JP2001288924A

JP2001288924A - 制振構造物

Info

Publication number: JP2001288924A
Application number: JP2000111894A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kato; 稔加藤; Hiroki Ueda; 宏樹上田; Toru Okada; 徹岡田; Yuichi Mimura; 裕一三村; Hiroshi Okamura; 宏志岡村; Tomohiko Kaminaka; 智彦上仲
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2001-10-19

Abstract

(57)【要約】【課題】建築構造物等の地震等による揺れを軽減する
ために設けられる板状ダンパ等の剪断型制振装置への面
外方向の力の伝達を軽減することができる制振構造物を
提供する。【解決手段】柱１２ａ，１２ｂと梁１１ａ，１１ｂと
により面を形成する建築構造物の前記面内に配設され、
前記建築構造物の前記面内の揺れを軽減する板状ダンパ
１４を備え、前記板状ダンパ１４と前記建築構造物の柱
１２ａ，１２ｂまたは梁１１ａ，１１ｂに連結手段１３
を介して連結されてなる制振構造物１０であって、前記
連結手段１３に、前記建築構造物を介して伝達される前
記面外方向の力を軽減する伝達軽減手段１５を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物や橋梁等の建
築構造物、機械装置等の構造物の地震等における揺れを
軽減するために用いられる制振構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】地震等によって建物等の建築構造物は揺
れると、その振動エネルギーが大きい場合、建築構造物
自体に破損等が生じ、大きな被害が発生することにな
る。このため、従来から、建築構造物の振動を低減する
ための各種の制振構造物が開発されている。

【０００３】例えば、図９（ａ）・（ｂ）に示すよう
に、極低降伏点鋼によりなる矩形状のパネル５１を形成
し、このパネル５１の四辺に補剛部材５２を溶接により
剛接合して構成した板状ダンパ５３を用いてなる制振構
造物が提案されている。通常、この種の制振構造物６０
は、図１０に示すように、例えば、建築物の隣接する２
本の柱５６で挟まれた梁５７の中間点に配置された後、
上面に連結部材５５が設けられると共に、連結部材５５
から柱５６と梁５７と接合部にかけてブレース５４が左
右対称に設けられることによって、地震等の外力による
揺れがブレース５４を介して伝達されるように組付けら
れる。そして、揺れがブレース５４を介して板状ダンパ
５３に伝達されたときに、補強部材５２によりパネル５
１を一様に剪断変形させることによって揺れを効率良く
吸収して柱５６や梁５７の揺れを軽減させる。

【０００４】しかしながら、前記従来の方法では、柱５
６と梁５７で形成される面の面内の揺れは、板状ダンパ
５３によって軽減することが可能であるが、面の面外方
向に力が作用した場合、想定外の変形が生じて板状ダン
パ５３が破損する可能性があった。また、面の面外方向
に力が作用した場合、面外に曲げられることによって板
状ダンパ５３が平面を保てなくなり座屈を起こした状態
と同じになるため、制振性能が低下し、この状態で揺れ
を繰り返すと板状ダンパ５３が破損する可能性があっ
た。

【０００５】また、例えば、特開平５−２６２７５号公
報や、特公平５−４４５１３号公報に示されているよう
に、建築構造物に対して制振装置の一端を固定し、他端
を軸方向に移動可能な構造にして軸力が作用しない構造
のものもある。また、特開平４−１６９６６５号公報に
ように、十字プレートを用いて制振装置を建築構造物に
固定し軸方向の力を低減する構造のものや、特開平５−
１０６３６７号公報のように、制振装置を建築構造物に
従来通り固定するが、その構造を簡略化しているものが
ある。

【０００６】これらに開示されている制振構造物も、前
述の板状ダンパを用いた制振構造物同様に、制振する方
向である面内方向には力を伝えるが、面に交差する面外
方向の力の伝達は回避できないという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、建
築構造物等の地震等による揺れを軽減するために設けら
れる板状ダンパ等の制振装置への面外方向の力の伝達を
軽減することができる制振構造物を提供することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１の制振構造物は、柱と梁とにより面
を形成する建築構造物の前記面内に配設され、前記建築
構造物の前記面内の揺れを軽減する板状ダンパを備え、
前記板状ダンパと前記建築構造物の柱または梁に連結手
段を介して連結されてなる制振構造物であって、前記連
結手段は、前記建築構造物を介して伝達される前記面外
方向の力を軽減する伝達軽減手段を有することを特徴と
する。上記構成によると、板状ダンパにより地震や風荷
重等の外力による揺れを吸収する一方で、建築構造物の
面外方向からの力を板状ダンパに軽減して伝達し、制振
装置の破損を防止することができる。ここで、面内方向
とは、柱と梁とにより形成される面に平行な方向をい
い、面外方向とは、柱と梁とにより形成される面に対し
てあらゆる方向から交差する方向をいう。

