JP4070616B2 - Damping apparatus and damping method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、柱と梁で構成され、柱間、梁間、柱梁間、柱と梁の交差部間、柱と梁の交差部と柱との間もしくは柱と梁の交差部と梁との間にダンパを配設したラーメンの振動および変形を抑制する制振装置および制振方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種制振装置としては、例えば、特許出願人が先に提案した制振装置(たとえば、特許文献1参照)が知られている。
【0003】
すなわち、この制振装置は、構造物中のラーメンの柱と柱および梁と梁との間の空間の対角線上に斜材としてのダンパを配設して、ラーメンに作用する地震等により負荷される振動を抑制する。
【0004】
しかし、この制振装置では柱間が狭くなると、柱に対するダンパの取付角度が小さくなるので、充分な水平抵抗力を得られなくなってしまう。また、この場合には充分な水平抵抗力を得ようとすると鉛直方向に大きな力が作用してしまい、交差部やブラケットに負担がかかってしまう。
【0005】
そこで、柱間が狭い場合には、柱と上梁の交差部に結合したブラケットと柱の中間に結合したブラケットと柱の下梁の交差部に結合したブラケットとの間に2本のダンパを略く字状に互い違いに配設して、柱に対するダンパの取付角度を大きくすることにより、上記の不都合を回避しようとする提案がなされるに至っている(たとえば、特許文献2参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−54677号公報(第3頁右欄第25行目から第3頁右欄第45行目、図1)
【特許文献2】
特開平10−227148号公報(第4頁右欄第14行目から第4頁右欄第35行目、図10)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この場合には、上記不都合が回避されるが、新たな弊害が生じることとなってしまう。すなわち、この制振装置では、2本のダンパが略く字状に互い違いに配設されるが、構造物中のラーメンに水平方向の振動が入力されると、たとえば、上側のダンパが収縮し、下側のダンパは伸長するので、2本のダンパが連結される柱の中間に結合したブラケットには垂直下方の力が加わりブラケットを回転させるモーメントが発生することとなり、ブラケットが結合されている柱が歪んでしまう恐れがある。
【0008】
そこで、本発明は上記不具合を改善するために創案されたものであって、その目的とするところは、水平方向の抵抗力を充分発揮可能であって、ラーメンに作用する周波数の低い振動から高い振動をも効果的に抑制するとともに、モーメントによる柱や梁の歪み曲がりを防止する制振装置および制振方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、第1の課題解決手段における制振装置は、柱と梁でラーメンを構成し、ラーメン内の柱間、梁間、柱梁間、柱と梁の交差部間、柱と梁の交差部と柱との間もしくは柱と梁の交差部と梁との間に配設された複数のダンパでラーメンの振動および変形を抑制する制振装置において、複数のダンパを互い違いとなるように配置するとともに、ダンパとダンパの間であって柱間もしくは梁間に補強材を掛け渡し、更に上記複数のダンパのうち1つ以上を所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとし、残りのダンパをピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとしたことを特徴とする。
【0011】
また、第2の課題解決手段は、第1の課題解決手段における制振装置において、各ダンパを、上記交差部と、補強材と柱もしくは梁との交差部との間に、上記各交差部に結合したブラケットを介して配設したことを特徴とする。
【0012】
また、第3の課題解決手段は、第1または第2の課題解決手段における制振装置において、各ダンパの軸線の延長線上に柱と梁の軸芯の交点が位置するように各ダンパを配設したことを特徴とする。
【0013】
さらに、第4の課題解決手段における制振方法は、柱と梁で構成し、柱間、梁間、柱梁間、柱と梁の交差部間、柱交差部間もしくは梁交差部間に複数のダンパを配設したラーメンにおいて、複数のダンパを互い違いとなるように配置するとともに、これら複数のダンパのうち1つ以上を所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとし、残りのダンパをピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとして、ラーメンの振動および変形を抑制し、さらにダンパとダンパの間であって柱間もしくは梁間に掛け渡した補強材により、柱もしくは梁の歪みおよび曲がりを抑制することを特徴とする。
【0015】
また、第5の課題解決手段は、第4の課題解決手段における制振方法において、各ダンパを、上記交差部と、補強材と柱もしくは梁との交差部との間に、上記各交差部に結合したブラケットを介して配設したことを特徴とする。
【0016】
また、第6の課題解決手段は、第4または第5の課題解決手段における制振方法において、各ダンパの軸線の延長線上に柱と梁の軸芯の交点が位置するように各ダンパを配設したことを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図にもと基づいて説明する。図1は、本発明の制振装置を構造物に利用した簡略化したモデル図である。
