JPH10121775A - 制震用オイルダンパ - Google Patents
制震用オイルダンパInfo
- Publication number
- JPH10121775A JPH10121775A JP28380496A JP28380496A JPH10121775A JP H10121775 A JPH10121775 A JP H10121775A JP 28380496 A JP28380496 A JP 28380496A JP 28380496 A JP28380496 A JP 28380496A JP H10121775 A JPH10121775 A JP H10121775A
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- oil
- oil damper
- pressure
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Fluid-Damping Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 制震用オイルダンパについて、特に風荷重等
に対するオイルダンパ小振幅時の減衰性能の低下を、効
果的にかつ効率良く改善する。 【解決手段】 耐震要素を介して構造物の柱梁架構内に
設置される制震用オイルダンパについて、アキュムレー
タ１８による初期圧を通常のオイルダンパに比べかなり
高い値である１０kg/cm2以上に設定する。初期圧を１０
kg/cm2以上に設定しておくことで、剛性を低下させる原
因である空気をあらかじめつぶすことができ、作動油の
圧縮率βを低く抑え、微小振幅レベルから所期の効果が
得られる。
に対するオイルダンパ小振幅時の減衰性能の低下を、効
果的にかつ効率良く改善する。 【解決手段】 耐震要素を介して構造物の柱梁架構内に
設置される制震用オイルダンパについて、アキュムレー
タ１８による初期圧を通常のオイルダンパに比べかなり
高い値である１０kg/cm2以上に設定する。初期圧を１０
kg/cm2以上に設定しておくことで、剛性を低下させる原
因である空気をあらかじめつぶすことができ、作動油の
圧縮率βを低く抑え、微小振幅レベルから所期の効果が
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、風や地震による
構造物の振動を抑制するために、構造物の柱梁架構内に
耐震要素を介して設置される制震用オイルダンパに関す
るものである。
構造物の振動を抑制するために、構造物の柱梁架構内に
耐震要素を介して設置される制震用オイルダンパに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平４−３７１６７９号公報には、受
動型の制震構造物を実現するための高減衰装置として、
減衰性能を高めたシリンダー形式のオイルダンパが記載
されている。
動型の制震構造物を実現するための高減衰装置として、
減衰性能を高めたシリンダー形式のオイルダンパが記載
されている。
【０００３】上記オイルダンパは、構造物の柱梁架構内
に耐震要素を介して設置し、これを構造物内に適切に配
置することで、地震や風等の振動外力による構造物の応
答について、高い減衰性を与え、振動を低減することが
できる。
に耐震要素を介して設置し、これを構造物内に適切に配
置することで、地震や風等の振動外力による構造物の応
答について、高い減衰性を与え、振動を低減することが
できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】オイルダンパを構造物
の柱梁架構内に耐震要素を介して設置する場合におい
て、再現期間１年程度の風によるダンパの振幅は小さな
ものである。これについて、高層建物モデルで行ったシ
ミュレーション結果は以下の通りである。
の柱梁架構内に耐震要素を介して設置する場合におい
て、再現期間１年程度の風によるダンパの振幅は小さな
ものである。これについて、高層建物モデルで行ったシ
ミュレーション結果は以下の通りである。
【０００５】図２は対象建物の骨組の水平断面図、図３
は鉛直断面図であり、オイルダンパが合計８０台（１階
から１６階の各階４構面に、１階から４階は１構面に２
台ずつ、５階から１６階は１構面に１台ずつ）設置され
ている。なお、図中、符号１０はオイルダンパ、符号Ａ
はオイルダンパを設置した構面を示す。
は鉛直断面図であり、オイルダンパが合計８０台（１階
から１６階の各階４構面に、１階から４階は１構面に２
台ずつ、５階から１６階は１構面に１台ずつ）設置され
ている。なお、図中、符号１０はオイルダンパ、符号Ａ
はオイルダンパを設置した構面を示す。
【０００６】この建物の想定される再現期間１年の風荷
重によるオイルダンパの発生減衰力を示したものが図４
である。図４において、(a) は１６階、(b) は１０階、
(c)は４階のそれぞれオイルダンパ１台の発生減衰力を
示している。なお、使用したオイルダンパのピストン面
積は２５０cm2 、ストロークは６cmであり、ピストン面
積から、図４の発生減衰力の最大値１．０ｔは内圧で４
