及びオイルダンパー40の圧縮引張力により、柱梁架構(建物)の変形を抑制する。
<Operation>
Next, operation | movement of the earthquake-
In the case of a small-scale earthquake with small acceleration and displacement, the
加速度が大きく変位が小さい中規模地震の場合には、摩擦ダンパー30はブレースとして機能し、オイルダンパー40は、粘性減衰部材として機能する。これにより、摩擦ダンパー30によって柱梁架構(建物)の変形を抑制する。それと同時に、オイルダンパー40のシリンダ41とピストンロッド45との相対速度に応じたオイル(粘性体)の抵抗によって、建物の地震エネルギーを吸収して、制振を行なう。
In the case of a medium-scale earthquake with high acceleration and small displacement, the
加速度及び変位が大きい大規模地震の場合には、摩擦ダンパー30は、履歴減衰部材として機能し、オイルダンパー40は、粘性減衰部材として機能する。これにより、オイルダンパー40の相対速度に応じたオイルの抵抗と、摩擦ダンパー30の摩擦力とによって、建物の地震エネルギーを吸収して、制振を行なう。
In the case of a large-scale earthquake with large acceleration and displacement, the
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1−1)本実施形態では、摩擦ダンパー30の中心軸C1とオイルダンパー40の中心軸C2とが同一面内となるように、摩擦ダンパー30とオイルダンパー40とを交差して配置する。これにより、摩擦ダンパー30とオイルダンパー40とを配置する空間S1の幅(奥行方向)を小さくすることができる。更に、ダンパー(30,40)によってエネルギーを吸収する際に、摩擦ダンパー30の中心軸C1と、オイルダンパー40の中心軸C2との位置のズレによる偏心力を低減させることができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1-1) In the present embodiment, the
(1−2)本実施形態によれば、振動減衰機構D1は、摩擦ダンパー30とオイルダンパー40とを備える。これにより、地震の規模に応じて、各ダンパー(30,40)を、ブレース、粘性減衰部材及び摩擦減衰部材として機能させることができる。
(1-2) According to the present embodiment, the vibration damping mechanism D1 includes the
(1−3)本実施形態によれば、摩擦ダンパー30の中央部分のウェブ31Wに孔37を形成し、この孔37にオイルダンパー40のピストンロッド45を貫通させる。これにより、摩擦ダンパー30の中心軸C1とオイルダンパー40の中心軸C2とを、同一面内に配置することができる。
(1-3) According to the present embodiment, the
(1−4)本実施形態によれば、摩擦ダンパー30のH形鋼31の孔37の周囲に、補強リブ38を設ける。これにより、孔37の周囲を補強することができる。
(1−5)本実施形態によれば、耐震構造15は、柱梁架構に取り付けられるフレーム部20を有する。これにより、柱梁架構の開口空間において、摩擦ダンパー30及びオイルダンパー40を効率的に取り付けることができるとともに、柱11及び梁12を更に補強することができる。
(1-4) According to the present embodiment, the reinforcing
(1-5) According to this embodiment, the earthquake-
<第2の実施形態>
次に、図4を用いて、耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材を具体化した第2の実施形態を説明する。本実施形態は、第1の実施形態の振動減衰構造を2つ組み合わせた構成であるため、上記実施形態と同様の部分について、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment that embodies an earthquake resistant structure, a vibration damping mechanism, and a brace member will be described with reference to FIG. Since this embodiment has a configuration in which two vibration damping structures of the first embodiment are combined, the same parts as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4(a)は第2の実施の形態の正面図、図4(b)は、図4(a)の4B−4B線における断面図である。
図4(a)に示すように、本実施形態において、柱61及び梁62によって囲まれた空間S2には、耐震構造65が配置される。本実施形態の空間S2は、上記第1の実施形態の空間S1に比べて、横幅が長い空間である。耐震構造65は、フレーム部70と、2つの振動減衰機構D1とを備えている。フレーム部70は、天井部71、床部72及び両側壁部73,74を備えている。これら各部(71〜74)が空間S2に面した柱梁架構(建物の柱61間及び梁62)に取り付けることにより、フレーム部70を空間S2に取り付け、建物の柱梁架構を補強する。更に、本実施形態のフレーム部70には、天井部71の中央に、中間取付部75が形成されている。
FIG. 4A is a front view of the second embodiment, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along
As shown in FIG. 4A, in the present embodiment, an earthquake
フレーム部70内の空間S2には、2つの振動減衰機構D1が並べられて取り付けられている。具体的には、フレーム部70の床部72の両端部と、中間取付部75とには、各振動減衰機構D1のオイルダンパー40の両端部が取り付けられている。これにより、2つのオイルダンパー40は、逆V字形状に配置される。
Two vibration damping mechanisms D1 are mounted side by side in the space S2 in the
