KR102149990B1 - Biaxial vibration control device for building structure - Google Patents

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KR102149990B1
KR102149990B1 KR1020190116512A KR20190116512A KR102149990B1 KR 102149990 B1 KR102149990 B1 KR 102149990B1 KR 1020190116512 A KR1020190116512 A KR 1020190116512A KR 20190116512 A KR20190116512 A KR 20190116512A KR 102149990 B1 KR102149990 B1 KR 102149990B1
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장성규
오진호
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김시범
장성규
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Abstract

According to the present invention, provided is a biaxial vibration control device for a building structure, capable of performing independent biaxial vibration control through composition wherein an orthogonal in-plane motion of upper and lower mass bodies which are independent and separate from each other brings about damping while synchronizing with the natural frequency of a building structure, enabling easy on-site synchronization control through the mass adjustment of the upper and lower mass bodies, and enabling installation without a change in the structure design of an existing facility. According to an advisable embodiment of the present invention, the biaxial vibration control device includes: a base fixing plate fixed to a building structure; a sliding reciprocating carriage placed in an upper part of the base fixing plate and supported to be slid in an X-axis direction; an upper mass unit mounted and fixed on the sliding reciprocating carriage; first and second X-axis supporters placed on the base fixing plate in the X-axis direction to be fixed opposite each other; first and second X-axis dampers and first and second X-axis springs separately connected between the first and second X-axis supporters and the sliding reciprocating carriage; a lower mass unit supported to the sliding reciprocating carriage to be slid in an Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction; first and second Y-axis supporters placed and fixed opposite each other on the sliding reciprocating carriage in the Y-axis direction; and first and second Y-axis dampers and first and second Y-axis springs separately connected between the first and second Y-axis supporters and the lower mass unit.

Description

건축구조물용 2축 제진장치{Biaxial vibration control device for building structure}Biaxial vibration control device for building structure

본 발명은 건축구조물에 사용되는 제진장치에 관한 것으로, 특히 서로 분할 독립된 상,하부 질량체의 직교하는 면내운동이 건축구조물의 고유진동수에 동조하면서 감쇠를 일으키도록 구성하여 독립적인 2축 방향의 제진이 수행될 수 있고, 상,하부 질량체의 질량 보정을 통해 쉽게 현장에서 동조 조작이 가능하며, 기존 설비의 구조 설계 변경없이 설치될 수 있도록 한 건축구조물용 2축 제진장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vibration suppression device used in a building structure, and in particular, by being configured to cause attenuation while synchronizing with the natural frequency of the building structure, the orthogonal in-plane motions of the upper and lower masses divided and independent from each other, The present invention relates to a two-axis vibration suppression device for a building structure that can be performed, and can be easily synchronized on site through mass correction of the upper and lower masses, and can be installed without changing the structural design of existing facilities.

일반적으로 건축구조물의 동조질량감쇠기 설계는 구조물을 대상으로 모드형상 및 응답특성 분석을 통하여 효과적인 동조질량감쇠기 설치 위치를 선정하고, 구조물의 고유진동수와 동조될 수 있도록 동조질량감쇠기 설계값(질량, 스프링 및 감쇠기 계수)을 산정한다.In general, the design of a tuning mass damper for a building structure is to select an effective tuning mass damper installation location through the analysis of the mode shape and response characteristics for the structure, and the tuning mass damper design values (mass, spring) to be synchronized with the natural frequency of the structure. And the attenuator coefficient).

동조질량감쇠기는 진동하중에 대한 충격을 흡수하여 대상 구조물의 응답을 완화시켜주는 장치이다. 이는 가진 진동수 대역이 좁은 바람하중, 보도하중, 교통하중 등의 진동 제어에 효과적이고, 지진하중에 대하여도 경제적인 제어 장치라고 할 수 있다. 일반적으로 최적 동조질량감쇠기 질량은 대상 구조물 질량의 1% 내외 (기존 구조물의 동적특성 변화를 최소화시키기 위함)이고, 진동수는 대상 구조물의 고유 진동수에 거의 근접한 값이 사용된다. 실제 대상 건축구조물은 많은 고유진동수를 가지고 있지만, 구조물의 응답을 지배하는 즉, 질량참여율이 높은 모드에 대한 개별 주파수의 응답을 줄이면 내진 성능 향상에 기여 할 수 있다.The tuned mass attenuator is a device that absorbs the impact of the vibration load and mitigates the response of the target structure. This is effective in controlling vibrations such as wind loads, sidewalk loads, and traffic loads in which the excitation frequency band is narrow, and it can be said to be an economical control device for earthquake loads. In general, the optimal tuning mass attenuator mass is around 1% of the mass of the target structure (to minimize the change in the dynamic characteristics of the existing structure), and the frequency is used that is close to the natural frequency of the target structure. The actual target building structure has many natural frequencies, but reducing the response of individual frequencies that dominate the response of the structure, that is, to the mode with high mass participation rate, can contribute to the improvement of seismic performance.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0108913호로서, '전기캐비닛 구조물의 지진응답 감쇠를 위한 2방향 동조질량감쇠기'가 제안되어 있다. 이는 질량체를 중앙에 두고 사방에서 스프링과 댐퍼를 연결하여 제진을 수행하도록 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 2축 운동이 각기 독립적으로 일어날 수 없어 건축구조물의 고유진동수에 동조시켜 제진을 수행할 수 없고, 현장에서 질량체의 질량 보정을 실시할 수 없다.As a background technology of the present invention, as Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2011-0108913, a'two-way tuned mass attenuator for attenuating earthquake response of electric cabinet structures' has been proposed. This is to perform vibration suppression by connecting the spring and the damper from all sides with the mass in the center. However, the above-described background technology cannot perform vibration suppression by synchronizing with the natural frequency of the building structure because biaxial motion cannot occur independently, and mass correction of the mass cannot be performed in the field.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1176374호로서, '제진형 가새장치 및 이 가새장치를 이용한 브레이싱 공법'이 제안되어 있다. 이는 바람이나 지진으로 인한 진동 에너지를 보다 효과적으로 소산할 수 있도록 일부분이 중첩되는 제1 실린더 및 제2 실린더 내부에 다수의 탄성스프링 및 탄성콘크리트를 내재하여 멀티 제진이 가능하게 한 것이다. 그러나 이 배경기술은 콘크리트 구조물에 사각틀 형태의 토글을 설치해야 할 뿐만 아니라 제진형 가새장치가 창문을 가리게 되어 미관을 해치는 문제가 있다.As another background technology of the present invention, as Korean Patent Registration No. 10-1176374,'a vibration suppression type brace device and a bracing method using the brace device' are proposed. This is to enable multi-vibration suppression by embedding a plurality of elastic springs and elastic concrete inside the first and second cylinders overlapping parts so that vibration energy due to wind or earthquake can be more effectively dissipated. However, this background technology not only requires the installation of a toggle in the form of a square frame on the concrete structure, but also has a problem that a vibration suppression type brace covers the window, which impairs the aesthetics.

