JPH11270180A

JPH11270180A - ブレースダンパ

Info

Publication number: JPH11270180A
Application number: JP7953598A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ganmi; 龍也願海; Akira Matsuno; 亮松野
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は大地震のときの大きな振動だけでな
く比較的小さな交通振動も減衰できることを課題とす
る。【解決手段】ブレースダンパ装置１９は、比較的大き
な振動を減衰させる油圧ダンパ２３と、比較的小さな振
動を減衰させる減衰力発生機構２５と有する。そして、
減衰力発生機構２５は、第１ブレース２４の端部に連結
されたリンク３３と、リンク３３の先端に連結された揺
動板３５と、基礎１５₁に固定された取付板３７と、揺
動板３５を挟持するように取付板３７に固定された摩擦
板３８と、から構成されている。従って、減衰力発生機
構２５は、第１ブレース２４が軸方向に変位することで
揺動板３５に摩擦力が付与されるよう構成されており、
小地震や交通振動等の比較的小さい振動エネルギによっ
てブレースが変位した場合も減衰力を発生させることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブレースダンパに係
り、特に構造物の地震による振動を吸収できると共に交
通振動も吸収できるよう構成されたブレースダンパに関
する。

【０００２】

【従来の技術】ビルや住宅等の構造物の耐震性を高める
手段として、柱や梁等の骨組み間に骨組を塑性変形させ
ようとするエネルギを吸収するため、骨組みの対角位置
に装架されるブレースにダンパを取り付けて大地震の振
動エネルギを吸収して骨組みを制振させる制振構造の開
発が進められている。

【０００３】このような制振構造に用いられる従来のブ
レースダンパとしては、例えば実開平７−２３１０８号
公報に開示された構成のものがある。この公報に記載さ
れたものは、骨組みの対角位置に形成されたブレースに
シリンダ，ピス卜ン，逆止弁等からなる油圧ダンパが設
けられた構成されている。そして、このように構成され
たブレースダンパでは、大地震等の振動エネルギを油圧
ダンパのピストンとシリンダとの相対変位に伴う減衰力
によって吸収する構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように建物のブレース部に油圧ダンパを用いたブレース
ダンパでは、大地震などの大きな揺れに対しては油圧ダ
ンパにより発生される減衰力によって制振することがで
きるので有効であるが、一般住宅における振幅の小さな
揺れに対しては油の圧縮性やオイルシールの摺動抵抗、
静摩擦の影響が大きいため減衰手段として作用せず、単
なる弾性体となってしまって振動を低減できないといっ
た問題があった。

【０００５】そのため、従来のブレースダンパでは、油
圧ダンパで発生される減衰力が大地震のときの振動エネ
ルギを吸収できるように設定されているので、比較的小
さい地震あるいは自動車等の車両の通行による交通振動
が発生した場合、油圧ダンパで減衰力を発生させるだけ
の十分なストロークが得られず振幅の小さい振動を効果
的に減衰できなかった。

【０００６】すなわち、ブレースダンパに適用される油
圧ダンパは、地震等の大きなエネルギを吸収する特性を
有するため、交通振動のような周波数が高く振幅の小さ
い振動を十分に吸収することができなかった。そこで、
本発明は上記問題を解決したブレースダンパを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。上記請求項１
記載の発明は、枠体に結合されるブレースを所定角度傾
斜させて取り付けられるブレースダンパにおいて、前記
ブレースと前記枠体との結合部分に前記ブレースが軸方
向に変位することで減衰力を発生させる減衰要素を設け
たことを特徴とするものである。

【０００８】従って、請求項１記載の発明によれば、ブ
レースと枠体との結合部分にブレースが変位することで
減衰力を発生させる減衰要素を設けたため、小地震や交
通振動等の比較的小さい振動エネルギによってブレース
が変位した場合も減衰要素による減衰力によって比較的
小さい振動を減衰し、構造物の微小振動を制振すること
ができる。

