特許 6242237 制振構造体の設計方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6242237

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】制振構造体の設計方法

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20171127BHJP

【ＦＩ】

   E04H9/02 321B

   E04H9/02 311

   E04H9/02 321C

【請求項の数】8

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2014-32613(P2014-32613)

(22)【出願日】2014年2月24日

(65)【公開番号】特開2015-158064(P2015-158064A)

(43)【公開日】2015年9月3日

【審査請求日】2016年8月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004673

【氏名又は名称】パナホーム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104134

【弁理士】

【氏名又は名称】住友 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐田 貴浩

【審査官】 富士 春奈

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１４６２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８３３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０８６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０４３０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４８４１６８５（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２０１７９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 笠井和彦 岩崎啓介，様々な形式の制振構造における自由度縮約法と水平バネ系への変換法，日本建築学会構造系論文集，日本，２００６年 ７月，第605号，P37-46

【文献】 高橋雄司、曽田五月也，一般化マックスウェルモデルにより模擬される粘弾性ダンパーを有する構造物の応答解析方法，日本建築学会構造系論文集，１９８８年 ９月，第511号，pp.85-91

【文献】 笠井和彦 伊藤浩資，弾塑性ダンパーの剛性・降伏力・塑性率の調節による制振構造の応答制御手法，日本建築学会構造系論文集，日本，２００５年 ９月，第595号，P45-55

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｅ０４Ｂ １／００

Ｇ０６Ｆ １７／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物を構成する２つの骨組と、前記骨組の変形が伝達されるように前記骨組間の架構面に配されたエネルギー吸収体とを含み、前記エネルギー吸収体は、力学的に非対称性を有して前記骨組間に配された第１エネルギー吸収体と第２エネルギー吸収体とを少なくとも含む制振構造体の設計方法であって、
前記制振構造体に基づいて、複数の要素バネを含む水平バネ系モデルを設定する工程と、
前記水平バネ系モデルの各要素バネの剛性を計算する計算工程と、
前記計算された各要素バネの剛性に基づいて、前記水平バネ系モデルが表す前記制振構造体の性能を評価する工程とを含み、
前記水平バネ系モデルは、第１自由度と、第２自由度とが並列に定義された２自由度を持ち、
前記第１自由度は、前記骨組の前記架構面に沿った水平方向の変位に対応するものとして定義され、
前記第２自由度は、前記第１自由度の変位に沿った前記エネルギー吸収体の変位に対応するものとして定義され、
しかも、前記第２自由度は、前記第１エネルギー吸収体の剛性に対応する第１要素バネと、前記第２エネルギー吸収体の剛性に対応する第２要素バネとを並列に含んで定義され、
さらに、前記第２自由度は、
前記第１要素バネに直列で連結される第４要素バネ、
前記第２要素バネに直列で連結される第５要素バネ、及び
前記第４要素バネと前記第５要素バネとの並列バネに直列で連結される第６要素バネを含み、
前記第４要素バネ、前記第５要素バネ及び前記第６要素バネの合成バネは、前記第１エネルギー吸収体と前記骨組との間の剛性、及び、前記第２エネルギー吸収体と前記骨組との間の剛性の相互作用バネに対応し、
前記合成バネは、前記制振構造体に与えられる水平荷重を、前記第１要素バネ及び前記第２要素バネに分配して作用させることを特徴とする制振構造体の設計方法。

【請求項2】

前記第１自由度は、前記骨組の剛性に対応する第３要素バネで定義される請求項１記載の制振構造体の設計方法。

【請求項3】

前記計算工程は、
前記制振構造体の４つの状態の前記制振構造体の水平変形を計算する水平変形計算工程と、
前記４つの状態の前記制振構造体の水平変形の計算結果に基づいて、前記各要素バネの剛性を計算するバネ剛性計算工程を含み、
前記４つの状態は、前記制振構造体から前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体が省略された第１状態、
前記制振構造体の前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体が剛体として配置された第２状態、
前記制振構造体の前記第１エネルギー吸収体が剛体として配置されるとともに前記第２エネルギー吸収体が省略された第３状態、及び、
前記制振構造体の前記第２エネルギー吸収体が剛体として配置されるとともに前記第１エネルギー吸収体が省略された第４状態を含む請求項１記載の制振構造体の設計方法。

【請求項4】

前記水平変形計算工程は、前記第１状態での水平荷重Ｆ_Nに基づいて、前記第１エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNU、及び、前記第２エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNLを計算する工程を含み、
前記バネ剛性計算工程は、計算された各変形量Ｕ_dNU、Ｕ_dNL及び下記式（１）を用いて、前記第１要素バネの剛性Ｋ_dU、及び、前記第２要素バネの剛性Ｋ_dLを計算する工程を含む請求項３記載の制振構造体の設計方法。

【数1】

ただし、Ｓ_dU：第１エネルギー吸収体の剛性
Ｓ_dL：第２エネルギー吸収体の剛性
Ｕ_N：第１状態の制振構造体の水平変形量

【請求項5】

前記第１自由度は、前記骨組の剛性に対応する第３要素バネで定義され、
前記バネ剛性計算工程は、下記式（２）を用いて、前記第３要素バネの剛性Ｋ_fs、前記第４要素バネの剛性Ｋ_A、前記第５要素バネの剛性Ｋ_B、及び、前記第６要素バネの剛性Ｋ_C を計算する工程を含む請求項３又は４記載の制振構造体の設計方法。

【数2】

ただし、Ｋ_N：第１状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_R：第２状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_RU：第３状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_RL：第４状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ’_R：第２状態の第２自由度の水平剛性
Ｋ’_RU：第３状態の第２自由度の水平剛性
Ｋ’_RL：第４状態の第２自由度の水平剛性
Ｆ_N：第１状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_R：第２状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_RU：第３状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_RL：第４状態の制振構造体への水平荷重
Ｕ_N：第１状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_R：第２状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_RU：第３状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_RL：第４状態の制振構造体の水平変形量

【請求項6】

前記水平変形計算工程は、コンピュータに、前記第１状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第１制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第１制振構造体モデルに前記第１状態の水平荷重Ｆ_Nを定義して、前記第１状態の水平変形量Ｕ_Nを計算する工程とを含む請求項３乃至５のいずれかに記載の制振構造体の設計方法。

【請求項7】

前記第１エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNU、及び、前記第２エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNLは、前記第１制振構造体モデルに基づいて計算される請求項６記載の制振構造体の設計方法。

【請求項8】

前記水平変形計算工程は、コンピュータに、前記第２状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第２制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第２制振構造体モデルに前記第２状態の水平荷重Ｆ_Rを定義して、前記第２状態の水平変形量Ｕ_Rを計算する工程と、
前記コンピュータに、前記第３状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第３制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第３制振構造体モデルに前記第３状態の水平荷重Ｆ_RUを定義して、前記第３状態の水平変形量Ｕ_RUを計算する工程と、
前記コンピュータに、前記第４状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第４制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第４制振構造体モデルに前記第４状態の水平荷重Ｆ_RLを定義して、前記第４状態の水平変形量Ｕ_RLを計算する工程とを含む請求項３乃至７のいずれかに記載の制振構造体の設計方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建物の振動を抑制する制振構造体を、効率よく設計する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１は、二つの骨組と、この骨組間の架構面に配されたエネルギー吸収体とを含む制振構造体を提案している。このような制振構造体は、骨組間のせん断変形を、エネルギー吸収体が吸収し、建物の変形や振動を効果的に抑制することができる。

【0003】

また、下記非特許文献１は、制振構造体を水平バネ系モデルに変換する方法を提案している。このような水平バネ系モデルは、例えば、エネルギー吸収体の剛性に対応する第１要素バネ、骨組の剛性に対応する第２要素バネ、及び、エネルギー吸収体と骨組との間の剛性に対応する第３要素バネを含んでいる。

【0004】

このような水平バネ系モデルでは、３つの要素バネの剛性を計算するだけで、制振構造体の挙動を評価することができる。従って、下記非特許文献１の方法では、制振構造体を効率よく設計するのに役立つ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第５２８５５００号公報

【非特許文献1】笠井和彦、岩崎啓介、「様々な形式の制振構造における自由度縮約法と水平バネ系への変換法」、日本建築学会構造系論文集、２００６年７月、第６０５号、ｐ．３７−４６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記非特許文献１の方法では、一つのエネルギー吸収体が設けられた制振構造体、又は、力学的に対称性を有して骨組間に配された一対のエネルギー吸収体が設けられた制振構造体を対象としている。このため、上記非特許文献１の方法では、例えば、エネルギー吸収体と骨組との間の剛性やエネルギー吸収体自体の剛性等が、第１エネルギー吸収体と第２エネルギー吸収体とで異なることにより、力学的に非対称性を有して骨組間に配された一対のエネルギー吸収体が設けられた制振構造体については、正確に評価することができないという問題があった。