【0018】
構造物は、縦方向に起立する柱1、1を多数前後左右に配置し、その隣接する柱1,1間に梁2,2を多数架設したものであり、ラーメンLを構成している。
【0019】
そして、制振装置はそのラーメンLに1つ以上配設され、構造物の振動を抑制するために使用されるものである。そして、制振方法はこの制振装置を使用してラーメンの振動を抑制するものである。
【0020】
他方、本発明における制振装置の基本形態は、ラーメンLの柱1と梁2の交差部に結合した上下のブラケット11,11と、柱1,1間に掛け渡され結合された補強材10と、補強材と柱1の交差部に結合した上下のブラケット12,12と、ブラケット11とブラケット12との間に配設した2つのダンパD1,D2と構成され、これらの部材はすべて柱1,1と梁2,2との間の空間に収められている。
【0021】
ブラケット11,11は柱1と梁2の交差部であって、柱1と梁2に結合されているので、せん断力のみが負荷される場合のある柱のみもしくは梁のみに結合されるものより、強度上優れている。
【0022】
そして、ダンパD1,D2は、図示するように、各ラーメンLの各ブラケット11,12との間に配設されるが、ダンパD1、D2のシリンダをブレース13を介してブラケット11に接合し、他方ピストンロッド側をブラケット12に接合している。本実施の形態においては、各ブラケット11,12にピン(付示せず)で接合され、各ブラケット11,12に対し揺動可能である。また、ダンパと各ブラケットの接合は、ピン接合の他に球面軸受を介してもよい。この場合にも、ダンパD1,D2はブラケット11,12に対し揺動可能となる。
【0023】
なお、ブレース13は、後述する各ダンパD1,D2が両ロッド型に設定されているので、その伸縮を妨げないように、少なくともピストンロッドのシリンダからの出没範囲部分は中空となっている。
【0024】
また、各ダンパD1,D2は、各ダンパD1,D2の軸線の延長線上に、柱1と梁2の軸芯の交点が位置するように取付けられており、このように各ダンパD1,D2を柱1および梁2に取付けることにより、柱1および梁2に不必要な曲げモーメントが負荷されることを防止している。
【0025】
ここで、本発明のダンパD1、D2の構造を説明する前に、二つのダンパを同じものとした図1乃至図3の参考例において本発明の補強材の作用・効果について説明するが、本発明の異なる減衰特性を持ったダンパD1、D2を使用した場合も同様の作用・効果を発揮する。
ダンパD1,D2は、図3に示すように、シリンダ70と、ピストン72と、シリンダ70内にピストン72を介して移動自在に挿入したピストンロッド71と、シリンダ70内にピストン72により区画される伸側室R4および圧側室R3とを備えた両ロッド型のダンパであって、伸側室R4と圧側室R3とを並列に設けたピストン速度に比例する比例弁61、61およびリリーフ弁63、63を介して連通させており、この比例弁61、61およびリリーフ弁63、63によって、シリンダ70に対しピストンロッド71が出没する際に減衰力を発生可能なものである。
【0026】
そして、比例弁61は、ピストン72内に設けた通路66の途中に設けられており、附勢バネ62によって上記通路66を閉じる方向に附勢されており、通路66の上流側の圧力に比例して通路66を徐々に開放するものであり、この比例弁61、61は、伸側室R4から圧側室R3への作動油の流れを許容するものと圧側室R3から伸側室R4への作動油の流れを許容するものと2つ設けられているので、ダンパD1、D2は、このダンパD1、D2が伸縮するとどちらかの比例弁61、61が通路66、66を連通し、作動油が比例弁61、61を通過するときに所定の減衰力を発生する。
【0027】
また、リリーフ弁63は、ピストン72内に設けた通路67の途中に設けられており、附勢バネ64によって上記通路67を閉じる方向に附勢され常閉型に設定されるとともに、通路67の上流側の圧力が高まるとこの圧力が通路65を介して上記附勢バネ64のバネ力に抗して通路67を連通することが可能となる。
【0028】
このリリーフ弁63,63は、伸側室R4から圧側室R3への作動油の流れを許容するものと圧側室R3から伸側室R4への作動油の流れを許容するものと2つ設けられている。
【0029】
すなわち、このダンパD1,D2にあっては、上記した比例弁61,61により減衰力を発生するだけでなく、このダンパD1,D2が伸縮し、圧側室R3または伸側室R4内の圧力が高まり、どちらかのリリーフ弁63,63はクラッキング圧F2に達すると通路67,67を連通し、作動油は上述の比例弁61,61および通路67,67を通過し、所定の減衰力を発生することとなる。
【0030】
なお、上記各通路66,66,67,67および比例弁61,61およびリリーフ弁63,63は、所定の減衰力を発生可能であればピストン72内以外に設けても良い。
【0031】
したがって、このダンパD1,D2は、図4に示すような減衰特性を有しており、たとえば、ダンパD1,D2が伸長する場合、ピストン速度が低速時にあっては、先ず比例弁61を作動油が通過して減衰力を発生するので、図4中直線Bのごとくピストン速度に依存した減衰特性を示し、所定のピストン速度に達すると、圧側室R3内の圧力が高まり、リリーフ弁63はクラッキング圧F2に達すると通路67,67を連通し、図4中直線Cのごとくのなだらかな減衰特性を示す。
【0032】