한국 공개특허 공개번호 제10-2011-0108913호Korean Patent Application Publication No. 10-2011-0108913 한국 등록특허 등록번호 제10-1176374호Korean Patent Registration No. 10-1176374

본 발명은 서로 분할 독립된 상,하부 질량체의 직교하는 면내운동이 건축구조물의 고유진동수에 동조하면서 감쇠를 일으키도록 구성하여 독립적인 2축 방향의 제진이 수행될 수 있고, 상,하부 질량체의 질량 보정을 통해 쉽게 현장에서 동조 조작이 가능하며, 기존 설비의 구조 설계 변경없이 설치될 수 있도록 한 건축구조물용 2축 제진장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention is configured to cause attenuation while synchronizing with the natural frequency of the building structure by orthogonal in-plane motions of the upper and lower masses divided and independent from each other, so that independent biaxial vibration suppression can be performed, and mass correction of the upper and lower masses The purpose of this is to provide a two-axis vibration suppression device for building structures that can be easily operated on-site and installed without changing the structural design of existing facilities.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 건축구조물용 2축 제진장치는, 건축 구조물에 고정 설치되는 베이스 고정판과; 상기 베이스 고정판의 상부에 배치되어 X축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 지지되어 있는 슬라이딩 왕복대와; 상기 슬라이딩 왕복대에 탑재되어 고정된 상부질량유닛과; 상기 베이스 고정판에 X축 방향으로 배치되어 서로 대향되게 고정된 제1,2 X축 지지대와; 제1,2 X축 지지대와 슬라이딩 왕복대의 사이에 각기 연결되어 있는 제1,2 X축 댐퍼 및 제1,2 X축 스프링과; 상기 슬라이딩 왕복대에 X축 방향과 직교되는 Y축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 지지되어 있는 하부질량유닛과; 상기 슬라이딩 왕복대에 Y축 방향으로 서로 대향되게 배치되어 고정된 제1,2 Y축 지지대와; 제1,2 Y축 지지대와 하부 질량체의 사이에 각기 연결되어 있는 제1,2 Y축 댐퍼 및 제1,2 Y축 스프링;을 포함한 것을 특징으로 한다.A biaxial vibration suppression device for a building structure according to a preferred embodiment of the present invention includes: a base fixing plate fixedly installed on the building structure; A sliding carriage disposed on the base fixing plate and supported to be slidably movable in the X-axis direction; An upper mass unit mounted on and fixed to the sliding carriage; First and second X-axis supports disposed on the base fixing plate in the X-axis direction and fixed to face each other; First and second X-axis dampers and first and second X-axis springs respectively connected between the first and second X-axis supports and the sliding carriage; A lower mass unit slidably supported on the sliding carriage in a Y-axis direction orthogonal to an X-axis direction; First and second Y-axis supports disposed opposite to each other in the Y-axis direction and fixed to the sliding carriage; And first and second Y-axis dampers and first and second Y-axis springs respectively connected between the first and second Y-axis supports and the lower mass.

또한, 상기 슬라이딩 왕복대는 베이스 고정판의 상면에 X 축 방향으로 배치된 복수개의 X축 리니어 가이드에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the sliding carriage is characterized in that it is mounted on a plurality of X-axis linear guides arranged in the X-axis direction on the upper surface of the base fixing plate.

또한, 상기 슬라이딩 왕복대는 슬라이딩 왕복판과, 슬라이딩 왕복판의 중앙에 하부질량유닛이 삽통될 높이를 가지고 역U자형 구조로 고정 설치된 상부질량유닛 받침대를 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the sliding carriage is characterized in that it includes a sliding reciprocating plate, and an upper mass unit pedestal fixedly installed in an inverted U-shaped structure with a height at which the lower mass unit is inserted at the center of the sliding reciprocating plate.

또한, 상기 하부질량유닛은 슬라이딩 왕복대의 상면에 Y 축 방향으로 배치된 복수개의 Y축 리니어 가이드에 장착되어 있는 것을 특징으로 한다.Further, the lower mass unit is mounted on a plurality of Y-axis linear guides arranged in the Y-axis direction on the upper surface of the sliding carriage.

또한, 상기 상부질량유닛은 상향 개구되어 있는 사각 박스형태를 갖는 상부 블록케이싱, 상기 상부 블록케이싱에 질량의 가감을 위해 다수로 적층되어 있는 상부 질량블록을 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the upper mass unit is characterized in that it includes an upper block casing having a rectangular box shape that is open upward, and an upper mass block stacked in plural for adding or subtracting mass to the upper block casing.

