JP5216050B2 - Hysteretic damper structure - Google Patents
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Description
本発明は、建築構造物に斜材として用いられる履歴型ダンパを備える構造体に関する。 The present invention relates to a structure including a hysteretic damper used as a diagonal material in a building structure.
構造物の柱、梁間に対角線状に挿設される斜材(ブレース)は、一般に柱、梁間の変形に伴って生ずる引張り力又は圧縮力を支持するもので、その耐力は引張り力に対しては降伏耐力(Ny)、圧縮力に対しては降伏耐力よりも小さい座屈耐力(Ncr)で決まり、座屈後は耐力が低下する。ところが、座屈を拘束することにより、圧縮に対しても引張りと同等の耐力を保持させる構造のブレースが開発されており、地震荷重のように引張り・圧縮の交番軸力(繰返し変位)が作用する際の履歴型ダンパとして用いられている。このダンパの基本的な構成は、塑性変形を生ぜしめる芯材(又は軸力材)と、この芯材と所定の隙間をあけて緩く嵌合・外接する補剛部材とを備えている。この補剛部材は芯材の座屈を拘束する。 Diagonal members (braces) inserted diagonally between pillars and beams of a structure generally support the tensile force or compressive force that accompanies deformation between the columns and beams, and the proof stress is against the tensile force. Is determined by the yield strength (Ny) and the buckling strength (Ncr) smaller than the yield strength for the compressive force, and the yield strength decreases after buckling. However, a brace with a structure that retains the same strength as tension against compression by restraining buckling has been developed, and an alternating axial force (repetitive displacement) of tension and compression acts like a seismic load. It is used as a history type damper. The basic configuration of the damper includes a core material (or axial force material) that causes plastic deformation, and a stiffening member that loosely fits and circumscribes the core material with a predetermined gap. This stiffening member restrains the buckling of the core material.
従来、この補剛体として、コンクリート及び鋼管を組み合わせるもの(例えば、特許文献1、特許文献2)と、典型的には鋼管である鋼材のみからなるもの(例えば、特許文献3)が知られている。
この中で、本出願人による特許文献3は、引張りと圧縮の交番軸力を受ける長尺の構造体であって、中間部の両端にそれぞれ他端が他部材に連結された履歴型ダンパ部を設ける構造体を開示している。履歴型ダンパ部としては、一端が中間部と、他端が建築構造物とにそれぞれ接合される芯材と、芯材と緩く嵌合・外接するよう中間部に固定される補剛鋼管とを備えるものが特許文献3に開示されている。
Conventionally, as this stiffening body, there are known a combination of concrete and a steel pipe (for example,
Among them, Patent Document 3 by the present applicant is a long structure that receives an alternating axial force of tension and compression, and a hysteretic damper portion in which both ends of the intermediate portion are connected to other members, respectively. A structure is provided that provides. As the hysteretic damper part, one end is joined to the intermediate part, the other end is joined to the building structure, and the stiffened steel pipe fixed to the intermediate part so as to loosely fit and circumscribe the core. What is provided is disclosed in Patent Document 3.
特許文献3による構造体は、引張りと圧縮に応じて、芯材が補剛鋼管の内部で伸縮することで、繰り返し作用される交番軸力に対応する。ところが、本発明者等が、当該構造体について種々の交番軸力を作用させて検討を行ったところ、特に補剛鋼管の開放端部における芯材の挙動が不安定となり、設計で予定している剛性・耐力・繰り返し変形性能を発揮することが難しくなり、振動エネルギを十分に吸収できなくなることがあった。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、補剛鋼管の開放端部における芯材の挙動を安定して得ることのできる履歴型ダンパを備える構造体を提供することを目的とする。
The structure by patent document 3 respond | corresponds to the alternating axial force acted repeatedly, when a core material expands / contracts inside a stiffened steel pipe according to tension and compression. However, when the present inventors examined the structure by applying various alternating axial forces, the behavior of the core material particularly at the open end of the stiffened steel pipe became unstable, and the design was planned. It may be difficult to exhibit the rigidity, proof stress, and repeated deformation performance, and vibration energy may not be sufficiently absorbed.
The present invention has been made based on such a technical problem, and provides a structure including a hysteretic damper capable of stably obtaining the behavior of the core material at the open end of the stiffened steel pipe. Objective.
