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JP4844925B2 - Damping damper - Google Patents

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JP4844925B2
JP4844925B2 JP2006072884A JP2006072884A JP4844925B2 JP 4844925 B2 JP4844925 B2 JP 4844925B2 JP 2006072884 A JP2006072884 A JP 2006072884A JP 2006072884 A JP2006072884 A JP 2006072884A JP 4844925 B2 JP4844925 B2 JP 4844925B2
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Description

本発明は、複数の鋼材の間に粘弾性体を挟み込んだ構成の制震ダンパーに関する。   The present invention relates to a vibration damper having a configuration in which a viscoelastic body is sandwiched between a plurality of steel materials.

従来、建築物などの躯体の適所に、地震による振動エネルギーを吸収して構造物の変形を抑制する制震ダンパーを設置することは周知のとおりである。この制震ダンパーには、外部鋼板と内部鋼板との間に粘弾性体を挟持させてなる粘弾性ダンパーがある。粘弾性ダンパーを組み込んで構成される建築骨組では、地震時に建物が変位した際に外部鋼板と内部鋼板とが面内で相対変位し、そのときに生じる粘弾性体の粘性抵抗力によって振動エネルギーを吸収して建物の振動を減衰させることができる。この粘弾性ダンパーは、小さな変形領域で減衰性を発揮させる場合や耐震効果としての設計要求が厳しい場合に、粘弾性ダンパーに大きな物性値(高剛性、高減衰係数値)を与えるようにするのが一般的である。しかし、中小規模な地震や風などの小さな変形から大きな力を負担させようとすると、大地震などの大きな変形による負担力が過大となり、制震ダンパーと建築物の躯体の接合部や、周辺フレームへの負担が大きくなっていた。
このような問題に対して、小さな変形から減衰効果を発揮できるように粘弾性体を設置し、且つ大規模な地震発生時などの大きな変形に対して、粘弾性体に過大な力を負担させることを抑制するために、粘弾性ダンパーと摩擦ダンパーなどを組み合わせた機構がある(例えば、特許文献1、2参照)。
また、上述した問題に対応するほかの制震ダンパーとして、種類の異なる粘弾性を組み合わせた構造が例えば特許文献3、4に開示されている。
特許文献3は、複数の鋼板の間に粘弾性体を挟み込んだ構造であり、低せん断弾性率の粘弾性体と高せん断弾性率の粘弾性体とが鋼板の面に対して平行となるように積層されたものである。これによると、例えば風などの揺れに対しては低せん断弾性率の粘弾性体で振動エネルギーを吸収し、大きな地震などの揺れに対しては高せん断弾性率の粘弾性体で振動エネルギーを吸収することができる。
また、特許文献4は、粘性的性質が強い粘弾性体と、弾性的性質が強い粘弾性体との物性値が異なる粘弾性体を、鋼板同士の同一の隙間に組み合わせて一つの制震ダンパーとして機能させたものである。
特開平9−268802号公報 特開平10−299284号公報 特開2004−132415号公報 特開2000−297557号公報
Conventionally, it is well known to install a damping damper that absorbs vibration energy caused by an earthquake and suppresses deformation of a structure at an appropriate position of a building or the like. This damping damper includes a viscoelastic damper in which a viscoelastic body is sandwiched between an outer steel plate and an inner steel plate. In an architectural framework built with viscoelastic dampers, when the building is displaced during an earthquake, the external steel plate and the internal steel plate are relatively displaced in the plane, and vibration energy is generated by the viscous resistance force of the viscoelastic body generated at that time. Absorbs and damps building vibration. This viscoelastic damper is designed to give viscoelastic dampers large physical properties (high rigidity, high damping coefficient) when the damping property is exerted in a small deformation region or when the design requirements for seismic effect are severe. Is common. However, if a large force is to be borne from small deformations such as small and medium-sized earthquakes and winds, the burden due to large deformations such as large earthquakes becomes excessive, and the joint between the damping damper and the building frame or the surrounding frame The burden on was increasing.
In response to such problems, a viscoelastic body is installed so that a damping effect can be exhibited from a small deformation, and an excessive force is applied to the viscoelastic body for a large deformation such as when a large-scale earthquake occurs. In order to suppress this, there is a mechanism in which a viscoelastic damper and a friction damper are combined (for example, see Patent Documents 1 and 2).
Moreover, as another seismic damper corresponding to the above-described problem, for example, Patent Documents 3 and 4 disclose structures in which different types of viscoelasticity are combined.
Patent Document 3 has a structure in which a viscoelastic body is sandwiched between a plurality of steel plates, and a viscoelastic body having a low shear modulus and a viscoelastic body having a high shear modulus are parallel to the surface of the steel plate. Is laminated. According to this, for example, the vibration energy is absorbed by a viscoelastic body with a low shear modulus for vibration such as wind, and the vibration energy is absorbed by a viscoelastic body with a high shear modulus for vibration such as a large earthquake. can do.
Patent Document 4 discloses that a single damping damper is obtained by combining viscoelastic bodies having different physical property values between a viscoelastic body having strong viscous properties and a viscoelastic body having strong elastic properties in the same gap between steel plates. It was made to function as.
JP-A-9-268802 Japanese Patent Laid-Open No. 10-299284 JP 2004-132415 A JP 2000-297557 A

