JP3844424B2

JP3844424B2 - Vibration suppression brace

Info

Publication number: JP3844424B2
Application number: JP2001223388A
Authority: JP
Inventors: 英史奥本; 勝道田渕; 和雄青木; 淳道櫛部; 康昭杉崎; 浩一槙井
Original assignee: Takenaka Corp; Kobe Steel Ltd
Current assignee: Takenaka Corp; Kobe Steel Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP2003034984A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エネルギー吸収部材として、材料強度が高ひずみ速度感受性を有し、エネルギー吸収過程における温度上昇に対して強度が安定しており、塑性化による加工硬化を殆ど起こさず、十分大きい変形性能を有する「超塑性金属材料」を平板状で用い、これを軸変形させることにより制振性能を発揮する制振ブレースの技術分野に属し、更に云えば、地震応答だけでなく風応答にも制振性能を効果的に発揮する制振ブレースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築建造物の振動を吸収．緩和する制振ブレースは、大きく分けて、
（ａ）地震時に生ずる揺れを低減ないし抑制することを目的とした制震ブレース、
【０００３】
（ｂ）風等により生ずる揺れを低減ないし抑制し居住性を向上させる制振ブレース、の２種類が使い分けられている。
【０００４】
（ｃ）上記（ａ）の地震力を対象とした履歴系の制振ブレースの技術分野では、従来、エネルギー吸収部材に極低降伏点鋼を用いた制振ブレースが多数用いられている。
【０００５】
（ｄ）ちなみに、前記極低降伏点鋼は、薄い平板状で用いられることが多く、座屈補剛が必要になる。一例として、特開２０００−１４４９３０公報には、平板状の極低降伏点鋼の両端部に軸力を作用させる継手板を溶接し、その極低降伏点鋼を、角鋼管で形成した座屈補剛管の対角線方向にきっちり挿入し、他の対角線方向には補剛用のスチフナを配置することで、エネルギー吸収部材の座屈補剛を行うことが記載されている。
【０００６】
（ｅ）上記（ｂ）の風荷重等による高層建物の振動応答を軽減する目的で使用される制振ブレースには、従来、エネルギー吸収部材として粘性体や粘性系材料等（以下、まとめて粘性系材料と云う。）を用いた制振ブレースが多く公知であり使用されている。これら粘性系材料を用いた制振ブレースは、一般的に変形性能には優れている。
【０００７】
（ｆ）一例として、特開２０００−２７２９２公報には、十字断面鋼材とＬ字形鋼材とで粘性系材料を挟み、この粘性系材料を変形させることで制振性能を発揮させる制振ブレースが記載されている。
【０００８】
（ｇ）その他、最近では制振ブレースのエネルギー吸収部材に好適な超塑性金属材料として、たとえば特開平１１−２２２６４３号公報に開示された「亜鉛・アルミニウム合金（Zn-Al合金）」を使用することも知られている。この超塑性金属材料は、加工硬化、ひずみ劣化を起こさない為、安定した制振性能が長期にわたり持続する性質のものであることが知られている。
【０００９】
（ｈ）そこで本特許出願人らは、上記の「亜鉛・アルミニウム合金（Zn-Al合金）」をエネルギー吸収部材に使用した地震・風兼用の制振装置をブレースに組み込み、制振ブレースとして構成することを、特願２００１−３７２１３に開示している。
ちなみに、特願２００１−３７２１３では、エネルギー吸収部材として「亜鉛・アルミニウム合金（Zn-Al合金）」が薄い平板状で用いられ、このエネルギー吸収部材を面内補剛板と共に、リブが設けられた剛強な補剛フレームで挟んでボルト接合し、エネルギー吸収部材の座屈補剛を行っている。
【００１０】
【本発明が解決しようとする課題】
（I）上記（ａ）のようにエネルギー吸収部材に極軟鋼（極低降伏点鋼）を用いた履歴系の制振ブレースは、地震等により一度塑性ひずみ履歴を受けると、極軟鋼自体の加工硬化により降伏荷重が上昇する。このため２回目以降は、極軟鋼の弾性領域が長くなり、エネルギー吸収性能が低下するなど、エネルギー吸収性能が不安定となる。
極軟鋼はまた、塑性ひずみを受けると、機械的性質の劣化を起こすため、継続使用する際の性能把握が困難であり、初期の制振性能を維持できなくなるため、往々にしてエネルギー吸収部材（極低降伏点鋼）を交換する必要がある、等々の問題がある。
【００１１】
（II）次に、上記「粘性系材料」を用いた制振ブレースは、諸特性の温度依存性が非常に大きい。エネルギー吸収過程での発熱により、数１０℃の温度上昇で剛性、減衰特性等が著しく低下するため、ダンピング特性が急激に低下する。
例えば夏と冬では「粘性系材料」が晒される温度が大きく異なるため、制振性能も大きく異なってしまう。そのため粘性系の制振ブレースを構造物へ設置する場所としては、温度変化の激しい外壁周りは適さず、居住スペースに近く温度変化の少ない場所に制限される。
また、「粘性系材料」は一般的に材料強度が小さいため、ブレース自体が大型化する。必然、構造物の有効な設置スペースが更に制限されるという問題もある。
【００１２】
（III）次に、制振ブレースのエネルギー吸収部材として、上記特開平１１−２２２６４３号公報に開示されている超塑性金属材料「亜鉛・アルミニウム合金（Zn-Al合金）」を使用する場合には、次の検討事項を克服しなければならない。即ち、この種の超塑性金属材料は、加工硬化、ひずみ劣化を起こさないため、安定した制振性能が長期にわたり持続する。その一方、微細結晶粒組織を有する超塑性材料「室温高速超塑性合金」は金属組織の安定性が失われるため、力を伝える加力部材（又は加力冶具）との接合手段に「溶接」のように大きな入熱を伴う加工方法を実施できない。また、超塑性材料「室温高速超塑性合金」は、低降伏点鋼に比べて、局部座屈が発生すると「ひずみ集中」を生じ易く、従来の座屈補剛方法（特開２０００−１４４９３０公報に記載の座屈補剛方法等）を適用できないという問題がある。
【００１３】
（IV）そのため、上記（ｈ）のようにエネルギー吸収部材の座屈補剛方法が実施されるわけであるが、上記リブが設けられた補剛フレームの構成は複雑で製作コストが嵩んだり、各部材の組合せが複雑で、ブレースの製作が困難で手間がかかったりする等の問題がある。
【００１４】
（Ｖ）なお、現状の制振技術の致命的とも言うべき欠点は、地震応答を対象とした履歴系の制振ブレースと、風応答を対象にした粘性系の制振ブレースとを目的別に使い分けるほかないことである。１種類の制振ブレースが実質的に地震及び風に兼用できて、十分大きな制振効果を発揮するものは存在しない。それは以下の理由による。
例えば極低降伏点鋼（極軟鋼）を用いた制振ブレースを、地震外力に対して塑性化するように設計した場合には、履歴型のエネルギー吸収部材の変形性能を安定に確保する目的を優先する結果として、居住性の向上を目的とした風荷重のような極小振幅領域では、極低降伏点鋼を弾性領域のまま使うこととなり、エネルギー吸収能力を殆ど発揮できない。
逆に、例えば極低降伏点鋼を用いた制振ブレースを、居住性を対象とし風荷重に対して塑性化するように設計した場合には、より大きな振幅の地震応答を経験して塑性化すると、先に述べたように履歴型のエネルギー吸収部材の変形性能の限界があることに加え、機能面では以後、加工硬化により強度が上昇するため、もはや風荷重に対しては弾性挙動しか示さなくなり、有効なエネルギー吸収能力を発揮できない、等々の問題が生じてくる。そのため、必ずエネルギー吸収部材の交換を余儀なくされる問題がある。
