JP4573709B2 - Passive damper - Google Patents
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Description
本発明は、個人木造住宅などの小規模建築構造物、機械や自動車などの一般的な構造物に用いられるパッシブダンパーに関するものである。 The present invention relates to a passive damper used for a small-scale building structure such as a private wooden house, or a general structure such as a machine or an automobile.
従来より、主として集合住宅やオフィスビル等に供される中低層や高層の鉄筋コンクリート造りの建築物を対象として、それらの耐震性能を向上させるために、例えば積層ゴムあるいは積層ゴムとダンパーとを組み合わせた大掛かりな免震装置や、受動型あるいは能動型の制震装置を使用することが知られている。これら免震装置や制震装置は規模が非常に大きいために大きな設置空間を必要とするだけでなく、製作、施工両面でのコスト負担も非常に大きく、木造建築物が主流である個人住宅など小規模住宅の耐震構造としては実用的なものといえない。 Conventionally, for middle and low-rise and high-rise reinforced concrete buildings mainly used in apartment buildings and office buildings, in order to improve their seismic performance, for example, laminated rubber or laminated rubber and dampers are combined. It is known to use a large-scale seismic isolation device and a passive or active seismic control device. These seismic isolation devices and damping devices not only require a large installation space due to their large scale, but also have a very high cost burden in both production and construction, such as private houses where wooden buildings are the mainstream It cannot be said that it is a practical seismic structure for small-scale houses.
そこで、小規模住宅における耐震性能を向上させるため、従来一般には、小規模木造住宅の骨組を構成する柱と梁あるいは梁同士の接合部間に亘って筋かいや火打ち梁、外付けフレームなどの補強用部材を斜めに架設して耐力を増強したり、柱の剪断補強により靭性を向上させたりするのに用いられている。 Therefore, in order to improve the seismic performance in small-scale houses, in general, struts, fire-beams, external frames, etc. are generally used between the columns and beams or the joints between the beams that make up the framework of small-scale wooden houses. It is used to construct reinforcement members diagonally to increase the yield strength or to improve toughness by shear reinforcement of columns.
上述したような耐震構造は、地震時に骨組に入力するエネルギーを吸収する振動減衰性能を持っていないため、設計強度を越えるような大地震の発生時には筋かい等の補強用部材が最初に降伏し、破断あるいは損傷に至る。そして補強用部材が一旦破断あるいは損傷した後は前記補強用部材による住宅全体としての本来の強度増大効果は望めない。したがって、設計強度を越えるような大地震に対して十分な耐震性能を確保することができないだけでなく、たとえ住宅全体が崩壊しなかったとしても、破断あるいは損傷した補強用部材を交換しない限り、住宅全体を元の強度に復元させることができない。 Since the earthquake-resistant structure as described above does not have vibration damping performance that absorbs energy input to the framework during an earthquake, reinforcing members such as braces first yield when a large earthquake exceeding the design strength occurs. Leading to breakage or damage. Once the reinforcing member is broken or damaged, it is not possible to expect the effect of increasing the strength of the entire house by the reinforcing member. Therefore, not only can not ensure sufficient seismic performance against large earthquakes exceeding design strength, even if the whole house does not collapse, unless the reinforcing member that has been broken or damaged is replaced, The entire house cannot be restored to its original strength.
そこで、復元機能を有し、地震時などにおいて振動減衰性能を発揮できる制振ダンパーや仕口ダンパーが提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
戸建て木造住宅を含めた小規模住宅は、風、交通振動、小規模の地震などの比較的小さな振動から、大地震の大きな振動まで幅広い振動の影響を受けるが、前記特許文献1,2に記載のものでは、比較的小さな振動から、大地震の大きな振動まで幅広い振動に対応することができない。 Small houses including detached wooden houses are affected by a wide range of vibrations from relatively small vibrations such as wind, traffic vibrations, and small earthquakes to large vibrations of large earthquakes. Cannot cope with a wide range of vibrations, from relatively small vibrations to large earthquakes.
本発明は、小振動から大振動まで広範囲の振動に対し振動減衰効果を発揮することができるパッシブダンパーを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a passive damper capable of exhibiting a vibration damping effect over a wide range of vibrations from small vibrations to large vibrations.
