JPH0559841A - High damping device for earthquake restriction structure - Google Patents
High damping device for earthquake restriction structureInfo
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- JPH0559841A JPH0559841A JP21996391A JP21996391A JPH0559841A JP H0559841 A JPH0559841 A JP H0559841A JP 21996391 A JP21996391 A JP 21996391A JP 21996391 A JP21996391 A JP 21996391A JP H0559841 A JPH0559841 A JP H0559841A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は地震等の振動外力に対す
る構造物の応答について、高い減衰性を与え、その振動
を低減するための高減衰装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high damping device for imparting a high damping property to a response of a structure to a vibration external force such as an earthquake and reducing the vibration.
【0002】[0002]
【従来の技術】出願人は構造物の柱梁架構内に、ブレー
スや壁等の形で可変剛性要素(耐震要素)を組み込み、
可変剛性要素自体の剛性、あるいは架構本体と可変剛性
要素との連結状態を可変とし、地震や風等の振動外力に
対し、その特性をコンピューターにより解析して、非共
振となるよう構造物の剛性を変化させて構造物の安全を
図る能動型制震システム、可変剛性構造等を種々開発し
ている(例えば特開昭62−268479号、特開昭6
3−114770号、特開昭63−114771号
等)。2. Description of the Related Art The applicant has incorporated variable rigidity elements (seismic resistant elements) in the form of braces, walls, etc. in the column beam structure of a structure.
The rigidity of the structure is changed so that the rigidity of the variable rigidity element itself or the connection state between the frame body and the variable rigidity element is variable, and the characteristics are analyzed by a computer against external vibration forces such as earthquakes and winds so that they do not resonate. We have developed various types of active damping systems, variable rigidity structures, etc., which are designed to improve the safety of the structure by changing the vibrations (for example, JP-A-62-268479, JP-A-6-68479).
3-114770, JP-A-63-114771, etc.).
【0003】また、装置の減衰係数を可変とした油圧式
の制震装置を用い、構造物の非共振性や減衰性を考慮し
た種々の能動型制震システムを提案している(例えば特
開平2−209568〜71号等)。Further, various active vibration control systems have been proposed in consideration of the non-resonance and damping of a structure by using a hydraulic vibration control device having a variable damping coefficient. 2-209568-71).
【0004】さらに、これらの能動型制震システムに利
用可能な制震装置として、例えば特願平2−37992
号のシリンダーロック装置や、特願平2−42078号
の制震構造物用可変減衰装置等がある。シリンダーロッ
ク装置の基本原理は、シリンダー本体内の両ロッド形ピ
ストンの両側に油圧室を設け、両油圧室内の圧油を切換
弁により閉止し、または流動させることにより、前記ピ
ストンを固定し、または移動自在とするものである。Further, as a vibration control device which can be used in these active vibration control systems, for example, Japanese Patent Application No. 2-37992.
There is a cylinder lock device of No. 2 and a variable damping device for seismic control structure of Japanese Patent Application No. 2-42078. The basic principle of the cylinder lock device is to provide hydraulic chambers on both sides of both rod-shaped pistons in the cylinder body, and to close or flow the pressure oil in both hydraulic chambers by a switching valve to fix the pistons, or It is movable.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の能動
型制震システムは、主として地震動等の卓越周期と、構
造物の固有周期(通常、1次の固有周期が問題となる場
合が多い)との関係に着目し、卓越周期に対し、構造物
の固有周期を能動的にずらすことにより、共振現象を避
け、応答量の低減を図っている。By the way, in the conventional active type vibration control system, mainly the dominant period such as seismic motion and the natural period of the structure (usually the first natural period is often a problem) By paying attention to the relation of, the natural period of the structure is actively shifted with respect to the predominant period to avoid the resonance phenomenon and reduce the response amount.
【0006】しかし、特に地震動等の場合、非定常振動
であることから、例えば卓越周期がはっきりしない場合
や卓越周期が複数ある場合等、必ずしも最適な制御とな
らない場合も考えられる。However, particularly in the case of earthquake motion or the like, since it is an unsteady vibration, it is conceivable that the optimal control is not always performed, for example, when the prominent period is not clear or when there are a plurality of prominent periods.
【0007】また、能動型制震システムの場合、制御用
のコンピューターの他、各種センサーを用いるため、何
らかの異常があった場合に対し、種々の安全維持機構を
必要とする等、制御機構が複雑となり、コスト面での問
題も考えられる。その他、制御の遅れにより十分な効果
を発揮するまで時間を要するような場合も考えられる。Further, in the case of the active vibration control system, various sensors are used in addition to the control computer, so that various safety maintenance mechanisms are required in case of any abnormality, so that the control mechanism is complicated. Therefore, there may be a cost problem. In addition, there may be a case where it takes time to exert a sufficient effect due to a control delay.