【0007】

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、力学的に非対称性を有して骨組間に配された第１エネルギー吸収体と第２エネルギー吸収体と含む制振構造体を、効率よく設計するための方法を提供することを主たる目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、建物を構成する２つの骨組と、前記骨組の変形が伝達されるように前記骨組間の架構面に配されたエネルギー吸収体とを含み、前記エネルギー吸収体は、力学的に非対称性を有して前記骨組間に配された第１エネルギー吸収体と第２エネルギー吸収体とを少なくとも含む制振構造体の設計方法であって、前記制振構造体に基づいて、複数の要素バネを含む水平バネ系モデルを設定する工程と、前記水平バネ系モデルの各要素バネの剛性を計算する計算工程と、前記計算された各要素バネの剛性に基づいて、前記水平バネ系モデルが表す前記制振構造体の性能を評価する工程とを含み、前記水平バネ系モデルは、第１自由度と、第２自由度とが並列に定義された２自由度を持ち、前記第１自由度は、前記骨組の前記架構面に沿った水平方向の変位に対応するものとして定義され、前記第２自由度は、前記第１自由度の変位に沿った前記エネルギー吸収体の変位に対応するものとして定義され、しかも、前記第２自由度は、前記第１エネルギー吸収体の剛性に対応する第１要素バネと、前記第２エネルギー吸収体の剛性に対応する第２要素バネとを並列に含んで定義されることを特徴とする。

【0009】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記第１自由度は、前記骨組の剛性に対応する第３要素バネで定義されるのが望ましい。

【0010】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記第２自由度は、前記第１要素バネに直列で連結される第４要素バネ、前記第２要素バネに直列で連結される第５要素バネ、及び、前記第４要素バネと前記第５要素バネとの並列バネに直列で連結される第６要素バネを含み、前記第４要素バネ、前記第５要素バネ及び前記第６要素バネの合成バネは、前記第１エネルギー吸収体と前記骨組との間の剛性、及び、前記第２エネルギー吸収体と前記骨組との間の剛性の相互作用バネに対応し、前記合成バネは、前記制振構造体に与えられる水平荷重を、前記第１要素バネ及び前記第２要素バネに分配して作用させるのが望ましい。

【0011】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記計算工程は、前記制振構造体の４つの状態の前記制振構造体の水平変形を計算する水平変形計算工程と、前記４つの状態の前記制振構造体の水平変形の計算結果に基づいて、前記各要素バネの剛性を計算するバネ剛性計算工程を含み、前記４つの状態は、前記制振構造体から前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体が省略された第１状態、前記制振構造体の前記第１エネルギー吸収体及び前記第２エネルギー吸収体が剛体として配置された第２状態、前記制振構造体の前記第１エネルギー吸収体が剛体として配置されるとともに前記第２エネルギー吸収体が省略された第３状態、及び、前記制振構造体の前記第２エネルギー吸収体が剛体として配置されるとともに前記第１エネルギー吸収体が省略された第４状態を含むのが望ましい。

【0012】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記水平変形計算工程は、前記第１状態での水平荷重Ｆ_Nに基づいて、前記第１エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNU、及び、前記第２エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNLを計算する工程を含み、前記バネ剛性計算工程は、計算された各変形量Ｕ_dNU、Ｕ_dNL及び下記式（１）を用いて、前記第１要素バネの剛性Ｋ_dU、及び、前記第２要素バネの剛性Ｋ_dLを計算する工程を含むのが望ましい。

【数1】

ただし、Ｓ_dU：第１エネルギー吸収体の剛性
Ｓ_dL：第２エネルギー吸収体の剛性
Ｕ_N：第１状態の制振構造体の水平変形量

【0013】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記バネ剛性計算工程は、下記式（２）を用いて、前記第３要素バネの剛性Ｋ_fs、前記第４要素バネの剛性Ｋ_A、前記第５要素バネの剛性Ｋ_B、及び、前記第６要素バネの剛性Ｋ_Cを計算する工程を含むのが望ましい。

【数2】

ただし、Ｋ_N：第１状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_R：第２状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_RU：第３状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_RL：第４状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ’_R：第２状態の第２自由度の水平剛性
Ｋ’_RU：第３状態の第２自由度の水平剛性
Ｋ’_RL：第４状態の第２自由度の水平剛性
Ｆ_N：第１状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_R：第２状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_RU：第３状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_RL：第４状態の制振構造体への水平荷重
Ｕ_N：第１状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_R：第２状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_RU：第３状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_RL：第４状態の制振構造体の水平変形量

【0014】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記水平変形計算工程は、コンピュータに、前記第１状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第１制振構造体モデルを定義する工程と、前記コンピュータが、前記第１制振構造体モデルに前記第１状態の水平荷重Ｆ_Nを定義して、前記第１状態の水平変形量Ｕ_Nを計算する工程とを含むのが望ましい。

【0015】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記第１エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNU、及び、前記第２エネルギー吸収体に作用する変形量Ｕ_dNLは、前記第１制振構造体モデルに基づいて計算されるのが望ましい。

【0016】

本発明に係る前記制振構造体の設計方法において、前記水平変形計算工程は、コンピュータに、前記第２状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第２制振構造体モデルを定義する工程と、前記コンピュータが、前記第２制振構造体モデルに前記第２状態の水平荷重Ｆ_Rを定義して、前記第２状態の水平変形量Ｕ_Rを計算する工程と、前記コンピュータに、前記第３状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第３制振構造体モデルを定義する工程と、前記コンピュータが、前記第３制振構造体モデルに前記第３状態の水平荷重Ｆ_RUを定義して、前記第３状態の水平変形量Ｕ_RUを計算する工程と、前記コンピュータに、前記第４状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第４制振構造体モデルを定義する工程と、前記コンピュータが、前記第４制振構造体モデルに前記第４状態の水平荷重Ｆ_RLを定義して、前記第４状態の水平変形量Ｕ_RLを計算する工程とを含むのが望ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明は、建物を構成する２つの骨組と、骨組の変形が伝達されるように骨組間の架構面に配されたエネルギー吸収体とを含む制振構造体の設計方法である。エネルギー吸収体は、力学的に非対称性を有して骨組間に配された第１エネルギー吸収体と第２エネルギー吸収体とを少なくとも含んでいる。

【0018】

本発明の設計方法では、制振構造体に基づいて、複数の要素バネを含む水平バネ系モデルを設定する工程と、水平バネ系モデルの各要素バネの剛性を計算する計算工程と、計算された各要素バネの剛性に基づいて、水平バネ系モデルが表す制振構造体の性能を評価する工程とを含んでいる。

【0019】

水平バネ系モデルは、第１自由度と、第２自由度とが並列に定義された２自由度を持っている。第１自由度は、骨組の架構面に沿った水平方向の変位に対応するものとして定義されている。第２自由度は、第１自由度の変位に沿ったエネルギー吸収体の変位に対応するものとして定義されている。しかも、第２自由度は、第１エネルギー吸収体の剛性に対応する第１要素バネと、第２エネルギー吸収体の剛性に対応する第２要素バネとを並列に含んで定義されている。

【0020】

このような水平バネ系モデルでは、第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体の各変位を独立して表すことができる。従って、本発明の制振構造体の設計方法では、力学的に非対称性を有して配された一対のエネルギー吸収体が設けられた制振構造体の挙動を、正確に評価することができるため、制振構造体を効率よく設計することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本実施形態の制振構造体の一例を示す正面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】本実施形態の制振構造体の設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図4】本実施形態の設計方法を実行するコンピュータの斜視図である。

【図5】本実施形態の水平バネ系モデルを示す図である。

【図6】本実施形態の計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図7】本実施形態の変形計算工程の一例を示すフローチャートである。

【図8】本実施形態の制振構造体モデルの正面図である。

【図9】（ａ）は、第１制振構造体モデルを示す正面図、（ｂ）は、第２制振構造体モデルを示す正面図、（ｃ）は、第３制振構造体モデルを示す正面図、（ｄ）は、第４制振構造体モデルを示す正面図である。

【図10】第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体の各せん断変形量を計算するのに用いられる制振構造体モデルの正面図である。

【図11】図１０の部分拡大図である。

【図12】本実施形態のバネ剛性計算工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図13】（ａ）は、第２状態の第２自由度を示す図、図１２（ｂ）は、第３状態の第２自由度を示す図、図１２（ｃ）は、第４状態の第２自由度を示す図である。

【図14】評価工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【図15】制振構造体への水平荷重と、制振構造体の水平変形量との関係を示すグラフである。

【図16】第１エネルギー吸収体の変形量と、第２エネルギー吸収体の変形量との関係を示すグラフである。

【図17】（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態の制振構造体を示す模式図である。

【図18】（ａ）、（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の制振構造体を示す模式図である。

【図19】（ａ）、（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の制振構造体を示す模式図である。

【図20】実施例及び実験例での各エネルギー吸収体へのせん断荷重と、各エネルギー吸収体のせん断変形量との関係を示すグラフである。

【図21】実施例及び実験例での制振構造体への水平荷重と、制振構造体の水平変形量との関係を示すグラフである。

【図22】実施例及び実験例での第１エネルギー吸収体のせん断変形量と、第２エネルギー吸収体のせん断変形量との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
本実施形態の制振構造体の設計方法（以下、単に「設計方法」ということがある）は、例えば、一般的な住宅やビル等の建物に用いられる耐力フレーム等の制振構造体を設計するための方法である。

