JP7611066B2 - Damper - Google Patents
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Description
本発明は、ダンパーに関する。 The present invention relates to a damper.
免震建物や制振建物では、地震時に建物に生じる振動エネルギーを吸収して建物に減衰効果を与えるダンパーが重要な要素となる。従来、このダンパーには建物の変形の大きさによらずに安定した履歴特性を発揮することが求められていた。そして、これが可能な、座屈補剛した鋼材ダンパー、粘弾性ダンパー、オイルダンパーなどの多種多様なダンパーが開発されてきた。例えば、特許文献1には、弾塑性材料からなる複数の彎曲状部材によって構成された減衰機構が開示されている。 In seismically isolated and vibration-controlled buildings, dampers are an important element, absorbing the vibration energy generated in the building during an earthquake and providing a damping effect to the building. Traditionally, these dampers have been required to exhibit stable hysteresis characteristics regardless of the magnitude of deformation of the building. A wide variety of dampers that can achieve this have been developed, including buckling-stiffened steel dampers, viscoelastic dampers, and oil dampers. For example, Patent Document 1 discloses a damping mechanism composed of multiple curved members made of elastoplastic material.
一方、昨今懸念されている設計レベルを超えた地震による建物への過大入力に対して、建物に生じる過大変形を抑制することが求められている。 On the other hand, there is a growing concern that excessive inputs to buildings due to earthquakes that exceed the design level may cause excessive deformation in buildings, and this is being called for.
しかし、引用文献1の減衰機構は、建物への過大入力に対して、建物に生じる過大変形を抑制することができないので、過大変形を抑制する手段を別途備える必要があり、過大変形を抑制する手段を備えるためのスペースやコストが掛かってしまう。 However, the damping mechanism in Cited Document 1 cannot suppress excessive deformation in a building caused by excessive input to the building, so it is necessary to provide a separate means for suppressing excessive deformation, which requires space and costs.
本発明は、上記の事実を考慮し、建物への過大入力に対して、建物に生じる過大変形を抑制することができるダンパーを提供することを目的とする。 Taking the above facts into consideration, the present invention aims to provide a damper that can suppress excessive deformation caused in a building when an excessive input is applied to the building.
第1態様に係るダンパーは、平行に配置された2つの直線部と、2つの前記直線部の端部同士をつなぐ曲り部と、を備えた金属製のダンパーユニットが同一面内に一対配置され、一対の前記ダンパーユニットの前記曲り部の頂部同士がつながって構成されている。 The damper according to the first embodiment is configured by arranging a pair of metallic damper units on the same plane, each unit having two parallel straight sections and a curved section connecting the ends of the two straight sections, with the tops of the curved sections of the pair of damper units connected to each other.
第1態様に係るダンパーによれば、相対移動する一の構造体と二の構造体との間にダンパーを取り付ける。すなわち、同一面内に配置された一対のダンパーユニットのそれぞれに備えられた一方の直線部の端部を一の構造体にそれぞれ固定し、他方の直線部の端部を二の構造体にそれぞれ固定する。 According to the damper of the first aspect, the damper is attached between a first structure and a second structure that move relative to each other. That is, one end of a straight section provided on each of a pair of damper units arranged on the same plane is fixed to the first structure, and the other end of a straight section is fixed to the second structure.
面内方向に対して一の構造体と二の構造体とが小さく相対移動する小変位時においては、一対のダンパーユニットが、これらのダンパーユニットに生じる歪を局部的に集中させずに分散させるようにして弾塑性変形する。これにより、ダンパーは、安定した履歴特性を発揮し、振動エネルギーを吸収して、一の構造体と二の構造体との相対移動(一の構造体に対する二の構造体の揺れ)を減衰することができる。 During small displacements, where the first structure and the second structure move relatively small in the in-plane direction, the pair of damper units undergo elastoplastic deformation in such a way that the strain generated in these damper units is dispersed rather than concentrated locally. This allows the damper to exhibit stable hysteresis characteristics, absorb vibration energy, and attenuate the relative movement between the first structure and the second structure (the shaking of the second structure relative to the first structure).
また、面内方向に対して一の構造体と二の構造体とが小変位時よりも大きく相対移動する中変位時においては、ダンパーは、小変位時と同様に安定した履歴特性を発揮し、振動エネルギーを吸収して、一の構造体と二の構造体との相対移動(一の構造体に対する二の構造体の揺れ)を減衰することができる。 In addition, during medium displacement, when the first structure and the second structure move relatively more in the in-plane direction than during small displacement, the damper exhibits stable hysteresis characteristics similar to those during small displacement, and is able to absorb vibration energy and damp the relative movement between the first structure and the second structure (the shaking of the second structure relative to the first structure).