つまり、極低降伏点鋼等を用いた履歴系の制振ブレースは、建物の居住性の向上を目的とした風応答の低減、或いは建物の地震応答を低減することを目的として両方の制振機能を兼備させることは不可能である。
【００１５】
（VI）上記の「粘性系材料」を用いた制振ブレースの場合は、材料強度がひずみ速度依存性を有しており、変形性能も履歴系材料に比べて良好であることから、居住性の向上を目的とした風荷重に対しても、大地震時の荷重に対しても、エネルギー吸収性能を発揮できるが、次のような欠点を有している。
大地震の際の大振幅領域では、エネルギー吸収の際の発熱により耐力が急激に低下するため、制振性能が不安定である。また、極低降伏点鋼（極軟鋼）に比べて応力レベルが低いことに加え、上記したような耐力低下の問題から、地震応答を対象にすると制振ブレースの必要個数が非常に多くなり、制振ブレースの設置スペースの確保が非常に難しくなる。つまり、粘性系の制振ブレースでも、建物の居住性の向上を目的とした風応答、及び建物の地震応答の低減を目的とした両方の制振機能を兼備させることは至難のことである。
【００１６】
（VII）従来の制振ブレースの多くは所謂摩擦型の構成であり、地震・風に兼用できる制振機能を兼備させることは至難であった。
【００１７】
（VIII）したがって、本発明の目的は、上述した「超塑性金属材料」を制振ブレースのエネルギー吸収部材（ダンパー部材）に使用し、その使用に際して発生する課題を全て克服した制振ブレースを提供することである。
本発明の次の目的は、変形性能に優れ、塑性化による加工硬化を殆ど起こさず、しかも高ひずみ速度感受性を有する「超塑性金属材料」をエネルギー吸収部材として用いて、その材料特性を最大限に生かすべく改良工夫した制振ブレース、とりわけ建築構造物の風応答および地震応答の２種類の振動に対する制振効果に優れ、しかも制振機能が長期にわたり安定して働き、ひずみ履歴を受けてもエネルギー吸収部材の交換が不要である、制振ブレースを提供することである。
本発明の究極の目的は、風荷重による微小な変形、および地震荷重による大変形の両方に対して制振機能が働く「超塑性金属材料」をエネルギー吸収部材として用いながら、極めて簡単な構造で安価に製作できる、制振ブレースを提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る制振ブレースは、
エネルギー吸収部材として、材料強度が高ひずみ速度感受性を有し、エネルギー吸収過程における温度上昇に対して強度が安定しており、塑性化による加工硬化を殆ど起こさず、十分大きい変形性能を有する超塑性金属材料を平板状で用い、これを軸変形させることにより制振性能を発揮する制振ブレースであって、
前記平板状のエネルギー吸収部材は、その両端の加力部の間の中央部分が、軸変形が集中する小断面のエネルギー吸収部に形成されていること、
前記エネルギー吸収部の面内座屈を補剛する面内補剛板が断面削除部に軸変形を許容する構造で配置され、同じエネルギー吸収部の面外座屈を補剛する面外補剛板はエネルギー吸収部の両面の略中央部に沿って直角に配置されていること、前記エネルギー吸収部材の一方の加力部の両面にそれぞれ、前記面外補剛板を両側から挟む２個のアングル（７、７）が一組として配置され、加力部とボルト接合されていること、
エネルギー吸収部材の両面に沿って、同じく面外補剛板を両側から挟む２個を一組とするアングル（９、９）が、前記アングル（７、７）の端部との間に軸変形のクリアランスをあけて配置され、このアングル（９、９）はエネルギー吸収部材の他方の加力部とボルト接合されていること、
前記面外補剛板とアングル（７）又はアングル（９）の少なくとも一方は、ボルト接合部において軸変形を許容する構造とされていること、
前記軸変形のクリアランスをあけて配置した双方のアングル（７、９）は、同クリアランスを跨いで配置した連結部材と軸変形を許容し得る構造で一連にボルト接合されており、双方のアングル（７、９）に地震応答などの軸力が負荷される構成であることを特徴とする。
【００１９】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した発明に係る制振ブレースにおいて、
エネルギー吸収部材において、小断面のエネルギー吸収部とその両外側の加力部との境界部分に応力集中を防ぐＲ加工が施されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した発明に係る制振ブレースにおいて、
面内補剛板は、エネルギー吸収部材の加力部との間に、双方のアングル（７、９）が形成するクリアランスと対応した軸変形のクリアランスをあけて配置し、エネルギー吸収部の軸変形を許容する構造とされていること、
面外補剛板は、アングル（７）又はアングル（９）の少なくとも一方とのボルト接合部におけるボルト孔の形状をルーズホールとして構成し、エネルギー吸収部の軸変形を許容する構造とされていること、
連結部材は、ガイド板と摺動補助板と摺動板との組合せから成り、ガイド板は、双方のアングル（７、９）が形成するクリアランスを跨いで配置され、少なくとも一方のアングル（７）又はアングル（９）とのボルト接合部が、ボルト孔の形状をルーズホールとして構成され、摺動補助板も前記ガイド板のルーズホールに対応するボルト孔の形状をルーズホールとして構成され、エネルギー吸収部の軸変形を許容する構造とされていることを特徴とする。
【００２１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した発明に係る制振ブレースにおいて、
エネルギー吸収部材の両面に沿ってそれぞれ配置された２個を一組とするアングル（７、７、及び９、９）は、エネルギー吸収部材を除く部分に、エネルギー吸収部材と略同じ厚さの隙間調整板を挟み相互にボルト接合されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した発明に係る制振ブレースにおいて、
エネルギー吸収部材とアングル（７、７、及び９、９）との間には、エネルギー吸収部材の一方の加力部とボルト接合される第１のスペーサーと、他方の加力部とボルト接合される第２のスペーサーとが、双方のアングル（７、９）が形成するクリアランスと対応した位置を二分して配置されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載した発明に係る制振ブレースにおいて、
エネルギー吸収部材は、亜鉛・アルミニウム合金であることを特徴とする。
【００２４】
【本発明の実施形態及び実施例】
図１は、請求項１〜６記載の発明に係る制振ブレース１の使用形態を示している。この制振ブレース１は、柱２と梁３とで囲まれた柱梁架構の面内に設置されている。
【００２５】
図２〜図４は、本発明の制振ブレース１の具体的構成を示している。この制振ブレース１は、エネルギー吸収部材として、材料強度が高ひずみ速度感受性を有し、エネルギー吸収過程における温度上昇に対して強度が安定しており、塑性化による加工硬化を殆ど起こさず、十分大きい変形性能を有する「超塑性金属材料」、具体的には、亜鉛・アルミニウム合金を平板状で用い（請求項６記載の発明）、これを軸変形させることにより制振性能を発揮させることを特徴とする。
【００２６】