【０００９】また、請求項２に記載の制振構造物は、請
求項１において前記伝達軽減手段は、面内方向の力を伝
達し、面外方向の力の伝達を軽減する回転継手若しくは
スライド継手であって、前記板状ダンパが、前記回転継
手若しくはスライド継手のいずれか一方若しくは両方を
介して連結されている。上記構成によると、建築構造物
の面外方向からの力を確実に軽減して板状ダンパに伝達
することができる。ここで、回転継手は支点位置が移動
せず、自身の回転運動によって、面外方向に作用する力
を軽減して板状ダンパに伝達することができる。一方、
スライド継手は、面外方向にのみスライド運動するよう
に設けられ、そのスライド運動によって、面外方向の力
を軽減して板状ダンパに伝達しているが、スライド運動
であるため、その視点位置が移動する。しかしながら、
スライド運動のストロークを調整することにより、面外
方向に作用する大きな力を軽減できる。

【００１０】また、請求項３に記載の制振構造物は、請
求項２において前記建築構造物は、一対の柱と一対の梁
とから面を形成し、前記板状ダンパの下方端または上方
端は、下側または上側の梁の略中央に連結され、前記板
状ダンパの上方端または下方端は、斜め配置の一対のブ
レースを介して連結され、前記伝達軽減手段は、前記下
側または上側の梁と前記板状ダンパの下方端または上方
端との間、前記板状ダンパの上方端または下方端と前記
ブレースの間、前記ブレースと前記梁の上側または下側
との間に、前記伝達軽減手段が前記回転継手の場合はこ
れらのうちのいずれか二つ以上に、前記伝達軽減手段が
前記スライド継手の場合はこれらのうちのいずれか一つ
以上に、設けられている。上記構成によると、面外方向
に作用する力を確実に軽減して板状ダンパに伝達するこ
とが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第１の実
施形態を図１、図２、図６及び図７を参照しながら以下
に説明する。第１の実施形態に係る制振構造物１０は、
図１に示すように、２本の柱１２ａ，１２ｂと梁１１
ａ，１１ｂとにより形成される面に、板状ダンパ１４
が、一方端及びその対向する他方端にこの板状パネル１
４に交差する方向、即ち面外方向に作用する力を軽減し
て板状パネル１４に伝達する伝達軽減手段１５を介して
連結されている。即ち、一対の柱１２ａ，１２ｂと一対
の梁１１ａ，１１ｂとから面を形成し、板状ダンパ１４
の下方端が、下側の梁１１ｂの略中央に伝達軽減手段１
５を介して連結され、板状ダンパ１４の上方端が、板状
ダンパ１４側に伝達軽減手段１５を有する斜め配置の一
対のブレース１３を介して上側の梁１１ａに連結固定さ
れている。

【００１２】ここで、伝達軽減手段としては、回転継手
１５を使用することができる。回転継手１５としては、
例えば、図６に示すように、左右に軸３０を延在する円
柱部材３６と、軸３０に嵌合し、軸３０の外径と同等の
内径を有した円筒部材３４ａ，３４ｂと、それぞれ円柱
部材３６及び円筒部材３４ａ，３４ｂに固定され、ブレ
ース１３若しくは板状ダンパ１４に連結される接合部材
３２、３３とで構成され、軸３０と円筒部材３４ａ，３
４ｂからなる滑り軸受からなるものがある。また、図７
に示すように、軸３０と円筒部材３４ａ，３４ｂ間に中
空部を設け、その中空部にボール３１を複数設け、この
ボール３１と、円筒部材３４ａ，３４ｂと、軸３０とか
らなるころがり軸受からなるものが例示できる。これ
ら、回転継手１５は、図１（ｂ）に示すように、接合部
材３２、３３を介して、面外方向に回転するように設置
されている。これによって、ブレース１３で伝達される
地震等によって発生する揺れのうち、面外方向の揺れ
は、円筒部材３６と円柱部材３４ａ，３４ｂとが逆方向
に回転する回転運動によって吸収され、軽減されて板状
ダンパ１４に伝達されるようになる。この際、これら回
転継手１５は支点位置が変化することがない。このた
め、曲げモーメントが作用することがあるので、その曲
げモーメントを軽減させるよう、梁１１ａ，１１ｂ間に
２個以上設けることが好ましい。