さらに、面内方向に対して一の構造体と二の構造体とが過大に相対移動する大変位時においては、一対のダンパーユニットのそれぞれに備えられ互いにつながりあう曲り部が直線状となり、引張ブレース材の様に抵抗して、ダンパーはハードニングの履歴特性を発揮する。これにより、一の構造体と二の構造体との過大な相対移動(一の構造体に対する二の構造体の過大変位)を抑制することができる。すなわち、建物への過大入力に対して、建物に生じる過大変形を抑制することができる。 Furthermore, when the first and second structures move excessively relative to each other in the in-plane direction, the curved portions that connect each of the pair of damper units become straight and resist like a tension brace material, causing the damper to exhibit hardening hysteresis characteristics. This makes it possible to suppress excessive relative movement between the first and second structures (excessive displacement of the second structure relative to the first structure). In other words, it is possible to suppress excessive deformation occurring in the building in response to excessive input force to the building.
第2態様に係るダンパーは、第1態様に係るダンパーにおいて、前記曲り部は、円弧状に形成されている。 The damper according to the second aspect is the damper according to the first aspect, in which the curved portion is formed in an arc shape.
第2態様に係るダンパーによれば、曲り部が円弧状に形成されているので、滑らかな形状となり、ダンパーユニットに生じる歪をより局部的に集中させずに分散させることができ、これによってダンパーはより安定した履歴特性を発揮することができる。 In the damper according to the second aspect, the curved portion is formed in an arc shape, resulting in a smooth shape, which allows the distortion generated in the damper unit to be dispersed without being concentrated locally, thereby enabling the damper to exhibit more stable hysteresis characteristics.
第3態様に係るダンパーは、第1又は第2態様に係るダンパーにおいて、前記ダンパーユニットの一方の前記直線部の端部は、建物の制振階に配置された間柱を構成する下柱の上面に固定され、前記ダンパーユニットの他方の前記直線部の端部は、前記間柱を構成し前記下柱と離して前記下柱の上方に配置された上柱の下面に固定されている。 The damper according to the third aspect is the damper according to the first or second aspect, in which an end of the straight section of one of the damper units is fixed to the upper surface of a lower column constituting a partition wall arranged on a vibration-damping floor of a building, and an end of the straight section of the other of the damper units is fixed to the lower surface of an upper column constituting the partition wall and arranged above the lower column at a distance from the lower column.
第3態様に係るダンパーによれば、ダンパーを、間柱の中間部に設けた制振ダンパーとして使用することができる。 The damper according to the third aspect can be used as a vibration damper installed in the middle of the stud.
本発明は上記構成としたので、建物への過大入力に対して、建物に生じる過大変形を抑制することができるダンパーを提供することができる。 The present invention has the above-mentioned configuration, so it is possible to provide a damper that can suppress excessive deformation occurring in a building in response to excessive input to the building.
以下、図面を参照しながら、一実施形態に係るダンパーについて説明する。 The following describes a damper according to one embodiment, with reference to the drawings.
(ダンパー)
図1の立面図に示すように、ダンパー10は、制振建物である建物12に備えられ、水平方向へ相対移動可能に構築された、一の構造体としての下部構造体である床スラブ100と、二の構造体としての上部構造体である梁104との間に形成された制振階層14に配置されている。ダンパー10は、床スラブ100の上に設けられて間柱102を構成する下柱16と、梁104の下に設けられて間柱102を構成する上柱18との間に設けられて制振ダンパーとして機能する。
(Damper)
As shown in the elevational view of Fig. 1, the damper 10 is provided in a building 12, which is a vibration-controlled building, and is disposed on a vibration-controlled floor 14 formed between a floor slab 100, which is a lower structure as one structure, and a beam 104, which is an upper structure as a second structure, both of which are constructed so as to be relatively movable in the horizontal direction. The damper 10 is disposed between a lower column 16, which is disposed on the floor slab 100 and constitutes a partition wall 102, and an upper column 18, which is disposed below the beam 104 and constitutes the partition wall 102, and functions as a vibration-controlled damper.
図2の斜視図に示すように、ダンパー10は、平行となるように上下に水平に配置された2つの直線部20、22と、横方向へ凸となるように配置され2つの直線部20、22の端部同士をつなぐ曲り部24とを備えて同一面内に一対配置されたダンパーユニット26A、26Bを有している。 As shown in the perspective view of FIG. 2, the damper 10 has two straight sections 20, 22 arranged horizontally above and below so as to be parallel, and a curved section 24 arranged so as to be convex in the horizontal direction and connecting the ends of the two straight sections 20, 22, and has a pair of damper units 26A, 26B arranged in the same plane.
一対のダンパーユニット26A、26Bは、互いの曲り部24が反対方向へ凸となるようにして配置されている。そして、ダンパー10は、この一対のダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の頂部同士がつながって構成されている。 The pair of damper units 26A, 26B are arranged so that the curved portions 24 of each are convex in opposite directions. The damper 10 is constructed by connecting the apexes of the curved portions 24 of the pair of damper units 26A, 26B.