前記平板状のエネルギー吸収部材４は、軸変形を容易ならしめ、且つ集中させる手段として、その両端の加力部４ａ、４ｂの間の中央部分が、小断面に切抜き加工されて、軸変形が集中する小断面のエネルギー吸収部４ｃに形成されている。そして、前記小断面のエネルギー吸収部４ｃと、その両外側の加力部４ａ、４ｂとの境界部分４ｅには、応力集中を防ぐように十分大きな曲率半径のＲ加工が施されている（請求項２記載の発明）。このエネルギー吸収部材４の使用の一例を説明すると、板厚は２０mm程度、加力部４ａ、４ｂの全幅が３００mm程度、小断面のエネルギー吸収部４ｃの幅寸は１００mm程度とし、軸方向の有効長さは１４００mm程度の大きさとされ、全長が５２００mm程度のブレースの一部分に配置される。
【００２７】
前記エネルギー吸収部４ｃの面内座屈を補剛する面内補剛板５は、図２（ａ）及び図３に示すように、前記エネルギー吸収部材４の切抜き加工により形成された断面削除部４ｄ内へほぼぴったり納まる形状であり、軸変形を許容する構造で配置されている。具体的には、面内補剛板５は、エネルギー吸収部材４の一方の加力部４ａとの間に、後記のアングル７と９が形成するクリアランスＹに対応する軸変形のクリアランスＸ（３０mm程度）をあけて配置し、エネルギー吸収部４ｃの軸変形を許容する構造とされている（請求項３記載の発明）。即ち、本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、クリアランスＸとクリアランスＹとは、略同じ位置に、大きさも等しく形成されている。なお、ここに云う対応とは、前記面内補剛板５のクリアランスＸと、二つのアングル７と９が形成するクリアランスＹとが相互に有効に作用し合い、エネルギー吸収部４ｃの軸変形を許容する構造とされていれば良く、上記の関係に限定されない。
【００２８】
次に、前記エネルギー吸収部４ｃの面外座屈を補剛する面外補剛板６は、同エネルギー吸収部４ｃの両面のほぼ中央部に沿い直角に立て配置され、その両側を２個を一組とするアングル７、７及び９、９の相対峙する辺同士で挟まれボルト接合されている。
【００２９】
具体的には、先ずエネルギー吸収部材４の一方の加力部４ａの両面に対して、前記面外補剛板６を両側から挟む２個のアングル７、７が一組として配置され、面外補剛板６及びアングル７のボルト孔６ａ、７ａに共通のボルト８ａが挿入され、ナット８ｂで強固に接合されている。前記アングル７、７はまた、エネルギー吸収部材４の一方の加力部４ａともボルト接合されている。即ち、前記アングル７、７の他の辺が、加力部４ａの両面へあてがわれ、それぞれのボルト孔４ｆ、７ｂに共通のボルト８ａが挿入され、ナット８ｂで強固に接合されている。
【００３０】
なお、上記の面外補剛板６は、アングル７、７とのボルト接合部におけるボルト孔６ａの形状をルーズホールとして構成し、アングル７、７、及びエネルギー吸収部４ｃの軸方向変形を相対的に許容する構造とされている（請求項３記載の発明）。
【００３１】
一方、エネルギー吸収部材４の残る両面に沿って、やはり面外補剛板６を両側から挟む２個を一組とするアングル９、９が、図２（ｃ）及び図３などに示すように、前記アングル７、７の端部との間に軸変形のクリアランスＹ（３０mm程度）をあけて配置され、面外補剛板６及びアングル９の孔６ｂ、９ａに共通のボルト８ａを挿入し、ナット８ｂで強固に接合されている。前記アングル９、９はまた、エネルギー吸収部材４の他方の加力部４ｂともボルト接合されている。即ち、アングル９、９の異なる辺が、加力部４ｂ、エネルギー吸収部４ｃ、及び面内補剛板５の両面へあてがわれ、それぞれのボルト孔５ａ、９ｂ、及び４ｇ、９ｃに共通のボルト８ａが挿入され、ナット８ｂで強固に接合されている。
【００３２】
かくして、アングル７は一方の加力部４ａと、アングル９は他方の加力部４ｂと接合されているので、双方のアングル７と９に作用する軸力は、そのままエネルギー吸収部材４の両端に作用することになる。
【００３３】
なお、上記の面外補剛板６は、エネルギー吸収部４ｃの面外座屈を拘束するのみ必要な長さで配置されている。とりわけ、アングル７、７との関係では面外補剛板６は加力部４ａの外端部近傍の位置で止まっている。このため、図４に示すように、面外補剛板６を挟む２個のアングル７、７の相対峙する辺同士の間には、面外補剛板６の厚さ相当の隙間１０が形成される。この隙間１０は、図１の柱梁架構に用意したブレース取付け用のブラケット１２の厚さと略同じに設計することにより、同ブラケット１２とボルト接合に好適に合理的に利用できる。
【００３４】
他方、エネルギー吸収部材４の両面に沿ってそれぞれ配置された２個を一組とするアングル７、７は、エネルギー吸収部材４を挟んで相対峙する辺同士の間に、加力部４ａと一連の配置で、エネルギー吸収部材４と略同じ厚さの２枚の隙間調整板１１ａ、１１ａを挟み相互にボルト接合されている。同様に、もう一方のアングル９、９の間には、加力部４ｂと一連に配置した隙間調整板１１ｂ、１１ｂを挟み相互にボルト接合されている（請求項４記載の発明）。なお、前記隙間調整板１１ａ、１１ａ及び１１ｂ、１１ｂは、図４に示すように、ブラケット１２を嵌め込むことができる隙間をあけて配置されている。
【００３５】
また、エネルギー吸収部材４とアングル７、７及び９、９との間に、図３に示したように（他の図においては省略）、エネルギー吸収部材４の一方の加力部４ａとボルト接合される第一のスペーサー１７ａと、他方の加力部４ｂとボルト接合される第２のスペーサー１７ｂとが、双方のアングル７と９が形成するクリアランスＹと対応した位置を二分して配置されている（請求項５記載の発明）。前記第１及び第２のスペーサー１７ａ、１７ｂにより、エネルギー吸収部４ｃが軸変形する際の摩擦力が軽減され、より快適にエネルギー吸収部４ｃを軸変形させることができる。さらには、エネルギー吸収部材４と座屈補剛部材との間に、潤滑剤、低摩擦係数のシート材等を挟む込むのが望ましい。
【００３６】
なお、前記第１及び第２のスペーサー１７ａ、１７ｂは、加力部４ａ、４ｂとの接触面にローレット加工が施され、確実にアングル７、９に作用する軸力を加力部４ａ、４ｂに伝達できる構成とされている。また、前記第２のスペーサー１７ｂは、エネルギー吸収部材４と対峙する平面において、図３の点線で示した範囲内の板厚が、切削加工等により薄くされて凹み部が形成され、エネルギー吸収部４ｃの変形時の面外方向への膨張変形を吸収する構成とされている。
【００３７】
上記のように、エネルギー吸収部材４を、面内補剛板５と共に一体的構造の面外補剛板６と、２個を一組とするアングル７、７及び９、９とで挟み相互にボルト接合することで、同エネルギー吸収部材４（の特にエネルギー吸収部４ｃ）の面内座屈及び面外座屈はきっちり拘束される。
【００３８】
前記軸変形のクリアランスＹをあけて配置した双方のアングル７、７及び９、９は、同クリアランスＹを跨いで配置した連結部材１３で軸変形を許容し得る構造でボルト接合されている。
【００３９】
連結部材１３は、ガイド板１４とテフロン（登録商標）等で構成された摺動補助板１５と摺動板１６との組合せから成る。
【００４０】
前記ガイド板１４は、双方のアングル７と９とが形成するクリアランスＹを跨いで配置され、アングル９とのボルト接合部が、ボルト孔１４ａの形状をルーズホールとして構成されている。前記摺動補助板１５も前記ガイド板１４のルーズホールに対応するボルト孔１５ａの形状をルーズホールとして構成され、エネルギー吸収部４ｃの軸変形を許容する構造とされている（請求項３記載の発明）。各ボルト孔１４ａ、１５ａ、１６ａには、上記ボルト孔５ａ、９ｂと共通のボルト８ａが挿入され、ナット８ｂで強固に接合されている。ボルト孔１４ｂには、上記ボルト孔４ｆ、７ｂと共通のボルト８ａが挿入され、ナット８ｂで強固に接合されている。なお、前記ガイド板１４も、エネルギー吸収部材４の面外座屈を拘束する役割を担う。
