JP3872561B2

JP3872561B2 - 構造物のダンパ装置

Info

Publication number: JP3872561B2
Application number: JP13181597A
Authority: JP
Inventors: 邦宏森下; 学藤城
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: JPH10317722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、煙突などの構造物の振動に対する減衰要素として適用される構造物のダンパ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に一般的な構造物の正面視、図６に図５のVI−VI断面、図７に図６のVII部の詳細を示す。
【０００３】
図５及び図６に示すように、構造物としての煙突１１は４つの筒身１２が鉄塔１３に支持されて構成されている。この鉄塔１３は複数の縦材１４と水平材１５とによって枠状に形成されており、各水平材１５に固定された水平支持材１６に鋼材ダンパ101を介して筒身１２が支持されている。即ち、図７に示すように、水平支持材１６には軸状の鋼材ダンパ101が固定される一方、筒身１２の外周面にはストッパ102が固定されており、この鋼材ダンパ101の先端部がストッパ102に嵌入している。
【０００４】
従って、このような煙突１１において、４つの筒身１２は鋼材ダンパ101を介して鉄塔１３の水平材１５（水平支持材１６）に支持されており、筒身１２の振動はこの鋼材ダンパ101が変形することで吸収され、減衰されることとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的な構造物において、減衰要素としての鋼材ダンパは大きなエネルギ吸収量が要求されており、このエネルギ吸収量はダンパの許容する最大変位と最大耐久力及び繰返し耐久力が影響する。従って、理論的には、ダンパの寸法を大きくして変形量を大きくすることにより、大地震などに生じる大きな振動にも対応することができるが、現実には、構造物の構造上の寸法制限があり、短い寸法の部材で大きな変形を許容するダンパが必要となる。
【０００６】
前述した従来の鋼材ダンパ101にあっては、短い棒状をなして全長にわたって等断面形状であり、片持ち梁構造をなっている。このような従来の鋼材ダンパ101では、基部での鋼材の限界ひずみ量によって最大変形量が左右されるため、全長が短い場合には変形量に対するひずみの増加率が大きくなって、最大変形量が小さくなり、エネルギ吸収量が小さくなってしまうという問題が生じる。また、繰返し変形によって鋼材ダンパ101の基部にひずみが集中して亀裂や損傷が発生し易く、寿命が短くなってしまうという問題もある。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、狭い空間部でもエネルギ吸収量を増加して振動を効率的に吸収可能とした構造物のダンパ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の構造物のダンパ装置は、支持部材に対して被減衰体の振れを拘束するように支持する構造物のダンパ装置において、鋼材ダンパの基端部を前記支持部材側の基台に固定する一方、先端部を前記被減衰体の振れを拘束するように該被減衰体側に係合し、前記鋼材ダンパの曲げ変形形状と相似の受圧面を有する拘束部材を該受圧面が前記鋼材ダンパの下部を支持するように前記基台に固定し、前記鋼材ダンパが前記被減衰体の側壁に沿って長手方向に延設され、前記拘束部材にて支持される前記鋼材ダンパの断面がＨ形状をなすと共に、前記鋼材ダンパの下部の所定範囲内に発生する単位変形量が等しくなるように、前記鋼材ダンパの互いに対向する面の断面寸法を変化させたことを特徴とするものである。
【００１０】
