JP3690453B2 - Vibration control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の制震装置に関し、特に、構造体の架構を構成するブレースを梁内に内蔵したオイルダンパーと一体に結合する制震装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の設計基準だけでは大きな地震力に対して必ずしも完全でないとの認識から、建物の耐震安全性がクローズアップされてきており、その対策として地震力を大幅に減らすことのできる免震・制震構造が注目を浴び社会的な関心事になっている。このため、各方面から免震・制震構造に関する提案が数多く為されているが、簡便にして効果的な制震構造は未だ未開発の状況にある。
【0003】
特に、オイルダンパーをV型もしくはK型ブレースと組み合わせた制震構造は、地震時の層間変形を効果的にオイルダンパーに伝えることができることとシンプルな構成で制震架構を構築できるために広く採用されている。
従来のオイルダンパーをV型ブレースと組み合わせた制震構造は、図4に示すように柱、梁で構成される構面の中にV型ブレース22を架構して、下部の大梁23の上に装着したオイルダンパー24にV型ブレース22を取り付けるのが一般的であった。
【0004】
この構造では、一般的にオイルダンパー24に偏心曲げが掛からないように配慮するためにブレースの交叉点25をオイルダンパーの中心軸に設定するように構成し、結果的に大梁の梁芯26とは図示のように間隔hだけ偏心させることになっていた。
従って、従来の制震装置は、大梁23の上にオイルダンパー24を配置することで偏心間隔hにより曲げモーメントを大梁23に生じさせることになる。又、オイルダンパーの高さだけ各種ブレースの勾配が小さくなるために通路等の開口部の寸法を確保するのが困難になり、特にK型ブレースの場合には天井高が下がったり設備配管の障害になってしまう等の問題があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、オイルダンパーをV型もしくはK型ブレースと組み合わせた制震構造が抱えていた間題点である、大梁の上にオイルダンパーが突出させていたことで大梁に曲げモーメントを生じさせていた、床レベルでの構造部材やダンパーの専有面積が大きくV型もしくはK型ブレースの勾配が小さいために通路等の開口寸法の確保が困難になっていた点を改善し、外観上の形態を一般のV型もしくはK型ブレース架構と同様にして耐火被覆の必要性をなくし構造計画上も特別な制約のない簡便な制震装置を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、梁内にオイルダンパーを内蔵し、該オイルダンパーと柱及び梁に囲まれた構面内に配置した架構ブレースとを一体に結合する制震装置であり、ピストンロッドがシリンダーを貫通する両ロッドタイプのオイルダンパーと、前記オイルダンパーのシリンダーに設けてあって前記架構ブレースに結合する取付部とを有し、かつ、前記ピストンロッドの両端を接触させて前記オイルダンパーを内蔵する堀込みを有したオイルダンパー内蔵梁を単体で構成することで、当該オイルダンパー内蔵梁の加工を工場等で別途に精度良く行い、さらに梁心と架構ブレースの交叉点とを一致させることやオイルダンパーを両ロッドタイプ及び粘性系にすることで、大梁に曲げモーメントを発生させることなく制震効率を向上させ、風荷重のような微少変形にも有効に働く、構造計画上や施工面でも支障を生じることのない制震装置である。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明による制震装置を説明するために示す構面内の正面図である。本発明による制震装置1は、梁内にオイルダンパーを内蔵した「オイルダンパー内蔵梁」2を下部の大梁3に組み込んでおき、「オイルダンパー内蔵梁」2内のオイルダンパー4と柱及び梁に囲まれた構面5内に配置した架構ブレース6とを一体に結合することで構成されている。
下部の大梁3に組み込まれたオイルダンパー4の中心軸、梁芯及び架構ブレース6の交叉点とは、互いに一致するように組み立てられており、これによって従来のオイルダンパーをV型もしくはK型ブレースと組み合わせた制震構造が抱えていた問題点である大梁への曲げモーメントをなくしている。