そして、この制振装置およびこの制振方法では、上記ラーメンLに地震や強風などにより振動が入力されると、図2に示すように、ラーメンLの柱1,1および梁2,2には水平力Fが負荷される。すると、図中上側のダンパD1は収縮しながら、図中下側のダンパD2は伸長しながら所定の減衰力を発生して、ラーメンLの振動および変形を抑制するが、図中上側のダンパD1は、柱1,1が図中右方向に撓もうとするので、収縮する方向に力が作用するので、その反力として柱1および梁2に対して、力f1および力f4を作用させる。このときの力f1および力f4の分力は、鉛直方向分力f3、f6と水平方向分力f2、f5となる。
【0033】
他方、図中下側のダンパD2は、ダンパD1とは逆に伸長する方向に力を受けるので、その反力として柱1および梁2に対して、力f7および力f10を作用させる。このときの力f7および力f10の分力は、鉛直方向分力f9、f12と水平方向分力f8、f11となる。
【0034】
したがって、ブラケット12,12には、その鉛直方向分力f6および鉛直方向分力f9が同一方向、すなわち、図中垂直下方に作用するので、図中右側の柱1上のダンパD1とダンパD2の各軸線の交点たる点OにモーメントMが作用することとなり、右側の柱1およびダンパD1とダンパD2が接合されている各ブラケット12を図中反時計回りに回転させようとする。
【0035】
しかし、補強材10がこの回転に抗する支えとなるので、柱1が歪んだり曲がったりしてしまうことが防止されることとなる。さらに、補強材10が、柱1、1間に掛け渡され結合されているので、このラーメンLの強度を向上することが可能となり、ラーメンLが変形してしまうことも抑制することができる。
【0036】
また、1つのダンパを配設した制振装置に比較して、柱間が狭い場合にも、複数のダンパを互い違いに柱および梁に取付けているので、ダンパの柱に対する取り付け角度が大きくなり、充分な水平力を得ることが可能である。
【0037】
さらに、上述の補強材10と柱1の交差部にブラケット12が結合されていることにより、ブラケットが柱1のみに結合されているものに比べ、ブラケット12に負荷される鉛直方向の分力f6およびf9を補強材10が支えるので、ブラケット12の強度が向上することとなり、ブラケットの損傷も抑制される。
【0038】
なお、水平方向の力が上述とは逆に図2中左方向に作用した場合には、今度は上側のダンパD1が伸長し、下側のダンパD2が収縮するので、各ブラケット12には鉛直上方の分力が作用し、右側の柱1には時計回り方向のモーメントが作用することとなるが、やはり補強材10によって、柱1の歪みや曲がりが防止される。
【0039】
また、本実施の形態においては、柱1,1間に補強材10を掛け渡したものについて説明したが、梁2,2間に補強材を掛け渡し結合して、2つのダンパを柱1と梁2の交差部と、補強材と梁2の交差部との間に対角線上にブラケットを介して配設しても良い。この場合には、上記した作用により梁の歪みおよび曲がりを防止できることになる。
【0040】
そして、さらに、振動の周波数が高くなり、各ダンパD1,D2のリリーフ弁63が通路66を連通するクラッキング圧F2に達すると、上述したようにダンパD2の減衰特性は図4中の直線Cのごとくとなり、ダンパD1,D2の発生する減衰力は頭打ちとなる。したがって、各ダンパD1,D2が連結されている柱1や梁2やブラケット11,12に過剰な力が負荷されることが防止され、結果的に柱等の損傷が防止されることとなる。
【0041】
上述したところでは、2つのダンパD1、D2を同じものとした参考例を説明したが、一方のダンパD1を所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとし、他方のダンパD2を上述したものと同様のピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとした本発明について説明する。
【0042】
この場合のダンパD2についてはその詳細の構成について上述しているので説明を省略することとし、他方、ダンパD1は、たとえば図5に示すように、シリンダ50と、ピストン52と、シリンダ50内にピストン52を介して移動自在に挿入されたピストンロッド51とを備えてなり、シリンダ50内をピストン52が区画する伸側室R2と圧側室R1とに作動油等を封入し、いわゆる両ロッド型に設定され、伸側室R2と圧側室R1とをリリーフ弁53,53を介して連通させており、このリリーフ弁53,53によって、シリンダ50に対しピストンロッド51が出没する際に減衰力を発生可能なものである。
【0043】
そして、リリーフ弁53は、ピストン52内に設けた通路56の途中に設けられており、附勢バネ54によって上記通路56を閉じる方向に附勢され常閉型に設定されるとともに、通路56の上流側の圧力が高まるとこの圧力が通路55を介して上記附勢バネ54のバネ力に抗して通路56を連通することが可能となる。
このリリーフ弁53,53は、伸側室R2から圧側室R1への作動油の流れを許容するものと圧側室R1から伸側室R2への作動油の流れを許容するものと2つ設けられているので、ダンパD1は、このダンパD1が伸縮するとどちらかのリリーフ弁53,53が通路56,56を連通し、作動油が通路56,56を通過するときに所定の減衰力を発生する。
【0044】
なお、上記通路56,56およびリリーフ弁53,53は、所定の減衰力を発生可能であればピストン52内以外に設けても良い。
【0045】
