JPH06307117A - Damping structure of mega-structure brace frame assembled with damper unit - Google Patents

Damping structure of mega-structure brace frame assembled with damper unit

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JPH06307117A
JPH06307117A JP9320793A JP9320793A JPH06307117A JP H06307117 A JPH06307117 A JP H06307117A JP 9320793 A JP9320793 A JP 9320793A JP 9320793 A JP9320793 A JP 9320793A JP H06307117 A JPH06307117 A JP H06307117A
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brace
damper
damper unit
frame
brace frame
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Masami Takagi
政美 高木
Soichi Kawamura
壮一 河村
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Abstract

PURPOSE:To reduce oscillation of a buiding constructed by mega-structure method, due to earthquakes and wind. CONSTITUTION:The axial ends of each same directional brace 4a, 4b (5a, 5b) in the crossing of at least one of brace 4(5) of the outer peripheral side brace frame 2 and the inner peripheral side brace frame 3 of a building, are connected to each other through a damper unit 10 so as to be transferable to mutually reverse directions. In this way, horizontal vibrations of the building due to earthquakes and wind can be attenuated by the damper unit 10. Vibrations of the wide range from a small amplitude to a large amplitude can be attenuated by use of a frictional damper, a rotary damper, etc., as the damper unit 10.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、地震や風による構造
物の振動をブレースの交差部に組み込まれたダンパーユ
ニットにより低減するメガストラクチャー架構の制振構
造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration control structure of a megastructure frame structure in which vibration of a structure due to an earthquake or wind is reduced by a damper unit incorporated at an intersection of braces.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、構造物のパッシブ型制振構造とし
て、建築架構の一部、すなわち耐震壁、ブレースに大き
な減衰を付与する方法がある。減衰の付与には、粘弾性
体、摩擦あるいは鋼材等の非線形特性を利用した弾塑性
ダンパーが用いられる。これらのシステムはダンパーが
変形することによりエネルギーを消散して制振効果を得
るものであり、大きな振幅レベルにならないと制振効果
を発揮出来ない。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a passive vibration control structure for a structure, there is a method of giving a large damping to a part of a building frame, that is, an earthquake resistant wall or a brace. An elasto-plastic damper utilizing a non-linear characteristic such as a viscoelastic body, friction, or a steel material is used to impart damping. These systems are designed to dissipate energy by the deformation of the damper to obtain a damping effect, and the damping effect cannot be exhibited unless the amplitude level becomes large.

【0003】一方、近年メガストラクチャー架構の建物
が建設され始めているが、これらに減衰機構を付与して
制振効果を期待できるものはない。
On the other hand, in recent years, buildings with megastructure frames have begun to be constructed, but there is no one that can be expected to have a vibration damping effect by adding a damping mechanism to them.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の制振構造は、パ
ッシブタイプであり、構造物が変形し、その変形をダン
パーが受けることによってエネルギーを消散する。従っ
て、微小変形時にはダンパーの効果が得られず、大きな
振幅レベルにならないと制振効果を発揮出来ない。ま
た、各層にシステムを配置しなければならず、設置が大
変である。さらに、ダンパーに変形を与えるために、例
えば、梁の剛性を挙げるなど架構の設計を特別に考慮し
なければならない場合も生じる。
The vibration damping structure described above is of a passive type, in which the structure is deformed and the damper receives the deformation to dissipate the energy. Therefore, the effect of the damper cannot be obtained at the time of slight deformation, and the damping effect cannot be exhibited unless the amplitude level becomes large. Also, the system must be placed in each layer, which makes installation difficult. In addition, in order to deform the damper, it may be necessary to specially consider the frame design, for example, to increase the rigidity of the beam.