또한, 상기 하부질량유닛은 상향 개구되어 있는 사각 박스형태를 갖는 하부 블록케이싱, 상기 하부 블록케이싱에 질량의 가감을 위해 다수로 적층되어 있는 하부 질량블록을 포함한 것을 특징으로 한다.In addition, the lower mass unit is characterized in that it includes a lower block casing having a rectangular box shape that is open upward, and a lower mass block stacked in plural for adding or subtracting mass to the lower block casing.

또한, 상기 제1,2 X축 지지대는 복수개의 지지다리, 지지다리의 상단에 결합되어 있는 수평지지판, 수평지지판에 입설되어져 댐퍼 힌지를 갖는 댐퍼 연결판, 수평지지판과 댐퍼 연결판에 접합되어 스프링 힌지를 갖는 한 쌍의 스프링 연결판을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second X-axis supports are joined to a plurality of support legs, a horizontal support plate coupled to the upper end of the support leg, a damper connection plate with a damper hinge installed on the horizontal support plate, and a spring bonded to the horizontal support plate and the damper connection plate. It is characterized by having a pair of spring connecting plates having a hinge.

또한, 상기 제1,2 Y축 지지대는 복수개의 지지다리, 지지다리의 상단에 결합되어 있는 수평지지판, 수평지지판에 입설되어져 댐퍼 힌지를 갖는 댐퍼 연결판, 수평지지판과 댐퍼 연결판에 접합되어 스프링 힌지를 갖는 한 쌍의 스프링 연결판을 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second Y-axis supports are joined to a plurality of support legs, a horizontal support plate coupled to the upper end of the support leg, a damper connection plate with a damper hinge installed on the horizontal support plate, and a spring It is characterized by having a pair of spring connecting plates having a hinge.

또한, 제1,2 X축 댐퍼와 제1,2 Y축 댐퍼의 각 체결부에 지진동에 의해 발생할 수 있는 최대 변위를 제한하기 위해 서로 동일 자극이 마주하도록 설치된 자력발생기가 더 포함된 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second X-axis dampers and the first and second Y-axis dampers are characterized in that the magnetic force generator installed to face each other to limit the maximum displacement that can be caused by the earthquake motion is further included. do.

본 발명의 건축구조물용 2축 제진장치에 따르면, 독립적으로 2축 방향의 지진운동을 해당 건축구조물과 동조시켜 제진을 실현하므로 면내 수평운동방향의 내진성능을 향상시킬 수 있다.According to the two-axis vibration suppression device for a building structure of the present invention, vibration suppression is realized by independently synchronizing seismic motion in the two-axis direction with the corresponding building structure, so that the seismic performance in the horizontal motion direction in the plane can be improved.

또한, 2방향 즉, X축 방향과 Y축 방향의 지진동을 모두 저감할 수 있어 별도로 2개의 제진장비를 설치할 필요가 없어지는 장점을 갖는다.In addition, seismic motion in both directions, that is, in the X-axis direction and the Y-axis direction, can be reduced, thereby eliminating the need to install two separate vibration damping equipment.

또한, 상부질량유닛과 하부질량유닛의 질량 보정이 각기 가능하여 고유진동수의 불확실성을 현장에서 최종적으로 제거할 수 있고, 독립성이 확보되어 있어 유지 보수의 편의성이 증대된다.In addition, since the mass correction of the upper mass unit and the lower mass unit is possible, the uncertainty of the natural frequency can be finally removed at the site, and the independence is secured to increase the convenience of maintenance.

또한, 건축구조물의 개구부(창문, 인방보 등)에 설치될 필요가 없으므로 건물 미관을 해치지 않으며, 면내 운동을 통한 제진을 수행하므로 기존 설비와의 간섭을 최소화시킬 수 있다.In addition, since it does not need to be installed in the opening of the building structure (windows, inbang beams, etc.), it does not damage the aesthetics of the building, and because vibration suppression through in-plane motion is performed, interference with existing facilities can be minimized.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 건축구조물용 2축 제진장치의 사시도.
도 2는 도 1의 분해사시도.
도 3은 도 1의 정면도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5는 도 3의 일측면도.
도 6은 도 4의 A-A선 단면도.
도 7은 본 발명의 건축구조물용 2축 제진장치에 적용되는 X,Y축 지지대의 사시도.
도 8은 도 1의 건축구조물용 2축 제진장치에 자력발생기가 추가적으로 설치된 사시도.
도 9는 도 8의 댐퍼 체결부에 설치된 자력발생기의 설치상태도.The following drawings appended in the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention. It is limited and should not be interpreted.
1 is a perspective view of a two-axis vibration damping device for a building structure according to the present invention.
Figure 2 is an exploded perspective view of Figure 1;
Figure 3 is a front view of Figure 1;
Figure 4 is a plan view of Figure 3;
Figure 5 is a side view of Figure 3;
6 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 4.
Figure 7 is a perspective view of the X, Y axis support applied to the two-axis vibration damping device for a building structure of the present invention.
Figure 8 is a perspective view of the magnetic force generator is additionally installed in the two-axis vibration damping device for the building structure of Figure 1;
9 is an installation state diagram of the magnetic force generator installed in the damper fastening portion of FIG.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.In the following, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the accompanying drawings, but the disclosed embodiments are illustrative for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

본 명세서에서 X축과 Y축은 교축방향에서 상대적인 축 방향을 의미하는 것으로, 도면에서 X축과 Y축은 서로 바뀔 수도 있다.In the present specification, the X-axis and the Y-axis mean relative axial directions in the orthogonal axis direction, and in the drawing, the X-axis and the Y-axis may be interchanged.

