JPH06346630A

JPH06346630A - 構造物の振動制御装置

Info

Publication number: JPH06346630A
Application number: JP5136112A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagataki; 慶明長瀧; Shunji Fujii; 俊二藤井; Hisayoshi Hashizume; 尚慶橋詰
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1993-06-07
Filing date: 1993-06-07
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】弾塑性ダンパー全体を、降伏させることなく、
地震時の変位に充分，追従可能にすることを目的として
いる。【構成】構造物１の柱脚２と基礎３との間に、それぞれ
バネ支承部材であるスプリングバネ４が軸を上下に配設
されている。基礎梁６と基礎３との間には、弾塑性ダン
パーである鋼棒材５が複数個，配設されている。その各
鋼棒材５は、その下端部を基礎３に固定されて上方に延
び、上端部側５ａを基礎梁６下面に穿設された各凹鞘部
７へそれぞれ同軸に遊挿されている。鋼棒材５は、凹鞘
部７内を上下方向にスライド可能となっている。鋼棒材
５を遊挿する凹鞘部７の内径を相違して設定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、常時微動等の小振動を
防振すると共に、地震等による大振動を速やかに低減可
能な建築構造物の振動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、免振のために建築構造物に設けら
れる振動制御装置としては、例えば、特公昭６１−１８
６３２号公報などに記載されているものがある。これ
は、構造物と基礎との間に滑り支承を介装することによ
って、地震動に対して、構造物を水平方向へ滑動させて
該構造物に入力される振動を低減し、また、該構造物と
基礎との間に介装された鋼棒材等からなる弾塑性ダンパ
ーの曲げ変形によって、上記振動の振動エネルギーを吸
収させ、かつ、上記構造物の水平変位に抵抗させてい
る。

【０００３】しかしながら、上記のような振動制御装置
にあっては、上下振動の低減についてはほとんど考えら
れておらず、また、地盤から構造物に伝達される常時微
動や地下鉄や軌道から発生する交通振動等の小振動の低
減についてもあまり考慮されていない。そこで、従来、
基礎と構造物との間に上記滑り支承の代わりにスプリン
グバネ等のバネ支承部材を介装して、上下振動の防振を
も考慮したものが広く使用されている。

【０００４】しかし、この振動制御装置では、最適な減
衰性能を持たせるために、入力する振動に合わせてバネ
支承部材の減衰定数を設定する必要があるが、上記交通
振動などから伝達してくる小振動の卓越周期は０．１秒
以下であるので、その小振動に対する最適な減衰定数
は、一般に、０〜数％がよいとされ、一方、地震時の構
造物の安全を確保するためには、該減衰定数を、地震動
の卓越周期に合わせて１０〜４０％程度に設定する必要
がある。

【０００５】このため、従来では、例えば、バネ支承部
材の減衰定数を小振動に合わせて設定して、該バネ支承
部材で常時微動等の小振動の防振を実施させ、滅多に発
生しない地震による大振動に対しては、ストッパを設置
したり弾塑性ダンパーの弾塑性変形及び降伏で吸収させ
るようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の振動制御装置では、弾塑性ダンパーの両端
部がそれぞれ構造物及び基礎に支承されているので、構
造物の水平変位（基礎に対する構造物の層間変位）に対
して各弾塑性ダンパーが小振動時にも殆ど同時に曲げ変
形を生じて、図７のような復元力特性をもつようにな
る。

【０００７】即ち、構造物の変位に対して、各弾塑性ダ
ンパーには、殆ど同時に同量の曲げ変形が同期をとって
生じて、大地震に対して殆ど同時に降伏してしまうた
め、上記従来の弾塑性ダンパー構成では、構造物の層間
変位に追従可能な弾塑性領域が狭いという問題がある。
また、各弾塑性ダンパーは、上記のように、常時、構造
物と基礎とに接触した状態であるので、バネ支承部材で
伝達防止をした小振動が、該弾塑性ダンパーを介して構
造物に入力されてしまう恐れがあるという問題もある。

