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JPH0572490B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0572490B2
JPH0572490B2 JP28978087A JP28978087A JPH0572490B2 JP H0572490 B2 JPH0572490 B2 JP H0572490B2 JP 28978087 A JP28978087 A JP 28978087A JP 28978087 A JP28978087 A JP 28978087A JP H0572490 B2 JPH0572490 B2 JP H0572490B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
brace
rigidity
building
stiffness
variable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP28978087A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH01131741A (en
Inventor
Shozo Maeda
Takuji Kobori
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.)
Kajima Corp
Original Assignee
Kajima Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kajima Corp filed Critical Kajima Corp
Priority to JP28978087A priority Critical patent/JPH01131741A/en
Publication of JPH01131741A publication Critical patent/JPH01131741A/en
Publication of JPH0572490B2 publication Critical patent/JPH0572490B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Joining Of Building Structures In Genera (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は制御装置の作動により、剛性変化を
可能とした可変剛性ブレースに関するもので、制
震構造の建物に入力する地震、風等の外力に応じ
て建物架構の剛性を変化させ、地震等に対処させ
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention relates to a variable rigidity brace whose rigidity can be changed by the operation of a control device, and which can be used to control external forces such as earthquakes and wind that are input to a building with a damping structure. The rigidity of the building frame is changed according to the earthquake, etc., in order to cope with earthquakes, etc.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、高層建築や重要構造物等の耐震設計にお
いては地震時の地盤の動きや建物の応答を計算
し、安全性をチエツクする動的設計が行われてい
る。
Conventionally, in the seismic design of high-rise buildings and important structures, dynamic design has been performed to check safety by calculating the ground movement and building response during an earthquake.

耐震の方法としては建物と基礎の間に積層ゴム
支承やダンパーを介在させた免震構法あるいは減
震構法、建物構成部材のうち、非主要部材の破壊
により地震エネルギーを消費させる方法、壁ある
いは柱等にスリツトを設け、建物を最適の剛性に
調整する方法等がある。
Earthquake resistance methods include seismic isolation or attenuation construction methods in which laminated rubber bearings or dampers are interposed between the building and the foundation, methods that consume earthquake energy by destroying non-main building components, walls or columns. There is a method to adjust the rigidity of the building to the optimum level by creating slits in the building.

ところで、現行の耐震設計手法により設計され
た建物の地震時における安全性の確認は、構造物
の塑性化を伴う履歴特性による吸収エネルギーが
構造物に作用する地震エネルギーを上回るという
基本思想によるが、これには履歴ループ特性に対
する信頼制の問題がある。
By the way, the basic idea of confirming the safety of buildings designed using current seismic design methods during earthquakes is that the energy absorbed by the hysteresis characteristics associated with plasticization of the structure exceeds the seismic energy acting on the structure. This has the problem of trust in the history loop characteristics.

また、従来の方法はいずれも地震や風等の自然
外力に対し、受身の耐震構造を与えるものであ
り、建物が特定の固有振動数を有するため地震と
いう不確定な入力に対し、共振現象を避けて通る
ことはできない。
In addition, all conventional methods provide a passive seismic structure against natural external forces such as earthquakes and wind, and because buildings have a specific natural frequency, they do not allow resonance phenomena to occur against uncertain inputs such as earthquakes. You can't avoid it.

これに対し、出願人は特願昭61−112026号にお
いて、上述のような受身の耐震方法でなく、感知
した地震動に基づく応答予測システムの判断のも
とに建物自体の剛性を変化させ、共振領域外また
は共振の少ない状態とし、建物および建物内の機
器、居住者等の安全を図つた制震方法を提案して
いる。
In contrast, in Japanese Patent Application No. 61-112026, the applicant proposed that instead of using the above-mentioned passive seismic resistance method, the rigidity of the building itself was changed based on the judgment of a response prediction system based on the detected seismic motion, and the We are proposing a vibration damping method that ensures the safety of the building, its equipment, residents, etc. by setting it outside the area or in a state with little resonance.

上記の制震方法では柱、はり、ブレース、壁並
びにそれらの接合部の全部もしくは一部、または
建物と基礎あるいは隣接する建物との間に、コン
ピユーターの指令により連結状態が変化する制御
装置を設け、次のようにして、建物の制震を行な
う。
In the above seismic control method, a control device is installed in all or part of columns, beams, braces, walls, and their joints, or between a building and the foundation or an adjacent building, so that the connection state can be changed according to computer commands. , Damping the building is done as follows.

