JP4129682B2 - Displacement sensor, damping damper and damping structure - Google Patents
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Description
本発明は、制震ダンパーの最大変位量を測定する変位センサーと、この変位センサーが備えられている制震ダンパーと、この制震ダンパーが備えられている制震構造に関する。 The present invention relates to a displacement sensor that measures the maximum amount of displacement of a vibration control damper, a vibration control damper that includes the displacement sensor, and a vibration control structure that includes the vibration control damper.
建物に設置される制震ダンパーの変位を測定する変位センサーは、制震ダンパーの維持管理および地震時の建物の揺れを把握する上で有用である。従来、変位センサーには、電気抵抗体や炭素系繊維束が受けた変形による電気抵抗の変化率を、検出器をつなげて測定することにより、最大変位量を測定するものが提供されている(例えば、特許文献1、2参照。)。
しかしながら、上記した従来の変位センサーでは、検出器によって最大変位量を検出するため、簡単な目視によって制震ブレースの変形を把握することができないという問題が存在する。また、上記した従来の変位センサーは、高価であって初期の設置費が高く、また維持費も相当かかるため、経済性の観点から十分な数の変位センサーを取り付けることは困難であるという問題が存在する。 However, the above-described conventional displacement sensor has a problem that the deformation of the vibration control brace cannot be grasped by simple visual inspection because the maximum displacement is detected by the detector. Further, the above-described conventional displacement sensors are expensive, have high initial installation costs, and require considerable maintenance costs. Therefore, it is difficult to attach a sufficient number of displacement sensors from the viewpoint of economy. Exists.
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、簡単な目視によって制震ブレースの変形を把握することができるとともに、安価に設置し且つ維持することできる変位センサー、制震ダンパー及び制震構造を提供することを目的としている。 The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and it is possible to grasp the deformation of the vibration control brace by simple visual inspection, and to install and maintain the vibration control device at low cost, the vibration control damper, and The purpose is to provide a damping structure.
請求項1記載の発明は、筒状の外側部と該外側部内に挿通され振動エネルギーを吸収する内側部と、を備える制震ダンパーの変位を測定する変位センサーにおいて、前記外側部に形成された長孔の周りに取り付けられる枠、及び該枠の内側に形成された粘弾性体を有する粘弾性体部材と、前記内側部に固定されて前記粘弾性体を貫通する両刃の刃部材と、が備えられ、前記刃部材の刃は、前記振動エネルギーを前記内側部が吸収して前記内側部に変形が生じた際、前記外側部と前記内側部との相対変位に伴い前記粘弾性体を切り裂きつつ移動することを特徴とする変位センサーことを特徴としている。
The invention according to
請求項2記載の発明は、筒状の外側部と、該外側部内に挿通され振動エネルギーを吸収する内側部と、を備える制震ダンパーにおいて、前記外側部に形成された長孔の周りに取り付けられる枠、及び該枠の内側に形成された粘弾性体を有する粘弾性体部材と、前記内側部に固定されて前記粘弾性体を貫通する両刃の刃部材と、を備える変位センサーが備えられ、前記内側部が変形して前記振動エネルギーを吸収する際、前記刃部材の刃が前記外側部と前記内側部との相対変位に伴い前記粘弾性体を切り裂きつつ移動することを特徴としている。
The invention according to
請求項3記載の発明は、隣り合う柱と、該柱の間に架設されて上下で対向する梁とからなる架構フレームを制震補強する制震構造において、前記架構フレーム内には、斜めに延在する請求項2記載の制震ダンパーが配置され、該制震ダンパーの前記内側部の端部は、前記架構フレームに接合されていることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a seismic control structure for controlling and reinforcing a frame composed of adjacent columns and beams that are installed between the columns and are vertically opposed to each other. The damping damper of
このような特徴により、地震などによって建物の層間変形が生じ、このときの振動エネルギーを内側部が吸収して内側部に変形が生じた場合、これに伴って刃部材は粘弾性体部材を切り裂きつつ移動し、粘弾性体部材には切れ目が形成される。 Due to such features, when an interlayer deformation of a building occurs due to an earthquake, etc., and the vibration energy at this time is absorbed by the inner part and the inner part is deformed, the blade member cuts the viscoelastic body member accordingly. The viscoelastic body member moves while forming a cut.