【0023】

図１は、本実施形態の制振構造体２の一例を示す正面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。本実施形態では、制振構造体２が、鉄骨軸組構造住宅の１階の軸組構造体の一部を構成する耐力フレーム２Ａである場合が例示される。この制振構造体２は、建物の基礎３と、該基礎３に沿ってその上を水平にのびる梁４との間の空間に架設されている。

【0024】

本実施形態の制振構造体２は、建物を構成する２つの骨組６、６と、骨組６、６間の架構面７に配されたエネルギー吸収体８とを含んで構成されている。

【0025】

２つの骨組６、６は、建物を直接支える主架構、又は、主架構を補強する補助架構を構成するものである。主架構を構成する骨組６、６としては、例えば、柱６ａ又は梁４が含まれる。本実施形態の骨組６、６は、補助架構（耐力フレーム２Ａ）を構成する柱６ａ、６ａである場合が例示される。なお、骨組６、６は、柱６ａと梁４との組み合わせであってもよい。

【0026】

２つの柱６ａ、６ａは、基礎３と梁４との間を上下にのび、かつ、水平方向に互いに離間して配置されている。各柱６ａ、６ａは、例えば、断面角パイプ状の鉄骨柱として形成されている。また、各柱６ａ、６ａの上端及び下端には、各柱６ａ、６ａに対して鍔状にのびる上フランジ１１及び下フランジ１２がそれぞれ設けられている。

【0027】

各上フランジ１１、１１は、梁４のフランジ部４ｆに、ボルト等で固定されている。一方、各下フランジ１２、１２は、基礎３から上方に突出するアンカーボルト３ａに、箱状をなす取付金物１３を介して固定されている。これにより、各柱６ａ、６ａは、基礎３と梁４との間で強固に固定される。

【0028】

また、各柱６ａ、６ａには、制振構造体２の幅方向の内側に小長さでのびる突板部１５が設けられている。この突板部１５の垂直方向の長さは、柱６ａの垂直方向の長さよりも小に設定され、かつ、柱６ａよりも薄い板状に形成されている。

【0029】

本実施形態のエネルギー吸収体８は、第１エネルギー吸収体８ａと第２エネルギー吸収体８ｂとを含んで構成されている。第１エネルギー吸収体８ａは、架構面７の上方に配置されている。また、第２エネルギー吸収体８ｂは、第１エネルギー吸収体８ａよりも下方に配置されている。また、各エネルギー吸収体８ａ、８ｂの上端側及び下端側には、突板部１５、１５間を連結して、柱６ａ、６ａ間の過度な変形を防ぐ横桟１９が設けられている。

【0030】

図２に示されるように、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂは、例えば、ハット形鋼で構成されている。第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂには、制振構造体２の幅方向の両外側にのびる一対のフランジ１７、１７を有している。第１エネルギー吸収体８ａのフランジ１７ａ、及び、第２エネルギー吸収体８ｂのフランジ１７ｂは、柱６ａ、６ａの各突板部１５、１５にボルト１８等で固定されている。これにより、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂは、柱６ａ、６ａの変形が伝達されるように、架構面７に固着される。

【0031】

このような制振構造体２は、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが変形することにより、柱６ａ、６ａ間の水平方向のせん断変形を吸収することができるため、建物の変形や振動を効果的に抑制することができる。なお、本実施形態では、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂがハット形鋼である場合が例示されたが、これに限定されるわけではない。第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂとしては、力学特性としてバネ剛性を有するものであれば良く、例えば、座屈拘束ブレース材、スリット鋼材ダンパー、又は、摩擦ダンパー等であってもよい。

【0032】

ところで、梁４に固着されている柱６ａ、６ａの上端側は、基礎３に固着されている柱６ａ、６ａの下端側に比べて剛性が小さい。このため、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂは、力学的に非対称性を有して、柱６ａ、６ａ間に配置されている。

【0033】

図３は、本実施形態の制振構造体の設計方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。図４は、本実施形態の設計方法を実行するコンピュータの斜視図である。本実施形態の設計方法では、コンピュータ２１が用いられている。コンピュータ２１は、本体２１ａ、キーボード２１ｂ、マウス２１ｃ及びディスプレイ装置２１ｄを含んでいる。この本体１ａには、例えば、演算処理装置（ＣＰＵ）、ＲＯＭ、作業用メモリ、磁気ディスクなどの記憶装置及びディスクドライブ装置２１ａ１、２１ａ２が設けられている。また、記憶装置には、本実施形態の設計方法の処理手順（プログラム）が予め記憶されている。この処理手順は、コンピュータ２１の演算処理装置によって実行される。なお、設計方法では、コンピュータ２１を用いることなく、手動で計算してもよいのは言うまでもない。

【0034】

本実施形態の設計方法では、先ず、制振構造体２に基づく水平バネ系モデルが設定される（工程Ｓ１）。図５は、本実施形態の水平バネ系モデル２３を示す正面図である。

【0035】

水平バネ系モデル２３は、図１に示した制振構造体２を、複数の要素バネ２４を含むモデルに縮約したものである。この水平バネ系モデル２３は、第１自由度２６ａと、第２自由度２６ｂとが並列に定義された２自由度を持っている。また、本実施形態の水平バネ系モデル２３は、第１要素バネ２４ａ、第２要素バネ２４ｂ、第３要素バネ２４ｃ、第４要素バネ２４ｄ、第５要素バネ２４ｅ及び第６要素バネ２４ｆを含む６つの要素バネ２４から構成されている。

【0036】

第１自由度２６ａは、図１に示した柱６ａの架構面７に沿った水平方向の変位に対応するものとして定義されている。一方、第２自由度２６ｂは、第１自由度２６ａの変位に沿ったエネルギー吸収体８（図１に示す）の変位に対応するものとして定義されている。

【0037】

第１自由度２６ａは、第３要素バネ２４ｃのみで定義されている。この第３要素バネ２４ｃは、柱６ａ、６ａの剛性に対応するものである。このような第３要素バネ２４ｃは、図１に示した柱６ａ、６ａのうち、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの影響を受けない部分の変位を定義することができる。

【0038】

第２自由度２６ｂは、第１要素バネ２４ａと、第２要素バネ２４ｂとを並列に含んで定義されている。第１要素バネ２４ａは、第１エネルギー吸収体８ａの剛性に対応するものである。また、第２要素バネ２４ｂは、第２エネルギー吸収体８ｂの剛性に対応するものである。このような第１要素バネ２４ａ及び第２要素バネ２４ｂは、上記非特許文献１の方法とは異なり、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの各変位を独立して表すことができる。

【0039】

また、第２自由度２６ｂは、第４要素バネ２４ｄ、第５要素バネ２４ｅ及び第６要素バネ２４ｆを含んで定義されている。第４要素バネ２４ｄは、第１要素バネ２４ａに直列で連結されている。第５要素バネ２４ｅは、第２要素バネ２４ｂに直列で連結されている。第６要素バネ２４ｆは、第４要素バネ２４ｄと第５要素バネ２４ｅとの並列バネに、直列で連結されている。

【0040】

このような第４要素バネ２４ｄ、第５要素バネ２４ｅ及び第６要素バネ２４ｆの合成バネは、第１エネルギー吸収体８ａと柱６ａとの間の剛性、及び、第２エネルギー吸収体８ｂと柱６ａとの間の剛性の相互作用バネに対応している。従って、合成バネは、制振構造体２に与えられる水平荷重を、第１要素バネ２４ａ及び第２要素バネ２４ｂに分配して作用させることができる。また、合成バネは、図１に示した柱６ａ、６ａのうち、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの影響を受ける部分の変位を、水平バネ系モデル２３に定義することができる。

【0041】

このような水平バネ系モデル２３は、多自由度をもつ制振構造体２（図１に示す）を、２自由度に縮約することができるため、制振構造体２の性能を効率的に評価するのに役立つ。

【0042】

次に、本実施形態の設計方法では、水平バネ系モデル２３の各要素バネ２４ａ〜２４ｆの剛性が計算される（計算工程Ｓ２）。図６は、本実施形態の計算工程Ｓ２の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0043】

上記非特許文献１の制振構造体では、１つのエネルギー吸収体、又は、力学的に対称性を有して配された２つのエネルギー吸収体から構成されていた。このため、上記非特許文献１では、制振構造体からエネルギー吸収体が省略された状態Ｎと、エネルギー吸収体が剛体として配置された状態Ｒと含む２つの状態での水平変形の計算結果に基づいて、各要素バネの剛性が計算されていた。

【0044】

一方、本実施形態の制振構造体２には、上述したように、力学的に非対称性を有して柱６ａ、６ａ間に配された２つのエネルギー吸収体８、８を含んで構成されている。このため、本実施形態の計算工程Ｓ２では、第１状態Ｔ１〜第４状態Ｔ４の各制振構造体２の水平変形の計算結果に基づいて、各要素バネ２４の剛性が計算される。

