JP2001220918A - 荷重変化速度に対応した剛性可変装置およびブレース構造 - Google Patents

荷重変化速度に対応した剛性可変装置およびブレース構造

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JP2001220918A
JP2001220918A JP2000033767A JP2000033767A JP2001220918A JP 2001220918 A JP2001220918 A JP 2001220918A JP 2000033767 A JP2000033767 A JP 2000033767A JP 2000033767 A JP2000033767 A JP 2000033767A JP 2001220918 A JP2001220918 A JP 2001220918A
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load
speed
rigidity
brace
variable
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JP2000033767A
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English (en)
Inventor
Matsutaro Seki
松太郎 関
Yoshihiro Fujita
佳広 藤田
Masaaki Yasui
雅明 安井
Koichi Nakatsuka
光一 中塚
Ritsuko Ishikawa
理都子 石川
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Obayashi Corp
Original Assignee
Obayashi Corp
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  • Vibration Dampers (AREA)
  • Load-Bearing And Curtain Walls (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さい速度で変化する荷重と大きい速度で変
化する荷重とが作用する時の相反する要求剛性を満足す
るとともに、メンテナンスフリーを可能とする荷重変化
速度に対応した剛性可変装置およびブレース構造を提供
する。 【解決手段】 建物架構13のブレース15に、小さい
速度で変化する荷重に対しては低剛性で該小さな速度変
化荷重によって生じる変位を許容し、かつ、大きい速度
で変化する荷重に対しては高剛性で該大きな速度変化荷
重によって生じる変位に抵抗する可変剛性手段19を備
える。前記可変剛性手段19は粘弾性体とすることが好
ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、入力される荷重の
変化速度の大小に応じて、その剛性が変化する荷重変化
速度に対応した剛性可変装置およびそれを利用したブレ
ース構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のビルなどの建築物では、S造に限
ることなくSRC造やRC造にあっても耐震強度を高め
るためにブレースが設けられる。該ブレースは地震や風
などの大きい速度で変化する荷重に対して、その軸剛性
をもって建築物の変形を抑制できるようになっている。
従って、ブレースには、大きな速度変化荷重に対処すべ
く、大きな軸剛性が要求されることになる。
【0003】一方、前記建築物には大きな速度変化荷重
のみならず、不同沈下時、温度変化時の膨張、仮設時の
施工作業などを原因とする小さい速度で変化する荷重が
作用して、応力が増加する。このような小さな速度変化
荷重は長期間に亘って緩慢に作用し、これがブレースに
作用するとブレースに内部応力を発生させて、その性能
に悪影響を与える。従って、小さな速度変化荷重に対し
ては、ブレースに発生する内部応力を解放させる必要が
ある。
【0004】このため、このような小さな速度変化荷重
に対しては、(イ)ブレース取付け部のボルト穴にルー
ズホールを設けて、ある程度の寸法許容性を持たせた
り、また、(ロ)ターンバックルなどのねじ機構により
ブレース長さを調整したり、更には、(ハ)ボルトの本
締め時期を調整するなどの対策が施されるようになって
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の小さな速度変化荷重に対応したブレースの応力解
放対策では、(イ)のルーズホールを設けた場合には応
力解放のメンテナンスが必要になるとともに、風や地震
による大きい速度で変化する荷重に対して十分な剛性を
発揮できなくなる。また、(ロ)のブレース長さ調整で
は長さ調整のために応力の測定や管理を行うため作業が
煩雑になり、そのためのメンテナンスが必要になってく