【0008】本発明の高減衰装置は構造物に用いること
により、コンピュータープログラム等による制御システ
ムを必要としない受動型の制震を可能とするものであ
り、柱梁架構内に設置可能なコンパクトな構造で、適切
に設置することにより、構造物に高い減衰機能を持た
せ、地震や風等の外乱による構造物の揺れを低減すると
ともに、快適な居住空間を実現することを目的としてい
る。The high damping device of the present invention enables passive vibration control without using a control system by a computer program or the like by using it in a structure, and is a compact device that can be installed in a column or beam frame. By properly installing the structure, it aims to give the structure a high damping function, reduce the shaking of the structure due to disturbances such as earthquakes and winds, and realize a comfortable living space.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の高減衰装置は上
述したシリンダーロック装置と同様、構造物の柱梁架構
内に設置されるシリンダー形式のダンパー装置であり、
例えばシリンダー本体を架構の梁に連結し、シリンダー
本体より出入するピストンロッドをブレースまたは耐震
壁等の耐震要素側に連結する。構造物に地震等の振動外
力が作用した場合、架構と耐震要素間の相対変位に対
し、高減衰装置がその減衰係数に応じた抵抗力を与え、
構造物の振動を減衰させる。The high damping device of the present invention is a cylinder type damper device installed in a column beam frame of a structure, like the cylinder lock device described above.
For example, the cylinder body is connected to a frame beam, and the piston rod coming in and out of the cylinder body is connected to a seismic element such as a brace or an earthquake resistant wall. When a vibration external force such as an earthquake is applied to the structure, the high damping device gives a resistance force according to the damping coefficient against the relative displacement between the frame and the seismic resistant element.
Damps the vibration of structures.
【0010】架構または耐震要素に対するシリンダー本
体及びロッドの連結関係は上述した場合の逆であっても
よく、また架構内の耐震要素間に設置し、耐震要素どう
しを連結する形でもよい。The connection relationship between the cylinder body and the rod with respect to the frame or the seismic resistant element may be opposite to that described above, or may be installed between the seismic resistant elements in the frame to connect the seismic resistant elements together.
【0011】本発明の高減衰装置はコンパクトな装置
で、例えば保持力100t、減衰係数25t/kineとい
った高い減衰係数を目指したもので、また所定レベル
(例えば25kineレベル)までの地震には装置の減衰係
数を一定にし、それを越えるような地震に対しては装置
部の荷重増加を生じないように減衰係数を減少させる。The high damping device of the present invention is a compact device aiming at a high damping coefficient such as a holding force of 100 t and a damping coefficient of 25 t / kine, and is suitable for earthquakes up to a predetermined level (for example, 25 kine level). The damping coefficient is kept constant, and the damping coefficient is reduced so that the load on the equipment is not increased for earthquakes that exceed it.
【0012】このような条件を実現するため、本発明の
高減衰装置は下記の構成要素を備えている。 構造物の架構または耐震要素に固定されるシリンダ
ー本体 前記シリンダー本体内を移動するピストン 前記シリンダー本体の一端から出入し、前記シリン
ダー本体が固定された架構または耐震要素と対向する架
構または耐震要素に固定されるピストンロッド 前記ピストンの両側に形成された油圧室 前記ピストンを貫通して前記両油圧室を連通させる
複数の流路 前記流路に設けられた調圧弁及びリリーフ弁(前記
両油圧室の一方から他方へ向かう各方向についてそれぞ
れ分散させて設ける) 前記両油圧室を連結するバイパスに設けたアキュム
レーター アキュムレーターからそれぞれの油圧室へ向かう油
のみ流すための一対のチェック弁 前記各チェック弁と並列に設けられ、油圧室の圧ご
もりを解消するためのオリフィス。In order to realize such a condition, the high damping device of the present invention comprises the following components. Cylinder body fixed to the frame or seismic element of a structure Piston moving in the cylinder body Fixed in the frame or seismic element facing the frame or seismic element to which the cylinder body is fixed and which goes in and out from one end Piston rods Hydraulic chambers formed on both sides of the piston Plural flow passages penetrating the piston to communicate the two hydraulic chambers A pressure regulating valve and a relief valve provided in the flow passage (one of the hydraulic chambers). From the accumulator provided in a bypass that connects the hydraulic chambers to each other. A pair of check valves for flowing only oil from the accumulator to the respective hydraulic chambers. An orifice that is provided in the to eliminate the overcrowding of the hydraulic chamber.
【0013】調圧弁及びリリーフ弁をピストン内に形成
した流路に設けることで、シリンダー外部への油漏れが
防止され、高減衰性を得るためのシール性が確保され
る。By providing the pressure regulating valve and the relief valve in the passage formed in the piston, oil leakage to the outside of the cylinder is prevented, and the sealing property for obtaining a high damping property is secured.
【0014】調圧弁は減衰係数を規定するための弁であ
り、例えば25t/kineといった減衰係数を装置に与え
る。The pressure regulating valve is a valve for defining the damping coefficient, and gives the apparatus a damping coefficient such as 25 t / kine.
【0015】また、リリーフ弁は設計以上の圧力が作用
した場合にバルブが開き、その圧力を逃がす作用をす
る。Further, the relief valve has a function of releasing the pressure by opening the valve when a pressure higher than the designed pressure is applied.
【0016】このように調圧弁とリリーフ弁を配置する
ことで、所定レベルの地震に対しては荷重と振幅の増加
に伴った減衰効果を発揮し、それ以上の地震に対しては
振幅の増加に伴った減衰効果を発揮することとなる。こ
れにより、装置を破壊の危険性から解放できるととも
に、建物各階に設置する装置の数が規定できる。By arranging the pressure regulating valve and the relief valve in this way, the damping effect with the increase of the load and the amplitude is exerted for the earthquake of a predetermined level, and the amplitude is increased for the earthquakes higher than that. The damping effect will be exhibited. As a result, the device can be released from the risk of destruction and the number of devices installed on each floor of the building can be regulated.