更に、フレーム部70の天井部71の両端部、床部72の中間部とには、各振動減衰機構D1の摩擦ダンパー30の両端が取り付けられている。これにより、2つの摩擦ダンパー30は、V字形状に配置される。そして、各振動減衰機構D1の摩擦ダンパー30とオイルダンパー40は、交差するように配置されている。
Furthermore, both ends of the
本実施形態の摩擦ダンパー30では、H形鋼31において、オイルダンパー40との交差位置よりも上方に、制動機構35を設けている。
図4(b)に示すように、各振動減衰機構D1の摩擦ダンパー30の中心軸C1及びオイルダンパー40の中心軸C2が、すべて同じ鉛直面内に配置される。
In the
As shown in FIG. 4B, the center axis C1 of the
本実施形態によれば、上記第1の実施形態に記載の(1−1)〜(1−5)と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(2−1)本実施形態では、柱61及び梁62で囲まれた空間S2に、2つの振動減衰機構D1が並べて取り付けられている。これにより、横幅が広い空間S2においても、各ダンパー(30,40)の機能を効率的に発揮させることができる。
According to the present embodiment, in addition to the same effects as (1-1) to (1-5) described in the first embodiment, the following effects can be obtained.
(2-1) In this embodiment, two vibration damping mechanisms D1 are mounted side by side in the space S2 surrounded by the
また、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態の摩擦ダンパー30には、孔37の周囲を補強する格子形状の補強リブ38を設けた。第2ブレース部材(オイルダンパー40)を貫通させる孔の周囲を補強する補強部材の構造は、これに限定されない。
例えば、図5に示すように、孔87の周囲の部分88を広げたウェブを有する鉄骨材80を、H形鋼31の代わりに用いた摩擦ダンパーとしてもよい。
Further, the above embodiments may be modified as follows.
In the
For example, as shown in FIG. 5, a
・上記各実施形態においては、摩擦ダンパー30に形成した孔37は、四角形状で形成した。第2ブレース部材であるオイルダンパー40のピストンロッド45と係合する係合部の形状は、これに限定されない。例えば、長孔や、図5の円形状の孔であってもよい。また、周囲が囲まれた孔ではなく、一部が開口した溝で形成し、この溝内に第2ブレース部材を配置してもよい。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態の振動減衰機構D1においては、変位依存型減衰部材として摩擦ダンパー30を、粘性型減衰部材としてオイルダンパー40を用いた。振動減衰機構D1に用いる変形依存型減衰部材や粘性型減衰部材は、これらに限定されない。例えば、二重鋼管ブレース等、他の変形依存型減衰部材や、オイル以外の粘性体を用いた減衰部材、アンボンドブレース(登録商標)等の粘弾性減衰部材を用いることも可能である。
In the vibration damping mechanism D1 of each of the above embodiments, the
また、上記各実施形態では、オイルダンパー40のシリンダ41を、交差位置よりも下方位置に設けた。オイルダンパー40のシリンダ41や摩擦ダンパー30の制動機構35の配置位置は限定されるものではなく、交差位置の上下のいずれに設けてもよい。
Moreover, in each said embodiment, the
・上記各実施形態では、振動減衰機構D1として、摩擦ダンパー30とオイルダンパー40とを用いた。振動減衰機構D1は、少なくとも一方が振動減衰部材であればよい。例えば、振動減衰機構D1において、摩擦ダンパー30又はオイルダンパー40と、ブレース部材とを交差させて配置した構成としてもよい。更に、振動減衰機構D1として、同じ種類のダンパーを用いてもよい。なお、オイルダンパー40同士を交差させる場合には、一方のピストンロッドの中央部に、他方のピストンロッドを係合(貫通)させる係合部(例えば孔等)を形成する。
In each of the above embodiments, the
・上記各実施形態においては、摩擦ダンパー30に孔37を形成し、この孔37にオイルダンパー40を貫通させた。交差方法は、孔に限定されるものではない。例えば、オイルダンパー40のピストンロッド45を、摩擦ダンパー30を迂回する形状(例えば、交差位置に湾曲した迂回部を設けた形状)としてもよい。この場合、オイルダンパー40のピストンロッド45の迂回部に、摩擦ダンパー30を配置することにより、摩擦ダンパー30の中心軸C1とオイルダンパー40との中心軸C2とを同一面にすることができる。
In each of the above embodiments, the
・上記第1実施形態においては正方形状の空間S1、第2実施形態においては、横長の空間S2に、第1ブレース部材及び第2ブレース部材を配置した。ブレースを配置する空間の形状は、これらに限定されるものではない。例えば、柱同士の間隔が狭い縦長の空間に適用してもよい。
・上記各実施形態においては、振動減衰機構D1を鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートで構成された既存の建物に設けた。補強対象は、鉄筋コンクリートを含む建物に限定されず、鉄骨で構成された建物に設けてもよい。
この場合、図6(a)及び図6(b)に示すように、振動減衰機構D1を、フレーム部を介さずに、直接、建物の鉄骨部材に取り付けるようにしてもよい。具体的には、フレーム部を有しない耐震構造95の振動減衰機構D1の摩擦ダンパー30及びオイルダンパー40の両端部を、建物の柱91及び梁92の角に取り付ける。
The first brace member and the second brace member are disposed in the square space S1 in the first embodiment and the horizontally long space S2 in the second embodiment. The shape of the space in which the braces are arranged is not limited to these. For example, you may apply to the vertically long space where the space | interval of pillars is narrow.