地震の発生を建物を中心に狭域および広域に
配置した地震感知装置により感知し、観測デー
タを有線、無線の通信網によりコンピユーター
に伝達する。広域の地震感知装置は既設の地震
観測点における地震計あるいは専用に設置した
ものをマイクロ回線あるいは電話線等で結ぶ。
また狭域の地震感知装置は建物の周辺あるいは
周辺地盤内に設けた地震計や、建物基部や建物
内に配置した振動センサーからなり、風力等の
影響は建物内の振動センサーで感知する。
The occurrence of an earthquake is detected by earthquake sensing devices placed in both narrow and wide areas around buildings, and the observation data is transmitted to a computer via wired and wireless communication networks. Wide-area earthquake sensing equipment connects seismometers at existing earthquake observation points or specially installed equipment using microcircuits or telephone lines.
In addition, narrow-area earthquake sensing devices consist of seismometers installed around buildings or in the surrounding ground, and vibration sensors placed at the base of buildings or inside buildings, and the effects of wind force etc. are detected by vibration sensors inside buildings.

感知した地震について、コンピユーターによ
り地震の規模の判断、周波数特性の分析、応答
量の予測等を行ない、建物の振動を制御すべき
か否か、また制御すべき場合の制御量につい
て、共振をかわし、地震応答量の少ない最適剛
性(固有振動数)を与えるものとして判断を下
す。
For detected earthquakes, a computer determines the scale of the earthquake, analyzes frequency characteristics, predicts the amount of response, etc., and determines whether or not to control the vibration of the building, and if so, the amount of control to avoid resonance. The judgment is made based on the one that provides the optimum stiffness (natural frequency) with a small amount of seismic response.

コンピユーターの指令を建物の各部の制御装
置に伝え、建物の剛性をコンピユーターの予測
に基づく最適剛性となるよう制御装置を作動さ
せる。連結状態の調整は固定状態と連結解除状
態等を油圧機構、電磁石等によりオン、オフで
調整するものや、固定状態、連結解除状態の
外、緊張力の導入や任意の位置での固定を油圧
機構あるいは特殊合金等を用いて調整するもの
等が考えられる。
The commands from the computer are transmitted to the control devices in each part of the building, and the control devices are operated so that the stiffness of the building reaches the optimal stiffness based on the computer's predictions. The connection state can be adjusted by turning the fixed state and uncoupled state on and off using hydraulic mechanisms, electromagnets, etc., or hydraulically adjust the fixed state and uncoupled state by applying tension or fixing at any position. Possible options include those that are adjusted using a mechanism or a special alloy.

また、建物内に配した振動センサーにより、建
物各部における応答量並びに制御を行つた場合の
実際の振動が検知でき、これをフイードバツクし
て、制御量の修正等を行なうことができる。
In addition, vibration sensors placed inside the building can detect the amount of response in each part of the building as well as the actual vibration when control is performed, and this can be fed back to correct the amount of control.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の可変剛性ブレースは上述のような制
震方法において、柱梁構面内あるいは床スラブ構
面内等に使用し、架構の地震等の変形を制御する
ことにより、建物の応答を低減させ、建物の地震
災害を防ぐとともに、中に居住する人や機械設備
等を地震による不快感、振動障害等から守ること
を目的としたものである。
The variable rigidity brace of the present invention is used in the above-mentioned vibration control method within the column and beam structure, floor slab structure, etc., and reduces the response of the building by controlling the deformation of the frame due to earthquakes, etc. The purpose is to prevent earthquake disasters in buildings, as well as to protect the people and machinery and equipment living inside from the discomfort and vibration disturbances caused by earthquakes.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

以下、この発明の概要を実施例に対応する図面
の符号を用いて、説明する。
Hereinafter, an overview of the present invention will be explained using reference numerals in the drawings corresponding to the embodiments.

この発明の可変剛性ブレース3は第1ブレース
4と、これと平行に配した第2ブレース5とから
なり、第1ブレース4と第2ブレース5とは連結
装置6を作動させることにより、一体化され、ま
たは分離される。
The variable rigidity brace 3 of the present invention consists of a first brace 4 and a second brace 5 arranged parallel to the first brace 4. The first brace 4 and the second brace 5 are integrated by operating a connecting device 6. be separated or separated.

