JPS6160950B2 - - Google Patents

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JPS6160950B2
JPS6160950B2 JP56112197A JP11219781A JPS6160950B2 JP S6160950 B2 JPS6160950 B2 JP S6160950B2 JP 56112197 A JP56112197 A JP 56112197A JP 11219781 A JP11219781 A JP 11219781A JP S6160950 B2 JPS6160950 B2 JP S6160950B2
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JP
Japan
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columnar member
divided
viscous
dividing
gap
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JP56112197A
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English (en)
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JPS5813868A (ja
Inventor
Ikuo Shimoda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oiles Industry Co Ltd
Original Assignee
Oiles Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Oiles Industry Co Ltd filed Critical Oiles Industry Co Ltd
Priority to JP11219781A priority Critical patent/JPS5813868A/ja
Publication of JPS5813868A publication Critical patent/JPS5813868A/ja
Publication of JPS6160950B2 publication Critical patent/JPS6160950B2/ja
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  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Rod-Shaped Construction Members (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、橋梁の橋脚あるいは建築物の柱等
の構造物の水平剛性に関与する柱状部材に関し、
更に詳しくは、地震時の振動に対する減衰性を高
めたいわゆる耐震性柱状部材に関する。
[発明の背景] 一般に、地震等の外部からの強制振動に対して
粘弾性に富む材料を使用し、自重が小さい構造物
ほど免震性を有することが知られている。これは
柔軟な構造物ほど部材の変形に伴う内部で費やさ
れるエネルギーの損失が大きく、大きな振動減衰
力を有するからであると考えられている。この見
地から、柱状部材としても可能な限り柔軟である
ことが好ましい。しかし柱状部材に可撓性を付与
すれば座屈の起き易い構造となる。このため柱状
部材は橋梁にあつては橋桁の、建築物にあつては
上層階の大荷重を支え、かつ座屈を起さないため
に、高い剛性と大断面の、すなわち自重が大きく
剛な構造物になる傾向にある。しかして、このよ
うな構造物の内部減衰は主として固体摩擦による
ため、数パーセントにすぎず、結局、地震動に対
して振動を吸収する作用が小さく、更には、地震
動の卓越周期と構造物の固有周期とが一致すれば
更に大きな共振振動となり、免震性もきわめて乏
しいものとなつている。
[従来の技術] このため、従来の橋梁等においては、橋脚自体
に免震性を期待することができないので、橋脚と
橋桁との間にオイルダンパーあるいは粘性せん断
型ダンパー等の緩衝装置を装備し、橋梁全体の減
衰性を高める対策がとられている。しかし、この
ような装置は構造が複雑で高価であるうえ、局部
的に設置されるので振動に抵抗する応力が該装置
部分に局所的に発生し、構造物を破損する原因と
もなつている。更に、該装置の設置施工に手間を
要するとともに、上部構造の種類によつては設置
が困難な場合があるなど、数々の問題点を有する
ものである。
[本発明の技術的課題] 本発明は上記実情に鑑み、従来の技術の問題点
を解消すべくなされたものであつて、粘性流体に
よる粘性せん断抵抗の減衰特性に着目し、大きな
減衰性を付与するとともに、荷重負荷能力をいさ
さかも減ずることのない新規な柱部材を提供する
ことを目的(技術的課題)とするものである。
[発明の構成] 本発明の柱状部材は上記目的を達成するため、
次の構成(技術的手段)を採る。なわち、柱状
部材の軸方向に沿つて所要の間隙を有し、相対向
して平行に対置された平滑面を含む分割面をもつ
て複数個の分割素柱に分割され、柱状部材の上
下端のいずれかの一端が固定されるとともに、分
割面の相互は柱状部材の軸方向にのみ摺動自在と
され、分割面の間隙には粘性流体が液密に封入
され、相対向して平行に対置された平滑面と、
該平滑面間の間隙に封入された粘性流体とにより
粘性せん断抵抗発生部位を構成してある、ことを
