JP2001020557A - 建造物の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建造物の変形量が異なる風および地震の制振
性能を満足しつつ制振構造体の小型化を図って各制振板
に作用するモーメントを低減し、もって該制振板の強度
確保に制限されることなく本来の制振性能を容易に確保
し、更には温度の違いによっても略一定の制振性能を得
る。 【解決手段】 交互に挟まれた第１制振板３４と第２制
振板３６との重合部分３８間に、両制振板３４，３６の
相対移動に伴って振動エネルギーを吸収する粘弾性素材
を用いたエネルギー吸収体４０を備えて制振構造体１６
を構成する。上方ＲＣ梁１４ａおよび下方ＲＣ梁１４ｂ
から上方突出部１８および下方突出部２０を対向して突
出する。上，下方突出部１８，２０間に、第１，第２制
振板３４，３６の一方が上方突出部１８に、他方が下方
突出部２０にそれぞれ一体化されるようにして制振構造
体１６を取り付ける。エネルギー吸収体４０に、温度依
存性の小さい粘弾性体を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上，下ＲＣ梁間に
制振構造体を設けて、建造物に入力される振動エネルギ
ーを該制振構造体で吸収して制振するようにした建造物
の制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多層階の建造物の構造仕様としては、Ｒ
Ｃ（鉄筋コンクリート）造，Ｓ（鉄骨）造およびＳＲＣ
（鉄骨鉄筋コンクリート）造等があるが、これら建造物
に風や地震が作用した場合にそれぞれの変形量が異な
る。即ち、比較的大きな風では建造物の変形量は約１ｍ
ｍ程度で微少であり、また、比較的大きな地震で数ｃｍ
と大きくなる。そこで、風および地震に対して制振対策
を実現する場合、微少変形となる風対策では、ＴＭＤや
オイルダンパーを用いて質量体の慣性反力やオイルの流
動抵抗によって振動エネルギーを吸収する一方、変形が
大きくなる地震対策では、Ｙ型ブレースや低降伏点鋼を
用いた間柱を架構に組み込み、これらの破壊により振動
エネルギーを吸収するようになっている。特に、ＲＣ造
建造物では、建造物の剛性を高くして耐力を挙げること
によっても、風対策および地震対策の一助とすることが
できる。

【０００３】ところで、このように建造物の変形量が異
なる風対策および地震対策の両方は、１つの装置または
手段によって制振することが望ましく、これら両変形量
を満足して制振することができる材料としては、オイル
ダンパーや粘弾性体がある。

【０００４】そこで、特公平５−２０７５号公報に開示
されるように粘弾性体を用いた制振装置が提案される
が、この制振装置は、上方の鉄骨梁から垂下する上方制
振板（外柱）と、下方の鉄骨梁から立ち上がる下方制振
板（内柱）とを交互に配置し、これら両制振板の重合部
分に粘弾性体を挟むように接着して制振構造体が構成さ
れる。そして、振動により上，下鉄骨梁間に生ずる相対
変位によって両制振板がずれると、上記粘弾性体が変形
して振動エネルギーを吸収するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制振装置はＳ造建造物に適用したもので、これの制
振構造体は上，下の鉄骨梁に上方制振板および下方制振
板を直接に取り付けるようになっている。このため、上
方制振板の上端と下方制振板の下端との間の上下寸法
は、上，下鉄骨梁間の高さ、つまり１階高分の高さとな
り、延いては各制振板は上下方向に長くなる。

【０００６】一方、上記制振構造体による振動吸収時に
は、各制振板の鉄骨梁取付け部分と粘弾性体の取付け部
分との間の距離をスパンとするモーメントが作用するこ
とになる。このとき、各制振板は上述したように上下寸
法が長くなっているため、該モーメントは著しく大きく
なる。従って、上，下方制振板には大きなモーメントに
対抗するために大きな強度が要求されることになり、上
記制振構造体を設計するにあたって、本来の制振性能の
みならず上，下方制振板の強度を考慮することが大きな
制限要素となってしまう。また、従来の制振装置に用い
られる上記粘弾性体は、温度依存性が高すぎるため気温
によって制振性能に大きなムラが生じてしまう。