第1ブレース4は両端が柱1、梁2等で構成さ
れる建物架構に連結され、単独では低い剛性のブ
レースとして機能する。一方、第2ブレース5は
連結装置6を作動させることにより、第1ブレー
ス4と一体化され、可変剛性ブレース3全体とし
ての剛性を高める。また、連結装置6を拘束解除
の方向に作動させることにより、元の剛性に戻す
ことができる。
The first brace 4 is connected at both ends to a building frame composed of columns 1, beams 2, etc., and functions alone as a low-rigidity brace. On the other hand, the second brace 5 is integrated with the first brace 4 by operating the coupling device 6, thereby increasing the rigidity of the variable rigidity brace 3 as a whole. Further, by operating the coupling device 6 in the direction of releasing the restraint, the original rigidity can be restored.

連結装置6は第1ブレース4の長手方向に複数
設けておくことにより、第1ブレース4と第2ブ
レース5の拘束位置間について、第2ブレースの
剛性が加算されることになり、可変剛性ブレース
3に種々の剛性を与えることができる。連結装置
6が1つの場合は、少なくとも1箇所で、あらか
じめ第1ブレース4と第2ブレース5とを連結し
ておき、連結装置6の作動により、第2ブレース
5を第1ブレース4側に拘束したり、拘束を解除
したりすることにより、低い剛性と高い剛性との
間で可変することができる。
By providing a plurality of coupling devices 6 in the longitudinal direction of the first brace 4, the rigidity of the second brace is added between the restraining positions of the first brace 4 and the second brace 5, so that the variable rigidity brace 3 can be provided with various stiffnesses. When there is only one connecting device 6, the first brace 4 and the second brace 5 are connected in advance at at least one location, and the second brace 5 is restrained to the first brace 4 side by the operation of the connecting device 6. The rigidity can be varied between low and high rigidity by adjusting the rigidity or releasing the restraint.

このようにして、可変剛性ブレース3の剛性を
変化させることにより、架構の剛性を地震特性に
応じ、高い剛性すなわち固有振動数が大きい状態
と、低い剛性すなわち固有振動数が小さい状態と
の間で自由に変えることができる。従つて、連結
装置6による切り換え操作をコンピユーターの指
令によつて行うことにより、建物全体としての剛
性をコントロールすることができる。
In this way, by changing the stiffness of the variable stiffness brace 3, the stiffness of the frame can be changed depending on the seismic characteristics between a state of high stiffness, that is, a large natural frequency, and a state of low stiffness, that is, a state that has a small natural frequency. You can change it freely. Therefore, the rigidity of the building as a whole can be controlled by performing a switching operation using the coupling device 6 in accordance with a command from a computer.

〔実施例〕〔Example〕

次に図示した実施例について説明する。 Next, the illustrated embodiment will be described.

第1図はこの発明の可変剛性ブレースを柱梁構
面内に適用した場合の概要を示したものである。
FIG. 1 shows an outline of the case where the variable rigidity brace of the present invention is applied within the structural surface of a column and beam.

第1ブレース4はその両端が柱梁接合部のガセ
ツトプレート7にボルト8で接合されている。第
2ブレース5は第1ブレース4を両側から挟み込
むように配され、この実施例では斜めのブレース
3の上部で第1ブレースと連結され、下部で連結
装置6を介して連結されるようになつている。下
部の連結装置6による連結位置では、第1ブレー
ス4とこれを挟み込む第2ブレース5との間に摩
擦板11を設け、連結装置6の作動(仮にオンの
状態とする)により、これらを締め付け、摩擦力
でより第1ブレース4と第2ブレース5を連結す
ることができる。また、連結装置6の拘束解除の
方向の作動(仮にオフの状態とする)により、第
2ブレース5がフリーの状態となる。
The first brace 4 is connected at both ends to a gusset plate 7 at the column-beam joint with bolts 8. The second brace 5 is arranged so as to sandwich the first brace 4 from both sides, and in this embodiment, it is connected to the first brace at the upper part of the diagonal brace 3, and connected to the first brace at the lower part via a connecting device 6. ing. At the connecting position using the lower connecting device 6, a friction plate 11 is provided between the first brace 4 and the second brace 5 sandwiching it, and these are tightened by the operation of the connecting device 6 (temporarily turned on). , the first brace 4 and the second brace 5 can be connected by frictional force. Furthermore, when the coupling device 6 is operated in the direction of releasing the restraint (temporarily turned off), the second brace 5 becomes free.

