JPH0777232A - 構造物用振動エネルギー吸収装置 - Google Patents
構造物用振動エネルギー吸収装置Info
- Publication number
- JPH0777232A JPH0777232A JP24608393A JP24608393A JPH0777232A JP H0777232 A JPH0777232 A JP H0777232A JP 24608393 A JP24608393 A JP 24608393A JP 24608393 A JP24608393 A JP 24608393A JP H0777232 A JPH0777232 A JP H0777232A
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- JP
- Japan
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- iron
- based alloy
- vibration energy
- steel
- martensitic transformation
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- Pending
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Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
- Vibration Dampers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 簡単な手段によって、構造物の振動エネルギ
ーを有効に吸収して、構造物の振動を迅速に停止させ
る。 【構成】 構造物における2つの部分の間に挿置され、
地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネルギ
ー吸収装置において、前記構造物1における一方の部分
に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の部分
に結合される第2部材3との間に、外力を加えて変形を
生じさせることにより応力誘起マルテンサイト変態を生
じる鉄系合金部材4を介在させるか、またはせん断変形
を加えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生じ
る鉄系合金部材を介在させるか、あるいは曲げ変形を加
えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄
系合金部材を介在させ、前記各鉄系合金部材と前記第1
部材2および第2部材3と係合させる。
ーを有効に吸収して、構造物の振動を迅速に停止させ
る。 【構成】 構造物における2つの部分の間に挿置され、
地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネルギ
ー吸収装置において、前記構造物1における一方の部分
に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の部分
に結合される第2部材3との間に、外力を加えて変形を
生じさせることにより応力誘起マルテンサイト変態を生
じる鉄系合金部材4を介在させるか、またはせん断変形
を加えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生じ
る鉄系合金部材を介在させるか、あるいは曲げ変形を加
えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄
系合金部材を介在させ、前記各鉄系合金部材と前記第1
部材2および第2部材3と係合させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物における2つの
部分の間に介在させ、そのままでは2つの部材の間で力
の伝達が行なわれ、また周期的に移動するエネルギー、
例えば地震の際に生じるようなエネルギーを吸収する構
造物用振動エネルギー吸収装置に関するものである。
部分の間に介在させ、そのままでは2つの部材の間で力
の伝達が行なわれ、また周期的に移動するエネルギー、
例えば地震の際に生じるようなエネルギーを吸収する構
造物用振動エネルギー吸収装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、構造物の制振・耐震を目的とし
て、構造物の2つの部分間にエネルギー吸収装置(ダン
パー)を兼ねて鋼製部材を設置する場合がある。例とし
て、図27に示すように、鋼製柱7と鋼製梁8とからな
る鋼製構造物1における上下の梁8の間に、垂直H形部
材フランジ52と垂直H形部材ウエブ材51とからなる
鋼製部材13を介在固定し、地震発生時に、前記構造物
1が水平方向に振動することにより、前記垂直H形部材
ウエブ材51がせん断変形を生じて、エネルギーを吸収
する装置が知られており、また、図28に示すように、
構造物1の上下の梁8の間に、梁長手方向に延長するリ
ブ付き鋼板からなる鋼製部材11を介在固定し、地震発
生時に、前記鋼製部材11がせん断変形を生じてエネル
ギーを吸収する装置も知られている。 さらに図29に
示すように、上下の梁8の長手方向の中間部に、上下方
向に延長するH形断面の鋼製部材11を介在固定し、構
造物1が水平方向に振動することにより、鋼製部材11
のウエッブがせん断変形を生じて、エネルギーを吸収す
る装置も知られており、さらにまた、図30に示すよう
に、上方の梁8の中央部と下方の梁8の長手方向の両側
とにわたって、一対の鋼製部材11を介在固定し、地震
発生時に、前記鋼製部材11を軸方向変形させてエネル
ギーを吸収する装置も知られている。
て、構造物の2つの部分間にエネルギー吸収装置(ダン
パー)を兼ねて鋼製部材を設置する場合がある。例とし
て、図27に示すように、鋼製柱7と鋼製梁8とからな
る鋼製構造物1における上下の梁8の間に、垂直H形部
材フランジ52と垂直H形部材ウエブ材51とからなる
鋼製部材13を介在固定し、地震発生時に、前記構造物
1が水平方向に振動することにより、前記垂直H形部材