【0045】

本実施形態において、第１状態Ｔ１は、図１に示した制振構造体２から、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが省略された状態である。また、第２状態Ｔ２は、制振構造体２の第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが剛体として配置された状態である。さらに、第３状態Ｔ３は、制振構造体２の第１エネルギー吸収体８ａが剛体として配置されるとともに、第２エネルギー吸収体８ｂが省略された状態である。また、第４状態Ｔ４は、制振構造体２の第２エネルギー吸収体８ｂが剛体として配置されるとともに、第１エネルギー吸収体８ａが省略された状態である。

【0046】

本実施形態の計算工程Ｓ２では、先ず、４つの状態の制振構造体２の水平変形が計算される（変形計算工程Ｓ２１）。本実施形態の制振構造体２の変形は、コンピュータ２１を用いたシミュレーションによって計算される。図７は、本実施形態の変形計算工程Ｓ２１の一例を示すフローチャートである。

【0047】

本実施形態の変形計算工程Ｓ２１では、先ず、コンピュータ２１に、図１に示した制振構造体２をモデル化した制振構造体モデル２７が入力される（工程Ｓ２１１）。図８は、本実施形態の制振構造体モデル２７の正面図である。

【0048】

制振構造体モデル２７は、図１に示した制振構造体２を、数値解析法により取り扱い可能な有限個の要素Ｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、…）で離散化することで設定される。さらに、本実施形態では、図１に示した梁４を、有限個の要素Ｆ（ｉ）で離散化した梁モデル２８が設定される。

【0049】

要素Ｆ（ｉ）としては、例えば、線状の要素、面状の要素、又は、体状の要素を適宜採用することができる。線状の要素としては、例えば、棒要素又は梁要素が含まれる。面状の要素としては、例えば、板要素が含まれる。さらに、体状の要素としては、例えば、立体要素が含まれる。

【0050】

数値解析法としては、例えば、線材理論に基づく骨組のマトリクス解析法や、有限要素法、有限体積法、差分法、又は、境界要素法を適宜採用することができる。本実施形態では、梁要素と板要素による有限要素解析が採用される。

【0051】

また、各要素Ｆ（ｉ）には、要素番号、節点２９の番号、節点２９の座標値、及び、材料特性などの数値データが定義される。

【0052】

制振構造体モデル２７は、図１に示した制振構造体２の２つの柱６ａ、６ａを要素Ｆ（ｉ）でモデル化した２つの柱モデル３１、３１、第１エネルギー吸収体８ａが配される領域を要素Ｆ（ｉ）で特定した第１剛体モデル３２ａ、及び、第２エネルギー吸収体８ｂが配される領域を要素Ｆ（ｉ）で特定した第２剛体モデル３２ｂを含んで構成されている。このようなモデルの設定（モデリング）は、例えば、制振構造体モデル２７の設計データ（例えば、ＣＡＤデータ）と、メッシュ化ソフトウェアとを用いることにより、容易に実施することができる。

【0053】

柱モデル３１、３１は、図１に示した柱６ａ、６ａと同様に、上フランジ３４、下フランジ３５及び突板部３６を含んで構成されている。また、下フランジ１２の下端には、図１に示した取付金物１３をモデル化した金物モデル３３が設定されている。

【0054】

本実施形態の第１剛体モデル３２ａの形状は、図１に示した第１エネルギー吸収体８ａの形状と異なっている。第１剛体モデル３２ａは、各柱モデル３１、３１の突板部３６、３６に沿ってのびる一対の固定部４１、４１と、固定部４１、４１から制振構造体モデル２７の幅方向の内側にのびる一対のアーム４２、４２と、アーム４２、４２間を連結する連結部４３とを含んで構成されている。これらの固定部４１、アーム４２及び連結部４３は、線状の要素Ｆ（ｉ）でモデル化されている。

【0055】

固定部４１、４１の上下方向の長さは、図１に示した第１エネルギー吸収体８ａのフランジ１７ａの上下方向の長さと同一に設定されている。また、固定部４１、４１、アーム４２、４２及び連結部４３を構成する要素Ｆ（ｉ）には、変形を許容しない剛体を定義しうる材料特性が入力される。このような第１剛体モデル３２ａは、要素Ｆ（ｉ）の数を減らしつつ、第１エネルギー吸収体８ａが配される領域を剛に定義した状態を、コンピュータ２１に再現することができる。

【0056】

第２剛体モデル３２ｂは、第１剛体モデル３２ａと同様に、一対の固定部４１、４１と、一対のアーム４２、４２と、連結部４３とを含んで構成されている。このような第２剛体モデル３２ｂも、第２エネルギー吸収体８ｂが配される領域を剛に定義した状態を、コンピュータ２１に再現することができる。このように設定された制振構造体モデル２７及び梁モデル２８は、コンピュータ２１に記憶される。

【0057】

また、制振構造体モデル２７には、境界条件が設定される。本実施形態では、制振構造体モデル２７の金物モデル３３が移動不能に設定される。また、制振構造体モデル２７の上フランジ３４と、梁モデル２８との固着が定義される。これにより、制振構造体モデル２７は、図１に示した基礎３及び梁４に固定された制振構造体２を再現することができる。なお、制振構造体モデル２７には、アンカーボルト３ａ（図１に示す）やボルトを含む固定具の剛性や、固定具と制振構造体２との摩擦等が考慮されるのが望ましい。このような境界条件は、コンピュータ２１に記憶される。

【0058】

次に、変形計算工程Ｓ２１では、コンピュータ２１に、第１状態Ｔ１の制振構造体２をモデル化した第１制振構造体モデル２７ａが定義される（工程Ｓ２１２）。図９（ａ）は、第１制振構造体モデルを示す正面図、（ｂ）は、第２制振構造体モデルを示す正面図、（ｃ）は、第３制振構造体モデルを示す正面図、（ｄ）は、第４制振構造体モデルを示す正面図である。

【0059】

上述したように、第１状態Ｔ１は、制振構造体２から第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが省略された状態である。従って、図９（ａ）に示されるように、工程Ｓ２１２では、図８に示した制振構造体モデル２７において、第１剛体モデル３２ａ及び第２剛体モデル３２ｂを消去している。これにより、工程Ｓ２１２では、第１状態Ｔ１の制振構造体２を、図８に示した有限個の要素Ｆ（ｉ）で離散化した第１制振構造体モデル２７ａを容易に定義することができる。このような第１制振構造体モデル２７ａは、コンピュータ２１に記憶される。

【0060】

次に、変形計算工程Ｓ２１では、コンピュータ２１が、第１制振構造体モデル２７ａに第１状態の水平荷重Ｆ_Nを定義して、第１状態の水平変形量Ｕ_Nを計算する（工程Ｓ２１３）。本実施形態では、水平荷重Ｆ_Nが、梁モデル２８に設定される。これにより、工程Ｓ２１３では、第１制振構造体モデル２７ａの水平方向の変形を計算することができる。

【0061】

第１制振構造体モデル２７ａを含む制振構造体モデル２７の変形計算は、静的線形解析、又は、非線形解析によって行われる。この変形計算では、各要素Ｆ（ｉ）の形状及び材料特性などをもとに、各要素Ｆ（ｉ）の剛性マトリクスが作成される。さらに、これらのマトリクスが組み合わされて、全体の系の剛性マトリックスが作成される。そして、コンピュータ２１が、前記各種の条件を当てはめて荷重ベクトル及び変位ベクトルを作成し、これらと前記剛性マトリクスとの吊り合い方程式から、第１制振構造体モデル２７ａの変形計算を行う。このような変形計算は、例えば、 MIDAS IT 社製の midas Gen などの市販の有限要素解析アプリケーションソフトを用いて計算できる。

【0062】

また、第１状態の水平変形量Ｕ_Nは、変形前の柱モデル３１の上端の任意の位置３７（図８に示す）と、変形後の柱モデル３１の前記位置３７との水平方向の距離の最大値である。計算された第１状態の水平変形量Ｕ_Nは、コンピュータ２１に記憶される。

【0063】

次に、変形計算工程Ｓ２１では、コンピュータ２１が、第１状態の水平荷重Ｆ_Nに基づいて、第１エネルギー吸収体８ａに作用する変形量Ｕ_dNU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂに作用する変形量Ｕ_dNLを計算する（工程Ｓ２１４）。本実施形態の工程Ｓ２１４では、第１制振構造体モデル２７ａに基づいて、第１エネルギー吸収体８ａに作用する変形量Ｕ_dNU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂに作用する変形量Ｕ_dNLが計算される。本実施形態の各変形量Ｕ_dNU及びＵ_dNLは、せん断変形量である。なお、各変形量Ｕ_dNU及びＵ_dNLは、必要に応じて、軸変形量、曲げ変形量、又は、摩擦変形量であってもよい。図１０は、第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体の各変形量Ｕ_dNU、Ｕ_dNLを計算するのに用いられる制振構造体モデルの正面図である。