【0017】なお、調圧弁としてポペット弁を使用する
ことで、流体抵抗を乱流状態として温度に依存しない減
衰特性が実現される。By using a poppet valve as the pressure regulating valve, a damping characteristic that does not depend on temperature is realized by making the fluid resistance a turbulent state.
【0018】アキュムレーターは主として負圧時に発生
する気泡によるガタの防止及び温度変化(火災時を含
む)による油の伸縮に対応するためのものであり、これ
により安定性、安全性が確保される。The accumulator is mainly for preventing looseness due to air bubbles generated at the time of negative pressure and for expanding and contracting oil due to temperature change (including fire), thereby ensuring stability and safety. ..
【0019】また、チェック弁と並列に設けたオリフィ
スは、地震時等にシリンダー本体とロッドが繰り返し相
対変位(振動)している際の油圧室における圧ごもりを
解消するとともに、装置の減衰特性を線形化する目的で
設けられている。The orifice provided in parallel with the check valve eliminates the pressure buildup in the hydraulic chamber during repeated relative displacement (vibration) of the cylinder body and the rod during an earthquake, etc. Is provided for the purpose of linearizing.
【0020】[0020]
【実施例】図1は本発明の高減衰装置10の基本構造を
示したもので、シリンダー11内に両ロッド形式のピス
トン12が組み込まれている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows the basic structure of a high damping device 10 according to the present invention, in which a double rod type piston 12 is incorporated in a cylinder 11.
【0021】高減衰、高剛性を確保するための条件とし
ては、まずピストン12移動方向と反対側の油圧室(図
中、左側の油圧室を14a、右側の油圧室を14bで示
している)を負圧としないことが必要で、そのためピス
トン12を貫通する流路に調圧弁17a、17bを設
け、移動油量が直接的に反対側の油圧室へ流れる構造と
している。As conditions for ensuring high damping and high rigidity, first, a hydraulic chamber on the side opposite to the moving direction of the piston 12 (in the figure, the left hydraulic chamber is indicated by 14a and the right hydraulic chamber is indicated by 14b). Is not required to be a negative pressure. Therefore, pressure regulating valves 17a and 17b are provided in the flow path that penetrates the piston 12 so that the moving oil amount directly flows to the hydraulic chamber on the opposite side.
【0022】また、所定レベル(例えば25kineレベ
ル)以上の地震に対しては、高減衰装置10に作用する
荷重が増加しないよう、ピストン12を貫通する流路に
リリーフ弁27a、27bを設け、設計以上の圧力が作
用したときに、このリリーフ弁27a、27bが開き、
圧力を逃がす。Further, in order to prevent the load acting on the high damping device 10 from increasing in case of an earthquake of a predetermined level (for example, 25 kine level) or more, relief valves 27a and 27b are provided in the flow passage which penetrates the piston 12 and designed. When the above pressure acts, the relief valves 27a and 27b open,
Relieve pressure.
【0023】図1の(b) はピストン12の断面における
上記調圧弁17a、17b及びリリーフ弁27a、27
bの配置例を示したもので、ピストン12を貫通する8
つの流路を形成し、両方向の調圧弁17a、17b及び
リリーフ弁27a、27bを均等に配置している。FIG. 1B shows the pressure regulating valves 17a and 17b and the relief valves 27a and 27 in the cross section of the piston 12.
The example of arrangement of b is shown, and 8 which penetrates the piston 12 is shown.
Two flow paths are formed, and pressure regulating valves 17a and 17b and relief valves 27a and 27b in both directions are evenly arranged.
【0024】図2は高減衰装置10全体を概略的に示し
たものである。ただし、図2の場合にはピストンロッド
は一方向のみシリンダー11から突出し、その突出する
側のロッド12a及びシリンダー11の反対側に、耐震
要素または柱梁架構と連結するための取付部15、16
を設けている。FIG. 2 schematically shows the high damping device 10 as a whole. However, in the case of FIG. 2, the piston rod protrudes from the cylinder 11 only in one direction, and the attaching portions 15 and 16 for connecting with the seismic element or the beam structure are provided on the opposite side of the protruding rod 12a and the cylinder 11.
Is provided.
【0025】また、本発明の高減衰装置10では、作動
中の油の圧縮を考慮して不足油量を補償する必要がある
ので、補給用のアキュムレーター18が必要となり、バ
イパス19にはチェック弁20a、20bを設けてい
る。さらに停止すると、油が元の状態に戻る(膨張)の
で、補償された油をアキュムレーター18に戻す必要が
あり、チェック弁20a、20bと並列にオリフィス
(絞り)21a、21bを設けている。Further, in the high damping device 10 of the present invention, it is necessary to compensate for the insufficient oil amount in consideration of the compression of the operating oil. Therefore, the accumulator 18 for replenishment is required, and the bypass 19 is checked. Valves 20a and 20b are provided. Further stopping causes the oil to return to its original state (expansion), so it is necessary to return the compensated oil to the accumulator 18, and orifices (throttles) 21a and 21b are provided in parallel with the check valves 20a and 20b.
