(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記架構面に縦2列、横2列の架構がある場合、その複数の格子面における各中心格子接合点の近傍において各対角線上に配置されるブレース部材ごとに前記ダンパを配置し、前記ブレース部材により隣接する複数のリンク系が構成され、振動時にその変位方向により、前記リンク系は他の隣接するリンク系からの圧縮力を受けるように構成されている請求項1に記載の制振装置。
前記ダンパが配置される接合点同士間の対角線上に前記ブレース部材が重複して配置され、その重複するブレース部材は前記ダンパの先端に向けて傾斜する方向が互いに異なることを特徴とする請求項6に記載の制振装置。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1,2はいずれも、建物の架構面内に
トグル機構を構築し、地震時の揺れによる架構面の変形を
トグル機構で増幅して、この部分に変位型のダンパを設置するものである。この
トグル機構およびダンパは架構面内に位置するので、たとえば、既存の建物を耐震補強する場合に、柱型と梁型が外部露出した形でない場合は、建物外部に格子状に柱梁部材を補強フレームとして既存建物の外部に設置することが必要になり、さらなる施工・作業が必要になってしまう。
【0006】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、建物の架構面内ではなく架構面外に設置することができ、従来の耐震補強技術のように架構面から補強フレーム等の別部材を外部に延ばす必要性がなく、しかも同様の制振効果を期待できる制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本実施形態による制振装置は、建造物の柱と梁で構成された架構の架構面に設置する制振装置であって、前記架構面の対角方向に存在する柱と梁との三つの接合点のうちの中央の接合点に前記架構面から垂直方向に突き出るようにしてダンパを配置し、その両側の接合点と前記ダンパの突き出た先端との間に一対のブレース部材を配置して前記架構面の面外に
トグル機構を構成し、前記架構が地震などにより振動して前記各接合点で前記架構面の垂直方向に変位した際に、前記中央の接合点に配置したダンパによりエネルギーを吸収することを特徴とする。
【0008】
この制振装置によれば、架構面の対角方向に存在する柱と梁との三つの接合点のうちの中央の接合点に配置されるダンパは、架構面から垂直方向に突き出ており、その両側の接合点とダンパの突き出た先端との間に配置される一対のブレース部材が架構面の面外に
トグル機構を構成し、架構が地震などにより振動して各接合点で架構面の垂直方向に変位した際に、中央の接合点に配置したダンパによりエネルギーを吸収することで建造物における制振効果を得ることができる。ダンパおよびブレース部材は架構面内ではなく架構面外に位置するので、架構面に外壁が存在している場合でも架構面から補強フレーム等の別部材を外部に延ばす必要性がなくなる。
【0009】
上記制振装置において、前記架構面に縦2列、横2列の架構がある場合、その複数の格子面における各中心格子接合点に前記ダンパを配置し、前記
対角方向の少なくとも前記一対のブレース部材によ
りリンク系が構成され、
もう一つの対角方向の少なくとも前記一対のブレース部材により隣接する他のリンク系が構成され、
前記各リンク系において前記ブレース部材の端部または中間に前記ブレース部材の圧縮時の応力を緩和する応力緩和機構を設け、振動時にその変位方向により、
圧縮モードとなる前記リンク系のブレース部材から前記応力緩和機構により圧縮時の応力を逃がすとともに伸張モードとなる前記他のリンク系からの圧縮力を
前記タンパが受けるように構成されていることが好ましい。
【0011】
また、ピストンの復元可能な油圧ダンパを前記ダンパとして設置し、前記油圧ダンパが圧縮を受けていったん縮んだピストンが自力で復元するように構成できる。たとえば、油圧ダンパがバネなどの付勢部材を備えて縮んだピストンが付勢部材の付勢力により自動的に元の位置に戻るようにできる。
【0012】
上記制振装置において、前記架構面に縦2列、横2列の架構がある場合、その複数の格子面における各中心格子接合点の近傍において各対角線上に配置されるブレース部材ごとに前記ダンパを配置し、前記ブレース部材により隣接する複数のリンク系が構成され、振動時にその変位方向により、前記リンク系は他の隣接するリンク系からの圧縮力を受けるように構成されることが好ましい。
【0013】
