JP2020180547A - Vibration control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超高層建築物から低層建築物に構築される制震装置に関する。 The present invention relates to a vibration control device constructed from a super high-rise building to a low-rise building.
近年、震度7を記録する大地震が日本各地で発生している。これらの大地震が都市部で発生した場合には、これまで以上に深刻な建築構造の被害が予想される。一方で、現在の大地震への対策は、住宅から例えば100mを超えるような高層建築物に至るまで、建物の揺れを熱エネルギーに変換して吸収する制震ダンパー等の制震装置を層間に設置した制震構造とすることが主流となっている(例えば、特許文献1参照)。これにより、設計者が想定する地震に対しては耐震性を確保することができる。 In recent years, large earthquakes with a seismic intensity of 7 have occurred in various parts of Japan. If these major earthquakes occur in urban areas, more serious damage to the building structure is expected than ever before. On the other hand, the current countermeasures against large earthquakes are to install vibration control devices such as vibration control dampers between houses to high-rise buildings that exceed 100 m, for example, by converting the shaking of the building into heat energy and absorbing it. The mainstream is to use an installed vibration control structure (see, for example, Patent Document 1). As a result, seismic resistance can be ensured against earthquakes assumed by the designer.
しかしながら、従来の場合には、上述したように近年は想定を上回るような大規模な地震が日本各地で発生しており、設計で想定した入力を超える地震動が作用した場合には、構造躯体が深刻なダメージを受ける可能性がある。
また、特定の層を柔層化してダンパーのエネルギー吸収効率の向上を図った設計(例えば、集中制震構造やソフトファーストストーリー制震構造等)では、想定する地震に対しては非常に効果が高い。ところが、想定を超える地震に対しては、その柔層化した層が過大に変形をしてしまうことで、柔層を起点として脆弱な破壊形式である層崩壊を引き起こすおそれがあった。
However, in the conventional case, as mentioned above, large-scale earthquakes that exceed expectations have occurred in various parts of Japan in recent years, and if seismic motion that exceeds the input assumed in the design acts, the structural frame will be damaged. May be seriously damaged.
In addition, a design that softens a specific layer to improve the energy absorption efficiency of the damper (for example, a centralized seismic control structure or a soft first story seismic control structure) is extremely effective against an assumed earthquake. high. However, in the event of an earthquake that exceeds expectations, the softened layer may be excessively deformed, causing layer collapse, which is a fragile fracture form starting from the soft layer.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、最大層間変形角を低減することで特定層に変形を集中させずに分散、均一化することができ、層崩壊を抑制することができる制震装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and by reducing the maximum interlayer deformation angle, it is possible to disperse and homogenize the deformation without concentrating the deformation on a specific layer, and to suppress layer collapse. The purpose is to provide a vibration control device that can be used.
上記目的を達成するため、本発明に係る制震装置は、建物の層間に配置される制震装置であって、前記建物の躯体に接続された制震ダンパーと、前記制震ダンパーと並列に設けられたPC鋼材又はタイロッドからなる引張材と、を備え、前記PC鋼材の定着部には、前記制震ダンパーの引張方向の変位を許容するギャップを有し、前記引張材は、引張力を作用させた状態で弾塑性ダンパーとして機能することを特徴としている。 In order to achieve the above object, the vibration control device according to the present invention is a vibration control device arranged between layers of a building, and the vibration control damper connected to the frame of the building and the vibration control damper in parallel with the vibration control damper. A tension material made of a PC steel material or a tie rod provided is provided, and the fixing portion of the PC steel material has a gap that allows displacement of the vibration damping damper in the tensile direction, and the tension material exerts a tensile force. It is characterized by functioning as an elasto-plastic damper in the actuated state.
本発明では、大地震時において建物に地震動が作用する際に、制震ダンパーの引張方向の変位が作用し、設定した層間変形角以上でPC鋼材又はタイロッドからなる引張材に設けられるギャップが無くなる。そして、ギャップが無くなったときに、引張材が弾塑性ダンパーとして作用し、弾塑性ダンパーのバネ剛性が層剛性として付加され、建物の層間において引張材の耐力を建物の躯体に付加することができる。つまり、建物の層間において、ギャップ量に応じて最大層間変形角を低減することができ、層間変形に応じた可変剛性を実現できる。このように、建物の各層に本発明の制震装置を設置することで、特定層に変形を集中させることを抑制することで他の層に変形を分散することができ、各層の変形を均一化できる。 In the present invention, when a seismic motion acts on a building during a large earthquake, the displacement in the tensile direction of the seismic damping damper acts, and the gap provided in the tensile material made of PC steel or tie rod is eliminated at the set interlayer deformation angle or more. .. Then, when the gap disappears, the tension material acts as an elasto-plastic damper, the spring rigidity of the elasto-plastic damper is added as layer rigidity, and the yield strength of the tension material can be added to the building frame between the layers of the building. .. That is, between the layers of the building, the maximum interlayer deformation angle can be reduced according to the gap amount, and the variable rigidity according to the interlayer deformation can be realized. In this way, by installing the vibration control device of the present invention on each layer of the building, it is possible to disperse the deformation to other layers by suppressing the concentration of the deformation on a specific layer, and the deformation of each layer is uniform. Can be transformed into.
また、本発明では、前記弾塑性ダンパーに設定した降伏荷重値により引張材の塑性化を許容することで、建物の躯体の柱梁等に生じる力を制限することができ、柱梁等が過大な反力が生じることによって損傷することを防止できる。
さらに、本発明では、制震ダンパーに並列に引張材を設ける構成であり、設置スペースが小さく、接続部の簡易な補強のみで例えば既存のシアリンク型の耐震ブレース等に追加して設置することが可能となるので、既存建物の耐震改修としても好適であり、低コストで簡単な工事により実現することができる。
Further, in the present invention, by allowing the pulling material to be plasticized by the yield load value set in the elasto-plastic damper, it is possible to limit the force generated in the columns and beams of the building frame, and the columns and beams are excessive. It is possible to prevent damage due to the occurrence of a large reaction force.
Further, in the present invention, the tension member is provided in parallel with the seismic control damper, the installation space is small, and the seismic damper is additionally installed, for example, in addition to the existing shear link type seismic brace by simply reinforcing the connection portion. It is also suitable for seismic repair of existing buildings, and can be realized by simple construction at low cost.
また、本発明に係る制震装置は、前記建物の層は、柱と梁によって囲まれる架構に耐震ブレースを配置させた制震層を有し、前記制震ダンパーは、前記耐震ブレースと前記架構との間に接続されていることを特徴としてもよい。 Further, in the seismic control device according to the present invention, the layer of the building has a seismic control layer in which seismic brace is arranged in a frame surrounded by columns and beams, and the seismic control damper is the seismic brace and the frame. It may be characterized by being connected to and from.
この場合には、引張材の塑性化を許容することで、耐震ブレースが負担する軸力の上限値を制限することができることから、柱と梁が先行して大きく損傷することを防ぐことができる。つまり、引張材のギャップが消失した後は、引張材の耐力分だけ架構に耐力を付加することができ、耐震ブレース分の剛性が付加できる。すなわち、本発明では、耐震ブレースと前記弾塑性ダンパー(引張材)の直列バネ剛性を層剛性に付加することができる。 In this case, by allowing the pulling material to be plasticized, the upper limit of the axial force borne by the seismic brace can be limited, so that it is possible to prevent the columns and beams from being significantly damaged in advance. .. That is, after the gap of the tension material disappears, the proof stress can be added to the frame by the proof stress of the tension material, and the rigidity of the seismic brace can be added. That is, in the present invention, the seismic brace and the series spring rigidity of the elasto-plastic damper (tensile material) can be added to the layer rigidity.