る。更に、(ハ)の本締め時期調整では、ボルトの本締
めの遅れによる工程の長期化が来されてしまう。
【0006】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、小さい速度で変化する荷重と大きい
速度で変化する荷重とが作用する時の相反する要求剛性
を満足するとともに、メンテナンスフリーを可能とする
荷重変化速度に対応した剛性可変装置およびブレース構
造を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明の荷重変化速度に対応した剛性可変装置およ
びブレース構造は、構造体の荷重伝達経路、たとえば建
物架構のブレースに、小さい速度で変化する荷重に対し
ては低剛性で該小さな速度変化荷重によって生じる変位
を許容し、かつ、大きい速度で変化する荷重に対しては
高剛性で該大きな速度変化荷重によって生じる変位に抵
抗する可変剛性手段を備えたことを特徴とする。
【0008】この構成によれば、構造体の荷重伝達経路
に剛性可変手段が設けられ、この可変剛性手段は、小さ
い速度で変化する荷重、つまり緩慢に変化する荷重に対
しては剛性が小さく当該小さな速度変化荷重によって生
じる変位を許容するため、前記荷重伝達経路の変位に対
して自由に変形追随して応力を解放することができる。
一方、大きい速度で変化する荷重、つまり急激に変化す
る荷重に対しては剛性が大きく当該大きな速度変化荷重
によって生じる変位に抵抗するため、前記荷重伝達経路
の剛性を高めて構造体としての本来の強度を確保するこ
とができる。従って、荷重の変化速度が大小異なる荷重
に対する要求剛性を同時に満足することができる。ま
た、荷重変化速度が小さい場合に変形追随機能が発揮さ
れるため、荷重伝達経路の寸法調整のためのメンテナン
スフリーを達成することができる。
【0009】殊に、不同沈下時、温度変化時の膨張、仮
設時の施工作業などに起因して緩慢に入力される荷重変
位に対して、ブレースに対する応力解放や長さ調整のた
めのメンテナンスを不要とすることができる。一方、地
震や風に対してはブレースの軸剛性を確保でき、建物架
構の変形を抑制することができる。
【0010】更に、前記可変剛性手段を粘弾性体として
構成することにより、容易に所望の性能を得ることがで
き、ひいては剛性可変装置の構造を簡単にすることがで
きる。
【0011】
【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3は本発明の荷
重変化速度に対応した剛性可変装置およびブレース構造
の一実施形態を示し、図1はブレースを設けた建物架構
を模式的に示す概略構成図、図2は剛性可変手段の取付
け状態を示す要部拡大断面図、図3は可変剛性手段の素
材特性をそれぞれ示すグラフである。
【0012】本発明の荷重変化速度に対応した剛性可変
装置10の基本とする構成は、構造体の荷重伝達経路、
たとえば建物架構13のブレース15に、小さい速度で
変化する荷重に対しては低剛性で当該小さな速度変化荷
重によって生じる変位を許容し、かつ、大きい速度で変
化する荷重に対しては高剛性で当該大きな速度変化荷重
によって生じる変位に抵抗する可変剛性手段19を備え
て構成される。この可変剛性手段19としては粘弾性体
を用いることが好ましい。
【0013】即ち、本実施形態の剛性可変装置10は、
図1に示すように鉄骨柱11および鉄骨梁12が矩形状
に結合されてラーメン構造となる構造体としてのS造の
建物架構13に適用される。鉄骨柱11および鉄骨梁1
2で囲まれた矩形状の開口部14にはブレース15が取
付けられる。該ブレース15は、本実施形態では開口部
14の対角状に取付けられるX型となっている。勿論、
該ブレース15はこれに限ることなくY型、K型、M型
など、一般に用いられる構造形態のものを用いることが
できる。
【0014】ここで、図2に示すように荷重伝達経路と
なる前記ブレース15の下端部が鉄骨柱11に結合され
る部分に前記剛性可変装置10が組み込まれる。該剛性
可変装置10は、鉄骨柱11に固定されるブラケット1
6と、該ブラケット16の先端部に設けられる筒体17
と、前記ブレース15の下端部に取付けられ該筒体17
内に所定隙間をもって遊嵌される挿入体18と、これら
筒体17と挿入体18との間に介装される可変剛性手段
19とを備えて構成される。
【0015】前記ブラケット16は略三角形を成す鋼板
で形成され、これの頂点部分が前記ブレース15を指向
するようにして、下辺が鉄骨柱11に垂直に溶接され、
該ブラケット16の前記頂点部分に前記筒体17が、こ
れの中心軸を前記ブレース15の配置方向と一致するよ
うにして嵌め込まれて固定される。前記挿入体18は、
ブレース15の下端部に形成したねじ部を螺着してWナ
ット20で固定され、該挿入体18の先端と前記筒体1
7の底部との間に所定の隙間Sが設けられる。
【0016】前記可変剛性手段19はゴム状の粘弾性体