なお、以下の説明において、一対のダンパーユニット26A、26Bが配置された同一面内の方向を「面内方向X」とする。すなわち、ダンパー10は、直線部20、22が面内方向Xの水平方向へ沿って配置されるようにして設けられている。 In the following description, the direction in the same plane in which the pair of damper units 26A, 26B are arranged is referred to as the "in-plane direction X." In other words, the damper 10 is arranged so that the straight line portions 20, 22 are arranged horizontally along the in-plane direction X.
ダンパーユニット26A、26Bは、鋼材により形成された金属製の部材であり、曲り部24は、円弧状に形成されている。また、一対のダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の頂部同士は、溶接により接合されている。 The damper units 26A and 26B are metal members made of steel, and the curved portion 24 is formed in an arc shape. In addition, the tops of the curved portions 24 of the pair of damper units 26A and 26B are joined together by welding.
図1に示すように、ダンパー10は、一対のダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられた一方の直線部22の端部36を下柱16の上面に設けられたベースプレート28にボルト32によりそれぞれ固定し、一対のダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられた他方の直線部20の端部34を上柱18の下面に設けられたベースプレート30にボルト32によりそれぞれ固定することにより、下柱16と上柱18との間に設けられている。 As shown in FIG. 1, the damper 10 is provided between the lower column 16 and the upper column 18 by fixing the end 36 of one straight section 22 of each of the pair of damper units 26A, 26B to a base plate 28 provided on the upper surface of the lower column 16 with a bolt 32, and fixing the end 34 of the other straight section 20 of each of the pair of damper units 26A, 26B to a base plate 30 provided on the lower surface of the upper column 18 with a bolt 32.
(効果)
次に、本実施形態の効果について説明する。
(effect)
Next, the effects of this embodiment will be described.
図3(a)~(c)の立面図は、面内方向Xの水平方向に対する床スラブ100と梁104との相対移動にともなって変形したダンパー10の形状を示したものであり(図1を参照のこと)、変形前のダンパー10の形状を一点鎖線で示し、変形したダンパー10の形状を実線で示している。 The elevation views of Figures 3(a) to (c) show the shape of the damper 10 that has been deformed due to the relative movement of the floor slab 100 and the beam 104 in the horizontal direction of the in-plane direction X (see Figure 1), where the shape of the damper 10 before deformation is shown by a dashed dotted line and the shape of the deformed damper 10 is shown by a solid line.
本実施形態のダンパー10によれば、図3(a)に示すように、面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが小さく相対移動する小変位時においては、面内方向Xの水平方向に対して下柱16と上柱18とが小さく相対移動する。これにより、一対のダンパーユニット26A、26Bが、これらのダンパーユニット26A、26Bに生じる歪を局部的に集中させずに分散させるようにして弾塑性変形する。 According to the damper 10 of this embodiment, as shown in FIG. 3(a), during small displacement in which the floor slab 100 and the beam 104 move relatively slightly in the horizontal direction of the in-plane direction X, the lower column 16 and the upper column 18 move relatively slightly in the horizontal direction of the in-plane direction X. As a result, the pair of damper units 26A, 26B undergo elastic-plastic deformation in such a way that the strain generated in these damper units 26A, 26B is dispersed without being locally concentrated.
これにより、ダンパー10は、安定した履歴特性を発揮し、振動エネルギーを吸収して、床スラブ100と梁104との相対移動(制振階層14の変位)を減衰することができる。よって、建物12の揺れを減衰することができる。 As a result, the damper 10 exhibits stable hysteresis characteristics, absorbs vibration energy, and damps the relative movement between the floor slab 100 and the beam 104 (displacement of the vibration-damping floor 14). This allows damping of the shaking of the building 12.
また、図3(b)に示すように、面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが小変位時よりも大きく相対移動する中変位時においては、面内方向Xの水平方向に対して下柱16と上柱18とが小変位時よりも大きく相対移動する。これにより、ダンパー10は、小変位時と同様に安定した履歴特性を発揮し、振動エネルギーを吸収して、床スラブ100と梁104との相対移動(制振階層14の変位)を減衰することができる。よって、建物12の揺れを減衰することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 3(b), during medium displacement, in which the floor slab 100 and the beam 104 move relatively more in the horizontal direction of the in-plane direction X than during small displacement, the lower column 16 and the upper column 18 move relatively more in the horizontal direction of the in-plane direction X than during small displacement. As a result, the damper 10 exhibits stable hysteresis characteristics similar to those during small displacement, and can absorb vibration energy and damp the relative movement between the floor slab 100 and the beam 104 (displacement of the vibration-damping floor 14). Therefore, the shaking of the building 12 can be damped.