請求項1の発明は、相対変位可能に設けられた第1及び第2の高剛性部材が振動減衰材を介して一体に結合されてなり、構造物を構成する2つの要素に前記第1及び第2の高剛性部材をそれぞれ結合して用いるパッシブダンパーであって、前記振動減衰材は、せん断弾性率G=0.001〜0.25N/mm 2 、等価減衰定数Heq=20〜40%とされる第1の振動減衰材と、せん断弾性率G=0.20〜2.0N/mm 2 、等価減衰定数Heq=20〜40%とされる第2の振動減衰材とで構成され、前記第1の振動減衰材は小振動のエネルギを吸収するように、前記第2の振動減衰材は中〜大振動のエネルギを吸収するようにそれぞれ前記せん断弾性率及び前記等価減衰定数が設定され、前記第1の高剛性部材と第2の高剛性部材との相対変位量が設定値未満のときは前記第1の振動減衰材により減衰機能を発揮させ、前記相対変位量が前記設定値を超えるときは前記第2の振動減衰材により減衰機能を発揮させる切り替え機構を備えることを特徴とする。
In the first aspect of the present invention, the first and second high-rigidity members provided so as to be capable of relative displacement are integrally coupled via a vibration damping material, and the first and second elements constituting the structure are combined with the first and second elements. A passive damper using a second high-rigidity member in combination, wherein the vibration damping material has a shear elastic modulus G = 0.001 to 0.25 N / mm 2 and an equivalent damping constant Heq = 20 to 40%. And a second vibration damping material having a shear elastic modulus G = 0.20 to 2.0 N / mm 2 and an equivalent damping constant Heq = 20 to 40%, The shear elastic modulus and the equivalent damping constant are set so that the first vibration damping material absorbs small vibration energy, and the second vibration damping material absorbs medium to large vibration energy, respectively. Relative variation between the first high-rigidity member and the second high-rigidity member A switching mechanism that causes the first vibration damping material to exhibit a damping function when the amount is less than a set value, and causes the second vibration damping material to exhibit a damping function when the relative displacement amount exceeds the set value. It is characterized by providing.
このようにすれば、第1の高剛性部材と第2の高剛性部材との相対変位量が設定値未満のときは、切り替え機構が切り替え動作をすることなく、小振動のエネルギを吸収する第1の振動減衰材により減衰機能を発揮させ、前記相対変位量が前記設定値を超えるときは、切り替え機構の切り替え動作により中〜大振動のエネルギを吸収する第2の振動減衰材により減衰機能を発揮させることができる。よって、前記第1及び第2の振動減衰材を併用し、それら両振動減衰材の使用を振動の大きさに応じて、切り替え機構により使い分けることで、小振動から大振動まで広範囲の振動に対し振動減衰効果を発揮することができる。 In this way, when the relative displacement amount between the first high-rigidity member and the second high-rigidity member is less than the set value, the switching mechanism absorbs the energy of small vibration without performing the switching operation. When the relative displacement exceeds the set value, the damping function is exhibited by the second vibration damping material that absorbs medium to large vibration energy by the switching operation of the switching mechanism. It can be demonstrated. Therefore, the first and second vibration damping materials are used in combination, and the use of both of these vibration damping materials is selectively used by the switching mechanism according to the magnitude of the vibration, so that a wide range of vibrations from a small vibration to a large vibration can be obtained. A vibration damping effect can be exhibited.
請求項2に記載のように、前記第1の高剛性部材は筒状部材で、前記第2の高剛性部材は前記筒状部材の内部に設けられる軸部材で、前記第1及び第2の高剛性部材の間に高剛性で筒状の中間部材が前記第1及び第2の高剛性部材に対し相対変位可能に設けられ、前記第1又は第2の高剛性部材が前記第1の振動減衰材を介して中間部材に連結され、前記中間部材が前記第2の振動減衰材を介して前記第2又は第1の高剛性部材に連結され、前記中間部材と前記第1又は第2の高剛性部材との間に前記切り替え機構が、前記第1の振動減衰材と並んで設けられている構成とすることができる。また、請求項3に記載のように、前記第1の高剛性部材は筒状部材で、その内部に前記第2の高剛性部材が設けられ、前記第1の高剛性部材内に前記第2の高剛性部材と軸線方向にずれて中間部材が前記第1及び第2の高剛性部材に対し相対変位可能に設けられ、前記第1又は第2の高剛性部材が前記第1の振動減衰材を介して前記中間部材に連結され、前記第1の高剛性部材が前記第2の振動減衰材を介して前記第2の高剛性部材に連結され、前記中間部材と前記第1又は第2の高剛性部材との間に前記切り替え機構が前記第1の振動減衰材と並んで設けられていることも可能である。なお、請求項2,3の発明においては、第1又は第2の高剛性部材と中間部材との間に第1の振動減衰材が設けられ、その第1の振動減衰部材が設けられている高剛性部材と中間部材との間に前記切り替え機構が配置されていることになる。 According to a second aspect of the present invention, the first high-rigidity member is a cylindrical member, and the second high-rigidity member is a shaft member provided inside the cylindrical member, and the first and second A high-rigidity cylindrical intermediate member is provided between the high-rigidity members so as to be relatively displaceable with respect to the first and second high-rigidity members, and the first or second high-rigidity member is the first vibration. The intermediate member is connected to the intermediate member via a damping member, the intermediate member is connected to the second or first high-rigidity member via the second vibration damping member, and the intermediate member and the first or second member are connected to the intermediate member. The switching mechanism may be provided alongside the first vibration damping material between the high-rigidity member. According to a third aspect of the present invention, the first high-rigidity member is a cylindrical member, and the second high-rigidity member is provided therein, and the second high-rigidity member is provided in the first high-rigidity member. An intermediate member is provided so as to be axially displaced with respect to the first and second high-rigidity members so as to be displaced relative to the first and second high-rigidity members, and the first or second high-rigidity member is the first vibration damping material. The first high-rigidity member is connected to the second high-rigidity member via the second vibration damping material, and the intermediate member and the first or second The switching mechanism may be provided alongside the first vibration damping material between the high-rigidity member. In the second and third aspects of the invention, the first vibration damping member is provided between the first or second high-rigidity member and the intermediate member, and the first vibration damping member is provided. The switching mechanism is arranged between the high-rigidity member and the intermediate member.