で円筒形に形成され、その内周が挿入体18に固着され
るとともに、外周が筒体17に固着される。この粘弾性
体で形成される可変剛性手段19は、前記ブレース15
に入力される小さい速度で変化する荷重に対して剛性が
小さく当該小さな速度変化荷重によって生じる変位を許
容し、かつ、大きい速度で変化する荷重に対して剛性が
大きく当該大きな速度変化荷重によって生じる変位に抵
抗する性質を有する。
【0017】小さな速度変化荷重としては、上述したよ
うに不同沈下による強制変形、温度変化による膨張変
形、仮設時の施工作業に起因する変形などが挙げられ、
これらによる荷重は緩慢に作用して、そのときの応力が
ブレース15と鉄骨柱11との間の剛性可変装置10に
入力される。また、大きな速度変化荷重としては地震や
風などによる変形があり、これらによる荷重は急激に作
用して、この場合の応力もブレース15と鉄骨柱11と
の間の剛性可変装置10に入力される。
【0018】前記可変剛性手段19は、その性質により
図3(a)〜(c)に示す素材特性を備える。同図
(a)は、可変剛性手段19の等価剛性(せん断剛性を
せん断面積/厚さで基準化したもの)を、加振振動数を
横軸にとって表したものである。また、同図(b)はせ
ん断ひずみ(変形/厚さ)と荷重との関係を示したもの
である。加振振動数の大きさは荷重の速度変化の大きさ
と対応しており、荷重の速度変化が大きいほど等価剛性
が大きくなる。同図(c)は不同沈下が生じた状態で地
震が発生した場合のひずみ−荷重関係を示したものであ
る。
【0019】以上の構成により本実施形態の剛性可変装
置10は、不同沈下、温度変化、仮設時の施工時の変形
や地震、風などを原因として、建物架構13を変形させ
る外力が作用した場合、この外力は鉄骨柱11、鉄骨梁
12を介してブレース15に変形力として作用する。こ
の際、該ブレース15に作用する当該変形力は剛性可変
装置10にも入力される。
【0020】このとき、可変剛性手段19に入力される
外力が、不同沈下、温度変化、仮設時の施工作業などの
ように小さな速度変化荷重、つまり緩慢に変化する荷重
に対しては可変剛性手段19の剛性が小さく、ブレース
15に作用する外力に対して自由に変形追随(クリープ
変形の増大)して応力を解放することができる。従っ
て、緩慢な荷重変化によるブレース15の応力解放や長
さ調整のためのメンテナンスが不要となる。
【0021】一方、地震や風などのように大きな速度変
化荷重、つまり急激に変化する荷重に対しては前記可変
剛性手段19の剛性が大きく、前記ブレース15の剛性
を高めて補強部材としての本来の強度を発揮させ、建物
架構13の変形を抑制することができる。
【0022】従って、本実施形態では剛性可変装置10
によって荷重の変化速度が大小異なる荷重に対する要求
剛性を同時に満足することができる。また、該剛性可変
装置10は、剛性変化する可変剛性手段19を相対変位
部分に介在させるのみであるため、格別の装置や機構が
不要で、爾後のメンテナンスフリーを達成することがで
きる。
【0023】また、前記可変剛性手段19を粘弾性体と
して構成することにより、容易に所望の性能を得ること
ができ、ひいては剛性可変装置10の構造を簡単にする
ことができる。
【0024】ところで、可変剛性手段19は粘弾性体に
限ることなく、該可変剛性手段19に要求される機能、
即ち、小さい速度で変化する荷重に対しては低剛性で該
小さな速度変化荷重によって生じる変位を許容し、か
つ、大きい速度で変化する荷重に対しては高剛性で該大
きな速度変化荷重によって生じる変位に抵抗する機能を
備えたものであればよい。メンテナンス不要の点からし
て粘弾性体が最も好ましいが、流体の漏出などに対する
メンテナンスを保証できる場合には例えば、オリフィス
を備えたオイルダンパーや電気粘性流体(ER流体)を
用いることができる。該電気粘性流体は、電場を印加す
ることによって粘度が瞬間的に変化し、また、その変化
が可逆的となる流体で、電場無印加時に低粘度となり、
電場印加によって粘度が数百倍まで連続して変化する性
質を有する。従って、これを本発明に適用した場合に
は、所定の加振振動数を検知した時に、所定の電場を印
加すれば目的を達成することができる。
【0025】また、本実施形態では建物架構13のブレ
ース15を荷重伝達経路として、これに剛性可変装置1
0を設けた場合を開示したが、これ以外にも建物架構1
3の構成部材、例えば鉄骨柱11や鉄骨梁12に剛性可
変装置10を設けてもよく、また、建物架構13以外の
一般的な構造体、例えば、タワーや橋にあっても本発明
を適用することができる。更に、前記建物架構13はS
造に限ることなく、SRC造やRC造にあっても本発明
を適用することができる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明の荷重変化速
度に対応した剛性可変装置およびブレース構造は、可変
剛性手段が、小さい速度で変化する荷重、つまり緩慢に
変化する荷重に対しては剛性が小さく当該小さな速度変