本発明者等は、挙動が不安定になる要因について確認した。その結果、以下の2つの課題が判明した。
課題1:芯材におけるその軸方向に直交する方向の変形(以下、横変形という)は、芯材を取り囲む補剛部材により拘束されるので座屈することがない。しかし、引張り力を受けて芯材が伸びると、補剛部材の内部に位置していた芯材の部分が補剛部材の開放端部から外部に露出する。この露出した部分が強い圧縮力を受けると局部的に座屈してしまい、補剛部材との間隙を超える変形が生じることがある。そうすると、変形部分が補剛鋼管の開放端部と干渉してしまい、芯材の収縮が妨げられる。その結果、芯材の挙動が不安定になる。
課題2:横変形が過大になり芯材が補剛鋼管の開放端部に負荷を与えることで、補剛鋼管が本来の断面形状を保持することができずに径が拡大することがある。そうすると、芯材の挙動が不安定になり、履歴型ダンパが所望する剛性・耐力を発揮することが難しくなるとともに、径が拡大した部分で芯材に座屈が生じやすくなる。
The present inventors have confirmed the factors that cause the behavior to become unstable. As a result, the following two problems were found.
Problem 1: Deformation in the direction perpendicular to the axial direction of the core material (hereinafter referred to as lateral deformation) is restrained by a stiffening member surrounding the core material, so that it does not buckle. However, when the core material is stretched by receiving a tensile force, the portion of the core material located inside the stiffening member is exposed to the outside from the open end of the stiffening member. If this exposed part receives a strong compressive force, it will buckle locally, and deformation exceeding the gap with the stiffening member may occur. If it does so, a deformation | transformation part will interfere with the open end part of a stiffening steel pipe, and contraction of a core material will be prevented. As a result, the behavior of the core material becomes unstable.
Problem 2: When the lateral deformation becomes excessive and the core applies a load to the open end of the stiffened steel pipe, the stiffened steel pipe may not retain its original cross-sectional shape and may increase in diameter. As a result, the behavior of the core material becomes unstable, and it becomes difficult for the hysteretic damper to exhibit the desired rigidity and proof strength, and the core material is likely to buckle at the portion where the diameter is increased.
課題1に対応して本発明は、交番荷重の載荷に伴って補剛交換などの補剛部材の開放端部から外部に露出する部分に座屈が発生するのを防ぐことを提案する。
すなわち、本発明の履歴型ダンパ構造体は、長手方向の両端に配置される一対の履歴型ダンパ部と、一対の履歴型ダンパ部を繋ぐ中間部とを備える。各々の履歴型ダンパ部は、軸方向に作用する引張り力と圧縮力からなる交番軸力に対向する、一端が中間部に連結される芯材と、芯材の周囲に設けられて芯材の座屈を拘束する第1の補剛部材とを備える。
そして本発明は、各々の履歴型ダンパ部の芯材は、交番軸力の載荷に伴って第1の補剛部材の開放端部から外部に露出する第1の領域に第2の補剛部材を備えることを特徴とする。
また、本発明の履歴型ダンパ構造体は、4つの突出板が直交する十字状の横断面をなす芯材とする。この場合の第2の補剛部材は、芯材の軸線回りの方向に隣接する各突出板間に、リブを設ける。リブの形態は、後述する実施形態に示されている通りである。
Corresponding to
That is, the hysteresis damper structure of the present invention includes a pair of hysteresis damper portions disposed at both ends in the longitudinal direction and an intermediate portion connecting the pair of hysteresis damper portions. Each hysteretic damper portion is opposed to an alternating axial force composed of a tensile force and a compressive force acting in the axial direction, a core member having one end connected to an intermediate portion, and a core member provided around the core member. A first stiffening member that restrains buckling.
According to the present invention, the core material of each hysteretic damper portion is a second stiffening member in a first region exposed to the outside from the open end portion of the first stiffening member as the alternating axial force is loaded. It is characterized by providing.
Further, the hysteresis damper structure of the present invention is a core material having a cross-shaped cross section in which four projecting plates are orthogonal. In this case, the second stiffening member is provided with ribs between the protruding plates adjacent in the direction around the axis of the core member. The form of the rib is as shown in the embodiments described later.