また、本発明に係る制震装置は、前記建物の層は、免震装置を配置させた免震層を有し、前記制震ダンパーは、前記免震層を構成する躯体同士の間に接続されていることを特徴としてもよい。 Further, in the seismic control device according to the present invention, the layer of the building has a seismic isolation layer on which the seismic isolation device is arranged, and the seismic isolation damper is connected between the skeletons constituting the seismic isolation layer. It may be characterized by being done.
この場合には、大地震時など過大な変形が免震層に生じた場合、PC鋼材又はタイロッドからなる引張材の剛性が付加され、ストッパーとして作用する。つまり、引張材のギャップが消失した後は、引張材の耐力分だけ建物の躯体に耐力を付加することができる。 In this case, when excessive deformation occurs in the seismic isolation layer such as during a large earthquake, the rigidity of the tension material made of PC steel or tie rod is added and acts as a stopper. That is, after the gap of the tensile material disappears, the yield strength can be added to the building frame by the yield strength of the tensile material.
また、本発明に係る制震装置は、前記引張材は、引張力のみが作用されることを特徴としてもよい。 Further, the vibration control device according to the present invention may be characterized in that only the tensile force is applied to the tension material.
この場合には、引張材に引張力のみを確実に作用させることができ、引張材に圧縮力を作用させることがない簡単な構造により制震装置を実現することができる。 In this case, only the tensile force can be reliably applied to the tensile material, and the vibration control device can be realized by a simple structure in which the compressive force is not applied to the tensile material.
また、本発明に係る制震装置は、前記定着部は、前記制震ダンパーの少なくとも一方の端部に固定される接合プレートと、該接合プレートに形成される貫通孔に前記引張材が挿通された状態で定着される定着板と、前記接合プレートと前記定着板との間に設けられる弾性部材と、を備え、前記接合プレートと前記定着板との離間距離は、前記制震ダンパーにおける引張方向の変位可能で、かつ前記弾性部材を圧縮可能な寸法に設定されていることを特徴としてもよい。 Further, in the vibration control device according to the present invention, the fixing portion is inserted into a joint plate fixed to at least one end of the vibration control damper and a through hole formed in the joint plate. A fixing plate to be fixed in a state of being fixed and an elastic member provided between the joining plate and the fixing plate are provided, and the separation distance between the joining plate and the fixing plate is the tensile direction in the vibration damping damper. It may be characterized in that the elastic member is set to a size that can be displaced and the elastic member can be compressed.
この場合には、制震ダンパーに引張力が作用して接合プレートが引張材の定着板に近接する方向に変位すると、ギャップの範囲でばね部材が圧縮され、弾性部材より定着板を介して引張材に引張力を作用させることができる。
そして、弾性部材が完全に圧縮した状態でギャップが無くなり、引張材が弾塑性ダンパーとして作用する。つまり、弾塑性ダンパーのバネ剛性が層剛性として付加され、建物の層間において引張材の耐力を建物の躯体に付加することができる。
In this case, when a tensile force acts on the vibration damping damper and the joint plate is displaced in the direction close to the fixing plate of the tension material, the spring member is compressed within the gap range and the elastic member pulls the joint plate through the fixing plate. A tensile force can be applied to the material.
Then, the gap disappears when the elastic member is completely compressed, and the tensile material acts as an elasto-plastic damper. That is, the spring rigidity of the elasto-plastic damper is added as the layer rigidity, and the yield strength of the tensile material can be added to the building frame between the layers of the building.
また、本発明に係る制震装置は、前記引張材を挿通するガイド筒が設けられていることを特徴としてもよい。 Further, the vibration control device according to the present invention may be characterized in that a guide cylinder through which the tension material is inserted is provided.
この場合には、引張材に圧縮力が作用した場合に、引張材がガイド筒によって拘束されるため、座屈を防止することができる。 In this case, when a compressive force acts on the tension material, the tension material is restrained by the guide cylinder, so that buckling can be prevented.
本発明の制震装置によれば、最大層間変形角を低減することで特定層に変形を集中させずに分散、均一化することができ、層崩壊を抑制することができる。 According to the vibration control device of the present invention, by reducing the maximum interlayer deformation angle, deformation can be dispersed and made uniform without concentrating the deformation on a specific layer, and layer collapse can be suppressed.
以下、本発明の実施形態による制震装置について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, the vibration control device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1に示すように、本実施形態の制震装置1は、例えば100mを超えるような高層建築物10(建物)における下層部分(以下、柔層部10Aという)の複数層(図1では2層)において、それぞれの層間に設けられている。制震装置1は、図2に示すように、層間を結ぶオイルダンパー3(制震ダンパー)に並列してPC鋼棒4(PC鋼材、引張材)を設けたギャップ付きの弾塑性ダンパーである。
ここで、高層建築物10において、柔層部10Aよりも上側の連続する複数の階全体を上層部分10Bとする。上層部分10Bの各層間の中央部(コア部)には耐震ブレースのみが配置されている。
(First Embodiment)
As shown in FIG. 1, the
Here, in the high-
高層建築物10の柔層部10Aは、上層部分10Bよりも水平剛性が小さくなるように柔層化されている。
制震装置1は、柔層部10Aの変形量が所定値以上となる場合に変形を抑制するオイルダンパー3を有することで、柔層部10Aで変形が集中して、想定を超えるような外力に対しては、脆性的な損傷ことを抑制できる構造となっている。
The
The
制震装置1は、図2に示すように、柱11と梁12によって囲まれる架構13に配置される。本実施形態の架構13には、V字型の耐震ブレース(シアリンクブレース2)が設けられている。ここで、架構13にシアリンクブレース2を配置させた層を制震層という。
また、架構13において、架構13によって囲われる平面に直交する方向から見て梁12の長さ方向を左右方向X1という。
As shown in FIG. 2, the
Further, in the
シアリンクブレース2は、側面視でV字を形成する一対のブレース材21、21と、下側の梁12の幅方向の中央に固定されブレース材21、21の下端21b、21b同士が接合される接合部21cを支持する支持架台22と、を備えている。
The
各ブレース材21は、H形鋼により形成され、側面視で柱11と梁12に対して略45°の角度で傾斜している。各ブレース材21は、上端21aが架構13の上角部10aに設けられる接続プレート23にボルト締結により接合され、下端21bが架構13の下側の梁12の長さ方向(左右方向X1)の中央部に支持架台22を介して接合されている。
Each
支持架台22は、図2及び図3に示すように、H形鋼により形成され、一対のブレース材21、21の下端21bが接合されるブレース接合部221と、梁12の上プレート12aの左右方向X1の中央部分においてブレース接合部221を梁12に対して左右方向X1にスライド可能に支持するスライド支持部222と、ブレース接合部231の左右両端のそれぞれから左右方向X1に延ばされた突出部223と、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