このようにすれば、第1の高剛性部材と第2の高剛性部材との相対変位量が設定値未満のときは、第1の高剛性部材と中間部材とが相対変位を行うので、小振動のエネルギを吸収する第1の振動減衰材の変形により減衰機能が発揮される。前記相対変位量が前記設定値を超えるときは、前記第1の高剛性部材と前記中間部材との相対変位が切り替え機構により規制され、第1の振動減衰材の変形が制限される。その結果、前記第1の高剛性部材(中間部材)と第2の高剛性部材とが相対変位を行うので、中〜大振動のエネルギを吸収する第2の振動減衰材の変形により減衰機能が発揮される。 In this case, when the relative displacement amount between the first high-rigidity member and the second high-rigidity member is less than the set value, the first high-rigidity member and the intermediate member perform relative displacement. A damping function is exhibited by deformation of the first vibration damping material that absorbs vibration energy. When the relative displacement amount exceeds the set value, the relative displacement between the first high-rigidity member and the intermediate member is restricted by the switching mechanism, and the deformation of the first vibration damping material is restricted. As a result, since the first high-rigidity member (intermediate member) and the second high-rigidity member perform relative displacement, a damping function is achieved by deformation of the second vibration damping material that absorbs medium to large vibration energy. Demonstrated.
請求項4に記載のように、前記第1及び第2の高剛性部材は、相互に直交する取付板部と支持板部とを有する断面L字形状に構成されるとともに、前記両高剛性部材の取付板部が対向するように設けられ、前記各取付板部に前記第1の振動減衰材を介して第1の中間板部材がそれぞれ連結され、前記両第1の中間部材の間に、前記第2の振動減衰材を介して第2の中間板部材が連結され、前記各取付板部と前記第1の中間板部材との間に前記切り替え機構が設けられている構成とすることもできる。
According to a fourth aspect of the present invention, the first and second high-rigidity members are configured to have an L-shaped cross section having a mounting plate portion and a support plate portion that are orthogonal to each other, and the both high-rigidity members. Of the first intermediate plate member is connected to each of the attachment plate portions via the first vibration damping material, and between the first intermediate members, A second intermediate plate member may be connected via the second vibration damping material , and the switching mechanism may be provided between each of the attachment plate portions and the first intermediate plate member. it can.
このようにすれば、第1の高剛性部材と第2の高剛性部材との取付板部間の相対変位量が設定値未満のときは、両取付板部と第1の中間板部材とが相対変位を行うので、小振動のエネルギを吸収する第1の振動減衰材により減衰機能が発揮される。前記相対変位量が前記設定値を超えるときは、前記両取付板部と第1の中間板部材との相対変位が規制され、前記第1の中間板部材と第2の中間板部材とが相対変位を行うようになるので、切り替え機構により、中〜大振動のエネルギを吸収する第2の振動減衰材により減衰機能が発揮される。 In this way, when the relative displacement between the mounting plate portions of the first high-rigidity member and the second high-rigidity member is less than the set value, both the mounting plate portions and the first intermediate plate member are Since the relative displacement is performed, the damping function is exhibited by the first vibration damping material that absorbs the energy of the small vibration. When the relative displacement amount exceeds the set value, the relative displacement between the both mounting plate portions and the first intermediate plate member is restricted, and the first intermediate plate member and the second intermediate plate member are relative to each other. Since the displacement is performed, the damping function is exhibited by the second vibration damping material that absorbs medium to large vibration energy by the switching mechanism.