【0005】メガストラクチャー架構の場合には、現在
減衰機構を付与するものはない。しかし、メガストラク
チャー架構に減衰装置を取り付けることが出来れば、架
構が大きいため変形が大きくなり、上記制振装置に比べ
微小レベルから制振効果が期待でき、システムを設置す
る箇所が少なくて済むという利点がある。この発明は、
上記のような問題を解決して、数少ない装置の設置によ
り微小振幅レベルから大振幅レベルまで制振効果を期待
できる制振構造を構築することを目的とする。
In the case of a megastructure frame, there is currently no one that provides a damping mechanism. However, if it is possible to attach a damping device to the megastructure frame, the deformation will be large because the frame is large, the vibration damping effect can be expected from a micro level compared to the above vibration damping device, and the number of places to install the system will be small. There are advantages. This invention
It is an object of the present invention to solve the above problems and construct a vibration damping structure that can expect a vibration damping effect from a small amplitude level to a large amplitude level by installing a few devices.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明においては、メガストラクチャー構法によ
る建物の外周側及び内周側の少なくとも一方のブレース
の交差部における同一方向の各ブレースの軸端部を、ダ
ンパーユニットを介して互いに反対方向に移動自在に結
合してある。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the axial end of each brace in the same direction at the intersection of at least one of the brace on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the building by the megastructure construction method. The parts are coupled via a damper unit so as to be movable in opposite directions.

【0007】[0007]

【作用】この発明の制振構造は建物の水平荷重を支持す
るブレース架構に組み込まれたダンパーユニットによ
り、地震,風による建物の振動を小振幅から大振幅に至
る広い範囲に亘り減衰して低減させる。ダンパーユニッ
トをアクティブに制御する場合には、小振幅時の制振効
果をさらに高めることが可能である。
The damping structure of the present invention reduces the vibration of the building due to an earthquake or wind over a wide range from small amplitude to large amplitude by the damper unit incorporated in the brace frame supporting the horizontal load of the building. Let When the damper unit is actively controlled, it is possible to further enhance the vibration damping effect when the amplitude is small.

【0008】[0008]

【実施例】図1は、この発明の制振構造を設けたメガス
トラクチャー構法による建物の実施例であり、同図aは
内部フレーム1、同図bは内部フレーム1の外周側に構
築された外周側ブレース架構2、同図cは内部フレーム
1の内周側に構築された内周側ブレース架構3をそれぞ
れ示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an embodiment of a building by a megastructure construction method provided with a vibration damping structure of the present invention, in which FIG. 1A is constructed on the inner frame 1 and FIG. An outer peripheral side brace frame 2 and FIG. 1C respectively show an inner peripheral side brace frame 3 constructed on the inner peripheral side of the inner frame 1.

【0009】外周側ブレース架構2を構成するブレース
4の引張材4aと圧縮材4bとの交差部はダンパーユニ
ット10を介して結合し、内周側ブレース架構3を構成
するブレース5の引張材5aと圧縮材5bとの交差部も
同様にダンパーユニット10を介して結合し、これらの
ブレース架構2,3は特定階層ごとにピン接合6してあ
る。
The crossing portion of the tension member 4a and the compression member 4b of the brace 4 which constitutes the outer peripheral side brace frame 2 is connected through the damper unit 10 and the tension member 5a of the brace 5 which constitutes the inner peripheral side brace frame 3. Similarly, the crossing portion between the compression member 5b and the compression member 5b is also connected via the damper unit 10, and the brace frames 2 and 3 are pin-joined 6 for each specific layer.

【0010】この建物の外周側ブレース架構2と内周側
ブレース架構3とは水平荷重を負担し、内部フレーム1
は鉛直荷重を支持し、水平荷重の一部を負担するように
なっており、外周側及び内周側ブレース架構2,3に組
み込まれたダンパーユニット10によって水平方向の振
動を低減させるようにしてある。ダンパーユニット10
としては、たとえば摩擦ダンパー,ロータリーダンパー
等を使用することができる。
The outer peripheral brace frame 2 and the inner peripheral brace frame 3 of this building bear a horizontal load, and the inner frame 1
Supports a vertical load and bears a part of the horizontal load. The damper unit 10 incorporated in the outer and inner brace frames 2 and 3 reduces horizontal vibration. is there. Damper unit 10
For example, a friction damper, a rotary damper or the like can be used.