【００４１】
上記構成の制振ブレース１は、双方のアングル７…、９…に地震応答の軸力が負荷されるように、一例として図１に示したように柱梁架構のブラケット１２とボルト接合して使用される。なお、図２（ｄ）に示すように、アングル７と接合するブラケット１２の先端部と、面外補剛板６の端部との間には、エネルギー吸収部４ｃの軸変形を許容するだけのクリアランスＺが必要である。
【００４２】
上記の結果、地震又は風応答の軸力は、双方のアングル７と９を通じてエネルギー吸収部材４の小断面のエネルギー吸収部４ｃに集中して軸変形を生じさせ、「超塑性金属材料」に特有の変形性能で効率的なエネルギー吸収が行われ制振効果を発揮する。
【００４３】
また、「超塑性金属材料」に固有の性能として、風荷重による微小な変形から地震荷重による大変形まで安定したエネルギー吸収能力を長期にわたり発揮する。
【００４４】
しかも、上記構成の制振ブレース１は、アングル７…、９…、及び面内補剛板５、並びに面外補剛板６など構成が簡単な既往部材を殆どそのまま用いて（組合わせて）構成されている。つまり、エネルギー吸収部材４の面内座屈及び面外座屈の拘束を、既往部材を殆どそのまま用い、さして複雑な加工作業を必要とせずに行っている。したがって、大幅にコストの削減に寄与すると共に、作業時間を短縮することができる。
【００４５】
また、前記各部材の組合せも特に難しくなく、やはり作業時間を短縮することができる。
【００４６】
更に、前記各部材は全てボルト接合により組合わされており、大きな入熱を伴う溶接等の加工を実施しないので、エネルギー吸収部材４の金属組織の安定性が損なわれることがない。
【００４７】
なお、本発明で云うアングル７…及び９…は、既往のアングル材そのものを指すことはもとより、山形鋼と呼ばれる種類のもの、或いは溶接組立などによりアングル状に製作したものなどを包含し、それらも同様に使用できる。
【００４８】
また、上記実施形態では、エネルギー吸収部材４とアングル７、７及び９、９との間に、スペーサー１７ａ、１７ｂを配置したが、この限りではない。即ち、エネルギー吸収部４ｃの軸変形を阻害しない構成であれば良いのである。
【００４９】
もちろん、本実施形態では、制振ブレース１の一部分に１個のエネルギー吸収部材４を配置しているが、全範囲にもっと長く、又は複数個のエネルギー吸収部材４を配置した構成で実施することもできる。
【００５０】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜６に記載した発明に係る制振ブレースは、アングル、及び面内補剛板、並びに面外補剛板など構成が簡単な既往部材を殆どそのまま用いて（組合わせて）構成されている。つまり、エネルギー吸収部材の面内座屈及び面外座屈の拘束を、既往部材を殆どそのまま用い、さして複雑な加工作業を必要とせずに行っている。したがって、大幅にコストの削減に寄与すると共に、作業時間を短縮することができる。
【００５１】
また、前記各部材の組合せも特に難しくなく、やはり作業時間を短縮することができる。
【００５２】
前記制振ブレースは、エネルギー吸収部材として、変形性能に優れ、塑性化による加工硬化を殆ど起こさず、しかも高ひずみ速度感受性を有する「超塑性金属材料」を用いているので、地震、風荷重による２種類の振動に対するエネルギー吸収能力を十分発揮できる。
【００５３】
しかも、エネルギー吸収能力が長期にわたり安定して働き、ひずみ履歴を受けてもエネルギー吸収部材の交換が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜６記載の発明に係る制振ブレースの使用形態を示した正面図である。
【図２】（ａ）は、制振ブレースの水平断面図、（ｂ）は制振ブレースの上面図、（ｃ）は制振ブレースの正面図、（ｄ）は制振ブレースの鉛直断面図をそれぞれ示している
【図３】制振ブレースの分解図を示している。
【図４】図３に示した制振ブレースの各部材が、概ね組み上げられた状態を示している。
【符号の説明】
１制振ブレース
４エネルギー吸収部材
４ａ、４ｂ加力部
４ｃエネルギー吸収部
４ｄ断面削除部
４ｅ加力部とエネルギー吸収部との境界部分
５面内補剛板
６面外補剛板
７、９アングル
１１ａ、１１ｂ隙間調整板
１３連結部材
１４ガイド板
１５摺動補助板
１６摺動板
１７ａ第１のスペーサー
１７ｂ第２のスペーサー
Ｘ、Ｙ、Ｚクリアランス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
As an energy absorbing member, this material has a high strain rate sensitivity, is stable against temperature rise in the energy absorption process, hardly causes work hardening due to plasticization, and has a sufficiently large deformation performance. It belongs to the technical field of vibration suppression braces that exhibit vibration suppression performance by axially deforming a “superplastic metal material” having a flat plate shape, and more specifically, it suppresses not only earthquake response but also wind response. The present invention relates to a vibration control brace that effectively demonstrates vibration performance.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, it absorbs vibrations of buildings. The vibration suppression brace to ease
(A) A seismic control brace for the purpose of reducing or suppressing shaking generated during an earthquake,
[0003]
(B) Two types of vibration suppression braces that reduce or suppress vibration caused by wind or the like and improve comfortability are used.
[0004]
(C) In the technical field of hysteretic damping braces for the seismic force of (a) above, many damping braces using ultra-low yield point steel as an energy absorbing member have been conventionally used.