本発明は、第1の補剛部材の開放端部から外部に露出する第1の領域に第2の補剛部材を備えることで、当該領域に局部的な座屈が生じるのを防ぐことができる。したがって、本発明の履歴型ダンパ構造体は、芯材の挙動が安定し、設計で予定している剛性・耐力・繰り返し変形性能を発揮するので、振動エネルギを十分に吸収できる。 According to the present invention, by providing the second stiffening member in the first region exposed to the outside from the open end of the first stiffening member, it is possible to prevent local buckling from occurring in the region. it can. Therefore, the hysteretic damper structure of the present invention has a stable behavior of the core material and exhibits the rigidity, proof stress, and repetitive deformation performance planned in the design, and can sufficiently absorb vibration energy.
本発明の履歴型ダンパ構造体において、第2の補剛部材は、第1の領域に加えて、定常状態において開放端部から外部に露出している第2の領域にかけて設けられることが好ましい。そうすることで、芯材の挙動をより安定させることができる。 In the hysteretic damper structure of the present invention, the second stiffening member is preferably provided from the open end to the second region exposed to the outside in a steady state in addition to the first region. By doing so, the behavior of the core material can be further stabilized.
課題2に対応して本発明は、第1の補剛部材の開放端部に、芯材の軸方向に直交する向きに補剛する第3の補剛部材を設けることを提案する。
第3の補剛部材を設けることにより、芯材の横変形が過大となりそうな場合に、横力に対して第1の補剛部材はその断面形状を保持できる。
また、そうすることで想定通りの補剛効果が得られるので、第1の補剛部材の開放端部近傍の拘束力は設計通りに発揮され、圧縮力により芯材に座屈が生じるのを防ぐことができる。
また、第3の補剛部材は芯材が貫通する貫通路を備えることになるが、この貫通路の形状を芯材との横断面の外部形状相似形とすることが好ましい。そうすることで貫通路の寸法を特定することによって第3の補剛部材と芯材との隙間量を管理することができるので、製作精度が確保しやすく、履歴型ダンパ構造体を安価に製造する上で有利となる。
Corresponding to
By providing the third stiffening member, when the lateral deformation of the core material is likely to be excessive, the first stiffening member can maintain the cross-sectional shape against the lateral force.
In addition, since the expected stiffening effect can be obtained by doing so, the binding force in the vicinity of the open end of the first stiffening member is exerted as designed, and the core material is buckled by the compressive force. Can be prevented.
Moreover, although the 3rd stiffening member is provided with the penetration path which a core material penetrates, it is preferable to make the shape of this penetration path into the external shape similar shape of a cross section with a core material. By doing so, the gap between the third stiffening member and the core material can be managed by specifying the dimensions of the through-passage, making it easy to ensure manufacturing accuracy and manufacturing a hysteretic damper structure at low cost. This is advantageous.
第3の補剛部材を設ける場合には、第3の補剛部材と芯材との間の隙間S2が、第1の補剛部材と芯材との間の隙間S1よりも小さく設定されることが好ましい。隙間S2が隙間S1よりも大きい場合、第1の補剛部材の開放端部に作用する横力は大きくなってしまうが、隙間S2を隙間S1よりも小さくすることで、横力を小さく抑制することが可能となる。 When the third stiffening member is provided, the gap S2 between the third stiffening member and the core material is set to be smaller than the gap S1 between the first stiffening member and the core material. It is preferable. When the gap S2 is larger than the gap S1, the lateral force acting on the open end of the first stiffening member is increased, but the lateral force is suppressed to be small by making the gap S2 smaller than the gap S1. It becomes possible.
第1の補剛部材の開放端部から外部に露出する領域に第2の補剛部材を備える本発明によれば、外部に露出する領域に局部的な座屈が生じるのを防ぐことができる。
また、第3の補剛部材を設けることにより、芯材の横変形が過大となりそうな場合でも、第1の補剛部材の断面形状を保持できる。
したがって、本発明の履歴型ダンパ構造体は、芯材の挙動が安定し、設計で予定している剛性・耐力・繰り返し変形性能を発揮できるので、振動エネルギを十分に吸収できる。
According to the present invention in which the second stiffening member is provided in the region exposed to the outside from the open end portion of the first stiffening member, local buckling can be prevented from occurring in the region exposed to the outside. .
Further, by providing the third stiffening member, the cross-sectional shape of the first stiffening member can be maintained even when the lateral deformation of the core material is likely to be excessive.