【0011】図2は摩擦ダンパー10aを用いたブレー
ス架構を示し、1方向の2部材からなるブレース4a,
5aの軸端部と、これに交差する方向の2部材からなる
ブレース4b,5bの軸端部とを、それぞれ摩擦材11
を挟み込んで重ね合わせ、一方のブレース4a,5aの
軸端部と他方のブレース4b,5bの軸端部との間にベ
アリング材,テフロン材等の低摩擦材12を介在させて
密着状態としたものを、両側面にコイルばね13を挿ん
で圧着板14をボルト15により所定の力で締め付けて
ある。各摩擦材11の周辺にはオイルプレッシャーユニ
ット16が設けてあり、この油圧を変化させることによ
り摩擦材11の締め付け力を加減し、摩擦力を適宜の強
さに調節する。これにより同一方向のブレース4a(5
a)又は4b(5b)の各軸端部が、摩擦力を受けた状
態で互いに反対方向に移動できるようにしてある。
FIG. 2 shows a brace frame using a friction damper 10a, which is a brace 4a composed of two members in one direction.
The shaft end of 5a and the shaft ends of the braces 4b and 5b composed of two members in the direction intersecting the shaft 5a are respectively provided with the friction material 11
Are sandwiched and overlapped, and a low friction material 12 such as a bearing material or a Teflon material is interposed between the shaft ends of the one brace 4a and 5a and the shaft ends of the other brace 4b and 5b to bring them into a close contact state. Coil springs 13 are inserted on both side surfaces of the product, and a crimping plate 14 is tightened with bolts 15 with a predetermined force. An oil pressure unit 16 is provided around each friction material 11, and by changing the hydraulic pressure, the tightening force of the friction material 11 is adjusted to adjust the friction force to an appropriate strength. This allows brace 4a (5
The shaft ends of a) or 4b (5b) can move in mutually opposite directions under the frictional force.

【0012】この摩擦ダンパー10aは、建物に生じる
振幅に応じて小振幅時には摩擦力を小さくし、大振幅時
には摩擦力を大きくすることにより、広い範囲の振幅に
対する減衰力を建物に付与することができる。なお、コ
イルばね13を介して摩擦材11を締め付ける代わり
に、油圧ユニットを用いて締め付け力を加減することも
可能であるが、このようにした場合は常時油圧を作用さ
せておく必要がある。
The friction damper 10a can apply a damping force to a wide range of amplitude to the building by reducing the frictional force when the amplitude is small and increasing the frictional force when the amplitude is large according to the amplitude generated in the building. it can. Note that, instead of tightening the friction material 11 via the coil spring 13, it is possible to adjust the tightening force using a hydraulic unit, but in such a case, it is necessary to constantly apply hydraulic pressure.

【0013】図3はロータリーダンパー10bを用いた
ブレース架構を示し、1方向の2部材からなるブレース
4a,5aの軸端部と、これに交差する方向の2部材か
らなるブレース4b,5bの軸端部とを、それぞれ回転
盤17の外周縁に回転自在に取り付け、回転盤17の軸
体17aは、床6に設置したACサーボモータ18によ
り駆動される減速装置19に連結した構造になってい
る。ACサーボモータ18は低速でトルクの大きいもの
を選定してある。このロータリーダンパー10bにより
同一方向のブレース4a(5a)の各軸端部の反対方向
への移動が、回転盤17の軸心の周りの回転成分に変換
されるから、小振幅時には回転盤17にACサーボモー
タ18のトルクを減衰装置19を介して伝達して振動を
制御し、大振幅時にはACサーボモータ18が減衰装置
として作動するようにして減衰力を付与する。
FIG. 3 shows a brace frame using a rotary damper 10b. The shaft ends of the braces 4a and 5a consisting of two members in one direction and the shafts of the braces 4b and 5b consisting of two members in a direction intersecting with the shaft ends. The end portions are rotatably attached to the outer peripheral edge of the turntable 17, and the shaft body 17a of the turntable 17 is connected to the speed reducer 19 driven by the AC servomotor 18 installed on the floor 6. There is. The AC servo motor 18 is selected to have a low speed and a large torque. This rotary damper 10b converts the movement of each axial end portion of the brace 4a (5a) in the same direction in the opposite direction into a rotational component around the axis of the rotary disc 17, so that the rotary disc 17 is rotated when the amplitude is small. The torque of the AC servo motor 18 is transmitted through the damping device 19 to control the vibration, and when the amplitude is large, the AC servo motor 18 operates as the damping device to provide the damping force.