特徴とする。
ここに、分割面相互の間隙は、該間隙内に封入
された粘性流体により分割面相互の二面間にせん
断抵抗を発生させるに必要な距離に保持されるも
のである。
[作 用] 柱状部材は分割された部材すなわち分割素柱が
各々に中立軸を持ち、地震等の強制振動を受ける
と各々の分割素柱に引張り・圧縮変形を生じる。
そして、分割面に対して各々の分割素柱は相対変
位すなわち運動を起こすことになるが、該分割面
の間隙には粘性流体が封入されているので、該運
動速度に応じてこの相対変位すなわち振動のエネ
ルギーはせん断力に変換され、熱エネルギーとな
つて発散することになる。
すなわち、粘性せん断抵抗発生部位において、
分割面の相対する平滑な二面間に相対運動が生
じ、分割面の間隙に封入された粘性流体の存在に
より、この平滑な二面間に抵抗力(せん断力すな
わち粘性せん断抵抗)が発生することになる。柱
状部材はこの抵抗力を受けて直ちに減衰されるこ
とになる。
なお、粘性せん断抵抗は間隙に反比例し、粘性
流体の接触している部分の面積及び2面の相対速
度に正比例するから、粘性流体の接触している部
分の面積や相対速度が大きいほど、そして間隙幅
が小さいほど大きな減衰力を得ることができる。
そして、粘性流体に高粘度の高分子粘性体を用
いるとき、この傾向は一層顕著になる。すなわ
ち、この粘性流体は非ニユートン流体特性、即ち
擬塑性流体特性(流体の速度が大きくなる程高粘
度から低粘度に変化して流動し易くなり、抵抗力
の増加の度合が小さくなる現象。)を示し、振動
する構造物に対し、効果的な減衰特性を発揮する
ことになる。
この過程において、分割素柱は互いに分割面に
対する直角方向には移動が拘束されており、か
つ、柱状部材自体は大きな減衰力を有するので、
座屈を引き起す有害な曲げ変形は起こらず、従つ
て十分な載荷負荷能力を保持する。
叙上の振動減衰作用は地震動等の大きな振動エ
ネルギーに対しては勿論、上部構造を移動する交
通荷重、あるいは当該柱状部材の近辺を通過する
移動荷重等により生ずる微小振動に対しても同様
である。すなわち、これらの微小振動は柱状部材
に伝達され、その振動周期が一致したとき共振し
て悪影響を及ぼすが、粘性せん断抵抗は微小振動
に対しても敏感であり、該振動を早期に吸収し、
上部構造あるいは近隣施設への悪影響を防止す
る。
[効 果] 本発明の柱状部材は上記の構成よりなり、作用
を奏するものであるので、以下の種々優れた効果
を有する。
本柱状部材は従来の同等の断面を有する柱状
部材に比し、柱状部材に必要な荷重能力と減ず
ることなく、従来の固体摩擦減衰では得られな
い大きな減衰力を付与することができる。
本柱状部材に内包される粘性せん断抵抗発生
部位に生じる粘性せん断抵抗力は移動荷重等に
よる微小振動に対しても鋭敏に反応し該振動を
早期に吸収し、該微小振動から生ずる共振によ
る上部構造物あるいは近接構造物への悪影響を
阻止することができる。
地震動は柱状部材自体で吸収されるので、有
害な振動が支承部及び橋桁に伝わることなく、
支承に特別の耐震装置を施す必要がなく、更に
また、橋桁等の上部構造を設計上経済的な断面
とすることができる。
本柱状部材の粘性せん断抵抗発生部位は柱状
部材の内部に設けられているので外力及び風雨
等の外部環境から保護され、長期の維持が図ら
れる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。
第1図及び第2図は本発明の柱状部材の一実施
例を示す。
ここに、1は柱状部材であり、分割面1aをも
つて軸方向に沿つて分割された複数の分割素柱1
A,1Bを有する。本実施例では二つに分割され
た分割素柱を有するが三つ以上であつてもよい。
そして、該柱状部材1の上端すなわち柱頭部11
は、分割面1aを介して分割素柱1A,1Bが互
いに摺動できるように不拘束(すなわち自由)と
され、下端12は分割面1a相互の摺動を拘束す
べく固定される。
分割面1aの詳細構造は第2図に示される。
ここに、2は一方の分割素柱1Aにアンカー5
により碇着された鋼板製の突条付き端面板であつ
て、軸方向に複数の突条21を有するとともに、
両端部には翼壁2′が形成されている。該端面板
2の分割面1aに臨む面は粘性せん断抵抗面の一
方の面を構成するものであり、平滑に仕上げられ
ている。
3は他方の分割素柱1Bにアンカー5により碇
着された鋼板製の溝付き端面板であつて、軸方向
に前記端面板2の突条21を嵌合する複数の蟻溝
31が形成されるとともに、両端部には翼壁3′
が形成されている。該端面板3の分割面1aに臨
む面は粘性せん断抵抗面の他方の面を構成するも
のであり、平滑に仕上げられている。突条21と
蟻溝31との係合により両端面板は軸方向に相互
に移動することができるが、板面と直角方向に引
き離れることは阻止される。また、翼壁2′と
3′とは互いに摺動自在に衝接し、その衝接面を
適宜の液封手段により液密とされる。
4は端面板2と端面板3との間隙に封入された
高粘度の粘性流体(シリコン又はアスフアルトを
主成分とする。)である。
しかして、分割面1aの間隙をはさんで平行に
対置された端面板2,3の平滑面、及びこの間隙
内に封入された粘性流体4とで「粘性せん断抵抗
発生部位」が構成される。
柱状部材1と上部構造Gとの取付け構造につい
ては従来の構造のものとの格別変わりがない。す
なわち、上部構造が比較的軽量な場合(簡単な橋
梁あるいは建造物)は、柱状部材1の頭部と上部
構造Gとは剛結されてさしつかえなく、また、第
3図のように、ゴムパツト6を介して載置しても
よく、更には、振動時において上部構造Gが柱状
部材1よりずれ落ちるのを防止する係合材7を介