しかしながら、特許文献1、2では、粘弾性ダンパーと摩擦ダンパーなどとが別々の部材、部位から構成されていて夫々の部材同士が接続されているので、部材の組み合わせの選択や、制震ダンパーと建築物との接合部の設計に自由度がある反面、設計および施工に手間がかかる場合があった。
また、特許文献3、4では、小さな変形から大きな変形までを制震ダンパーに備えられている粘弾性体のみで減衰させる構造であり、粘弾性体の耐久性、材質、厚さ、大きさなどの異なる種類の粘弾性体を複数組み合わせることで減衰性能を十分に発揮させることが難しいといった問題があった。
However, in Patent Documents 1 and 2, since the viscoelastic damper and the friction damper are composed of separate members and parts, and the respective members are connected to each other, the selection of the combination of members and the vibration damper and While there is a degree of freedom in the design of joints with buildings, there are cases where it takes time and effort to design and construct.
Patent Documents 3 and 4 are structures in which small deformation to large deformation are attenuated only by the viscoelastic body provided in the vibration damper, and the durability, material, thickness, size, etc. of the viscoelastic body There is a problem that it is difficult to sufficiently exhibit the damping performance by combining a plurality of different types of viscoelastic bodies.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、一体構造とすることで施工手間を削減でき、しかも小さい変形から大きい変形までの広い範囲にわたって減衰性能を期待でき、制震効果を向上させた制震ダンパーを提供することを目標とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and can be reduced in construction labor by making it an integral structure. Further, the damping performance can be expected over a wide range from a small deformation to a large deformation, and the vibration control effect is improved. The goal is to provide a controlled damping damper.

上記目的を達成するため、本発明に係る制震ダンパーは、複数の鋼板の間に粘弾性体を挟み込ませてなる制震ダンパーであって、一対の第一鋼板と第一鋼板同士の間で固定状態に設けられた第二鋼板との間に挟持されてなる第一粘弾性体を備えた第一粘弾性ダンパーと、一対の第一鋼板を挟持させるように設けた一対の第三鋼板と第一鋼板との間に挟持されてなる第二粘弾性体を備えた第二粘弾性ダンパーとが設けられ、第一粘弾性ダンパーには、一対の第一鋼板と第二鋼板との間に摩擦材が配され、第二鋼板の側面に対して摩擦材を介して第一鋼板が平行に摺動するすべり機構が設けられ、第一粘弾性ダンパーは、第二鋼板が第一連結部材を介して上階梁に固定され、第二粘弾性ダンパーは、第三鋼板が第二連結部材を介して下階梁に固定されていることを特徴としている。
本発明では、風揺れや小規模の地震等の小さな変形に対しては、第三鋼板と第一鋼板とが相対的に変形し、第二粘弾性体で振動エネルギーを吸収して制震される。比較的大規模な地震時等の大きな変形に対しては、第三鋼板と第一鋼板との相対変形に加え、第一鋼板と第二鋼板とが相対的に変形する第一粘弾性体及びすべり機構の摺動によって振動エネルギーを吸収して制震することができる。このように大きな変形における振動エネルギーを、第一粘弾性体とすべり機構との両者によって分担させることができ、大きな変形の荷重をすべり機構のみで負担することがなくすべりの摺動範囲内で振動を制御できることから、制御力の急変を抑制でき、制震効果を向上させることができる。
In order to achieve the above object, a damping damper according to the present invention is a damping damper in which a viscoelastic body is sandwiched between a plurality of steel plates, and between a pair of first steel plates and first steel plates. A first viscoelastic damper provided with a first viscoelastic body sandwiched between a second steel plate provided in a fixed state, and a pair of third steel plates provided to sandwich the pair of first steel plates; A second viscoelastic damper having a second viscoelastic body sandwiched between the first steel plate and the first viscoelastic damper is provided between the pair of the first steel plate and the second steel plate. A friction material is arranged, a sliding mechanism is provided in which the first steel plate slides in parallel with the side surface of the second steel plate via the friction material , and the first viscoelastic damper has the second steel plate serving as the first connecting member. It is fixed to Uekaihari through the second viscoelastic damper fixed to the third steel sheet Shitakaihari via the second connecting member It is characterized in that it is.
In the present invention, the third steel plate and the first steel plate are relatively deformed against a small deformation such as a wind fluctuation or a small-scale earthquake, and the second viscoelastic body absorbs vibration energy and is controlled. The For large deformation such as during a relatively large earthquake, in addition to the relative deformation of the third steel plate and the first steel plate, the first viscoelastic body in which the first steel plate and the second steel plate are relatively deformed and By sliding the sliding mechanism, the vibration energy can be absorbed and controlled. The vibration energy in such a large deformation can be shared by both the first viscoelastic body and the sliding mechanism, and the large deformation load is not borne by the sliding mechanism alone, and the vibration is oscillated within the sliding range of the sliding. Therefore, sudden changes in control force can be suppressed, and the vibration control effect can be improved.

