JPH03233083A - 構造物の制振方法および制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は構造物の制振対策の一つとして使用される、
構造物に減衰性能を付与するための制振方法および制振
構造に関するものである。

〔従来の技術〕

構造物においては種々の制振対策がなされている。その
一つに構造物に減衰性能を付与することが行われており
、従来から第５図〜第７図に示す各種の制振装置が考案
されている。

第５図は従来の摩擦式ダンパー（以下従来技術八という
）を使用した構造物の１例を示す正面図である。図面に
示すように、従来技術Ａにおいては構造物の柱８および
粱９からなる架構の中にＰＣ壁ｌＯを介して摩擦式ダン
パー１１を取り付けている。振動時に構造物に生じる眉
間変形を摩擦式ダンパー１１に伝えて、摩擦によるエネ
ルギー消散を生じさせて構造物の減衰性能を高めている
。

第６図（ａ）は従来の粘性流体を利用した制振壁（以下
従来技術Ｂという）の１例を示す正面図、第６図（ｂ）
は第６図（ａ）の部分断面図である。図面に示すように
、従来技術Ｂにおいては構造物の柱１２および粱１３か
らなる架構の中に、粘性流体２１を内蔵した外部プレー
ト箱１５および内部プレート１６からなる制振壁１４を
取り付けている。振動時に構造物に生じる層間変形分だ
け内部ブレトが外部プレート箱の中で動き、それに伴っ
て粘性流体に動きが生じて、その結果のエネルギー消散
により構造物の減衰性能が高まる。

第７図（ａ）は従来のＨ型鋼ウェブの弱軸回りの降伏に
よる履歴エネルギーを利用した金属ダンパー（以下従来
技術Ｃという）を使用した構造物を示す正面図、第７図
（ｂ）は第７図（ａ）の部分拡大図、第７図（ｃ）は第
７図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図面に示すように
、従来技術Ｃは構造物の柱１７、粱１８からなる架構の
中に山形ラーメンの補剛フレーム１９と金属ダンパー２
０を取り付けたものである。振動時に構造物に加わる水
平力の一部が金属ダンパー２０に作用し、その力がＨ型
鋼ウェブの弱軸回りの降伏耐力に達するとウェブが降伏
して履歴によるエネルギー吸収が行われた結果として構
造物に減衰性能が付与される。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の制振装置では柱粱架構内に位置するため
の空間利用の妨げとなる他、それぞれ次ぎのような問題
があった。

従来技術Ａにおいては安定した摩擦力を保持するための
機構が複雑であり、メンテナンスを必要とするため比較
的コスト高となる。

従来技術Ｂにおいては粘性流体を使用しているため制振
容量を大きくすることが困難で装置自体が大きくならざ
るをえない。また、流体を保持するためのシーリングな
どメンテナンスが厄介である。

従来技術ＣにおいてはＨ型鋼ウェブの許容変形量に限界
がある。すなわち眉間変位が伝わるダンパーのストロー
クに制限があることになる。

以上述べたように、従来の制振装置には多くの問題があ
った。

従ってこの発明の目的は、構造物に減衰性能を付与する
ことができ、且つ、空間利用上の制約、制振容量、ダン
パーのス・トローツ、メンテナンスコスト等の問題を解
決することができる構造物の制振方法および制振構造を
提供することにある〔課題を解決するための手段〕 この発明の要旨は下記の通りである。

（１１構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分を
、複合鋼材によって構成し、前記複合鋼材は強度構造部
材とそれよりも低い降伏点を有する低強度材とによって
一体化形成されたもので、前記低強度材によって前記構
造物に加わる振動エネルギーを吸収し、これにより前記
構造物の振動を抑えることを特徴とする構造物の制振方
法。

（２）構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分を
、強度構造部材とそれよりも低い降伏点を有する低強度
材とで重ね合わせ一体化し、前記低強度材によって前記
構造物に加わる振動エネルギーを吸収し、これにより前
記構造物の振動を抑えることを特徴とする構造物の制振
方法。

（３）構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分が
、強度構造部材とそれよりも低い降伏点を有する低強度
材とによって一体化された複合鋼材によって構成されて
いることを特徴とする構造物の制振構造。