して柱状部材1の頭部と上部構造Gとを結合させ
てもよい。上部構造が大重量の場合は、第4図に
示すように、支承(固定あるいは可動)8を介し
て柱状部材1上に上部構造Gが配されることにな
る。ここに、8aは柱状部材1の頭部11に埋め
込まれるアンカー部材であり、8bは上部構造G
に埋め込まれるアンカー部材である。
次に、本実施例の柱状部材1の作用について述
べる。
今、地震等の強制振動力が柱状部材1に加わる
と、柱状部材1の分割素柱1A,1Bは各々に中
立軸を持つので、各々の分割素柱1A,1Bに引
張り、圧縮変形を生じる。そして、分割面1aに
対して各々の分割素柱1A,1Bは相対変位すな
わち運動を起こすことになるが、該分割面1aの
間隙には粘性流体が封入されているので、該運動
速度に応じて、この相対変位すなわち振動のエネ
ルギーはせん断力に変換され、熱エネルギーとな
つて発散することになる。
すなわち、分割面1aの相対する二面間に相対
運動が生じ、分割面1aの間隙に封入された粘性
流体の存在により、該二面間に抵抗力(せん断力
すなわち粘性せん断抵抗)が発生することにな
る。柱状部材はこの抵抗力を受けて直ちに減衰さ
れることになる。
この過程において、分割素柱1A,1Bは互い
に分割面1aに対する直角方向には移動が拘束さ
れており、かつ、柱状部材1自体には大きな減衰
力を有するので、座屈を引き起す有害な曲げ変形
は起こらず、従つて十分な載荷負荷能力を保持す
る。
[実施の態様] 本発明は上記実施例の構成のみに限定されるも
のでなく、本発明の基本的技術思想には以下の態
様が含まれるものである。すなわち、分割面1
aは柱状部材1の上部に設けられるものに限ら
ず、分割面を柱状部材の下部に設け、該下部での
分割面相互が摺動できるように柱状部材の下端を
自由とし、上端は分割面相互の摺動を拘束すべく
固定する態様を採つても本発明の作用に何ら異同
を生ずるものではない。分割面1aは一つに限
らず互いに併列して二つ以上の複数であつてもよ
く(この場合分割素柱は3以上となる)、また、
互いに直交するものであつてもよい(この場合分
割素柱は4以上となる)。分割面の拘束は蟻溝
係合に限らず、分割面の間隔を一定幅に保持する
とともに分割面相互の摺動を可能とする手段であ
ればよい。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の柱状部材の実施例を示し、第1
図イはその一実施例の柱状部材の側面図、同図ロ
はその平面図、同図ハはイにおけるX−X線断面
図であり、第2図のイは第1図ハのZ部の詳細
図、同図ロはイのY−Y線断面図であり、第3図
及び第4図は柱状部材と上部構造との取付け部説
明図である。 1……柱状部材、1a……分割面、1A,1B
……分割素柱、4……粘性流体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 柱状部材1の軸方向に沿つて所要の間隙を有
    し、相対向して平行に対置された平滑面を含む分
    割面1aをもつて複数個の分割素柱1A,1Bに
    分割され、 前記柱状部材1の上下端のいずれかの一端が固
    定されるとともに、前記分割面1aの相互は柱状
    部材1の軸方向にのみ摺動自在とされ、 前記分割面1aの間隙には粘性流体4が液密に
    封入され、 前記相対向して平行に対置された平滑面と、該
    平滑面間の間隙に封入された前記粘性流体4とに
    より粘性せん断抵抗発生部位を構成してなる、 ことを特徴とする柱状部材。
JP11219781A 1981-07-20 1981-07-20 内部に減衰機能を有する柱状部材 Granted JPS5813868A (ja)

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JP11219781A JPS5813868A (ja) 1981-07-20 1981-07-20 内部に減衰機能を有する柱状部材

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JP11219781A JPS5813868A (ja) 1981-07-20 1981-07-20 内部に減衰機能を有する柱状部材

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Publication Number Publication Date
JPS5813868A JPS5813868A (ja) 1983-01-26
JPS6160950B2 true JPS6160950B2 (ja) 1986-12-23

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JP11219781A Granted JPS5813868A (ja) 1981-07-20 1981-07-20 内部に減衰機能を有する柱状部材

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH01130730U (ja) * 1988-02-29 1989-09-05

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5136321Y2 (ja) * 1973-05-07 1976-09-07
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JPS5813868A (ja) 1983-01-26

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