도 1 내지 도 5와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 건축구조물용 2축 제진장치(10)는 건축 구조물(5)에 고정 설치되는 베이스 고정판(12)이 구비된다. 베이스 고정판(12)은 예로 강판 또는 복합소재 등으로 제작될 수 있다. 베이스 고정판(12)은 다수의 앵커 볼트(110)를 통해 건축 구조물(100)에 확고하게 장착될 수 있다.As shown in FIGS. 1 to 5, the two-axis vibration isolation device 10 for a building structure according to an embodiment of the present invention includes a base fixing plate 12 fixedly installed on the building structure 5. The base fixing plate 12 may be made of a steel plate or a composite material, for example. The base fixing plate 12 may be firmly mounted to the building structure 100 through a plurality of anchor bolts 110.

베이스 고정판(12)에 슬라이딩 왕복대(14)가 설치되어 있다. 슬라이딩 왕복대(14)는 베이스 고정판(12)의 상부에 배치되어 X축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 지지되어 있다. 슬라이딩 왕복대(14)는 베이스 고정판(12)의 상면에 X 축 방향으로 배치 고정된 복수개의 X축 리니어 가이드(13)에 장착되어 있다. 따라서 슬라이딩 왕복대(14)는 X축 리니어 가이드(13)에 포함된 가이드 블록에 연결되어 X축 방향으로 슬라이딩 왕복 이동가능하게 된다. 슬라이딩 왕복대(14)는 슬라이딩 왕복판(141)과, 슬라이딩 왕복판(141)의 중앙에 하부질량유닛(24)이 삽통될 소정 높이(h)를 가지고 역U자형 구조로 고정 설치된 상부질량유닛 받침대(142)를 포함한다.A sliding carriage 14 is provided on the base fixing plate 12. The sliding carriage 14 is disposed on the base fixing plate 12 and supported to be slidably movable in the X-axis direction. The sliding carriage 14 is mounted on a plurality of X-axis linear guides 13 arranged and fixed on the top surface of the base fixing plate 12 in the X-axis direction. Therefore, the sliding carriage 14 is connected to a guide block included in the X-axis linear guide 13 so as to be able to slide and reciprocate in the X-axis direction. The sliding carriage 14 has a sliding reciprocating plate 141 and an upper mass unit fixedly installed in an inverted U-shape structure with a predetermined height h in the center of the sliding reciprocating plate 141 at which the lower mass unit 24 is inserted. It includes a pedestal 142.

이같이 슬라이딩 왕복대(14)는 소정 높이(h)를 갖는 상부질량유닛 받침대(142)가 설치되어 후술할 하부질량유닛(24)이 상부질량유닛 받침대(142)의 내부에서 자유롭게 왕복이동이 가능해진다.In this way, the sliding carriage 14 is provided with an upper mass unit pedestal 142 having a predetermined height h, so that the lower mass unit 24, which will be described later, can be freely reciprocated within the upper mass unit pedestal 142. .

슬라이딩 왕복대(14)에 상부질량유닛(16)이 탑재되어 고정 설치된다. 도 6과 같이 상부질량유닛(16)은 상향 개구되어 있는 사각 박스형태를 갖는 상부 블록케이싱(161), 상기 상부 블록케이싱(161)에 질량의 가감을 위해 다수로 적층되어 있는 상부 질량블록(162)을 포함한다. 상부 질량블록(162)은 질량체로서 예로 콘크리트, 금속 등으로 제작된 것이 될 수 있다. 따라서 상부질량유닛(16)은 슬라이딩 왕복대(14)에 고정되어 슬라이딩 왕복대(14)와 함께 X축 방향으로 운동한다. 이로써 상부질량유닛(16)의 질량을 보정(가감)하면 X축 방향으로의 고유진동수를 동조시킬 수 있다. 여기서 상부질량유닛(16)의 질량 보정은 상부 질량블록(162)의 적층 수량을 조정하여 이루어진다.The upper mass unit 16 is mounted on the sliding carriage 14 and fixedly installed. As shown in FIG. 6, the upper mass unit 16 includes an upper block casing 161 having a rectangular box shape that is open upward, and an upper mass block 162 stacked in a plurality to increase or decrease the mass in the upper block casing 161. ). The upper mass block 162 is a mass body and may be made of concrete, metal, or the like. Therefore, the upper mass unit 16 is fixed to the sliding carriage 14 and moves together with the sliding carriage 14 in the X-axis direction. Accordingly, if the mass of the upper mass unit 16 is corrected (added or subtracted), the natural frequency in the X-axis direction can be synchronized. Here, the mass correction of the upper mass unit 16 is performed by adjusting the number of stacked upper mass blocks 162.

베이스 고정판(12)에 서로 대향되게 제1,2 X축 지지대(18a,18b)가 고정 설치되어 있다. 제1,2 X축 지지대(18a,18b)는 X축 방향으로 배치되어 있다. 제1,2 X축 지지대(18a,18b)는 동일한 구성을 갖는다. 도 7과 같이 제1,2 X축 지지대(18a,18b)는 복수개의 지지다리(181), 지지다리(181)의 상단에 결합되어 있는 수평지지판(182), 수평지지판(182)에 입설되어져 댐퍼 힌지(183a)를 갖는 댐퍼 연결판(183), 수평지지판(182)과 댐퍼 연결판(183)에 접합되어 스프링 힌지(184a)를 갖는 한 쌍의 스프링 연결판(184)을 갖는다.The first and second X-axis supports 18a and 18b are fixedly installed on the base fixing plate 12 to face each other. The first and second X-axis supports 18a and 18b are arranged in the X-axis direction. The first and second X-axis supports 18a and 18b have the same configuration. As shown in Figure 7, the first and second X-axis supports (18a, 18b) are installed on a plurality of support legs 181, a horizontal support plate 182 coupled to the upper end of the support legs 181, and a horizontal support plate 182. A damper connection plate 183 having a damper hinge 183a, a horizontal support plate 182, and a pair of spring connection plates 184 having a spring hinge 184a are bonded to the damper connection plate 183.

