JP2002155640A - ケーブル制震構造 - Google Patents

ケーブル制震構造

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JP2002155640A
JP2002155640A JP2000353149A JP2000353149A JP2002155640A JP 2002155640 A JP2002155640 A JP 2002155640A JP 2000353149 A JP2000353149 A JP 2000353149A JP 2000353149 A JP2000353149 A JP 2000353149A JP 2002155640 A JP2002155640 A JP 2002155640A
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Japan
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cable
pulleys
cables
rotary damper
damper
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JP2000353149A
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Yoshinobu Ono
喜信 小野
Hirofumi Kaneko
洋文 金子
Naomiki Suzuki
直幹 鈴木
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Takenaka Komuten Co Ltd
Original Assignee
Takenaka Komuten Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ケーブルの引張り力負担が小さくて済み、地
震時には鋭敏に反応して効率の良いエネルギー吸収の機
能を発揮するケーブル制震構造を提供する。 【解決手段】 構造物の躯体間を複数のケーブル3で繋
ぐ。各ケーブル3は前記躯体間の相対変形時にケーブル
3の引っ張り側と緩み側を共有する繋ぎとし、回転ダン
パー4の一つの共通な回転軸を共有する複数の滑車へ個
別に巻掛けられている。地震力によって、各ケーブル3
は線方向移動を生じて滑車に回転を生じさせ、隣接する
滑車同士に互いに逆回転を生じさせ、前記隣接する滑車
同士の間の逆回転を利用してエネルギーを吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、建築構造物の制
震構造の技術分野に属し、更に言えば、地震力によって
発生する構造物の相対変形をケーブルの線方向移動とし
て取り出し、前記ケーブルの線方向移動を回転運動に変
換し、回転ダンパーによって地震エネルギーの吸収を行
う構成のケーブル制震構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、建築構造物の制震構造の技術に関
しては多様な研究開発が行われている。ケーブルを利用
した制震構造も既に開発されている。例えば特許第29
70479号(平成11年11月2日発行)に記載され
た「制振装置」の発明、特許第2970476号(平成
11年11月2日発行)に記載された「制振装置及び制
振方法」の発明、特許第2645064号(平成9年8
月25日発行)に記載された「トラスの制振装置」に係
る発明などが該当する。
【0003】
【本発明が解決しようとする課題】I) 上記特許第2
645064号公報に記載された「トラスの制振装置」
は、摩擦力又は粘弾性体を利用したエネルギー吸収部を
トラスの構面外に設置した構成であるが、トラスの接合
部にエネルギー吸収部からの偏心力が加わり、接合部の
力学性能が低下する問題がある。また、この「トラスの
制振装置」を建築構造物へ適用した場合、仕上げ材はエ
ネルギー吸収部の外側に取り付けることとなり、建物の
有効面積が減少する欠点がある。その他、摩擦力を利用
した構成では、表面の錆、塵埃等により摩擦係数が影響
を受けるので、厳格な保守を必要とする問題もある。
【0004】II) 上記特許第2970476号公報及
び特許第2970479号公報に記載された「制振装
置」は、建物全体を引張り材で支持した構成であるた
め、引張り材相互の接合部、及び引張り材と躯体との接
合部は、地震時に働く大きな引っ張り力に耐える構造と
する必要があり、制振装置が巨大化し、設備費用が膨大
となる欠点が認められる。その上、地下にエネルギー吸
収装置を設置するスペースの確保が必要であるという問
題もある。
【0005】本発明の目的は、ケーブルの引張り力負担
は小さくて済み、それでいて建築構造物の地震時の相対
変形には鋭敏に反応して効率の良いエネルギー吸収の機
能を発揮し、構成も簡単で、設備作業が簡単であり、設
備費用も安価なケーブル制震構造を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項1に記載した発明に係るケーブ
ル制震構造は、地震力によって相対変形を発生する構造
物の躯体間が複数のケーブルで繋がれていること、各ケ
ーブルは前記躯体間の相対変形時にケーブルの引っ張り
側と緩み側を共有する繋ぎとされていること、各ケーブ
ルは、回転ダンパーの一つの共通な回転軸を共有する複
数の滑車へ個別に巻掛けられていること、地震力によっ
て構造物の躯体間に相対変形を発生すると、各ケーブル
は前記引っ張り側と緩み側の組合せで線方向移動を生じ
て滑車に回転を生じさせること、各ケーブルは前記回転
軸上で隣接する滑車同士に互いに逆回転を生じさせる組
合せとされていること、回転ダンパーは、前記隣接する
滑車同士の間の逆回転を利用してエネルギーを吸収する
構成とされていること、をそれぞれ特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1に記載し
たケーブル制震構造において、回転ダンパーは、鋼管等