kg/cm2ということになる。
重によるオイルダンパの発生減衰力を示したものが図４
である。図４において、(a) は１６階、(b) は１０階、
(c)は４階のそれぞれオイルダンパ１台の発生減衰力を
示している。なお、使用したオイルダンパのピストン面
積は２５０cm2 、ストロークは６cmであり、ピストン面
積から、図４の発生減衰力の最大値１．０ｔは内圧で４
kg/cm2ということになる。
【０００７】オイルダンパの力学モデルは、ダッシュポ
ットとバネが直列に配置されたマックスウェル型モデル
となる。このうち、バネは油の圧縮率βに依存し、この
バネが低下すると図５に示すように構造物に付加される
減衰定数ｈ1 が低下する。これにより振幅が大きな状態
で期待できるオイルダンパの振動低減効果が損なわれ
る。
ットとバネが直列に配置されたマックスウェル型モデル
となる。このうち、バネは油の圧縮率βに依存し、この
バネが低下すると図５に示すように構造物に付加される
減衰定数ｈ1 が低下する。これにより振幅が大きな状態
で期待できるオイルダンパの振動低減効果が損なわれ
る。
【０００８】図５は複素固有値解析によって求まる１次
振動成分に関する減衰定数ｈ1 について、バネの低下が
ない場合（実線）に対し、バネの低下によりダンパ剛性
が１／２、１／３になったときの減衰定数（点線）を示
したもので、特に減衰係数の大きい範囲ではダンパ剛性
の低下により減衰定数ｈ1 も低下する。
振動成分に関する減衰定数ｈ1 について、バネの低下が
ない場合（実線）に対し、バネの低下によりダンパ剛性
が１／２、１／３になったときの減衰定数（点線）を示
したもので、特に減衰係数の大きい範囲ではダンパ剛性
の低下により減衰定数ｈ1 も低下する。
【０００９】このことは、実際の建物を用いた振動実験
によっても確認されている。図６は上記の高層建物での
実験結果を示したもので、オイルダンパの設置により減
衰定数Δｈが約２．２％増加している。しかし、バネの
低下、すなわちダンパ剛性の低下がない場合、解析上
は、６％の付加減衰（Δｈ）が確保されることになる。
によっても確認されている。図６は上記の高層建物での
実験結果を示したもので、オイルダンパの設置により減
衰定数Δｈが約２．２％増加している。しかし、バネの
低下、すなわちダンパ剛性の低下がない場合、解析上
は、６％の付加減衰（Δｈ）が確保されることになる。
【００１０】オイルダンパでは、油の圧縮率βが気泡混
入量ａ（％）により影響を受けるため、特に微小振幅で
は剛性低下が生じる。次式(1) は混合流体の平均圧縮率
β’を求める式である。
入量ａ（％）により影響を受けるため、特に微小振幅で
は剛性低下が生じる。次式(1) は混合流体の平均圧縮率
β’を求める式である。
【００１１】 β’＝β＋ａ（Ｐ0 ／Ｐ−β）／１００ … (1) ここで、Ｐ0 は大気圧、Ｐは圧力である。
【００１２】十分に空気を除去すれば、気泡混入量ａを
０．１％程度まで減少させることができるが、それでも
油の平均圧縮率β’は図７のように減少する。なお、図
７は初期圧を３kg/cm2に設定した状態であり、通常、オ
イルダンパは１（大気開放）〜５kg/cm2に設定されてい
る。
０．１％程度まで減少させることができるが、それでも
油の平均圧縮率β’は図７のように減少する。なお、図
７は初期圧を３kg/cm2に設定した状態であり、通常、オ
イルダンパは１（大気開放）〜５kg/cm2に設定されてい
る。
【００１３】本願発明は制震用オイルダンパにおける上
述のような問題、特に風荷重等に対するオイルダンパ小
振幅時の減衰性能の低下を、効果的にかつ効率良く改善
することを目的としたものである。
述のような問題、特に風荷重等に対するオイルダンパ小
振幅時の減衰性能の低下を、効果的にかつ効率良く改善
することを目的としたものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本願発明は、構造物の柱
梁架構内に耐震要素を介して設置される制震用オイルダ
ンパにおいて、通常のオイルダンパで１〜５kg/cm2程度
に設定されているアキュムレータによる初期圧を１０kg
/cm2以上に設定してあることを特徴とするものである。
梁架構内に耐震要素を介して設置される制震用オイルダ
ンパにおいて、通常のオイルダンパで１〜５kg/cm2程度
に設定されているアキュムレータによる初期圧を１０kg
/cm2以上に設定してあることを特徴とするものである。
【００１５】これは、本願発明では正常な状態における
オイルダンパの通常の下限値が１０kg/cm2以上であるこ
とを意味し、地震や風等の振動外力が入力され、オイル
ダンパが高減衰装置として機能している際にはオイルダ
ンパの内圧が上昇する。
オイルダンパの通常の下限値が１０kg/cm2以上であるこ
とを意味し、地震や風等の振動外力が入力され、オイル
ダンパが高減衰装置として機能している際にはオイルダ
ンパの内圧が上昇する。
【００１６】なお、この場合のオイルダンパの内圧の上
昇は、ピストン面積の大小によっても異なるが、初期圧
を通常の１〜５kg/cm2程度に設定した場合に比べ、同程