スライド支持部222は、ブレース接合部221の下面に設けられ、左右方向X1に沿って延びるガイド部224と、梁12に固定されてガイド部224に沿って移動可能に支持された案内部225と、を備えている。すなわち、支持架台22は、地震時にブレース接合部221がシアリンクブレース2とともにスライド支持部222を介して左右方向X1に往復移動可能となっている。
The
各突出部233の突出端には、それぞれ柱11の内側面11aを向く平面を有する第1接合プレート24が備えられている(図4(a)参照)。
第1接合プレート24の外面24aの中央部には、オイルダンパー3の一端の第1固定端3aが固定されている。図4(a)に示すように、第1接合プレート24におけるオイルダンパー3が配置される部分より外周側の位置には、PC鋼棒4の一方の第1端部4aを挿通させて定着するための貫通孔24bが形成されている。
At the protruding end of each protruding
The first
制震装置1は、図2に示すように、シアリンクブレース2及び柱11の間に接続されるオイルダンパー3と、オイルダンパー3と並列に設けられた複数のPC鋼棒4と、を備えている。
制震装置1は、PC鋼棒4が引張力F1(図4(b)参照)を作用させた状態で弾塑性ダンパーとして機能する構成となっている。
As shown in FIG. 2, the
The
オイルダンパー3は、図2及び図3に示すように、伸縮方向(軸方向)を左右方向X1に向けた状態で配置されている。オイルダンパー3は、第1固定端3aがシアリンクブレース2の支持架台22の第1接合プレート24に固定され、オイルダンパー3の他方の第2固定端3bが柱11の内側面11aに対して固定部材31を介して固定されている。固定部材31のオイルダンパー3側の端部には、第2接合プレート32が設けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第2接合プレート32の中央部には、オイルダンパー3の第2固定端3bが固定されている。第2接合プレート32におけるオイルダンパー3が配置される部分より外周側の位置には、PC鋼棒4の他方の第2端部4bを挿通させて定着するための貫通孔(図示省略)が形成されている。
The second
PC鋼棒4は、その鋼棒の長さ方向をオイルダンパー3の伸縮方向(左右方向X1)と並行にして設けられ、引張力のみが作用されるように設けられている。つまり、PC鋼棒4は、加力時にシアリンクブレース2とオイルダンパー3を含む構面外に捻れることがないように、オイルダンパー3の周囲に複数本(ここでは4本)がバランスよく配置されている。ここでは、図2に示す側面図及び図3に示す上面図において、それぞれオイルダンパー3を挟んで左右対称に設けられ、合計4本のPC鋼棒4が設けられている。
The
PC鋼棒4は、シアリンクブレース2の支持架台22(第1接合プレート24)に固定される第1定着部41と、柱11に固定されている固定部材32の第2接合プレート32に定着される第2定着部42と、を有している。PC鋼棒4は、例えば棒径が40mm程度のものが使用できる。
The
第1定着部41は、図4(a)に示すように、オイルダンパー3の引張方向の変位を許容するギャップGを有している。
第1定着部41は、オイルダンパー3の一方の第1固定端3aに固定される第1接合プレート24と、第1接合プレート24に形成される貫通孔24bにPC鋼棒4が挿通された状態でナット45を螺合させることにより定着される第1定着板43と、第1接合プレート24と第1定着板43との間に設けられるばね部材44(弾性部材)と、を備えている。
As shown in FIG. 4A, the first fixing
In the first fixing
図4(a)に示すように、第1接合プレート24と第1定着板43との離間距離(ギャップG)は、オイルダンパー3における引張方向に変位可能で、かつばね部材44を圧縮可能な寸法に設定されている。ギャップGとしては、例えば階高(層間の高さ寸法)で1/120〜1/80程度に設定できる。
As shown in FIG. 4A, the separation distance (gap G) between the first joining
ばね部材44としては、コイルばねや皿バネ等が採用されている。ばね部材44は、図4(a)に示すように、PC鋼棒4が平常時に撓みが生じない程度に第1接合プレート24と第1定着板43との間に緊張力を生じさせた初期設定状態として設けられている。
As the
また、PC鋼棒4には、PC鋼棒4の長さ方向の一部を覆う座屈防止用のガイド筒46がPC鋼棒4に挿通された状態で設けられている。このようにガイド筒46を設けることで、PC鋼棒4に圧縮力が作用した場合(図4(c)参照)に、PC鋼棒4がガイド筒46によって拘束されるため、座屈を防止することができる。つまり、ガイド筒46を設けることで、オイルダンパー3の伸縮時に、第1接合プレート24に対してPC鋼棒4の伸縮がスムーズにできるようになる。
Further, the
第2定着部42は、図2及び図3に示すように、オイルダンパー3の第2固定端3bに固定される上述した第2接合プレート32と、第2接合プレート32に形成される貫通孔にPC鋼棒4が挿通された状態でナット45を螺合させることにより定着される第2定着板47と、を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the second fixing
図5は、上述した本実施形態におけるシアリンクブレース2と制震装置1の解析モデルを示している。
図5において、符号kbはシアリンクブレース2の剛性であり、kgはPC鋼棒4の剛性(非線形)であり、gapはばね部材44が完全圧縮(密着)するまでのギャップGの変位であり、cdはオイルダンパー3の粘性減衰係数である。シアリンクブレース2(kb)と制震装置1とは直列に配置され、制震装置1において、kgとgapが直列に配置され、kg及びgapとcdとが並列になっている。
FIG. 5 shows an analysis model of the
In FIG. 5, the reference numeral kb is the rigidity of the
また、変形に依存する通常の弾塑性ダンパーと同様にエネルギー吸収も同時に行う。すなわち、これは、一種の可変剛性架構システムを形成することとなり、過大な変形に対しては変形を抑制するような働きをする。そのため、制震装置1により、想定を超えるような外力に対しても、図1に示す高層建築物10の柔層部10Aにおける変形集中を抑制し、想定外に対してもロバスト性のあるレジリエンスの高い架構が形成可能となる。
It also absorbs energy at the same time as a normal elasto-plastic damper that depends on deformation. That is, this forms a kind of variable rigidity frame system, and acts to suppress the deformation against excessive deformation. Therefore, the
次に、制震装置1の動作について、図4(a)〜(c)を用いて具体的に説明する。
図4(a)に示すように、地震力を受けないオイルダンパー3が平常時においては、ばね部材44が初期設定された状態の緊張力分だけPC鋼棒4に軸力(左右方向X1の力)が作用する。つまり、第1接合プレート24と第1定着板43との間に設けられるばね部材44が双方24、43間を離反する方向に付勢した状態で配置されている。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 4A, when the
図4(b)に示すように、地震時においてオイルダンパー3が例えば50mmだけ伸張した場合には、制震装置1においてPC鋼棒4に軸力(引張力F1)が作用し、第1接合プレート24と第1定着板43との間の離間(ギャップG)が図4(a)の平常時に比べて小さくなる。そのため、ばね部材44が付勢に抗して縮まって密着した状態となる。このとき、1本のPC鋼棒4で例えば略1500kNの軸力が作用する。
As shown in FIG. 4B, when the
図4(c)に示すように、地震時においてオイルダンパー3が例えば50mmだけ圧縮した場合には、制震装置1においてPC鋼棒4に軸力(圧縮力F2)は作用せずに、第1接合プレート24と第1定着板43との間の離間(ギャップG)が図4(a)の平常時に比べて大きくなる。
As shown in FIG. 4C, when the
次に、本実施形態による制震装置1の具体的な作用・効果について実施例に基づいて説明する。
図6は、鉄骨造における通常の層の復元力特性イメージを示している。図7は、ギャップG(層間変形x)を50mmに設定した本実施形態を設置した層の復元力特性のイメージを示している。図6及び図7は、横軸の層間変形x(mm)と縦軸の層せん断力y(kN)との関係を示す図である。図6は、本実施形態の制震装置1を備えないシアリンクブレース2のみのケースであって、点線は平常時、実線は地震時の復元力特性を示している。図7は、本実施形態の制震装置1とシアリンクブレース2を備えたケースであって、点線は平常時、実線は地震時の復元力特性を示し、細い点線は図6に示す復元特性を示している。
Next, the specific operation and effect of the
FIG. 6 shows an image of the restoring force characteristics of a normal layer in a steel structure. FIG. 7 shows an image of the restoring force characteristics of the layer in which the present embodiment in which the gap G (interlayer deformation x) is set to 50 mm is installed. 6 and 7 are diagrams showing the relationship between the interlayer deformation x (mm) on the horizontal axis and the layer shear force y (kN) on the vertical axis. FIG. 6 shows a case of only the
本実施形態として4本のPC鋼棒4をオイルダンパー3に並列に設置した場合の付加耐力および付加剛性は以下となる。なお、ここでは、シアリンクブレース2の剛性は剛として考慮しないものとする。
PC鋼棒4の耐力を1本あたり1500kNとしその履歴特性を完全バイリニアと仮定すると、付加耐力は6000kN(=1500kN×4本)となる。このとき、ある過大変形が生じた際の層間変形xにおける層の等価剛性ke(図6、図7参照)は、(1)式で表わせる。そして、本実施形態の制震装置1を設置した場合の等価剛性ke’は(2)式となり、(2)式よりke’/keの比は(3)式が求められる。これにより、(3)式の比だけ等価剛性が増加したとみなすことができる。
したがって、本実施形態を用いることにより、層の剛性が変位に応じて大きく変化する可変剛性システムが構成できる。
As the present embodiment, the additional proof stress and the additional rigidity when four
Assuming that the proof stress of each
Therefore, by using this embodiment, it is possible to construct a variable rigidity system in which the rigidity of the layer changes greatly according to the displacement.