本発明に係る変位センサー、制震ダンパー及び制震構造によれば、筒状の外側部と外側部内に挿通され振動エネルギーを吸収する内側部とを備える制震ダンパーの変位を測定する変位センサーには、前記外側部に形成された長孔の周りに取り付けられる枠、及び該枠の内側に形成された粘弾性体を有する粘弾性体部材と、前記内側部に固定されて前記粘弾性体を貫通する両刃の刃部材と、が備えられ、この刃部材の刃は、振動エネルギーを内側部が吸収して内側部に変形が生じた際、外側部と内側部との相対変位に伴い粘弾性体を切り裂きつつ移動するため、内側部が振動エネルギーを吸収して変形した場合、これに伴って刃部材は粘弾性体部材を切り裂きつつ移動し、粘弾性体部材には切れ目が形成され、この切れ目の長さを目視により確認することで、制震ダンパーの最大変位量を測定することができる。また、この変位センサーは簡単な構成からなるため、安価に設置することができるとともに、地震などにより粘弾性体部材に切れ目が形成された場合に粘弾性体部材だけ取り替えればよいため、安価な維持費でメンテナンスすることができる。 According to the displacement sensor, the damping damper, and the damping structure according to the present invention, the displacement sensor that measures the displacement of the damping damper having a cylindrical outer portion and an inner portion that is inserted into the outer portion and absorbs vibration energy. is a frame mounted about the longitudinal hole formed in the outer portion, and a viscoelastic member having an inner which is formed in the viscoelastic body of the frame, the viscoelastic body is fixed to the inner portion A blade member of a double-edged blade, and the blade of the blade member is viscoelastic when the inner part absorbs vibration energy and the inner part is deformed, and the inner part is deformed relative to the outer part. In order to move while tearing the body, when the inner portion absorbs vibration energy and deforms, the blade member moves while tearing the viscoelastic body member, and a cut is formed in the viscoelastic body member. Check the length of the cut visually. By, it is possible to measure the maximum displacement of the seismic control dampers. In addition, since this displacement sensor has a simple configuration, it can be installed at a low cost, and when the cut is formed in the viscoelastic body member due to an earthquake or the like, only the viscoelastic body member has to be replaced, so that it is inexpensive. Maintenance can be performed at maintenance costs.
以下、本発明に係る変位センサー、制震ダンパー及び制震構造の第1、第2の実施の形態について、図面に基いて説明する。 Hereinafter, first and second embodiments of a displacement sensor, a damping damper and a damping structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態]
まず、第1の実施の形態について説明する。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.
図1に示すように、構造物には、隣り合う柱1と、柱1の間に架設され上下で対向する梁2とからなる架構フレーム3が形成されている。架構フレーム3の内側には、斜めに延在する2本の制震ダンパー4がハ字状に配置されている。架構フレーム3の上枠を形成する梁2の中央部には、第1のガセットプレート5が垂設されており、架構フレーム3の下枠を形成する梁2の両端部と柱1との入隅には第2のガセットプレート6が設けられている。第1のガセットプレート5と第2のガセットプレート6との間には粘弾性系の制震ダンパー4がそれぞれ介装されている。
As shown in FIG. 1, a frame 3 is formed in the structure. The frame 3 is composed of
図2は制震ダンパー4の断面図である。図1、図2に示すように、制震ダンパー4は、筒状の外側部7と、外側部7内に挿通された内側部8と、内側部8の変位を測定する変位センサー9とから構成されている。外側部7は、対向する二つの溝形鋼10のフランジ10a同士がカバープレート(鋼板)11を介して締結ボルト12によってそれぞれ接合され、内部に断面視矩形状の閉鎖空間13が形成されているものである。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration damper 4. As shown in FIGS. 1 and 2, the damping damper 4 includes a cylindrical