【０００７】更に、風対策と地震対策の両方を満足する
材料として、上記粘弾性体以外にオイルダンパーを用い
た場合は、装置自体が大型化して設置スペースを広く必
要とする等の課題があった。

【０００８】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て成されたもので、建造物の変形量が異なる風および地
震の制振性能を満足しつつ、制振構造体の小型化を図っ
て各制振板に作用するモーメントを低減し、もって該制
振板の強度確保に制限されることなく本来の制振性能を
容易に確保することができ、更には、温度の違いによっ
ても略一定の制振性能を得ることができる建造物の制振
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の建造物の制振装置は、交互に配置される第
１制振板および第２制振板と、これら第１，第２制振板
の重合部分間に介在されて、両制振板の相対移動に伴っ
て振動エネルギーを吸収する粘弾性素材を用いたエネル
ギー吸収体とを備えて制振構造体を構成する一方、上方
ＲＣ梁および下方ＲＣ梁からそれぞれ上方突出部および
下方突出部を対向して突出し、これら上，下方突出部間
に、上記第１，第２制振板の一方が上方突出部に、他方
が下方突出部にそれぞれ一体化されるようにして上記制
振構造体を取り付けることを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、風や地震により建造物
に振動が入力されて、上方ＲＣ梁と下方ＲＣ梁との間で
水平方向の相対変位が発生すると、これに伴って制振構
造体の第１制振板と第２制振板とが相対移動して、この
相対移動力がエネルギー吸収体に入力されて振動エネル
ギーを吸収し、上記建造物を制振することができる。こ
のとき、上記制振構造体は上方ＲＣ梁および下方ＲＣ梁
から突出される上方突出部と下方突出部との間に取り付
けられるので、該制振構造体の上下取付けスペースはこ
れら上，下方突出部によって狭くすることができる。こ
のため、上記第１，第２制振板の上下寸法を短くして、
振動入力時にこれら第１，第２制振板に作用するモーメ
ントを小さくできることになり、これら第１，第２制振
板は強度確保に制限されることなく本来の制振性能を容
易に確保することができる。また、上記エネルギー吸収
体として粘弾性素材を用いたので、それぞれ変形量の異
なる風と地震による両振動に対しても有効に作動して、
建造物を効果的に制振することができる。

【００１１】また、上方および下方のＲＣ梁からそれぞ
れ突出部を突出してこれら突出部間に制振構造体を取り
付ける構造であるので、新築の建造物はもちろん、既存
の建造物に対しても採用することができる。

【００１２】また、上記エネルギー吸収体に、温度依存
性の小さい粘弾性体を用いることが望ましい。

【００１３】この構成によれば、粘弾性体の温度依存性
が小さいことから、振動入力時のエネルギー吸収体は温
度に係わりなく略一定したエネルギーの吸収率を得るこ
とができるため、外気温に影響されることなくムラ無く
安定した制振機能を発揮することができる。

【００１４】更に、上記突出部と上記ＲＣ梁とにわたっ
てＰＣ鋼棒を配設し、該ＰＣ鋼棒にプレストレスを導入
することが望ましい。

【００１５】この構成によれば、プレストレスを導入し
たＰＣ鋼棒により突出部に内部応力を付加してひび割れ
を防止することができるとともに、突出部とＲＣ梁との
結合強度を向上できる。従って、大きな振動エネルギー
が入力された場合にも、突出部の破壊を防止して上，下
方ＲＣ梁間の相対変位を確実に制振構造体に伝達できる
ため、該制振構造体による高い制振効率を確保すること
ができる。