さらに、図3(c)に示すように、面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが過大に相対移動する大変位時においては、面内方向Xの水平方向に対して下柱16と上柱18とが過大に相対移動する。これにより、一対のダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられ互いにつながりあう曲り部24が直線状となり(以下、つながりあう曲り部24が直線状となった部分を「直線部38」とする)、引張ブレース材の様に抵抗する。この際、直線部38の軸剛性がこの抵抗に大きく寄与し、ダンパー10はハードニングの履歴特性を発揮する。 Furthermore, as shown in FIG. 3(c), when the floor slab 100 and the beam 104 move excessively relative to each other in the horizontal direction of the in-plane direction X, the lower column 16 and the upper column 18 move excessively relative to each other in the horizontal direction of the in-plane direction X. As a result, the curved sections 24 that are provided on each of the pair of damper units 26A, 26B and connect to each other become straight (hereinafter, the straight-lined portions of the connected curved sections 24 are referred to as "straight sections 38"), and resist like a tensile brace material. At this time, the axial stiffness of the straight sections 38 contributes greatly to this resistance, and the damper 10 exhibits hardening hysteresis characteristics.
また、下柱16に対する上柱18の移動の向きが反対側へ変わり、直線部38の変形が戻る際には、この直線部38の上下に設けられた曲り部24(図3(c)の例では、ダンパーユニット26Aの曲り部24の上半分を構成している部材40と、ダンパーユニット26Bの曲り部24の下半分を構成している部材42)によって、ダンパーユニット26A、26Bは座屈することなく、下柱16に対する上柱18の反対側への移動に対してもダンパー10は、下柱16に対する上柱18の先の側への移動のときと同様のハードニングの履歴特性を発揮する。 In addition, when the direction of movement of the upper column 18 relative to the lower column 16 changes to the opposite side and the deformation of the straight section 38 returns, the curved sections 24 (in the example of FIG. 3(c), the member 40 constituting the upper half of the curved section 24 of the damper unit 26A and the member 42 constituting the lower half of the curved section 24 of the damper unit 26B) provided above and below this straight section 38 prevent the damper units 26A and 26B from buckling, and the damper 10 exhibits the same hardening hysteresis characteristics when the upper column 18 moves to the opposite side relative to the lower column 16 as when the upper column 18 moves to the further side relative to the lower column 16.
これらにより、面内方向Xの水平方向に対する床スラブ100と梁104との過大な相対移動(制振階層14の過大変位)を抑制することができる。すなわち、建物12への過大入力に対して、建物12に生じる過大変形を抑制することができる。また、建物12に生じる過大変形を抑制するための手段をダンパー10と別途に備える必要がないので、建物12に生じる過大変形を抑制するための手段を別途備えるためのスペースやコストが掛からない。 These features make it possible to suppress excessive relative movement between the floor slab 100 and the beams 104 in the horizontal direction of the in-plane direction X (excessive displacement of the vibration-controlled floor 14). In other words, excessive deformation occurring in the building 12 in response to excessive input to the building 12 can be suppressed. In addition, since there is no need to provide a means for suppressing excessive deformation occurring in the building 12 separately from the damper 10, there is no need to incur space or costs for providing a separate means for suppressing excessive deformation occurring in the building 12.
また、本実施形態のダンパー10によれば、図2に示すように、曲り部24が円弧状に形成されているので、滑らかな形状となり、ダンパーユニット26A、26Bに生じる歪をより局部的に集中させずに分散させることができ、これによってダンパー10はより安定した履歴特性を発揮することができる。 In addition, according to the damper 10 of this embodiment, as shown in FIG. 2, the curved portion 24 is formed in an arc shape, resulting in a smooth shape, which allows the distortion generated in the damper units 26A and 26B to be dispersed without being concentrated locally, thereby allowing the damper 10 to exhibit more stable hysteresis characteristics.
ここで、本実施形態のダンパー10の効果を確認するために実施した、本実施形態のダンパー10と、比較例としてのダンパー44との数値解析の結果を示す。 Here, we show the results of a numerical analysis of the damper 10 of this embodiment and the damper 44 as a comparative example, which was performed to confirm the effect of the damper 10 of this embodiment.
図4の立面図、及び図4の5-5線断面図である図5に示すように、比較例としてのダンパー44は、ダンパー10を構成するダンパーユニット26A、26Bを並設して構成されたものである。ダンパーユニット26Aとダンパーユニット26Bとは、直線部20、22が面内方向Xの水平方向へ沿って配置されるようにして離して設けられており、ダンパーユニット26Aの曲り部24とダンパーユニット26Bの曲り部24とはつながっていない。 As shown in the elevational view of FIG. 4 and in FIG. 5, which is a cross-sectional view taken along line 5-5 of FIG. 4, the damper 44 as a comparative example is configured by arranging the damper units 26A and 26B that constitute the damper 10 side by side. The damper units 26A and 26B are spaced apart such that the straight portions 20 and 22 are arranged horizontally along the in-plane direction X, and the curved portion 24 of the damper unit 26A is not connected to the curved portion 24 of the damper unit 26B.