また、前記ダンパを油圧ダンパとし、前記ブレース部材が位置する同一の対角線上にありかつ前記中心格子接合点を挟んで互いに反対側に配置された2つの前記油圧ダンパを連結し、一方の油圧ダンパが圧縮モードになる際に、他方の油圧ダンパを伸張モードにして、前記
伸張モードになる油圧ダンパが位置するブレース部材の圧縮時の座屈を防止するように構成することができる。なお、この場合、油圧ダンパにオリフィス等のダンピング機構を設けることが好ましい。これにより、油の流入・流出の両方でダンピング効果が得られることで、両方の油圧ダンパにおいてダンピングされ、効率的である。
【0014】
また、前記ダンパが配置される前記中心格子接合点の各二点間に存在する前記接合点についてさらに前記ダンパおよび前記ブレース部材を配置することで、制振装置の配置密度をより大きくできる。
【0015】
この場合、前記ダンパが配置される接合点同士間の対角線上に前記ブレース部材が重複して配置され、その重複するブレース部材は前記ダンパの先端に向けて傾斜する方向が互いに異なるように配置される。
【発明の効果】
【0016】
本発明の制振装置によれば、建造物の架構面内ではなく架構面外に設置することができ、架構面に外壁が存在する場合でも架構面から補強フレーム等の別部材を外部に延ばす必要性がなく、しかも同様の制振効果を期待できる。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。
【0019】
〈第1実施形態〉
図1は第1実施形態による制振装置が設置された壁面構成を示す立面図(a)および平面図(b)である。
図2は
図1のブレース部材と躯体側との連結部を
図1(a)と同じ方向から見た図である。
図3は
図1のブレース部材と油圧ダンパ先端側との連結部を
図1(a)と同じ方向から見た図である。
図4は
図1のブレース部材が連結する油圧ダンパを
図1(b)と同じ方向から見た図である。
【0020】
図1(a)に示すように、本実施形態における建造物には、二点鎖線でその位置を示す柱と梁(はり)とで構成されたラーメン構造による架構が構築され、建造物の壁面に架構面Pが構成されている。
【0021】
図1(a)のように、架構面Pに縦2列、横2列の架構があるとすると、四面の格子面P1〜P4のうちの格子面P1における柱と梁との三つの接合点11,14,22が対角方向に並び、この対角方向に長さの等しいブレース部材1,2を配置する。そして、
図1(b)のように、格子面P1の対角中心に位置する格子中心接合点14から水平方向垂直に突き出るように油圧ダンパ10を配置し、ブレース部材1,2を油圧ダンパ10の先端10aに連結している。
【0022】
すなわち、ブレース部材1,2の各一端を接合点11,22に回動可能にピンジョイント等で連結し、他端を油圧ダンパ10の先端10aに回動可能にピンジョイント等で連結することで、ブレース部材1,2は、格子中心接合点14から水平方向垂直に突き出た油圧ダンパ10の先端10aと各接合点11,22を通る線上に設置される。
【0023】
ブレース部材1,2はもう一つの対角線方向に並ぶ接合点21,14,12に配置されるが、同様に、ブレース部材1,2の各一端を接合点21,12に回動可能にピンジョイント等で連結し、他端を油圧ダンパ10の先端10aに回動可能にピンジョイント等で連結することで、ブレース部材1,2は、格子中心接合点14から水平方向垂直に突き出た油圧ダンパ10の先端10aと各接合点21,12を通る線上に設置される。
【0024】
上述のように、格子面P1において、各接合点11,22,12,21と、その対角中心の格子中心接合点14から水平方向垂直に突き出た油圧ダンパ10の先端10aとの間にブレース部材1,2を配置することで、制振装置が構成される。
【0025】
他の格子面P2においても、各接合点12,23,22,13と、その対角中心の格子中心接合点15から水平方向垂直に突き出た油圧ダンパ10の先端10aとの間にブレース部材1,2を配置することで、制振装置が構成される。
【0026】
別の格子面P3においても、各接合点21,32,31,22と、その対角中心の格子中心接合点24から水平方向垂直に突き出た油圧ダンパ10の先端との間に複数のブレース部材1,2を配置することで、制振装置が構成される。
【0027】
さらに別の格子面P4においても、各接合点22,33,32,23と、その対角中心の格子中心接合点25から水平方向垂直に突き出た油圧ダンパ10の先端との間に複数のブレース部材1,2を配置することで、制振装置が構成される。
【0028】
なお、油圧ダンパ10は、振動などにより内部で流れるオイルが弁を通過する時に内部の圧力が高まって生じるピストンの抵抗力を減衰力として利用するもので、公知の構造のものを使用できる。
【0029】