제1 X축 지지대(18a)와 슬라이딩 왕복대(14)의 사이에 제1 X축 댐퍼(20a) 및 제1 X축 스프링(22a)이 나란하게 각기 힌지 연결되어 있다. 제1 X축 스프링(22a)은 한 쌍으로 설치되어 있다. 또한 제2 X축 지지대(18b)와 슬라이딩 왕복대(14)의 사이에 제2 X축 댐퍼(20b)와 제2 X축 스프링(22b)이 나란하게 각기 힌지 연결되어 있다. 제2 X축 스프링(22b)은 한 쌍으로 설치되어 있다.A first X-axis damper 20a and a first X-axis spring 22a are hingedly connected between the first X-axis support 18a and the sliding carriage 14, respectively. The first X-axis springs 22a are provided in a pair. In addition, a second X-axis damper 20b and a second X-axis spring 22b are hingedly connected between the second X-axis support 18b and the sliding carriage 14, respectively. The 2nd X-axis spring 22b is provided in a pair.

따라서 지진 에너지에 의해 상부질량유닛(16) 또는 슬라이딩 왕복대(14)가 X축 방향으로 진동하면, 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b)와 제1,2 Y축 스프링(30a,30b)이 진동을 감쇠시킨다.Therefore, when the upper mass unit 16 or the sliding carriage 14 vibrates in the X-axis direction by seismic energy, the first and second Y-axis dampers 28a, 28b and the first and second Y-axis springs 30a, 30b ) Dampens the vibration.

슬라이딩 왕복대(14)에 하부질량유닛(24)이 설치되어 있다. 하부질량유닛(24)은 X축 방향과 직교되는 Y축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 지지되어 있다. 하부질량유닛(24)은 슬라이딩 왕복대(14)의 상면에 Y 축 방향으로 배치된 복수개의 Y축 리니어 가이드(15)에 장착되어 있다. 따라서 하부질량유닛(24)은 Y축 리니어 가이드(15)의 가이드블록을 따라 왕복 이동하게 되어있다. 하부질량유닛(24)은 상향 개구되어 있는 사각 박스형태를 갖는 하부 블록케이싱(241), 상기 하부 블록케이싱(241)에 질량의 가감을 위해 다수로 적층되어 있는 하부 질량블록(242)을 포함한다. 하부 질량블록(242)은 질량체로서 예로 콘크리트, 금속 등으로 제작될 수 있다. 따라서 하부질량유닛(24)의 질량 보정은 하부 질량블록(242)의 적층 수량을 조정하여 이루어질 수 있다.A lower mass unit 24 is installed on the sliding carriage 14. The lower mass unit 24 is supported to be slidably movable in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction. The lower mass unit 24 is mounted on a plurality of Y-axis linear guides 15 arranged on the upper surface of the sliding carriage 14 in the Y-axis direction. Accordingly, the lower mass unit 24 reciprocates along the guide block of the Y-axis linear guide 15. The lower mass unit 24 includes a lower block casing 241 having a rectangular box shape that is open upward, and a lower mass block 242 stacked in a plurality of the lower block casings 241 to increase or decrease the mass. . The lower mass block 242 is a mass and may be made of concrete, metal, or the like. Therefore, the mass correction of the lower mass unit 24 may be performed by adjusting the number of stacked lower mass blocks 242.

슬라이딩 왕복대(14)에 제1,2 Y축 지지대(26a,26b)가 고정 설치되어 있다. 제1,2 Y축 지지대(26a,26b)는 Y축 방향으로 서로 대향되게 배치되어 있다. 제1,2 Y축 지지대(26a,26b)는 동일한 구성을 갖는다. 제1,2 Y축 지지대(26a,26b)는 도 7과 같이 복수개의 지지다리(261), 지지다리(261)의 상단에 결합되어 있는 수평지지판(262), 수평지지판(262)에 입설되어져 댐퍼 힌지(263a)를 갖는 댐퍼 연결판(263), 수평지지판(262)과 댐퍼 연결판(263)에 접합되어 스프링 힌지(264a)를 갖는 한 쌍의 스프링 연결판(264)을 갖는다.The first and second Y-axis supports 26a and 26b are fixedly installed on the sliding carriage 14. The first and second Y-axis supports 26a and 26b are disposed to face each other in the Y-axis direction. The first and second Y-axis supports 26a and 26b have the same configuration. The first and second Y-axis supports 26a and 26b are installed on a plurality of support legs 261, a horizontal support plate 262 coupled to the upper end of the support legs 261, and a horizontal support plate 262 as shown in FIG. A damper connection plate 263 having a damper hinge 263a, a horizontal support plate 262, and a pair of spring connection plates 264 are bonded to the damper connection plate 263 and have spring hinges 264a.

제1 Y축 지지대(26a)와 하부 질량체(24)의 사이에 제1 Y축 댐퍼(28a)와 제1 Y축 스프링(30a)이 나란하게 힌지 연결되어 있다. 또한 제2 Y축 지지대(26b)와 하부 질량체(24)의 사이에 제2 Y축 댐퍼(28b)와 제2 Y축 스프링(30b)이 나란하게 힌지 연결되어 있다. 제1 Y축 스프링(30a)과 제2 Y축 스프링(30b)은 각기 한 쌍으로 설치되어 있다.A first Y-axis damper 28a and a first Y-axis spring 30a are hingedly connected between the first Y-axis support 26a and the lower mass 24. In addition, the second Y-axis damper 28b and the second Y-axis spring 30b are hingedly connected between the second Y-axis support 26b and the lower mass 24. The first Y-axis spring 30a and the second Y-axis spring 30b are provided in pairs, respectively.