次に、図8は、高さ約100mの鉄骨造からなる高層建築物に対して本実施形態を適用した場合の効果を時刻歴応答解析によりシミュレーションした結果を示している。図8に示す横軸は層間変形角を示し、縦軸が層を示している。シミュレーションでは、本実施形態のケースをギャップ付きダンパーありとし、比較例としてギャップ付きダンパーなしとしている。 Next, FIG. 8 shows the result of simulating the effect of applying this embodiment to a high-rise building made of a steel frame having a height of about 100 m by time history response analysis. The horizontal axis shown in FIG. 8 indicates the interlayer deformation angle, and the vertical axis indicates the layer. In the simulation, the case of this embodiment has a damper with a gap, and as a comparative example, there is no damper with a gap.
解析モデルは、等価曲げせん断型の質点系とした。シミュレーションでは、震度7相当の大地震を想定した揺れを付与した。
シミュレーションの結果、ギャップ付きダンパーを設置しない場合では、低層部に変形が集中して最大1/59の層間変形角が生じている。これに対して、ギャップ付きダンパーを設置した場合には、層間変形角を1/79に低減することができ、特定層の変形抑制と各層の変形均一化の効果をそれぞれ確認できた。
The analysis model was an equivalent bending shear type mass system. In the simulation, shaking was given assuming a large earthquake with a seismic intensity of 7.
As a result of the simulation, when the damper with a gap is not installed, the deformation is concentrated in the lower layer portion, and a maximum interlayer deformation angle of 1/59 is generated. On the other hand, when the damper with a gap was installed, the interlayer deformation angle could be reduced to 1/79, and the effects of suppressing the deformation of the specific layer and equalizing the deformation of each layer could be confirmed.
次に、制震装置1の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態の制震装置1では、図4(a)、(b)に示すように、大地震時において図1に示す高層建築物10に地震動が作用する際に、オイルダンパー3の引張方向の変位が作用し、設定した層間変形角以上でPC鋼棒4に設けられるギャップGが無くなる。具体的には、図4(b)に示すように、ばね部材44が完全に密着してばね部材の圧縮ができない状態となる。つまり、本実施形態では、オイルダンパー3に引張力が作用して第1接合プレート24がPC鋼棒4の第1定着板43に近接する方向に変位すると、ギャップGの範囲でばね部材44が圧縮され、ばね部材44より第1定着板43を介してPC鋼棒4に引張力を作用させることができる。
Next, the operation of the
In the
そして、ギャップGが無くなったときに、PC鋼棒4が弾塑性ダンパーとして作用し、弾塑性ダンパーのバネ剛性が層剛性として付加され、建物の層間においてPC鋼棒4の耐力を建物の躯体に付加することができる。つまり、建物の層間において、例えば建築基準法告示で規定されるLv2地震動を超えるような地震動が建物に作用した場合であっても、設定するギャップ量に応じて最大層間変形角を低減することができ、層間変形に応じた可変剛性を実現できる。
このように、建物の各層に本実施形態の制震装置1を設置することで、特定層に変形を集中させることを抑制することで他の層に変形を分散することができ、各層の変形を均一化できる。
Then, when the gap G disappears, the
In this way, by installing the
また、本実施形態では、前記弾塑性ダンパーに設定した降伏荷重値によりPC鋼棒4の塑性化を許容することで、建物の躯体の柱梁等に生じる力を制限することができ、柱梁等が過大な反力が生じることによって損傷することを防止できる。
さらに、本実施形態では、制震ダンパーに並列にPC鋼棒4を設ける構成であり、設置スペースが小さく、接続部の簡易な補強のみで例えば本実施形態のようなシアリンクブレース2に追加して設置することが可能となるので、既存建物の耐震改修としても好適であり、低コストで簡単な工事により実現することができる。
Further, in the present embodiment, by allowing the
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態の制震装置1では、PC鋼棒4の塑性化を許容することで、シアリンクブレース2が負担する軸力の上限値を制限することができることから、柱11や梁12が先行して大きく損傷することを防ぐことができる。つまり、PC鋼棒4のギャップGが消失した後は、PC鋼棒4の耐力分だけ架構13に耐力を付加することができ、シアリンクブレース2分の剛性が付加できる。すなわち、本実施形態では、シアリンクブレース2と前記弾塑性ダンパー(オイルダンパー3とPC鋼棒4)の直列バネ剛性を層剛性に付加することができる。
Further, in the
また、本実施形態では、PC鋼棒4に引張力のみを確実に作用させることができ、PC鋼棒4に圧縮力を作用させることがない簡単な構造により制震装置1を実現することができる。
Further, in the present embodiment, the
上述のように本実施形態による制震装置1では、最大層間変形角を低減することで特定層に変形を集中させずに分散、均一化することができ、層崩壊を抑制することができる。
As described above, in the
次に、他の実施形態による制震装置について説明する。なお、上述した第1実施形態の構成要素と同一機能を有する構成要素には同一符号を付し、これらについては、説明が重複するので詳しい説明は省略する。 Next, the vibration control device according to another embodiment will be described. The components having the same functions as the components of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted because the description thereof will be duplicated.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態による制震装置1Aについて、図9に基づいて詳しく説明する。
第2実施形態による制震装置1Aは、オイルダンパー3の圧縮時において、PC鋼棒4に圧縮力F2を作用させる構造である。すなわち、制震装置1Aは、第1接合プレート24の両側面24a、24cに第1ばね部材44A、第2ばね部材44Bを設け、ギャップGを設けることにより、引張力F1と圧縮力F2の両方を作用させることができる。
(Second Embodiment)
Next, the vibration control device 1A according to the second embodiment will be described in detail with reference to FIG.