上述のオフの状態では可変剛性ブレース3の剛
性は第1ブレース4のみの剛性となり、オンの状
態では上部連結部と下部連結部である連結装置6
位置との間で、第2ブレース5の剛性が可変剛性
ブレース3の剛性として加算される。また、図中
2点鎖線で示すように、連結装置6を可変剛性ブ
レース3の長手方向中間にも設けることにより、
連結装置6による連結位置を種々変化させて、可
変剛性ブレース3の剛性を制御することができ
る。
In the off state mentioned above, the rigidity of the variable rigidity brace 3 is only that of the first brace 4, and in the on state, the stiffness of the variable rigidity brace 3 is that of the first brace 4 only, and in the on state, the stiffness of the variable rigidity brace 3 is the same as that of the first brace 4.
The stiffness of the second brace 5 is added as the stiffness of the variable stiffness brace 3 between the two positions. In addition, as shown by the two-dot chain line in the figure, by providing the coupling device 6 at the middle of the variable rigidity brace 3 in the longitudinal direction,
The rigidity of the variable rigidity brace 3 can be controlled by varying the connection position by the connection device 6.

なお、この実施例では、柱1への梁2の接合部
をピンジヨイントとすることにより、架構におい
てプレース3の剛性が支配的となるようにしてあ
る。すなわち、可変剛性ブレース3の剛性変化に
より、架構としても大きな剛性変化が可能とな
る。図中、9はスプライスプレート、10はボル
トである。
In this embodiment, the joint portion of the beam 2 to the column 1 is formed by a pin joint so that the rigidity of the place 3 becomes dominant in the frame. That is, by changing the rigidity of the variable rigidity brace 3, it is possible to greatly change the rigidity of the frame. In the figure, 9 is a splice plate and 10 is a bolt.

第2図は連結装置6部分の構造の一例を示した
もので、第1ブレース4と第2ブレース5とをボ
ルト13が貫通しており、ボルト13の一端には
モーター12が、他端にはナツト14が付いてい
る。モーター12を回転させることにより、ボル
ト13に張力が加わり、第1ブレース4と第2ブ
レース5の間にある摩擦板11に摩擦力が生じ
る。この摩擦力により、第1ブレース4と第2ブ
レース5とをつなぐことができ、モーター12を
逆回転させれば、摩擦力は解除される。
FIG. 2 shows an example of the structure of the coupling device 6, in which a bolt 13 passes through the first brace 4 and the second brace 5. A motor 12 is attached to one end of the bolt 13, and a motor 12 is attached to the other end of the bolt 13. comes with nut 14. By rotating the motor 12, tension is applied to the bolt 13, and frictional force is generated on the friction plate 11 located between the first brace 4 and the second brace 5. This frictional force allows the first brace 4 and the second brace 5 to be connected, and when the motor 12 is rotated in the opposite direction, the frictional force is released.

第3図は連結装置6部分の構造について、他の
例を示したもので、第1ブレース4と第2ブレー
ス5とを鋼棒16が貫通しており、鋼棒16の一
端にはジヤツキ15が、他端にはアンカープレー
ト17が付いている。ジヤツキ15により、鋼棒
16に張力を加え、第1ブレース4と第2ブレー
ス5の間にある摩擦板11に摩擦力を生じさせ
る。この摩擦力により、第1ブレース4と第2ブ
レース5とをつなぐことができ、張力を解除すれ
ば、摩擦力はなくなり、第2ブレース5はフリー
となる。
FIG. 3 shows another example of the structure of the connecting device 6, in which a steel rod 16 passes through the first brace 4 and the second brace 5, and a jack 15 is attached to one end of the steel rod 16. However, an anchor plate 17 is attached to the other end. The jack 15 applies tension to the steel rod 16 to generate a frictional force on the friction plate 11 between the first brace 4 and the second brace 5. This frictional force allows the first brace 4 and the second brace 5 to be connected, and when the tension is released, the frictional force disappears and the second brace 5 becomes free.

なお、以上の実施例において、連結装置6は摩
擦板11による摩擦力を利用したものであるが、
摩擦ダンパーとしての機能も兼ねている。
In addition, in the above embodiment, the coupling device 6 utilizes the frictional force of the friction plate 11;
It also functions as a friction damper.