【０００９】また、請求項２記載の発明は、前記請求項
１記載のブレースダンパであって、前記減衰要素が、前
記ブレースの端部に連結されたリンク先端に支持され、
前記ブレースの軸方向の変位に応じて前記リンク先端が
揺動することで減衰力を発生させることを特徴とするも
のである。従って、請求項２記載の発明によれば、減衰
要素がブレースの端部に連結されたリンク先端に支持さ
れ、ブレースの軸方向の変位に応じてリンク先端が揺動
することで減衰力を発生させるため、ブレースの変位が
リンクによって拡大されて減衰要素による減衰力が得ら
れるので、小地震や交通振動等の比較的小さい振動エネ
ルギによってブレースが変位した場合も減衰要素による
減衰力によって、構造物の微小振動を制振することがで
きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。図１は本発明になるブレースダ
ンパの一実施例が取り付けられた構造物の概略構成図で
ある。図１に示されるように、構造物１１は、鉄骨を組
み合わせた１階骨組み１２の上に鉄骨を組み合わせた２
階骨組み１３を積み重ねた鉄骨構造であり、１階骨組み
１２の柱１４（１４₁，１４₂）は基礎１５（１５₁〜
１５₂）に固定され、１階骨組み１２の梁１６は柱１４
（１４₁，１４₂）の上端間を横架するように締結され
ている。そして、２階骨組み１３の柱１７（１７₁，１
７₂）は梁１６に締結され、２階骨組み３の梁１８は柱
１７（１７₁，１７₂）の上端間を横架するように締結
されている。尚、図１において、外壁パネルや内壁パネ
ルや天井板等は省略してある。

【００１１】１階骨組み１２の対角線上には、ブレース
ダンパ装置１９が取り付けられている。このブレースダ
ンパ装置１９は、１階骨組み１２の柱１４₁と基礎１５
₁とにより形成された第１の角部２０と、柱１４₂と梁
１６とにより形成された第２の角部２１との間に装架さ
れている。ブレースダンパ装置１９は、１階骨組み１２
の対角方向に傾斜した状態に取り付けられているので、
例えばＡ方向の変位が１階骨組み１２に加えられると、
ブレースダンパ装置１９には引っ張り荷重が作用する。
そして、Ｂ方向の変位が１階骨組み１２に加えられる
と、ブレースダンパ装置１９には圧縮荷重が作用する。

【００１２】このように、構造物１１にＡ，Ｂ方向の振
動が入力された場合、ブレースダンパ装置１９には、圧
縮荷重、引っ張り荷重が交互に作用する。そのため、ブ
レースダンパ装置１９は、吸収して１階骨組み１２の振
動を減衰して１階骨組み１２の上部に設けられた２階骨
組み１３に伝搬した振動が増幅することを防止する。ブ
レースダンパ装置１９は、１階骨組み１２にＡ，Ｂ方向
の振動が入力されたときに減衰力を発生させる油圧ダン
パ２３と、油圧ダンパ２３のシリンダ２３ａと第１の角
部２０との間に装架された第１ブレース２４と、第１ブ
レース２４と第１の角部２０との間に設けられた減衰力
発生機構２５と、油圧ダンパ２３のピストンロッド２３
ｂと第２の角部２１との間に装架された第２ブレース２
６とからなる。

【００１３】減衰力発生機構２５は、後述するように第
１ブレース２４が軸方向に変位することで、その変位量
に応じた減衰力を発生させるよう構成されており、小地
震や交通振動等の比較的小さい振動エネルギによってブ
レースが変位した場合も減衰力を発生させて比較的小さ
い振動エネルギを効果的に吸収することができる。ここ
で、上記減衰力発生機構２５の構成について説明する。

【００１４】図２は減衰力発生機構２５を拡大して示す
正面図である。また、図３は図２中Ｃ−Ｃ’線に沿う縦
断面図である。図２、図３に示されるように、減衰力発
生機構２５は、柱１４₁と基礎１５₁とにより形成され
た第１の角部２０に設置されており、大略、第１ブレー
ス２４の端部にピン３２を介して連結されたリンク３３
と、リンク３３の先端にピン３４介して連結された揺動
板（減衰要素）３５と、基礎１５₁に六角穴付きボルト
３６により固定された取付板３７と、揺動板３５を挟持
するように取付板３７に固定された摩擦板３８と、から
構成されている。

【００１５】取付板３７は、側方からみると断面形状が
Ｌ字状に形成されており、摩擦板３８に対向する垂直板
３７ａと、基礎１５₁に固定される水平板３７ｂとを有
する。また、垂直板３７ａの背面側には、水平板３７ｂ
から起立された補強用リブ４７が結合されている。そし
て、取付板３７の垂直板３７ａと摩擦板３８との間に形
成された隙間４８には、揺動板３５が揺動可能に挿入さ
れている。また、ブレースダンパ装置１９の取付時は、
揺動板３５が揺動により面内方向のずれを許容するの
で、取り付け作業が容易に行える。