度の余裕をみると装置性能として必要とされる上限値も
大きくなる。したがって、アキュムレータもそれに応じ
た性能のものを用いたり、バネによって初期圧を調整す
る場合にはバネについても作動範囲を十分カバーできる
ようなバネ値を有するものに交換することが必要となる
場合もある。
昇は、ピストン面積の大小によっても異なるが、初期圧
を通常の１〜５kg/cm2程度に設定した場合に比べ、同程
度の余裕をみると装置性能として必要とされる上限値も
大きくなる。したがって、アキュムレータもそれに応じ
た性能のものを用いたり、バネによって初期圧を調整す
る場合にはバネについても作動範囲を十分カバーできる
ようなバネ値を有するものに交換することが必要となる
場合もある。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は本願発明の制震用オイルダ
ンパ１０の概要を示したもので、シリンダ１１内に両ロ
ッド形式のピストン１２が組み込まれている。ただし、
ピストンロッドは一方向のみシリンダ１１から突出し、
その突出する側のロッド１２ａおよびシリンダ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。
ンパ１０の概要を示したもので、シリンダ１１内に両ロ
ッド形式のピストン１２が組み込まれている。ただし、
ピストンロッドは一方向のみシリンダ１１から突出し、
その突出する側のロッド１２ａおよびシリンダ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。
【００１８】高減衰、高剛性を確保するための条件とし
ては、ピストン１２移動方向と反対側の油圧室（１４ａ
または１４ｂ）を負圧としないことが必要で、そのため
ピストン１２ａ，１２ｂ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（１４ａまたは
１４ｂ）へ流れる構造としている。
ては、ピストン１２移動方向と反対側の油圧室（１４ａ
または１４ｂ）を負圧としないことが必要で、そのため
ピストン１２ａ，１２ｂ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（１４ａまたは
１４ｂ）へ流れる構造としている。
【００１９】また、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
１８が必要となり、バイパス１９にはチェック弁２０
ａ、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。
量を補償する必要があるので、補給用のアキュムレータ
１８が必要となり、バイパス１９にはチェック弁２０
ａ、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。
【００２０】本願発明では、このアキュムレータ１８に
ついて、初期圧を通常のオイルダンパに比べかなり高い
値である１０kg/cm2以上に設定している。
ついて、初期圧を通常のオイルダンパに比べかなり高い
値である１０kg/cm2以上に設定している。
【００２１】前述した図７は、通常の初期圧を３kg/cm2
に設定したオイルダンパにおける圧力Ｐと油の平均圧縮
率β’との関係を示したものであるが、図７における圧
力Ｐ＝１０kg/cm2に初期圧を設定した場合、本願発明の
圧縮率範囲は例えば１０kg/cm2以上、１４kg/cm2以下と
いった範囲になる。もちろん、初期圧は１０kg/cm2より
大きく設定することもでき、また圧縮率範囲の上限はピ
ストン面積あるいは１台のオイルダンパ１０の負担する
力等によっても変わってくる。
に設定したオイルダンパにおける圧力Ｐと油の平均圧縮
率β’との関係を示したものであるが、図７における圧
力Ｐ＝１０kg/cm2に初期圧を設定した場合、本願発明の
圧縮率範囲は例えば１０kg/cm2以上、１４kg/cm2以下と
いった範囲になる。もちろん、初期圧は１０kg/cm2より
大きく設定することもでき、また圧縮率範囲の上限はピ
ストン面積あるいは１台のオイルダンパ１０の負担する
力等によっても変わってくる。
【００２２】初期圧の設定方法は、アキュムレータ１８
の構造により、種々の方法があるが、図に代表するよう
に初期圧をスプリング２５で設定する場合には、作動域
が高圧側にずれる分、スプリング２５としてバネ値の高
いものを用いることが望ましい。
の構造により、種々の方法があるが、図に代表するよう
に初期圧をスプリング２５で設定する場合には、作動域
が高圧側にずれる分、スプリング２５としてバネ値の高
いものを用いることが望ましい。
【００２３】また、初期圧は常時作用するシリンダ内の
油圧となるため、あまり高い値に設定すると油漏れに対
するシール性を劣化させる。シール性からは、５０kg/c
m2以下の初期圧とすることが好ましい。
油圧となるため、あまり高い値に設定すると油漏れに対
するシール性を劣化させる。シール性からは、５０kg/c
m2以下の初期圧とすることが好ましい。
【００２４】
【発明の効果】制震用オイルダンパについて、アキュム