【0064】

本実施形態の工程Ｓ２１４では、先ず、第１制振構造体モデル２７ａの突板部３６、３６から、第１制振構造体モデル２７ａの幅方向内側に小長さで突出する一対の突片４５、４５が設定される。この突片４５、４５は、板状に設定され、図８に示した有限個の要素Ｆ（ｉ）でモデル化されている。また、突片４５、４５は、第１制振構造体モデル２７ａの幅方向内側の端部４５ｔ、４５ｔが、互いに当接している。このような各突片４５、４５は、各突板部３６、３６への固定が定義される。

【0065】

本実施形態の一対の突片４５、４５は、第１剛体モデル３２ａ（図８に示す）の上端の位置に配される第１突片４５ａ、４５ａ、第１剛体モデル３２ａの下端の位置に配される第２突片４５ｂ、４５ｂ、第２剛体モデル３２ｂ（図８に示す）の上端の位置に配される第３突片４５ｃ、４５ｃ、及び、第２剛体モデル３２ｂの下端の位置に配される第４突片４５ｄ、４５ｄを含んでいる。本実施形態では、第１制振構造体モデル２７ａの変形前の状態において、各端部４５ｔ、４５ｔの上下方向の中央位置４２、４２が、上下方向で一致するように配置されている。

【0066】

次に、工程Ｓ２１４では、工程Ｓ２１３と同様に、第１状態の水平荷重Ｆ_Nを定義して、第１制振構造体モデル２７ａの変形が計算される。この第１制振構造体モデル２７ａの変形計算に基づいて、第１エネルギー吸収体８ａ（図１に示した）に作用する変形量Ｕ_dNU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂに作用する変形量Ｕ_dNLが計算される。

【0067】

第１エネルギー吸収体８ａに作用する変形量Ｕ_dNUは、第１突片４５ａ、４５ａの変位量Ｌ１ａと、第２突片４５ｂ、４５ｂの変位量Ｌ１ｂとを平均することによって計算される。図１１は、図１０の部分拡大図である。第１突片４５ａ、４５ａの変位量Ｌ１ａは、第１制振構造体モデル２７ａが水平荷重Ｆ_N（図１０に示す）で変形した状態において、第１突片４５ａ、４５ａの中央位置４２の上下方向の相対変位量であり、第１エネルギー吸収体８ａの上端の幅方向中央位置でのせん断変形量とみなすことができる。また、第２突片４５ｂ、４５ｂの変位量Ｌ１ｂ（図示省略）は、第１突片４５ａ、４５ａの変位量Ｌ１ａと同様に計算される。このような変形量Ｕ_dNUは、水平荷重Ｆ_Nによって変形した制振構造体モデル２７において、第１エネルギー吸収体８ａのせん断変形量とみなすことができる。

【0068】

第２エネルギー吸収体８ｂに作用する変形量Ｕ_dNLは、図１０に示した第３突片４５ｃ、４５ｃの変位量Ｌ１ｃと、第４突片４５ｄ、４５ｄの変位量Ｌ１ｄとの平均によって計算される。第３突片４５ｃ、４５ｃの変位量Ｌ１ｃ、及び、第４突片４５ｄ、４５ｄの変位量Ｌ１ｄは、第１突片４５ａ、４５ａの変位量Ｌ１ａと同様に計算される。このような変形量Ｕ_dNLは、水平荷重Ｆ_Nによって変形した制振構造体モデル２７において、第２エネルギー吸収体８ｂのせん断変形量とみなすことができる。

【0069】

次に、変形計算工程Ｓ２１では、図９に示されるように、コンピュータ２１に、第２状態の制振構造体２をモデル化した第２制振構造体モデル２７ｂが定義される（工程Ｓ２１５）。上述したように、第２状態Ｔ２は、制振構造体２の第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが剛体として配置された状態である。従って、工程Ｓ２１５では、図８に示した制振構造体モデル２７がそのまま用いられる。これにより、工程Ｓ２１５では、第２状態の制振構造体２を、有限個の要素Ｆ（ｉ）で離散化した第２制振構造体モデル２７ｂを設定することができる。第２制振構造体モデル２７ｂは、コンピュータ２１に記憶される。

【0070】

次に、変形計算工程Ｓ２１では、コンピュータ２１が、第２制振構造体モデル２７ｂに第２状態の水平荷重Ｆ_Rを定義して、第２状態の水平変形量Ｕ_Rを計算する（工程Ｓ２１６）。本実施形態では、水平荷重Ｆ_Rは、梁モデル２８に設定される。これにより、工程Ｓ２１６では、第２制振構造体モデル２７ｂの水平方向の変形を計算することができる。なお、第２状態の水平変形量Ｕ_Rは、第１状態の水平変形量Ｕ_Nと同様に計算される。第２状態の水平変形量Ｕ_Rは、コンピュータ２１に記憶される。

【0071】

次に、変形計算工程Ｓ２１は、コンピュータ２１に、第３状態の制振構造体２をモデル化した第３制振構造体モデル２７ｃが定義される（工程Ｓ２１７）。上述したように、第３状態Ｔ３は、制振構造体２の第１エネルギー吸収体８ａが剛体として配置されるとともに、第２エネルギー吸収体８ｂが省略された状態である。従って、工程Ｓ２１７では、図８に示した制振構造体モデル２７において、第２剛体モデル３２ｂのみを消去している。これにより、工程Ｓ２１７では、第３状態の制振構造体２を、図８に示した有限個の要素Ｆ（ｉ）で離散化した第３制振構造体モデル２７ｃを容易に定義することができる。このような第３制振構造体モデル２７ｃは、コンピュータ２１に記憶される。

【0072】

次に、変形計算工程Ｓ２１は、コンピュータ２１が、第３制振構造体モデル２７ｃに、第３状態の水平荷重Ｆ_RUを定義して、第３状態の水平変形量Ｕ_RUを計算する（工程Ｓ２１８）。本実施形態では、水平荷重Ｆ_RUは、梁モデル２８に設定される。これにより、工程Ｓ２１８では、第３制振構造体モデル２７ｃの水平方向の変形を計算することができる。なお、第３状態の水平変形量Ｕ_RUは、第１状態の水平変形量Ｕ_Nと同様に計算される。第３状態の水平変形量Ｕ_RUは、コンピュータ２１に記憶される。

【0073】

次に、変形計算工程Ｓ２１は、コンピュータ２１に、第４状態の制振構造体２を、有限個の要素Ｆ（ｉ）で離散化した第４制振構造体モデル２７ｄが定義される（Ｓ２１９）。上述したように、第４状態Ｔ４は、制振構造体２の第２エネルギー吸収体８ｂが剛体として配置されるとともに、第１エネルギー吸収体８ａが省略された状態である。従って、工程Ｓ２１９では、図８に示した制振構造体モデル２７において、第１剛体モデル３２ａのみを消去している。これにより、工程Ｓ２１９では、第４制振構造体モデル２７ｄを容易に定義することができる。このような第４制振構造体モデル２７ｄは、コンピュータ２１に記憶される。

【0074】

次に、変形計算工程Ｓ２１は、コンピュータ２１が、第４制振構造体モデル２７ｄに第４状態の水平荷重Ｆ_RLを定義して、第４状態の水平変形量Ｕ_RLが計算される（工程Ｓ２２０）。本実施形態では、水平荷重Ｆ_RLは、梁モデル２８に設定されている。これにより、工程Ｓ２２０では、第４制振構造体モデル２７ｄの水平方向の変形を計算することができる。なお、第４状態の水平変形量Ｕ_RLは、第１状態の水平変形量Ｕ_Nと同様に計算される。第４状態の水平変形量Ｕ_RLは、コンピュータ２１に記憶される。

【0075】

次に、計算工程Ｓ２では、４つの状態の制振構造体２の変形の計算結果に基づいて、各要素バネ２４の剛性が計算される（バネ剛性計算工程Ｓ２２）。図１２は、本実施形態のバネ剛性計算工程Ｓ２２の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0076】

バネ剛性計算工程Ｓ２２では、先ず、コンピュータ２１が、図５に示した第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU、及び、第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLを計算する（工程Ｓ２２１）。この工程Ｓ２２１では、工程Ｓ２１４で求められた第１エネルギー吸収体８ａに作用する変形量Ｕ_dNU、第２エネルギー吸収体８ｂに作用する変形量Ｕ_dNL、及び、下記式（１）を用いて、第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU、及び、第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLが計算される。

【0077】

【数1】

ただし、Ｓ_dU：第１エネルギー吸収体の剛性
Ｓ_dL：第２エネルギー吸収体の剛性
Ｕ_N：第１状態の制振構造体の水平変形量

【0078】

上記式（１）において、α_NUは、第１エネルギー吸収体８ａに作用する変形量Ｕ_dNUと、第１状態の制振構造体の水平変形量Ｕ_Nとの比率である。この比率α_NUは、制振構造体の水平変形量Ｕ_Nに対して、第１エネルギー吸収体８ａにどれだけ変形が作用するかを示すものである。また、本実施形態の剛性Ｓ_dUは、第１エネルギー吸収体８ａのせん断剛性である。本実施形態では、上記非特許文献１と同様に、比率α_NUの二乗に、第１エネルギー吸収体８ａの剛性Ｓ_dUを乗じることにより、第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dUが求められる。