【００１６】リンク３３は、第１ブレース２４の延在方
向に対して直交する向きに延在されており、ピン３４が
取付板３７に固定されているので、ピン３４を軸として
揺動可能に取り付けられている。そのため、第１ブレー
ス２４に対する揺動板３５の変位量は、ピン３４と第１
ブレース２４と連結されたピン３２との距離Ｌａと、ピ
ン３４と揺動板３５端部までの距離Ｌｂとの比Ｌａ／Ｌ
ｂによって決まる。従って、上記Ｌａ／Ｌｂの比が任意
の値となるようにピン３４から揺動板３５端部までの距
離Ｌｂを大きくすることにより、第１ブレース２４の変
位量を拡大して揺動板３５に伝達することができる。

【００１７】このように第１ブレース２４と連結された
リンク３３及び揺動板３５は、第１ブレース２４が軸方
向に変位するのに伴って、より大きな変位量で油圧ダン
パ２３に近接又は離間する方向に揺動する。例えば、第
１ブレース２４がＣ方向に変位した場合、リンク３３及
び揺動板３５は、Ｅ方向に揺動し、第１ブレース２４が
Ｄ方向に変位した場合、リンク３３及び揺動板３５は、
Ｆ方向に揺動する。

【００１８】また、リンク３３に設けられた揺動板３５
は、取付板３７と摩擦板３８の間に挟まれている。そし
て、取付板３７及び摩擦板３８は、ボルト３９₁〜３９
₄、ナット４６₁〜２６₄により揺動板３５の両面を押
圧した状態に保持される。そのため、ボルト３９₁〜３
９₄とナット４６₁〜２６₄の締め付け力を調整するこ
とにより、揺動板３５に対する摩擦力を調整することが
できる。また、揺動板３５及び取付板３７、摩擦板３８
の材質を変更することにより摩擦係数を任意の値に設定
することができる。

【００１９】そして、第１ブレース２４が軸方向（Ｃ，
Ｄ方向）に変位してリンク３３及び揺動板３５がＥ，Ｆ
方向に揺動すると、揺動板３５は取付板３７及び摩擦板
３８に当接した状態のまま摺動するため、揺動板３５に
対して摩擦力が付与される。尚、この状態では、第１ブ
レース２４の変位量が小さいので、油圧ダンパ２３が動
作しておらず、油圧ダンパ２３からの減衰力が得られて
いない。

【００２０】この際、揺動板３５の変位量は、ピン３４
と第１ブレース２４と連結されたピン３２との距離Ｌａ
と、ピン３４と揺動板３５端部までの距離Ｌｂとの比Ｌ
ａ／Ｌｂによって拡大される。そのため、第１ブレース
２４の変位量が微小でも揺動板３５は摩擦力を発生させ
るのに十分な変位量で揺動することができる。また、揺
動板３５が上記のように揺動する際に得られる摩擦力
は、取付板３７と摩擦板３８との挟持力、揺動板３５の
摺動面積、各部材の摩擦係数により任意の大きさに設定
される。

【００２１】そのため、１階骨組み１２に交通振動等の
振幅の小さい振動が伝播した場合には、第１ブレース２
４が軸方向の変位することでリンク３３及び揺動板３５
の揺動動作により発生する上記摩擦力が減衰力として作
用する。このように、１階骨組み１２の微小な振動は、
揺動板３５と取付板３７及び摩擦板３８との間の摩擦力
によって制振される。

【００２２】また、取付板３７には、揺動板３５が揺動
許容範囲を越えないように規制する第１、第２ストッパ
４０₁，４０₂が取り付けられている。第１ストッパ４
０₁は揺動板３５がＦ方向に揺動したときの規制位置に
取り付けられており、第２ストッパ４０₂は揺動板３５
がＥ方向に揺動したときの規制位置に取り付けられてい
る。また、第１、第２ストッパ４０₁，４０₂には、揺
動板３５が当接したときの衝撃力を緩和させるため、例
えばゴムなどの弾性体４１₁，４１₂が固着されてい
る。また、第１、第２ストッパ４０₁，４０₂の反対側
には、補強用のリブ４２₁，４２₂が設けられている。

【００２３】そして、上記のようにリンク３３及び揺動
板３５が上記第１、第２ストッパ４０₁，４０₂により
設定された揺動許容範囲を越えるように第１ブレース２
４が軸方向（Ｃ，Ｄ方向）に大きく変位した場合、揺動
板３５が第１、第２ストッパ４０₁，４０₂の弾性体４
１₁，４１₂に当接してそれ以上同方向への揺動が規制
される。この当接状態でさらに第１ブレース２４が軸方
向（Ｃ，Ｄ方向）に変位すると、第１ブレース２４が変
位が油圧ダンパ２３に伝達され、油圧ダンパ２３で減衰
力が発生される。