また、ダンパー44は、ダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられた一方の直線部22の端部を下柱16の上面に設けられたベースプレート46にボルト32によりそれぞれ固定し、ダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられた他方の直線部20の端部を上柱18の下面に設けられたベースプレート48にボルト32によりそれぞれ固定することによって、下柱16と上柱18との間に設けられている。 The damper 44 is provided between the lower column 16 and the upper column 18 by fixing the end of one of the straight sections 22 provided on each of the damper units 26A and 26B to a base plate 46 provided on the upper surface of the lower column 16 with a bolt 32, and fixing the end of the other straight section 20 provided on each of the damper units 26A and 26B to a base plate 48 provided on the lower surface of the upper column 18 with a bolt 32.
図6(a)~(c)の立面図は、面内方向Xの水平方向に対する床スラブ100と梁104との相対移動にともなって変形したダンパー44の形状を示したものであり(図4を参照のこと)、変形前のダンパー44の形状を一点鎖線で示し、変形したダンパー44の形状を実線で示している。 The elevation views of Figures 6(a) to (c) show the shape of the damper 44 that has been deformed due to the relative movement of the floor slab 100 and the beam 104 in the horizontal direction of the in-plane direction X (see Figure 4). The shape of the damper 44 before deformation is shown by a dashed line, and the shape of the deformed damper 44 is shown by a solid line.
ダンパー44では、面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが小さく相対移動する小変位時(図6(a))、面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが小変位時よりも大きく相対移動する中変位時(図6(b))、及び面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが過大に相対移動する大変位時(図6(c))においてともに、ダンパーユニット26A、26Bが、ダンパーユニット26A、26Bに生じる歪を局部的に集中させずに分散させるようにしてそれぞれ弾塑性変形する。 In the damper 44, the damper units 26A and 26B undergo elastic-plastic deformation in such a way that the strain generated in the damper units 26A and 26B is dispersed rather than concentrated locally, during small displacements (Figure 6(a)) in which the floor slab 100 and the beam 104 move relatively slightly relative to the horizontal direction of the in-plane direction X, during medium displacements (Figure 6(b)) in which the floor slab 100 and the beam 104 move relatively more relative to the horizontal direction of the in-plane direction X than during small displacements, and during large displacements (Figure 6(c)) in which the floor slab 100 and the beam 104 move excessively relative to the horizontal direction of the in-plane direction X.
これにより、ダンパー44は、安定した履歴特性を発揮し、振動エネルギーを吸収して、床スラブ100と梁104との相対移動(制振階層14の変位)を減衰することができる。 This allows the damper 44 to exhibit stable hysteresis characteristics, absorb vibration energy, and damp the relative movement between the floor slab 100 and the beam 104 (displacement of the vibration-damping floor 14).
しかし、ダンパー44は、面内方向Xの水平方向に対して床スラブ100と梁104とが過大に相対移動する大変位時(図6(c))においても、ダンパーユニット26A、26Bが弾塑性変形するために、ハードニングの履歴特性は発揮されない。よって、面内方向Xの水平方向に対する床スラブ100と梁104との過大な相対移動(制振階層14の過大変位)を抑制することはできない。 However, even when the floor slab 100 and the beam 104 undergo a large relative displacement in the horizontal direction of the in-plane direction X (Figure 6 (c)), the damper 44 does not exhibit hardening hysteresis characteristics because the damper units 26A and 26B undergo elastic-plastic deformation. Therefore, it is not possible to suppress the excessive relative movement between the floor slab 100 and the beam 104 in the horizontal direction of the in-plane direction X (excessive displacement of the vibration control floor 14).
図7のグラフは、ダンパー10(図1を参照のこと)に対して数値解析により求めた、ダンパー10の面内方向Xの水平変位量(横軸)に対する、ダンパー10に発生する面内方向Xの水平方向荷重(縦軸)の値50を示したものである。 The graph in Figure 7 shows the value 50 of the horizontal load (vertical axis) in the in-plane direction X generated on the damper 10 against the horizontal displacement (horizontal axis) in the in-plane direction X of the damper 10, determined by numerical analysis of the damper 10 (see Figure 1).
値50の内の値50Aは、ダンパー10の面内方向Xの小変位時の値であり、値50Bは、ダンパー10の面内方向Xの中変位時の値であり、値50Cは、ダンパー10の面内方向Xの大変位時の値である。 Of the 50 values, value 50A is the value when the damper 10 is subjected to a small displacement in the in-plane direction X, value 50B is the value when the damper 10 is subjected to a medium displacement in the in-plane direction X, and value 50C is the value when the damper 10 is subjected to a large displacement in the in-plane direction X.
値50Aから、小変位時においては、ダンパー10が安定した履歴特性を発揮することがわかる。 The value of 50A indicates that the damper 10 exhibits stable hysteresis characteristics during small displacements.