Therefore, the hysteretic damper structure of the present invention can stably absorb vibration energy because the behavior of the core material is stable and the rigidity, proof stress, and repeated deformation performance planned in the design can be exhibited.
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1に示すように、第1実施形態の履歴型ダンパ構造体10は、柱2及び梁3からなる鉄骨構造物1の斜材(ブレース)として用いられ、地震の際に軸方向に作用する引張り力と圧縮力からなる交番軸力を受けたときに、履歴型ダンパ構造体10(芯材12)のみを塑性化させることにより、鉄骨構造物1は弾性状態を保持するように構成される。したがって、鉄骨構造物1は塑性変形部位が履歴型ダンパ構造体10に特定されるため、履歴型ダンパ構造体10の破断や鉄骨構造物1の崩壊を回避することができる。また、履歴型ダンパ構造体10を除く鉄骨構造物1は常に弾性状態を保つので、地震後は元の形状・位置に復元し、塑性化した履歴型ダンパ構造体10のみを交換することで、鉄骨構造物1を継続して使用することができる。
図1、図2に示すように、履歴型ダンパ構造体10は、長手方向の両端に配置される一対の履歴型ダンパ部11と、一対の履歴型ダンパ部11同士を繋ぐ中間部20とを備えている。一対の履歴型ダンパ部11は、各々、芯材12と補剛鋼管(第1の補剛部材)18を備える。
履歴型ダンパ構造体10は、柱2と梁3の間の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材4,4に、ボルト継手15により継手部13を介して固定される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The
<芯材12>
芯材12は、均一な厚さの鋼板を組合せることで断面が十字状をなしている。芯材12は、一端が中間部20に接続され、また他端に継手部13が設けられる。芯材12は、中間部20との接続端から継手部13を含め、軸方向に一体的に形成されている。履歴型ダンパ部11は、所定の大きさ以上の引張力または圧縮力が作用すると、中間部20との接続端から継手部13までの領域が塑性変形することでエネルギを吸収する。芯材12と中間部20を接続するには、特許文献3に記載される割り込みガゼットを用いる等の公知の方法で行えばよい。継手部13には接合部材4とボルト継手15により接合させるためのボルト孔14が設けられている。
<
The
芯材12には、継手部13が設けられる側に、補剛板16が設けられる。鋼製の補剛板(第2の補剛部材)16は、対向する一対の辺の各々が、十字状の芯材12の軸線回りの方向に隣接する突出板12aと突出板12b(図2(c))に固定されることで、補剛板16は突出板12a及び突出板12bの間の剛性を上げる。突出板12bと突出板12c、突出板12cと突出板12d及び突出板12dと突出板12aについても同様であり、そうすることで、芯材12は補剛板16が設けられる領域の剛性が向上されている。なお、補剛板16の突出板12a〜12dへの固定は、溶接等の公知の手法によればよい。
The
<補剛鋼管18>
芯材12の周囲に配設される断面が矩形の補剛鋼管18は、芯材12が交番軸力を受けた際に座屈するのを拘束する。突出板12a〜12dの各頂部が補剛鋼管18の各角部に対応するように、芯材12は補剛鋼管18の内部に配置される。そして、各頂部と各角部の間には隙間S1が設けられおり(図2(b))、この隙間S1を超える量の変形が阻止されることで、芯材12は座屈が拘束される。そうすることで、芯材12は圧縮軸力を受けたときにも引張り力を受けたときと同様の弾塑性挙動を示す。
補剛鋼管18は、一端が中間部20に接続され、他端に芯材12が貫通する開放端部19が設けられている。芯材12は、開放端部19を貫通していることで、交番軸力を受けた際の伸縮が許容される。
<
The stiffened
One end of the stiffened
<中間部20>
中間部20は、例えば丸鋼管から構成される。中間部20は、一対の履歴型ダンパ部11,11の間に位置して両者を繋ぐ。中間部20は、芯材12よりも高剛性に構成されており、交番軸力が作用したときに、一対の履歴型ダンパ部11,11に軸力を伝達する。
中間部20を設けることで、本発明における形式の履歴型ダンパ構造が全長にわたって占めている構造に比べて、履歴型ダンパ部11の製作精度管理が容易になり、履歴型ダンパ構造体10の長尺化が可能となるとともに、降伏軸力の調整は履歴型ダンパ部11で、また、軸剛性の調整は中間部20でというように、個別に調整できるので、履歴型ダンパ構造体10について最適な部材特性を設定することが可能となる。
<
The
By providing the
<履歴型ダンパ構造体の基本的な作用>