ウエブ材51がせん断変形を生じて、エネルギーを吸収
する装置が知られており、また、図28に示すように、
構造物1の上下の梁8の間に、梁長手方向に延長するリ
ブ付き鋼板からなる鋼製部材11を介在固定し、地震発
生時に、前記鋼製部材11がせん断変形を生じてエネル
ギーを吸収する装置も知られている。 さらに図29に
示すように、上下の梁8の長手方向の中間部に、上下方
向に延長するH形断面の鋼製部材11を介在固定し、構
造物1が水平方向に振動することにより、鋼製部材11
のウエッブがせん断変形を生じて、エネルギーを吸収す
る装置も知られており、さらにまた、図30に示すよう
に、上方の梁8の中央部と下方の梁8の長手方向の両側
とにわたって、一対の鋼製部材11を介在固定し、地震
発生時に、前記鋼製部材11を軸方向変形させてエネル
ギーを吸収する装置も知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前述の各エネルギー吸
収装置の場合は、地震や台風時において、構造物1が振
動を生じると周期的な繰り返し荷重を受けることになる
が、その耐久性および繰り返し性能はダンパーとして使
用される鋼材の特性に依存するため、耐久性すなわち破
断にいたる繰り返し性能については、通常の鋼材の疲労
破壊と同じ傾向を持つ場合が多い。すなわち鋼材の変形
歪が大きくなるほど破断にいたる繰り返し回数は少なく
なり、変形歪が進んで塑性域に入った場合においては、
通常その繰り返し回数の低下は著しくなる。この関係を
図31に示す。図31はSS400の疲労試験の結果に
よる破壊までの繰り返し数と歪範囲の関係を示してい
る。従って、例えば、これらのエネルギー吸収装置のダ
ンパー部分が、塑性化開始時期を発生頻度の多い小地震
時に設定した場合には、エネルギーの吸収は小地震に対
応して効率的に行われることになるが、その反面、塑性
域における繰り返し荷重を受けることにより部材の疲労
破壊が問題になる。また同時に、大地震時においては、
変形歪が極めて大きくなり、そのため鋼材が疲労破壊す
る可能性が生じ、構造物1の安全性確保が難しいことに
なる。また反対に、前記各エネルギー吸収装置のダンパ
ー部分が、塑性化を開始する時期を発生する可能性の少
ない大地震時に設定した場合には、疲労破壊の可能性は
少なくなる反面、エネルギー吸収が小地震時には、行わ
れないことになるので、ダンパーとしての効率が悪くな
る。
収装置の場合は、地震や台風時において、構造物1が振
動を生じると周期的な繰り返し荷重を受けることになる
が、その耐久性および繰り返し性能はダンパーとして使
用される鋼材の特性に依存するため、耐久性すなわち破
断にいたる繰り返し性能については、通常の鋼材の疲労
破壊と同じ傾向を持つ場合が多い。すなわち鋼材の変形
歪が大きくなるほど破断にいたる繰り返し回数は少なく
なり、変形歪が進んで塑性域に入った場合においては、
通常その繰り返し回数の低下は著しくなる。この関係を
図31に示す。図31はSS400の疲労試験の結果に
よる破壊までの繰り返し数と歪範囲の関係を示してい
る。従って、例えば、これらのエネルギー吸収装置のダ
ンパー部分が、塑性化開始時期を発生頻度の多い小地震
時に設定した場合には、エネルギーの吸収は小地震に対
応して効率的に行われることになるが、その反面、塑性
域における繰り返し荷重を受けることにより部材の疲労
破壊が問題になる。また同時に、大地震時においては、
変形歪が極めて大きくなり、そのため鋼材が疲労破壊す
る可能性が生じ、構造物1の安全性確保が難しいことに
なる。また反対に、前記各エネルギー吸収装置のダンパ
ー部分が、塑性化を開始する時期を発生する可能性の少
ない大地震時に設定した場合には、疲労破壊の可能性は
少なくなる反面、エネルギー吸収が小地震時には、行わ
れないことになるので、ダンパーとしての効率が悪くな
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】前述の問題を有利に解決
するために、本発明の構造物用振動エネルギー吸収装置
においては、構造物における2つの部分の間に挿置さ
れ、地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネ
ルギー吸収装置において、前記構造物1における一方の
部分に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の
部分に結合される第2部材3との間に、外力を加えて変
形を生じさせることにより応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金部材4を介在させるか、またはせん断
変形を加えることにより応力誘起マルテンサイト変態を
生じる鉄系合金部材5を介在させるか、あるいは曲げ変
形を加えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生
じる鉄系合金部材6を介在させ、前記各鉄系合金部材
4,5,6と前記第1部材2および第2部材3とを係合
させる。
するために、本発明の構造物用振動エネルギー吸収装置
においては、構造物における2つの部分の間に挿置さ
れ、地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネ
ルギー吸収装置において、前記構造物1における一方の
部分に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の
部分に結合される第2部材3との間に、外力を加えて変
形を生じさせることにより応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金部材4を介在させるか、またはせん断
変形を加えることにより応力誘起マルテンサイト変態を
生じる鉄系合金部材5を介在させるか、あるいは曲げ変
形を加えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生
じる鉄系合金部材6を介在させ、前記各鉄系合金部材
4,5,6と前記第1部材2および第2部材3とを係合
させる。
【0005】ある合金に外力が加えられた時、そのエネ
ルギーの大きさが合金の弾性限度を越える場合には、合