請求項5に記載のように、前記第1及び第2の高剛性部材が、相互に直交する取付板部と支持板部とを有する断面L字形状に構成されるとともに、前記両高剛性部材の取付板部が対向するように設けられ、前記取付板部の一方に第1の振動減衰材を介して中間板部材の一面が連結され、前記中間部材の他面に、前記第2の振動減衰材を介して前記取付板部の他方が連結され、前記取付板部の一方と前記中間板部材との間に前記切り替え機構が設けられている構成とすることもできる。
As described in
このようにすれば、請求項4の発明に比べて、振動減衰材や中間板部材の数を少なくして、ほぼ同等な効果を得ることができる。
In this way, compared with the invention of
これらの場合、請求項6に記載のように、前記切り替え機構は、前記第1の高剛性部材又は中間部材から突出する1対の被係止凸部と、前記中間部材又は第1の高剛性部材に設けられ前記被係止凸部の間に位置する係合凸部とで構成することが可能である。
In these cases, as described in
このようにすれば、1対の被係止凸部とそれらの間に位置する係合凸部とで、切り替え機構を簡単に構成することができる。 If it does in this way, a switching mechanism can be simply constituted by a pair of locked convex parts and an engagement convex part located between them.
請求項7に記載のように、前記第2の高剛性部材は、軸部材であり、その軸部材の端部に、施工時における微少な長さ調整を可能とするターンバックルが設けられている構成としてもよい。 As described in claim 7 , the second high-rigidity member is a shaft member, and an end portion of the shaft member is provided with a turnbuckle that enables a minute length adjustment during construction. It is good also as a structure.
このようにすれば、第2の高剛性部材(軸部材)のターンバックルを利用して、施工時における微少なダンパー長さの調整ができる。 If it does in this way, the slight damper length at the time of construction can be adjusted using the turnbuckle of the 2nd high rigidity member (shaft member).
以上のように構成したから、本発明は、切り替え機構の切り替え動作により、第1の高剛性部材と第2の高剛性部材との相対変位量が設定値未満のときは、小振動のエネルギを吸収する第1の振動減衰材により減衰機能を発揮させ、前記相対変位量が前記設定値を超えるときは、中〜大振動のエネルギを吸収する第2の振動減衰材により減衰機能を発揮させることができる。よって、小振動から大振動まで広範囲の振動に対し振動減衰効果を発揮することができる。 Since the present invention is configured as described above, the present invention reduces the energy of small vibrations when the relative displacement between the first high-rigidity member and the second high-rigidity member is less than the set value by the switching operation of the switching mechanism. The first vibration damping material that absorbs exhibits a damping function, and when the relative displacement exceeds the set value, the second vibration damping material that absorbs medium to large vibration energy exhibits the damping function. Can do. Therefore, the vibration damping effect can be exhibited with respect to a wide range of vibrations from small vibrations to large vibrations.
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。
(第1の実施の形態)
本例は、筒状体である、ハイブリッド型のパッシブダンパーの例である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
This example is an example of a hybrid passive damper that is a cylindrical body.
図1(a)(b)に示すように、ハイブリッド型のパッシブダンパー11は、外側に位置する円筒形状の外筒部材12(第1の高剛性部材)と、この外筒部材12の内側に位置する断面円形状である軸部材13(第2の高剛性部材)とが、それらの間に位置する円筒形状の振動減衰材14及び円筒状の中間部材15を介して一体に結合されることで構成される。尚、このダンパー11は、小規模住宅の骨組(構造物)を構成する2つの要素に外筒部材12及び軸部材13の端部をそれぞれ結合して用いられる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, a hybrid
振動減衰材14は、小振動のエネルギを吸収する第1の振動減衰材14Aと、中〜大振動のエネルギを吸収する第2の振動減衰材14Bとによって構成される。つまり、外筒部材12の内側に第1の振動減衰材14Aを介して中間部材15が接着固定され、この中間部材15の内側に第2の振動減衰材14Bを介して軸部材13が接着固定されている。
The
外筒部材12、軸部材13、振動減衰材14A,14B及び中間部材15は、同心状に配置され、外筒部材12、軸部材13及び中間部材15は、振動減衰材14A,14Bにて許容される範囲で相対変位可能である。
The outer cylinder member 12, the shaft member 13, the vibration damping materials 14A and 14B, and the
第1の振動減衰材14Aとしては、小振動に対しては低弾性(G=0.001〜0.25N/mm2)で高減衰性能(Heq=20〜40%)を発揮するもの、例えばポリウレタンゴムが使用され、小振動のエネルギを吸収する。第2の振動減衰材14Bとしては、中〜大振動に対しては免震・支承で実績が高い弾性範囲(G=0.20〜2.0N/mm2)で減衰能力が高い(Heq=20〜40%)もの、例えば高減衰ゴム(HDR)が使用され、中〜大振動のエネルギを吸収するのに効果を発揮する。 As the first vibration damping material 14A, a material that exhibits low damping (G = 0.001 to 0.25 N / mm 2 ) and high damping performance (Heq = 20 to 40%) for small vibrations, for example, Polyurethane rubber is used to absorb the energy of small vibrations. As the second vibration damping material 14B, for medium to large vibrations, the damping capability is high in the elastic range (G = 0.20 to 2.0 N / mm 2 ), which has a proven track record in seismic isolation and support (Heq = 20 to 40%), for example, high damping rubber (HDR) is used, and is effective in absorbing medium to large vibration energy.