また、本発明に係る制震ダンパーでは、第一粘弾性体は、第二粘弾性体より厚さ寸法が大きいことが好ましい。
本発明では、小さな変形を厚さ寸法が小さな第二粘弾性体で負担し、大きな変形を厚さ寸法が大きな第一粘弾性体で負担することができる。
In the vibration damping damper according to the present invention, it is preferable that the first viscoelastic body has a larger thickness dimension than the second viscoelastic body.
In the present invention, a small deformation can be borne by the second viscoelastic body having a small thickness, and a large deformation can be borne by the first viscoelastic body having a large thickness.

また、本発明に係る制震ダンパーでは、第一粘弾性体と第二粘弾性体との種類が異なるものであってもよい。
本発明では、第一粘弾性体と第二粘弾性体との種類(例えば、剛性率或いはせん断弾性率の特性)が異なるものを配置させることにより、小さな変形の場合と大きな変形の場合とに対応させて減衰できる。
Further, in the vibration damper according to the present invention, the first viscoelastic body and the second viscoelastic body may be different.
In the present invention, by disposing different types of the first viscoelastic body and the second viscoelastic body (for example, characteristics of rigidity or shear elastic modulus), in the case of small deformation and in the case of large deformation Can be attenuated correspondingly.

また、本発明に係る制震ダンパーでは、すべり機構は、第二粘弾性体で対応する荷重より大きな所定の荷重が与えられたときに摺動することが好ましい。
本発明では、所定の荷重より小さな荷重を第二粘弾性体によって対応させ、それより大きな所定の荷重をすべり機構の作動により対応させることで、小さい変形から大きな変形までを各部材に分担させることができ、制震ダンパーとしての減衰性能を効果的に制御させることができる。
In the damping damper according to the present invention, the sliding mechanism preferably slides when a predetermined load larger than a corresponding load is applied by the second viscoelastic body.
In the present invention, a load smaller than a predetermined load is made to correspond by the second viscoelastic body, and a larger predetermined load is made to correspond by the operation of the sliding mechanism, so that each member is assigned from a small deformation to a large deformation. Therefore, the damping performance as a seismic damper can be controlled effectively.

本発明の制震ダンパーによれば、第一粘弾性体とすべり機構とが一体に組み合わされた構造であり、従来のように別々の部材、部位から構成されていないため、設計および施工にかかわる手間を削減することができる。
また、風揺れや小規模の地震等の小さな変形に対しては第二粘弾性体で振動エネルギーを吸収し、比較的大規模な地震時等の大きな変形に対しては第一粘弾性体及びすべり機構によって振動エネルギーを吸収することができる。そして、すべり機構と第一粘弾性体とを組み合わせたことで、小さな変形から大きな変形に移行しても第一及び第二粘弾性体への過大な荷重の発生を抑制でき、従来の粘弾性体よりも振動エネルギーの吸収量を大きくすることができる。
このように、一つの制震ダンパーによって、小さな変形から大きな変形までの広範囲にわたってその変形に対応できる最適な減衰性能が期待できることから、制震効果を向上させることができる。
According to the seismic damper of the present invention, the first viscoelastic body and the sliding mechanism are integrally combined, and are not composed of separate members and parts as in the prior art. Time and effort can be reduced.
In addition, vibration energy is absorbed by the second viscoelastic body for small deformations such as wind fluctuations and small earthquakes, and the first viscoelastic body and large deformations for relatively large earthquakes. Vibration energy can be absorbed by the sliding mechanism. And, by combining the sliding mechanism and the first viscoelastic body, it is possible to suppress the generation of excessive load on the first and second viscoelastic bodies even when shifting from a small deformation to a large deformation. The amount of vibration energy absorbed can be larger than that of the body.
In this way, since one damping damper can be expected to have an optimum damping performance that can cope with the deformation over a wide range from a small deformation to a large deformation, the damping effect can be improved.

以下、本発明の制震ダンパーの第一の実施の形態について、図1乃至図7に基づいて説明する。
図1は本発明の第一の実施の形態による制震ダンパーを示す側面図、図2は同じく制震ダンパーを示す正面図、図3は制震ダンパーのすべり機構を示す拡大図、図4(a)、(b)は変位時における制震ダンパーの作動状態を示す図、図5(a)、(b)は従来例における変位と荷重の関係を示す図、図6(a)、(b)は実施例における変位と荷重の関係を示す図、図7は比較例における変位と荷重の関係を示す図である。
Hereinafter, a first embodiment of a vibration damper according to the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a side view showing a damping damper according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the damping damper, FIG. 3 is an enlarged view showing a sliding mechanism of the damping damper, and FIG. FIGS. 6A and 6B are diagrams showing the operation state of the damping damper during displacement, FIGS. 5A and 5B are diagrams showing the relationship between displacement and load in the conventional example, and FIGS. ) Is a diagram showing the relationship between displacement and load in the example, and FIG. 7 is a diagram showing the relationship between displacement and load in the comparative example.