また、値50Bから、中変位時においては、ダンパー10が安定した履歴特性を発揮することがわかる。 The value of 50B also indicates that the damper 10 exhibits stable hysteresis characteristics during medium displacement.
さらに、値50Cから、大変位時においては、ダンパー10がハードニングの履歴特性を発揮することがわかる。 Furthermore, the value of 50C indicates that the damper 10 exhibits hardening hysteresis characteristics during large displacements.
図8のグラフは、ダンパー44(図4を参照のこと)に対して数値解析により求めた、ダンパー44の面内方向Xの水平変位量(横軸)に対する、ダンパー44に発生する面内方向Xの水平方向荷重(縦軸)の値52を示したものである。 The graph in Figure 8 shows the value 52 of the horizontal load (vertical axis) in the in-plane direction X generated on the damper 44 against the horizontal displacement (horizontal axis) in the in-plane direction X of the damper 44, determined by numerical analysis of the damper 44 (see Figure 4).
値52の内の値52Aは、ダンパー44の面内方向Xの小変位時の値であり、値52Bは、ダンパー44の面内方向Xの中変位時の値であり、値52Cは、ダンパー44の面内方向Xの大変位時の値である。 Among the values 52, value 52A is the value when the damper 44 is subjected to a small displacement in the in-plane direction X, value 52B is the value when the damper 44 is subjected to a medium displacement in the in-plane direction X, and value 52C is the value when the damper 44 is subjected to a large displacement in the in-plane direction X.
値52Aから、小変位時においては、ダンパー44が安定した履歴特性を発揮することがわかる。 The value 52A shows that the damper 44 exhibits stable hysteresis characteristics during small displacements.
また、値52Bから、中変位時においては、ダンパー44が安定した履歴特性を発揮することがわかる。 The value 52B also indicates that the damper 44 exhibits stable hysteresis characteristics during medium displacement.
さらに、値52Cから、大変位時においては、ダンパー44が安定した履歴特性を発揮し、ハードニングの履歴特性は発揮しないことがわかる。 Furthermore, the value 52C indicates that during large displacements, the damper 44 exhibits stable hysteresis characteristics and does not exhibit hardening hysteresis characteristics.
また、図7の値50と図8の値52とから、ダンパー10、44に発生する面内方向Xの水平方向荷重は、ダンパー44よりもダンパー10の方が大きいことがわかる。これにより、ダンパー10は、大きな水平方向荷重を負担できるので、建物12の制振階層14に設置する数を減らすことが可能であることがわかる。 In addition, from the value 50 in FIG. 7 and the value 52 in FIG. 8, it can be seen that the horizontal load in the in-plane direction X generated in the dampers 10 and 44 is greater for the damper 10 than for the damper 44. This shows that since the damper 10 can withstand a large horizontal load, it is possible to reduce the number of dampers installed on the vibration control floors 14 of the building 12.
(変形例)
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
(Modification)
Next, a modification of the above embodiment will be described.
上記実施形態では、図1及び図2に示すように、一対のダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の頂部同士を溶接により接合して、ダンパー10を構成した例を示したが、一対のダンパーユニット26A、26Bはつながっていればよい。 In the above embodiment, as shown in Figures 1 and 2, an example was shown in which the tops of the curved portions 24 of a pair of damper units 26A, 26B were joined together by welding to form the damper 10, but it is sufficient that the pair of damper units 26A, 26B are connected.
例えば、一対のダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の頂部同士を他の接合方法によって接合してもよいし、一対のダンパーユニット26A、26Bを板材から一体の形で切り抜いて形成してもよい。 For example, the apexes of the curved portions 24 of the pair of damper units 26A, 26B may be joined together using another joining method, or the pair of damper units 26A, 26B may be cut out as a single unit from a plate material.
図9、及び図9の10-10線断面図である図10には、一対のダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の頂部同士をボルト66及びナット68によって接合した例が示されている。このように、一対のダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の頂部同士をボルト66及びナット68によって接合する場合、ボルト孔による断面欠損を考慮して、曲り部24を部分的に拡幅するようにしてもよい。 Figure 9 and Figure 10, which is a cross-sectional view of Figure 9 taken along line 10-10, show an example in which the apexes of the curved portions 24 of a pair of damper units 26A, 26B are joined together with bolts 66 and nuts 68. When joining the apexes of the curved portions 24 of a pair of damper units 26A, 26B together with bolts 66 and nuts 68 in this way, the curved portions 24 may be partially widened to take into account the cross-sectional loss caused by the bolt holes.