【0026】図3は本発明の高減衰装置10の具体的な
実施例を示したもので、図4はその調圧弁17部分の詳
細を示したものである。なお、図3ではアキュムレータ
ー18部分を省略して示している。FIG. 3 shows a specific embodiment of the high damping device 10 of the present invention, and FIG. 4 shows the details of the pressure regulating valve 17 portion thereof. In FIG. 3, the accumulator 18 portion is omitted.
【0027】基本的な構造は前述した通りであり、外部
への油漏れ防止及び高減衰を得るためのシール性を確保
する目的で、調圧弁17a、17bがピストン12内に
設置されている。また、図3中には示していないが、上
述したリリーフ弁27a、27bもピストン12内に設
置されている。The basic structure is as described above, and pressure regulating valves 17a and 17b are installed in the piston 12 for the purpose of preventing oil leakage to the outside and ensuring the sealing property for obtaining high damping. Although not shown in FIG. 3, the relief valves 27 a and 27 b described above are also installed in the piston 12.
【0028】また、本実施例において調圧弁17a、1
7bとしては、円錐形のポペット弁等を使用し、流体抵
抗を乱流状態として、温度に依存しない減衰特性を実現
している。調圧弁17a、17bに用いるポペット弁と
しては、図4のような円錐弁17の他、図5(a) ,(b)
に示すような所定のスリット25を形成した比例弁1
7’を用いることもできる。Also, in this embodiment, the pressure regulating valves 17a, 1
As 7b, a conical poppet valve or the like is used, and the fluid resistance is set to a turbulent state to realize a damping characteristic that does not depend on temperature. As the poppet valve used for the pressure regulating valves 17a and 17b, in addition to the conical valve 17 shown in FIG. 4, the poppet valve shown in FIGS.
Proportional valve 1 having a predetermined slit 25 as shown in FIG.
It is also possible to use 7 '.
【0029】この他、耐久性及び信頼性の向上のため、
ピストンシール29aに多段の金属シールを用い、固定
シールも金属シール29bとしている。また、メンテナ
ンスに関してはロッド部についてフッ素樹脂製シール2
9cを2段設け、外側のシール29cをカートリッジ式
として取り換え可能としている。このように、各部のシ
ール性、精度を増すことにより、高い減衰係数が可能と
なる。Besides, in order to improve durability and reliability,
A multi-stage metal seal is used as the piston seal 29a, and the fixed seal is also the metal seal 29b. In addition, regarding maintenance, fluororesin seal 2 is used for the rod part.
9c is provided in two stages, and the outer seal 29c can be replaced by a cartridge type. In this way, by increasing the sealing property and accuracy of each part, a high damping coefficient becomes possible.
【0030】また、取付部15については3方向回転自
由なクレビスを用いている。For the mounting portion 15, a clevis that can freely rotate in three directions is used.
【0031】図6はリリーフ弁27の一例を示したもの
で、図中28は開放圧力設定用スプリングである。リリ
ーフ弁27は地震が所定レベル以上で、バルブ全面の流
入部における圧力が設計以上の圧力に達すると、スプリ
ング28の抵抗に逆らってバルブが開き、圧力を解放す
る構造となっている。FIG. 6 shows an example of the relief valve 27, and reference numeral 28 in the figure is an opening pressure setting spring. The relief valve 27 has a structure in which when the earthquake exceeds a predetermined level and the pressure in the inflow portion on the entire surface of the valve reaches a pressure higher than the design pressure, the valve opens against the resistance of the spring 28 and releases the pressure.
【0032】図7は高減衰装置10の本体側面に取り付
けられたバイパス19及びアキュムレーター18の一例
を示したもので、油圧室14aとアキュムレーター18
との間に油圧室14a側へ向かう油の流れを阻止するた
めのチェック弁20aを設け、油圧室14bとアキュム
レーター18との間に油圧室14b側へ向かう油の流れ
を阻止するためのチェック弁20bを設けている。ま
た、各チェック弁20a、20b部分にはこれらを貫通
する(回路図的には並列となる)オリフィス21a、2
1bが設けられ、高減衰装置10の減衰特性を線形化す
るとともに、油圧室14a、14b内での圧ごもりを解
消する。FIG. 7 shows an example of the bypass 19 and the accumulator 18 attached to the side surface of the main body of the high damping device 10, and the hydraulic chamber 14a and the accumulator 18 are shown.
And a check valve 20a for blocking the flow of oil toward the hydraulic chamber 14a side, and a check valve for blocking the flow of oil toward the hydraulic chamber 14b side between the hydraulic chamber 14b and the accumulator 18. A valve 20b is provided. In addition, the check valves 20a and 20b are provided with orifices 21a and 2 penetrating the check valves 20a and 20b (they are arranged in parallel in a circuit diagram).
1b is provided to linearize the damping characteristic of the high damping device 10 and eliminate the pressure buildup in the hydraulic chambers 14a and 14b.