例えば、地震荷重が作用すると履歴型ダンパ構造体10は引張りと圧縮の交番軸力を受けるが、この軸力は履歴型ダンパ構造体10両端の継手部13を介して履歴型ダンパ部11の芯材12を経て中間部20に伝わる。そして、引張り軸力が芯材12の降伏軸力(+Ny)に達すると塑性軸変形(+δ)が生じ、圧縮軸力が芯材12の降伏軸力(−Ny)に達すると塑性変形(−δ)が生ずる。この際、圧縮軸力を受けた芯材12は座屈変形しようとするが、隙間Sを介して周囲に設けられる補剛鋼管18によってその変形が拘束されて座屈が防止される。こうして履歴型ダンパ構造体10の全体が履歴曲線を描いて応答し、その結果、地震エネルギが吸収されて振動は減衰する。
<Basic action of hysteretic damper structure>
For example, when an earthquake load is applied, the
<第1実施形態の特徴的な作用>
以上の履歴の過程において、芯材12は、補剛鋼管18に収容されている領域では崩壊に至るような座屈が生じない。しかし、交番軸力が作用しない定常な状態では補剛鋼管18の内部に収容されていても、引張り力が作用すると開放端部19を通過して補剛鋼管18の外部に露出する領域(第1の領域)がある。この状態で圧縮軸力を受けると、図8(b)に示すように、芯材12は補剛鋼管18の外部に露出している領域に局部的な座屈変形Bが生じ、補剛鋼管18との隙間S1を超えて変形することがある。そうすると、座屈変形Bが補剛鋼管18の開放端部19と干渉してしまい、芯材12の収縮が妨げられる。なお、図8(a)は局部的な座屈Bが生じる前の正常な状態を示している。
これに対して履歴型ダンパ構造体10は、芯材12に補剛板16を設けることで、局部的な座屈の発生を防止している。つまり、履歴型ダンパ構造体10は、引張り力の作用により開放端部19を通過して補剛鋼管18の外部に露出する領域に補剛板16がもうけられているので、圧縮軸力を受けても当該領域に局部的な座屈が生じるのが防止される。したがって、履歴型ダンパ構造体10は、芯材12の挙動が安定し、設計で予定している剛性・耐力・繰り返し変形性能を発揮するので、振動エネルギを効果的に吸収できる。
<Characteristic Action of First Embodiment>
In the course of the above history, the
On the other hand, the
履歴型ダンパ構造体10は、補剛板16の一部が定常状態においても補剛鋼管18から露出する領域(第2の領域)まで延びて設けられている。これは、交番軸力が作用して芯材が塑性化している状態において当該領域(第2の領域)が座屈すると設計で予定している剛性・耐力・繰り返し変形性能が損なわれる虞があり、それを防ぐために定常状態においても補剛鋼管18から露出する領域に亘って補剛板16を設けている。なお、本発明に言うところの定常状態とは、大小含め地震の発生がない状態を言うものとする。また、補剛板16を設ける具体的な領域は、履歴型ダンパ構造体10の仕様に従って適宜定める。補剛板16の仕様も同様である。
The
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態による履歴型ダンパ構造体50について図3を参照して説明する。第1実施形態による履歴型ダンパ構造体10と同じ個性要素については、図1、図2と同じ符号を図3に付して、その説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a
履歴型ダンパ構造体50は、補剛鋼管18の開放端部19に補剛端板(第3の補剛部材)21が固定されている。
補剛端板21は、外周の形状が矩形であり、補剛鋼管18の外形と相似形をなしており、開放端部19に対向する面が、開放端部19の周縁に例えば溶接により接合されている。したがって、補剛端板21は開放端部19近傍の補剛鋼管18の剛性を向上する。
補剛端板21には、その表裏を貫通する通路24が空けられている。概ね矩形状の通路24を、補剛端板21が開放端部19に固定された状態で、履歴型ダンパ部11の芯材12及び補剛板16が貫通する。
In the
The stiffening
The stiffening
ここで、横変形が過大になり芯材12が補剛鋼管18の開放端部19に負荷を与えることで、図8(c)に示すように、補剛鋼管18が本来の断面形状を保持することができずに、特に開放端部19
径が拡大することがある。しかし、履歴型ダンパ構造体50は、補剛端板21が開放端部19近傍の補剛鋼管18の剛性を向上しているので、芯材12が補剛鋼管18の開放端部19に負荷を与えても補剛鋼管18がその断面形状を保持することができる。したがって、履歴型ダンパ構造体50によれば、芯材12の挙動がより安定し、設計で予定している剛性・耐力を発揮することができる。
Here, since the lateral deformation becomes excessive and the
The diameter may increase. However, in the
補剛端板21による作用を効果的に得るために、補剛端板21の板厚は、以下の式(1)に基づいて設定されることが望ましい。
σ=Re/At≦σa … (1)
ただし、σ、Re、At及びσaは以下の通り定義されるものとする。
σ:補剛端板21に発生する応力度(圧縮)、Re:補剛端板21に作用する横力
At:横力を受ける補剛端板21の断面積
(面幅Bt(補剛端板21(矩形断面)の一辺の長さで代表させる)、板厚tt:パラメータ)
σa:許容応力度