[0005]
(D) Incidentally, the ultra-low yield point steel is often used in the form of a thin flat plate and requires buckling stiffening. As an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-144930 discloses a buckling in which a joint plate for applying an axial force is welded to both ends of a flat ultra low yield point steel, and the ultra low yield point steel is formed of a square steel pipe. It is described that buckling stiffening of the energy absorbing member is performed by inserting the stiffening tube exactly in the diagonal direction and arranging stiffeners for stiffening in the other diagonal directions.
[0006]
(E) Conventionally, in the vibration control brace used for the purpose of reducing the vibration response of a high-rise building due to the wind load or the like in (b) above, a viscous material or a viscous material or the like (hereinafter collectively referred to as a viscous material) is used as an energy absorbing member. Many known damping braces using a material) are known and used. Damping braces using these viscous materials are generally excellent in deformation performance.
[0007]
(F) As an example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-27292 describes a vibration-damping brace that exhibits a vibration-damping performance by sandwiching a viscous material between a cross-section steel material and an L-shaped steel material and deforming the viscous material. Has been.
[0008]
(G) Recently, as a superplastic metal material suitable for an energy absorbing member of a vibration-damping brace, for example, “Zinc-aluminum alloy (Zn—Al alloy)” disclosed in JP-A-11-222463 is used. It is also known. Since this superplastic metal material does not cause work hardening and strain deterioration, it is known that stable vibration damping performance is sustained over a long period of time.
[0009]
(H) Therefore, the applicants of this patent incorporated a seismic and wind damping device using the above-mentioned “zinc-aluminum alloy (Zn-Al alloy)” as an energy absorbing member into the brace, and configured as a damping brace. This is disclosed in Japanese Patent Application No. 2001-37213.
Incidentally, in Japanese Patent Application No. 2001-37213, "Zinc-aluminum alloy (Zn-Al alloy)" is used as an energy absorbing member in a thin flat plate shape, and this energy absorbing member is provided with ribs along with in-plane stiffening plates. The energy absorbing member is buckled and stiffened by bolting with a rigid stiffening frame.
[0010]
[Problems to be solved by the present invention]
(I) As shown in (a) above, a hysteretic damping brace using ultra-soft steel (extremely low yield point steel) as an energy absorbing member is subjected to processing of the ultra-soft steel itself once it receives a plastic strain history due to an earthquake or the like. The yield load increases due to hardening. For this reason, after the second time, the energy absorption performance becomes unstable, for example, the elastic region of the ultra mild steel becomes longer and the energy absorption performance is lowered.
Extra soft steel is also subject to deterioration of mechanical properties when subjected to plastic strain, making it difficult to grasp the performance during continuous use and maintaining the initial vibration damping performance. There is a problem that it is necessary to exchange (low yield point steel).
[0011]
(II) Next, the vibration-damping brace using the above-mentioned “viscous material” has a very large temperature dependency of various characteristics. Due to the heat generated in the energy absorption process, the rigidity, damping characteristics, and the like are remarkably lowered with a temperature increase of several tens of degrees Celsius, and the damping characteristics are rapidly lowered.
For example, since the temperature to which the “viscous material” is exposed differs greatly between summer and winter, the damping performance will also vary greatly. For this reason, as the place where the viscous damping brace is installed in the structure, it is not suitable around the outer wall where the temperature changes drastically, and it is limited to a place where the temperature changes near the living space.
In addition, since the “viscous material” generally has a low material strength, the brace itself increases in size. Inevitably, there is another problem that the effective installation space of the structure is further limited.
[0012]
(III) Next, when the superplastic metal material “zinc-aluminum alloy (Zn-Al alloy)” disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-222463 is used as the energy absorbing member of the damping brace. The following considerations must be overcome. That is, since this type of superplastic metal material does not cause work hardening and strain deterioration, stable vibration damping performance lasts for a long time. On the other hand, the superplastic material “room temperature high-speed superplastic alloy” having a fine grain structure loses the stability of the metal structure, so “welding” is used as a means for joining the force member (or force tool) that transmits the force. The processing method with large heat input cannot be implemented. In addition, the superplastic material “room temperature high-speed superplastic alloy” is more likely to cause “strain concentration” when local buckling occurs than in a low yield point steel, and a conventional buckling stiffening method (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-144930). The buckling stiffening method described in 1) cannot be applied.
[0013]
(IV) Therefore, the method of buckling stiffening of the energy absorbing member is carried out as in (h) above, but the structure of the stiffening frame provided with the ribs is complicated and the manufacturing cost increases. The combination of each member is complicated, and there is a problem that it is difficult to manufacture the brace, which takes time.
[0014]
(V) It should be noted that the current drawback of the damping technology is a fatal defect that uses a history-based damping brace for earthquake response and a viscous damping brace for wind response. There is nothing else. One type of vibration suppression brace can effectively be used for both earthquakes and winds, and there is no one that exhibits a sufficiently large vibration suppression effect. The reason is as follows.
For example, when a vibration-damping brace using extremely low yield point steel (extremely mild steel) is designed to be plasticized against an earthquake external force, the objective is to stably secure the deformation performance of the hysteretic energy absorbing member. As a result of priority, in the minimum amplitude region such as wind load for the purpose of improving habitability, the extremely low yield point steel is used in the elastic region, and the energy absorbing ability can hardly be exhibited.
Conversely, if a damping brace using, for example, an ultra-low yield point steel is designed to be plasticized against wind loads for habitability, it will experience a greater amplitude seismic response and plasticize. Then, as described above, in addition to the limitations on the deformation performance of the hysteretic energy absorbing member, since the strength increases due to work hardening in the functional aspect, it only shows elastic behavior for wind loads. The problem of not being able to exhibit effective energy absorption ability will occur. Therefore, there is a problem that the energy absorbing member must be replaced.
In other words, hysteretic damping braces using extremely low yield point steel, etc., both reduce the wind response for the purpose of improving the habitability of the building or reduce the earthquake response of the building. It is impossible to combine functions.
[0015]
(VI) In the case of the vibration-damping brace using the above-mentioned “viscous material”, the material strength has strain rate dependency and the deformation performance is better than that of the hysteretic material. Energy absorption performance can be exhibited both for wind loads aimed at improving the load and for loads during large earthquakes, but has the following drawbacks.
In a large amplitude region in the event of a large earthquake, the proof strength is drastically reduced due to heat generation during energy absorption, so the damping performance is unstable. Also, in addition to the low stress level compared to ultra low yield point steel (extreme mild steel), the required number of damping braces becomes very large when the seismic response is targeted due to the problem of reduced yield strength as described above. It is very difficult to secure the installation space for the vibration control brace. In other words, even with a viscous vibration-damping brace, it is very difficult to combine both a wind-response function for the purpose of improving the habitability of the building and a vibration-damping function for the purpose of reducing the earthquake response of the building.
[0016]
(VII) Many of the conventional vibration suppression braces have a so-called friction type configuration, and it has been extremely difficult to provide a vibration suppression function that can be used for both earthquakes and winds.
[0017]
(VIII) Accordingly, an object of the present invention is to provide a vibration suppression brace that uses the above-mentioned “superplastic metal material” for an energy absorbing member (damper member) of the vibration suppression brace and overcomes all problems that occur during its use. It is to be.