以上の構成によって、本発明による制震装置は建物における地震時の層間変形をそのままオイルダンパーに伝達し、オイルダンパーの粘性抵抗を制震力とすることで地震エネルギーを効果的に吸収することができる。
【0008】
次に、「オイルダンパー内蔵梁」2の構造について図2に基づいて説明する。
「オイルダンパー内蔵梁」2は、大梁の中央部に相当する位置に掘込み7を作り、この掘込み7にピストンロッド16がシリンダー13を貫通する両ロッドタイプのオイルダンパー4を配置する。この掘込み7の両端にはオイルダンパー4のピストンロッド16の両端が接触して、その反力を受けるように機能することから両端は充分な強度を持った加力板8、8として構成する。
【0009】
オイルダンパー4が、床下の掘込まれたスペースに設置されているためにオイルダンパーの取付け、取外しが簡単であると共に面外変形拘束(ふれ止め)も容易に対応できる。そして、加力板8の裏面には、後述する梁端部H形鋼のウェブを延長して溶接しているので、加力板8には曲げ応力が発生しない。
オイルダンパー4は、従来のようにクレビスやボールジョイントを使用することがないので、特別の加工や装備を何ら必要としていない。
オイルダンパー4のシリンダーには、架構ブレース6と結合するためのブレース取付部9が設けてあり、現場で架構ブレース6を組み立てる際にオイルダンパー4の取付部9と架構ブレース6とを高力ボルト等で一体に接合する。
【0010】
オイルダンパー4は、建物が地震力を受けて構造体に層間変形が起こると、V型ブレースの水平剛性が大きいために、下部の大梁3と架構ブレース6との間で発生する相対変位の大部分を受けてその減衰機能を発揮させ、地震力を抑えるように働いて建物を地震から守るように機能する。
【0011】
「オイルダンパー内蔵梁」2の掘込み7を設けた部分は、梁幅が若干膨らんだ形状になるが、その両側は、上下フランジにふさぎ板10を溶接付けして箱形を形成している。そして、その先端では端部H形鋼11、11と一体になっており、端部H形鋼には現場において大梁と高力ボルトで摩擦接合ができるようにボルト孔12を設けている。
【0012】
「オイルダンパー内蔵梁」2が、以上のように単体として構成されていることから、「オイルダンパー内蔵梁」の加工は工場等で別途に精度良く行うことができ、建築現場には通常の鉄骨建方と同様に大梁及びブレースの組立取付時に持ち込み、「オイルダンパー内蔵梁」2の配置を調整してから高力ボルトによる摩擦接合もしくは現場溶接で接合する。
「オイルダンパー内蔵梁」2に取り付けられたオイルダンパー4は、その中心軸と中心点が大梁の梁芯及びV型ブレースの交叉点と一致させてあるので、建物に地震力が加わって構造体に層間変形を生じても、V型ブレースからの力は大梁に梁芯方向の力としてのみ加えられ大梁には曲げモーメントが発生せず、オイルダンパーにも軸芯方向の水平力のみが作用して回転やねじれを生じることがない。
【0013】
オイルダンパー4は、図3に示すようにシリンダー13の中に2つの油室14,15を有しており、ピストンロッド16の端部は両端が曲面加工されておりその一端は調整ねじ17によってその長さを調節できるようにしている。
両油室は、お互いにバルブ19とオリフィス20とを並列に接続した制御部21を介して通管路22で接続している。
従って、シリンダー13を固定してピストンロッド16を仮に左に移動させると油室14の圧力が高まり油室15の圧力が減少する。この圧力差によってオイルが通管路内をオリフィス20を介して移動し、オリフィス20での抵抗力が減衰力として活用されることになる。
【0014】
オイルダンパー4の減衰特性は、オリフィス20と並列に接続したバルブ21の開閉度に応じて調整することが可能であるから、減衰度が過度に高くなって構造体に障害を与えたり、逆に減衰度が低すぎて制震作用が不足することがないようにその減衰度を適宜設定することができる。
又、オイルとして粘性系のものを用いると建物の微少変形や風荷重時にも有効な制震構造とすることができるので居住性の向上が図られるばかりでなく、加速度の低減効果が大きいことから建物の構造上の安全性のみならず、建物内の設備や什器備品の転倒落下を防止できる。
【0015】