化荷重によって生じる変位を許容するため、前記荷重伝
達経路の変位に対して自由に変形追随して応力を解放す
ることができる。一方、大きい速度で変化する荷重、つ
まり急激に変化する荷重に対しては剛性が大きく当該大
きな速度変化荷重によって生じる変位に抵抗するため、
前記荷重伝達経路の剛性を高めて構造体としての本来の
強度を確保することができる。従って、荷重の変化速度
が大小異なる荷重に対する要求剛性を同時に満足するこ
とができるとともに、荷重変化速度が小さい場合に変形
追随機能が発揮されて、荷重伝達経路の寸法調整のため
のメンテナンスフリーを達成することができる。
【0027】殊に、不同沈下時、温度変化時の膨張、仮
設時の施工作業などに起因して緩慢に入力される荷重変
位に対して、ブレースに対する応力解放や長さ調整のた
めのメンテナンスを不要にできる一方、地震や風に対し
てはブレースの軸剛性を確保でき、建物架構の変形を抑
制することができる。
【0028】更に、前記可変剛性手段を粘弾性体として
構成することにより、容易に所望の性能を得ることがで
き、ひいては剛性可変装置の構造を簡単にすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態であって、ブレースを設け
た建物架構を模式的に示す概略構成図である。
【図2】本発明の一実施形態であって、剛性可変装置の
取付け状態を示す要部拡大断面図である。
【図3】本発明の一実施形態に用いられる可変剛性手段
の素材特性をそれぞれ示すグラフである。
【符号の説明】
10 剛性可変装置 13 建物架構(構造体) 15 ブレース(荷重伝達経路) 19 可変剛性手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16F 7/00 F16F 7/00 F 15/08 15/08 D (72)発明者 安井 雅明 大阪府大阪市中央区北浜東4番33号 株式 会社大林組本店内 (72)発明者 中塚 光一 大阪府大阪市中央区北浜東4番33号 株式 会社大林組本店内 (72)発明者 石川 理都子 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 Fターム(参考) 2E002 EB13 FA02 FB15 HA02 HA04 HB02 HB14 HB16 JB02 JB14 JB16 LA00 LA03 LC00 MA12 MA13 2E125 AA03 AA13 AA33 AB01 AC15 AC18 AG32 AG57 BB08 BB23 BB36 BD01 BD06 BE08 BF04 CA04 CA13 CA78 CA89 CA98 EA25 EA33 3J048 BD08 EA38 3J066 AA26 BB04 BC05 BD10

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造体の荷重伝達経路に、小さい速度で
    変化する荷重に対しては低剛性で該小さな速度変化荷重
    によって生じる変位を許容し、かつ、大きい速度で変化
    する荷重に対しては高剛性で該大きな速度変化荷重によ
    って生じる変位に抵抗する可変剛性手段を備えたことを
    特徴とする荷重変化速度に対応した剛性可変装置。
  2. 【請求項2】 前記可変剛性手段は粘弾性体であること
    を特徴とする請求項1に記載の荷重変化速度に対応した
    剛性可変装置。
  3. 【請求項3】 建物架構のブレースに、小さい速度で変
    化する荷重に対しては低剛性で該小さな速度変化荷重に
    よって生じる変位を許容し、かつ、大きい速度で変化す
    る荷重に対しては高剛性で該大きな速度変化荷重によっ
    て生じる変位に抵抗する可変剛性手段を備えたことを特
    徴とするブレース構造。
  4. 【請求項4】 前記可変剛性手段は粘弾性体であること
    を特徴とする請求項3に記載のブレース構造。
JP2000033767A 2000-02-10 2000-02-10 荷重変化速度に対応した剛性可変装置およびブレース構造 Pending JP2001220918A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013234046A (ja) * 2012-05-09 2013-11-21 Toshiba Elevator Co Ltd エスカレータの設置構造
JP2014012563A (ja) * 2012-07-03 2014-01-23 Toshiba Elevator Co Ltd 乗客コンベア
JP2018109276A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 太平洋マテリアル株式会社 制振ブレース接合構造

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