（４）構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分が
、強度構造部材とそれよりも低い降伏点を有する低強度
材とで重ね合わせ一体化されて構成されていることを特
徴とする構造物の制振構造。

本発明は振動時において柱梁架構等の構造物に減衰性能
を付与する制振対策であって、第３図に示すような構造
物の接合部等曲げモーメントの大きい部分が、第１図お
よび第２図に示すように強度構造部材と低強度材、すな
わち、普通鋼５（または高張力鋼）と鉛４（または低強
度鋼）とによって一体的に形成されるように、強度構造
部材と低強度材とからなる複合鋼材６を用いて柱ｌ、梁
２からなる架構を形成したものである。架構の形成にお
いては、普通鋼５（または高張力鋼）からなる柱１１粱
２によって組み合わされた架構の前記部分に鉛４（また
は低強度鋼）を接着する方法、あるいは、架構を組み立
てる前に、普通鋼５（または高張力鋼）からなる柱ｌ、
梁２の予め接合部となる部分に鉛４（または低強度鋼）
を接着し、鉛４（または低強度鋼）か接着された個々の
柱１．４１２を組み合わせて前記部分が複合鋼材６から
なる架構を形成する方法等種々適用できる。

〔作用〕

本発明において、構造物の架橋を形成する部材の向重〜
変形曲線は第４図に示すようになる。履歴面積を描く低
強度材としての鉛または低強度鋼の寄与により部材の減
衰性能が向上することになり、結果として構造物に減衰
性能が付与できる。

制振構造は構造物の主構造材である柱および梁によって
形成される。

〔実施例〕

次ぎにこの発明を図面を参照しながら説明する。

第１図はこの発明の実施例を示す構造物（柱梁架構）の
正面図、第２図は第１図の接合部の部分拡大図、第３図
は柱梁架構が水平力を受けたときの曲げモーメントを示
すグラフ、第４図は複合鋼材の荷重〜変形曲線でその構
成要素である鉛または低強度鋼と普通鋼または高張力鋼
について個々に示したグラフである。図面において、■
は構造物（柱梁架構）の柱、２は梁、３は柱梁接合部で
ある。柱ｌおよび梁２の柱梁接合部３近傍には、低強度
材としての鉛４が強度構造部材としての普通鋼５と一体
に重ね合わされ、複合鋼材６が形成されている。すなわ
ち、普通鋼５からなる柱１、粱２の接合部３はヘースの
普通鋼５と鉛４とによって形成されている。低強度材と
して鉛４の代わりに低強度鋼を、強度構造部材としての
普通鋼５の代わりに高張力鋼を使用することができる。

すなわち、高張力鋼からなる柱、梁の接合部を前記低強
度鋼とこの高張力鋼とによって形成する。強度構造部材
としての普通鋼としては、５Ｓ４１゜５Ｍ５０等の構造
材を、また、低強度鋼としては構造材として使用される
高張力鋼との兼ね合いから、降伏強度１０ｋｇ／ｍｒｄ
、引張り強さ２０ｋｇ／ｍ−程度のものを使用すること
が好ましい。

第２図のＨ型鋼からなる柱１１粱２によって形成された
接合部３において斜線部が鉛４（または低強度鋼）、白
抜き部が普通鋼５（または高張力鋼）を示す。鉛４（ま
たは低強度鋼）と普通鋼５（または高張力鋼）とはクラ
ッドあるいは接着により一体に重ね合わされ、これによ
り複合鋼材６が形成されている。なお、この複合鋼材６
の一体化の方法は上述したクラットに限られず、接着、
溶接、リベット、はぜおり等の組合せ、シャーコネクタ
ー等種々の手段を使用することが可能である。

複合鋼材６同士、および、複合鋼材６と低強度鋼（鉛４
）が一体化されていない一般鋼材とは図中に黒塗りの溶
接部７で示すように溶接または高力ボルト接合等の公知
の通常構法により柱梁架構等の構造物に形成されている
。

振動時に柱梁架構が水平力を受けると第３図に示した曲
げモーメントが生じる。これに伴い複合鋼材の荷重〜変
形曲線は第４図に示すようになり、普通鋼５（または高
張力鋼）が弾性域にあると、鉛４（または低強度鋼）は
履歴面積を描くことになり、これによるエネルギー吸収
が付加減衰として寄与する。すなわち、鉛４（または低
強度鋼）内部の応カー歪み曲線に沿うヒステレンス変形
により振動エネルギーを吸収することにより振動を抑え
るものである。