In order to effectively obtain the action of the stiffening
σ = Re / At ≦ σa (1)
However, σ, Re, At, and σa are defined as follows.
σ: Stress level (compression) generated in the stiffening
σa: Allowable stress level
例えば、Re=100kNとなるダンパ構造に対しては、Bt=230mmの場合に、板厚tt=10mmとすると、100000N/(230mm×10mm)=43N/mm2となる。補剛端板21をJIS SS400(σa=235N/mm2)で作製すれば、強度的に十分に余裕があるものとして設計される。
For example, for a damper structure with Re = 100 kN, if Bt = 230 mm and the plate thickness tt = 10 mm, then 100000 N / (230 mm × 10 mm) = 43 N / mm 2 . If the stiffening
次に、補剛端板21を設ける場合の好ましい形態について説明する。
両側の履歴型ダンパ部11の補剛鋼管18の開放端部19に設置される補剛端板21の内周縁と芯材12の突出板12a〜12dの頂部との隙間S2を、補剛鋼管18の各角部と芯材12の突出板12a〜12dの頂部との隙間S1よりも小さくすることが好ましい。
隙間S2を隙間S1よりも大きくすると、横力を受けた芯材12が補剛端板21に向けて移動する量が大きくなり、芯材12が大きな角度で変形する。芯材12が変形して補剛端板21の内縁に衝突する場合、変形の角度が大きい方が芯材12から補剛端板21に作用する横力は大きくなる。そこで、芯材12の変形による角度を抑制するために、隙間S2を隙間S1よりも小さくし、芯材12が補剛端板21に衝突することで生じる横力を低減できるからである。
また、補剛端板21の通路24を区画する周縁と通路24を貫通する芯材12外側面とを相似形とするとともに、その隙間がどの位置でも同程度であることが好ましい。そうすることで、通路24の寸法を特定することによって補剛端板21と芯材12との隙間量を管理することができるので、製作精度が確保しやすく、履歴型ダンパ構造体を安価に製造する上で有利となる。
さらに、補剛端板21はコンクリートで作製することもできるが、コンクリートよりも強度が10倍程度高い鋼で製作することが、補剛効果を得る上で好ましい。また、補剛端板21を鋼で作製するとは、強度上有利であることに加えて、通路24を加工する際の形状の管理が容易であり、かつ製作精度も高い。
Next, the preferable form in the case of providing the stiffening
A stiffened steel pipe is formed with a gap S2 between the inner peripheral edge of the stiffened
When the gap S2 is made larger than the gap S1, the amount of movement of the
In addition, it is preferable that the peripheral edge defining the
Further, although the stiffening
<補剛端板の取り付け位置>
以上では、補剛鋼管18の開放端部19に補剛端板21を設けた。しかし、補剛鋼管18がその断面形状を保持できるであれば、その取り付け位置は限定されない。例えば、図4(a)に示すように補剛鋼管18の内部に補剛端板22を設けることができるし、図4(b)に示すように開放端部19に補剛端板21を設けるのに加えて補剛鋼管18の内部にも補剛端板22を設けることもできる。
<Mounting position of stiffening end plate>
In the above, the stiffening
<第2の補剛部材の変形例>
図1、図2では本発明による第2の補剛部材として補剛板16を示したが、本発明はこれに限定されない。
例えば、図5に示すように、断面が直角三角形状の補剛三角柱25を本発明による第2の補剛部材として用いることができる。この補剛三角柱25は、直角Rを挟む2つの斜辺を隣接する突出板12aと12b(12bと12c,12cと12d,12dと12aも同様)に対向させて配置する。もちろん、溶接等の適宜の手段で補剛三角柱25は芯材12に接合される。
この補剛三角柱25は、同じ鋼で作製すれば、補剛板16よりも剛性が高いので、芯材12の座屈防止効果が大きい。
また、図6に示すように、芯材12の各突出板12a〜12dの表裏面に貼り付ける補剛板26を本発明による第2の補剛部材として用いることができる。
この補剛板26は、各突出板12a〜12dの表裏面と水平な状態で溶接等の手段で固定することができるので、傾斜させた状態で固定する必要がある補剛板16に比べて、芯材12へ固定する作業が容易であるとともに補剛板16と同等の効果が得られる。
<Modification of second stiffening member>
Although FIG. 1 and FIG. 2 show the stiffening
For example, as shown in FIG. 5, a stiffening