また、請求項１の発明の構造物のダンパ装置において、前記被減衰体にその振れ方向前後に所定間隔をあけて一対のストッパを固定する一方、前記鋼材ダンパの先端部に一対の突起部を設け、該突起部が前記一対のストッパと係合するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施形態に係る構造物のダンパ装置を表す斜視、図２に本実施形態のダンパ装置の正面視、図３に本実施形態のダンパ装置の側面視、図４に鋼材ダンパの変位履歴特性を表すグラフを示す。
【００１３】
本実施形態において、図１乃至図３に示すように、構造物としての煙突１１は被減衰体としての複数の筒身１２が鉄塔１３に支持されて構成されている。この鉄塔１３は図示しない複数の縦材と水平材とによって枠状に形成されており、各水平材に固定された水平支持材１６に本実施形態のダンパ装置２１を介して筒身１２が支持されている。
【００１４】
この本実施形態のダンパ装置２１において、減衰要素としての鋼材ダンパ２２は断面がＨ形状をなし、基端部が水平支持材１６にブラケット２３を介して固定された基台２４に固定されている。そして、この鋼材ダンパ２２の上端部は両側に突起部２５が固定されており、筒身１２の振れを拘束するようにこの筒身１２に所定間隔をあけて固定された一対のストッパ２６の間に係合し、各突起部２５がストッパ２６の端面に接している。
【００１５】
また、基台２４には鋼材ダンパ２２の両側に位置して一対の拘束部材２７が固定されており、この拘束部材２７は鋼材ダンパ２２と対向する面がこの鋼材ダンパ２２の曲げ変形形状と相似となるような弧状の受圧面２７ａとなっており、この受圧面２７ａによって鋼材ダンパ２２の下部を支持できるようになっている。そして、鋼材ダンパ２２が曲げ変形したときに、この拘束部材２７にて支持される鋼材ダンパ２２の下部の所定範囲Ｈにわたって発生するひずみ（単位変形量）が等しくなるように、この鋼材ダンパ２２の下部形状が末広がりとなってその断面寸法が変化している。
【００１６】
従って、このような煙突１１において、筒身１２はダンパ装置２１を介して鉄塔１３の水平支持材１６に支持されており、図３に示すように、地震などの外力によって筒身１２が振動すると、各ストッパ２６が各突起部２５を介して鋼材ダンパ２２を強制的に変形させることで、この変形エネルギによって筒身１２の振動エネルギが吸収され、振動が減衰されることとなる。
【００１７】
即ち、筒身１２の振動によって鋼材ダンパ２２が左右が同じように曲げ変形すると、鋼材ダンパ２２の下部は所定範囲Ｈにわたって断面寸法が変化しているために、各断面にて等しいひずみ（単位変形量）が発生する。また、鋼材ダンパ２２が曲げ変形したとき、その側面は拘束部材２７の受圧面２７ａに接して拘束されることとなり、この鋼材ダンパ２２の変形量はこれ以上増加することなく、鋼材ダンパ２２の全側面が拘束部材２７の受圧面２７ａに完全に接触した後、鋼材ダンパ２２は接触部分よりも上部が変形する。
【００１８】
図４に表すグラフは鋼材ダンパ２２の下部特定点における変位履歴特性を示したものである。このグラフにおいて、実線Ｏ−Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ａは本実施形態のダンパ装置２１による変位履歴であって、その面積がエネルギ吸収容量である。また、二点鎖線Ｏ−Ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ−ａは従来のダンパ装置による変位履歴であって、その面積がエネルギ吸収容量である。このグラフからも明らかであるように、従来の等断面ダンパ装置にあっては、ダンパの基部にひずみが集中するために断面の破損を考慮し、許容塑性変形量Ａ−ｂ及びｃ−ｄを小さく抑える必要があり、エネルギ吸収量が小さくなってしまう。一方、本実施形態のダンパ装置２１では、鋼材ダンパ２２の下部の断面形状を変化させてこの間のひずみが等しくなるようにし、且つ、曲げ変形した鋼材ダンパ２２の下部を拘束部材２７の受圧面２７ａにて拘束しているため、鋼材ダンパ２２の基部にひずみが集中することはなく、破損しにくく、寿命が延びる。また、拘束部材２７によって鋼材ダンパ２２の変形量が規制されているため、許容塑性変形量Ａ−Ｂ及びＣ−Ｄを大きくすることができ、エネルギ吸収量も大きくなる。