第１図、第２図においてはＨ型鋼の柱、梁の接合部のフ
ランジ部の例を示したが、本発明は角型、丸型等型鋼の
形状を問わず適用することができる。

また、実施例では柱と梁の接合部に本発明を適用した例
を示したが、梁の中央部の最大モーメント部への適用が
可能である等本発明は種々の箇所に適用することが出来
る。

〔発明の効果〕

この発明は上述したように構成されているので下記に示
す有用な効果を奏する。

ｉｌｌ　　振動時に構造物に減衰性能を付与するための
エネルギー吸収は、鉛あるいは低強度鋼の頑歴面積によ
って発揮される。これらは柱、粱および柱梁接合部とい
う主要構造部材に組み込まれたものであるから、空間利
用上の妨げとならない。

（２）　　構造物の層間変形分を直接伝えるものでなく
、部材全体に亘って変形するものであるから、制振容量
、ストロークの制限がほとんどない。

（３）　　第３図に示した曲げモーメント図から判るよ
うに、曲げモーメントの大きい柱梁接合部近傍にこの複
合鋼材を用いることによって、制振構造の機能を発揮で
きるので、コスト増が少なくて済む（４）　　複合鋼材
および一般鋼材の振動試験の結果、一般鋼材の減衰定数
が約０．５％であったのに対し、複合鋼材の減衰定数は
１％強に向上することが確認されている。また、１層ｌ
スパンの小型モデル架構の振動試験の結果からも、柱材
として前記複合鋼材を用いると、架構の減衰定数が約２
倍向上することが確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す構造物（柱梁架構）の
正面図、第２図は第１図の接合部を示す部分拡大図、第
３図は柱梁架構が水平力を受けたときの曲げモーメント
を示すグラフ、第４図は複合鋼材の荷重〜変形曲線でそ
の構成要素である鉛または低強度鋼と普通鋼または高張
力鋼について個々に示したグラフ、第５図は従来の摩擦
式ダンパーを使用した構造物の１例を示す正面図、第６
図（ａ）は従来の粘性流体を利用した制振壁の１例を示
す正面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）の部分断面図、
第７図（ａ）は従来のＨ型鋼ウェブの弱軸回りの降伏に
よる履歴エネルギーを利用した金属ダンパーを使用した
構造物を示す正面図、第７図（ｂ）は第７図（ａ）の部
分拡大図、第７図（Ｃ）は第７図（ｂ）のＡ−Ａ線断面
図である。図面において、 柱、 ２−梁、 ３、柱梁接合部、 ４、−鉛または低強度鋼、 ５　普通鋼または高張力鋼、 ６　複合鋼材、 ７　溶接部、 ８　柱、 ９　粱、 １０、−、　Ｐ　Ｃ壁、 １ｍ摩擦式ダンパ １２−柱、 １３　　粱、 １４　　制振壁、 １５　　外部プレート箱、 １６　　内部プレート、 １７−柱、 １８−　梁、 １９−補剛フレーム、 ２０・−金属ダンパー ２１、−粘性流体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分を、
   複合鋼材によって構成し、前記複合鋼材は強度構造部材
   とそれよりも低い降伏点を有する低強度材とによって一
   体化形成されたもので、前記低強度材によって前記構造
   物に加わる振動エネルギーを吸収し、これにより前記構
   造物の振動を抑えることを特徴とする構造物の制振方法
   。 ２　構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分を、
   強度構造部材とそれよりも低い降伏点を有する低強度材
   とで重ね合わせ一体化し、前記低強度材によって前記構
   造物に加わる振動エネルギーを吸収し、これにより前記
   構造物の振動を抑えることを特徴とする構造物の制振方
   法。 ３　構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分が、
   強度構造部材とそれよりも低い降伏点を有する低強度材
   とによって一体化された複合鋼材によって構成されてい
   ることを特徴とする構造物の制振構造。 ４　構造物の接合部等曲げモーメントの大きい部分が、
   強度構造部材とそれよりも低い降伏点を有する低強度材
   とで重ね合わせ一体化されて構成されていることを特徴
   とする構造物の制振構造。