【００１３】板状ダンパ１４は、一般的に使用されてい
る剪断型板状ダンパであれば、特に制限はなく、例え
ば、図９に示すような従来から使用されているものを使
用することができる。この板状ダンパに用いられる制振
用のパネルには、超塑性特性を示すＺｎ−Ａｌ合金やＡ
ｌ系合金等からなるものを適用できる。これによって、
面内方向に伝わる力を確実に軽減することができる。

【００１４】ブレース１３は、一方端を一対の柱１２
ａ，１２ｂと一対の梁１１ａ，１１ｂとで形成される面
の上側の両コーナに固定し、他方端を、伝達軽減手段１
５である回転継手１５を介して板状ダンパ１４に連結し
ている。これによって、一対の柱１２ａ，１２ｂと一対
の梁１１ａ，１１ｂとで形成される面に作用する面内方
向の力を確実に板状ダンパ１４に伝達するとともに、面
外方向に作用する力を軽減して板状ダンパ１４に伝達す
るように組付けられている。

【００１５】前記構成における制振構造物１０の動作に
ついて説明する。尚、以下の説明においては、中層高層
建築物に適用した場合の動作について説明するが、本発
明に係る制振構造物は、これに限定されるものではな
く、橋梁や機械装置等の構造物に適用することもでき
る。

【００１６】先ず、図１に示すように、隣接する２本の
柱１２ａ，１２ｂで挟まれた梁１１ａ，１１ｂで形成さ
れる面に、板状パネル１４を回転継手１５を介して下側
の梁１１ｂに連結する。次に、板状パネル１４の上方端
に回転継手１５を設け、この回転継手１５から上側の柱
１２ａ，１２ｂと梁１１ａの接合部にかけてブレース１
３を左右対称に設け、組付けられている。

【００１７】２本の柱１２ａ，１２ｂで挟まれた梁１１
ａ，１１ｂで形成される面に、地震等による揺れ等によ
って作用する面内方向の力は確実に板状パネル１４に伝
達される。また、面外方向に作用する力は回転継手１５
によって吸収され、軽減されて伝達されることになる。
これによって、地震等による揺れ等によって面内方向に
作用する力は、板状パネル１４によって、吸収されて、
揺れを低減させる。

【００１８】また、板状パネル１４に、作用する面外方
向の力は、伝達軽減手段として使用されている回転継手
１５によって吸収され、軽減されて伝達されている。こ
のため、板状パネル１４は、面外方向に対して想定外の
力の影響を受けることがなくなり、制振性能が低下する
ことがなく、また、破損することもなくなる。

【００１９】なお、回転継手１５は、前述のように、板
状パネル１４の両端に設ける構成に限定されるものでな
く、ブレース１３によって伝達される面外方向の力が軽
減して板状パネル１４に伝達できる構造であればよく、
例えば、図２に示すように、ブレース１３の一方端に回
転継手１５を設け、上側の梁１１ａに連結し、ブレース
１３の他方端を板状パネル１４に固定することもでき
る。この場合も、回転継手１５によって、面外方向の力
が軽減されて板状パネル１４に伝達されるため、板状パ
ネル１４に想定外の力が伝達せず、板状パネル１４の破
損が抑制される。

【００２０】また、図示していないが、図１及び図２に
示す構造を組み合わせたような構造の制振構造物として
もよい。具体的には、板状パネル１４の両端に回転継手
１５を設けるとともに、ブレース１３の上側梁１１ａへ
の取付部にも回転継手１５を設けるようにしてもよい。

【００２１】（実施形態２）次に本発明にかかる制振構
造物１０の第２の実施形態を図３乃至図５、及び図８を
参照しながら以下に説明する。第２の実施形態に係る制
振構造物１０は、第１の実施形態に係る制振構造物１０
に伝達軽減手段として用いられていた回転継手１５にか
わり、スライド継手を用い、面外に作用する力を軽減し
て板状パネル１４に伝達する構造になっている。