図1(a)(b)のように、各格子面P1〜P4において、ブレース部材1,2は、架構面Pの各接合点から油圧ダンパ10の先端10aに向けて傾斜して配置されることで、架構面Pの面外においてトグル機構が構成されている。
【0030】
図1(a)のブレース部材1,2を躯体側に連結する第1連結部41について説明する。
図2のように、躯体側の接合点22の躯体面には固定板40がボルト40a等を用いて取り付けられ、各ブレース部材1,2の一端が一対の連結部材43,44に挟まれてクレビスピン45により回動可能に連結部材43,44の一端に連結され、連結部材43,44の他端が固定板40に取り付けられている。このようにして、ブレース部材1,2の一端が第1連結部41でピンジョイント構造となって躯体側に回動可能に連結されている。
【0031】
他の接合点においても同様にしてブレース部材1,2の一端が躯体側に回動可能に連結されている。
【0032】
次に、ブレース部材1,2を油圧ダンパ10の先端に連結する第2連結部42についてさらに
図3,
図4を参照して説明する。ここでは、
図1(a)の躯体側の格子中心接合点14に取り付けられた油圧ダンパ10を例にして説明する。
【0033】
図1(b)、
図4のように、格子中心接合点14の躯体面Sに固定板8がボルト
8a等を用いて固定され、油圧ダンパ10が、水平方向垂直に可動部であるピストン9が突き出るようにして固定板8に取り付け固定されている。
【0034】
油圧ダンパ10のピストン9の先端の第2連結部42では、
図3のように、各ブレース部材1,2の他端が連結部材46,47に挟まれてクレビスピン48によりピンジョイント構造となって回動可能に連結部材46,47の一端に連結されている。連結部材46,47の他端が油圧ダンパ10の先端10aに取り付けられている。
【0035】
また、連結板46,47には、クレビスピン48がブレース部材とともに移動可能なルーズ孔46aが形成され、各ブレース部材1,2は第2連結部42において連結板46,47に対しルーズ孔46aの長さ分だけ部分的に移動可能である。ルーズ孔46aによりブレース部材の圧縮時の応力を緩和する応力緩和機構が構成される。
【0036】
図1〜
図4の制振装置によれば、柱梁の架構が架構面Pにおいて地震時などにより振動し、その振動時の変形により各接合点11,12,14,21,22等で架構面Pの垂直方向(
図1(b)の矢印方向a,a’)に変位する際に、格子中心接合点14,15,24,25に配置した油圧ダンパ10の減衰力の作用でエネルギーを吸収する。
【0037】
すなわち、地震時などの揺れで生じる変形で、格子面P1〜P4が平行四辺形状になる際に、ブレース部材1,2の
トグル機構によって架構面Pの垂直方向に設置した油圧ダンパのような変位型ダンパにおける変形が増大されることで、柱梁の揺れを架構面Pにおいて効果的に低減でき、効率的な制振装置を実現できる。
【0038】
図1〜
図4の制振装置のブレース部材1,2は、柱と梁の各接合点11,12,21,22等から架構面Pの面外(垂直方向a)へ傾斜して延び、同じく制振装置の油圧ダンパ10は、格子中心接合点14,15,24,25から架構面Pの面外(垂直方向a)へと配置されている。このように、制振装置を架構面Pの面内ではなく面外に設置することができ、建造物において架構面Pにかかる外壁などを設置する場合でも、従来のように制振装置の設置のために架構面Pから補強フレーム等の別部材を外部に延ばす必要性がなく、しかも架構面内に配置した場合と同様の制振効果を期待できる。
【0039】
また、
図1(a)(b)のように架構面Pに縦2列、横2列の架構がある場合、ブレース部材1,2によるリンク系が複数構築されるが、格子中心接合点14,15,24,25に油圧ダンパ10を配置し、振動時にその変位方向により、各
油圧ダンパは
各リンク系から圧縮力を受けることで、リンク系全体で制振効果の向上を図ることができる。
【0040】
また、上述のリンク系において、振動時に圧縮モードとなるブレース部材を
図4のルーズ孔46aで移動させることで圧縮時の応力を逃がす応力緩和機構を構成し、これにより、リンク系全体で制振効果のさらなる向上を図ることができる。なお、
図4のルーズ孔46aは、油圧ダンパ10の先端10a側に設けたが、これに限定されず、躯体側の連結部やまたはブレース部材の中間等に設けてもよい。
【0041】
また、油圧ダンパ10は、ピストン9が外力を受けて
図4の下方へと縮んだとき、ピストン9を元に戻すように付勢するバネを備え、バネの付勢力により自力で復元可能に構成することが好ましい。
【0042】
〈第2実施形態〉
図5は第2実施形態による制振装置を説明するための
図3と同様の図であり、格子中心接合点から垂直方向に突き出た位置にある複数の油圧ダンパ、ブレース部材およびリンク機構を示す図である。