内側部8は、外側部7の上端から間隔をあけて外側部7内に挿入された板状の複数(図では3枚)の第1の芯部材14と、外側部7の下端から間隔をあけて外側部7内に挿入された板状の複数(図では2枚)の第2の芯部材15と、外側部7内(閉鎖空間13)に充填されたダンパー粘弾性体16とから構成されている。
The
第1の芯部材14と第2の芯部材15とは外側部7の上下端から閉鎖空間13に互い違いにそれぞれ挿入されており、第1の芯部材14と第2の芯部材15との隙間及び溝形鋼10と第1の芯部材14との隙間にはダンパー粘弾性体16がそれぞれ充填されている。外側部7の上端より突出された第1の芯部材14の上端は第1のガセットプレート5に高力ボルトによって摩擦接合されており、外側部7の下端より突出された第2の芯部材15の下端は第2のガセットプレート6に高力ボルトによって摩擦接合されている。
The
また、外側部7を形成する一方のカバープレート11には、制震ダンパー4の軸方向に延在する長孔17が形成されており、長孔17は第2の芯部材15の側面に対向する位置に形成されている。
In addition, a
図3は変位センサー9の断面図であり、図4は変位センサー9の上視図である。図2、図3、図4に示すように、変位センサー9は、外側部7に取り付けられた板状の粘弾性体部材18と、内側部8に固定された刃部材19とから構成されている。
FIG. 3 is a sectional view of the displacement sensor 9, and FIG. 4 is a top view of the displacement sensor 9. As shown in FIGS. 2, 3, and 4, the displacement sensor 9 includes a plate-like
粘弾性体部材18は、カバープレート11の長孔17の外側に配置され、長孔17は粘弾性体部材18で塞がれている。粘弾性体部材18は、長孔17の周りのカバープレート11に取り付けられる枠21と、枠21の内側に形成されているセンサー粘弾性体22とから構成されている。枠21は四隅をネジ20によって固定されており、カバープレート11の長孔17に対向する内枠が形成されている。長孔17に対向するセンサー粘弾性体22はダンパー粘弾性体16と同じ材質の粘弾性体から形成されており、長さ150mm〜200mm、幅30mm〜40mm、厚さ5mm〜10mm程度のシート状の小片からなっている。
The
刃部材19は上視形状が菱形の両刃状に形成されており、刃部材19の両方の刃19aは制震ダンパー4の軸方向にそれぞれ向けられている。刃部材19は第2の芯部材15の側面に立設されており、刃部材19の中間部はセンサー粘弾性体22の中央部を貫通し、刃部材19の上端部はセンサー粘弾性体22から突出されている。
The
次に、上記した構成からなる変位センサー9、制震ダンパー4及び制震構造の施工方法について説明する。 Next, the construction method of the displacement sensor 9, the damping damper 4 and the damping structure having the above-described configuration will be described.
まず、図2、図3、図4に示すように、予め変位センサー9を制震ダンパー4に取り付ける工程を行う。制震ダンパー4の中間部のカバープレート11に制震ダンパー4の軸方向に延在する長孔17をあけ、第2の芯部材15の側面を露出させる。そして、長孔17に対向して露出する第2の芯部材15側面の中央部に両刃の刃部材19を接合して立設する。刃部材19は両方の刃19aを制震ダンパー4の軸方向にそれぞれ向けて配置し、刃部材19の上端部は長孔17から外側に突出させる。次に、長孔17に粘弾性体部材18を被せて、枠21の内側に形成されたセンサー粘弾性体22に刃部材19を貫通させ、枠21の四隅をカバープレート11にネジ20で固定する。このとき、センサー粘弾性体22の中央部に刃部材19を貫通させるための孔や切れ目を予め形成しておき、この切れ目に刃部材19を挿通させる。
First, as shown in FIGS. 2, 3, and 4, a process of attaching the displacement sensor 9 to the vibration control damper 4 in advance is performed. A
次に、図1に示すように、制震ダンパー4を架構フレーム3内に設置する工程を行う。このとき、予め架構フレーム3の上枠を形成する梁2の中央部に、第1のガセットプレート5を垂設させるとともに、架構フレーム3の下枠を形成する梁2の両端部と柱1との入隅に第2のガセットプレート6を設けておく。そして、上方中央の第1のガセットプレート5と下方両側の第2のガセットプレート6との間に制震ダンパー4をそれぞれ配置する。そして、制震ダンパー4の上端である第1の芯部材14の上端を高力ボルトによって第1のガセットプレート5に摩擦接合するとともに、制震ダンパー4の下端である第2の芯部材15の下端を高力ボルトによって第2のガセットプレート6に摩擦接合する。
Next, as shown in FIG. 1, a step of installing the damping damper 4 in the frame 3 is performed. At this time, the first gusset plate 5 is suspended from the central portion of the
上記した構成からなる変位センサー9、制震ダンパー4及び制震構造によれば、変位センサー9には、外側部7に取り付けられた粘弾性体部材18と、制震ダンパー4の軸方向に向けて内側部8に固定され粘弾性体部材18のセンサー粘弾性体22を貫通する両刃の刃部材19とが備えられているため、内側部8が変形した場合、第1の芯部材14と第2の芯部材15との間に介在されたダンパー粘弾性体16が粘性抵抗によって振動エネルギーを吸収し、刃部材19はセンサー粘弾性体22を切り裂きつつ移動し、センサー粘弾性体22には切れ目が形成される。この切れ目の長さを目視により確認することで、制震ダンパー4の最大変位量を測定することができる。