【0033】また、アキュムレーター18をピストン型
とすることで、窒素ガスの使用を避けることができ、ま
た図5のような油量監視装置を付けることで容易に内部
油量が監視できる。すなわち、油量監視棒26の突出量
L=L0 ±ΔLについて、ΔLが温度、漏れ等による許
容変動値以下であることを監視する。By using the piston type accumulator 18, the use of nitrogen gas can be avoided, and the internal oil amount can be easily monitored by attaching an oil amount monitoring device as shown in FIG. That is, with respect to the protrusion amount L = L 0 ± ΔL of the oil amount monitoring rod 26, it is monitored that ΔL is less than or equal to the allowable fluctuation value due to temperature, leakage, and the like.
【0034】次に、本発明の高減衰装置10の適用例と
して、鉄骨ラーメン構造の建家を対象とした高減衰構造
物の設計方法について説明する。Next, as an application example of the high damping device 10 of the present invention, a method of designing a high damping structure for a building having a steel frame structure will be described.
【0035】図8(a) は本発明の高減衰装置を用いた高
減衰構造物1を概念的に示したもので、図8(b) の一般
構造物1’に対して、柱梁架構を約半分とし、局所的に
耐震要素としてのブレース4と高減衰装置10を設置し
て、その部分で建家の振動エネルギーを吸収する。FIG. 8 (a) conceptually shows a high-damping structure 1 using the high-damping device according to the present invention, which is different from the general structure 1'of FIG. 8 (b) in a column-beam structure. Is set to about half, and the brace 4 as a seismic resistant element and the high damping device 10 are locally installed to absorb the vibration energy of the building.
【0036】図9は一層分を振動モデルとして表したも
ので、図中cは装置の減衰係数、kF は柱梁架構の剛
性、kV はブレースの剛性である。FIG. 9 shows one layer as a vibration model. In the figure, c is the damping coefficient of the device, k F is the rigidity of the column-beam frame, and k V is the rigidity of the brace.
【0037】上記モデルによる多層建物の複素固有値を
求め、下式(1) により構造体の各次モードごとの減衰定
数を算定する。 hi =−Re(λi )/|λi | … (1) ただし、 λi : i次複素固有値 hi : i次減衰定数 Re(λi ) : i次複素固有値の実数部。The complex eigenvalue of the multi-story building is obtained by the above model, and the damping constant for each mode of the structure is calculated by the following equation (1). h i = -Re (λ i) / | λ i | ... (1) However, λ i: i following complex eigenvalues h i: i following decay constant Re (λ i): i real part of the following complex eigenvalues.
【0038】図10は複素固有値より求めた架構の減衰
定数と、各層の高減衰装置の減衰係数c(t/kine)の関係
を1〜3次のモードについて示したもので、図10にお
いて各次の減衰定数h1 、h2 、h3 が10〜40%を
示す範囲aに、高減衰装置の減衰係数cを設定すれば、
十分な応答低減効果が得られる。この範囲aとしては、
3次減衰定数h3 のピークと1次減衰定数h1 のピーク
の間が適当である。すなわち、3次のモードに対する減
衰定数h3 の最大値を与える減衰係数c3 と、1次のモ
ードに対する減衰定数h1 の最大値を与える減衰係数c
1 とを求め、前記高減衰装置の減衰係数cが c3 ≦c≦c1 となるように設定すればよい。FIG. 10 shows the relationship between the damping constant of the frame obtained from the complex eigenvalue and the damping coefficient c (t / kine) of the high damping device of each layer for the 1st to 3rd modes. If the damping coefficient c of the high damping device is set in the range a in which the following damping constants h 1 , h 2 and h 3 show 10 to 40%,
A sufficient response reduction effect can be obtained. For this range a,
It is suitable to be between the peak of the third-order damping constant h 3 and the peak of the first-order damping constant h 1 . That is, the damping coefficient c 3 that gives the maximum value of the damping constant h 3 for the third-order mode and the damping coefficient c 3 that gives the maximum value of the damping constant h 1 for the first-order mode
1 and the damping coefficient c of the high damping device may be set so that c 3 ≦ c ≦ c 1 .
【0039】減衰係数cがc3 より小さいと、架構の変
形が急激に大きくなり、またc1 より大きいと、振動抑
制効果としてはあまり差がないものの、高減衰装置の必
要耐力が大きくなる。If the damping coefficient c is smaller than c 3 , the deformation of the frame becomes sharply large, and if it is larger than c 1 , the vibration damping effect is not so different, but the required yield strength of the high damping device becomes large.
【0040】図11は地震応答スペクトルでみた応答低
減効果を示したものである。一般構造物の固有周期T1
に対して、柱梁架構を約半分とすることで、固有周期が
伸び(T2 )、スペクトルそのものが低下する。それと
ともに、減衰効果が2%程度から10〜40%に増加す
ることで、さらに応答スペクトルが低下し、固有周期が
わずかに短くなる(T3 )。このとき、通常問題となる
変形の増加は減衰効果が増加することで抑制できる。FIG. 11 shows the response reduction effect in the seismic response spectrum. Natural period T 1 of general structure
On the other hand, if the beam structure is reduced to about half, the natural period is extended (T 2 ) and the spectrum itself is reduced. At the same time, the damping effect increases from about 2% to 10 to 40%, which further lowers the response spectrum and slightly shortens the natural period (T 3 ). At this time, the increase in deformation, which is usually a problem, can be suppressed by increasing the damping effect.