金は塑性変形される。その際合金内部においては、原子
間の結合が切れ、一原子間距離以上の原子の移動を伴う
すべり変形、原子間の結合は切れることなく、結晶格子
が剪断変形されて別の相が生成される応力誘起マルテン
サイト変態などが生じる。この二つを比較すると、前者
の場合には変形の度に転位の増殖とそれらの絡み合いと
が進行し合金を疲労破壊に至らしめるのみ対して、後者
の場合には、応力誘起変態が優先的に生じて転位の増殖
を低く抑えるために、外力の負荷が同じように繰り返さ
れた場合においても、より高いエネルギー吸収効果を持
続出来る。本発明に応力誘起マルテンサイト変態を生じ
る合金を用いるのはこのためである。応力誘起マルテン
サイト変態する合金には、TiーNi合金やCu系合金
など種々のものがあるが、経済性や量産性から判断して
鉄系の合金が望ましい。本発明で用いる合金を鉄系とし
たのはそのためである。応力誘起マルテンサイト変態を
生じる鉄系合金としては、例えば、特開昭61−766
47号公報に開示されているFe−Mn−Si系合金を
使用することができる。その化学成分を具体的に明示す
れば、質量比でMnを20〜30%、Siを3.5〜8
%含有し、残部はFeおよび不可避不純物よりなる合金
や、これを基本として、これに必要に応じてCr,Ni
などの元素を特性向上のために添加したものである。本
合金は合金成分の調整によってMs点(マルテンサイト
変態開始温度)を室温以下に設定することが可能であ
る。このように設定された合金は容易に応力誘起マルテ
ンサイト変態するので本発明にはより有効である。
ルギーの大きさが合金の弾性限度を越える場合には、合
金は塑性変形される。その際合金内部においては、原子
間の結合が切れ、一原子間距離以上の原子の移動を伴う
すべり変形、原子間の結合は切れることなく、結晶格子
が剪断変形されて別の相が生成される応力誘起マルテン
サイト変態などが生じる。この二つを比較すると、前者
の場合には変形の度に転位の増殖とそれらの絡み合いと
が進行し合金を疲労破壊に至らしめるのみ対して、後者
の場合には、応力誘起変態が優先的に生じて転位の増殖
を低く抑えるために、外力の負荷が同じように繰り返さ
れた場合においても、より高いエネルギー吸収効果を持
続出来る。本発明に応力誘起マルテンサイト変態を生じ
る合金を用いるのはこのためである。応力誘起マルテン
サイト変態する合金には、TiーNi合金やCu系合金
など種々のものがあるが、経済性や量産性から判断して
鉄系の合金が望ましい。本発明で用いる合金を鉄系とし
たのはそのためである。応力誘起マルテンサイト変態を
生じる鉄系合金としては、例えば、特開昭61−766
47号公報に開示されているFe−Mn−Si系合金を
使用することができる。その化学成分を具体的に明示す
れば、質量比でMnを20〜30%、Siを3.5〜8
%含有し、残部はFeおよび不可避不純物よりなる合金
や、これを基本として、これに必要に応じてCr,Ni
などの元素を特性向上のために添加したものである。本
合金は合金成分の調整によってMs点(マルテンサイト
変態開始温度)を室温以下に設定することが可能であ
る。このように設定された合金は容易に応力誘起マルテ
ンサイト変態するので本発明にはより有効である。
【0006】
【実施例】次に請求項1の発明の第1実施例を図1ない
し図5によって説明する。複数の鋼製柱7と上下方向に
間隔をおいて前記柱7に溶接により固着された鋼製梁8
とにより鋼製構造物1が構成され、下部の梁8からなる
第1部材2の上部フランジの長手方向の両側に、上部が
相互に接近するように傾斜している1対のH形断面の下
部斜め部材12の下端部が溶接により固着され、上部の
梁8からなる第2部材3の下部フランジの中央部に、H
形断面の上部垂直部材13の上端部が溶接により固着さ
れ、その上部垂直部材13の下端部には、水平な鋼製ベ
ースプレート14が溶接により固着されている。
し図5によって説明する。複数の鋼製柱7と上下方向に
間隔をおいて前記柱7に溶接により固着された鋼製梁8
とにより鋼製構造物1が構成され、下部の梁8からなる
第1部材2の上部フランジの長手方向の両側に、上部が
相互に接近するように傾斜している1対のH形断面の下
部斜め部材12の下端部が溶接により固着され、上部の
梁8からなる第2部材3の下部フランジの中央部に、H
形断面の上部垂直部材13の上端部が溶接により固着さ
れ、その上部垂直部材13の下端部には、水平な鋼製ベ
ースプレート14が溶接により固着されている。
【0007】前記ベースプレート14の下面に、逆V字
状に配置されたH形断面の中間斜め部材15の上端部が
溶接により固着され、前記各下部斜め部材12の上端部
と前記各中間斜め部材15の下端部とは、対向するよう
に配置され、前記下部斜め部材12のフランジおよびウ
エッブと、前記中間斜め部材15のフランジおよびウエ
ッブとは、複数の鋼製継手板16およびボルト17によ
り締付結合されている。また前記上部垂直部材13は、
これらに外力を加えて変形を生じさせることにより応力
誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材4により
構成され、また梁8の上部フランジおよび下部フランジ
の間に、鉄系合金部材4に対向する位置において補強ス
チフナー28が溶接により固着されている。またこの場
合、通常せん断変形が卓越する為、上部垂直部材13の
内、ウエブ部材51のみを応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金部材にて構成しても同じ効果が得られ
る。
状に配置されたH形断面の中間斜め部材15の上端部が
溶接により固着され、前記各下部斜め部材12の上端部
と前記各中間斜め部材15の下端部とは、対向するよう
に配置され、前記下部斜め部材12のフランジおよびウ
エッブと、前記中間斜め部材15のフランジおよびウエ
ッブとは、複数の鋼製継手板16およびボルト17によ
り締付結合されている。また前記上部垂直部材13は、
これらに外力を加えて変形を生じさせることにより応力
誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材4により
構成され、また梁8の上部フランジおよび下部フランジ
の間に、鉄系合金部材4に対向する位置において補強ス