【0079】

上記式（１）において、α_NLは、第２エネルギー吸収体８ｂに作用する変形量Ｕ_dNLと、第１状態の制振構造体の水平変形量Ｕ_Nとの比率である。この比率α_NLも、制振構造体の水平変形量Ｕ_Nに対して、第２エネルギー吸収体８ｂにどれだけ変形が作用するかを示すものである。また、本実施形態の剛性Ｓ_dLは、第１エネルギー吸収体８ｂのせん断剛性である。本実施形態では、比率α_NLの二乗に、第２エネルギー吸収体８ｂの剛性Ｓ_dLを乗じることにより、第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLが求められる。これらの第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU、及び、第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLは、コンピュータ２１に記憶される。

【0080】

本実施形態では、第１エネルギー吸収体８ａの剛性Ｓ_dU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂの剛性Ｓ_dLが、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂを用いた引張試験等によって予め測定されている。なお、各剛性Ｓ_dU及びＳ_dLを求める方法としては、本実施形態に限定されるわけではなく、例えば、各エネルギー吸収体８ａ、８ｂをモデル化したエネルギー吸収体モデル（図示省略）を用いて、非線形有限要素解析法による解析結果等から設定されてもよい。

【0081】

また、本実施形態では、第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU及び第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLが計算によって求められるものが例示されたが、これに限定されるわけではない。例えば、第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU及び第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLは、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂを用いた実験によって求められてもよいのは言うまでもない。

【0082】

次に、バネ剛性計算工程Ｓ２２では、コンピュータ２１が、下記式（２）を用いて、第３要素バネの剛性Ｋ_fs、第４要素バネの剛性Ｋ_A、第５要素バネの剛性Ｋ_B、及び、第６要素バネの剛性Ｋ_Cを計算する（工程Ｓ２２２）。

【0083】

【数2】

ただし、Ｋ_N：第１状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_R：第２状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_RU：第３状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ_RL：第４状態の制振構造体の水平剛性
Ｋ’_R：第２状態の第２自由度の水平剛性
Ｋ’_RU：第３状態の第２自由度の水平剛性
Ｋ’_RL：第４状態の第２自由度の水平剛性
Ｆ_N：第１状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_R：第２状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_RU：第３状態の制振構造体への水平荷重
Ｆ_RL：第４状態の制振構造体への水平荷重
Ｕ_N：第１状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_R：第２状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_RU：第３状態の制振構造体の水平変形量
Ｕ_RL：第４状態の制振構造体の水平変形量

【0084】

上述したように、図５に示した第３要素バネ２４ｃは、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの影響を受けない柱６ａ、６ａの剛性を定義するものである。従って、第３要素バネの剛性Ｋ_fsは、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが省略された第１状態の制振構造体の水平剛性Ｋ_Nと同一とみなすことができる。なお、第１状態の制振構造体の水平剛性Ｋ_Nは、上記式（２）に示されるように、第１状態の制振構造体への水平荷重Ｆ_Nを、第１状態の制振構造体の水平変形量Ｕ_Nで除することによって求められる。これにより、第３要素バネ２４ｃの剛性Ｋ_fsを求めることができる。この剛性Ｋ_fsは、コンピュータ２１に記憶される。

【0085】

図５に示されるように、第４要素バネ２４ｄ、第５要素バネ２４ｅ及び第６要素バネ２４ｆは、水平バネ系モデル２３の第２自由度２６ｂを定義するのに用いられている。このため、本実施形態では、水平バネ系モデル２３の第２自由度２６ｂにおいて、第４要素バネ２４ｄの剛性Ｋ_A、第５要素バネ２４ｅの剛性Ｋ_B及び第６要素バネ２４ｆの剛性Ｋ_Cが計算される。

【0086】

本実施形態では、先ず、図１３（ａ）に示す第２状態Ｔ２の第２自由度２６ｂの水平剛性Ｋ’_R、図１３（ｂ）に示す第３状態Ｔ３の第２自由度２６ｂの水平剛性Ｋ’_RU、及び、図１３（ｃ）に示す第４状態Ｔ４の第２自由度２６ｂの水平剛性Ｋ’_RLが計算される。そして、これらの水平剛性Ｋ’_R、Ｋ’_RU、Ｋ’_RLに基づいて、第４要素バネ２４ｄの剛性Ｋ_A、第５要素バネ２４ｅの剛性Ｋ_B、及び、第６要素バネ２４ｆの剛性Ｋ_Cが計算される。なお、各第２自由度２６ｂでは、計算を簡略化するために、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂが完全剛体と仮定し、第１要素バネ２４ａ及び第２要素バネ２４ｂ（図５に示す）を省略している。

【0087】

第２状態の第２自由度２６ｂの水平剛性Ｋ’_Rは、上記式（２）に示されるように、第２状態の制振構造体２の水平剛性Ｋ_Rから、第１自由度２６ａの水平剛性（即ち、第１状態の制振構造体の水平剛性Ｋ_N）を減じることによって求めることができる。なお、第２状態の制振構造体２の水平剛性Ｋ_Rは、第２状態の制振構造体への水平荷重Ｆ_Rを、第２状態の制振構造体の水平変形量Ｕ_Rで除することによって求めることができる。

【0088】

第３状態の第２自由度の水平剛性Ｋ’_RUは、第３状態の制振構造体２の水平剛性Ｋ_RUから、第１自由度２６ａの水平剛性（即ち、第１状態の制振構造体の水平剛性Ｋ_N）を減じることによって求めることができる。なお、第３状態の制振構造体２の水平剛性Ｋ_RUは、第３状態の制振構造体への水平荷重Ｆ_RUを、第３状態の制振構造体の水平変形量Ｕ_RUで除することによって求めることができる。

【0089】

第４状態の第２自由度の水平剛性Ｋ’_RLは、第４状態の制振構造体２の水平剛性Ｋ_RLから、第１自由度２６ａの水平剛性（即ち、第１状態の制振構造体の水平剛性Ｋ_N）を減じることによって求めることができる。なお、第４状態の制振構造体２の水平剛性Ｋ_RLは、第４状態の制振構造体への水平荷重Ｆ_RLを、第４状態の制振構造体の水平変形量Ｕ_RLで除することによって求めることができる。

【0090】

図１３（ａ）に示されるように、第２状態Ｔ２の第２自由度２６ｂは、第４要素バネ２４ｄと第５要素バネ２４ｅとの並列バネに、第６要素バネ２４ｆを直列で連結する水平バネ系モデルとして定義することができる。

【0091】

図１３（ｂ）に示されるように、第３状態Ｔ３は、第２エネルギー吸収体８ｂ（図１に示す）が省略されるため、第２要素バネ２４ｂ（図５に示す）が配されている位置が切断されている。このため、第３状態Ｔ３では、第２要素バネ２４ｂに直列で連結されていた第５要素バネ２４ｅを無視することができる。従って、第３状態Ｔ３の第２自由度２６ｂは、第４要素バネ２４ｄと第６要素バネ２４ｆとを直列で連結する水平バネ系モデルとして定義することができる。

【0092】

図１３（ｃ）に示されるように、第４状態Ｔ４は、第１エネルギー吸収体８ａ（図１に示す）が省略されるため、第１要素バネ２４ａ（図５に示す）が配されている位置が切断されている。このため、第４情愛Ｔ４では、第１要素バネ２４ａ（図５に示す）に直列で連結されていた第４要素バネ２４ｄを無視することができる。従って、第４状態Ｔ４の第２自由度２６ｂは、第５要素バネ２４ｅと第６要素バネ２４ｆとを直列で連結する水平バネ系モデルとして定義することができる。

【0093】

図１３（ａ）〜図１３（ｃ）に示した水平バネ系モデルを考慮すると、第２状態の第２自由度の水平剛性Ｋ’_R、第３状態の第２自由度の水平剛性Ｋ’_RU、及び、第４状態の第２自由度の水平剛性Ｋ’_RLと、第４要素バネの剛性Ｋ_A、第５要素バネの剛性Ｋ_B、及び、第６要素バネの剛性Ｋ_Cとの関係は、下記式（３）で定義することができる。

【0094】

【数3】

【0095】

上記式（３）は、さらに、下記式（４）のように展開することができる。この下記式（４）を展開し、さらに解の公式を用いることにより、第４要素バネの剛性Ｋ_A、第５要素バネの剛性Ｋ_B、及び、第６要素バネの剛性Ｋ_Cを、上記式（２）のように特定することができる。

【0096】

【数4】

【0097】

このように、工程Ｓ２２２では、上記式（２）を用いて、第３要素バネの剛性Ｋ_fs、第４要素バネの剛性Ｋ_A、第５要素バネの剛性Ｋ_B、及び、第６要素バネの剛性Ｋ_Cを、容易に計算することができる。これらの剛性Ｋ_fs、Ｋ_A、Ｋ_B及びＫ_Cは、コンピュータ２１に記憶される。