すなわち、このダンパD1は、図6に示すような減衰特性を有しており、たとえば、ダンパD1が伸長する場合には、所定のピストン速度になると、圧側室R1内の圧力が高まり、リリーフ弁53がクラッキング圧F1に達すると通路56を連通して、図6中線Aのごとくのなだらかな減衰特性を示す。
【0046】
そして、この制振装置が適用された構造物のラーメンLに風等の比較的低い周波数の振動が作用した場合、すなわち、ダンパD1のリリーフ弁53が通路56を連通するクラッキング圧F1に達しない場合には、ダンパD2は、振動の周波数に比例して、すなわちピストン速度に依存した減衰力を発揮し、振動によりラーメンLに作用する力に抵抗するが、このとき、振動の周波数が低いと低い減衰力しか発揮できないので、ラーメンの振動および変形を充分抑制し得ないこととなるが、他方、ダンパD1は、振動の周波数が低い場合には、リリーフ弁53のクラッキング圧F1に達するまでは、伸縮しないので、剛体状態となり、ラーメンLの変形や柱1の撓みを抑制する事ができるので、ラーメンLの振動を効果的に抑制する事が可能となる。
【0047】
逆に、ラーメンに地震等の比較的高い周波数の振動が作用し、ダンパD1のリリーフ弁53がクラッキング圧F1に達して連通する場合には、ダンパD1およびダンパD2の双方が減衰力を発生してラーメンLに作用する力に抵抗して、振動エネルギを吸収してラーメンの振動および変形を抑制することとなる。
【0048】
そして、さらに、振動の周波数が高くなり、ダンパD2のリリーフ弁63が通路66を連通するクラッキング圧F2に達すると、上述したようにダンパD2の減衰特性は図4中の直線Cのごとくとなり、ダンパD2の発生する減衰力は頭打ちとなる。したがって、ダンパD2が連結されている柱1や梁2やブラケット11に過剰な力が負荷されることが防止され、結果的に柱等の損傷が防止されることとなる。
【0049】
したがって、この制振装置および制振方法では、異なる減衰特性のダンパD1,D2の組合せにより、地震等による構造物中のラーメンLに作用する比較的周波数の高い振動だけでなく、従来のように単一の減衰特性のダンパを使用する制振装置では充分振動を抑制できなかった風などの入力によるラーメンLに作用する比較的低い周波数の振動およびラーメンLの変形をも、効果的に抑制する事が可能となる。すなわち、ラーメンLを採用する構造物に作用する低い周波数の振動をも抑制する事が可能である。
【0050】
すると、ラーメンの柱を太くせずに、広範な周波数の振動を抑制できるから、ラーメンを採用する構造物の建設コストを低く抑えることができ、特に強風が吹くような立地条件に構造物を建設する場合には、特にコストダウン効果が高い。
【0051】
さらに、ラーメンに筋交い等を追加して風などの入力によるラーメンの比較的低い周波数の振動およびその時のラーメンの変形を抑制する場合では、地震等による振動エネルギを吸収することができず、筋交いに使用される鋼材は塑性変形すると繰り返しの使用に耐えられないが、本発明では、これらの振動を効果的に抑制でき、また、ダンパは伸縮するので、鋼材のように塑性変形しないので、繰り返しの使用に耐えるので、維持管理費の点でも有利である。
【0052】
なお、各ダンパD2については、上述したところでは、比例弁およびリリーフ弁を備えているが、柱等の損傷の防止効果は失われるが、比例弁やオリフィスやリーフバルブを備えたピストン速度に依存する減衰特性を発揮するものを使用しても良い。
【0053】
また、図7、図8に示すように、構造物のいくつかのラーメンLに本制振装置を設置しておけば、効果的に構造物の振動を制御できることとなり、この場合にも一方のダンパを上述の所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとし、他方のダンパをピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとしているので、上述した構造物の比較的周波数の高い振動だけでなく比較的周波数の低い振動をも上記構成では効果的に抑制する事が可能となる。
【0054】
さらに、構造物のいくつかのラーメンLに制振装置を配在させる場合には、たとえば、少なくとも1つ以上のラーメンL内の全てのダンパをピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとし、他の残りのラーメンL内のダンパを所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとする、すなわち、制振装置毎にどの振動を抑制するかをはじめから決めておくようにしても上記効果は失われない。
【0055】
つづいて、本実施の形態の一変形例について説明する。図9に示すように、本変形例では、上記した実施の形態の制振装置のダンパを3つにし、補強材を各ダンパ間に設けたものである。すなわち、この場合においても、上記したように柱1の歪みや曲がりを防止することができるとともに、ダンパD1,D2,D3の柱に対する取付角度はより大きくなるから、鉛直方向分力による曲げモーメントの発生がより抑えられ、かつ、補強材も2つ設けてあるので、ブラケットや柱の損傷抑制効果が高くなり、ラーメンLの強度もより向上することとなる。
【0056】
なお、この場合にも、3つのダンパD1、D2、D3のうちいずれか1つを所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとし、他の残りのダンパをピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとしているので、ラーメンに作用する比較的周波数の高い振動だけでなく比較的周波数の低い振動をも、上記構成では効果的に抑制する事が可能となる。