チフナー28が溶接により固着されている。またこの場
合、通常せん断変形が卓越する為、上部垂直部材13の
内、ウエブ部材51のみを応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金部材にて構成しても同じ効果が得られ
る。
【0008】次に請求項2の発明の実施例を図6および
図7によって説明する。鋼製構造物1における下部の梁
8からなる第1部材2の上部フランジに、その第1部材
2の長手方向に延長する鋼製下部取付板18が溶接によ
り固着され、かつ上部の梁8からなる第2部材3の下部
フランジに、その第2部材3の長手方向に延長する鋼製
上部取付板19が溶接により固着され、前記下部取付板
18および上部取付板19の間に、下部取付板18およ
び上部取付板19の長手方向に延長する垂直平板20と
その垂直平板20の表裏両面に溶接により固着された多
数の縦リブ21および横リブ22とからなるリブ付き平
板23が配置されている。
図7によって説明する。鋼製構造物1における下部の梁
8からなる第1部材2の上部フランジに、その第1部材
2の長手方向に延長する鋼製下部取付板18が溶接によ
り固着され、かつ上部の梁8からなる第2部材3の下部
フランジに、その第2部材3の長手方向に延長する鋼製
上部取付板19が溶接により固着され、前記下部取付板
18および上部取付板19の間に、下部取付板18およ
び上部取付板19の長手方向に延長する垂直平板20と
その垂直平板20の表裏両面に溶接により固着された多
数の縦リブ21および横リブ22とからなるリブ付き平
板23が配置されている。
【0009】前記リブ付き平板23における垂直平板2
0の下部の表裏両面と、下部取付板18の表裏両面とに
わたって、鋼製帯状下部連結板24が配置され、その鋼
製帯状下部連結板24と下部取付板18および垂直平板
20の下部とは、多数のボルト25により締付け結合さ
れ、リブ付き平板23における垂直平板20の上部の表
裏両面と、上部取付板19の表裏両面とにわたって、鋼
製帯状上部連結板26が配置され、その鋼製帯状上部連
結板26と上部取付板19および垂直平板20の上部と
は、多数のボルト27により締付け結合されている。前
記リブ付き平板23は、せん断変形を加えることにより
応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材5に
より構成されている。
0の下部の表裏両面と、下部取付板18の表裏両面とに
わたって、鋼製帯状下部連結板24が配置され、その鋼
製帯状下部連結板24と下部取付板18および垂直平板
20の下部とは、多数のボルト25により締付け結合さ
れ、リブ付き平板23における垂直平板20の上部の表
裏両面と、上部取付板19の表裏両面とにわたって、鋼
製帯状上部連結板26が配置され、その鋼製帯状上部連
結板26と上部取付板19および垂直平板20の上部と
は、多数のボルト27により締付け結合されている。前
記リブ付き平板23は、せん断変形を加えることにより
応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材5に
より構成されている。
【0010】次に請求項3の発明の実施例を図8ないし
図12によって説明する。鋼製構造物1における下部の
梁8からなる第1部材2の上部フランジに、その第1部
材2の長手方向の中央部において、下部H形部材29の
下端部が溶接により固着され、前記構造物1における上
部の梁8からなる第2部材3の下部フランジに、その第
2部材3の長手方向の中央部において、上部H形部材3
0の上端部が溶接により固着され、下部の梁8からなる
第1部材2における上部フランジと下部フランジとの間
に、下部H形部材29に対向する位置において補強スチ
フナー28が嵌入されて、溶接により固着され、上部の
梁8からなる第2部材3における上部フランジと下部フ
ランジとの間に、上部H形部材30に対向する位置にお
いて補強スチフナー28が嵌入されて、溶接により固着
されている。
図12によって説明する。鋼製構造物1における下部の
梁8からなる第1部材2の上部フランジに、その第1部
材2の長手方向の中央部において、下部H形部材29の
下端部が溶接により固着され、前記構造物1における上
部の梁8からなる第2部材3の下部フランジに、その第
2部材3の長手方向の中央部において、上部H形部材3
0の上端部が溶接により固着され、下部の梁8からなる
第1部材2における上部フランジと下部フランジとの間
に、下部H形部材29に対向する位置において補強スチ
フナー28が嵌入されて、溶接により固着され、上部の
梁8からなる第2部材3における上部フランジと下部フ
ランジとの間に、上部H形部材30に対向する位置にお
いて補強スチフナー28が嵌入されて、溶接により固着
されている。
【0011】前記下部H形部材29および上部H形部材
30と同一断面の中間H形部材31は、前記下部H形部
材29と上部H形部材30との間に介在され、前記下部
H形部材29の上部と前記中間H形部材31の下部と
は、複数の鋼製継手板32およびボルト33により締付
け結合され、かつ前記上部H形部材30の下部と前記中
間H形部材31の上部とは、複数の鋼製継手板34およ
びボルト35により締付け結合されている。前記下部H
形部材29と上部H形部材30と中間H形部材31とか
らなる鉄系合金部材6は、変形を加えることにより応力
誘起マルテンサイト変態を生ずる鉄系合金部材により構
成されている。またこの場合、中間H形部材31のみを
応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材とし
ても同様の効果が得られる。またせん断変形が卓越する
場合にもウエブ材53のみを応力誘起マルテンサイト変
態を生じる鉄系合金部材としても効果が得られる。
30と同一断面の中間H形部材31は、前記下部H形部
材29と上部H形部材30との間に介在され、前記下部
H形部材29の上部と前記中間H形部材31の下部と
は、複数の鋼製継手板32およびボルト33により締付
け結合され、かつ前記上部H形部材30の下部と前記中
間H形部材31の上部とは、複数の鋼製継手板34およ
びボルト35により締付け結合されている。前記下部H