【００１６】更にまた、上記制振構造体には、上記突出
部への取り付け部分にスタッドを突設し、このスタッド
を該突出部内に埋設することが望ましい。

【００１７】この構成によれば、制振構造体と突出部と
の間はスタッドを介してより強固に結合されることにな
り、上，下方ＲＣ梁の相対変位を効率良く制振構造体に
伝達できるため、該制振構造体による高い制振効率を確
保することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１〜図７は本発明にか
かる建造物の制振装置の一実施形態を示し、図１は建造
物の架構を部分的に示す要部正面図、図２は図１中Ａ−
Ａ線断面図、図３は図１中Ｂ部を拡大した部分拡大図、
図４は図３中Ｃ−Ｃ線断面図、図５は制振構造体の縦断
面図、図６は制振構造体の正面図、図７は図３中Ｄ−Ｄ
線断面図である。

【００１９】本発明にかかる建造物の制振装置１０の基
本的な構造は、交互に配置される１枚または複数枚の第
１制振板３４および第２制振板３６と、これら第１，第
２制振板３４，３６の重合部分３８間に介在されて、両
制振板３４，３６の相対移動に伴って振動エネルギーを
吸収する粘弾性素材を用いたエネルギー吸収体４０とを
備えて制振構造体１６を構成する一方、上方ＲＣ梁１４
ａおよび下方ＲＣ梁１４ｂからそれぞれ上方突出部１８
および下方突出部２０を対向して突出し、これら上，下
方突出部１８，２０間に、上記第１，第２制振板３４，
３６の一方が上方突出部１８に、他方が下方突出部２０
にそれぞれ一体化されるようにして上記制振構造体１６
を取り付ける。

【００２０】また、上記エネルギー吸収体４０に、温度
依存性の小さい粘弾性体を用いる。

【００２１】更に、上記突出部１８，２０と上記ＲＣ梁
１４ａ，１４ｂとの間にＰＣ鋼棒３０を貫通し、該ＰＣ
鋼棒３０にプレストレスを導入する。

【００２２】更にまた、上記制振構造体１６には、上記
突出部１８，２０への取り付け部分にスタッド５６，５
８を突設し、このスタッド５６，５８を該突出部１８，
２０内に埋設する。

【００２３】即ち、本実施形態の制振装置１０は図１，
図２に示すように、例えば多層階の鉄筋コンクリート造
建物１２に適用したもので、上下のＲＣ梁１４，１４…
間に制振構造体１６が取り付けられることにより構成さ
れる。本実施形態では制振構造体１６は各階に設けら
れ、それぞれの制振構造体１６は上方ＲＣ梁１４ａの中
央部から垂下される上方突出部１８と、下方ＲＣ梁１４
ｂの中央部から立設される下方突出部２０との間に取り
付けられ、これら上，下方ＲＣ梁１４ａ，１４ｂおよび
制振構造体１６によって、制振機能を備えた間柱として
構成される。このとき、特定階の制振構造体１６の上方
ＲＣ梁１４ａは、その上方階の制振構造体１６に対して
は下方ＲＣ梁１４ｂとなり、また、特定階の下方ＲＣ梁
１４ｂはその下方階では上方ＲＣ梁１４ａとなる。そし
て、図３に示すように各ＲＣ梁１４の下側に上方突出部
１８が突設されるとともに、上側に下方突出部２０が突
設される。

【００２４】図４に示すように上方突出部１８はＲＣ梁
１４から一体に突設成形されるとともに、下方突出部２
０は別体に成形したものがＲＣ梁１４の上面に結合され
る。これら上，下方突出部１８，２０は内部に鉄筋籠２
２，２４が埋設されて補強される。勿論、ＲＣ梁１４内
には梁主筋２６およびスターラップ２８が埋設されてい
る。上方突出部１８とＲＣ梁１４と下方突出部２０との
間には、これらを上下方向に貫通して複数のＰＣ鋼棒３
０が設けられ、それぞれのＰＣ鋼棒３０の両端部は上方
突出部１８の下端および下方突出部２０の上端から突出
され、各突出部は座金３２ａを介してナット３２締めさ
れることにより、ＰＣ鋼棒３０にプレストレスを導入す
るようになっている。