【００２２】スライド継手２０は、図８に示すように、
ブレース１３と連結し滑り運動をするスライダー３５
と、スライダー３５の左右への動きを拘束する枠体４１
ａ，４１ｂと、スライダー３５と接し、他部材と連結さ
れる下枠４０とから構成されている。そして、面外方向
にのみ移動可能なように設置され、スライド運動するこ
とによって、面外方向の力を軽減して板状パネル１４に
伝達している。そのため、スライド運動のストロークを
調整することで、軽減できる力の大きさも調整すること
が可能となる。また、スライド継手２０は、このように
スライド運動するため、梁１１ａ，１１ｂ間に２個以上
設けると、抜けてしまうことがあるため、スライド継手
のみ使用する場合は、１個のみ設けることが好ましい。
なお、前述の回転継手１５と組み合わせて使用すること
で、一層、面外方向に作用する力を軽減するができる。

【００２３】具体的には、図３（ａ）・（ｂ）に示すよ
うに、一対の柱１２ａ，１２ｂと一対の梁１１ａ，１１
ｂとによって形成されている面の下側の梁１１ｂの中間
点に、板状パネル１４の下方端が直接固定され、その上
方端に、図８に示すような面外方向にのみスライド可能
なスライダー３５を有するスライド継手２０ａが設けら
れ、このスライド継手２０ａを介してブレース１３が柱
１２ａ，１２ｂと梁１１ａとの接合部にかけて左右対称
となるように組付けられて連結されている構造となって
いる。ここで、スライド継手２０ａは、図示のように、
各ブレース１３にそれぞれ独立して設けらるようにして
も、１個のスライド継手としてもよい。

【００２４】また、図４（ａ）・（ｂ）に示すように、
一対の柱１２ａ，１２ｂと一対の梁１１ａ，１１ｂとに
よって形成されている面の下側の梁１１ｂの中間点に、
板状パネル１４の下方端が直接固定され、その上方端
に、ブレース１３が固定され、柱１２ａ，１２ｂと梁１
１ａとの接合部にかけて左右対称となるように組付けら
れている。そして、ブレース１３の他端部に、それぞれ
スライド継手２０ｂが設けられて、面外方向の力を軽減
して板状パネル１４に伝達するような構造とすることも
できる。

【００２５】また、図５（ａ）・（ｂ）に示すように、
一対の柱１２と一対の梁１１とによって形成されている
面の下側の梁１１ｂの中間点に、板状パネル１４の下方
端をスライド継手２０ｃを介して連結して、その上方端
に、ブレース１３が固定され、柱１２と梁１１ａとの接
合部にかけて左右対称となるように組付けられている。
ブレース１３は他端部で柱１２と梁１１ａとの接合部に
固定された構造とすることもできる。これによっても、
一対の柱１２と一対の梁１１とによって形成されている
面の面外方向に作用する力を軽減して板状パネル１４に
伝達できる構造とすることができる。

【００２６】また、図示していないが、回転継手１５と
スライド継手２０を組み合わせて使用することも可能で
ある。例えば、板状パネル１４の一方端にスライド継手
を設け、他方端に回転継手を設けて、一対の柱１２と一
対の梁１１とによって形成されている面に連結すること
も可能である。

【００２７】なお、本発明に係る制振構造物は、面内方
向に作用する揺れ等を制振する板状パネルに、その面外
方向に作用する力を軽減して伝達できる継手であれば、
前述の実施形態に例示した回転継手やスライド継手に限
定されるものではなく、また、板状パネルの取付位置等
についても限定されるものではない。例えば、板状パネ
ルを柱と梁とで形成される面の略中心に位置させ、面の
４角の柱と梁の接合部にこれら面外方向に作用する力を
軽減して伝達できる回転継手やスライド継手単独もしく
は組み合わせて用い、これらを介してブレース等で連結
した制振構造物とすることもできる。また、板状パネル
を一対の柱と一対の梁によって形成される面の上側の梁
に連結し、本実施形態と天地逆の構造とすることもでき
る。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明は、柱と梁とにより面を
形成する建築構造物の前記面内に配設され、前記建築構
造物の前記面内の揺れを軽減する板状ダンパを備え、前
記板状ダンパと前記建築構造物の柱または梁に連結手段
を介して連結されてなる制振構造物であって、前記連結
手段は、前記建築構造物を介して伝達される前記面外方
向の力を軽減する伝達軽減手段を有することを特徴とす
る構成である。上記構成によると、板状ダンパにより地
震や風荷重等の外力による揺れを吸収する一方で、建築
構造物の面外方向からの力を板状ダンパに軽減して伝達
し、制振装置の破損を防止することができる効果を奏す
る。