図1及び図2に示すように、本制震ダンパー1は、柱(図示省略)と梁2(上階梁2A、下階梁2B)との間に壁型として設置されるものである。この制震ダンパー1は、すべり機構20を設けた第一粘弾性ダンパー10と、第一粘弾性ダンパー10をその両側面から挟持させるように設けた第二粘弾性ダンパー30とから構成されている。
第一粘弾性ダンパー10は、その上端10aで第一連結部材3、3を介してボルトなどの固定手段によって上階梁2Aに固定されている。一方、第二粘弾性ダンパー30は、その下端30aで第二連結部材4を介してボルトなどの固定手段によって下階梁2Bに固定されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the present damping damper 1 is installed as a wall type between a column (not shown) and a beam 2 (upper beam 2A, lower beam 2B). This damping damper 1 is composed of a first viscoelastic damper 10 provided with a sliding mechanism 20 and a second viscoelastic damper 30 provided so as to sandwich the first viscoelastic damper 10 from both side surfaces thereof. .
The first viscoelastic damper 10 is fixed to the upper floor beam 2A by fixing means such as a bolt via the first connecting members 3 and 3 at the upper end 10a. On the other hand, the 2nd viscoelastic damper 30 is being fixed to the lower floor beam 2B by fixing means, such as a volt | bolt, via the 2nd connection member 4 at the lower end 30a.

図1に示すように、第一粘弾性ダンパー10は、一対の内部鋼板11A、11B(第一鋼板)と、両内部鋼板11A、11Bと固定状態に設けられた中間鋼板12(第二鋼板)との間(これを隙間Sとする)に挟持されてなる第一粘弾性体13A、13Bとが設けられている。さらに、第一粘弾性ダンパー10には、内部鋼板11A、11Bの上端部11a、11aと中間鋼板12との間に、この中間鋼板12に接触させるように摩擦材21A,21Bが配置され、その中間鋼板12の側面に対して平行に摺動するすべり機構20が設けられている。そして、摩擦材21A,21Bと第一粘弾性体13A、13Bとは、夫々が同一の隙間Sに配置されている。   As shown in FIG. 1, the first viscoelastic damper 10 includes a pair of internal steel plates 11A and 11B (first steel plate), and an intermediate steel plate 12 (second steel plate) provided in a fixed state with both internal steel plates 11A and 11B. 1st viscoelastic bodies 13A and 13B sandwiched between the two (this is defined as a gap S). Further, the first viscoelastic damper 10 is provided with friction materials 21A, 21B between the upper end portions 11a, 11a of the internal steel plates 11A, 11B and the intermediate steel plate 12 so as to contact the intermediate steel plate 12, A sliding mechanism 20 that slides parallel to the side surface of the intermediate steel plate 12 is provided. The friction materials 21A and 21B and the first viscoelastic bodies 13A and 13B are disposed in the same gap S, respectively.

ここで、すべり機構20についてさらに詳細に説明する。
図3に示すように、上述した隙間Sにおいて、すべり機構20の摩擦材21A、21Bは、介入部材22、22を介して内部鋼板11A,11Bに固定されている。そして、すべり機構20は、摩擦材21A、21Bが配置されている3箇所(図2参照)で、内部鋼板11A,11B、介入部材22、22、摩擦材21A、21B及び中間鋼板12をボルト23で貫通させ、ナット24を螺合させて締め付ける構成となっている。また、ボルト23には、ボルト軸と同軸になるように複数の皿バネ25を挿通させている。この皿ばね25によって、摩擦材21A、21Bを所定の摩擦力となるように設定することができる。なお、中間鋼板12における各ボルト23の貫通箇所には、長穴12a(図2参照)が形成されている。このような構成により、第一粘弾性ダンパー10は、長穴12aの範囲内で摺動することができる。
Here, the sliding mechanism 20 will be described in more detail.
As shown in FIG. 3, in the gap S described above, the friction materials 21 </ b> A and 21 </ b> B of the sliding mechanism 20 are fixed to the internal steel plates 11 </ b> A and 11 </ b> B via the intervention members 22 and 22. The sliding mechanism 20 includes the internal steel plates 11A and 11B, the intervention members 22 and 22, the friction materials 21A and 21B, and the intermediate steel plate 12 with bolts 23 at three locations (see FIG. 2) where the friction materials 21A and 21B are arranged. And the nut 24 is screwed and tightened. A plurality of disc springs 25 are inserted through the bolt 23 so as to be coaxial with the bolt shaft. With the disc spring 25, the friction materials 21A and 21B can be set to have a predetermined friction force. In addition, the long hole 12a (refer FIG. 2) is formed in the penetration part of each volt | bolt 23 in the intermediate steel plate 12. As shown in FIG. With such a configuration, the first viscoelastic damper 10 can slide within the range of the long hole 12a.

図1に示す第二粘弾性ダンパー30は、第一粘弾性体ダンパー10の内部鋼板11A,11Bをその両側から、第二粘弾性体32A、32Bを介して外部鋼板31A,31B(第三鋼板)によって挟持するように設けられている。この第二粘弾性体32A、32Bは、第一粘弾性体13A,13Bよりも厚さ寸法が小さく、大きな面積で形成されている。
なお、第一及び第二粘弾性体13A,13B、32A,32Bは、材料として例えばゴム材料、樹脂材料などを採用することができ、同種の部材、或いは異種の部材を使用してもかまわない。
The second viscoelastic damper 30 shown in FIG. 1 is configured so that the inner steel plates 11A and 11B of the first viscoelastic damper 10 are connected to the outer steel plates 31A and 31B (third steel plates) via the second viscoelastic bodies 32A and 32B. ). The second viscoelastic bodies 32A and 32B are smaller in thickness than the first viscoelastic bodies 13A and 13B and are formed with a large area.
The first and second viscoelastic bodies 13A, 13B, 32A, 32B can employ, for example, rubber materials, resin materials, etc., and the same kind of members or different kinds of members may be used. .