【００２５】上記制振構造体１６は、上半部分に設けら
れる第１制振板３４と、下半部分に設けられる第２制振
板３６とを備え、前者の第１制振板３４は３枚の制振板
３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられて、それぞれが所定
間隔をもって平行配置されるとともに、後者の第２制振
板３６は２枚の制振板３６ａ，３６ｂが設けられてそれ
ぞれが所定間隔をもって平行配置される。そして、各第
１制振板３４の下端部間に、各第２制振板３６の上端部
をサンドイッチ状となるように交互に挟むことにより、
両制振板３４，３６間に重合部分３８が設けられる。

【００２６】上記重合部分３８には、第１制振板３４と
第２制振板３６との間にエネルギー吸収体としての粘弾
性体４０が挿入され、該粘弾性体４０の両面はそれぞれ
に接触する第１，第２制振板３４，３６に接着される。
このとき、粘弾性体４０で接着された第１，第２制振板
３４，３６は面内方向に可動となる。上記粘弾性体４０
は一種のゴムであり、外力によって変形されるときにそ
のエネルギーを吸収する性質を備えたものであり、特に
本実施形態では温度依存性の小さい、つまり温度によっ
てそのエネルギー吸収機能の変化が小さいゴムが用いら
れる。

【００２７】３枚構造となった上記第１制振板３４の上
端部は、中央部の制振板３４ａが１対の支持ブラケット
４２に挟まれるとともに、その両外側にスペーサ４４を
介して両側の制振板３４ｂ，３４ｃが配置され、これら
は連続して貫通するボルト４６，ナット４６ａを介して
結合される。そして、上記支持ブラケット４２は上方取
付板４８に溶接され、この上方取付板４８が上記上方突
出部１８下面に取り付けられる。

【００２８】また、２枚構造となった上記第２制振板３
６の下端部は、１対の制振板３６ａ，３６ｂがスペーサ
を兼ねた支持ブラケット５０の両側に配置され、これら
にはボルト５２が貫通されてナット５２ａ締めされる。
そして、該支持ブラケット５０は下方取付板５４に溶接
され、この下方取付板５４が上記下方突出部２０上面に
取り付けられる。ところで、上記ボルト４６および５２
は図６に示したように複数設けられ、第１，第２制振板
３４，３６と支持ブラケット４２，５０とのガタ付きを
確実に防止するようになっている。

【００２９】上記上方取付板４８の上面および上記下方
取付板５４の下面にはそれぞれ多数のスタッド５６，５
８が溶接により突設され、これらスタッド５６，５８は
図７に示すように上方突出部１８および下方突出部２０
内に埋設されるようになっている。

【００３０】以上の構成により本実施形態の建造物の制
振装置１０では、風や地震により鉄筋コンクリート造建
物に振動が入力されて、上方ＲＣ梁１４ａと下方ＲＣ梁
１４ｂとの間に発生する水平方向の相対変位は、上，下
方突出部１８，２０を介して制振構造体１６に伝達さ
れ、これの第１制振板３４と第２制振板３６とをそれぞ
れの面方向に相対移動する。すると、これら第１，第２
制振板３４，３６の先端部の重合部分３８に設けられた
粘弾性体４０に入力され、この粘弾性体４０を変形する
ことで振動エネルギーが吸収される。該粘弾性体４０は
少ない変形から大きな変形まで有効に機能してエネルギ
ー吸収できることから、風による小変位の振動（揺動）
から地震による大変位の振動まで効果的に建造物を制振
することができる。

【００３１】このとき、上記制振構造体１６は上方ＲＣ
梁１４ａおよび下方ＲＣ梁１４ｂから突出される上方突
出部１８と下方突出部２０との間に取り付けられるの
で、該制振構造体１６の上下取付けスペースは、これら
上，下方突出部１８，２０によって狭くなっている。つ
まり、制振構造体１６の全高は、上，下方突出部１８，
２０の突出量によって上，下方ＲＣ梁１４ａ，１４ｂ間
の階高より小さい寸法にすることができる。このため、
上記第１，第２制振板３４ ，３６の上下寸法を短くし
て、振動入力時にこれら第１，第２制振板３４，３６に
作用するモーメントを小さくすることができる。