【００２９】請求項２の発明は、請求項１に記載の制振
構造物であって、前記伝達軽減手段は、面内方向の力を
伝達し、面外方向の力の伝達を軽減する回転継手若しく
はスライド継手であって、前記板状ダンパが、前記回転
継手若しくはスライド継手のいずれか一方若しくは両方
を介して連結されている構成である。上記構成による
と、建築構造物の面外方向からの力を確実に軽減して板
状ダンパに伝達することができ、板状ダンパの破損を抑
制できる効果を奏する。

【００３０】請求項３の発明は、請求項２において前記
建築構造物は、一対の柱と一対の梁とから面を形成し、
前記板状ダンパの下方端または上方端は、下側または上
側の梁の略中央に連結され、前記板状ダンパの上方端ま
たは下方端は、斜め配置の一対のブレースを介して連結
され、前記伝達軽減手段は、前記下側または上側の梁と
前記板状ダンパの下方端または上方端との間、前記板状
ダンパの上方端または下方端と前記ブレースの間、前記
ブレースと前記梁の上側または下側との間に、前記伝達
軽減手段が前記回転継手の場合はこれらのうちのいずれ
か二つ以上に、前記伝達軽減手段が前記スライド継手の
場合はこれらのうちのいずれか一つ以上に、設けられて
いるものである。上記構成によると、面外方向に作用す
る力を確実に軽減して板状ダンパに伝達することが可能
となり、板状ダンパの制振性能を低下や、破損を抑制で
きる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る制振構造物の構
成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の正面図
のＡ−Ａ’線矢視一部断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る制振構造物の構
成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の正面図
のＡ−Ａ’線矢視一部断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係る制振構造物の構
成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の正面図
のＡ−Ａ’線矢視一部断面図である。

【図４】本発明の第４の実施形態に係る制振構造物の構
成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の正面図
のＡ−Ａ’線矢視一部断面図である。

【図５】本発明の第５の実施形態に係る制振構造物の構
成図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の正面図
のＡ−Ａ’線矢視一部断面図である。

【図６】本発明に係る制振構造物に用いられる回転継手
の一例を示す図である。

【図７】本発明に係る制振構造物に用いられる回転継手
の一例を示す図である。

【図８】本発明に係る制振構造物に用いられるスライド
継手の一例を示す図である。

【図９】従来より用いられている板状ダンパの構成図で
あり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の正面図におけ
るＤ−Ｄ’線矢視断面図である。

【図１０】従来の制振構造物の構成図である。

【符号の説明】

１０制振構造物１１ａ，１１ｂ梁１２ａ，１２ｂ柱１３ブレース１４板状ダンパ１５回転継手２０ａ，２０ｂ，２０ｃスライド継手３０軸３１ボール３２，３３接合部材３４ａ，３４ｂ円筒部材３５スライダー３６円柱部材４０下枠４１ａ，４１ｂ枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田徹兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者三村裕一大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者岡村宏志大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号株式会社神戸製鋼所内 (72)発明者上仲智彦大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号株式会社神戸製鋼所内Ｆターム(参考） 2E001 DG01 FA01 FA02 FA30 GA01 HB01 2E002 FA02 LA01 LA03 MA11 MA12 3J048 AA04 AA07 AC01 BE12 DA03 EA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】柱と梁とにより面を形成する建築構造物
の前記面内に配設され、前記建築構造物の前記面内の揺
れを軽減する板状ダンパを備え、前記板状ダンパと前記
建築構造物の柱または梁に連結手段を介して連結されて
なる制振構造物であって、前記連結手段は、前記建築構
造物を介して伝達される前記面外方向の力を軽減する伝
達軽減手段を有することを特徴とする制振構造物。
【請求項２】前記伝達軽減手段は、回転継手若しくは
スライド継手であって、前記板状ダンパが、前記回転継
手若しくはスライド継手のいずれか一方若しくは両方を
介して連結されている請求項１に記載の制振構造物。
【請求項３】前記建築構造物は、一対の柱と一対の梁
とから面を形成し、前記板状ダンパの下方端または上方
端は、下側または上側の梁の略中央に連結され、前記板
状ダンパの上方端または下方端は、斜め配置の一対のブ
レースを介して連結され、前記伝達軽減手段は、前記下
側または上側の梁と前記板状ダンパの下方端または上方
端との間、前記板状ダンパの上方端または下方端と前記
ブレースの間、前記ブレースと前記梁の上側または下側
との間に、前記伝達軽減手段が前記回転継手の場合はこ
れらのうちのいずれか二つ以上に、前記伝達軽減手段が
前記スライド継手の場合はこれらのうちのいずれか一つ
以上に、設けられている請求項２に記載の制振構造物。