このような構成による制震ダンパー1は、図4(a)に示すように、風や小規模の地震による小さな変形が与えられたときには、厚さ寸法が小さく減衰性が大きな第二粘弾性体32A,32B(第二粘弾性ダンパー30)が作動し、外部鋼板31A、31Bと内部鋼板11A,11Bとが相対的に変形する(これを、第一相対変形とする)。つまり、小さな変形が作用したときは、その揺れを第二粘弾性ダンパー30の第二粘弾性体32A,32Bによってその振動エネルギーを吸収して制震される。   As shown in FIG. 4A, the damping damper 1 having such a configuration has a small thickness dimension and a large damping property when a small deformation is caused by a wind or a small-scale earthquake. 32A, 32B (second viscoelastic damper 30) is operated, and the outer steel plates 31A, 31B and the inner steel plates 11A, 11B are relatively deformed (this is referred to as first relative deformation). That is, when a small deformation is applied, the vibration is suppressed by absorbing the vibration energy by the second viscoelastic bodies 32A and 32B of the second viscoelastic damper 30.

一方、図4(b)に示すように、大規模な地震による大きな変形が与えられたときには、前述した第一相対変形に加え、適度な力(本発明の所定の荷重に相当)が与えられたときに内部鋼板11A,11Bと中間鋼板12とが相対的に変形(これを、第二相対変形とする)する第一粘弾性体13A,13B及びすべり機構の作用によって振動エネルギーを吸収して制震することができる。
これにより、大きな変形に対して粘弾性体に発生する荷重が過大となって制震ダンパー1と建築物の躯体との接合部や周辺フレームへの負担が大きくなることを抑制することができ、さらに厚さ寸法を小さくしても粘弾性体の材料自体の限界せん断歪を超えることによる破断を防止することができる。
また、本制震ダンパー1では、すべり機構20を、内部鋼板11A,11Bを介して第一粘弾性体13A,13Bと一体化させた構造としたことで、現場における施工が簡略化され、施工手間を削減させることができる。そして、これらの部材が分離されていないため、例えば制震性能の計算がし易くなって設計が容易になるという効果がある。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, when a large deformation is caused by a large-scale earthquake, an appropriate force (corresponding to the predetermined load of the present invention) is applied in addition to the first relative deformation described above. When the internal steel plates 11A and 11B and the intermediate steel plate 12 are relatively deformed (this is referred to as second relative deformation), the vibration energy is absorbed by the action of the first viscoelastic bodies 13A and 13B and the sliding mechanism. Can be controlled.
Thereby, it can suppress that the load which generate | occur | produces in a viscoelastic body with respect to a big deformation becomes excessive, and the burden to the junction part of a damping damper 1 and a housing of a building, or a surrounding frame becomes large, Furthermore, even if the thickness dimension is reduced, breakage due to exceeding the limit shear strain of the viscoelastic material itself can be prevented.
Moreover, in this damping damper 1, since the sliding mechanism 20 is integrated with the first viscoelastic bodies 13A and 13B via the internal steel plates 11A and 11B, the construction at the site is simplified and the construction is performed. Time and effort can be reduced. And since these members are not separated, for example, it is easy to calculate the damping performance, and there is an effect that the design becomes easy.

(実施例)
次に、本実施の形態による制震ダンパー1の制震性能において、変形と荷重の関係を解析した結果に基づいてさらに詳しく説明する。
表1に示すように、本解析では、本実施の形態による制震ダンパー1を用いた実施例と、従来例、比較例の3つの解析を実施した。
従来例は、面積1.3m、厚さ1.0cmの粘弾性体(第二粘弾性体32A、32Bに相当)を有し、第一粘弾性体13A、13B及びすべり機構20を設けない一般的な粘弾性体ダンパーを使用した解析である(図1参照)。
実施例は、本実施の形態による制震ダンパー1であり、第一粘弾性体13A、13Bを面積1.3m、厚さ0.5cmとし、第二粘弾性体32A,32Bを面積0.8m、厚さ1.0cmとし、すべり機構20における摩擦力を50tとした解析である。
そして、比較例は、第二粘弾性体13A,13Bを面積1.3m、厚さ0.5cmとし、すべり機構20における摩擦力を100tとし、実施例における第一粘弾性体13A,13Bを設けていない構成による解析である。
(Example)
Next, the damping performance of the damping damper 1 according to the present embodiment will be described in more detail based on the result of analyzing the relationship between deformation and load.
As shown in Table 1, in this analysis, three analyzes were performed: an example using the damping damper 1 according to the present embodiment, a conventional example, and a comparative example.
The conventional example has a viscoelastic body (corresponding to the second viscoelastic bodies 32A and 32B) having an area of 1.3 m 2 and a thickness of 1.0 cm, and the first viscoelastic bodies 13A and 13B and the sliding mechanism 20 are not provided. This is an analysis using a general viscoelastic damper (see FIG. 1).
An example is the vibration damper 1 according to the present embodiment, the first viscoelastic bodies 13A and 13B have an area of 1.3 m 2 and a thickness of 0.5 cm, and the second viscoelastic bodies 32A and 32B have an area of 0. In this analysis, the thickness is 8 m 2 , the thickness is 1.0 cm, and the frictional force in the sliding mechanism 20 is 50 t.
In the comparative example, the second viscoelastic bodies 13A and 13B have an area of 1.3 m 2 and a thickness of 0.5 cm, the frictional force in the sliding mechanism 20 is 100 t, and the first viscoelastic bodies 13A and 13B in the embodiment are The analysis is based on a configuration that is not provided.