【００３２】従って、上記粘弾性体４０に入力される振
動エネルギーに対する上記第１，第２制振板３４，３６
の強度低下を可能にできるため、これら制振板３４，３
６の強度確保に制限されることなく本来の制振性能を容
易に確保することができる。

【００３３】更に、上記上，下方突出部１８，２０と上
記上，下方ＲＣ梁１４ａ，１４ｂとの間には複数のＰＣ
鋼棒３０が貫通され、これらＰＣ鋼棒３０にプレストレ
スを導入したので、これらＰＣ鋼棒３０により上，下方
突出部１８，２０に内部応力を付加してひび割れを防止
することができる。また、ＰＣ鋼棒３０のプレストレス
により上，下方突出部１８，２０と上，下方ＲＣ梁１４
ａ，１４ｂとの結合強度をも向上できる。従って、大き
な振動エネルギーが入力された場合にも、突出部１４
ａ，１４ｂの破壊を防止して上，下方ＲＣ梁１４ａ，１
４ｂ間の相対変位を確実に制振構造体１６に伝達できる
ため、該制振構造体１６による高い制振効率を確保する
ことができる。

【００３４】上記制振構造体１６は、第１制振板３４の
上方取付板４８および第２制振板３６の下方取付板５４
を上，下方突出部１８，２０に取り付けるにあたって、
これら取付板４８，５４からそれぞれ突設したスタッド
５６，５８を突出部１８，２０内に埋設したので、これ
らスタッド５６，５８がアンカーとなって制振構造体１
６と突出部１８，２０との間を強固に結合することがで
きる。従って、上，下方ＲＣ梁１４ａ，１４ｂの相対変
位は効率良く制振構造体１６に伝達できるため、該制振
構造体１６による高い制振効率が確保される。

【００３５】また、本実施形態の制振装置１０では、上
記粘弾性体４０として温度依存性の小さいゴム材を用い
たので、この粘弾性体４０は振動入力時の温度に係わり
なく略一定したエネルギーの吸収率を得ることができ
る。従って、寒冷地や熱帯地等にあって外気温に影響さ
れることなく、ムラの無い安定した制振機能を発揮する
ことができる。

【００３６】さらに図１では、上下のＲＣ梁１４と左右
の柱１３に取り囲まれた一つの架構空間Ｓ内に制振装置
１０をただ一つ備えた場合を示したが、図８に示すよう
に一つの架構空間Ｓ内に、必要に応じて複数の制振装置
１０を備えても良い。

【００３７】ところで、本実施形態の制振構造体１６の
第１制振板３４を３枚構造と、第２制振板３６を２枚構
造とした場合を開示したが、それぞれの枚数はこれに限
ることなく１枚以上であれば良く、それぞれの重合部３
８に設けた粘弾性体４０に効率よく振動エネルギーを伝
達できる構造であれば良い。

【００３８】上記実施形態では、鉄筋コンクリート造建
物１２を例示して説明したけれども、梁をＲＣ造とした
Ｓ造やＳＲＣ造などの混合構造物に対しても本発明を適
用できることはもちろんである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の建造物の制
振装置は、建造物に振動が入力されて上方ＲＣ梁と下方
ＲＣ梁との間に水平方向の相対変位が発生すると、この
相対変位は制振構造体に入力されて第１制振板と第２制
振板とを相対移動し、この相対移動力がエネルギー吸収
体によって吸収されて上記建造物を制振することができ
る。このとき、上記エネルギー吸収体として粘弾性素材
を用いたので、それぞれ変形量の異なる風と地震による
両振動に対しても有効に作動して、建造物を効果的に制
振することができる。そして、上記制振構造体は上，下
方ＲＣ梁から突出される上，下方突出部間の狭くなった
スペースに取り付けられるので、上記第１，第２制振板
は上下寸法が短くて済むため、振動入力時にこれら第
１，第２制振板に作用するモーメントを小さくできる。
このため、上記制振構造体は、制振板の強度確保に制限
されることなく、本来の制振性能を容易に確保すること
ができる。