図6は
図4と同様の図で、
図5の油圧ダンパ、ブレース部材およびリンク機構を示す図である。
図7は
図5,
図6の対角線上の一対のブレース部材に配置される2つの油圧ダンパの構成を模式的に示す図である。
【0043】
第2実施形態による制振装置は、基本的に
図1〜
図4と同様の構成であるが、
図1(a)の格子中心接合点14,15,24,25の近傍に各ブレース部材毎に油圧ダンパをそれぞれ配置したものである。
【0044】
図5,
図6のように、格子中心接合点14の躯体面Sには円形状の固定板50がボルト50a等を用いて取り付けられ、格子中心接合点14の近傍で各ブレース部材1,2にそれぞれ油圧ダンパ20が配置され、各ブレース部材1,2と格子中心接合点14に立設された格子点支柱60との間にリンク機構51が設けられている。
【0045】
リンク機構51は、ブレース部材1,2が一対の連結部材52,53に挟まれた状態でクレビスピン54により回動可能に連結され、その半径方向中心側で油圧ダンパ20の
図6上側の取り付け板20aがクレビスピン55により回動可能に連結部材52,53に連結され、そのさらに半径方向中心側で連結部材52,53が連結板56を挟んだ状態でクレビスピン55により回動可能に連結板56に連結することで構成される。
【0046】
連結板56は格子点支柱60に固定されていて、反対側の連結部材52,53へと延びている。このため、一方のブレース部材が伸張すると、連結板56を介して同一対角線上の他方のブレース部材が圧縮される。また、油圧ダンパ20の
図6下側のもう1つの取り付け板20bは、固定板50に固定された支持部62とピン部材61により回動可能に連結されている。
【0047】
図5,
図6の制振装置では、
図1(a)の格子中心接合点14,15,24,25近傍において各対角線上に位置するブレース部材1,2毎に油圧ダンパ20をそれぞれ配置している。かかる油圧ダンパ20として対角線上に位置するブレース部材1,2に配置される油圧ダンパ20A,20Bは、
図7のように、ホース7により連結されている。油圧ダンパ20AのピストンPSが方向Cに圧縮されると、内部のオイルOLがホース7を通して他方の油圧ダンパ20Bへ流れ込み、油圧ダンパ20BのピストンPSが方向C’に伸び、逆の場合も同様である。このように、2つの油圧ダンパ20A,20Bは、一方が圧縮モードになる際に、他方が伸張モードになるようになっている。
【0048】
また、
図7のように、油圧ダンパ20A,20Bは、オリフィス等からなるダンピング機構TPが設けられ、オイルの流入・流出の両方でダンピング効果が得られるようにしている。これにより、油圧ダンパ20A,20Bはオイルの流入モードでも流出モードでも効率的にダンピングする。
【0049】
図5,
図6の制振装置によれば、柱梁の架構が架構面Pにおいて地震時などにより振動し、その振動時の変形により各接合点11,12,14,21,22等で架構面Pの垂直方向に変位する際に、格子中心接合点14,15,24,25の近傍に配置した各油圧ダンパ20の減衰力の作用でエネルギーを吸収する。すなわち、地震時などの揺れで生じる変形で、格子面P1〜P4が平行四辺形状になる際に、ブレース部材1,2の
トグル機構によって架構面Pの垂直方向に設置した油圧ダンパのような変位型ダンパにおける変形が増大されることで、柱梁の揺れを架構面Pにおいて効果的に低減でき、効率的な制振装置を実現できる。
【0050】
また、1つのリンク系が振動時にその変位方向により、左右どちらかのリンク系からの圧縮力を受ける形になっているので、リンク系全体で制振効果の向上を図ることができる。この場合、たとえばブレース部材1側の油圧ダンパ20が圧縮モードになると、
図7のように、反対側のブレース部材2の油圧ダンパ20を伸張モードにするので、ブレース部材2側では、
図6の破線のように、油圧ダンパ20のピストンが伸びるとともにリンク機構51が作動する。これにより、ブレース部材2側がブレース部材1側からの圧縮力を緩和するので、ブレース部材2側の圧縮モードにおける座屈を防止できる。逆の場合にも同様にしてブレース部材1側の圧縮モードにおける座屈を防止できる。
【0051】
〈第3実施形態〉
図8は第3実施形態による制振装置が設置された壁面構成を示す立面図(a)および平面図(b)である。
図9は
図8の油圧ダンパを
図8(b)と同じ方向から見た図である。
図10は
図8のブレース交差部を
図8(a)と同じ方向から見た図である。
【0052】
第3実施形態による制振装置は、
図1〜