なお、、梁内にオイルダンパーを内蔵している大梁に直交する小梁との取り合いは、梁の両側面とも床と同じ変形をするために通常の仕口部と同様に簡便なガセットプレート接合とすることで対応できる。
又、上述の架構ブレースとしてはV型ブレースを採用した場合について主として説明してきたが、上部の大梁に下側から掘込みを設けてオイルダンパーを取り付けこれとK型ブレースを接合するという具合に、本発明の基本精神を逸脱しない範囲において他の架構ブレースを採用することは当然に本発明の範疇に含まれるものである。
【0016】
【発明の効果】
本発明は、梁内にオイルダンパーを内蔵し、該オイルダンパーと柱及び梁に囲まれた構面内に配置した架構ブレースとを一体に結合する制震装置であり、さらに梁心と架構ブレースの交叉点とを一致させることやオイルダンパーを両ロッドタイプにするものであるから、下記の効果を奏するものである。
(1)外観上の形態は一般の鉄骨造でみられる架構ブレースの場合と同様なので、設計上の特別な制約がなく従来の耐震設計と同様に本発明による制震装置を採用できる。
(2)梁上にオイルダンパーが出っ張らないので、床レベルでの構造部材やダンパーの専有面積を小さくでき、架構ブレースの水平面に対する勾配を大きくとれ通路開口等も大きくとれる。
(3)梁心と架構ブレースの交叉点とが一致しているので、梁に偏心による曲げモーメントが作用せず、架構ブレースからの力によって梁や床スラブに曲げ、剪断クラックを生ずる恐れがない。又、架構ブレースにも同様に偏芯曲げが生じない。さらに、オイルダンパーにも回転を生じないことから無理な力が作用せず構造体との取り付けが簡便でよく、安全性も確保される。
(4)梁内にオイルダンパーを内蔵しているので、層間変形がそのままオイルダンパーの剪断変形になり制震効率がよく、地震時の応答が小さくなるから構造体の断面を小さくできコストダウンを図れる。又、オイルダンパーを床下の掘込まれたスペースに設置しているためにオイルダンパーの取付け、取外しが簡単であると共に面外変形拘束(ふれ止め)も容易に対応できる。
(5)オイルダンパーは、ピストンと一体化したロッドがシリンダーを貫通する両ロッドタイプであるから左右いずれからの変形に対しても同じ特性を発揮できる。又、その両端にクレビスやボールジョイントを必要としないので、全体の長さが短くコンパクトになり、可動機構を必要にしないことからダンパーのコストダウンを図れる。
(6)オイルダンパーは、粘性系の減衰装置であり、構造体の残留変形が小さく地震後の建物に有害な残留変形を残さずに機能を維持でき、バルブの調整で減衰性能やリリーフ荷重を任意に調整することができる。又、風荷重のような微少変形にも有効な制震機能を発揮し、加速度の大きな低減効果を生かして建物内の設備や什器備品の転倒落下を防止できる。
さらに、「オイルダンパー内蔵梁」として工場で製作でき、現場での取り付け作業がない。そして、メンテナスフリーであるばかりでなく、オイルダンパーに異常が発生してもその取り替えも簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制震装置の構面内の正面図
【図2】本発明による「オイルダンパー内蔵梁」の斜視図
【図3】オイルダンパー
【図4】従来のブレース制震装置
【符号の説明】
1 制震装置
2 「オイルダンパー内蔵梁」
3 大梁
4 オイルダンパー
5 構面
6 架構ブレース
7 掘込み
8 加力板
9 ブレース取付部
10 ふさぎ板
11 端部H形鋼
13 シリンダー
14、15 油室
16 ピストンロッド
17 調整ねじ
18 バルブ
19 オリフィス
20 制御部
21 通管路
22 V型ブレース
23 大梁
24 オイルダンパー
25 ブレースの交叉点
26 大梁の梁心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a building vibration control device, and more particularly, to a vibration control device that integrally couples a brace constituting a frame of a structure with an oil damper incorporated in a beam.