また、上記実施形態では、図1に示すように、ダンパーユニット26A、26Bに備えられた直線部22の端部36を下柱16の上面に設けられたベースプレート28にボルト32により固定し、ダンパーユニット26A、26Bに備えられた直線部20の端部34を上柱18の下面に設けられたベースプレート30にボルト32により固定することにより、ダンパー10を下柱16と上柱18との間に設けた例を示したが、図11の斜視図に示すように、ダンパーユニット26A、26Bの直線部20、22の端部34、36は、ボルト孔による断面欠損を考慮して拡幅するようにしてもよい。 In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the end 36 of the straight portion 22 of the damper units 26A and 26B is fixed to the base plate 28 provided on the upper surface of the lower column 16 by the bolt 32, and the end 34 of the straight portion 20 of the damper units 26A and 26B is fixed to the base plate 30 provided on the lower surface of the upper column 18 by the bolt 32, so that the damper 10 is provided between the lower column 16 and the upper column 18. However, as shown in the perspective view of FIG. 11, the end 34, 36 of the straight portion 20, 22 of the damper units 26A and 26B may be widened to take into account the cross-sectional loss caused by the bolt holes.
さらに、上記実施形態では、図1及び図2に示すように、ダンパー10を構成するダンパーユニット26A、26Bの曲り部24の形状を円弧状とした例を示したが、曲り部の形状は、曲がっている形状であれば他の形状であってもよい。例えば、ダンパーは、図12(a)~(e)の立面図に示すダンパー70、72、74、76、78であってもよい。図12(e)に示されたダンパー78を構成するダンパーユニット26A、26Bの曲り部24は、二次曲線状に形成されている。 In the above embodiment, as shown in Figures 1 and 2, the curved portions 24 of the damper units 26A and 26B that make up the damper 10 are formed in an arc shape, but the curved portions may have other shapes as long as they are curved. For example, the dampers may be dampers 70, 72, 74, 76, and 78 shown in the elevational views of Figures 12(a) to (e). The curved portions 24 of the damper units 26A and 26B that make up the damper 78 shown in Figure 12(e) are formed in the shape of a quadratic curve.
また、上記実施形態では、図1に示すように、ダンパー10のダンパーユニット26A、26Bを、鋼材により形成された金属製の部材とした例を示したが、ダンパーユニット26A、26Bは弾塑性を有する金属製の部材であればよい。例えば、Fe-Mn-Si合金等の合金やアルミ材等によって、ダンパーユニット26A、26Bを形成してもよい。 In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the damper units 26A and 26B of the damper 10 are metal members made of steel, but the damper units 26A and 26B may be any metal members having elastic plasticity. For example, the damper units 26A and 26B may be made of an alloy such as an Fe-Mn-Si alloy, an aluminum material, or the like.
さらに、上記実施形態では、図1に示すように、間柱102を構成する下柱16と上柱18との間にダンパー10を設けた例を示したが、ダンパー10は、制振建物の制振階を構成する柱梁架構内に設置する壁、パネルなどの中間部に設置して、制振ダンパーとして機能させてもよい。 In addition, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, an example was shown in which the damper 10 was provided between the lower column 16 and the upper column 18 that constitute the partition 102, but the damper 10 may also be installed in the middle of a wall, panel, etc. installed in a column-beam frame that constitutes a vibration-controlled floor of a vibration-controlled building, and function as a vibration-controlled damper.
また、上記実施形態では、図1に示すように、ダンパー10を、制振建物である建物12に備えられた制振階層14に配置して制振ダンパーとして機能させた例を示したが、ダンパー10は、免震建物の基礎免震層や中間免震層等の免震層に配置して免震ダンパーとして用いてもよい。すなわち、水平方向に対して相対移動する下部構造体と上部構造体との間に形成された免震層に、一対のダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられた一方の直線部22の端部36を下部構造体の上面にそれぞれ固定し、一対のダンパーユニット26A、26Bのそれぞれに備えられた他方の直線部20の端部34を上部構造体の下面にそれぞれ固定して、ダンパー10を設けるようにしてもよい(図1を参照のこと)。 In the above embodiment, as shown in FIG. 1, the damper 10 is arranged in the vibration-control floor 14 of the building 12, which is a vibration-control building, and functions as a vibration-control damper. However, the damper 10 may be arranged in a base isolation layer, such as a base isolation layer or intermediate isolation layer, of a seismic isolation building and used as a seismic isolation damper. That is, the damper 10 may be provided in a seismic isolation layer formed between a lower structure and an upper structure that move relatively in the horizontal direction by fixing the end 36 of one straight portion 22 of each of the pair of damper units 26A, 26B to the upper surface of the lower structure and fixing the end 34 of the other straight portion 20 of each of the pair of damper units 26A, 26B to the lower surface of the upper structure (see FIG. 1).
さらに、上記実施形態では、図1に示すように、建物12の制振階層14に1つのダンパー10を配置した例を示したが、ダンパー10は、いくつ配置してもよいし、どのように配置してもよい。 Furthermore, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, an example was shown in which one damper 10 was placed on the vibration control floor 14 of the building 12, but any number of dampers 10 may be placed, and any arrangement may be used.