中間部材15と外筒部材12との間には、外筒部材12と軸部材13との相対変位量が設定値未満のときは第1の振動減衰材14Aのせん断変形により減衰機能を発揮させ、前記相対変位量が前記設定値を超えるときは第2の振動減衰材14Bのせん断変形により減衰機能を発揮させる切り替え機構16が設けられている。
Between the
切り替え機構16は、外筒部材12から内方に突出し外筒部材12と軸部材13との相対変位方向において離れている1対の被係止凸部12aと、中間部材15に設けられ被係止凸部12aの間に位置する係合凸部15aとで構成され、設定値ΔSの相対変位が生じると切り替えられ、それらの相対変位を規制するようになっている。なお、中間部材15に外筒部材12に突出し相対変位方向において離れている1対の被係止凸部を設け、外筒部材12に前記被係止凸部の間に位置する係合凸部を設ける構成とすることも可能であることはいうまでもない。
The switching mechanism 16 is provided on the
軸部材13の端部にはターンバックル13aが形成され、軸部材13したがってダンパー11の長さ調整が、施工時に可能とされている。
A turnbuckle 13a is formed at the end of the shaft member 13, and the length of the shaft member 13 and thus the
上記のように構成すれば、外筒部材12と軸部材13との相対変位量が設定値ΔS(例えば1.0〜5.0mm)未満のときは、第1の振動減衰材14Aの方が第2の振動減衰材14Bよりも低弾性であるので、第2の振動減衰材14Bが変形することなく第1の振動減衰材14Aが変形して、第1の振動減衰材14Aが減衰機能を発揮する。
If comprised as mentioned above, when the relative displacement amount of the outer cylinder member 12 and the shaft member 13 is less than a set value ΔS (for example, 1.0 to 5.0 mm), the first vibration damping material 14A is more suitable. Since the second vibration damping material 14B is less elastic than the second vibration damping material 14B, the first vibration damping material 14A is deformed without deformation of the second vibration damping material 14B, and the first vibration damping material 14A has a damping function. Demonstrate.
一方、前記相対変位量が設定値ΔSを超えるときは、切り替え機構16により第1の振動減衰材14Aのせん断変形が相対変位方向において規制されるので、第2の振動減衰材14Bが変形して、第2の振動減衰材14Bにより減衰機能を発揮する。 On the other hand, when the relative displacement amount exceeds the set value ΔS, the switching mechanism 16 restricts the shear deformation of the first vibration damping material 14A in the relative displacement direction, so that the second vibration damping material 14B is deformed. The second vibration damping material 14B exhibits a damping function.
このように、本ダンパーは、高コストで施工条件に制約のある免震構造や振動条件に制約がある従来型のダンパーに対し、安価で単純な構造により、通常起こりうると予測される小振動から大振動までの全ての振動の振動幅に対応することができる。すなわち、小規模振動に対しては、低弾性(G=0.001〜0.25N/mm2)で高減衰(Heq=20
〜40%)の第1の振動減衰材14A(ポリウレタンゴム)の特性を生かすことで振動エネルギーを吸収し、大規模振動に対しては、第2の振動減衰材14B(高減衰ゴム(HDR))の弾性(G=0.20〜2.0N/mm2)と高減衰性(Heq=20〜40%)の特
性を生かすことで振動エネルギーを吸収する。両振動減衰材14A,14Bを直列に配置することで、それぞれの特性を利用して、あらゆる振動を抑制することが可能となる。
In this way, this damper is a low-vibration structure that is expected to normally occur with an inexpensive and simple structure, compared to a conventional damper with a high cost and limited construction conditions and a conventional damper with limited vibration conditions. It can correspond to the vibration width of all vibrations from large to large vibrations. That is, for small-scale vibration, low elasticity (G = 0.001 to 0.25 N / mm 2 ) and high damping (Heq = 20
The vibration energy is absorbed by taking advantage of the characteristics of the first vibration damping material 14A (polyurethane rubber) of about 40%), and the second vibration damping material 14B (high damping rubber (HDR)) for large-scale vibration. The vibration energy is absorbed by taking advantage of the characteristics of elasticity (G = 0.20 to 2.0 N / mm 2 ) and high damping (Heq = 20 to 40%). By arranging both the vibration damping materials 14A and 14B in series, it is possible to suppress all types of vibrations using their respective characteristics.