Figure 0004844925
Figure 0004844925

図5乃至図7は各制震ダンパーに外力を与えたときの荷重と変形の関係を示した粘弾性体の履歴特性であり、この履歴特性をなす略楕円形状をなす線分の内側領域が振動エネルギーの吸収量となる。
そして、従来例、実施例、比較例による各解析では、変位4cm程度で100tの制御力が作用するように設定して解析を行なった。
その解析結果について説明すると、実施例の図6(a)は、従来例の図5(a)と比べると、変位に対する荷重領域の範囲が広がっていることが確認でき、振動エネルギーの吸収量が大きくなっていることがわかる。つまり、図5(a)に示す従来例では、4cmの変位に対応させるため厚さ1cmの粘弾性体が用いられているため、実施例の第一粘弾性体13A,13Bの厚さ0.5cmのものと比べて粘弾性体自体の歪みが大きく剛性が小さくなる。
そのため、実施例では、図6(b)に示すように略1cm以下の変位の小さな範囲で第二粘弾性体32A,32Bの作用により50〜70t程度の制御力となり、図5(b)に示す従来例の40〜60tの制御力と比べて振動エネルギーの吸収量が大きくなることが確認できる。
FIG. 5 to FIG. 7 show the hysteresis characteristics of the viscoelastic body showing the relationship between the load and deformation when an external force is applied to each damping damper. This is the amount of vibration energy absorbed.
And in each analysis by a prior art example, an Example, and a comparative example, it was set and analyzed so that a control force of 100 t might act at about 4 cm of displacement.
The analysis result will be described. In FIG. 6A of the example, it can be confirmed that the range of the load region with respect to the displacement is wider than that of FIG. You can see that it is getting bigger. That is, in the conventional example shown in FIG. 5A, a viscoelastic body having a thickness of 1 cm is used in order to correspond to a displacement of 4 cm. The viscoelastic body itself is greatly distorted and its rigidity is reduced compared to that of 5 cm.
Therefore, in the embodiment, as shown in FIG. 6B, a control force of about 50 to 70 t is obtained by the action of the second viscoelastic bodies 32A and 32B within a small range of displacement of about 1 cm or less. It can be confirmed that the amount of vibration energy absorbed is larger than the control force of 40 to 60 t of the conventional example shown.

また、図7に示すように、比較例では、第一粘弾性体13A、13Bが設けられていないため、変位の大きな範囲において上述した第二相対変形(つまり内部鋼板11A,11Bと中間鋼板12との相対変形)がなく、この大きな変位のほとんどがすべり機構20によって負担されることになる。すべり機構20の摺動量は中間鋼板12の長穴12a(図2参照)の寸法によって規制されるため、大きな荷重、変位のピークがカットされて振動の変動が激しくなり、応答加速度の上昇や残留変形の発生が懸念されることになる。   Moreover, as shown in FIG. 7, in the comparative example, since the first viscoelastic bodies 13A and 13B are not provided, the second relative deformation (that is, the internal steel plates 11A and 11B and the intermediate steel plates 12) described above in a large displacement range. Relative deformation) and most of the large displacement is borne by the sliding mechanism 20. Since the sliding amount of the sliding mechanism 20 is regulated by the size of the elongated hole 12a (see FIG. 2) of the intermediate steel plate 12, the peak of the large load and displacement is cut and the fluctuation of the vibration becomes severe, and the response acceleration increases or remains. There is concern about the occurrence of deformation.

これらの解析結果から、図6に示す実施例では、大きな変位における振動エネルギーを、第一粘弾性体13A,13B及びすべり機構20によって分担されることが確認できる。そして、このように大きな変形の力をすべり機構20のみで負担することがなくなり、すべり機構20の摺動範囲内で振動を制御できることから制御力の急変を抑制できる。また、一部を第一粘弾性体13A,13Bが負担するため、すべり機構20における残留変形の発生を抑制させることができる。   From these analysis results, in the embodiment shown in FIG. 6, it can be confirmed that the vibration energy at a large displacement is shared by the first viscoelastic bodies 13A and 13B and the sliding mechanism 20. Thus, the large deformation force is not borne only by the sliding mechanism 20, and the vibration can be controlled within the sliding range of the sliding mechanism 20, so that a sudden change in the control force can be suppressed. Moreover, since the first viscoelastic bodies 13A and 13B bear a part, it is possible to suppress the occurrence of residual deformation in the sliding mechanism 20.