【００１９】
【発明の効果】
以上、実施形態によって詳細に説明したように請求項１の発明の構造物のダンパ装置によれば、鋼材ダンパの基端部を支持部材側の基台に固定する一方、先端部を被減衰体の振れを拘束するようにこの被減衰体側に係合し、鋼材ダンパの曲げ変形形状と相似の受圧面を有する拘束部材をこの受圧面が鋼材ダンパの下部を支持するように基台に固定し、前記鋼材ダンパが前記被減衰体の側壁に沿って長手方向に延設し、前記拘束部材にて支持される前記鋼材ダンパの断面がＨ形状をなすと共に、前記鋼材ダンパの下部の所定範囲内に発生する単位変形量が等しくなるように、前記鋼材ダンパの互いに対向する面の断面寸法を変化させたので、地震などの外力によって被減衰体が振動すると、鋼材ダンパが強制的に変形してその変形エネルギによって振動エネルギが吸収され、振動が減衰されることとなり、また、鋼材ダンパが曲げ変形したとき、その下部が拘束部材の受圧面に拘束されることとなり、鋼材ダンパの基部にひずみが集中しなくなってダンパの寿命を延長することができると共に、許容変形量が大きくなってエネルギ吸収量も増大し、大きな振動を効率的に吸収することができる。
【００２０】
また、拘束部材にて支持される前記鋼材ダンパの断面がＨ形状をなすと共に、鋼材ダンパの下部の所定範囲内に発生する単位変形量が等しくなるように、鋼材ダンパの互いに対向する面の断面寸法を変化させたので、鋼材ダンパが曲げ変形したとき、その下部にひずみが集中しなくなってダンパの寿命を延長することができる。
【００２１】
また、請求項２の発明の構造物のダンパ装置によれば、被減衰体にその振れ方向前後に所定間隔をあけて一対のストッパを固定する一方、鋼材ダンパの先端部に一対の突起部を設け、突起部が一対のストッパと係合するようにしたので、被減衰体の振動を一対のストッパ及び突起部を介して確実に鋼材ダンパに伝達し、この振動を鋼材ダンパの変形によって確実に減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る構造物のダンパ装置を表す斜視図である。
【図２】本実施形態のダンパ装置の正面図である。
【図３】本実施形態のダンパ装置の側面図である。
【図４】鋼材ダンパの変位履歴特性を表すグラフである。
【図５】一般的な構造物の正面図である。
【図６】図５のVI−VI断面図である。
【図７】図６のVII部の詳細図である。
【符号の説明】
１１煙突（構造物）
１２筒身（被減衰体）
１３鉄塔
１６水平支持材
２１ダンパ装置
２２鋼材ダンパ
２４基台
２５突起部
２６ストッパ
２７拘束部材
２７ａ受圧面

Claims

支持部材に対して被減衰体の振れを拘束するように支持する構造物のダンパ装置において、鋼材ダンパの基端部を前記支持部材側の基台に固定する一方、先端部を前記被減衰体の振れを拘束するように該被減衰体側に係合し、前記鋼材ダンパの曲げ変形形状と相似の受圧面を有する拘束部材を該受圧面が前記鋼材ダンパの下部を支持するように前記基台に固定し、前記鋼材ダンパが前記被減衰体の側壁に沿って長手方向に延設された構造物のダンパ装置であって、前記拘束部材にて支持される前記鋼材ダンパの断面がＨ形状をなすと共に、前記鋼材ダンパの下部の所定範囲内に発生する単位変形量が等しくなるように、前記鋼材ダンパの互いに対向する面の断面寸法を変化させたことを特徴とする構造物のダンパ装置。
請求項１記載の構造物のダンパ装置において、前記被減衰体にその振れ方向前後に所定間隔をあけて一対のストッパを固定する一方、前記鋼材ダンパの先端部に一対の突起部を設け、該突起部が前記一対のストッパと係合するようにしたことを特徴とする構造物のダンパ装置。