形部材29と上部H形部材30と中間H形部材31とか
らなる鉄系合金部材6は、変形を加えることにより応力
誘起マルテンサイト変態を生ずる鉄系合金部材により構
成されている。またこの場合、中間H形部材31のみを
応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材とし
ても同様の効果が得られる。またせん断変形が卓越する
場合にもウエブ材53のみを応力誘起マルテンサイト変
態を生じる鉄系合金部材としても効果が得られる。
【0012】次に請求項1の発明の第2実施例を図13
ないし図18によって説明する。下部の鋼製梁8からな
る第1部材2における上部フランジの長手方向の両側
に、上部が相互に接近するように傾斜する1対の下部斜
め部材12の下端部が溶接により固着され、上部の鋼製
梁8からなる第2部材3における下部フランジの長手方
向の中央部に、下部が相互に離反するように傾斜する1
対の上部斜め部材36の上端部が溶接により固着され、
前記下部斜め部材12と上部斜め部材36との間に、中
間斜め部材37が介在され、前記下部斜め部材12の上
部と中間斜め部材37の下部とは、複数の鋼製継手板3
2およびボルト33により締付け結合され、前記上部斜
め部材36の下部と中間斜め部材37の上部とは、複数
の鋼製継手板34およびボルト35により締付け結合さ
れ、前記下部斜め部材12と上部斜め部材36と中間斜
め部材37とからなる鉄系合金部材4は、これに外力を
加えて変形を生じさせることにより応力誘起マルテンサ
イト変態を生じる鉄系合金部材により構成されている
が、その他の構成は請求項1の発明の第1実施例の場合
と同様である。またこの場合、中間斜め部材37のみが
応力誘起マルテンサイト変態を生ずる鉄系合金部材とし
ても同様の効果が得られる。
ないし図18によって説明する。下部の鋼製梁8からな
る第1部材2における上部フランジの長手方向の両側
に、上部が相互に接近するように傾斜する1対の下部斜
め部材12の下端部が溶接により固着され、上部の鋼製
梁8からなる第2部材3における下部フランジの長手方
向の中央部に、下部が相互に離反するように傾斜する1
対の上部斜め部材36の上端部が溶接により固着され、
前記下部斜め部材12と上部斜め部材36との間に、中
間斜め部材37が介在され、前記下部斜め部材12の上
部と中間斜め部材37の下部とは、複数の鋼製継手板3
2およびボルト33により締付け結合され、前記上部斜
め部材36の下部と中間斜め部材37の上部とは、複数
の鋼製継手板34およびボルト35により締付け結合さ
れ、前記下部斜め部材12と上部斜め部材36と中間斜
め部材37とからなる鉄系合金部材4は、これに外力を
加えて変形を生じさせることにより応力誘起マルテンサ
イト変態を生じる鉄系合金部材により構成されている
が、その他の構成は請求項1の発明の第1実施例の場合
と同様である。またこの場合、中間斜め部材37のみが
応力誘起マルテンサイト変態を生ずる鉄系合金部材とし
ても同様の効果が得られる。
【0013】図19ないし図26は本発明の他の実施例
を示すものであって、地盤38に免震構造物支承用の基
礎39が構築され、その基礎39により複数の積層ゴム
支承体41を介して免震構造物40が支承され、前記基
礎39の中央上部に鋼製第1部材2が固定され、前記免
震構造物40の中央下部に鋼製第2部材3が固定され、
横断面が円形または角形である鋼棒42の下部は、前記
第1部材2に固定され、前記鋼棒42の上部は、前記第
2部材3における下向き開口部43に挿入され、前記鋼
棒42としては、これに外力を加えて変形を生じさせる
ことにより、応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系
合金部材を使用するか、または前記鋼棒42にせん断変
形を加えることにより、応力誘起マルテンサイト変態を
生じる鉄系合金部材を使用するか、あるいは前記鋼棒4
2に曲げ変形を加えることにより、応力誘起マルテンサ
イト変態を生じる鉄系合金部材を使用する。
を示すものであって、地盤38に免震構造物支承用の基
礎39が構築され、その基礎39により複数の積層ゴム
支承体41を介して免震構造物40が支承され、前記基
礎39の中央上部に鋼製第1部材2が固定され、前記免
震構造物40の中央下部に鋼製第2部材3が固定され、
横断面が円形または角形である鋼棒42の下部は、前記
第1部材2に固定され、前記鋼棒42の上部は、前記第
2部材3における下向き開口部43に挿入され、前記鋼
棒42としては、これに外力を加えて変形を生じさせる
ことにより、応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄系
合金部材を使用するか、または前記鋼棒42にせん断変
形を加えることにより、応力誘起マルテンサイト変態を
生じる鉄系合金部材を使用するか、あるいは前記鋼棒4
2に曲げ変形を加えることにより、応力誘起マルテンサ
イト変態を生じる鉄系合金部材を使用する。
【0014】地震発生時等において、免震構造物40が
水平変形を生じるのに伴って、鋼棒42が曲げ変形す
る。この鋼棒42として、応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金を使用することにより、小地震には応
力誘起マルテンサイト変態による変形を発生させ、また
大地震には、鋼棒42にすべり変形をそれぞれ発生させ
ることにより、耐疲労性の高い振動エネルギー吸収装置
を得ることができる。
水平変形を生じるのに伴って、鋼棒42が曲げ変形す
る。この鋼棒42として、応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金を使用することにより、小地震には応
力誘起マルテンサイト変態による変形を発生させ、また
大地震には、鋼棒42にすべり変形をそれぞれ発生させ
ることにより、耐疲労性の高い振動エネルギー吸収装置
を得ることができる。
【0015】本発明による構造物用振動エネルギー吸収
装置における構造物1の第1部材2と第2部材3とが、
相対的に変位して歪を生じると、その振動エネルギー吸
収装置におけるダンパー部分に使用されている応力誘起
マルテンサイトに変態を生じる鉄系合金は、通常の金属
材料の塑性変形の際に生じるすべり変形よりも優先的に