【0057】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、ラーメン内に複数のダンパを設け、さらに、ダンパ間であって柱間または梁間に補強材を掛け渡したので、補強材が柱のモーメントによる回転に抗する支えとなるので、柱が歪んだり曲がったりしてしまうことが防止されることとなる。さらに、補強材が、柱間に掛け渡され結合されているので、このラーメンの強度を向上することが可能となり、ラーメンが変形してしまうことも抑制することができる。また、1つのダンパを配設した制振装置に比較して、柱間が狭い場合にも、ダンパの柱に対する取り付け角度が大きくなり、充分な水平力を得ることが可能である。
【0058】
特に、異なる減衰特性のダンパの組合せにより、地震等によりラーメンに作用する比較的周波数の高い振動だけでなく、従来のように単一の減衰特性のダンパを使用する制振装置では充分振動を抑制できなかった風などの入力によるラーメンに作用する比較的低い周波数の振動およびその時のラーメンの変形をも、効果的に抑制することが可能となる。すなわち、ラーメンを採用する構造物に作用する低い周波数の振動をも抑制する事が可能である。
【0059】
すると、ラーメンの柱を太くせずに、広範な周波数の振動を抑制できるから、ラーメンを採用する構造物の建設コストを低く抑えることができ、特に強風が吹くような立地条件に構造物を建設する場合には、特にコストダウン効果が高い。
【0060】
さらに、ラーメンに筋交い等を追加して風などの入力による構造物の比較的低い周波数の振動およびその時のラーメンの変形を抑制する場合では、地震等による振動エネルギを吸収することができず、筋交いに使用される鋼材は塑性変形すると繰り返しの使用に耐えられないが、本発明では、これらの振動を効果的に抑制でき、また、ダンパは伸縮するので、鋼材のように塑性変形しないので、繰り返しの使用に耐えるので、維持管理費の点でも有利である。
【0061】
請求項2および5の発明によれば、補強材と柱、もしくは補強材と梁の交差部にブラケットが結合しているので、ブラケットが柱もしくは梁のみに結合されているものに比べ、ブラケットに負荷される鉛直方向の分力を補強材が支えるので、
ブラケットの強度が向上することになり、ブラケットの損傷も抑制される。
【0062】
請求項3および6の発明によれば、各ダンパは、各ダンパの軸線の延長線上に、柱と梁の軸線の交点が位置するように取り付けられており、このように各ダンパを柱および梁に取付けることにより、柱および梁に不必要な曲げモーメントが負荷されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明における制振装置をラーメンに適用した状態を示すモデル図である。
【図2】この制振装置を適用したラーメンに水平力が作用した場合における柱に作用する力を示す図である。
【図3】ピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパの略示縦断面図である。
【図4】ピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパの減衰特性を示す図である。
【図5】所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパの略示縦断面図である。
【図6】所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパの減衰特性を示す図である。
【図7】この制振装置を複数のラーメンに適用した場合におけるモデル図である。
【図8】この制振装置を複数のラーメンに適用した場合におけるモデル図である
【図9】この制振装置の一変形例を示すモデル図である。
【符号の説明】
1 柱
2 梁
10 補強材
11、12 ブラケット
13 ブレース
D1、D2、D3 ダンパ
L ラーメン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention is composed of columns and beams, between columns, between beams, between columns and beams, between intersections between columns and beams, between intersections between columns and beams, or between intersections between columns and beams and beams. The present invention relates to an improvement of a vibration damping device and a vibration damping method for suppressing vibration and deformation of a ramen provided with a damper.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of vibration damping device, for example, a vibration damping device previously proposed by a patent applicant (see, for example, Patent Document 1) is known.