The next object of the present invention is to use “superplastic metal material”, which has excellent deformation performance, hardly causes work hardening due to plasticization, and has high strain rate sensitivity as an energy absorbing member, and maximizes its material properties. The vibration suppression brace has been improved to make the most of it. Especially, it has excellent vibration suppression effect against two types of vibrations, such as wind response and earthquake response of building structures. An object of the present invention is to provide a vibration suppression brace that does not require replacement of an energy absorbing member.
The ultimate object of the present invention is to have an extremely simple structure while using as a energy absorbing member a “superplastic metal material” that has a damping function against both minute deformation due to wind load and large deformation due to earthquake load. It is to provide a vibration suppression brace that can be manufactured at low cost.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
As a means for solving the above-described problems of the prior art, a vibration damping brace according to the invention described in claim 1 is:
As an energy absorbing member, the material strength is sensitive to high strain rate, the strength is stable against temperature rise in the energy absorption process, hardly causes work hardening due to plasticization, and has a sufficiently large deformation performance. It is a vibration suppression brace that uses a metal material in a flat plate shape and exhibits vibration suppression performance by axially deforming it,
The flat plate-shaped energy absorbing member is formed in the energy absorbing portion having a small cross section in which the central portion between the force applied portions at both ends thereof is concentrated in axial deformation.
An in-plane stiffening plate that stiffens the in-plane buckling of the energy absorbing portion is arranged with a structure that allows axial deformation in the cross-section deleted portion, and an out-of-plane stiffening that stiffens out-of-plane buckling of the same energy absorbing portion The plate is disposed at right angles along substantially the center of both surfaces of the energy absorbing portion, and two surfaces sandwiching the out-of-plane stiffener plate from both sides on each of the two force applying portions of the energy absorbing member. Angles (7, 7) are arranged as a set and are bolted to the force application part,
Along the both sides of the energy absorbing member, the angle (9, 9), in which two out-of-plane stiffener plates are sandwiched from both sides, is axially deformed between the ends of the angle (7, 7). The angle (9, 9) is bolted to the other force applied portion of the energy absorbing member,
At least one of the out-of-plane stiffening plate and the angle (7) or the angle (9) has a structure that allows axial deformation at the bolt joint,
Both angles (7, 9) arranged with a clearance for the axial deformation are bolted together with a connecting member arranged across the clearance in a structure that allows axial deformation, and both angles ( 7 and 9) is characterized in that an axial force such as an earthquake response is loaded.
[0019]
The invention according to claim 2 is the vibration damping brace according to the invention according to claim 1,
The energy absorbing member is characterized in that R processing for preventing stress concentration is applied to a boundary portion between the energy absorbing portion having a small cross section and the force applying portions on both outer sides thereof.
[0020]
The invention described in claim 3 is the vibration-damping brace according to the invention described in claim 1 or 2,
The in-plane stiffening plate is disposed with an axial deformation clearance corresponding to the clearance formed by both angles (7, 9) between the force absorbing portion of the energy absorbing member and the axial deformation of the energy absorbing portion. To be a structure that allows
The out-of-plane stiffening plate has a structure in which the shape of the bolt hole in the bolt joint portion with at least one of the angle (7) or the angle (9) is formed as a loose hole, and allows the axial deformation of the energy absorbing portion. thing,
The connecting member is composed of a combination of a guide plate, a sliding auxiliary plate, and a sliding plate, and the guide plate is disposed across the clearance formed by both angles (7, 9), and at least one angle (7). Alternatively, the bolt joint with the angle (9) is configured as a loose hole in the shape of the bolt hole, and the sliding auxiliary plate is also configured as a loose hole in the shape of the bolt hole corresponding to the loose hole in the guide plate. The structure is characterized in that the shaft is allowed to deform.
[0021]
The invention according to claim 4 is the vibration-damping brace according to any one of claims 1 to 3,
The angle (7, 7, and 9, 9), each of which is a set of two pieces arranged along both sides of the energy absorbing member, is a gap having substantially the same thickness as the energy absorbing member in the portion excluding the energy absorbing member. It is characterized by being bolted to each other with an adjustment plate in between.
[0022]
The invention according to claim 5 is the vibration-damping brace according to any one of claims 1 to 4,
Between the energy absorbing member and the angles (7, 7, and 9, 9), a first spacer that is bolted to one force applied portion of the energy absorbing member, and a bolt joined to the other force applied portion. The second spacer is arranged by dividing the position corresponding to the clearance formed by both angles (7, 9) into two halves.
[0023]
The invention according to claim 6 is the vibration-damping brace according to the invention according to any one of claims 1 to 5,
The energy absorbing member is a zinc-aluminum alloy.
[0024]
[Embodiments and Examples of the Invention]
FIG. 1 shows a usage pattern of a vibration-damping brace 1 according to the first to sixth aspects of the present invention. This damping brace 1 is installed in a plane of a column beam frame surrounded by columns 2 and beams 3.
[0025]
2 to 4 show a specific configuration of the vibration-damping brace 1 of the present invention. This vibration-damping brace 1 is an energy-absorbing member that has a high strain rate sensitivity in material strength, is stable in strength against temperature rise in the energy-absorption process, does not cause work hardening due to plasticization, and is sufficiently “Superplastic metal material” having large deformation performance, specifically, zinc / aluminum alloy is used in the form of a flat plate (invention according to claim 6), and the damping performance is exhibited by axially deforming this. Features.
[0026]
As a means for facilitating and concentrating the axial deformation of the flat energy absorbing member 4, the central portion between the force applying portions 4a and 4b at both ends thereof is cut out into a small cross section so that the axial deformation is not caused. It is formed in the energy absorption part 4c of the small cross section which concentrates. The boundary portion 4e between the small-section energy absorbing portion 4c and the force-applying portions 4a and 4b on both outer sides thereof is subjected to R processing with a sufficiently large radius of curvature so as to prevent stress concentration. Item 2). An example of the use of the energy absorbing member 4 is as follows. The plate thickness is about 20 mm, the total width of the force-applying portions 4a and 4b is about 300 mm, and the width of the energy absorbing portion 4c with a small cross section is about 100 mm. The length is about 1400 mm, and it is arranged in a part of a brace having an overall length of about 5200 mm.
[0027]
The in-plane stiffening plate 5 for stiffening the in-plane buckling of the energy absorbing portion 4c is a cross-sectional deleted portion formed by cutting out the energy absorbing member 4 as shown in FIGS. The shape fits almost exactly within 4d, and is arranged in a structure that allows axial deformation. Specifically, the in-plane stiffening plate 5 is provided with an axial deformation clearance X (30 mm) corresponding to a clearance Y formed by angles 7 and 9 described later between the one force applying portion 4 a of the energy absorbing member 4. And a structure that allows axial deformation of the energy absorbing portion 4c (invention of claim 3). That is, in this embodiment, as shown in FIG. 2B, the clearance X and the clearance Y are formed at substantially the same position and the same size. The correspondence here is that the clearance X of the in-plane stiffening plate 5 and the clearance Y formed by the two angles 7 and 9 interact with each other effectively, and the axial deformation of the energy absorbing portion 4c is prevented. The structure is not limited to the above-described relationship as long as the structure is acceptable.