そして、上記ダンパー11は、新築時及び耐震補強時に、図2に示すように、柱41aと梁41bとからなる骨組41に対し対角線方向に筋かい(ブレス)状に配置することもできるし、そのように配置することができない場合や窓などの開口を設ける必要がある場合には、少し小型化して、図3に示すように、骨組の四隅に方丈型に配置することも可能である。なお、柱と柱とを横に貫いてつなぐ貫41cがある骨組41’の場合にも、規格寸法で収納できない場合があるので、その場合には、図4に示すように、方丈型に配置することが可能である。戸建木造住宅を対象とした場合、ダンパーを直径10cm以下で設計することができ、軽量化が図れる。これにより、施工性が向上し、施工不良をなくすことで、安定した制振性能を発揮することができる。
And the said
一例として戸建木造住宅を対象に、図2に示すように、ダンパーを筋かい(ブレス)状に配置した場合(図2参照)について検討を行った。 As an example, for a detached wooden house, as shown in FIG. 2, the case where the dampers were arranged in a brace shape (see FIG. 2) was examined.
一般的な1階柱高さを2850mm、柱間を900mmと規定し、小規模振動として一構面
に水平力6kNが入力されるとすると、層間変形角を1/500と仮定すれば、ダンパー(ブレス)の伸びは約1.8mmとなる。
Assuming that the general first-floor column height is 2850 mm, the space between columns is 900 mm, and a horizontal force of 6 kN is input to one surface as a small scale vibration, assuming that the interlayer deformation angle is 1/500, the damper The elongation of (breath) is about 1.8 mm.
そこで、第1の振動減衰材14A(低剛性高減衰ポリウレタンゴム)の変位量が約2mm移動した時に切り替え機構16が作用するものとして、せん断弾性率が(G)=0.15N/mm2の場合、厚み0.5mm、幅40mm、長さ900mmとなる。大規模振動によるそ
れ以上の変位に対しては切り替え機構16により第2の振動減衰材14B(高減衰ゴム)が作用し、一構面に水平力80kNが入力され、層間変形角を1/120と仮定すればダンパー(ブレス)の伸びは約7.3mmとなる。せん断弾性率がG=0.8N/mm2の場合
、厚み1.5mm、幅40mm、長さ1600mmとなる。
Therefore, it is assumed that the switching mechanism 16 acts when the displacement amount of the first vibration damping material 14A (low rigidity and high damping polyurethane rubber) moves about 2 mm. The shear elastic modulus is (G) = 0.15 N / mm 2 . In this case, the thickness is 0.5 mm, the width is 40 mm, and the length is 900 mm. For further displacement due to large-scale vibration, the switching mechanism 16 causes the second vibration damping material 14B (high damping rubber) to act, and a horizontal force of 80 kN is input to one surface, and the interlayer deformation angle is reduced to 1/120. Assuming that, the extension of the damper (brace) is about 7.3 mm. When the shear modulus is G = 0.8 N / mm 2 , the thickness is 1.5 mm, the width is 40 mm, and the length is 1600 mm.
前記実施の形態では、外筒部材12、軸部材13および中間部材15を有し2つの振動減衰材14A,14Bを有する二重構造となっているが、それに限定されるものではなく、筒状の中間部材の数を増やし、それらの間に設ける振動減衰材を第1の振動減衰材とするか第2の振動減衰材とするかを適宜選択して振動減衰材の数を増やした三重〜五重構造とすることも可能である。この場合、例えば第1および第2の振動減衰材14A,14Bの中間の振動減衰性能を有する振動減衰材を用いるなど、振動減衰材の種類をさらに増やすことも可能である。
In the embodiment described above, the outer cylinder member 12, the shaft member 13, and the
また、前記実施の形態は、小規模建築構造物に対して用いる場合について説明しているが、第1の実施の形態にかかるパッシブダンパーの用途はそれに限定されるものではなく、そのほか、機械や自動車などの一般的な構造物に対しても用いることができる。
(第2実施の形態)
本例は、平板状のハイブリッド型のパッシブダンパーの例である。
Moreover, although the said embodiment has demonstrated the case where it uses with respect to a small-sized building structure, the use of the passive damper concerning 1st Embodiment is not limited to it, In addition, a machine, It can also be used for general structures such as automobiles.
(Second Embodiment)
This example is an example of a flat hybrid passive damper.