レータにより初期圧を１０kg/cm2以上に設定しておくこ
とで、作動油の圧縮率βの増加率の大きい領域を最初か
ら越えることができる。つまり、初期圧により剛性を低
下させる原因である空気をあらかじめつぶすことによ
り、微小振幅レベルから所期の効果が発揮できる。
レータにより初期圧を１０kg/cm2以上に設定しておくこ
とで、作動油の圧縮率βの増加率の大きい領域を最初か
ら越えることができる。つまり、初期圧により剛性を低
下させる原因である空気をあらかじめつぶすことによ
り、微小振幅レベルから所期の効果が発揮できる。
【００２５】気泡混入量を減少させることには限界があ
り、調整が難しくなるのに対し、効率がよく、また確実
な効果が期待できる。
り、調整が難しくなるのに対し、効率がよく、また確実
な効果が期待できる。
【図１】本願発明の制震用オイルダンパの概念図であ
る。
る。
【図２】制震用オイルダンパの高層建物における配置例
を示す水平断面図である。
を示す水平断面図である。
【図３】制震用オイルダンパの高層建物における配置例
を示す鉛直断面図である。
を示す鉛直断面図である。
【図４】図２、図３の高層建物における再現期間１年の
風荷重によるオイルダンパの発生減衰力を示したもの
で、(a) は１６階、(b) は１０階、(c) は４階のそれぞ
れオイルダンパ１台の発生減衰力を示すグラフである。
風荷重によるオイルダンパの発生減衰力を示したもの
で、(a) は１６階、(b) は１０階、(c) は４階のそれぞ
れオイルダンパ１台の発生減衰力を示すグラフである。
【図５】ダンパ剛性の低下と構造物に付加される減衰定
数ｈ1 の低下の関係を示すグラフである。
数ｈ1 の低下の関係を示すグラフである。
【図６】図２、図３の高層建物におけるオイルダンパの
設置により減衰定数Δｈの増加に関する実験結果を示す
グラフである。
設置により減衰定数Δｈの増加に関する実験結果を示す
グラフである。
【図７】初期圧を３kg/cm2に設定した場合の圧力Ｐと油
の平均圧縮率β’との関係を示すグラフである。
の平均圧縮率β’との関係を示すグラフである。
Ａ…オイルダンパを設置した構面、１…高層建物、２…
柱、３…梁、４…ブレース、１０…高減衰装置、１１…
シリンダ、１２…ピストン、１２ａ，１２ｂ…ピストン
ロッド、１４ａ，１４ｂ…油圧室、１５、１６…取付
部、１７ａ，１７ｂ…調圧弁、１８…アキュムレータ、
１９…バイパス、２０ａ，２０ｂ…チェック弁、２１
ａ，２１ｂ…オリフィス、２４…シール、２５…スプリ
ング
柱、３…梁、４…ブレース、１０…高減衰装置、１１…
シリンダ、１２…ピストン、１２ａ，１２ｂ…ピストン
ロッド、１４ａ，１４ｂ…油圧室、１５、１６…取付
部、１７ａ，１７ｂ…調圧弁、１８…アキュムレータ、
１９…バイパス、２０ａ，２０ｂ…チェック弁、２１
ａ，２１ｂ…オリフィス、２４…シール、２５…スプリ
ング
Claims (1)
- 【請求項１】 構造物の柱梁架構内に耐震要素を介して
設置される制震用オイルダンパにおいて、アキュムレー
タによる初期圧を１０kg/cm2以上に設定してあることを
特徴とする制震用オイルダンパ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28380496A JP3651144B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 制震用オイルダンパ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28380496A JP3651144B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 制震用オイルダンパ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10121775A true JPH10121775A (ja) | 1998-05-12 |
| JP3651144B2 JP3651144B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=17670366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28380496A Expired - Fee Related JP3651144B2 (ja) | 1996-10-25 | 1996-10-25 | 制震用オイルダンパ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3651144B2 (ja) |
Cited By (13)
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-
1996
- 1996-10-25 JP JP28380496A patent/JP3651144B2/ja not_active Expired - Fee Related
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