따라서 지진 에너지에 의해 하부질량유닛(24)이 Y축 방향으로 진동하면, 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b)와 제1,2 Y축 스프링(30a,30b)이 진동을 감쇠시킨다.Accordingly, when the lower mass unit 24 vibrates in the Y-axis direction by seismic energy, the first and second Y-axis dampers 28a and 28b and the first and second Y-axis springs 30a and 30b attenuate the vibration.

여기서, 댐퍼(20a,20b,28a,28b)는 속도에 의존적인 점성(점탄성) 물질을 이용한 댐퍼, 마찰에너지를 소산시키는 마찰댐퍼 등이 될 수 있다.Here, the dampers 20a, 20b, 28a, 28b may be a damper using a viscous (viscoelastic) material depending on speed, a friction damper that dissipates friction energy, or the like.

이와 같이 구성된 건축구조물용 2축 제진장치(10)의 작용을 설명한다.The operation of the biaxial vibration suppression device 10 for a building structure configured as described above will be described.

도 3과 같이 건축구조물(100)에 건축구조물용 2축 제진장치(10)가 설치된 상태에서 해당 건축구조물(100)이 갖는 고유진동수를 감안하여 상부질량유닛(16)과 하부질량유닛(24)의 질량을 각기 보정하여 동조되도록 설정한다.3, the upper mass unit 16 and the lower mass unit 24 in consideration of the natural frequency of the corresponding building structure 100 in a state where the two-axis vibration damping device 10 for the building structure is installed in the building structure 100. Adjust the mass of each and set it to be synchronized.

이후, 지진동에너지(지진하중)가 발생되면 진동 방향에 따라 상부질량유닛(16) 또는 하부질량유닛(24)이 왕복으로 움직이게 된다.Thereafter, when seismic motion energy (seismic load) is generated, the upper mass unit 16 or the lower mass unit 24 moves in a reciprocating manner according to the vibration direction.

예를 들어 X축 방향으로 진동이 발생되면, 상부질량유닛(16)이 움직이고 이때 제1,2 X축 댐퍼(20a,20b)와 제1,2 X축 스프링(22a,22b)이 진동을 감쇠시킨다. 즉, 상부질량유닛(16)의 움직임에 따른 제1 X축 스프링(22a)과 제2 X축 스프링(22b)이 탄성으로 상호 압축을 교대로 진행하며 동시에 제1,2 X축 댐퍼(20a,20b)가 작동하여 감쇠를 일으킨다.For example, when vibration occurs in the X-axis direction, the upper mass unit 16 moves, and at this time, the first and second X-axis dampers 20a and 20b and the first and second X-axis springs 22a and 22b attenuate the vibration. Let it. That is, according to the movement of the upper mass unit 16, the first X-axis spring 22a and the second X-axis spring 22b alternately compress each other with elasticity, and at the same time, the first and second X-axis dampers 20a, 20b) works, causing attenuation.

다른 한편, Y축 방향으로 진동이 발생되면, 하부질량유닛(24)이 움직이고 이때 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b)와 제1,2 Y축 스프링(30a,30b)이 진동을 감쇠시킨다. 즉, 상부질량유닛(16)의 움직임에 따른 제1 Y축 스프링(30a)과 제2 Y축 스프링(30b)이 탄성으로 상호 압축을 교대로 진행하며 동시에 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b)가 작동하여 감쇠를 일으킨다.On the other hand, when vibration occurs in the Y-axis direction, the lower mass unit 24 moves, and at this time, the first and second Y-axis dampers 28a, 28b and the first and second Y-axis springs 30a, 30b attenuate the vibration. Let it. That is, according to the movement of the upper mass unit 16, the first Y-axis spring 30a and the second Y-axis spring 30b alternately compress each other with elasticity, and at the same time, the first and second Y-axis dampers 28a, 28b) works, causing attenuation.

이같이 본 발명의 건축구조물용 2축 제진장치(10)는 독립적으로 2축 방향의 지진운동을 해당 건축구조물과 동조시켜 제진을 실현하므로 면내 수평운동방향의 내진성능을 향상시킬 수 있다.As described above, the two-axis vibration damping device 10 for a building structure of the present invention achieves vibration suppression by independently synchronizing the two-axis seismic motion with the corresponding building structure, thereby improving the seismic performance in the horizontal motion direction in the plane.

또한, 건축구조물용 2축 제진장치(10)는 2방향 즉, X축 방향과 Y축 방향의 지진동을 모두 저감할 수 있어 별도로 2개의 제진장비를 설치할 필요가 없어지는 장점을 갖는다.In addition, the two-axis vibration damping device 10 for a building structure can reduce the seismic motion in two directions, that is, in the X-axis direction and the Y-axis direction, thus eliminating the need to install two separate vibration damping devices.

또한, 건축구조물용 2축 제진장치(10)는 상부질량유닛(16)과 하부질량유닛(24)의 질량 보정이 각기 가능하여 고유진동수의 불확실성을 현장에서 최종적으로 제거할 수 있고, 독립성이 확보되어 있어 유지 보수의 편의성이 증대된다.In addition, the two-axis vibration damping device 10 for building structures is capable of correcting the mass of the upper mass unit 16 and the lower mass unit 24, respectively, so that the uncertainty of the natural frequency can be finally removed at the site and independence is secured. It increases the convenience of maintenance and repair.