上述した本第一の実施の形態による制震ダンパー1では、第一粘弾性体13A,13Bとすべり機構20とが一体に組み合わされた構造であり、従来のように別々の部材、部位から構成されていていないため、設計および施工にかかわる手間を削減することができる。
また、風揺れや小規模の地震等の小さな変形に対しては第二粘弾性体32A,32Bで振動エネルギーを吸収し、比較的大規模な地震時等の大きな変形に対しては第一粘弾性体13A,13B及びすべり機構20によって振動エネルギーを吸収することができる。そして、すべり機構20と第一粘弾性体13A、13Bとを組み合わせたことで、小さな変形から大きな変形に移行しても第一粘弾性体13A,13B及び第二粘弾性体32A,32Bへの過大な荷重の発生を抑制でき、従来の粘弾性体よりも振動エネルギーの吸収量を大きくすることができる。
このように、一つの制震ダンパーによって、小さな変形から大きな変形までの広範囲にわたってその変形に対応できる最適な減衰性能が期待できることから、制震効果を向上させることができる。
The damping damper 1 according to the first embodiment described above has a structure in which the first viscoelastic bodies 13A and 13B and the sliding mechanism 20 are integrally combined, and is configured from separate members and parts as in the prior art. Therefore, it is possible to reduce the time and effort involved in design and construction.
In addition, vibration energy is absorbed by the second viscoelastic bodies 32A and 32B for small deformations such as wind fluctuations and small-scale earthquakes, and the first viscosity is used for large deformations during relatively large earthquakes. Vibration energy can be absorbed by the elastic bodies 13 </ b> A and 13 </ b> B and the sliding mechanism 20. And by combining the sliding mechanism 20 and the first viscoelastic bodies 13A and 13B, even if the small deformation changes to the large deformation, the first viscoelastic bodies 13A and 13B and the second viscoelastic bodies 32A and 32B Generation | occurrence | production of an excessive load can be suppressed and the absorption amount of vibration energy can be enlarged rather than the conventional viscoelastic body.
In this way, since one damping damper can be expected to have an optimum damping performance that can cope with the deformation over a wide range from a small deformation to a large deformation, the damping effect can be improved.

次に、本発明の第二の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第一の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第一の実施の形態と異なる構成について説明する。
図8は第二の実施の形態による制震ダンパーを示す図であって、(a)はその正面図、(b)はその側面図である。
図8(a)及び(b)に示すように、第二の実施の形態の制震ダンパー1は、各鋼板、すなわち内部鋼板11A、11B、中間鋼板12、外部鋼板31A,31Bが長方形状をなすブレース材5を構成し、例えば梁と柱とに囲われる架構内で斜め方向に配置されるブレースの機能を果たすものである。そして、これら各鋼板間に挟持される第一粘弾性体13A,13Bと、第二粘弾性体32A,32Bについてもブレース材5の大きさに合わせた寸法に形成されている。
このときのすべり機構20による摺動方向はブレース材5の軸方向となる。つまり、図8(a)に示す中間鋼材12に形成される長穴12bは、その長手方向がブレース材5の軸方向をなしている。したがって、第二の実施の形態による制震ダンパー1にかかる変形に対して、第一粘弾性体13A,13B、すべり機構20、第二粘弾性体32A,32Bは、ブレース材5の軸方向に減衰することになる。
本第二の実施の形態の制震ダンパー1では、上述したようにブレース材5として機能させるための形状をなしているが、制震ダンパー1としての作用、効果については第一の実施の形態と同様である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings, but the same or similar members and parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. A configuration different from that of the first embodiment will be described.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing the vibration damper according to the second embodiment, in which FIG. 8A is a front view and FIG. 8B is a side view thereof.
As shown in FIGS. 8A and 8B, the damping damper 1 of the second embodiment has each steel plate, that is, the inner steel plates 11A and 11B, the intermediate steel plate 12, and the outer steel plates 31A and 31B having a rectangular shape. The brace material 5 is formed and functions as a brace arranged in an oblique direction in a frame surrounded by, for example, a beam and a column. The first viscoelastic bodies 13A and 13B and the second viscoelastic bodies 32A and 32B that are sandwiched between these steel plates are also formed to have dimensions that match the size of the brace material 5.
The sliding direction by the sliding mechanism 20 at this time is the axial direction of the brace material 5. That is, the longitudinal direction of the long hole 12b formed in the intermediate steel material 12 shown in FIG. 8A is the axial direction of the brace material 5. Therefore, the first viscoelastic bodies 13A, 13B, the sliding mechanism 20, and the second viscoelastic bodies 32A, 32B are arranged in the axial direction of the brace material 5 with respect to the deformation applied to the vibration damper 1 according to the second embodiment. It will be attenuated.
In the damping damper 1 of the second embodiment, the shape for functioning as the brace material 5 is formed as described above. However, the action and effect as the damping damper 1 are described in the first embodiment. It is the same.