【0041】以上は、高減衰装置の減衰係数cを規定し
て解析を行ったものであるが、本発明の高減衰装置では
装置の許容耐力も考慮する。すなわち、装置に作用する
荷重は地震の速度に略比例しており、減衰係数cが一定
の場合、地震のレベルに応じて装置に作用する荷重も大
きくなる。これに対し、本発明では上述したリリーフ弁
の作用により、所定以上のレベルの地震に対しては減衰
係数cが減少し、作用する荷重が装置の許容耐力に応じ
た一定の値に収まるようにしている。The above is the analysis performed by defining the damping coefficient c of the high damping device, but in the high damping device of the present invention, the allowable yield strength of the device is also taken into consideration. That is, the load acting on the device is approximately proportional to the velocity of the earthquake, and when the damping coefficient c is constant, the load acting on the device also increases according to the level of the earthquake. On the other hand, in the present invention, due to the action of the relief valve described above, the damping coefficient c is reduced for an earthquake of a predetermined level or more, and the load acting is kept within a constant value according to the allowable yield strength of the device. ing.
【0042】図12及び図13はこのような装置の特性
をグラフで表したものである。図12はF=cV〔Fは
装置に作用する荷重(tf)、cは装置の減衰係数(t
/kine)、Vは地震応答の速度(kine)〕の仮定のも
と、正弦波に対する荷重−変位関係を示したもので、図
中δ25は25kineレベルの地震応答の変位、δ50は50
kineレベルの地震応答の変位である。また、図13は荷
重−速度関係を示したもので、荷重100tに上限をお
き、25kineレベルの地震応答の速度V25を境に減衰係
数cが減少するのが分かる。FIGS. 12 and 13 are graphs showing the characteristics of such a device. FIG. 12 shows F = cV [F is the load (tf) acting on the device, and c is the damping coefficient (t
/ Kine), V is the load-displacement relationship for a sine wave under the assumption of the seismic response velocity (kine)]. In the figure, δ 25 is the displacement of the 25 kine level seismic response, and δ 50 is 50.
It is the displacement of kinematic seismic response. Further, FIG. 13 shows the load-velocity relationship, and it can be seen that the damping coefficient c decreases at the boundary of the velocity V 25 of the 25 kine level seismic response with an upper limit of 100 t for the load.
【0043】一例として24階建て、建物の高さが9
8.1m、基準階高さ3.90m、基準階床面積126
9m2 程度の鉄骨ラーメン構造の高層建物で、入力地震
動の最大速度振幅を50kineレベルに想定する。必要な
高減衰装置は1層に4台として、その許容耐力が非常に
大きい場合、例えば200tの場合には、減衰係数cを
25t/kineに設定すればよいことになる。しかし、本
発明では装置に余裕を持たせ、装置に作用する最大荷重
を100tに抑えるため、25kineレベルの地震に対し
ては減衰係数を25t/kineに設定し、それ以上の地震
に対してはリリーフ弁の作用により減衰係数cを減少さ
せ、装置部における荷重の増加を生じさせず、振幅の増
加に伴った減衰効果を発揮させることとする。As an example, there are 24 stories and the height of the building is 9
8.1m, standard floor height 3.90m, standard floor area 126
It is assumed that the maximum velocity amplitude of input seismic motion is 50 kine level in a high-rise building with a steel frame structure of about 9 m 2 . Four high damping devices are required for each layer, and when the allowable proof stress is very large, for example, 200 t, the damping coefficient c should be set to 25 t / kine. However, in the present invention, in order to allow the device to have a margin and to suppress the maximum load acting on the device to 100 t, the damping coefficient is set to 25 t / kine for the earthquake of 25 kine level, and for the earthquakes of more than that, The damping coefficient c is reduced by the action of the relief valve, the load on the device is not increased, and the damping effect with the increase of the amplitude is exhibited.
【0044】なお、高減衰装置は各階に設けてもよい
が、各次の振動モードの節にあたる階のみとして、効率
化を図ることも可能である。The high damping device may be provided on each floor, but it is also possible to improve the efficiency by providing only the floor corresponding to the node of each vibration mode.
【0045】図14は高減衰装置の他の実施例として、
装置の経年劣化対策を考慮したシール計画を示したもの
である。ピストン部は金属製のピストンシール29aを
用い、固定部については中心に弾性コア(コイルスプリ
ング)を内蔵し、これを1層または2層の金属被覆で覆
ったいわゆヘリコフレックス製の金属シール29b用い
ることで、メンテナンスフリーとしている。ロッド部及
びピストン式アキュムレーター部はフッ素樹脂製シール
29cを内側と外側の2段設け、外側のシール29cは
装置を取り付けた状態で交換可能なディテールとする。
これにより、装置を取り付けた状態で20年に1回程
度、外側のシール29cを交換するだけで足り、建物と
同程度の耐用年数を確保することができる。FIG. 14 shows another embodiment of the high damping device.
This shows a seal plan that takes into consideration the measures against deterioration over time of the equipment. A metal piston seal 29a is used for the piston part, and an elastic core (coil spring) is built in the center for the fixed part, and this is covered with one or two layers of metal coating. It is maintenance-free by using it. The rod portion and the piston type accumulator portion are provided with fluororesin seals 29c in two steps, an inner side and an outer side, and the outer side seal 29c is a replaceable detail with the device attached.