[0002]
[Prior art]
The seismic safety of buildings has been highlighted due to the recognition that conventional design standards are not necessarily perfect for large seismic forces, and as a countermeasure, seismic isolation and seismic control that can greatly reduce seismic forces. The structure has attracted attention and has become a social concern. For this reason, many proposals for seismic isolation and damping structures have been made from various directions, but simple and effective damping structures are still undeveloped.
[0003]
In particular, the seismic control structure that combines the oil damper with the V-type or K-type brace is widely adopted because it can effectively transmit the interlayer deformation during an earthquake to the oil damper and can construct a seismic control frame with a simple configuration. Has been.
As shown in FIG. 4, a conventional vibration control structure combining an oil damper with a V-type brace has a V-
[0004]
In this structure, in order to prevent the
Therefore, in the conventional vibration control device, by arranging the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, a bending moment is generated in the girder because the oil damper protrudes on the girder, which is a problem of the damping structure in which the oil damper is combined with the V-type or K-type brace. In addition, it has improved the point that it has been difficult to secure the opening dimensions of passages etc. due to the large area occupied by structural members and dampers at the floor level and the small gradient of V-type or K-type braces. In the same way as a general V-type or K-type brace frame, there is no need for a fireproof coating, and a simple seismic control device without any special restrictions in the structure plan is provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a vibration control device that incorporates an oil damper in a beam and integrally couples the oil damper and a frame brace arranged in a frame surrounded by a column and a beam, and a piston rod penetrates a cylinder. A double rod type oil damper, a mounting portion provided in a cylinder of the oil damper and coupled to the frame brace, and having a built-in oil damper by contacting both ends of the piston rod. By constructing the oil damper built-in beam as a single unit, processing of the oil damper built-in beam is performed separately with high accuracy at the factory, etc., and the beam center and the crossing point of the frame brace are matched. By adopting a double rod type and viscous system, the vibration control efficiency is improved without generating a bending moment in the large beam, and it is as small as a wind load. Works effectively to form a that no seismic damping device causing trouble in structural planning and construction surface.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a front view of a structural surface shown for explaining a vibration control device according to the present invention. The
The
With the above configuration, the vibration control device according to the present invention can effectively absorb the seismic energy by transmitting the interlayer deformation at the time of the earthquake in the building to the oil damper as it is and using the viscous resistance of the oil damper as the vibration control force. it can.
[0008]
Next, the structure of the “oil damper built-in beam” 2 will be described with reference to FIG.
The “oil damper built-in beam” 2 forms a
[0009]
Since the
Since the
The cylinder of the
[0010]
The
[0011]
The portion provided with the
[0012]
Since the “oil damper built-in beam” 2 is configured as a single unit as described above, the processing of the “oil damper built-in beam” can be performed separately with high precision at a factory, etc. As with the construction, it is brought in when assembling and installing the large beam and brace, and after adjusting the arrangement of the “oil damper built-in beam” 2, it is joined by friction welding with high-strength bolts or on-site welding.
The
[0013]
As shown in FIG. 3, the
Both oil chambers are connected by a
Therefore, if the
[0014]
The damping characteristic of the
In addition, if a viscous oil is used as the oil, it is possible to make an effective vibration control structure even in the case of slight deformation of the building or wind load, so that not only the comfort is improved but also the acceleration reduction effect is great. Not only the structural safety of the building but also the equipment and fixtures in the building can be prevented from falling over.
[0015]
In addition, the connection with the small beam perpendicular to the large beam with the oil damper built in the beam is the same deformation as the floor on both sides of the beam. It can respond by doing.