The vibration control device 1A according to the second embodiment has a structure in which a compressive force F2 is applied to the
第1接合プレート24の第2接合プレート32側には、第2ばね部材44Bを介して第3定着板49がPC鋼棒4の長さ方向の所定位置に固定されている。第1ばね部材44Aは、PC鋼棒4が平常時に撓みが生じない程度に第1接合プレート24と第1定着板43との間に緊張力を生じさせた初期設定状態として設けられている。第2ばね部材44Bは、PC鋼棒4が平常時に撓みが生じない程度に第1接合プレート24と第3定着板49との間に緊張力を生じさせた初期設定状態として設けられている。
On the second
制震装置1Aは、PC鋼棒4を丸パイプや角パイプからなるガイド筒46Aに通過させ、そのガイド筒46A内にモルタルが充填されている。ガイド筒46Aは、第3定着板49と第2接合プレート32との間のPC鋼棒4のほぼ全長にわたって覆う長さに設定されている。
第2実施形態では、PC鋼棒4に圧縮力が作用した場合に、PC鋼棒4がガイド筒46Aによって拘束されるため、座屈を防止することができる。
In the vibration control device 1A, the
In the second embodiment, when a compressive force acts on the
(第3実施形態)
次に、図10に示す第3実施形態による制震装置1Bは、層間に設置されるブレース型のダンパーにPC鋼棒4を設けた構成である。
本実施形態のオイルダンパー3は、架構13の柱11と上側の梁12に直接接続されている。オイルダンパー3の第1固定端3aは、PC鋼棒4の第1定着部41を備えたガセットプレート33が設けられ、第1固定部材34を介して上側の梁12の下面12bに固定されている。また、オイルダンパー3の第2固定端3bは、第2固定部材35を介して柱11と梁12の内角部13aに固定されている。
(Third Embodiment)
Next, the
The
ガセットプレート33は、オイルダンパー3の第1固定端3a側において軸方向から見て周方向に45°で間隔をあけた位置から外側に張り出している。ガセットプレート33の第2固定端3bを向く先端には、オイルダンパー3を貫通させた第1接合プレート24Aが設けられている。第1接合プレート24Aには、複数(ここでは4箇所)の貫通孔が形成され、この貫通孔にPC鋼棒4が挿通された状態で第1接合プレート24Aの上面24c側でばね部材44を介して第1定着板43が設けられている。第1定着板43は、第1定着板43の上側でPC鋼棒4にナット45を螺合させることにより定着される。そして、第1接合プレート24Aと第1定着板43との間には、平常時において緊張力が与えられたばね部材44が配置されている。
The
第2固定部材35には、第2接合プレート32Aが設けられている。第2定着部42は、オイルダンパー3の第2固定端3bに固定される上述した第2接合プレート32Aと、第2接合プレート32Aに形成される貫通孔にPC鋼棒4が挿通された状態でナット45を螺合させることにより定着される第2定着板47と、を備えている。
The
(第4実施形態)
次に、図10に示す第4実施形態による制震装置1Cは、図示しない免震装置を配置させた免震層14を有する建物に設けた一例である。つまり、オイルダンパー3は、免震層14を構成する躯体(底盤15、天井壁16)同士の間に接続されている。天井壁16には、下方に向けて延びる第1柱部17が設けられている。底盤15には、上方に向けて延びる第2柱部18が設けられている。オイルダンパー3は、第1柱部17と第2柱部18とを接続するように伸縮方向(軸方向)を水平方向に向けて配置されている。
(Fourth Embodiment)
Next, the
本第4実施形態の制震装置1Cにおいても、オイルダンパー3と並列に複数(ここでは4本)のPC鋼棒4(PC鋼材、引張材)が設けられている。PC鋼棒4の第1端部4aには、第1定着板43が固定され、その第1定着板43が後述するハウジング48内に収容されている。PC鋼棒4の第2端部4bは第2柱部18に固定されている。
Also in the
本実施形態の制震装置1Cでは、PC鋼棒4の一端が摺動可能に収容するハウジング48が設けられている。ハウジング48は、オイルダンパー3の第1固定端3aに固定されるとともに、第1柱部17に固定されている。ハウジング48は、オイルダンパー3の軸方向に沿って延在し、先端面48aにPC鋼棒4の第1端部4a側が挿入されている。PC鋼棒4の第1定着板43は、その外周縁43aがハウジング48の内周面48bに接触した状態で設けられ、内周面48bに案内されて軸方向に沿って摺動可能に設けられている。オイルダンパー3に引張力が作用したときには、PC鋼棒4の第1定着板43がハウジング48の端板48c(第1接合プレート24に相当)に近接し、さらに当接する。地震動を受けない平常時において、例えば前記免震装置の最大水平変位量である免震クリアランスCを700mmと想定したときに、端板48cと第1定着板43との距離(ギャップG)を600mmに設定できる。
このような構成とした制震装置1Cでは、上記実施形態のようなばね部材は設けられず、ハウジング48とPC鋼棒4の第1定着板43との接触によりオイルダンパー3の荷重をPC鋼棒4に伝達し、極大地震時における過大な免震層変位を防止することができる。
In the
In the
この場合には、大地震時など過大な変形が免震層に生じた場合、PC鋼棒4の剛性が付加され、ストッパーとして作用する。つまり、PC鋼棒4のギャップGが消失した後は、PC鋼棒4の耐力分だけ建物の躯体に耐力を付加することができる。
In this case, when excessive deformation occurs in the seismic isolation layer such as during a large earthquake, the rigidity of the
(第5実施形態)
次に、図12に示す第5実施形態による制震装置は、上述した第1実施形態においてPC鋼棒4に設けられるばね部材44(図4(a)〜(c)参照)に代えて緩衝部材50(弾性部材)を設けた構成としたものである。
緩衝部材50は、ゴム製で貫通孔51aを有する円筒状のゴム筒体51と、ゴム筒体51の内側に当該ゴム筒体51の貫通孔51aと同軸に埋設された鋼製の筒状スペーサ52と、を有している。ゴム筒体51の貫通孔51aと筒状スペーサ52の内周面52aの内径は、PC鋼棒4が挿通可能な寸法に設定されている。
(Fifth Embodiment)
Next, the vibration control device according to the fifth embodiment shown in FIG. 12 buffers instead of the spring member 44 (see FIGS. 4A to 4C) provided on the
The cushioning
筒状スペーサ52としては、図12に示すようなナットを採用することができるが、円形の鋼管を用いることも可能である。筒状スペーサ52の内周面52aは、雌ねじが形成され、PC鋼棒4の定着部の雄ねじ4cに螺合可能に設けられている。そして、定着板43をナット45と筒状スペーサ52とにより挟み込むことで、緩衝部材50が位置決めされている。
なお、ゴム筒体51の第1定着板43側を向く端面51bが第1定着板43に接着されていてもよい。とくに、上述したように筒状スペーサ52が鋼管であって、PC鋼棒4に対して螺合により接続されていない場合には、ゴム筒体51の端面51bを第1定着板43に接着することにより緩衝部材50が位置決めされる。
また、筒状スペーサ52は、第1定着板43に一体的に設けられ、内周面に雌ねじが形成されていてもよい。この場合には、筒状スペーサ52をPC鋼棒4の定着部の雄ねじ4cに螺合させることで、筒状スペーサ52の締め付け位置に応じて第1定着板43をPC鋼棒4における軸方向の所定位置に位置決めすることができる。
As the
The
Further, the
次に、上述した第5実施形態の制震装置の動作について、図13(a)〜(c)を用いて具体的に説明する。
図13(a)に示すように、地震力を受けないオイルダンパー3が平常時においては、緩衝部材50が初期設定された状態の緊張力分だけPC鋼棒4に軸力(左右方向X1の力)が作用する。つまり、第1接合プレート24と第1定着板43との間に設けられる緩衝部材50が双方24、43間を離反する方向に付勢した状態で配置されている。
なお、平常時において、緩衝部材50が初期設定された状態で、初めから第1接合プレート24と緩衝部材50とが離間している状態で配置されてもよい。
Next, the operation of the vibration control device of the fifth embodiment described above will be specifically described with reference to FIGS. 13 (a) to 13 (c).