According to the displacement sensor 9, the damping damper 4 and the damping structure having the above-described configuration, the displacement sensor 9 has a
また、この変位センサー9は簡単な構成からなるため、安価に設置することができるとともに、地震などによりセンサー粘弾性体22に切れ目が形成された場合に粘弾性体部材18だけ取り替えればよいため、安価な維持費でメンテナンスすることができる。
Further, since the displacement sensor 9 has a simple configuration, it can be installed at a low cost and only the
また、センサー粘弾性体22はダンパー粘弾性体16と同じ材質の粘弾性体から形成されているため、火災などによって制震ダンパー4が高温状態に晒された場合に、ダンパー粘弾性体16が溶け出しや物性変化などの損傷が生じるときには、同じようにセンサー粘弾性体22も損傷する。これによって、熱によるセンサー粘弾性体22の溶け出しや物性の変化などの損傷具合を確認することで、外側部7に囲まれ外部から確認することができないダンパー粘弾性体16の損傷具合を目視により確認することができ、サーマルセンサの機能を併せ持つ変位センサー9を提供することができる。
Further, since the
[第2の実施の形態]
次に、第2の実施の形態について説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
図5、図6に示すように、第1の実施の形態と同様の構成からなる図示せぬ架構フレームには鋼材系の制震ダンパー100が設置されている。制震ダンパー100は、筒状の外側部101と、外側部101内に挿通された板状の内側部102とを備えた構成からなっている。内側部102は低降伏点鋼によって形成されており、その降伏応力度は、通常の鋼材以下のものとなっている。内側部102は、内側部102は中央部102aが両端部102bより幅が狭まった形状のものであり、内側部102の両端部102bには軸方向に延在するリブプレート103が直角にそれぞれ溶接されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a steel-based
外側部101は、外側のウェブ面が対向するように二つの溝形鋼104が間隔をあけて配置され、対向する二つの溝形鋼104のフランジ104a同士がカバープレート(鋼板)105を介して締結ボルト115によってそれぞれ接合されている。二つの溝形鋼104の間には断面視矩形状の閉鎖空間106が形成されている。これら溝形鋼104および締結ボルト115は、内側部102に比較して降伏応力度の大きい鋼材により形成されている。二つの溝形鋼104の中間部には、軸方向と直交する方向に延在する複数のリブプレート107が間隔をあけてそれぞれ溶接されており、間隔をあけて配置された複数のリブプレート107の間には軸方向に延在するリブプレート108がそれぞれ溶接されている。
In the
また、一方の溝形鋼104のウェブ104bには、内側部102の変位を測定する変位センサー109が取り付けられている。変位センサー109は、外側部101に取り付けられた板状の粘弾性体部材110と、内側部102に立設された両刃の刃部材111とから構成されている。粘弾性体部材110は、一方の溝形鋼104のウェブ104bに形成された長孔112の外側に配置されており、長孔112は粘弾性体部材110で塞がれている。粘弾性体部材110は、カバープレート105にネジ固定される枠113と、枠113の内側に形成されているセンサー粘弾性体114とから構成されている。刃部材111はセンサー粘弾性体114の中央部を貫通し、刃部材111の上端部はセンサー粘弾性体114から突出されている。
Further, a
上記した構成からなる変位センサー109、制震ダンパー100及び制震構造によれば、低降伏点鋼の内側部102が変形した場合、振動エネルギーが吸収され、これに伴って刃部材111はセンサー粘弾性体114を切り裂きつつ移動し、センサー粘弾性体114には切れ目が形成される。この切れ目の長さを目視により確認することで、制震ダンパー100の最大変位量を測定することができる。
According to the
以上、本発明に係る変位センサー9、109、制震ダンパー4、100及び制震構造の第1、第2の実施の形態について説明したが、本発明は上記した第1、第2の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した第1の実施の形態では、変位センサー9をカバープレート11に設けており、第2の芯部材15の側面に刃部材19を固定しているが、本発明は、刃部材19を第1の芯部材14の側面に固定してもよく、また、粘弾性系の制震ダンパー4の場合でも第2の実施の形態と同様に変位センサー9を溝形鋼10のウェブに設けて、刃部材19を溝形鋼10のウェブに対向する面に固定してもよく、さらに、鋼材系の制震ダンパー100の場合でも第1の実施の形態と同様に変位センサー9をカバープレート11に設けてもよい。
The first and second embodiments of the
また、上記した第1の実施の形態では、センサー粘弾性体22はダンパー粘弾性体16と同じ材質の粘弾性体から形成されているが、本発明は、センサー粘弾性体22をダンパー粘弾性体16が損傷する温度以下の温度で損傷する性質の粘弾性体から形成してもよい。これによって、ダンパー粘弾性体16が損傷する前に温度を検知することができ、制震ダンパー4に与える悪影響を抑止することができる。また、上記した第1、第2の実施の形態では、センサー粘弾性体22、114は1種類の粘弾性体から形成されているが、温度特性が異なる複数種類の粘弾性体を組み合わせて形成してもよい。これによって、制震ダンパー4、100の周りの温度を段階的に把握することができる。