In the above embodiments, the vibration damping mechanism D1 is provided in an existing building made of reinforced concrete or steel reinforced concrete. The object to be reinforced is not limited to buildings including reinforced concrete, and may be provided in buildings made of steel frames.
In this case, as shown in FIGS. 6A and 6B, the vibration damping mechanism D1 may be directly attached to the steel member of the building without using the frame portion. Specifically, both ends of the
・上記各実施形態においては、摩擦ダンパー30の中心軸C1とオイルダンパー40の中心軸C2とが同じ鉛直面に含まれるように、摩擦ダンパー30とオイルダンパー40とを配置した。両ブレース部材の中心軸が同じ鉛直面に含まれる配置に限らず、第1ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、第2ブレース部材が含まれるように配置できればよい。この場合、同じ垂直面でなくても、第1ブレース部材及び第2ブレース部材の一部が奥行方向に重ねることができるので、奥行方向のスペースを小さくすることができる。
In each of the above embodiments, the
C1,C2…中心軸、D1…振動減衰機構、S1,S2…空間、11,61,91…柱、12,62,92…梁、15,65,95…耐震構造、20,70…フレーム部、21,71…天井部、22,72…床部、23,24,73,74…側壁部、30…摩擦ダンパー、31…H形鋼、31F…フランジ、31W…ウェブ、35…制動機構、37,87…孔、38…補強リブ、38a…第1リブ部、38b…第2リブ部、40…オイルダンパー、41…シリンダ、42…取付部、45…ピストンロッド、75…中間取付部、80…鉄骨材、88…部分。
C1, C2 ... central axis, D1 ... vibration damping mechanism, S1, S2 ... space, 11, 61, 91 ... pillar, 12, 62, 92 ... beam, 15, 65, 95 ... earthquake resistant structure, 20, 70 ...
Claims (7)
前記第1ブレース部材と交差して配置される第2ブレース部材とを備えた耐震構造において、
前記第1ブレース部材及び第2ブレース部材の少なくとも一方は、振動減衰部材であって、
前記第1ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、前記第2ブレース部材が含まれるように配置したことを特徴とする耐震構造。 A first brace member disposed obliquely in a space surrounded by columns and beams;
In the earthquake-proof structure provided with the 2nd brace member arranged crossing the 1st brace member,
At least one of the first brace member and the second brace member is a vibration damping member,
An earthquake-resistant structure, wherein the second brace member is disposed in a plane including the central axis of the first brace member.
前記第1ブレース部材及び第2ブレース部材の他方が、変位依存型減衰部材であることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の耐震構造。 One of the first brace member and the second brace member is a viscous damping member,
The earthquake-resistant structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the other of the first brace member and the second brace member is a displacement-dependent damping member.
前記第1ブレース部材及び第2ブレース部材の少なくとも一方は、振動減衰部材であって、
前記第1ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、前記第2ブレース部材が含まれるように配置したことを特徴とする振動減衰機構。 A vibration damping mechanism comprising a first brace member and a second brace member disposed to intersect the first brace member,
At least one of the first brace member and the second brace member is a vibration damping member,
A vibration damping mechanism, wherein the second brace member is disposed in a plane including a central axis of the first brace member.
前記他のブレース部材を貫通させる孔が形成されていることを特徴とするブレース部材。 A brace member arranged to intersect with other brace members,
A brace member characterized in that a hole for penetrating the other brace member is formed.
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