[0028]
Next, the out-of-plane stiffening plate 6 for stiffening the out-of-plane buckling of the energy absorbing portion 4c is arranged upright at substantially the center of both surfaces of the energy absorbing portion 4c. A pair of angles 7, 7, 9, 9 are sandwiched between mutually opposing sides and bolted together.
[0029]
Specifically, first, two angles 7, 7 sandwiching the out-of-plane stiffening plate 6 from both sides are arranged as a set on both surfaces of one force-applying portion 4 a of the energy absorbing member 4. A common bolt 8a is inserted into the stiffening plate 6 and the bolt holes 6a, 7a of the angle 7, and is firmly joined by a nut 8b. The angles 7 and 7 are also bolted to one of the force applying portions 4 a of the energy absorbing member 4. That is, the other sides of the angles 7 and 7 are applied to both surfaces of the force applying portion 4a, and common bolts 8a are inserted into the respective bolt holes 4f and 7b, and are firmly joined by the nuts 8b.
[0030]
The out-of-plane stiffening plate 6 has a bolt hole 6a in the bolt joint portion with the angles 7 and 7 as a loose hole, and the axial deformations of the angles 7 and 7 and the energy absorbing portion 4c are relative to each other. Therefore, the structure is acceptable (invention of claim 3).
[0031]
On the other hand, along the remaining both surfaces of the energy absorbing member 4, the angles 9, 9, which form a pair of two sandwiching the out-of-plane stiffening plate 6 from both sides, are as shown in FIG. 2C and FIG. A clearance Y (about 30 mm) is provided between the ends of the angles 7 and 7, and a common bolt 8a is inserted into the out-of-plane stiffening plate 6 and the holes 6b and 9a of the angle 9. The nut 8b is firmly joined. The angles 9 and 9 are also bolted to the other force applying portion 4 b of the energy absorbing member 4. That is, different sides of the angles 9 and 9 are applied to both surfaces of the force applying portion 4b, the energy absorbing portion 4c, and the in-plane stiffening plate 5, and are common to the respective bolt holes 5a, 9b and 4g, 9c. Bolts 8a are inserted and firmly joined by nuts 8b.
[0032]
Thus, since the angle 7 is joined to the one applied force portion 4a and the angle 9 is joined to the other applied force portion 4b, the axial force acting on both the angles 7 and 9 is directly applied to both ends of the energy absorbing member 4. Will work.
[0033]
In addition, said out-of-plane stiffening plate 6 is arrange | positioned by the length required only to restrain the out-of-plane buckling of the energy absorption part 4c. In particular, the out-of-plane stiffening plate 6 is stopped at a position near the outer end portion of the force applying portion 4a in relation to the angles 7 and 7. Therefore, as shown in FIG. 4, a gap 10 corresponding to the thickness of the out-of-plane stiffening plate 6 is formed between the opposite sides of the two angles 7 and 7 sandwiching the out-of-plane stiffening plate 6. It is formed. The gap 10 is designed to be approximately the same as the thickness of the brace mounting bracket 12 prepared in the column beam frame of FIG.
[0034]
On the other hand, two angles 7, 7 each arranged along both surfaces of the energy absorbing member 4 are a series of the force-applying portion 4 a and the side between the opposite sides of the energy absorbing member 4. In this arrangement, two gap adjusting plates 11a and 11a having substantially the same thickness as the energy absorbing member 4 are sandwiched and bolted to each other. Similarly, between the other angles 9 and 9, the force adjusting portion 4b and the gap adjusting plates 11b and 11b arranged in series are sandwiched and bolted together (invention of claim 4). The gap adjusting plates 11a, 11a and 11b, 11b are arranged with a gap into which the bracket 12 can be fitted, as shown in FIG.
[0035]
Further, between the energy absorbing member 4 and the angles 7, 7 and 9, 9, as shown in FIG. 3 (omitted in other drawings), one force-applying portion 4 a of the energy absorbing member 4 and a bolt joint The first spacer 17a and the second spacer 17b that are bolted to the other force applying portion 4b are arranged by dividing the position corresponding to the clearance Y formed by both angles 7 and 9 into two. (Invention of claim 5). The first and second spacers 17a and 17b reduce the frictional force when the energy absorbing portion 4c is axially deformed, and the energy absorbing portion 4c can be axially deformed more comfortably. Furthermore, it is desirable to sandwich a lubricant, a sheet material with a low friction coefficient, or the like between the energy absorbing member 4 and the buckling stiffening member.
[0036]
The first and second spacers 17a and 17b are knurled on the contact surfaces with the force applying portions 4a and 4b, so that the axial force acting on the angles 7 and 9 is reliably applied to the force applying portions 4a and 4b. It can be transmitted to Further, the second spacer 17b is formed in a plane opposite to the energy absorbing member 4 so that the thickness within the range indicated by the dotted line in FIG. It is configured to absorb expansion deformation in the out-of-plane direction at the time of deformation of 4c.
[0037]
As described above, the energy absorbing member 4 is sandwiched between the in-plane stiffening plate 5 and the out-of-plane stiffening plate 6 having an integral structure, and the angles 7, 7 and 9, 9 as a pair. By bolting, the in-plane buckling and the out-of-plane buckling of the energy absorbing member 4 (particularly, the energy absorbing portion 4c) are strictly restrained.
[0038]
The two angles 7, 7 and 9, 9 arranged with the clearance Y for the axial deformation are bolted together with a connecting member 13 disposed across the clearance Y so as to allow axial deformation.
[0039]
The connecting member 13 is composed of a combination of a sliding plate 15 and a sliding plate 16 made of a guide plate 14 and Teflon (registered trademark).
[0040]
The guide plate 14 is disposed across the clearance Y formed by both angles 7 and 9, and the bolt joint portion with the angle 9 is configured with the bolt hole 14 a as a loose hole. The sliding auxiliary plate 15 is also configured such that the bolt hole 15a corresponding to the loose hole of the guide plate 14 is a loose hole, and has a structure that allows axial deformation of the energy absorbing portion 4c. invention). Bolts 8a common to the bolt holes 5a and 9b are inserted into the bolt holes 14a, 15a and 16a, and are firmly joined by nuts 8b. Bolts 8a common to the bolt holes 4f and 7b are inserted into the bolt holes 14b, and are firmly joined by nuts 8b. The guide plate 14 also plays a role of restraining out-of-plane buckling of the energy absorbing member 4.
[0041]
As shown in FIG. 1, as an example, the vibration-damping brace 1 having the above structure is bolted to a bracket 12 of a column beam frame so that both angles 7..., 9. used. As shown in FIG. 2 (d), only the axial deformation of the energy absorbing portion 4 c is allowed between the tip portion of the bracket 12 joined to the angle 7 and the end portion of the out-of-plane stiffening plate 6. Clearance Z is required.
[0042]
As a result of the above, the axial force of the earthquake or wind response is concentrated on the energy absorbing portion 4c of the small cross section of the energy absorbing member 4 through both angles 7 and 9, causing axial deformation, which is peculiar to “superplastic metal material”. Efficient energy absorption is performed with the deformation performance of, and exhibits a vibration damping effect.