As shown in FIG. 13 (a), when the
In normal times, the cushioning
図13(b)に示すように、地震時においてオイルダンパー3が例えば50mmだけ伸張した場合には、制震装置1においてPC鋼棒4に軸力(引張力F1)が作用し、第1接合プレート24と第1定着板43との間の離間(ギャップG)が図13(a)の平常時に比べて小さくなる。そのため、緩衝部材50が付勢に抗して縮まって密着した状態となる。このとき、1本のPC鋼棒4で例えば略1500kNの軸力が作用する。
As shown in FIG. 13B, when the
図13(c)に示すように、地震時においてオイルダンパー3が例えば50mmだけ圧縮した場合には、制震装置1においてPC鋼棒4に軸力(圧縮力F2)は作用せずに、第1接合プレート24と第1定着板43との間の離間(ギャップG)が図13(a)の平常時に比べて大きくなる。
As shown in FIG. 13 (c), when the
第5実施形態においても、上述した第1実施形態と同様に、ギャップGが無くなったときに、PC鋼棒4が弾塑性ダンパーとして作用し、弾塑性ダンパーのバネ剛性が層剛性として付加され、建物の層間においてPC鋼棒4の耐力を建物の躯体に付加することができる。つまり、建物の層間において、例えば建築基準法告示で規定されるLv2地震動を超えるような地震動が建物に作用した場合であっても、設定するギャップ量に応じて最大層間変形角を低減することができ、層間変形に応じた可変剛性を実現できる。このように、建物の各層に制震装置を設置することで、特定層に変形を集中させることを抑制することで他の層に変形を分散することができ、各層の変形を均一化できる。
Also in the fifth embodiment, as in the first embodiment described above, when the gap G disappears, the
(第6実施形態)
次に、第6実施形態による制震装置1Dについて、図面に基づいて詳しく説明する。
第6実施形態による制震装置1Dは、図14及び図15に示すように、オイルダンパー3の伸長時において、タイロッド6に引張力F1を作用させる構造である。
(Sixth Embodiment)
Next, the
As shown in FIGS. 14 and 15, the
制震装置1Dは、第1接合プレート24と第2接合プレート32との間で連結するタイロッド6と、タイロッド6の軸方向X2の第1接合プレート24側の一端に螺合される一対のナット61(61A、61B)と、タイロッド6の軸方向X2の第2接合プレート32側の多端に螺合される一対のナット62(62A、62B)と、第1接合プレート24側における一対のナット61A、61Bのうち軸方向X2の外側に位置する外側ナット61Aと第1接合プレート24とに挟持されて介挿されるゴム製のゴムリング63(弾性部材)と、ゴムリング63に一体的に設けられる金属製のリングワッシャー64と、を備えている。
そして、ゴムリング63と第1接合プレート24との間にはギャップGが形成され、タイロッド6に引張力F1を作用させることが可能な構成となっている。
The
A gap G is formed between the
タイロッド6は、そのロッド長さ方向をオイルダンパー3の伸縮方向と平行にして設けられ、引張力F1のみが作用されるように設けられている。つまり、タイロッド6は、圧縮時にシアリンクブレース2とオイルダンパー3を含む構面外に捻れることがないように、オイルダンパー3の周囲に複数本(上述した実施形態と同様に4本)がバランスよく配置されている。
The
タイロッド6は、上述した実施形態のPC鋼棒4(図3参照)に代えて設けられたものであり、軸部6aの両端部がアプセット加工され軸部6aよりも大径に形成され、その大径部には雄ねじ6bが形成されている。タイロッド6は、軸部6aと、軸部6aの軸方向X2の両端部に位置する雄ねじ6bと、軸部6aと雄ねじ6bとの間に位置するアプセット加工されたテーパー部6cと、を有している。
テーパー部6cは、軸部6aから雄ねじ6bに向かうに従い漸次、大径となる傾斜面を形成している。テーパー部6cは、1/5程度の傾斜角度に設定されている。このようにタイロッド6は、軸部6aの軸径が雄ねじ6bの谷径より大きくなるように設定するアプセット加工が施されているので、軸部6aでの破断を抑制し、タイロッド6全体として十分な靭性(伸び)を発揮することができる。
The
The tapered
図14に示すように、タイロッド6の第1接合プレート24側が定着部であるのに対して、第2接合プレート32側はタイロッド6の固定部となる。タイロッド6の固定部は、第2接合プレート32の両側に外側ナット62Aと内側ナット62Bによって固定されている。それぞれのナット62A、62Bには皿ばねが設けられている。ただし、外側ナット62Aは皿ばねに替えて通常のワッシャーを使用してもよい。
なお、皿ばねは必ずしも第2接合プレート32と内側ナット62Bとを密着させる必要はなく、タイロッド6に引張力が生じて雄ねじ6bが塑性化して伸びた場合でも皿ばねの反発力により、ナット62A、62Bは緩まず外側ナット62Aの位置は保持される。また、第2接合プレート32に形成される貫通孔はタイロッド6を設ける際の施工性を考慮して長孔としてもよい。
As shown in FIG. 14, the first joining
The disc spring does not necessarily have to bring the second
タイロッド6の第1接合プレート24側の端部(雄ねじ6b)は、第1接合プレート24を貫通して定着部が固定されている。第1接合プレート24側の定着部は、軸方向X2で中心から雄ねじ6b側に向けて内側ナット61B、ゴムリング63を備えたリングワッシャー64、外側ナット61Aの順で配列されている。
The end portion (
リングワッシャー64は、円盤状に形成され、中央にタイロッド6の雄ねじ6bを挿通可能な円孔を有している。リングワッシャー64の第1接合プレート24を向く面64bにはゴムリング63が接着により固着されて一体的に設けられている。
The
ゴムリング63は、少なくとも内側ナット61Bの厚みよりも大きな厚みの円盤状に形成され、中央に内側ナット61Bが収容可能かつタイロッド6の雄ねじ6bを挿通可能な円孔を有している。ゴムリング63は、少なくとも軸方向X2に弾性変形可能なゴム製の部材から形成されている。ゴムリング63と第1接合プレート24との間には、通常の状態(オイルダンパー3に変位が生じていない初期設定状態)で軸方向X2に任意の距離(ギャップG)をもって離間している。
The
ギャップGは、オイルダンパー3における引張方向に変位可能で、かつゴムリング63を圧縮可能な寸法に設定されている。
The gap G is set to a size that allows the
第6実施形態による制震装置1Dでは、ゴム部材63は、タイロッド6に引張力F1が生じたときに第1接合プレート24とリングワッシャー64とが近接し、第1接合プレート24に当接してさらに押圧されて圧縮変形する。
In the
また、外側ナット61Aは、リングワッシャー64との間で皿ばね65を介して雄ねじ6bに締め込まれている。皿ばね65を設けることで、微振動等で生じる供回りによる外側ナット61Aの緩みを防止し、地震時においてタイロッド6に引張力F1が生じて雄ねじ6bが伸びた際に締め付けた外側ナット61Aが緩むのを防止することができる。
Further, the
第6本実施形態の制震装置1Dでは、図16(a)〜(c)に示すように、大地震時において高層建築物に地震動が作用する際に、オイルダンパー3の引張方向の変位が作用し、設定した層間変形角以上でタイロッド6に設けられるギャップGが無くなる。
具体的には、図16(b)に示すように、オイルダンパー3に引張力F1が作用すると、ゴムリング63が第1接合プレート24のゴムリング63側を向く外面24fに近接する方向に変位する。さらに、図16(c)に示すように、ギャップGの範囲でゴムリング63が圧縮され、ギャップGが消失した後にはゴムリング63よりリングワッシャー64を介し、さらに内側ナット61Bを介してタイロッド6に引張力F1を伝達させることができる。
In the
Specifically, as shown in FIG. 16B, when a tensile force F1 acts on the