【００４０】また、上方および下方のＲＣ梁からそれぞ
れ突出部を突出してこれら突出部間に制振構造体を取り
付ける構造であるので、新築の建造物はもちろん、既存
の建造物に対しても採用することができる。

【００４１】また、上記エネルギー吸収体に、温度依存
性の小さい粘弾性体を用いることにより、振動入力時の
エネルギー吸収体は温度に係わりなく略一定したエネル
ギーの吸収率を得ることができるため、寒冷地や熱帯地
等の外気温に影響されることなくムラ無く安定した制振
機能を発揮することができる。

【００４２】更に、上記突出部と上記ＲＣ梁とにわたっ
てＰＣ鋼棒を配設し、該ＰＣ鋼棒にプレストレスを導入
することにより、突出部に内部応力を付加してひび割れ
を防止することができるとともに、突出部とＲＣ梁との
結合強度を向上できる。従って、大きな振動エネルギー
が入力された場合にも、突出部の破壊を防止して上，下
方ＲＣ梁間の相対変位を確実に制振構造体に伝達できる
ため、該制振構造体による高い制振効率を確保すること
ができる。

【００４３】更にまた、上記制振構造体には、上記突出
部への取り付け部分にスタッドを突設し、このスタッド
を該突出部内に埋設することにより、制振構造体と突出
部との間をより強固に結合することができ、上，下方Ｒ
Ｃ梁の相対変位を効率良く制振構造体に伝達できるた
め、該制振構造体による高い制振効率を確保することが
できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制振装置が適用される建造物の架構の
一実施形態を部分的に示す要部正面図である。

【図２】図１中Ａ−Ａ線断面図である。

【図３】図１中Ｂ部を拡大した部分拡大図である。

【図４】図３中Ｃ−Ｃ線断面図である。

【図５】本発明の制振構造体の一実施形態を示す縦断面
図である。

【図６】本発明の制振構造体の一実施形態を示す正面図
である。

【図７】図３中Ｄ−Ｄ線断面図である。

【図８】本発明の制振装置の他の配設状態を示す建造物
の架構の要部正面図である。

【符号の説明】

１０ 制振装置 １２ 鉄筋コンクリート造建物 １４ ＲＣ梁 １４ａ 上方ＲＣ梁 １４ｂ 下方ＲＣ梁 １６ 制振構造体 １８ 上方突出部 ２０ 下方突出部 ３０ ＰＣ鋼棒 ３４ 第１制振板 ３６ 第２制振板 ３８ 重合部分 ４０ 粘弾性体 ５６，５８ スタッド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠藤 文明 東京都港区港南２丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 Ｆターム(参考） 2E002 FA04 LB05 LC11 MA12 3J048 AA02 AB01 BC04 BD08 EA38

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交互に配置される第１制振板および第２
   制振板と、これら第１，第２制振板の重合部分間に介在
   されて、両制振板の相対移動に伴って振動エネルギーを
   吸収する粘弾性素材を用いたエネルギー吸収体とを備え
   て制振構造体を構成する一方、上方ＲＣ梁および下方Ｒ
   Ｃ梁からそれぞれ上方突出部および下方突出部を対向し
   て突出し、これら上，下方突出部間に、上記第１，第２
   制振板の一方が上方突出部に、他方が下方突出部にそれ
   ぞれ一体化されるようにして上記制振構造体を取り付け
   ることを特徴とする建造物の制振装置。
2. 【請求項２】 上記エネルギー吸収体に、温度依存性の
   小さい粘弾性体を用いることを特徴とする請求項１に記
   載の建造物の制振装置。
3. 【請求項３】 上記突出部と上記ＲＣ梁とにわたってＰ
   Ｃ鋼棒を配設し、該ＰＣ鋼棒にプレストレスを導入する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の建造物の制
   振装置。
4. 【請求項４】 上記制振構造体には、上記突出部への取
   り付け部分にスタッドを突設し、このスタッドを該突出
   部内に埋設することを特徴とする請求項１から３のいず
   れかに記載の建造物の制振装置。