If this stiffening
Moreover, as shown in FIG. 6, the stiffening
Since this
<参考例>
次に、参考例による履歴型ダンパ構造体110について図7を参照して説明する。
図7に示すように、履歴型ダンパ構造体110は、長手方向の両端に配置される一対の履歴型ダンパ部111と、一対の履歴型ダンパ部111同士を繋ぐ中間部120とを備えている。一対の履歴型ダンパ部111は、各々、芯材112と補剛鋼管(第1の補剛部材)118を備える。なお、図7は一方の側の履歴型ダンパ111のみを示している。
履歴型ダンパ構造体110は、図1に示す柱2と梁3の間の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材4,4に、ボルト継手15により継手部113を介して固定される。
<Reference example>
Next, a
As shown in FIG. 7, the
The
<芯材112>
芯材112は、断面が矩形の鋼材からなる。履歴型ダンパ構造体110は、4本の芯材112を用いている。各々の芯材112は、一端が中間部120に接続され、また他端に継手部113が接続される。4本の芯材112は、断面が十字状のスペーサ117を介して十字格子状に配列され、全体として矩形状の断面をなしている。スペーサ117と各芯材112は接合されることなく配置されているので、各芯材112は、スペーサ117の存在に拘らず、その軸方向への伸縮が許容される。
履歴型ダンパ部111は、各芯材112が塑性変形することでエネルギを吸収する。芯材112と中間部120の接続及び芯材112と継手部113の接続には、特許文献3に記載される割り込みガゼットを用いる等の公知の方法で行えばよい。継手部113にはボルト継手15を貫通させるためのボルト孔114が設けられている。
<
The
The
芯材112には、継手部113が設けられる側に、断面が十字状の補剛板(第2の補剛部材)116が設けられる。鋼製の補剛板116には、各突出板116a〜116dに4本の芯材112の対向する面が各々接合されている。したがって、補剛板116により各芯材112の剛性が向上されている。なお、芯材112と補剛板116の接合は、溶接等の公知の手法によればよい。
The
<補剛鋼管118>
芯材112の周囲に配設される断面が矩形の補剛鋼管118は、交番軸力を受けた際に芯材112が座屈するのを拘束することは第1実施形態と同様である。そうすることで、芯材112は圧縮軸力を受けたときにも引張り軸力を受けたときと同様の弾塑性挙動を示す。
補剛鋼管118は、一端が中間部120に接続され、他端に芯材112が貫通する開放端部119が設けられている。芯材112は、開放端部119を貫通していることで、交番軸力を受けた際の伸縮が許容される。
<
The stiffened
One end of the stiffened
<中間部120,補剛端板121>
中間部120は、第1実施形態の中間部20と同様の構成、作用をなすものである。
また、履歴型ダンパ構造体110は、第2実施形態の履歴型ダンパ構造体50と同様に、補剛鋼管118の開放端部119に補剛端板(第3の補剛部材)121が接合されている。補剛端板121の構成、作用は、第2実施形態の履歴型ダンパ構造体50の補剛端板21と同様である。
<
The
Further, in the
履歴型ダンパ構造体110も、第1実施形態と同様に、引張り力の作用により開放端部119を通過して補剛鋼管118の外部に露出する領域に補剛板116が設けられているので、圧縮力を受けても当該領域に局部的な座屈が生じるのが防止される。したがって、履歴型ダンパ構造体110は、芯材112の挙動が安定し、設計で予定している剛性・耐力・繰り返し変形性能を発揮するので、振動エネルギを効果的に吸収できる。
また、履歴型ダンパ構造体110によれば、十字型の断面を有する芯材に比べて大きな降伏荷重として設計することが可能となる。
Further, according to the
以上、本発明による実施形態を説明したが、履歴型ダンパ構造体の基本的な構成は適宜変更することができる。例えば、以上説明した実施形態は、別体として作製された芯材12と中間部20を接合したものであるが、継手部13も含め、芯材12から中間部20までを軸方向に一体的に作製することもできる。また、本発明による第1の補剛部材としては管状のものを示したが、芯材の座屈を拘束するものであれば、これに限定されない。
As mentioned above, although embodiment by this invention was described, the fundamental structure of a hysteresis type damper structure can be changed suitably. For example, the embodiment described above is obtained by joining the
1…鉄骨構造物,2…柱,3…梁,4…接合部材
10,50,110…履歴型ダンパ構造体
11,111…履歴型ダンパ部
12,112…芯材,12a〜12d…突出板
16,26,116…補剛板(第2の補剛部材)
18,118…補剛鋼管(第1の補剛部材),19,119…開放端部
20,120…中間部