以上、本発明による制震ダンパーの第一及び第二の実施の形態について説明したが、本発明は上記の第一及び第二の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本第一及び第二の実施の形態では第一粘弾性体13の面積を第二粘弾性体32の面積より大きくしているが、粘弾性体の設定に関しては、材質、物性値、形状、厚さ、面積などの条件より設定することが好ましい。
また、第一粘弾性体13と第二粘弾性体32とは、厚さ寸法を変えることによって小さな変形の場合と大きな変形の場合とに対応させて減衰できるようにしているが、これに限定されることはない。すなわち、第一粘弾性体13と第二粘弾性体32との種類(例えば、剛性率或いはせん断弾性率の特性)が異なるものを配置させることで、上述した大小の変形に対応させるようにしてもよい。
The first and second embodiments of the vibration damping damper according to the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and does not depart from the spirit thereof. The range can be changed as appropriate.
For example, in the first and second embodiments, the area of the first viscoelastic body 13 is larger than the area of the second viscoelastic body 32, but regarding the setting of the viscoelastic body, the material, the physical property value, It is preferable to set based on conditions such as shape, thickness, and area.
Further, the first viscoelastic body 13 and the second viscoelastic body 32 can be attenuated corresponding to the case of a small deformation and the case of a large deformation by changing the thickness dimension. It will never be done. That is, by disposing different types of first viscoelastic body 13 and second viscoelastic body 32 (for example, characteristics of rigidity or shear modulus), it is possible to cope with the above-described large and small deformations. Also good.

本発明の第一の実施の形態による制震ダンパーを示す側面図である。It is a side view which shows the damping damper by 1st embodiment of this invention. 制震ダンパーを示す正面図である。It is a front view which shows a damping damper. 制震ダンパーのすべり機構を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the sliding mechanism of a damping damper. (a)、(b)は、変位時における制震ダンパーの作動状態を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the operating state of the damping damper at the time of a displacement. (a)、(b)は従来例における変位と荷重の関係を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the relationship between the displacement and load in a prior art example. (a)、(b)は実施例における変位と荷重の関係を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the relationship between the displacement and load in an Example. 比較例における変位と荷重の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the displacement and load in a comparative example. 第二の実施の形態による制震ダンパーを示す図であって、(a)はその正面図、(b)はその側面図である。It is a figure which shows the damping damper by 2nd embodiment, Comprising: (a) is the front view, (b) is the side view.

符号の説明Explanation of symbols

1 制震ダンパー
10 第一粘弾性ダンパー
11A,11B 内部鋼板(第一鋼板)
12 中間鋼板(第二鋼板)
13A、13B 第一粘弾性体
20 すべり機構
21A,21B 摩擦材
30 第二粘弾性ダンパー
31A,31B 外部鋼板(第三鋼板)
32A、32B 第二粘弾性体

1 Damping damper 10 First viscoelastic damper 11A, 11B Internal steel plate (first steel plate)
12 Intermediate steel plate (second steel plate)
13A, 13B First viscoelastic body 20 Sliding mechanism 21A, 21B Friction material 30 Second viscoelastic damper 31A, 31B External steel plate (third steel plate)
32A, 32B second viscoelastic body

Claims (4)

複数の鋼板の間に粘弾性体を挟み込ませてなる制震ダンパーであって、
一対の第一鋼板と該第一鋼板同士の間で固定状態に設けられた第二鋼板との間に挟持されてなる第一粘弾性体を備えた第一粘弾性ダンパーと、
前記一対の第一鋼板を挟持させるように設けた一対の第三鋼板と前記第一鋼板との間に挟持されてなる第二粘弾性体を備えた第二粘弾性ダンパーと、
が設けられ、
前記第一粘弾性ダンパーには、前記一対の第一鋼板と前記第二鋼板との間に摩擦材が配され、前記第二鋼板の側面に対して前記摩擦材を介して前記第一鋼板が平行に摺動するすべり機構が設けられ、
前記第一粘弾性ダンパーは、前記第二鋼板が第一連結部材を介して上階梁に固定され、
前記第二粘弾性ダンパーは、前記第三鋼板が第二連結部材を介して下階梁に固定されていることを特徴とする制震ダンパー。
A damping damper comprising a viscoelastic body sandwiched between a plurality of steel plates,
A first viscoelastic damper comprising a first viscoelastic body sandwiched between a pair of first steel plates and a second steel plate provided in a fixed state between the first steel plates;
A second viscoelastic damper including a second viscoelastic body sandwiched between a pair of third steel plates and the first steel plate provided to sandwich the pair of first steel plates;
Is provided,
The first viscoelastic damper is provided with a friction material between the pair of first steel plates and the second steel plate, and the first steel plate is interposed between the first steel plate and the second steel plate via the friction material. A sliding mechanism that slides in parallel is provided,
In the first viscoelastic damper, the second steel plate is fixed to the upper floor beam via the first connecting member,
The second viscoelastic damper, wherein the third steel plate is fixed to a lower floor beam via a second connecting member.
前記第一粘弾性体は、前記第二粘弾性体より厚さ寸法が大きいことを特徴とする請求項1に記載の制震ダンパー。 The damping damper according to claim 1, wherein the first viscoelastic body has a thickness dimension larger than that of the second viscoelastic body. 前記第一粘弾性体と前記第二粘弾性体との種類が異なるものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の制震ダンパー。 The damping damper according to claim 1 or 2, wherein the first viscoelastic body and the second viscoelastic body are different in kind. 前記すべり機構は、前記第二粘弾性体で対応する荷重より大きな所定の荷重が与えられたときに摺動することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の制震ダンパー。 4. The vibration damper according to claim 1, wherein the sliding mechanism slides when a predetermined load larger than a corresponding load is applied by the second viscoelastic body. 5.
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