[0003]
In other words, this damping device is loaded by an earthquake or the like acting on the ramen by arranging dampers as diagonal members on the diagonals of the space between the columns of the ramen in the structure and between the beams. To suppress vibration.
[0004]
However, in this vibration damping device, if the space between the columns becomes narrow, the angle at which the damper is attached to the columns becomes small, so that a sufficient horizontal resistance force cannot be obtained. In this case, if a sufficient horizontal resistance force is obtained, a large force acts in the vertical direction, and a load is applied to the intersecting portion and the bracket.
[0005]
Therefore, when the distance between the columns is narrow, two dampers are placed between the bracket connected to the intersection of the column and the upper beam, the bracket connected to the middle of the column, and the bracket connected to the intersection of the lower beam of the column. A proposal has been made to avoid the above inconvenience by arranging the dampers alternately in a substantially square shape and increasing the mounting angle of the damper with respect to the column (see, for example, Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-54677 A (page 3, right column, line 25 to page 3, right column, line 45, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-10-227148 (page 4, right column, line 14 to page 4, right column, line 35, FIG. 10)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In this case, the above inconvenience is avoided, but a new harmful effect is generated. That is, in this vibration damping device, the two dampers are alternately arranged in a substantially square shape. However, when horizontal vibration is input to the ramen in the structure, for example, the upper damper contracts. Since the lower damper is extended, the bracket coupled to the middle of the column to which the two dampers are coupled is applied with a vertically downward force to generate a moment for rotating the bracket, and the bracket is coupled. The pillar may be distorted.
[0008]
Therefore, the present invention was devised in order to improve the above-described problems, and the object of the present invention is that it can sufficiently exert a horizontal resistance force and is high from low frequency vibrations acting on ramen. An object of the present invention is to provide a vibration damping device and a vibration damping method that effectively suppress vibration and prevent distortion of a column or beam due to a moment.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the vibration damping device in the first problem solving means includes a column and a beam to form a ramen, and between the columns in the ramen, between the beams, between the columns and beams, between the intersections of the columns and beams, In the damping device that suppresses the vibration and deformation of the ramen with a plurality of dampers arranged between the intersection of the beam and the column or between the intersection of the column and the beam and the beam, the plurality of dampers are staggered. Provided with a relief valve between the dampers and between the dampers, between the columns or between the beams, and for releasing one or more of the plurality of dampers with a predetermined cracking pressure. The remaining damper is a damper that generates a damping force depending on the piston speed .
[0011]
The second problem solving means, the vibration damping apparatus of the first challenge solutions, each damper, between the intersection of and the intersection, the reinforcing member and the bar or beam, each cross It arrange | positions through the bracket couple | bonded with the part, It is characterized by the above-mentioned.
[0012]
Further, the third problem solving means is the vibration damping device according to the first or second problem solving means, in which each damper is arranged so that the intersection of the axis of the column and the beam is positioned on an extension line of the axis of each damper. It was set up.
[0013]
Further, the vibration control method in the fourth problem solving means is composed of columns and beams, and includes a plurality of dampers between columns, between beams, between columns and beams, between columns and beams, between columns, or between beams. A plurality of dampers are arranged in a staggered manner, and one or more of the plurality of dampers is a damper having only a relief valve that opens with a predetermined cracking pressure, and the remaining dampers As a damper that generates a damping force that depends on the piston speed, the vibration and deformation of the ramen are suppressed , and the reinforcement between the damper and the damper between the columns or between the beams, It is characterized by suppressing bending.
[0015]
According to a fifth problem solving means, in the vibration damping method according to the fourth problem solving means, each damper is arranged between the intersection and the intersection of the reinforcing member and the column or beam. It arrange | positions through the bracket couple | bonded with.
[0016]
According to a sixth problem solving means, in the vibration damping method of the fourth or fifth problem solving means, each damper is arranged so that the intersection of the axis of the column and the beam is positioned on the extension line of the axis of each damper. It was set up.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a simplified model diagram in which the vibration damping device of the present invention is used for a structure.
[0018]
The structure is a structure in which a large number of
[0019]
One or more damping devices are disposed in the ramen L, and are used to suppress the vibration of the structure. And the vibration damping method uses this vibration damping device to suppress the vibration of the ramen.
[0020]
On the other hand, the basic form of the vibration damping device in the present invention is the upper and
[0021]
Since the
[0022]
The dampers D1 and D2 are arranged between the
[0023]
The
[0024]
The dampers D1 and D2 are mounted on the extended line of the axis of the dampers D1 and D2 so that the intersection of the axis of the
[0025]
Here, before explaining the structure of the dampers D1 and D2 of the present invention, the operation and effect of the reinforcing material of the present invention will be described in the reference examples of FIGS. 1 to 3 in which the two dampers are the same. Even when the dampers D1 and D2 having different damping characteristics of the invention are used, the same operation and effect are exhibited.