【0098】

次に、本実施形態の設計方法では、計算された各要素バネ２４の剛性に基づいて、水平バネ系モデル２３が表す制振構造体の性能が評価される（評価工程Ｓ３）。図１４は、評価工程Ｓ３の処理手順の一例を示すフローチャートである。

【0099】

本実施形態の評価工程Ｓ３では、先ず、コンピュータ２１が、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sを求める（工程Ｓ３１）。この工程Ｓ３１では、図５に示した水平バネ系モデル２３において、第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU、第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dL、第３要素バネ２４ｃの剛性Ｋ_fs、第４要素バネ２４ｄの剛性Ｋ_A、第５要素バネ２４ｅの剛性Ｋ_B、及び、第６要素バネ２４ｆの剛性Ｋ_Cが合成される。このような要素バネ２４の合成により、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sを求めることができる。なお、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sは、下記式（５）の関係を有している。

【0100】

【数5】

ただし、Ｆ_S：制振構造体への水平荷重
Ｕ_S：制振構造体の水平変形量

【0101】

図１５は、制振構造体２への水平荷重Ｆ_Sと、制振構造体の水平変形量Ｕ_Sとの関係を示すグラフである。本実施形態の工程Ｓ３１では、上記式（４）に基づいて、図１５に示される制振構造体２への水平荷重Ｆ_Sと、制振構造体の水平変形量Ｕ_Sとの関係を求めることができる。このような水平荷重Ｆ_Sと水平変形量Ｕ_Sとの関係は、制振構造体２の力学特性、及び、各エネルギー吸収体８、８の挙動を評価するのに役立つ。

【0102】

次に、評価工程Ｓ３では、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sが許容範囲内であるか否かが判断される（工程Ｓ３２）。工程Ｓ３２では、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sが許容範囲内であると判断された場合、次の工程Ｓ３３が実行される。一方、全体の水平剛性Ｋ_Sが、許容範囲内にないと判断された場合には、制振構造体２の設計因子（例えば、柱６ａ、６ａ、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂ）の少なくとも一つが変更されて（工程Ｓ３４）、工程Ｓ１〜工程Ｓ３が再度実施される。これにより、本実施形態の設計方法では、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sが許容範囲内になるまで、制振構造体２の設計因子が変更されるため、建物の変形や振動を抑制することができる制振構造体２を設計することができる。

【0103】

次に、評価工程Ｓ３では、コンピュータ２１が、第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLを求める（工程Ｓ３３）。この工程Ｓ３３では、先ず、制振構造体２への水平荷重Ｆ_Sに対して、第１エネルギー吸収体８ａが負担するせん断力Ｆ_dU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂが負担するせん断力Ｆ_dLがそれぞれ求められる。そして、第１エネルギー吸収体８ａのせん断力Ｆ_dUを、第１エネルギー吸収体の剛性（せん断剛性）Ｓ_dUで除することにより、第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dUが求められる。また、第２エネルギー吸収体８ｂのせん断力Ｆ_dLを、第２エネルギー吸収体の剛性（せん断剛性）Ｓ_dLで除することにより、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLが求められる。なお、これらの変形量Ｕ_dU及びＵ_dLは、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂのせん断変形量である。

【0104】

工程Ｓ３３では、図１６に示されるように、第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dUと、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLとの関係を示すグラフが求められるのが望ましい。このような第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dUと、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLとの関係は、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの変形量（せん断変形量）の違いを的確に把握することができるため、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの挙動や、求められる剛性を把握するのに役立つ。

【0105】

次に、評価工程Ｓ３では、第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLが、許容範囲内であるか否かが判断される（工程Ｓ３５）。工程Ｓ３５では、許容範囲内であると判断された場合、水平バネ系モデル２３に基づいて、２つの柱６ａ、６ａ、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂを含む制振構造体２が製造される（工程Ｓ３６）。一方、第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLが、許容範囲内にないと判断された場合には、制振構造体２の設計因子（例えば、柱６ａ、６ａ、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂ）の少なくとも一つが変更されて（工程Ｓ３４）、工程Ｓ１〜工程Ｓ３が再度実施される。

【0106】

これにより、本実施形態の設計方法では、制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sだけでなく、第１エネルギー吸収体８ａの変形量Ｕ_dU、及び、第２エネルギー吸収体８ｂの変形量Ｕ_dLが許容範囲内になるまで、制振構造体２の設計因子が変更されるため、建物の変形や振動を効果的に抑制することができる制振構造体２を確実に設計することができる。

【0107】

本実施形態の設計方法では、第１エネルギー吸収体８ａ及び第２エネルギー吸収体８ｂの各変位を独立して表すことができる水平バネ系モデル２３が用いられるため、力学的に非対称性を有して配された一対のエネルギー吸収体８ａ、８ｂが設けられた制振構造体２の挙動を、短期間かつ低コストで、正確に評価することができる。従って、本実施形態の設計方法では、制振構造体２を効率よく設計することができる。しかも、本実施形態では、第１要素バネ２４ａ〜第６要素バネ２４ｆを含む図５に示した水平バネ系モデル２３が用いられるため、制振構造体２の挙動をより正確に評価することができる。

【0108】

また、工程Ｓ３４では、水平バネ系モデル２３から求められる制振構造体２の全体の水平剛性Ｋ_Sが許容範囲になるように、第１要素バネ２４ａの剛性Ｋ_dU、及び、第２要素バネ２４ｂの剛性Ｋ_dLが逆算されてもよい。これにより、水平剛性Ｋ_Sを許容範囲内にすることができる各エネルギー吸収体８ａ、８ｂの剛性を、容易に求めることができるため、制振構造体２を効率よく設計することができる。

【0109】

図１７（ａ）、（ｂ）は、本発明の他の実施形態の制振構造体２を示す模式図である。本実施形態の設計方法では、例えば、図１７（ａ）、（ｂ）に示されるような制振構造体２に対しても、適用することができる。

【0110】

図１７（ａ）に示される制振構造体２は、前実施形態と同様に、２つの柱６ａ、６ａ間の架構面７に、２つのエネルギー吸収体８ｃ、８ｄが配置されている。この制振構造体２では、上側のエネルギー吸収体８ｃと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの距離Ｌ２ａ、及び、下側のエネルギー吸収体８ｄと柱６ａとの交点から下側の梁４ｂまでの距離Ｌ２ｂが、それぞれ異なっている。

【0111】

図１７（ｂ）に示される制振構造体２は、柱６ａと上側の梁４ａとの間の架構面７に筋違状に配置される上側のエネルギー吸収体８ｃと、柱６ａと下側の梁４ｂとの間の架構面７に、筋違状に配置される下側のエネルギー吸収体８ｄとを含んでいる。この制振構造体２では、上側のエネルギー吸収体８ｃと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの垂直方向の距離Ｌ２ａ、及び、下側のエネルギー吸収体８ｄと柱６ａとの交点から下側の梁４ｂまでの垂直方向の距離Ｌ２ｂが、それぞれ異なっている。

【0112】

図１７（ａ）、（ｂ）に示される制振構造体２では、上側のエネルギー吸収体８ｃ及び下側のエネルギー吸収体８ｄが、力学的に非対称性を有して、架構面７に配置されている。このような制振構造体２の場合には、例えば、上側のエネルギー吸収体８ｃを第１要素バネ２４ａ（図５に示す）とし、下側のエネルギー吸収体８ｄを第２要素バネ２４ｂ（図５に示す）とする水平バネ系モデル２３を定義して、制振構造体２の性能が評価されるのが望ましい。これにより、本発明の設計方法では、力学的に非対称性を有して配された一対のエネルギー吸収体８ｃ、８ｄが設けられた制振構造体２の挙動を、正確に評価することができるため、制振構造体を効率よく設計することができる。

【0113】

図１８（ａ）、（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の制振構造体を示す模式図である。図１８（ａ）に示される制振構造体２は、２つの梁４ａ、４ｂ間の架構面７に、２つのエネルギー吸収体８ｃ、８ｄが配置されている。この制振構造体２では、一方側のエネルギー吸収体８ｃと梁４ａ、４ｂとの各交点から一方側の柱６ａまでの距離Ｌ２ａ、及び、他方側のエネルギー吸収体８ｄと梁４ａ、４ｂとの各交点から他方側の柱６ａまでの距離Ｌ２ｂが、それぞれ異なっている。

【0114】

図１８（ｂ）に示される制振構造体２は、柱６ａと上側の梁４ａとの間の架構面７に方杖状に配置される２つのエネルギー吸収体８ｃ、８ｄを含んでいる。この制振構造体２では、一方側のエネルギー吸収体８ｃと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの距離Ｌ２ａ、及び、他方側のエネルギー吸収体８ｄと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの距離Ｌ２ｂが同一に設定されている。しかしながら、一方側のエネルギー吸収体８ｃと上側の梁４ａとの交点から一方側の柱６ａまでの距離Ｌ２ｃ、及び、他方側のエネルギー吸収体８ｄと上側の梁４ａとの交点から他方側の柱６ａまでの距離Ｌ２ｄが、それぞれ異なっている。