図4の構成において油圧ダンパを配置した格子中心接合点(14,15,24,25)のうちの各二点間に存在する接合点についても油圧ダンパおよびブレース部材を配置し、油圧ダンパおよびブレース部材をより多く配置したものである。
【0053】
図8(a)(b)のように、第1格子面P1の接合点101〜103,111〜113,121〜123において、格子中心接合点112および接合点113,122,123に油圧ダンパ90をそれぞれ配置している。
【0054】
また、第2格子面P2の接合点103〜105,113〜115,123〜125において、格子中心接合点114および接合点124に油圧ダンパ90をそれぞれ配置している。同様に、第3格子面P3の接合点121〜123,131〜133,141〜143において、格子中心接合点132および接合点133に油圧ダンパ90をそれぞれ配置している。さらに、第4格子面P4の接合点123〜125,133〜135,143〜145において、格子中心接合点134に油圧ダンパをそれぞれ配置している。
【0055】
上述のように、架構面Pの柱と梁の各接合点において中心側の各接合点112,113,114,122,123,124,132,133,134に油圧ダンパ90を配置している。
【0056】
図8(a)(b)のように、第1格子面P1の対角線上の接合点101,112,123にブレース部材1,2を配置し、同じくもう1つの対角線上の接合点121,112,103にブレース部材1,2を配置し、2組のブレース部材1,2が油圧ダンパ90の先端90aで連結されている。他の第2格子面P2〜第4格子面P4にも同様に2組のブレース部材1,2が配置され油圧ダンパ90の先端90aで連結されている。
【0057】
中心側の接合点112,113,114,122,123,124,132,133,134の内側において、同一対角線上にブレース部材が2本配置されるが、この場合、
図8(b)のように、同一対角線上にあるブレース部材1と2は、同じ方向に傾斜せず、たとえば、一方が接合点112の躯体側から接合点123の油圧ダンパ90の先端90aへと傾斜し、他方が接合点123の躯体側から接合点112の油圧ダンパ90の先端90aへと傾斜し、中間の交差部100で交差する。
【0058】
上述のように、中心側の接合点112,113,114,122,123,124,132,133,134の内側では、ブレース部材1,2が複層配置されている。
【0059】
図9のように、油圧ダンパ90の先端90aでブレース部材1,2が、
図4と同様に取り付けられ、振動時に圧縮モードとなるブレース部材を
図9のルーズ孔46aで移動させることで、圧縮時の応力を逃がす応力緩和機構となっている。
【0060】
また、油圧ダンパ90は躯体側で、躯体面Sにボルト91a等により固定された固定板91に取り付けられ、ブレース部材1,2は、先端90aと同様に、連結部材96とクレビスピン98により回動可能に連結され、連結部材96に設けたルーズ孔96aでブレース部材を移動させることで、圧縮時の応力を逃がす応力緩和機構となっている。
【0061】
また、ブレース部材1,2が交差する交差部100では、
図10のように、連結部材151,152の間にブレース部材1が挟まれて連結されかつ連結板154が挟まれてクレビスピン153で回動可能に連結され、ブレース部材1と連結板154が連結され、交差部材100aを通して反対側の同様の構成のブレース部材1と連結されている。
【0062】
なお、油圧ダンパを配置しない躯体側におけるブレース部材1,2の連結は、
図2と同様の構成により行うことができる。
【0063】
図8〜
図10の制振装置によれば、架構面Pの中心側の接合点に隣接して油圧ダンパ90を配置しブレース部材1,2を複層に配置したので、
図1〜
図4の場合よりも制振効果が向上する。
【0064】
また、制振装置の油圧ダンパ90およびブレース部材1,2を架構面Pの面内ではなく面外に設置することができ、建造物において架構面Pにかかる外壁などを設置する場合でも、従来のように制振装置の設置のために架構面Pから補強フレーム等の別部材を外部に延ばす必要性がなく、しかも架構面内に配置した場合と同様の制振効果を期待できる。
【0065】
以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施形態では、縦2列、横2列の架構を例にして説明したが、これ以外の縦横の列を有する架構についても同様にして制振装置を構築できることはもちろんである。
【0066】
また、
図6のリンク機構51において、ブレース部材のクレビスピン52と、油圧ダンパの取付部20aのクレビスピン54とは、共通化して1つのクレビスピンから構成してもよい。
【0067】
また、本発明による制振装置は、既存および新築の建造物のいずれにも適用可能である。