【0014】この発明は、メガストラクチャー建物の外
周側と内周側との双方のブレース架構に適用する場合に
限らず、何れか一方のみのブレース架構に適用してもよ
く、たとえば中小程度の水平変位を制御する場合は、外
周側ブレース架構にダンパーユニットを組み込み、大き
な水平変位を制御する場合は内周側ブレース架構にダン
パーユニットを組み込むのが好ましい。
The present invention is not limited to being applied to both the outer and inner brace frames of a megastructure building, but may be applied to only one of the brace frames. When controlling the displacement, it is preferable to incorporate a damper unit in the outer peripheral side brace frame, and when controlling a large horizontal displacement, incorporate the damper unit in the inner peripheral side brace frame.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、地震や風による建物の水平方向の振動を小振幅から
大振幅に至るまでの広い範囲に亘って低減することがで
きるから、居住性の改善、耐震安全性の向上が図れるだ
けでなく、建物の水平荷重を外周側及び内周側のブレー
ス架構が支持し、内部フレームは鉛直荷重のみを支持さ
せることも可能である。この場合、柱,梁の設計上の断
面が小さくなり、有効に活用できる空間を広く確保する
ことが可能となるから、メガストラクチャー構法による
高層,超高層の建物に極めて好都合であるという効果が
併せて得られる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the horizontal vibration of a building due to an earthquake or wind over a wide range from a small amplitude to a large amplitude. Not only can the safety and seismic safety be improved, the horizontal load of the building can be supported by the outer and inner brace frames, and the internal frame can support only the vertical load. In this case, the design cross-section of columns and beams will be small, and it will be possible to secure a large space that can be effectively used, which is extremely advantageous for high-rise and super-high-rise buildings by the megastructure construction method. Obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例を示す側面図である。FIG. 1 is a side view showing an embodiment of the present invention.

【図2】摩擦ダンパーを用いたブレース架構を示す正面
図a,図aのA−A線断面図b,図bのB−B断面図c
である。
FIG. 2 is a front view a showing a brace frame using a friction damper, a sectional view taken along the line AA of FIG. A, and a sectional view taken along the line BB of FIG.
Is.

【図3】ロータリーダンパーを用いたブレース架構を示
す正面図a,側面図bである。
FIG. 3 is a front view a and a side view b showing a brace frame using a rotary damper.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 外周側ブレース架構 3 内周側ブレース架構 4,5 ブレース 10 ダンパーユニット 2 Outer brace frame 3 Inner brace frame 4, 5 Brace 10 Damper unit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 メガストラクチャー構法による建物の外
周側及び内周側の少なくとも一方のブレース架構のブレ
ースの交差部における同一方向の各ブレースの軸端部
を、ダンパーユニットを介して互いに反対方向に移動自
在に結合してなるメガストラクチャーブレース架構制振
構造。
1. A shaft end of each brace in the same direction at an intersection of braces of at least one of the outer and inner perimeter sides of a building according to the megastructure construction is moved in opposite directions via a damper unit. Megastructure brace frame vibration control structure that is freely connected.
【請求項2】 ダンパーユニットとして摩擦ダンパーが
組み込まれた請求項1記載の制振構造。
2. The vibration damping structure according to claim 1, wherein a friction damper is incorporated as the damper unit.
【請求項3】 ダンパーユニットとしてロータリダンパ
ーが組み込まれた請求項1記載の制振構造。
3. The vibration damping structure according to claim 1, wherein a rotary damper is incorporated as the damper unit.
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