【０００８】なお、全弾塑性ダンパーの降伏による構造
物の大変位を防止するために、従来、例えば，ストッパ
を設けることも実施されているが、該ストッパへの衝突
時に衝撃が発生するという問題がある。本発明は、上記
のような問題点に着目してなされたもので、弾塑性ダン
パー全体を、降伏させることなく、地震時の変位に充
分，追従可能にすることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の構造物の振動制御装置は、基礎と構造物と
の間に介装される振動制御装置において、上記基礎と構
造物との間に介装されるバネ支承部材と、基礎若しくは
構造物の一方に固定され他方に向けて延びる複数の弾塑
性ダンパーと、上記他方の対向面に設けられて上記各弾
塑性ダンパーの先端部をそれぞれ軸方向へ移動可能に遊
挿する複数の凹鞘部と、を備えると共に、上記各凹鞘部
の内周面とその各凹鞘部内に挿入された弾塑性ダンパー
の先端部外側面との間隙を、それぞれ相違させたことを
特徴としている。

【００１０】

【作用】バネ支承部材の減衰定数を常時微動等の小振動
に対応させて小さく設定しておくことで、車両走行や地
下鉄走行等による交通振動や工場等から発生する環境振
動等の小振動に対して、その振動の水平振動及び上下振
動を、スプリングバネ等のバネ支承部材で３次元的に防
振して、該小振動が構造物に伝達されることを防止す
る。

【００１１】このとき、弾塑性ダンパーの先端部は凹鞘
部へ遊嵌状態であるので、上記小振動に対する構造物の
微小変位では曲げ変形しないと共に、基礎に伝達された
小振動が、該塑性ダンパーを介して構造物に伝達される
ことがない。また、弾塑性ダンパーは、軸方向に移動可
能に凹鞘部内に配置されているので、軸方向の小振動
（小変位）に対しても該弾塑性ダンパーの先端部が凹鞘
部と当接することが防止される。

【００１２】そして、大地震が入力されると、構造物は
水平方向に大きく変位しようとするが、弾塑性ダンパー
が、それぞれ各凹鞘部の内周面と当接しその曲げ変形に
よって抵抗することで、該構造物の水平変位に応じた弾
塑性履歴ループで振動を速やかに減衰する。このとき、
各弾塑性ダンパーと凹鞘部との間の間隙を相違させてお
くことによって、上記間隙の狭い弾塑性ダンパーから順
次凹鞘部に当接して多段階に曲げ変形を開始するので、
弾塑性ダンパー全体としての弾塑性領域が広くなり、弾
塑性ダンパー全体が降伏するまでの、構造物の層間変位
に追従可能な弾塑性領域が従来よりも広くなって、地震
時の上記変位に応じた復元力特性を与えることができる
ようになる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず構成を説明すると、図１に示すように、構造物１の
柱脚２と基礎３との間に、それぞれバネ支承部材である
スプリングバネ４が軸を上下に配設され、該スプリング
バネ４によって構造物１が基礎３にバネ支承されてい
る。

【００１４】また、構造物１の基礎梁６と基礎３との間
には、弾塑性ダンパーである鋼棒材５が複数個（図１で
は３本），軸を上下に向けて配設されている。その各鋼
棒材５は、その下端部を基礎３に固定されて上方に延
び、上端部側５ａを基礎梁６下面に穿設された各凹鞘部
７へそれぞれ同軸に遊挿されている。その鋼棒材５の天
端と凹鞘部７の底面とは上下方向（軸方向）に所定のク
リアランスを有していて、該鋼棒材５が凹鞘部７内を上
下方向に移動可能となっている。

【００１５】また、上記鋼棒材５は、図２に示すよう
に、柱２，２間方向に３本並んで配設され、しかも、該
鋼棒材５を遊挿する凹鞘部７の内径を相違させるように
設定されている。このような構成の振動制御装置では、
交通振動等の微振動が発生したときには、スプリングバ
ネ４がその振動を吸収して構造物１への伝達を防止す
る。

【００１６】このとき、構造物１と基礎３との層間変位
が小さいので、鋼棒材５は、凹鞘部７の内周面に当接す
ることがなく、該鋼棒材５を介して基礎３から構造物１
への振動伝達が遮断されている。また、大地震の際に
は、スプリングバネ４で振動が吸収しきれず、構造物１
と基礎３との層間変位が大きくなるが、鋼棒材５が凹鞘
部７に当接し上記変位量に応じた曲げ変形を生じて、そ
の振動エネルギーを弾塑性履歴ループとして吸収し、該
振動を速やかに低減する。