応力誘起マルテンサイト変態を生じ、変形歪がある大き
さよりも小さい場合は、マルテンサイト相のみを生成し
て変形歪を吸収する。また、一旦マルテンサイト相の生
じた部分は、変態前よりも硬化するので、再び外力を受
けると、先の変形でマルテンサイト相が生成しなかった
部分に、新たに、マルテンサイト相が生成して、変形歪
を吸収する。図21ないし図24は、前記の状態を示す
ものであって、図21に示すように、鉄系合金部材44
における左側上端部に水平外力45を加えると共に、前
記鉄系合金部材44の右側下端部に水平外力46を加え
ると、図22に示すように、せん断変形したマルテンサ
イト相47が生成し、次いで図23に示すように、鉄系
合金部材44の右側上端部に水平外力48を加えると共
に、鉄系合金部材44の左側下端部に水平外力49を加
えると、図24に示すように、マルテンサイト相47と
異なる方向にせん断変形したマルテンサイト相50が新
らたに生成する。
装置における構造物1の第1部材2と第2部材3とが、
相対的に変位して歪を生じると、その振動エネルギー吸
収装置におけるダンパー部分に使用されている応力誘起
マルテンサイトに変態を生じる鉄系合金は、通常の金属
材料の塑性変形の際に生じるすべり変形よりも優先的に
応力誘起マルテンサイト変態を生じ、変形歪がある大き
さよりも小さい場合は、マルテンサイト相のみを生成し
て変形歪を吸収する。また、一旦マルテンサイト相の生
じた部分は、変態前よりも硬化するので、再び外力を受
けると、先の変形でマルテンサイト相が生成しなかった
部分に、新たに、マルテンサイト相が生成して、変形歪
を吸収する。図21ないし図24は、前記の状態を示す
ものであって、図21に示すように、鉄系合金部材44
における左側上端部に水平外力45を加えると共に、前
記鉄系合金部材44の右側下端部に水平外力46を加え
ると、図22に示すように、せん断変形したマルテンサ
イト相47が生成し、次いで図23に示すように、鉄系
合金部材44の右側上端部に水平外力48を加えると共
に、鉄系合金部材44の左側下端部に水平外力49を加
えると、図24に示すように、マルテンサイト相47と
異なる方向にせん断変形したマルテンサイト相50が新
らたに生成する。
【0016】しかも、前述のような歪吸収機構は、図2
5に示すように、通常の金属材料を繰り返し塑性変形し
た場合に発現し、吸収可能な外力すなわちエネルギーの
最小値が次第に高まるようなものではなく、変形歪が2
〜3%前後においても、図26に示すように、ほぼ一定
の外力すなわちエネルギーに対して安定的に発現し、そ
れに伴い耐疲労性に優れた性能が得られる。
5に示すように、通常の金属材料を繰り返し塑性変形し
た場合に発現し、吸収可能な外力すなわちエネルギーの
最小値が次第に高まるようなものではなく、変形歪が2
〜3%前後においても、図26に示すように、ほぼ一定
の外力すなわちエネルギーに対して安定的に発現し、そ
れに伴い耐疲労性に優れた性能が得られる。
【0017】一方、一度に5%を越える程度の大きな変
形歪が加えられた場合には、変形の過程で、まずマルテ
ンサイト相が生成し、次いですべり変形が生じるため、
変形後の合金内部は通常の金属材料を塑性変形した場合
とほぼ同様となり、上記のような繰り返し性能は期待で
きないが、通常の鋼材と同等の耐震性能を確保できる。
形歪が加えられた場合には、変形の過程で、まずマルテ
ンサイト相が生成し、次いですべり変形が生じるため、
変形後の合金内部は通常の金属材料を塑性変形した場合
とほぼ同様となり、上記のような繰り返し性能は期待で
きないが、通常の鋼材と同等の耐震性能を確保できる。
【0018】本発明による振動エネルギー吸収装置は、
このような変形歪(エネルギー)吸収メカニズムを応用
して、構造物の振動エネルギーを吸収して振動を抑制す
るものであり、したがって、用いる鉄系合金のマルテン
サイト変態性のみで担われる歪の大きさを明らかにし、
それに基づいて、振動エネルギー吸収装置を設計するこ
とにより優れた性能を引き出すことができる。
このような変形歪(エネルギー)吸収メカニズムを応用
して、構造物の振動エネルギーを吸収して振動を抑制す
るものであり、したがって、用いる鉄系合金のマルテン
サイト変態性のみで担われる歪の大きさを明らかにし、
それに基づいて、振動エネルギー吸収装置を設計するこ
とにより優れた性能を引き出すことができる。
【0019】例えば、前記の例示した鉄系合金の一つで
あるFe−28Mn−6Si−5Cr鋼の場合には、約
5%の歪までは変形が全て応力誘起マルテンサイト変態
で担われ、それ以上の大きさの歪では、次第にすべり変
形が導入される。そこで、前記鉄系合金を用いる場合に
は、頻度の高い小地震等に対応したダンパー部分の変形
歪を、例えば5%の半分の2.5%となるように、か
つ、建物すなわち構造物の構築中に生じる可能性の少な
い巨大地震に対応した変形歪が5%前後になるように設
定すれば、頻度の多い小地震等の場合には、耐疲労性の
良好な応力誘起マルテンサイト変態により、エネルギー
の吸収を主として行い、極めて頻度の少ない巨大地震の
場合には、すべり変形を含めて対応することができる。
これにより、エネルギー吸収を小地震等から巨大地震ま
で対応できると共に、疲労破壊の可能性を軽減すること
ができる。すなわち構造物の安全性を向上させることが
できる。
あるFe−28Mn−6Si−5Cr鋼の場合には、約
5%の歪までは変形が全て応力誘起マルテンサイト変態
で担われ、それ以上の大きさの歪では、次第にすべり変
形が導入される。そこで、前記鉄系合金を用いる場合に
は、頻度の高い小地震等に対応したダンパー部分の変形
歪を、例えば5%の半分の2.5%となるように、か
つ、建物すなわち構造物の構築中に生じる可能性の少な
い巨大地震に対応した変形歪が5%前後になるように設
定すれば、頻度の多い小地震等の場合には、耐疲労性の
良好な応力誘起マルテンサイト変態により、エネルギー
の吸収を主として行い、極めて頻度の少ない巨大地震の
場合には、すべり変形を含めて対応することができる。
これにより、エネルギー吸収を小地震等から巨大地震ま
で対応できると共に、疲労破壊の可能性を軽減すること
ができる。すなわち構造物の安全性を向上させることが