【００２４】そのため、揺動板３５が第１、第２ストッ
パ４０₁，４０₂に当接する揺動範囲を越えるストロー
クの振動が第１、第２ブレース２４、２６に伝達された
場合、油圧ダンパ２３に圧縮荷重又は引っ張り荷重が作
用して油圧ダンパ２３による減衰力が１階骨組み１２に
付与される。これにより、比較的振幅の大きい振動を制
振することができる。

【００２５】次に、本発明の変形例について説明する。
図４に示されるように、減衰力発生機構２５の変形例１
として摩擦板３８を押し付け板６０、スプリング６
１₁，６１₂を介して揺動板３５に押し付けるようにし
て摩擦板３８と揺動板３５との摩擦力をスプリング６１
₁，６１₂の押圧力により設定することができる。この
場合、摩擦板３８がすり減った場合でも隙間４８が開く
ことがなく、摩擦による減衰力を得ることができる。

【００２６】また、図５に示されるように、減衰力発生
機構２５の変形例２として摩擦板３８，６２を押し付け
板６０、スプリング６１₁〜６１₄を介して揺動板３５
の両側から押し付けるようにすることも可能である。こ
の場合、スプリング６１₁〜６１₄の押圧力により揺動
板３５に対する摩擦力を設定することができると共に、
揺動板３５が揺動方向と直交する板厚方向に変動しても
各スプリング６１₁〜６１₄の伸縮動作により吸収する
ことができる。

【００２７】図６は減衰力発生機構２５の変形例３を拡
大して示す正面図である。また、図７は図６中Ｄ−Ｄ’
線に沿う縦断面図である。尚、上記図６及び図７におい
て、前述した図２及び図３と同一部分には、同一符号を
付してその説明を省略する。図６、図７に示されるよう
に、減衰力発生機構５１は、大略、第１ブレース２４の
端部にピン３２を介して連結されたリンク３３と、リン
ク３３の先端にピン３４介して連結された揺動部材５２
と、基礎１５₁に六角穴付きボルト３６により固定され
た箱状の容器５３と、容器５３内にボルト３６により固
定された取付板３７とから構成されている。

【００２８】箱状の容器５３内には、任意の粘度を有す
る粘性体５４が注入されている。また、揺動部材５２
は、同一面積を有する揺動板５２ａ〜５２ｃを有する。
この揺動板５２ａ〜５２ｃは、側方からみると櫛歯状に
形成されており、揺動部材５２から側方に突出する支持
部５２ｄにより所定間隔毎に平行に支持されている。そ
のため、揺動部材５２は、容器５３内における粘性体５
４に対する接触面積が増大される。また、揺動板５２ａ
〜５２ｃの間隔を小さくすることにより粘性体５４の剪
断抵抗を増大させることができる。そのため、揺動部材
５２は、揺動板５２ａ〜５２ｃが粘性体２３に浸された
状態で揺動することにより減衰力が付与される。尚、揺
動板５２ａ〜５２ｃに付与される粘性体５４の剪断抵抗
は、粘性体５４の粘度、揺動板５２ａ〜５２ｃの間隔に
よって任意に設定することができる。

【００２９】そして、第１ブレース２４が軸方向（Ｃ，
Ｄ方向）に変位してリンク３３及び揺動部材５２がＥ，
Ｆ方向に揺動すると、揺動部材５２は揺動板５２ａ〜５
２ｃが粘性体２３に浸された状態で揺動するため、粘性
体５４の剪断抵抗力が減衰力として付与される。この
際、揺動部材５２の変位量は、ピン３４と第１ブレース
２４と連結されたピン３２との距離Ｌａと、ピン３４と
揺動板５２ａ〜５２ｃ端部までの距離Ｌｂとの比Ｌａ／
Ｌｂによって拡大される。そのため、第１ブレース２４
の変位量が微小でも揺動部材５２は減衰力を発生させる
のに十分な変位量で揺動することができる。尚、この状
態では、第１ブレース２４の変位量が小さいので、油圧
ダンパ２３が動作しておらず、油圧ダンパ２３からの減
衰力が得られていない。

【００３０】そのため、１階骨組み１２に交通振動等の
振幅の小さい振動が伝播した場合には、第１ブレース２
４の軸方向の変位に伴うリンク３３及び揺動部材５２の
揺動動作により発生する上記剪断抵抗力が減衰力として
作用する。このように、１階骨組み１２の微小な振動
は、粘性体５４と揺動板５２ａ〜５２ｃとの間の抵抗力
によって制振される。