As shown in FIG. 3, the dampers D <b> 1 and D <b> 2 are partitioned by a
[0026]
The
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
That is, the dampers D1 and D2 not only generate a damping force by the
[0030]
The
[0031]
Accordingly, the dampers D1 and D2 have a damping characteristic as shown in FIG. 4. For example, when the dampers D1 and D2 are extended, the
[0032]
In this vibration damping device and this vibration damping method, when vibration is input to the ramen L due to an earthquake, strong wind, or the like, as shown in FIG. A horizontal force F is applied. Then, while the upper damper D1 in the figure contracts, the lower damper D2 in the figure expands and generates a predetermined damping force to suppress the vibration and deformation of the ramen L, but the upper damper D1 in the figure Since the
[0033]
On the other hand, the lower damper D2 in the drawing receives a force in a direction extending opposite to that of the damper D1, so that the force f7 and the force f10 are applied to the
[0034]
Therefore, since the vertical component force f6 and the vertical component force f9 act on the
[0035]
However, since the reinforcing
[0036]
In addition, compared to a vibration damping device with a single damper, even when the distance between the columns is narrow, a plurality of dampers are alternately attached to the columns and beams, so the mounting angle of the damper with respect to the columns increases. It is possible to obtain a sufficient horizontal force.
[0037]
Further, since the
[0038]
When a horizontal force acts in the left direction in FIG. 2 contrary to the above, the upper damper D1 is expanded and the lower damper D2 is contracted. The upward component force acts and a clockwise moment acts on the
[0039]
Further, in the present embodiment, the description has been given of the case where the reinforcing
[0040]
When the vibration frequency further increases and the
[0041]
In the above description, the reference example in which the two dampers D1 and D2 are the same has been described. However, one damper D1 is a damper having only a relief valve that is opened with a predetermined cracking pressure, and the other damper D2 is The present invention will be described as a damper that generates a damping force depending on the piston speed similar to that described above.
[0042]
Since the detailed configuration of the damper D2 in this case has been described above, the description thereof will be omitted. On the other hand, the damper D1 is provided in the
[0043]
The
The
[0044]
The
[0045]
That is, the damper D1 has a damping characteristic as shown in FIG. 6. For example, when the damper D1 extends, when the predetermined piston speed is reached, the pressure in the pressure side chamber R1 increases, and the relief valve When 53 reaches the cracking pressure F1, it communicates with the
[0046]
And when the vibration of comparatively low frequency, such as a wind, acts on the ramen L of the structure to which this vibration damping device is applied, that is, the
[0047]
Conversely, when relatively high frequency vibrations such as earthquakes act on the ramen and the
[0048]
When the vibration frequency further increases and the
[0049]
Therefore, in the vibration damping device and the vibration damping method, the combination of the dampers D1 and D2 having different damping characteristics allows not only the relatively high-frequency vibrations acting on the ramen L in the structure due to an earthquake or the like, but also as in the past. The vibration control device using a damper having a single damping characteristic effectively suppresses vibration of a relatively low frequency acting on the ramen L and deformation of the ramen L due to an input of wind or the like that could not be sufficiently suppressed. Things will be possible. That is, it is also possible to suppress low frequency vibrations acting on structures that employ the ramen L.
[0050]
Then, vibration of a wide range of frequencies can be suppressed without making the ramen pillar thick, so the construction cost of the structure using ramen can be kept low, especially in a location where strong winds blow. In particular, the cost reduction effect is high.
[0051]
In addition, when bracing is added to the ramen to suppress the relatively low frequency vibration of the ramen due to the input of wind and the deformation of the ramen at that time, vibration energy due to earthquakes etc. cannot be absorbed, and bracing Although the steel material used cannot withstand repeated use when plastically deformed, in the present invention, these vibrations can be effectively suppressed, and since the damper expands and contracts, it does not plastically deform like steel materials. Since it can withstand use, it is advantageous in terms of maintenance costs.
[0052]
Each of the dampers D2 includes the proportional valve and the relief valve as described above, but the effect of preventing damage to the pillars is lost, but depends on the piston speed including the proportional valve, the orifice, and the leaf valve. You may use what exhibits the attenuation characteristic to do.
[0053]
Also, as shown in FIGS. 7 and 8, if this vibration damping device is installed in some ramen L of the structure, the vibration of the structure can be effectively controlled. Since the damper is a damper having only a relief valve that opens at the above-described predetermined cracking pressure, and the other damper is a damper that generates a damping force that depends on the piston speed, a relatively high frequency of the structure described above can be obtained . With the above configuration, not only high vibrations but also vibrations having a relatively low frequency can be effectively suppressed.