【0115】

図１８（ａ）、（ｂ）に示される制振構造体２では、一方側のエネルギー吸収体８ｃ及び他方側のエネルギー吸収体８ｄが、力学的に非対称性を有して、架構面７に配置されている。このような制振構造体２の場合も、例えば、一方側のエネルギー吸収体８ｃを第１要素バネ２４ａ（図５に示す）とし、他方側のエネルギー吸収体８ｄを第２要素バネ２４ｂ（図５に示す）とする水平バネ系モデル２３を定義して、制振構造体２の性能が評価されるのが望ましい。

【0116】

図１９（ａ）、（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態の制振構造体を示す模式図である。図１９（ａ）に示される制振構造体２は、柱６ａと上側の梁４ａとの間の架構面７に方杖状に配置される２つのエネルギー吸収体８ｃ、８ｄ、及び、２つの柱６ａ、６ａ間の架構面７に配置される一つのエネルギー吸収体８ｅを含んで構成されている。

【0117】

この制振構造体２では、一方側のエネルギー吸収体８ｃと上側の梁４ａとの交点から柱６ａまでの水平方向の距離Ｌ２ａ、及び、他方側のエネルギー吸収体８ｄと上側の梁４ａとの交点から柱６ａまでの水平方向の距離Ｌ２ｂが同一に設定されている。さらに、一方側のエネルギー吸収体８ｃと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの垂直方向の距離Ｌ２ｃ、及び、他方側のエネルギー吸収体８ｄと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの垂直方向の距離Ｌ２ｄが同一に設定されている。このため、一方側のエネルギー吸収体８ｃ及び他方側のエネルギー吸収体８ｄは、力学的に対称性を有して架構面７に配置されている。

【0118】

従って、図１９（ａ）に示される制振構造体２では、２つのエネルギー吸収体８ｃ、８ｄと、下側のエネルギー吸収体８ｅとが、力学的に非対称性を有して、架構面７に配置されている。このような制振構造体２の場合は、例えば、一方側のエネルギー吸収体８ｃ及び他方側のエネルギー吸収体８ｄを第１要素バネ２４ａ（図５に示す）とし、下側のエネルギー吸収体８ｄを第２要素バネ２４ｂ（図５に示す）とする水平バネ系モデル２３を定義して、制振構造体２の性能が評価されるのが望ましい。

【0119】

図１９（ｂ）に示される制振構造体２は、柱６ａ、６ａと上側の梁４ａとの間の架構面７に方杖状に配置される上側のエネルギー吸収体８ｃ、８ｄ、及び、柱６ａ、６ａと下側の梁４ｂとの間の架構面７に方杖状に配置される下側のエネルギー吸収体８ｆ、８ｇを含んで構成されている。

【0120】

この制振構造体２では、上側のエネルギー吸収体８ｃ、８ｄと上側の梁４ａとの交点から柱６ａまでの水平方向の各距離Ｌ２ａ、及び、下側のエネルギー吸収体８ｆ、８ｇと下側の梁４ｂとの交点から柱６ａまでの水平方向の各距離Ｌ２ｂが同一に設定されている。しかしながら、上側のエネルギー吸収体８ｃ、８ｄと柱６ａとの交点から上側の梁４ａまでの垂直方向の各距離Ｌ２ｃ、及び、下側のエネルギー吸収体８ｆ、８ｇと柱６ａとの交点から下側の梁４ｂまでの垂直方向の各距離Ｌ２ｄが、それぞれ異なっている。

【0121】

従って、図１９（ｂ）に示される制振構造体２では、上側のエネルギー吸収体８ｃ、８ｄと、下側のエネルギー吸収体８ｆ、８ｇとが、力学的に非対称性を有して、架構面７に配置されている。このような制振構造体２の場合は、例えば、上側のエネルギー吸収体８ｃ、８ｄを第１要素バネ２４ａ（図５に示す）とし、下側のエネルギー吸収体８ｆ、８ｇを第２要素バネ２４ｂ（図５に示す）とする水平バネ系モデル２３を定義して、制振構造体２の性能が評価されるのが望ましい。

【0122】

このように、本発明の設計方法では、力学的に非対称性を有して骨組６、６間に配されたエネルギー吸収体８を含む様々な制振構造体２の挙動を、正確に評価することができるため、制振構造体２を効率よく設計することができる。

【0123】

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

【実施例】

【0124】

図３、図６、図７、図１２及び図１４に示した処理手順に従い、図１に示した制振構造体に基づいて、図５に示した水平バネ系モデルを設定し、制振構造体の性能が評価された（実施例）。また、図１に示した制振構造体を実際に製造し、制振構造体の性能が評価された（実験例）。

【0125】

実施例及び実験例では、制振構造体への水平荷重、制振構造体の水平変形量、第１エネルギー吸収体のせん断変形量、及び、第２エネルギー吸収体のせん断変形量がそれぞれ計算又は測定された。なお、第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体は、同一のものが採用されている。また、図２０は、実施例及び実験例での各エネルギー吸収体へのせん断荷重と、各エネルギー吸収体のせん断変形量との関係を示すグラフである。このグラフに示されるように、実施例の第１エネルギー吸収体の剛性Ｓ_dU、及び、第２エネルギー吸収体の剛性Ｓ_dLは、実験例の第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体のせん断剛性に一致するように設定されている。

【0126】

図２１は、実施例及び実験例での制振構造体への水平荷重と、制振構造体の水平変形量との関係を示すグラフである。図２２は、実施例及び実験例での第１エネルギー吸収体のせん断変形量と、第２エネルギー吸収体のせん断変形量との関係を示すグラフである。また、共通仕様、及び、各要素バネの剛性の計算結果は、次のとおりである。
制振構造体（耐力壁）：
高さ：２７５０mm、幅：４５０mm
柱（断面角パイプ状の鉄骨柱）：
幅：８０mm、奥行：８０mm、厚さ：３．２mm
突板部の厚さ：６．０mm
梁：
高さ：２００mm、幅：１００mm、ウエブ厚さ：３．２mm
フランジ厚さ：４．５mm
第１エネルギー吸収体、第２エネルギー吸収体（ハット形鋼）：
山幅：２００mm、山高：３５mm、せん断方向長さ：９５０mm、
厚さ：２．３mm、突板部との接合間隔（水平方向）：２４０mm
第１状態：
水平荷重Ｆ_N：１００００Ｎ、水平変形量Ｕ_N：９９．３８２mm
水平剛性Ｋ_N：１００．６２２kN／m
α_NU：０．１６７、α_NL：０．１５９
第２状態：
水平荷重Ｆ_R：１００００Ｎ、水平変形量Ｕ_R：５．１６１mm
水平剛性Ｋ_R：１９３７．４６４kN／m
第２自由度の水平剛性Ｋ_R：１８３６．８４３kN／m
第３状態：
水平荷重Ｆ_RU：１００００Ｎ、水平変形量Ｕ_RU：１０．５８７mm
水平剛性Ｋ_RU：９４４．５２６kN／m
第２自由度の水平剛性Ｋ_RU：８４３．９０４kN／m
第４状態：
水平荷重Ｆ_RL：１００００Ｎ、水平変形量Ｕ_RL：１０．５６４mm
水平剛性Ｋ_RL：６４２．５２４kN／m
第２自由度の水平剛性Ｋ_RL：５４１．９０２kN／m
係数：
ａ：−４５１．０３６
ｂ：−９１４６２６．９３２
ｃ：８４００１２９４６．２４５
水平バネ系モデル：
第１要素バネの剛性Ｋ_dU：最大１３３８kN／m〜最小５２kN／m（マルチリニア）
第２要素バネの剛性Ｋ_dL：最大１２１８kN／m〜最小４７kN／m（マルチリニア）
第３要素バネの剛性Ｋ_fs：１０１kN／m、６９kN／m（バイリニア）
第４要素バネの剛性Ｋ_A：６４４kN／m
第５要素バネの剛性Ｋ_B：４５２kN／m
第６要素バネの剛性Ｋ_C：−２７１４kN／m

【0127】

テストの結果、図２１に示されるように、実施例及び実験例は、制振構造体への水平荷重と、制振構造体の水平変形量との関係が広範囲で一致することが確認できた。さらに、実施例では、上記非特許文献１とは異なり、第１エネルギー吸収体のせん断変形量、及び、第２エネルギー吸収体のせん断変形量を独立して求めることができるため、第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体の挙動を評価することができた。

【0128】

しかも、図２２に示されるように、実施例及び実験例は、第１エネルギー吸収体のせん断変形量と、第２エネルギー吸収体のせん断変形量との関係も一致することが確認できた。従って、本発明の設計方法では、力学的に非対称性を有して配された第１エネルギー吸収体及び第２エネルギー吸収体が設けられた制振構造体の挙動を、正確に評価することができるため、制振構造体を効率よく設計できることが確認できた。

【符号の説明】

【0129】

６ 骨組
８ａ 第１エネルギー吸収体
８ｂ 第２エネルギー吸収体
２３ 水平バネ系モデル
２４ａ 第１要素バネ
２４ｂ 第２要素バネ
２６ａ 第１自由度
２６ｂ 第２自由度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】