できる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、構造物における2つの
部分の間に挿置され、地震や台風により生じる加速力を
減衰する振動エネルギー吸収装置において、前記構造物
1における一方の部分に結合される第1部材2と、前記
構造物1の他方の部分に結合される第2部材3との間
に、外力を加えて変形を生じさせることにより応力誘起
マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材4を介在させ
るか、またはせん断変形を加えることにより応力誘起マ
ルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材5を介在させる
か、あるいは曲げ変形を加えることにより応力誘起マル
テンサイト変態を生じる鉄系合金部材6を介在させ、前
記各鉄系合金部材4,5,6と前記第1部材2および第
2部材3とを係合させるので、簡単な手段によって、構
造物の振動エネルギーを有効に吸収して、構造物の振動
を迅速に停止させることができる。また、本発明の場合
は、鉄系合金部材4,5,6を使用しているので、その
材料は、金属材料の中でも強度の高い鉄系合金であり、
例えば降伏強度を約200MPa以上に高くすることが
でき、そのため小さな振動エネルギー吸収装置を使用し
て、大きなエネルギー吸収量と降伏耐力を持たせること
ができ、かつ鋼製構造物1と接合する場合、ボルト接合
または溶接接合を容易に採用することができ、さらに原
材料コストが安いため、経済的である。
部分の間に挿置され、地震や台風により生じる加速力を
減衰する振動エネルギー吸収装置において、前記構造物
1における一方の部分に結合される第1部材2と、前記
構造物1の他方の部分に結合される第2部材3との間
に、外力を加えて変形を生じさせることにより応力誘起
マルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材4を介在させ
るか、またはせん断変形を加えることにより応力誘起マ
ルテンサイト変態を生じる鉄系合金部材5を介在させる
か、あるいは曲げ変形を加えることにより応力誘起マル
テンサイト変態を生じる鉄系合金部材6を介在させ、前
記各鉄系合金部材4,5,6と前記第1部材2および第
2部材3とを係合させるので、簡単な手段によって、構
造物の振動エネルギーを有効に吸収して、構造物の振動
を迅速に停止させることができる。また、本発明の場合
は、鉄系合金部材4,5,6を使用しているので、その
材料は、金属材料の中でも強度の高い鉄系合金であり、
例えば降伏強度を約200MPa以上に高くすることが
でき、そのため小さな振動エネルギー吸収装置を使用し
て、大きなエネルギー吸収量と降伏耐力を持たせること
ができ、かつ鋼製構造物1と接合する場合、ボルト接合
または溶接接合を容易に採用することができ、さらに原
材料コストが安いため、経済的である。
【図1】請求項1の発明の第1実施例に係る構造物用振
動エネルギー吸収装置を示す正面図である。
動エネルギー吸収装置を示す正面図である。
【図2】図1の一部を拡大して示す正面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】図2のB−B線断面図である。
【図5】図2のC−C線断面図である。
【図6】請求項2の発明の実施例に係る構造物用振動エ
ネルギー吸収装置を示す正面図である。
ネルギー吸収装置を示す正面図である。
【図7】図6の縦断側面図である。
【図8】請求項3の発明の実施例に係る構造物用振動エ
ネルギー吸収装置を示す正面図である。
ネルギー吸収装置を示す正面図である。
【図9】図8の一部を拡大して示す正面図である。
【図10】図9の下側部分を拡大して示す正面図であ
る。
る。
【図11】図9のD−D線断面図である。
【図12】図9のE−E線断面図である。
【図13】請求項1の発明の第2実施例に係る構造物用
振動エネルギー吸収装置を示す正面図である。
振動エネルギー吸収装置を示す正面図である。
【図14】図13の一部を拡大して示す正面図である。
【図15】図14の左下側部分を拡大して示す正面図で
ある。
ある。
【図16】図14の左側中間部分を拡大して示す正面図
である。
である。
【図17】図15のF−F線断面図である。
【図18】図16のG−G線断面図である。
【図19】本発明の他の実施例に係る構造物用振動エネ
ルギー吸収装置を示す一部縦断正面図である。
ルギー吸収装置を示す一部縦断正面図である。
【図20】図19の免震構造物が振動した状態を示す一
部縦断正面図である。
部縦断正面図である。
【図21】鉄系合金部材の上端部および下端部に水平外
力を加えてせん断変形させるときの状態を示す正面図で
ある。
力を加えてせん断変形させるときの状態を示す正面図で
ある。
【図22】鉄系合金部材をせん断変形させた状態を示す
正面図である。
正面図である。
【図23】図21の場合と逆方向にせん断変形させるた
めに鉄系合金部材の上端部および下端部に逆方向の水平
外力を加えるときの状態を示す正面図である。
めに鉄系合金部材の上端部および下端部に逆方向の水平
外力を加えるときの状態を示す正面図である。
【図24】鉄系合金部材を逆方向にせん断変形させた状
態を示す正面図である。
態を示す正面図である。
【図25】金属材料を繰り返し塑性変形させるときの状
態を示す図である。
態を示す図である。
【図26】ほぼ一定の外力が安定的に発現している状態
を示す図である。
を示す図である。
【図27】従来の第1例の振動エネルギー吸収装置を示
す正面図である。
す正面図である。
【図28】従来の第2例の振動エネルギー吸収装置を示
す正面図である。
す正面図である。
【図29】従来の第3例の振動エネルギー吸収装置を示
す正面図である。
す正面図である。
【図30】従来の第4例の振動エネルギー吸収装置を示
す正面図である。
す正面図である。
【図31】破壊までの繰返し数とひずみ範囲との関係を
示す図である。
示す図である。