In addition, although the case where a V-type brace is adopted as the above-mentioned frame brace has been mainly described, an excavation is provided in the upper beam from the lower side, an oil damper is attached, and this is joined to the K-type brace. The use of other frame braces without departing from the basic spirit of the present invention is naturally included in the scope of the present invention.
[0016]
【The invention's effect】
The present invention is a vibration control device that incorporates an oil damper in a beam, and integrally couples the oil damper and a frame brace arranged in a frame surrounded by columns and beams, and further includes a beam core and a frame brace. Since the oil damper is made to be a double rod type, the following effects can be obtained.
(1) Since the external appearance is the same as that of a frame brace found in a general steel structure, there is no special design restriction, and the vibration control device according to the present invention can be adopted as in the conventional earthquake-resistant design.
(2) Since the oil damper does not protrude on the beam, the area occupied by the structural member and damper at the floor level can be reduced, the gradient of the frame brace with respect to the horizontal plane can be increased, and the passage opening and the like can be increased.
(3) Since the beam center and the crossing point of the frame brace coincide, the bending moment due to eccentricity does not act on the beam, and there is no possibility of bending the beam or floor slab by the force from the frame brace and causing shear cracks. . Similarly, no eccentric bending occurs in the frame brace. Further, since the oil damper does not rotate, an excessive force does not act on the oil damper, and the attachment with the structure is simple, and safety is ensured.
(4) Since the oil damper is built in the beam, the inter-layer deformation becomes the shear deformation of the oil damper as it is, the seismic efficiency is good, and the response at the time of the earthquake is small, so the cross section of the structure can be reduced and the cost can be reduced I can plan. In addition, since the oil damper is installed in a dug space under the floor, it is easy to attach and remove the oil damper, and it can easily cope with out-of-plane deformation restraint (anti-slip).
(5) Since the oil damper is a double rod type in which the rod integrated with the piston penetrates the cylinder, the same characteristics can be exhibited even with respect to deformation from either the left or right. Further, since clevises and ball joints are not required at both ends, the overall length is short and compact, and a movable mechanism is not required, thereby reducing the cost of the damper.
(6) The oil damper is a viscous damping device that has a small residual deformation of the structure and can maintain its function without leaving any harmful residual deformation in the building after the earthquake. Adjusting the valve provides damping performance and relief load. It can be adjusted arbitrarily. In addition, it exhibits an effective vibration control function even for small deformations such as wind loads, and can prevent falling of equipment and fixtures in the building by utilizing the effect of greatly reducing acceleration.
Furthermore, it can be manufactured at the factory as an “oil damper built-in beam” and there is no installation work on site. In addition to being maintenance-free, even if an abnormality occurs in the oil damper, it can be easily replaced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a structure of a vibration control device according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view of an “oil damper built-in beam” according to the present invention. FIG. 3 is an oil damper. Explanation of symbols]
1
3
Claims (2)
ピストンロッドがシリンダーを貫通する両ロッドタイプのオイルダンパーと、前記オイルダンパーのシリンダーに設けてあって前記架構ブレースに結合する取付部とを有し、かつ、前記ピストンロッドの両端を接触させて前記オイルダンパーを内蔵する堀込みを有したオイルダンパー内蔵梁を単体で構成し、前記オイルダンパー内蔵梁の端部を前記梁に接合して当該梁に組み込まれた形態で前記オイルダンパーの中心軸、前記梁の梁芯及び前記架構ブレースの交叉点を互いに一致させることを特徴とする制震装置。A piston rod having a double rod type oil damper penetrating the cylinder; a mounting portion provided on the cylinder of the oil damper and coupled to the frame brace; and both ends of the piston rod contacting each other The oil damper built-in beam having a ditch with a built-in oil damper is configured as a single body, the end of the oil damper built-in beam is joined to the beam and incorporated into the beam, the central axis of the oil damper, A seismic control device characterized in that a beam core of the beam and an intersection of the frame brace are made to coincide with each other.
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