As a result, it is sufficient to replace the outer seal 29c about once every 20 years with the device attached, and it is possible to secure a service life equivalent to that of a building.
【0046】[0046]
【発明の効果】 油圧シリンダー形式の簡単な機構で、かつコンパク
トな装置で高減衰性能を実現しており、構造物内への適
用が容易である。EFFECTS OF THE INVENTION With a simple mechanism of a hydraulic cylinder and a compact device, high damping performance is realized, and it is easy to apply it to a structure.
【0047】 調圧弁及びリリーフ弁をピストン内部
に設けた構造であり、シール性を確保することで、性能
安定性及び信頼性の高い装置が作れる。With the structure in which the pressure regulating valve and the relief valve are provided inside the piston, and by ensuring the sealing property, a device with high performance stability and reliability can be manufactured.
【0048】 調圧弁としてポペット弁を用いること
により、温度変化による性能変動の少ない装置が作れ
る。By using a poppet valve as the pressure regulating valve, it is possible to make a device with less performance fluctuation due to temperature change.
【0049】 リリーフ弁により、装置を破壊の危険
性から解放できるとともに、建物各階に設置する装置の
数が規定でき、歩留まりが向上する。また、装置に設計
荷重以上かからないことで、取り付け構造等の周りの部
材の省力化が図れ、装置も含めてコンパクトな納まりを
実現できる。With the relief valve, the device can be released from the risk of destruction, and the number of devices to be installed on each floor of the building can be regulated to improve the yield. In addition, since the design load is not applied to the device, it is possible to save the labor of members around the mounting structure and the like, and it is possible to realize a compact housing including the device.
【0050】 本発明の装置を構造物に適用すること
により、受動型の高減衰構造物が実現でき、高い制震効
果が得られる。これにより地震、風等の外乱による揺れ
を大幅に低減でき、建物の構造安全性を高めるととも
に、快適な居住空間を提供できる。By applying the device of the present invention to a structure, a passive high damping structure can be realized and a high damping effect can be obtained. As a result, shaking due to disturbances such as earthquakes and winds can be significantly reduced, the structural safety of the building can be improved, and a comfortable living space can be provided.
【図1】本発明の高減衰装置の基本構造を示したもの
で、(a) は鉛直断面図、(b) はそのA−A断面図であ
る。1 shows a basic structure of a high damping device of the present invention, (a) is a vertical sectional view and (b) is an AA sectional view thereof.
【図2】本発明の高減衰装置全体の概要を示すモデル図
である。FIG. 2 is a model diagram showing an outline of the entire high damping device of the present invention.
【図3】本発明の高減衰装置の一実施例を示す断面図で
ある。FIG. 3 is a cross-sectional view showing an embodiment of the high attenuation device of the present invention.
【図4】調圧弁部分の詳細を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing details of a pressure regulating valve portion.
【図5】調圧弁の他の例を示したもので、(a) は正面
図、(b) は側面図(一部断面)である。FIG. 5 shows another example of the pressure regulating valve, (a) is a front view and (b) is a side view (partial cross section).
【図6】リリーフ弁の一例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a relief valve.
【図7】バイパス及びアキュムレーター部分の構造の一
例を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing an example of a structure of a bypass and accumulator portion.
【図8】(a) は本発明に係る高減衰構造物、(b) は比較
例としての一般構造物を概念的に示した立面図である。FIG. 8A is an elevational view conceptually showing a high damping structure according to the present invention and FIG. 8B conceptually showing a general structure as a comparative example.
【図9】高減衰構造物の一層分の振動モデル図である。FIG. 9 is a vibration model diagram of one layer of the high damping structure.
【図10】複素固有値より求めた架構の減衰定数と、高
減衰装置の減衰係数関係を1〜3次のモードについて示
したグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the damping constant of the frame obtained from the complex eigenvalue and the damping coefficient of the high damping device for the 1st to 3rd modes.
【図11】地震応答スペクトルでみた応答低減効果を示
すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a response reduction effect viewed from an earthquake response spectrum.
【図12】本発明の高減衰装置の荷重−変位関係の特性
を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the load-displacement relationship characteristics of the high damping device of the present invention.
【図13】本発明の高減衰装置の荷重−速度関係の特性
を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the load-velocity relationship characteristics of the high damping device of the present invention.
【図14】本発明の高減衰装置の他の実施例におけるシ
ールの配置例を示す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view showing an arrangement example of a seal in another embodiment of the high damping device of the present invention.