【００１７】このとき、凹鞘部７の内径、即ち、上記鋼
棒材５と凹鞘部７との間の間隙をそれぞれ相違してある
ので、各鋼棒材５は順次、間隔の狭いものから段階的に
当接して曲げ変形を開始する。このため、各鋼棒材５の
発生している曲げ量が相違して弾塑性ダンパーが同時に
降伏することなく、上記変位量に対する、弾塑性ダンパ
ー全体が降伏するまでの弾塑性領域が従来よりも広くな
って、地震時の上記変位に応じた復元力特性を付与する
ことができるようになる。

【００１８】例えば、上記３本の鋼棒材５と凹鞘部７内
周面との間隙を、図３に示すように、それぞれｘ，ｙ，
ｚとし、また、ｘ＜ｙ＜ｚと間隙を相違するように設定
すると、弾塑性ダンパー全体による復元力特性は図４に
示すようなものとなり、従来の弾塑性ダンパーの設置構
成では弾塑性ダンパー全部が降伏するような変位が構造
物１に発生しても、本実施例の弾塑性ダンパーの設置構
成では全部が同時に降伏することなく、上記変位に応じ
た復元力特性を発生する。

【００１９】なお、上記実施例では、弾塑性ダンパーで
ある鋼棒材５を基礎３に固定して上方に延ばすと共に凹
鞘部７を基礎梁６底面に設けているが、鋼棒材５の上端
部を基礎梁６底面に固定して下方に延ばすと共に該凹鞘
部７を基礎３側に形成してもよい。また、上記実施例で
は、柱間の基礎梁６に一列に並ぶように配置している
が、図５に示すように、スプリングバネ４を挟んで一列
に並ぶように、柱脚２に配置してもよい。また、該鋼棒
材５は、一列に配置する必要はなく、図６に示すよう
に、スプリングバネ４の周りを囲むように配置したりし
てもよい。

【００２０】また、上記実施例では、バネ支承部材とし
てスプリングバネ４を例示したが、空気バネや防振ゴム
等の公知のバネ支承部材を採用してもよい。また、上記
実施例では、弾塑性ダンパーを軸を上下方向に向けて配
設しているが、上記配置とは別に、弾塑性ダンパーを水
平方向に軸を向けて配設させて、上下方向の振動低減に
利用させてもよい。

【００２１】また、上記実施例では、凹鞘部７の穴径を
相違させて鋼棒材５と凹鞘部７内の間隔を相違させてい
るが、鋼棒材５の太さを相違させたりして両者５，７間
の間隔を相違させてもよい。更に、各鋼棒材５の剛性を
変えることで、弾塑性ダンパー全体の上記復元力特性を
最適なものに設定することもできる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の構造
物の振動制御装置は、交通振動や常時微動等の小振動の
構造物への伝達を防止すると共に、弾塑性ダンパー全体
によって、大地震による構造物の変位に対して、従来よ
りも広い範囲で追従した復元力特性を付与させることが
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の振動制御装置を示す側面
図である。

【図２】本発明に係る実施例の振動制御装置を示す平面
図である。

【図３】本発明に係る実施例の各鋼棒材と凹鞘部との間
隙を示す図である。

【図４】本発明に係る実施例の復元力特性を示す図であ
る。

【図５】本発明に係る第２実施例の振動制御装置を示す
平面図である。

【図６】本発明に係る第３実施例の振動制御装置を示す
平面図である。

【図７】従来の復元力特性を示す図である。

【符号の説明】

１構造物２柱脚３基礎４スプリングバネ（バネ支承部材）５鋼棒材（弾塑性ダンパー）６基礎梁７凹鞘部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基礎と構造物との間に介装される振動制
御装置において、上記基礎と構造物との間に介装される
バネ支承部材と、基礎若しくは構造物の一方に固定され
他方に向けて延びる複数の弾塑性ダンパーと、上記他方
の対向面に設けられて上記各弾塑性ダンパーの先端部を
それぞれ軸方向へ移動可能に遊挿する複数の凹鞘部と、
を備えると共に、上記各凹鞘部の内周面とその各凹鞘部
内に挿入された弾塑性ダンパーの先端部外側面との間隙
を、それぞれ相違させたことを特徴とする構造物の振動
制御装置。