1 構造物 2 第1部材 3 第2部材 4 鉄系合金部材 5 鉄系合金部材 6 鉄系合金部材 7 柱 8 梁 9 フランジ 10 ウエッブ 11 鋼製部材 12 下部斜め部材 13 上部垂直部材 14 ベースプレート 15 中間斜め部材 16 鋼製継手板 17 ボルト 18 下部取付板 19 上部取付板 20 垂直平板 21 縦リブ 22 横リブ 23 リブ付き平板 24 鋼製帯状下部連結板 25 ボルト 26 鋼製帯状上部連結板 27 ボルト 28 補強スチフナー 29 下部H形部材 30 上部H形部材 31 中間H形部材 32 鋼製継手板 33 ボルト 34 鋼製継手板 35 ボルト 36 上部斜め部材 37 中間斜め部材 38 地盤 39 基礎 40 免震構造物 41 積層ゴム支承体 42 鋼棒 43 下向き開口部 44 鉄系合金部材 45 水平外力 46 水平外力 47 マルテンサイト相 48 水平外力 49 水平外力 50 マルテンサイト相 51 垂直H形部材ウエブ材 52 垂直H形部材フランジ材 53 ウエブ材 54 ウエブ材
Claims (3)
- 【請求項1】 構造物における2つの部分の間に挿置さ
れ、地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネ
ルギー吸収装置において、前記構造物1における一方の
部分に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の
部分に結合される第2部材3との間に、外力を加えて変
形を生じさせることにより応力誘起マルテンサイト変態
を生じる鉄系合金部材4を介在させ、その鉄系合金部材
4と前記第1部材2および第2部材3とを係合させた構
造物用振動エネルギー吸収装置。 - 【請求項2】 構造物における2つの部分の間に挿置さ
れ、地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネ
ルギー吸収装置において、前記構造物1における一方の
部分に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の
部分に結合される第2部材3との間に、せん断変形を加
えることにより応力誘起マルテンサイト変態を生じる鉄
系合金部材5を介在させ、その鉄系合金部材5と前記第
1部材2および第2部材3とを係合させた構造物用振動
エネルギー吸収装置。 - 【請求項3】 構造物における2つの部分の間に挿置さ
れ、地震や台風により生じる加速力を減衰する振動エネ
ルギー吸収装置において、前記構造物1における一方の
部分に結合される第1部材2と、前記構造物1の他方の
部分に結合される第2部材3との間に、曲げ変形を加え
ることにより応力誘起マルテンサイト変態を生ずる鉄系
合金部材6を介在させ、その鉄系合金部材6と前記第1
部材2および第2部材3とを係合させた構造物用振動エ
ネルギー吸収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24608393A JPH0777232A (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | 構造物用振動エネルギー吸収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24608393A JPH0777232A (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | 構造物用振動エネルギー吸収装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0777232A true JPH0777232A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=17143237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24608393A Pending JPH0777232A (ja) | 1993-09-08 | 1993-09-08 | 構造物用振動エネルギー吸収装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777232A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011058258A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Nippon Steel Corp | 建築制震ダンパーおよび建築構造物 |
| JP5314201B1 (ja) * | 2013-02-25 | 2013-10-16 | 株式会社免制震ディバイス | 振動抑制装置 |
| JP2020056286A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
| JP2020056282A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
| JP2020056283A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
-
1993
- 1993-09-08 JP JP24608393A patent/JPH0777232A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011058258A (ja) * | 2009-09-10 | 2011-03-24 | Nippon Steel Corp | 建築制震ダンパーおよび建築構造物 |
| JP5314201B1 (ja) * | 2013-02-25 | 2013-10-16 | 株式会社免制震ディバイス | 振動抑制装置 |
| JP2020056286A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
| JP2020056282A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
| JP2020056283A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-09 | 株式会社フジタ | 架構式構造 |
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