1…高減衰構造物、2…柱、3…梁、4…ブレース、1
0…高減衰装置、11…シリンダー、12…ピストン、
14…油圧室、15、16…取付部、17…調圧弁、1
8…アキュムレーター、19…バイパス、20…チェッ
ク弁、21…オリフィス、25…スリット、27…リリ
ーフ弁、28…スプリング、29a…ピストンシール、
29b…金属シール、29c…フッ素樹脂製シール1 ... High damping structure, 2 ... Column, 3 ... Beam, 4 ... Brace, 1
0 ... High damping device, 11 ... Cylinder, 12 ... Piston,
14 ... Hydraulic chamber, 15, 16 ... Mounting portion, 17 ... Pressure regulating valve, 1
8 ... Accumulator, 19 ... Bypass, 20 ... Check valve, 21 ... Orifice, 25 ... Slit, 27 ... Relief valve, 28 ... Spring, 29a ... Piston seal,
29b ... Metal seal, 29c ... Fluororesin seal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 孝二 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 高橋 元一 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 松永 義憲 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 丹羽 直幹 東京都港区元赤坂一丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 水野 孝之 東京都調布市飛田給二丁目19番1号 鹿島 建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 古川 邦雄 神奈川県相模原市麻溝台一丁目12番1号 カヤバ工業株式会社相模工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Koji Ishii 2-1-1, Tobita, Chofu-shi, Tokyo Kashima Construction Co., Ltd. Technical Research Institute (72) Inventor Motoichi Takahashi 1-2-2 Motoakasaka, Minato-ku, Tokyo 7 Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yoshinori Matsunaga 1-2-2 Moto-Akasaka, Minato-ku, Tokyo 7 Kashima Construction Co., Ltd. (72) In-house Naoki Niwa 1-2-Chome, Moto Akasaka, Minato-ku, Tokyo No. 7 Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Mizuno No. 19-1 Tobita, Chofu, Tokyo Metropolitan Government Technical Research Institute Kashima Construction Co., Ltd. (72) Kunio Furukawa 1-12-1, Asamizodai, Sagamihara City, Kanagawa Prefecture No. Kayaba Industry Co., Ltd. Sagami Factory
Claims (3)
るシリンダー本体と、前記シリンダー本体内を移動する
ピストンと、前記シリンダー本体の一端から出入し、前
記シリンダー本体が固定された架構または耐震要素と対
向する架構または耐震要素に連結されるピストンロッド
と、前記ピストンの両側に形成された油圧室と、前記ピ
ストンを貫通して前記両油圧室を連通させる複数の流路
と、前記両油圧室を連結するバイパスに設けたアキュム
レーターと、前記バイパスの前記油圧室のそれぞれと前
記アキュムレーターとの間に設けられ、前記油圧室から
の油の流出を阻止するための一対のチェック弁と、前記
バイパスに前記各チェック弁と並列に設けたオリフィス
とからなり、前記ピストンを貫通する前記複数の流路
に、前記両油圧室の一方から他方へ向かう各方向の調圧
弁及びリリーフ弁を分散配置したことを特徴とする制震
構造物用高減衰装置。1. A cylinder body connected to a frame or seismic element of a structure, a piston moving in the cylinder body, and a frame or seismic element fixed to the cylinder body, the cylinder body being fixed in and out from one end of the cylinder body. A piston rod connected to a frame or a seismic element facing each other, hydraulic chambers formed on both sides of the piston, a plurality of passages penetrating the piston to communicate the hydraulic chambers, and the hydraulic chambers. An accumulator provided in a bypass connecting the two, and a pair of check valves provided between each of the hydraulic chambers of the bypass and the accumulator, for preventing the outflow of oil from the hydraulic chamber; The bypass includes an orifice provided in parallel with each of the check valves, and one of the hydraulic chambers is provided in each of the plurality of passages penetrating the piston. A high damping device for a vibration control structure, in which pressure regulating valves and relief valves in each direction from one direction to the other are arranged in a distributed manner.
めのポペット弁である請求項1記載の制震構造物用高減
衰装置。2. The high damping device for a vibration control structure according to claim 1, wherein the pressure regulating valve is a poppet valve for giving a predetermined damping coefficient.
よう設定されている請求項1または2記載の制震構造物
用高減衰装置。3. The high damping device for a vibration control structure according to claim 1, wherein the relief valve is set to open with a hydraulic pressure of a predetermined value or more.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3219963A JP2528573B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | High damping device for vibration control structures |
US07/901,567 US5347771A (en) | 1991-06-20 | 1992-06-19 | High damping device for seismic response controlled structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3219963A JP2528573B2 (en) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | High damping device for vibration control structures |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0559841A true JPH0559841A (en) | 1993-03-09 |
JP2528573B2 JP2528573B2 (en) | 1996-08-28 |
Family
ID=16743782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3219963A Expired - Lifetime JP2528573B2 (en) | 1991-06-20 | 1991-08-30 | High damping device for vibration control structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2528573B2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002266936A (en) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Kayaba Ind Co Ltd | Base isolation device |
JP2008275138A (en) * | 2007-03-30 | 2008-11-13 | Nifco Inc | Damper device |
JP2012172817A (en) * | 2011-02-24 | 2012-09-10 | Kyb Co Ltd | Pneumatic shock absorber |
JP2015161347A (en) * | 2014-02-26 | 2015-09-07 | 日立機材株式会社 | hydraulic damper |
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JP2016103101A (en) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 株式会社東芝 | Aseismic analysis apparatus, method and program |
CN112832399A (en) * | 2021-01-04 | 2021-05-25 | 山东电力工程咨询院有限公司 | Multistage self-adaptive composite inertial volume vibration reduction device, method and structure |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3219963A patent/JP2528573B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2528573B2 (en) | 1996-08-28 |
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