そして、第6実施形態では、アプセット加工されたタイロッド6を使用することで、雄ねじ6bを有するねじ部ではなく軸部6aにおける塑性化や破断を抑制することができ、鋼材の機械的性質に応じた靭性を確保できる。
また、タイロッド6にテーパー部6cが形成されて段差が形成されていないので、タイロッド6に引張力F1が作用したときに、図16(b)、(c)に示すように第1接合プレート24の貫通孔24bに引っ掛かることなく円滑に摺動させることができる。つまり、従来のようなアプセット部に段差を有するタイロッドの場合に比べて貫通孔24bにおける摺動性の向上を図ることができる。
Then, in the sixth embodiment, by using the upset-processed
Further, since the tapered
そして、ギャップGが無くなったときに、タイロッド6が弾塑性ダンパーとして作用し、弾塑性ダンパーのバネ剛性が層剛性として付加され、建物の層間においてタイロッド6の耐力を建物の躯体に付加することができる。
このように、建物の各層に本実施形態の制震装置1Dを設置することで、特定層に変形を集中させることを抑制することで他の層に変形を分散することができ、各層の変形を均一化できる。
Then, when the gap G disappears, the
In this way, by installing the
また、本第6実施形態では、タイロッド6に引張力F1のみを確実に作用させることができ、タイロッド6に圧縮力を作用させることがない簡単な構造により制震装置1Dを実現することができる。
このように第6実施形態による制震装置1Dでは、最大層間変形角を低減することで特定層に変形を集中させずに分散、均一化することができ、層崩壊を抑制することができる。
Further, in the sixth embodiment, the
As described above, in the
次に、図17及び図18(a)〜(c)に示す第1変形例は、タイロッド6におけるテーパー部6dの傾斜角度を上述したテーパー部6cよりも急角度(ここでは1/2程度)としたものである。また、第1接合プレート24の貫通孔24bにおけるリングワッシャー64を向く面(外面24f)との周縁部にr=5mm程度の面取り部24dを形成した構成となっている。第1変形例の場合には、上述した傾斜角度が1/5程度の緩いテーパー部6c(図15参照)の場合に比べて急な傾斜角度となっているが、面取り部24dが設けられていることから、引張力が加わったタイロッド6における第1接合プレート24の貫通孔24bでの円滑な摺動を確保できる。
Next, in the first modification shown in FIGS. 17 and 18 (a) to 18 (c), the inclination angle of the tapered
次に、図19及び図20(a)〜(c)に示す第2変形例は、タイロッド6におけるテーパー部の傾斜角度を上述した第1変形例によるテーパー部6dよりもさらに急角度(ここでは1/1程度)となる段差部6eとしたものである。そして、第1接合プレート24の貫通孔24bにおけるリングワッシャー64を向く面(外面24f)との周縁部に上述した第1変形例の面取り部24d(図17参照))よりも大きく、すり鉢形状に形成した孔テーパー部24eを設けている。第2変形例では、段差部6eが孔テーパー部24eに沿って滑らかに摺動できるので、タイロッド6側に引張力が加わったタイロッド6における第1接合プレート24の貫通孔24bでの円滑な摺動を確保できる。
Next, in the second modification shown in FIGS. 19 and 20 (a) to 20 (c), the inclination angle of the tapered portion of the
(実施例)
次に、上述した第6実施形態による制震装置1Dによる効果を裏付けるための実施例について説明する。
実施例では、上述した第6実施形態の制震装置1Dと同様の試験装置(試験体)を製作し、ダンパーとしての復元力特性の確認とともに、タイロッドの材料特性や摺動性等についても確認した。
(Example)
Next, an example for supporting the effect of the
In the embodiment, a test device (test body) similar to the
試験体としては、オイルダンパーを1本設け、タイロッドを単体単調試験用として5体、オイルダンパーとギャップダンパー試験用に6体を設けている。
試験方法は、フレームを門型に枠組みした加力装置を使用し、オイルダンパーとタイロッド及び緩衝ゴムを設置し、2000kNの疲労試験機による加力を実施する。疲労試験機とダンパー接合部の下部にリニアスライダを設置し、面内方向にスムーズに変形できるようにしている。リニアスライダにおいては、ロッキングや面外方向への変形が生じないように別途球座を用いて変形を抑制した。試験の計測内容としては、疲労試験機の力と変位、ダンパー変位、ひずみである。
As test bodies, one oil damper is provided, five tie rods are provided for a single monotonous test, and six are provided for an oil damper and a gap damper test.
The test method uses a force device with a gate-shaped frame, installs an oil damper, tie rods, and cushioning rubber, and applies force with a 2000 kN fatigue tester. A linear slider is installed at the bottom of the fatigue tester and damper joint to allow smooth deformation in the in-plane direction. In the linear slider, deformation was suppressed by using a separate ball seat so as not to cause locking or deformation in the out-of-plane direction. The measurement contents of the test are the force and displacement of the fatigue tester, the displacement of the damper, and the strain.
試験は、単調引張試験と漸増繰り返し試験を行った。単調引張試験では、靭性能の確認を実施し、本試験装置(試験体)の基本性能を確認した。漸増繰り返し試験では、漸増変位振幅繰り返し載荷とし、各振幅を2回繰り返すものとした。図21は、漸増繰返し加力に用いた載荷振幅を示し、時間(sec)と振幅(mm)の関係を示している。 The test was a monotonous tensile test and a gradual increase repeated test. In the monotonous tensile test, the toughness performance was confirmed and the basic performance of this test equipment (test piece) was confirmed. In the gradual increase repetition test, the gradual increase displacement amplitude was repeatedly loaded, and each amplitude was repeated twice. FIG. 21 shows the loading amplitude used for the gradual increase repeated force, and shows the relationship between the time (sec) and the amplitude (mm).