【００３１】そして、上記リンク３３及び揺動部材５２
が上記第１、第２ストッパ４０₁，４０₂により設定さ
れた揺動許容範囲を越えるように第１ブレース２４が軸
方向（Ｃ，Ｄ方向）に大きく変位した場合、揺動部材５
２が第１、第２ストッパ４０ ₁，４０₂の弾性体４
１₁，４１₂に当接してそれ以上同方向への揺動が規制
される。この当接状態でさらに第１ブレース２４が軸方
向（Ｃ，Ｄ方向）に変位すると、第１ブレース２４が変
位が油圧ダンパ２３に伝達され、油圧ダンパ２３で減衰
力が発生される。

【００３２】そのため、揺動部材５２が第１、第２スト
ッパ４０₁，４０₂に当接する揺動範囲を越えるストロ
ークの振動が第１、第２ブレース２４、２６に伝達され
た場合、油圧ダンパ２３に圧縮荷重又は引っ張り荷重が
作用して油圧ダンパ２３による減衰力が１階骨組み１２
に付与される。これにより、比較的振幅の大きい振動を
制振することができる。

【００３３】上記説明では、油圧ダンパ２３が設けられ
たブレースダンパ装置について説明したが、これに限ら
ず、油圧ダンパ２３のない構成、すなわちブレースと上
記減衰力発生機構２５または５１のみの組み合わせとし
ても良い。この場合、小さな振動に対してはこれを吸収
し、大きな振動に対してはブレースにより構造物の強度
を高めることもできる。

【００３４】また、上記実施例では、地震による振動を
油圧ダンパ２７により減衰するよう構成されたブレース
ダンパを一例として説明したが、これに限らず、油圧ダ
ンパ２７の代わりに鋼材を塑性変形させて地震による振
動を減衰する鋼棒ダンパ、あるいは鉛により形成された
ダンパ部材を変形させて地震による振動を減衰する鉛ダ
ンパ、あるいは摩擦部材による摩擦抵抗により地震によ
る振動を減衰する摩擦ダンパ等を用いることもできる。

【００３５】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、ブレースと枠体との結合部分にブレースが軸方向に
変位することで減衰力を発生させる減衰要素を設けたた
め、小地震や交通振動等の比較的小さい振動エネルギに
よってブレースが変位した場合も減衰要素による減衰力
によって比較的小さい振動エネルギを効果的に吸収し、
構造物の微小振動を制振することができる。

【００３６】また、請求項２記載の発明によれば、減衰
要素がブレースの端部に連結されたリンク先端に支持さ
れ、ブレースの軸方向の変位に応じてリンク先端が揺動
することで減衰力を発生させるため、ブレースの変位が
リンクによって拡大されて減衰要素による減衰力が得ら
れるので、小地震や交通振動等の比較的小さい振動エネ
ルギによってブレースが変位した場合も減衰要素による
減衰力によって比較的小さい振動エネルギを効果的に吸
収し、構造物の微小振動を制振することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるブレースダンパの一実施例が取り
付けられた構造物の概略構成図である。

【図２】減衰力発生機構２５を拡大して示す正面図であ
る。

【図３】図２中Ｃ−Ｃ’線に沿う縦断面図である。

【図４】減衰力発生機構２５の変形例１の縦断面図であ
る。

【図５】減衰力発生機構２５の変形例２の縦断面図であ
る。

【図６】減衰力発生機構２５の変形例３を拡大して示す
正面図である。

【図７】図６中Ｄ−Ｄ’線に沿う縦断面図である。

【符号の説明】

１１構造物１２１階骨組み１３２階骨組み１４（１４₁，１４₂），１７（１７₁，１７₂）柱１５（１５₁〜１５₂）基礎１６，１８梁１９ブレースダンパ装置２３油圧ダンパ２４第１ブレース２５減衰力発生機構２６第２ブレース３３リンク３５揺動板３７取付板３８摩擦板５１減衰力発生機構５２揺動部材５３容器５４粘性体６０押し付け板６１₁〜６１₄ スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】枠体に結合されるブレースを所定角度傾
斜させて取り付けられるブレースダンパにおいて、前記ブレースと前記枠体との結合部分に前記ブレースが
軸方向に変位することで減衰力を発生させる減衰要素を
設けたことを特徴とするブレースダンパ。
【請求項２】前記請求項１記載のブレースダンパであ
って、前記減衰要素は、前記ブレースの端部に連結されたリン
ク先端に支持され、前記ブレースの軸方向の変位に応じ
て前記リンク先端が揺動することで減衰力を発生させる
ことを特徴とするブレースダンパ。