[0043]
In addition, as a performance inherent to “superplastic metal materials”, it exhibits stable energy absorption capability over a long period of time, from minute deformation due to wind load to large deformation due to earthquake load.
[0044]
In addition, the vibration-damping brace 1 having the above-described configuration uses almost the existing members such as the angles 7... 9, the in-plane stiffening plate 5, and the out-of-plane stiffening plate 6 as they are (in combination). It is configured. In other words, the in-plane buckling and the out-of-plane buckling of the energy absorbing member 4 are restrained almost using the existing members as they are, without requiring complicated machining operations. Therefore, the work time can be shortened while greatly contributing to cost reduction.
[0045]
Further, the combination of the members is not particularly difficult, and the working time can be shortened.
[0046]
Furthermore, since all the members are combined by bolt joining and processing such as welding with large heat input is not performed, the stability of the metal structure of the energy absorbing member 4 is not impaired.
[0047]
The angles 7... And 9... Referred to in the present invention include not only the existing angle materials themselves but also those of the kind called angle steel, or those manufactured in an angle shape by welding assembly, etc. Can be used as well.
[0048]
Moreover, in the said embodiment, although spacer 17a, 17b was arrange | positioned between the energy absorption member 4 and the angles 7, 7, and 9, 9, it is not this limitation. That is, any configuration that does not hinder the axial deformation of the energy absorbing portion 4c is sufficient.
[0049]
Of course, in the present embodiment, one energy absorbing member 4 is arranged in a part of the vibration-damping brace 1. However, the energy absorbing member 4 is longer in the entire range, or a plurality of energy absorbing members 4 are arranged. You can also.
[0050]
[Effects of the present invention]
The vibration-damping brace according to the first to sixth aspects of the present invention is configured by using almost the existing members such as angles, in-plane stiffening plates, and out-of-plane stiffening plates as they are (in combination). ing. In other words, the in-plane buckling and the out-of-plane buckling of the energy absorbing member are constrained by using the existing members almost as they are and without requiring complicated machining operations. Therefore, the work time can be shortened while greatly contributing to cost reduction.
[0051]
Further, the combination of the members is not particularly difficult, and the working time can be shortened.
[0052]
The vibration-damping brace uses an “superplastic metal material” that has excellent deformation performance, hardly causes work hardening due to plasticization, and has high strain rate sensitivity as an energy absorbing member. The energy absorbing ability for two types of vibrations can be fully demonstrated.
[0053]
In addition, the energy absorption capability works stably over a long period of time, and it is not necessary to replace the energy absorption member even if it receives a strain history.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a usage pattern of a vibration-damping brace according to the first to sixth aspects of the present invention.
2A is a horizontal sectional view of a damping brace, FIG. 2B is a top view of the damping brace, FIG. 2C is a front view of the damping brace, and FIG. 2D is a vertical sectional view of the damping brace. FIG. 3 shows an exploded view of the damping brace.
4 shows a state in which each member of the vibration damping brace shown in FIG. 3 is almost assembled.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Damping brace 4 Energy absorption member 4a, 4b Force part 4c Energy absorption part 4d Section deletion part 4e Boundary part of a force part and an energy absorption part 5 In-plane stiffening plate 6 Out-of-plane stiffening plate 7, 9 Angle 11a, 11b Gap adjusting plate 13 Connecting member 14 Guide plate 15 Sliding auxiliary plate 16 Sliding plate 17a First spacer 17b Second spacer X, Y, Z Clearance

Claims

As an energy absorbing member, the material strength is sensitive to high strain rate, the strength is stable against temperature rise in the energy absorption process, hardly causes work hardening due to plasticization, and has a sufficiently large deformation performance. It is a vibration suppression brace that uses a metal material in a flat plate shape and exhibits vibration suppression performance by axially deforming it,
The flat plate-shaped energy absorbing member is formed in the energy absorbing portion having a small cross section in which the central portion between the force applied portions at both ends thereof is concentrated in axial deformation.
An in-plane stiffening plate that stiffens the in-plane buckling of the energy absorbing portion is arranged with a structure that allows axial deformation in the cross-section deleted portion, and an out-of-plane stiffening that stiffens out-of-plane buckling of the same energy absorbing portion. The plate is arranged at right angles along the substantially central part of both sides of the energy absorbing part,
Two angles (7, 7) sandwiching the out-of-plane stiffener plate from both sides are arranged on both surfaces of one of the force-applying members of the energy absorbing member, and are bolted to the force-applying member. thing,
Along the both sides of the energy absorbing member, the angle (9, 9), in which two out-of-plane stiffener plates are sandwiched from both sides, is axially deformed between the ends of the angle (7, 7). The angle (9, 9) is bolted to the other force applied portion of the energy absorbing member,
At least one of the out-of-plane stiffening plate and the angle (7) or the angle (9) has a structure that allows axial deformation at the bolt joint,
Both angles (7, 9) arranged with a clearance for the axial deformation are bolted together with a connecting member arranged across the clearance in a structure that allows axial deformation, and both angles ( 7. A vibration-damping brace characterized in that an axial force such as an earthquake response is applied to 7 and 9).

2. The vibration damping brace according to claim 1, wherein the energy absorbing member is subjected to R processing for preventing stress concentration at a boundary portion between the energy absorbing portion having a small cross section and the externally applied force portions. .

The in-plane stiffening plate is disposed with an axial deformation clearance corresponding to the clearance formed by both angles (7, 9) between the force absorbing portion of the energy absorbing member and the axial deformation of the energy absorbing portion. To be a structure that allows
The out-of-plane stiffening plate has a structure in which the shape of the bolt hole in the bolt joint portion with at least one of the angle (7) or the angle (9) is formed as a loose hole, and allows the axial deformation of the energy absorbing portion. thing,
The connecting member is composed of a combination of a guide plate, a sliding auxiliary plate, and a sliding plate, and the guide plate is disposed across the clearance formed by both angles (7, 9), and at least one angle (7). Alternatively, the bolt joint with the angle (9) is configured as a loose hole in the shape of the bolt hole, and the sliding auxiliary plate is also configured as a loose hole in the shape of the bolt hole corresponding to the loose hole in the guide plate. The vibration-damping brace according to claim 1, wherein the vibration-damping brace has a structure that allows axial deformation of the portion.

The angle (7, 7, and 9, 9), each of which is a set of two pieces arranged along both sides of the energy absorbing member, is a gap having substantially the same thickness as the energy absorbing member in the portion excluding the energy absorbing member. The damping brace according to any one of claims 1 to 3, wherein the adjusting plate is bolted to each other with the adjustment plate interposed therebetween.

Between the energy absorbing member and the angles (7, 7, and 9, 9), a first spacer that is bolted to one force applied portion of the energy absorbing member, and a bolt joined to the other force applied portion. 5. The second spacer according to claim 1, wherein the second spacer is divided into two positions corresponding to the clearance formed by both angles (7, 9). Damping brace.

The damping brace according to any one of claims 1 to 5, wherein the energy absorbing member is a zinc-aluminum alloy.