In the first embodiment described above, the
また、上記した第1、第2の実施の形態では、枠21、113はネジ固定されているが、本発明は、溶接によって固定してもよく、接着剤を介在して接着してもよく、そのほか嵌め込み式に取り付けてもよい。また、上記した第1の実施の形態では、センサー粘弾性体22は長さ150mm〜200mm、幅30mm〜40mm、厚さ5mm〜10mm程度に形成されているが、本発明は、予想される最大変位量に応じてセンサー粘弾性体22の長さを適宜変更してもよく、内側部が変形した際のセンサー粘弾性体22に形成される切れ目の制震ダンパー4の軸方向に対するずれや刃部材19の太さ等を考慮してセンサー粘弾性体22の幅を変更してもよく、耐久性を考慮してセンサー粘弾性体22の厚さを変更しても良い。
In the first and second embodiments described above, the
1 柱
2 梁
3 架構フレーム
4、100 制震ダンパー
7、101 外側部
8、102 内側部
9、109 変位センサー
18、110 粘弾性体部材
19、111 刃部材
1
Claims (3)
前記外側部に形成された長孔の周りに取り付けられる枠、及び該枠の内側に形成された粘弾性体を有する粘弾性体部材と、
前記内側部に固定されて前記粘弾性体を貫通する両刃の刃部材と、が備えられ、
前記刃部材の刃は、前記振動エネルギーを前記内側部が吸収して前記内側部に変形が生じた際、前記外側部と前記内側部との相対変位に伴い前記粘弾性体を切り裂きつつ移動することを特徴とする変位センサー。 In a displacement sensor that measures the displacement of a damping damper comprising a cylindrical outer portion and an inner portion that is inserted into the outer portion and absorbs vibration energy,
A viscoelastic body member having a frame attached around a long hole formed in the outer portion, and a viscoelastic body formed inside the frame ;
A double-edged blade member fixed to the inner part and penetrating the viscoelastic body ,
The blade of the blade member moves while tearing the viscoelastic body with relative displacement between the outer portion and the inner portion when the inner portion absorbs the vibration energy and the inner portion is deformed. Displacement sensor characterized by that.
前記外側部に形成された長孔の周りに取り付けられる枠、及び該枠の内側に形成された粘弾性体を有する粘弾性体部材と、前記内側部に固定されて前記粘弾性体を貫通する両刃の刃部材と、を備える変位センサーが備えられ、
前記内側部が変形して前記振動エネルギーを吸収する際、前記刃部材の刃が前記外側部と前記内側部との相対変位に伴い前記粘弾性体を切り裂きつつ移動することを特徴とする制震ダンパー。 In Seismic dampers comprising a cylindrical outer portion, and an inner portion that absorbs inserted through vibration energy into the outer side, and
A viscoelastic body member having a frame attached around a long hole formed in the outer portion, a viscoelastic body formed inside the frame, and fixed to the inner portion and penetrating the viscoelastic body . A displacement sensor comprising a double-edged blade member ,
When the inner portion is deformed to absorb the vibration energy, the blade of the blade member moves while tearing the viscoelastic body with relative displacement between the outer portion and the inner portion. Damper.
前記架構フレーム内には、斜めに延在する請求項2記載の制震ダンパーが配置され、該制震ダンパーの前記内側部の端部は、前記架構フレームに接合されていることを特徴とする制震構造。 In the seismic control structure that dampens and strengthens a frame consisting of adjacent columns and beams that are installed between the columns and face each other up and down,
The seismic damper according to claim 2, wherein the seismic damper extends obliquely in the frame, and an end of the inner portion of the seismic damper is joined to the frame. Damping structure.
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