図5(a)(b)に示すように、ダンパー21は、四角筒状の筒状部材22の内部の中央に断面四角形の軸部材23(第2の高剛性部材)が設けられ、その筒状部材の22の内部であって軸部材23の両側に軸部材23と軸線方向(相対変位方向)にずれて板状の中間部材24が設けられている。筒状部材22,軸部材23及び中間部材24は、第1の実施の形態と同様に、第1及び第2の振動減衰材25A,25Bを介して相対変位可能に設けられている。
As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), the
筒状部材22と、中間部材24とは、第1の振動減衰材25Aを介して接着により結合され、筒状部材22と軸部材23とは、第2の振動減衰材25Bを介して接着により結合されている。中間部材24と筒状部材22との間に、第1の実施の形態と同様に被係止凸部22aと係合凸部24aとからなり設定値ΔSの相対変位が発生すると、第1及び第2の振動減衰材25A,25Bの動作が切り替えられる切り替え機構26が設けられている。
(第3の実施の形態)
本例は、仕口型のハイブリッド型のパッシブダンパーの例である。
The
(Third embodiment)
This example is an example of a joint type hybrid passive damper.
図6及び図7に示すように、ダンパー31は、断面L字形状に構成される第1及び第2の高剛性部材32,33を備える。第1及び第2の高剛性部材32,33は、相互に直交する三角板形状の取付板部32A,33Aと、矩形板形状の支持板部32B,33Bとを有する。第1及び第2の高剛性部材32,33は、取付板部32A,33Aが対向するように設けられる。そして、各取付板部32A,32Aに三角板形状の第1の振動減衰材34A,34Aを介して三角板形状の中間板部材35A,35Aがそれぞれ接着により結合されている。両中間板部材35A,35Aの間に、もう1枚の三角板形状の中間板部材35Bが配置され、それらの間が三角板形状の第2の振動減衰材34B,34Bを介して接着により結合されている。各取付板部32A,32Aと中間板部材35A,35Aとの間に、第1の実施の形態と同様に被係止凸部32Aa,32Aa,33Aa,33Aaと係合凸部35aとからなる切り替え機構36が設けられている。このダンパー31は、例えば図8に示すように、ダンパー31の支持板部32B,33Bが釘などの固定具によって柱42と横架材43との接合部分に取り付けられる。なお、切り替え機構36は、第1の振動減衰材34Aの両側に2つ設けているが、必ずしもその必要はなく、1つ設けるだけでもよい。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図6及び図7に示す例では、第1及び第2の振動減衰材34A,34Bをそれぞれ1枚ずつとして、図9に示すように構成することも可能である。
In the example shown in FIGS. 6 and 7, the first and second
つまり、ダンパー31’は、第1及び第2の高剛性部材32’,33’の取付板部32A’,33A’が対向するように設けられ、取付板部32A’の一方に第1の振動減衰材34Aを介して中間板部材35の一面が接着により結合され、この中間板部材35の他面に、第2の振動減衰材34Bを介して取付板部33A’が接着により結合され、前記取付板部32A’の一方と中間板部材35との間に切り替え機構36が設けられている。
That is, the
11 パッシブダンパー
12 外筒部材(第1の高剛性部材)
12a 被係止部
13 軸部材(第2の高剛性部材)
14A 第1の振動減衰材
14B 第2の振動減衰材
15 中間部材
15a 係合凸部
16 切り替え機構
21 パッシブダンパー
22 筒状部材(第1の高剛性部材)
23 軸部材(第2の高剛性部材)
24 中間部材
25A 第1の振動減衰材
25B 第2の振動減衰材
26 切り替え機構
31 パッシブダンパー
32,32’ 第1の高剛性部材
33,33’ 第2の高剛性部材
32A,32A’,33A,33A’ 取付板部
32B,33B 支持板部
35,35A,35B 中間板部材
36 切り替え機構
11 Passive damper 12 Outer cylinder member (first high rigidity member)
12a Locked portion 13 Shaft member (second high rigidity member)
14A 1st vibration damping material 14B 2nd
23 Shaft member (second high-rigidity member)
24 Intermediate member 25A First vibration damping material 25B Second
Claims (7)
前記振動減衰材は、せん断弾性率G=0.001〜0.25N/mm 2 、等価減衰定数Heq=20〜40%とされる第1の振動減衰材と、せん断弾性率G=0.20〜2.0N/mm 2 、等価減衰定数Heq=20〜40%とされる第2の振動減衰材とで構成され、
前記第1の振動減衰材は小振動のエネルギを吸収するように、前記第2の振動減衰材は中〜大振動のエネルギを吸収するようにそれぞれ前記せん断弾性率及び前記等価減衰定数が設定され、
前記第1の高剛性部材と第2の高剛性部材との相対変位量が設定値未満のときは前記第1の振動減衰材により減衰機能を発揮させ、前記相対変位量が前記設定値を超えるときは前記第2の振動減衰材により減衰機能を発揮させる切り替え機構を備えることを特徴とするパッシブダンパー。 The first and second high-rigidity members provided so as to be relatively displaceable are integrally coupled via a vibration damping material, and the first and second high-rigidity members are attached to two elements constituting the structure. Passive dampers used in combination,
The vibration damping material includes a first vibration damping material having a shear modulus G = 0.001 to 0.25 N / mm 2 and an equivalent damping constant Heq = 20 to 40%, and a shear modulus G = 0.20. -2.0N / mm < 2 > and the second vibration damping material having an equivalent damping constant Heq = 20-40%,
The shear elastic modulus and the equivalent damping constant are set so that the first vibration damping material absorbs small vibration energy, and the second vibration damping material absorbs medium to large vibration energy. ,
When the relative displacement amount between the first high-rigidity member and the second high-rigidity member is less than a set value, the first vibration damping material exhibits a damping function, and the relative displacement amount exceeds the set value. A passive damper comprising a switching mechanism for exerting a damping function by the second vibration damping material.