図13の立面図には、建物86の制振階88に配置された間柱90の中間部に3つの制振ダンパーとしてのダンパー10が横方向へ並んで設置されている例が示されている。ダンパーユニット26A、26Bの一方の直線部22の端部は、間柱90を構成するとともに床スラブ94上に設けられた下柱92の上面に固定され、ダンパーユニット26A、26Bの他方の直線部20の端部は、間柱90を構成するとともに梁96下に設けられ、下柱92と離して下柱92の上方に配置された上柱98の下面に固定されている。このようにすれば、ダンパー10を、間柱90の中間部に設けた制振ダンパーとして使用することができる。 The elevation view of FIG. 13 shows an example in which three dampers 10 are installed side by side as vibration dampers in the middle of a stud 90 arranged on a vibration control floor 88 of a building 86. The end of one straight section 22 of the damper units 26A, 26B is fixed to the upper surface of a lower stud 92 that constitutes the stud 90 and is provided on a floor slab 94, and the end of the other straight section 20 of the damper units 26A, 26B is fixed to the lower surface of an upper stud 98 that constitutes the stud 90 and is provided below a beam 96 and is located above the lower stud 92 at a distance from the lower stud 92. In this way, the dampers 10 can be used as vibration dampers provided in the middle of the stud 90.
図14の平面図、及び図15の平面図には、免震層に、平面視にて建物80の桁行方向82に沿って2つの免震ダンパーとしてのダンパー10を対向させて配置するとともに、平面視にて建物80の梁間方向84に沿って2つの免震ダンパーとしてのダンパー10を対向させて配置した例が示されている。 The plan view of Figure 14 and the plan view of Figure 15 show an example in which two dampers 10 as seismic isolation dampers are arranged opposite each other in the girder direction 82 of the building 80 in a plan view on the seismic isolation layer, and two dampers 10 as seismic isolation dampers are arranged opposite each other in the beam direction 84 of the building 80 in a plan view.
また、上記実施形態では、図1に示すように、水平方向へ相対移動可能に構築された、一の構造体としての下部構造体である床スラブ100と、二の構造体としての上部構造体である梁104との間にダンパー10を設けた例を示したが、ダンパー10は、鉛直方向又は鉛直方向に対する斜めの方向へ相対移動可能に構築された一の構造体と二の構造体との間に設けてもよい。 In the above embodiment, as shown in FIG. 1, an example was shown in which the damper 10 was provided between the floor slab 100, which is the lower structure as the first structure, and the beam 104, which is the upper structure as the second structure, both of which are constructed so as to be relatively movable in the horizontal direction. However, the damper 10 may also be provided between the first structure and the second structure which are constructed so as to be relatively movable in the vertical direction or in a diagonal direction relative to the vertical direction.
さらに、上記実施形態では、図1に示すように、建物12にダンパー10を適用した例を示したが、ダンパー10は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、CFT造(Concrete Filled Steel Tube:コンクリート充填鋼管構造)、木造等のさまざまな構造の建物に対して適用可能である。 In addition, in the above embodiment, as shown in FIG. 1, an example was shown in which the damper 10 was applied to a building 12, but the damper 10 can be applied to buildings of various structures, such as reinforced concrete construction, steel-reinforced concrete construction, CFT construction (Concrete Filled Steel Tube construction), and wooden construction.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment, and one embodiment and various modified examples may be used in appropriate combination, and the present invention may of course be embodied in various forms without departing from the spirit of the present invention.
10、70、72、74、76、78 ダンパー
20、22 直線部
24 曲り部
26A、26B ダンパーユニット
34、36 端部
86 建物
88 制振階
90、102 間柱
16、92 下柱
18、98 上柱
10, 70, 72, 74, 76, 78 Damper 20, 22 Straight section 24 Curved section 26A, 26B Damper unit 34, 36 End 86 Building 88 Vibration control floor 90, 102 Stud 16, 92 Lower pillar 18, 98 Upper pillar
Claims (2)
前記ダンパーユニットの一方の前記直線部の端部は、建物の制振階に配置された間柱を構成する下柱の上面に固定され、前記ダンパーユニットの他方の前記直線部の端部は、前記間柱を構成し前記下柱と離して前記下柱の上方に配置された上柱の下面に固定されているダンパー。 a pair of metallic damper units each having two straight sections arranged in parallel and a curved section connecting the ends of the two straight sections are arranged in the same plane, and the apexes of the curved sections of the pair of damper units are connected to each other;
A damper in which an end of one of the straight sections of the damper unit is fixed to the upper surface of a lower column that constitutes a partition wall arranged on a vibration-control floor of a building, and an end of the other straight section of the damper unit is fixed to the lower surface of an upper column that constitutes the partition wall and is arranged above the lower column and spaced apart from the lower column.
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