또한, 종래 건축구조물의 내진을 위해 가새를 개구부에 설치하는 경우 미관을 해칠 수 있으나 본 발명의 건축구조물용 2축 제진장치(10)는 개구부에 설치될 필요가 없으므로 건물 미관을 해치지 않으며, 면내 운동을 통한 제진을 수행하므로 기존 설비와의 간섭을 최소화시킬 수 있다.In addition, if a brace is installed in an opening for seismic resistance of a conventional building structure, the aesthetics may be impaired, but the two-axis vibration damping device 10 for a building structure of the present invention does not need to be installed in the opening, so it does not spoil the appearance of the building, and It is possible to minimize interference with existing equipment because it performs vibration suppression through.

한편, 본 발명은 도 8에서와 같이 제1,2 X축 댐퍼(20a,20b)와 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b)의 각 체결부에 지진동에 의해 발생할 수 있는 최대 변위를 제한하기 위해 서로 동일 자극이 마주하도록 자력발생기(40)가 더 설치될 수 있다. 도 9에서와 같이 자력발생기(40)는 체결부의 고정단측에 설치된 고정단 자성체(401)와 가동단측에 설치된 가동단 자성체(402)로 이루어진다. 이때 고정단 자성체(401)와 가동단 자성체(402)가 마주하는 면은 서로 동일한 극성을 갖는다.On the other hand, the present invention limits the maximum displacement that can be caused by seismic motion at each fastening portion of the first and second X-axis dampers 20a and 20b and the first and second Y-axis dampers 28a and 28b as shown in FIG. To do this, a magnetic force generator 40 may be further installed so that the same magnetic poles face each other. As shown in FIG. 9, the magnetic force generator 40 includes a fixed terminal magnetic body 401 installed on the fixed end side of the fastening portion and a movable terminal magnetic body 402 installed on the movable end side. At this time, the surfaces of the fixed terminal magnetic body 401 and the movable terminal magnetic body 402 facing each other have the same polarity.

따라서 지진도래시 상부질량유닛(16) 또는 하부질량유닛(24)의 진동에 따른 고정단 자성체(401)와 가동단 자성체(402)가 서로 반발하여 최대 변위(stroke)를 제한함으로써 제진장치의 크기를 축소시킬 수 있다. 이로 인해 기존건축물에 적용 시 주위설치 환경이 제진장치의 크기를 축소해야 하는 상황이 발생시 이에 대한 대처가 가능하다.Therefore, when an earthquake occurs, the fixed terminal magnetic body 401 and the movable terminal magnetic body 402 repel each other due to the vibration of the upper mass unit 16 or the lower mass unit 24 to limit the maximum stroke, thereby limiting the size of the vibration suppression device. Can be reduced. For this reason, when applied to an existing building, it is possible to cope with the situation in which the surrounding installation environment has to reduce the size of the vibration suppression device.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. Until now, the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments, but those of ordinary skill in the art can make various modifications and modifications without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. will be. The present invention is not limited by such modifications and variations of the invention, but is limited by the claims appended below.

12: 베이스 고정판
13: X축 리니어 가이드
14: 슬라이딩 왕복대
15: Y축 리니어 가이드
16: 상부질량유닛
18a,18b: 제1,2 X축 지지대
22a,22b: 제1,2 X축 스프링
24: 하부질량유닛
28a,28b: 제1,2 Y축 댐퍼
30a,30b: 제1,2 Y축 스프링12: base fixing plate
13: X-axis linear guide
14: sliding carriage
15: Y-axis linear guide
16: upper mass unit
18a, 18b: 1st and 2nd X-axis support
22a, 22b: 1st and 2nd X axis spring
24: lower mass unit
28a, 28b: 1st and 2nd Y-axis damper
30a,30b: 1st and 2nd Y axis spring

Claims (9)