前記第1又は第2の高剛性部材が前記第1の振動減衰材を介して中間部材に連結され、前記中間部材が前記第2の振動減衰材を介して前記第2又は第1の高剛性部材に連結され、
前記中間部材と前記第1又は第2の高剛性部材との間に前記切り替え機構が、前記第1の振動減衰材と並んで設けられていることを特徴とする請求項1記載のパッシブダンパー。 The first high-rigidity member is a cylindrical member, and the second high-rigidity member is a shaft member provided inside the cylindrical member, and has high rigidity between the first and second high-rigidity members. A cylindrical intermediate member is provided so as to be relatively displaceable with respect to the first and second high-rigidity members,
The first or second high-rigidity member is connected to an intermediate member via the first vibration damping material, and the intermediate member is connected to the second or first high-rigidity material via the second vibration damping material. Connected to the member,
The passive damper according to claim 1, wherein the switching mechanism is provided between the intermediate member and the first or second high-rigidity member alongside the first vibration damping material.
前記第1又は第2の高剛性部材が前記第1の振動減衰材を介して前記中間部材に連結され、前記第1の高剛性部材が前記第2の振動減衰材を介して前記第2の高剛性部材に連結され、
前記中間部材と前記第1又は第2の高剛性部材との間に前記切り替え機構が前記第1の振動減衰材と並んで設けられていることを特徴とする請求項1記載のパッシブダンパー。 The first high-rigidity member is a cylindrical member, and the second high-rigidity member is provided inside the first high-rigidity member, and the first high-rigidity member is shifted in the axial direction from the second high-rigidity member in the middle. A member is provided to be relatively displaceable with respect to the first and second high-rigidity members;
The first or second high-rigidity member is connected to the intermediate member via the first vibration damping material, and the first high-rigidity member is connected to the second vibration damping material via the second vibration damping material. Connected to a highly rigid member,
2. The passive damper according to claim 1, wherein the switching mechanism is provided alongside the first vibration damping material between the intermediate member and the first or second high-rigidity member.
前記各取付板部に前記第1の振動減衰材を介して第1の中間板部材がそれぞれ連結され、
前記両第1の中間部材の間に、前記第2の振動減衰材を介して第2の中間板部材が連結され、
前記各取付板部と前記第1の中間板部材との間に前記切り替え機構が設けられていることを特徴とする請求項1記載のパッシブダンパー。 The first and second high-rigidity members are configured to have an L-shaped cross section having a mounting plate portion and a support plate portion orthogonal to each other, and the mounting plate portions of the two high-rigidity members face each other. Provided,
A first intermediate plate member is connected to each of the mounting plate portions via the first vibration damping material,
A second intermediate plate member is connected between the first intermediate members via the second vibration damping material ,
The passive damper according to claim 1, wherein the switching mechanism is provided between each of the mounting plate portions and the first intermediate plate member.
前記取付板部の一方に第1の振動減衰材を介して中間板部材の一面が連結され、
前記中間部材の他面に、前記第2の振動減衰材を介して前記取付板部の他方が連結され、
前記取付板部の一方と前記中間板部材との間に前記切り替え機構が設けられていることを特徴とする請求項1記載のパッシブダンパー。 The first and second high-rigidity members are configured to have an L-shaped cross section having a mounting plate portion and a support plate portion orthogonal to each other, and the mounting plate portions of the two high-rigidity members face each other. Provided,
One surface of the intermediate plate member is connected to one of the mounting plate portions via a first vibration damping material,
The other side of the attachment plate portion is connected to the other surface of the intermediate member via the second vibration damping material ,
The passive damper according to claim 1, wherein the switching mechanism is provided between one of the mounting plate portions and the intermediate plate member.
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