また、第1図の実施例では、一対の柱1と梁2
によつて囲まれる構面との関係で説明したが、多
層階の建物に適用する場合、この可変剛性ブレー
スを多数配置し、建物全体として剛性を変化させ
ることもできる。
In addition, in the embodiment shown in FIG. 1, a pair of pillars 1 and beams 2
Although the explanation has been made in relation to the structural surface surrounded by the structure, when applied to a multi-story building, a large number of variable stiffness braces can be arranged to change the stiffness of the building as a whole.

〔発明の効果〕 連結装置の作動により第2ブレースの剛性を
可変剛性ブレース全体の剛性に加えたり、外し
たりすることができ、また、連結装置を複数設
ければ、段階的な剛性変化が可能となる。
[Effects of the invention] By operating the connecting device, the stiffness of the second brace can be added to or removed from the stiffness of the entire variable rigidity brace, and if multiple connecting devices are provided, the stiffness can be changed in stages. becomes.

装置としての機構が簡単であり、設計やメン
テナンスも容易である。
The mechanism as a device is simple, and design and maintenance are also easy.

第1ブレースと第2ブレースをつなぐ連結装
置に摩擦ダンパーを兼ねさせることも可能であ
る。
It is also possible to make the coupling device that connects the first brace and the second brace also serve as a friction damper.

第1ブレースの剛性と第2ブレースの剛性と
の差を大きくしておくことにより、剛性変化の
幅を大きくとることができ、適用範囲が広くな
る。
By increasing the difference between the rigidity of the first brace and the rigidity of the second brace, the width of the rigidity change can be increased, and the range of application can be widened.

連結装置の動作をコンピユーターで制御し、
ブレースおよび架構の剛性を変化させることに
より、個々の地震特性に応じて建物全体の変形
を制御できる。これにより、建物の安全性を高
め、揺れの少ない快適な居住空間が形成され
る。
The operation of the coupling device is controlled by a computer,
By varying the stiffness of the braces and frame, the deformation of the entire building can be controlled in response to individual seismic characteristics. This increases the safety of the building and creates a comfortable living space with less shaking.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の概要を示す架構の正面図、
第2図および第3図はそれぞれ連結装置部分の構
造を示す正面図である。 1……柱、2……梁、3……可変剛性ブレー
ス、4……第1ブレース、5……第2ブレース、
6……連結装置、7……ガセツトプレート、8…
…ボルト、9……スプライスプレート、10……
ボルト、11……摩擦板、12……モーター、1
3……ボルト、14……ナツト、15……ジヤツ
キ、16……鋼棒、17……アンカープレート。
FIG. 1 is a front view of the frame showing the outline of this invention;
FIGS. 2 and 3 are front views showing the structure of the connecting device portion, respectively. 1... Column, 2... Beam, 3... Variable rigidity brace, 4... First brace, 5... Second brace,
6... Connection device, 7... Gusset plate, 8...
...Bolt, 9... Splice plate, 10...
Bolt, 11...Friction plate, 12...Motor, 1
3... Bolt, 14... Nut, 15... Jacket, 16... Steel bar, 17... Anchor plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 両端を建物架構に連結した第1ブレースと、
該第1ブレースに対し、連結装置を介在させて平
行に配置した第2ブレースとからなり、前記第2
ブレースは前記連結装置の電気的な切り換え操作
による作動により第1ブレースと一体化または分
離されるよう構成したことを特徴とする可変剛性
ブレース。 2 連結装置は第1ブレースの長手方向に複数設
けてある特許請求の範囲第1項記載の可変剛性ブ
レース。
[Claims] 1. A first brace whose both ends are connected to a building frame;
a second brace arranged parallel to the first brace with a connecting device interposed therebetween;
A variable rigidity brace, characterized in that the brace is configured to be integrated with or separated from the first brace by actuation by an electrical switching operation of the connecting device. 2. The variable rigidity brace according to claim 1, wherein a plurality of coupling devices are provided in the longitudinal direction of the first brace.
JP28978087A 1987-11-17 1987-11-17 Variable rigid brace Granted JPH01131741A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28978087A JPH01131741A (en) 1987-11-17 1987-11-17 Variable rigid brace

Applications Claiming Priority (1)

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JP28978087A JPH01131741A (en) 1987-11-17 1987-11-17 Variable rigid brace

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Publication Number Publication Date
JPH01131741A JPH01131741A (en) 1989-05-24
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07144497A (en) * 1993-11-25 1995-06-06 Max Co Ltd Positional controller of pen head in xy-plotter

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