[0054]
Further, in the case where the vibration damping device is disposed in some of the ramen L of the structure, for example, all the dampers in the at least one ramen L are dampers that generate a damping force that depends on the piston speed, The dampers in the other remaining ramen L are made dampers having only relief valves that are opened with a predetermined cracking pressure. That is, it is determined from the beginning which vibration is to be suppressed for each vibration damping device. However, the above effect is not lost.
[0055]
Subsequently, a modification of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 9, in this modification, the damper of the damping device of the above-described embodiment is provided with three dampers, and a reinforcing material is provided between the dampers. That is, also in this case, as described above, the
[0056]
In this case as well, any one of the three dampers D1, D2, and D3 is a damper having only a relief valve that opens with a predetermined cracking pressure, and the remaining dampers depend on the piston speed. since a damper for generating a damping force, even a low vibration relatively frequency not only relatively high frequency vibrations acting on the rigid frame, it is possible to effectively suppress the above-described configuration.
[0057]
【The invention's effect】
According to the invention of each claim, since the plurality of dampers are provided in the ramen, and the reinforcing material is spanned between the dampers and between the columns or the beams, the supporting material resists the rotation due to the moment of the columns. Therefore, the column is prevented from being distorted or bent. Furthermore, since the reinforcing material is stretched between the columns and joined, the strength of the ramen can be improved, and the ramen can be prevented from being deformed. In addition, compared to a vibration damping device in which a single damper is provided, even when the distance between the columns is narrow, the mounting angle of the damper with respect to the columns is increased, and a sufficient horizontal force can be obtained.
[0058]
In particular , by combining dampers with different damping characteristics, not only vibration with relatively high frequency acting on the ramen due to earthquakes, etc., but also vibration suppression devices that use a damper with a single damping characteristic as in the past are sufficiently suppressed. It is also possible to effectively suppress the vibration of a relatively low frequency acting on the ramen due to the input of wind or the like that could not be generated and the deformation of the ramen at that time. That is, it is possible to suppress vibrations at a low frequency that act on structures that employ ramen.
[0059]
Then, vibration of a wide range of frequencies can be suppressed without making the ramen pillar thick, so the construction cost of the structure using ramen can be kept low, especially in a location where strong winds blow. In particular, the cost reduction effect is high.
[0060]
Furthermore, when bracing is added to the ramen to suppress relatively low frequency vibrations of the structure due to the input of wind or the like and the deformation of the ramen at that time, vibration energy due to earthquakes cannot be absorbed, and bracing However, in the present invention, these vibrations can be effectively suppressed, and since the damper expands and contracts, it does not plastically deform like steel materials. It is also advantageous in terms of maintenance costs.
[0061]
According to the inventions of
The strength of the bracket is improved, and damage to the bracket is also suppressed.
[0062]
According to the third and sixth aspects of the present invention, each damper is mounted on an extension of the axis of each damper so that the intersection of the axis of the column and the beam is located. Thus, each damper is attached to the column and the beam. By attaching to the column, unnecessary bending moment can be prevented from being applied to the column and beam.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a model diagram showing a state in which a vibration damping device according to the present invention is applied to a ramen.
FIG. 2 is a diagram illustrating a force acting on a column when a horizontal force is applied to a ramen to which the vibration damping device is applied.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view of a damper that generates a damping force depending on piston speed.
FIG. 4 is a diagram illustrating a damping characteristic of a damper that generates a damping force depending on a piston speed.
FIG. 5 is a schematic vertical cross-sectional view of a damper having only a relief valve that opens with a predetermined cracking pressure.
FIG. 6 is a diagram showing a damping characteristic of a damper having only a relief valve that opens with a predetermined cracking pressure.
FIG. 7 is a model diagram when the vibration damping device is applied to a plurality of ramens.
FIG. 8 is a model diagram when the vibration damping device is applied to a plurality of ramens. FIG. 9 is a model diagram showing a modification of the vibration damping device.
[Explanation of symbols]
1
Claims (6)
複数のダンパを互い違いとなるように配置するとともに、これら複数のダンパのうち1つ以上を所定のクラッキング圧で開放動作するリリーフ弁のみを備えたダンパとし、残りのダンパをピストン速度に依存する減衰力を発生するダンパとして、ラーメンの振動および変形を抑制し、さらにダンパとダンパの間であって柱間もしくは梁間に掛け渡した補強材により、柱もしくは梁の歪みおよび曲がりを抑制することを特徴とする制振方法。 In a ramen made up of columns and beams, with multiple dampers between columns, between beams, between columns and beams, between columns and beams, between columns or between beams,
A plurality of dampers are arranged in a staggered manner, and at least one of the plurality of dampers is a damper having only a relief valve that opens with a predetermined cracking pressure, and the remaining dampers are damped depending on piston speed As a damper that generates force, it suppresses vibration and deformation of the ramen, and further suppresses distortion and bending of the column or beam by a reinforcing material spanned between the column and the beam between the damper and the damper. Vibration control method .
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