21,22,121…補剛端板(第3の補剛部材)
25…補剛三角柱(第2の補剛部材)
117…スペーサ
DESCRIPTION OF
18, 118 ... Stiffened steel pipe (first stiffening member), 19, 119 ...
25 ... Stiffening triangular prism (second stiffening member)
117 ... Spacer
Claims (4)
一対の前記履歴型ダンパ部を繋ぐ中間部と、を備え、
各々の前記履歴型ダンパ部は、
軸方向に作用する引張り力と圧縮力からなる交番軸力に対向する、一端が前記中間部に連結される芯材と、
前記芯材の周囲に設けられて前記芯材の座屈を拘束する第1の補剛部材と、
各々の履歴型ダンパ部の芯材であって、交番軸力の載荷に伴って前記第1の補剛部材の開放端部から外部に露出する第1の領域に設けられる第2の補剛部材と、を備え、
前記芯材は、4つの突出板が直交する十字状の横断面をなし、
前記第2の補剛部材は、前記芯材の軸線回りの方向に隣接する各突出板間に設けられるリブであることを特徴とする履歴型ダンパ構造体。 A pair of hysteretic dampers disposed at both ends in the longitudinal direction;
An intermediate portion connecting the pair of the hysteresis damper portions,
Each of the hysteretic damper parts is
A core material, one end of which is connected to the intermediate portion, facing an alternating axial force composed of a tensile force and a compressive force acting in the axial direction,
A first stiffening member provided around the core material to restrain buckling of the core material;
A second stiffening member provided in a first region exposed to the outside from the open end of the first stiffening member as the alternating axial force is loaded as a core material of each hysteretic damper portion and, with a,
The core material has a cross-shaped cross section in which four protruding plates are orthogonal,
The hysteretic damper structure according to claim 2, wherein the second stiffening member is a rib provided between projecting plates adjacent to each other in a direction around the axis of the core member .
前記第1の領域に加えて、定常状態において前記開放端部から外部に露出している第2の領域にかけて設けられる、
請求項1に記載の履歴型ダンパ構造体。 The second stiffening member is
In addition to the first region, provided in a steady state from the open end portion to the second region exposed to the outside,
The hysteretic damper structure according to claim 1.
請求項1又は2に記載の履歴型ダンパ構造体。 A third stiffening member that stiffens in the direction perpendicular to the axial direction is provided at the open end of the first stiffening member;
The hysteresis type damper structure according to claim 1 or 2 .
請求項3に記載の履歴型ダンパ構造体。 The gap S2 between the third stiffening member and the core material is set to be smaller than the gap S1 between the first stiffening member and the core material.
The hysteretic damper structure according to claim 3 .
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