건축 구조물에 고정 설치되는 베이스 고정판(12)과;
상기 베이스 고정판(12)의 상부에 배치되어 X축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 지지되고, 슬라이딩 왕복판(141)과, 슬라이딩 왕복판(141)의 중앙에 하부질량유닛(24)이 삽통될 높이(h)를 가지고 역U자형 구조로 고정 설치된 상부질량유닛 받침대(142)로 구성된 슬라이딩 왕복대(14)와;
상기 슬라이딩 왕복대(14)의 상부질량유닛 받침대(142)에 탑재되어 고정된 상부질량유닛(16)과;
상기 베이스 고정판(12)에 X축 방향으로 배치되어 서로 대향되게 고정된 제1,2 X축 지지대(18a,18b)와;
제1,2 X축 지지대(18a,18b)와 슬라이딩 왕복대(14)의 사이에 각기 연결되어 있는 제1,2 X축 댐퍼(20a,20b) 및 제1,2 X축 스프링(22a,22b)과;
상기 슬라이딩 왕복대(14)에 X축 방향과 직교되는 Y축 방향으로 슬라이딩 이동가능하게 지지되어 있는 하부질량유닛(24)과;
상기 슬라이딩 왕복대(14)에 Y축 방향으로 서로 대향되게 배치되어 고정된 제1,2 Y축 지지대(26a,26b)와;
제1,2 Y축 지지대(26a,26b)와 하부 질량체(24)의 사이에 각기 연결되어 있는 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b) 및 제1,2 Y축 스프링(30a,30b)와;
제1,2 X축 댐퍼(20a,20b)와 제1,2 Y축 댐퍼(28a,28b)의 고정단측 체결부에는 고정단 자성체(401)가 설치되고 가동단측 체결부에는 가동단 자성체(402)가 설치되되 지진동에 의해 발생할 수 있는 최대 변위를 제한하기 위해 고정단 자성체(401)와 가동단 자성체(402)는 서로 동일 자극이 마주하도록 설치되는 자력발생기(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.A base fixing plate 12 fixedly installed on the building structure;
It is disposed above the base fixing plate 12 and supported so as to be slidably moved in the X-axis direction, and the height at which the lower mass unit 24 is inserted at the center of the sliding reciprocating plate 141 and the sliding reciprocating plate 141 ( h) and a sliding carriage 14 composed of an upper mass unit pedestal 142 fixedly installed in an inverted U-shaped structure;
An upper mass unit (16) mounted on and fixed to the upper mass unit pedestal (142) of the sliding carriage (14);
First and second X-axis supports (18a, 18b) disposed on the base fixing plate (12) in the X-axis direction and fixed to face each other;
The first and second X-axis dampers 20a and 20b and the first and second X-axis springs 22a and 22b connected between the first and second X-axis supports 18a and 18b and the sliding carriage 14, respectively. )and;
A lower mass unit 24 supported by the sliding carriage 14 so as to be slidably movable in a Y axis direction orthogonal to an X axis direction;
First and second Y-axis supports (26a, 26b) disposed opposite to each other in the Y-axis direction and fixed to the sliding carriage (14);
The first and second Y-axis dampers (28a, 28b) and the first and second Y-axis springs (30a, 30b) connected between the first and second Y-axis supports 26a, 26b and the lower mass 24, respectively Wow;
A fixed end magnetic body 401 is installed on the fastening part of the fixed end side of the first and second X-axis dampers 20a, 20b and the first and second Y-axis dampers 28a, 28b, and a movable end magnetic body 402 at the fastening part on the movable end side. ) Is installed, but the fixed terminal magnetic body 401 and the movable terminal magnetic body 402 are installed so that the same magnetic poles face each other in order to limit the maximum displacement that can be generated by the earthquake motion. Two-axis vibration suppression device for building structures. 제 1항에 있어서,
상기 슬라이딩 왕복대(14)는 베이스 고정판(12)의 상면에 X 축 방향으로 배치된 복수개의 X축 리니어 가이드(13)에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.The method of claim 1,
The sliding carriage (14) is mounted on a plurality of X-axis linear guides (13) arranged on the upper surface of the base fixing plate (12) in the X-axis direction. 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 하부질량유닛(24)은 슬라이딩 왕복대(14)의 상면에 Y 축 방향으로 배치된 복수개의 Y축 리니어 가이드(15)에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.The method of claim 1,
The lower mass unit (24) is mounted on a plurality of Y-axis linear guides (15) arranged in the Y-axis direction on the upper surface of the sliding carriage (14). 제 1항에 있어서,
상기 상부질량유닛(16)은 상향 개구되어 있는 사각 박스형태를 갖는 상부 블록케이싱(161), 상기 상부 블록케이싱(161)에 질량의 가감을 위해 다수로 적층되어 있는 상부 질량블록(162)을 포함한 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.The method of claim 1,
The upper mass unit 16 includes an upper block casing 161 having a rectangular box shape that is open upward, and an upper mass block 162 stacked in a plurality to add or decrease the mass to the upper block casing 161. Two-axis vibration suppression device for building structures, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 하부질량유닛(24)은 상향 개구되어 있는 사각 박스형태를 갖는 하부 블록케이싱(241), 상기 하부 블록케이싱(241)에 질량의 가감을 위해 다수로 적층되어 있는 하부 질량블록(242)을 포함한 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.The method of claim 1,
The lower mass unit 24 includes a lower block casing 241 having a rectangular box shape that is open upward, and a lower mass block 242 stacked in a plurality to increase or decrease the mass in the lower block casing 241. Two-axis vibration suppression device for building structures, characterized in that. 제 1항에 있어서,
상기 제1,2 X축 지지대(18a,18b)는 복수개의 지지다리(181), 지지다리(181)의 상단에 결합되어 있는 수평지지판(182), 수평지지판(182)에 입설되어져 댐퍼 힌지(183a)를 갖는 댐퍼 연결판(183), 수평지지판(182)과 댐퍼 연결판(183)에 접합되어 스프링 힌지(184a)를 갖는 한 쌍의 스프링 연결판(184)을 갖는 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.The method of claim 1,
The first and second X-axis supports 18a and 18b are installed on a plurality of support legs 181, a horizontal support plate 182 coupled to the upper end of the support legs 181, and a horizontal support plate 182, so that a damper hinge ( Building structure, characterized in that it has a pair of spring connection plates 184 having spring hinges 184a joined to the damper connection plate 183, the horizontal support plate 182 and the damper connection plate 183 having 183a) 2-axis vibration suppression device for use. 제 1항에 있어서,
상기 제1,2 Y축 지지대(26a,26b)는 복수개의 지지다리(261), 지지다리(261)의 상단에 결합되어 있는 수평지지판(262), 수평지지판(262)에 입설되어져 댐퍼 힌지(263a)를 갖는 댐퍼 연결판(263), 수평지지판(262)과 댐퍼 연결판(263)에 접합되어 스프링 힌지(264a)를 갖는 한 쌍의 스프링 연결판(264)을 갖는 것을 특징으로 하는 건축구조물용 2축 제진장치.The method of claim 1,
The first and second Y-axis supports 26a and 26b are installed on a plurality of support legs 261, a horizontal support plate 262 coupled to the upper end of the support legs 261, and a horizontal support plate 262, so that a damper hinge ( A building structure comprising a pair of spring connection plates 264 having spring hinges 264a by being joined to the damper connection plate 263, the horizontal support plate 262 and the damper connection plate 263 having 263a). 2-axis vibration suppression device for use. 삭제delete
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