本実施例の試験の結果、図22(a)、(b)に示す荷重(kN)と変形(mm)の関係が得られた。
図22(a)に示すように、ゴムリングを設けた軸径φ25mm(SS400)のタイロッドの単体試験体では、最大約80mmの変形に対して、想定した荷重(約150kN)と十分な伸び性能(約4.2%)を発揮することが確認された。また、単体試験体における破断試験を実施した結果、アプセット加工による効果で端部の雄ねじ部よりも先行して中央の母材(軸部)で破断することが確認された。
また、軸径φ42mm(NHT740)のタイロッドの単体漸増繰り返し試験体では、タイロッドの端部に急なテーパー部を形成するとともに、プレート(上述した実施形態の第1接合プレート24に相当)の貫通孔に面取り部を形成した構成のものを使用した。この漸増繰り返し試験を実施した結果、図22(b)に示すように、アプセット加工による段差部をスムーズに摺動させることにより、この摺動を繰り返して安定した履歴ループが得られることが確認された。また、想定した1本あたりの降伏荷重が870kN以上となることを確認できた。
As a result of the test of this example, the relationship between the load (kN) and the deformation (mm) shown in FIGS. 22 (a) and 22 (b) was obtained.
As shown in FIG. 22A, a single test piece of a tie rod having a shaft diameter of φ25 mm (SS400) provided with a rubber ring has an assumed load (about 150 kN) and sufficient elongation performance for a maximum deformation of about 80 mm. It was confirmed that (about 4.2%) was exhibited. In addition, as a result of conducting a fracture test on the unit test piece, it was confirmed that due to the effect of the upset processing, the fracture occurred at the central base material (shaft) prior to the male thread at the end.
Further, in the single tie rod with a shaft diameter of φ42 mm (NHT740), a steep taper portion is formed at the end of the tie rod, and a through hole of the plate (corresponding to the first
なお、本実施例では、試験後にタイロッド端部のナット及びゴムリングを備えたリングワッシャーの緩みを目視で確認し、皿ばねを付加した場合においてとくに緩みが生じないことが確認された。 In this example, after the test, the looseness of the ring washer provided with the nut and the rubber ring at the end of the tie rod was visually confirmed, and it was confirmed that no particular loosening occurred when the disc spring was added.
このように、本実施例による試験を行った結果、次の効果が確認された。先ず、タイロッドのアプセット加工による靭性を確保することができた。また、タイロッドにテーパー部を設けることにより、タイロッドの摺動性を確保することができた。さらに、タイロッドにおけるギャップが形成される定着部側の端部に設けた皿ばねによってゴムリングを備えたリングワッシャーの緩みを防止できた。また、皿ばねによるタイロッドの固定端における雄ねじ部の塑性化に伴う伸びによる緩みを防止できることを確認できた。さらに、ダンパーとしての想定した復元力特性、伸び性能を確認できた。 As a result of conducting the test according to this example, the following effects were confirmed. First, the toughness of the tie rod was secured by the upset processing. Further, by providing the tie rod with a tapered portion, the slidability of the tie rod can be ensured. Further, the disc spring provided at the end on the fixing portion side where the gap is formed in the tie rod can prevent the ring washer provided with the rubber ring from loosening. In addition, it was confirmed that loosening due to elongation due to plasticization of the male threaded portion at the fixed end of the tie rod by the disc spring can be prevented. Furthermore, we were able to confirm the expected restoring force characteristics and elongation performance of the damper.
以上、本発明による制震装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although the embodiment of the vibration control device according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
例えば、本第1実施形態では、架構13にシアリンクブレース2(耐震ブレース)を設けた構成としているが、第3実施形態のように耐震ブレースを架構13に設けない構成であってもよい。
For example, in the first embodiment, the shear link brace 2 (seismic brace) is provided in the
また、本実施形態では、引張材としてPC鋼棒4(PC鋼材)を採用しているが、PC鋼材に代えてタイロッドを採用することも可能である。 Further, in the present embodiment, the PC steel rod 4 (PC steel material) is used as the tension material, but it is also possible to use a tie rod instead of the PC steel material.
また、本実施形態では、PC鋼棒4を挿通するガイド筒46が設けられているが、このガイド筒46を省略することも可能である。
さらに、本実施形態のギャップGは、PC鋼棒4の第1定着部41のみに設けられているが、第1定着部41及び第2定着部42のうち少なくとも一方に設けられていればよい。
Further, in the present embodiment, the
Further, although the gap G of the present embodiment is provided only in the first fixing
本実施形態では、PC鋼棒4を採用しているが、PC鋼線等のPC鋼材であってもかまわない。
In this embodiment, the
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to replace the components in the above-described embodiment with well-known components as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1、1A、1B、1C、1D 制震装置
2 シアリンクブレース(制震ブレース)
3 オイルダンパー(制震ダンパー)
3a 第1固定端
3b 第2固定端
4 PC鋼棒(PC鋼材、引張材)
4a 第1端部
4b 第2端部
6 タイロッド
6a 軸部
6b 雄ねじ
6c、6d テーパー部
6e 段差部
10 高層建築物(建物)
11 柱
12 梁
13 架構
21 ブレース材
24、24A 第1接合プレート
32、32A 第2接合プレート
41 第1定着部
42 第2定着部
43 第1定着板
44、44A、44B ばね部材(弾性部材)
46、46A ガイド筒
47 第2定着板
48 ハウジング
49 第3定着板
50 緩衝部材(弾性部材)
51 ゴム筒体
52 筒状スペーサ
61、62 ナット
63 ゴムリング(弾性部材)
64 リングワッシャー
X1 左右方向
1, 1A, 1B, 1C,
3 Oil damper (vibration control damper)
3a 1st fixed
4a
11
46,
51
64 Ring washer X1 Left-right direction
Claims (6)
前記建物の躯体に接続された制震ダンパーと、
前記制震ダンパーと並列に設けられたPC鋼材又はタイロッドからなる引張材と、
を備え、
前記引張材の定着部には、前記制震ダンパーの引張方向の変位を許容するギャップを有し、
前記引張材は、引張力を作用させた状態で弾塑性ダンパーとして機能することを特徴とする制震装置。 It is a vibration control device placed between the layers of the building.
The vibration control damper connected to the building frame and
A tension material made of PC steel or tie rods provided in parallel with the vibration damping damper,
With
The fixing portion of the tension material has a gap that allows displacement of the vibration damping damper in the tension direction.
The tension member is a vibration control device characterized in that it functions as an elasto-plastic damper in a state where a tensile force is applied.
前記制震ダンパーは、前記耐震ブレースと前記架構との間に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の制震装置。 The layer of the building has a seismic control layer in which seismic braces are arranged in a frame surrounded by columns and beams.
The seismic control device according to claim 1, wherein the seismic control damper is connected between the seismic brace and the frame.
前記制震ダンパーは、前記免震層を構成する躯体同士の間に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の制震装置。 The layer of the building has a seismic isolation layer on which a seismic isolation device is arranged.
The seismic control device according to claim 1 or 2, wherein the seismic control damper is connected between the skeletons constituting the seismic isolation layer.
前記制震ダンパーの少なくとも一方の端部に固定される接合プレートと、
該接合プレートに形成される貫通孔に前記引張材が挿通された状態で定着される定着板と、
前記接合プレートと前記定着板との間に設けられる弾性部材と、
を備え、
前記接合プレートと前記定着板との離間距離は、前記制震ダンパーにおける引張方向の変位可能で、かつ前記弾性部材を圧縮可能な寸法に設定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の制震装置。 The fixing part is
A joining plate fixed to at least one end of the damping damper,
A fixing plate that is fixed with the tension material inserted into the through hole formed in the joint plate, and
An elastic member provided between the joining plate and the fixing plate,
With
The distance between the joining plate and the fixing plate is set to a size that allows the elastic member to be displaced in the tensile direction in the vibration damping damper and that the elastic member can be compressed. The vibration control device according to any one item.
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Cited By (2)
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