による履歴形ダンパー又は粘弾性体を利用した粘弾性体
ダンパーであることを特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項1又は2に
記載したケーブル制震構造において、各ケーブルは、構
造物の柱梁架構の面内の対角線方向に、同架構の層間変
形を利用してケーブルの引っ張り側と緩み側を共有する
配置で繋がれており、同架構面内の中心部に回転ダンパ
ーが設置され、その複数の滑車へ各ケーブルが折り返し
状態に巻掛けられていることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、請求項1
〜3に記載した発明の実施形態を説明する。
【0010】図1と図3は、本発明に係るケーブル制震
構造を、建築構造物の柱梁架構へ適用した場合の実施形
態を示している。建築構造物の柱1と梁2とから成る柱
梁架構の面内の対角線方向に複数のケーブル3が配置さ
れ、また、同架構面内の中心部に回転ダンパー4が設置
され、同回転ダンパー4の複数の滑車へ前記の各ケーブ
ル3が個別に、折り返し状態に巻掛けられている。図中
の符号5は回転ダンパー4の支持体である。支持体5は
上下の梁2、2間のみならず、左右の柱1、1間へ固定
して設けられる。
【0011】各ケーブル3は、地震力によって相対変形
(層間変形)を発生する建築構造物の躯体間、即ち、上
下の梁2、2の間へ、両梁2、2の層間変形を利用して
各ケーブル3に引っ張り側と緩み側を共有し実質的な線
方向移動を生ずる配置で繋がれている。
【0012】それを具体的に説明すると、本実施形態の
場合、ケーブル3は、符号31〜34の4本を使用し、
それぞれが、一つの共通な回転軸40を共有して回転ダ
ンパー4を構成する4個の滑車41〜44へ個別に巻掛
けられている(図4、図5を参照)。
【0013】その思想原理は、図1の柱梁架構が地震時
に図2A、Bのように変形することを考慮し、図1、図
3の柱梁架構の四隅を順にa、b、c、dと名付ける
と、図6中で最も手前側のケーブル31は、a隅とc隅
の間へ繋ぎ、滑車41へ約半周巻掛けられている。次の
ケーブル32は、a隅とb隅の間へ繋ぎ、滑車42へ約
半周巻掛けられている。第3のケーブル33は、b隅と
d隅の間へ繋ぎ、滑車43へ約半周巻掛けらている。第
4のケーブル34は、c隅とd隅の間へ繋ぎ、滑車44
へ約半周巻掛けられている。
【0014】したがって、各ケーブル3は、地震力によ
って建築構造物の躯体間、即ち上下の梁2、2間に図2
A、Bのような相対変形P、Qが発生すると、前記躯体
間の相対変形時にケーブルの引っ張り側と緩み側を共有
して線方向移動を生ずる。
【0015】例えば図2Aに示す方向の相対変形Pの場
合は、対角線a−dが引張り側で、対角線b−cが緩み
側である。
【0016】そのため図6に詳示したように、ケーブル
31はa隅側へ引っ張られてa側への線方向移動a1を
生じ、滑車41をいわゆる左回転させる。ケーブル32
もa隅側へ引っ張られてa側への線方向移動a2を生ず
るが、滑車42は右回転させる。ケーブル33はd隅側
へ引っ張られてd側への線方向移動d1を生じ、滑車4
3はいわゆる左回転させる。ケーブル34もd隅側へ引
っ張られてd側への線方向移動d2を生じ、滑車44を
右回転させる。
【0017】逆に、図2Bに示す方向の相対変形Qの場
合は、対角線b−cが引張り側で、対角線a−dが緩み
側である。そのため図7に詳示したように、ケーブル3
1はc隅側へ引っ張られてc側への線方向移動c1を生
じ、滑車41をいわゆる右回転させる。ケーブル32は
b隅側へ引っ張られてb側への線方向移動b1を生じ、
滑車42を左回転させる。ケーブル33はb隅側へ引っ
張られてb側への線移動b2を生じ、滑車43はいわゆ
る右回転させる。ケーブル34はc隅側へ引っ張られて
c側への線移動c2を生じ、滑車44は左回転させる。
【0018】上記の結果を纏めると、各滑車の回転方向
は次表のようになる。
【0019】 [表] 滑車41 滑車42 滑車43 滑車44 変形Pの時 左回転 右回転 左回転 右回転 変形Qの時 右回転 左回転 右回転 左回転
【0020】つまり、共通の回転軸40上で隣接する滑
車同士は互いに逆回転を生じるのである。
【0021】地震時に各ケーブル3に作用する引張り力
は、回転ダンパー4の耐力を上回ることはなく、さした
る大きさにならないから、各ケーブル3の有効断面積も
小さくて済む。しかし、各ケーブル3に発生する線方向
移動は上下の梁2、2間の相対変形にしたがってかなり
大きな値となるので、制震構造としては鋭敏に機能する
のである。
【0022】回転ダンパー4は、上記した各滑車41〜
44相互間の逆回転を利用してエネルギーを吸収する構
成とされている。
【0023】即ち、回転ダンパー4が、滑車41〜44
の上記逆回転を利用してエネルギーを吸収する構成の一
例として、図8は鋼管等の捻り変形を利用する履歴形ダ
ンパーを示し、図9は粘弾性体を利用した粘弾性体ダン
パーの実施例を示している(請求項2記載の発明)。
【0024】図8に示した履歴形ダンパーは、上記のよ
うに4個の相互に逆回転する滑車41〜44の間に、鋼
管の如く捻り剛性が大きく弾塑性変形を生ずる管体45
を回転軸40と同心円の配置で相互に一体的に接合し、
回転時に履歴形の捻りエネルギーを吸収する構成であ
る。
【0025】また、図9に示した粘弾性体ダンパーは、
4個の相互に逆回転する滑車41〜44の間に、回転軸
40を中心とする同心円の配置で、小径管46と大径管
47を各滑車へ固定して設け、両管46と47の隙間に
粘弾性体48を環状に設置した構成である。
【0026】なお、以上の各実施例では、ケーブル3の
本数、及び回転ダンパー4を構成する滑車41〜44の
個数を4としているがこの限りではない。最少では3で
成立するし、4以上の複数でも勿論実施可能である。
【0027】
【本発明が奏する効果】請求項1〜3に記載した発明に
係るケーブル制震構造は、ケーブルの引張り力負担は小
さくて済み、それでいて建築構造物の地震時の相対変形
には鋭敏に反応して効率の良いエネルギー吸収の機能を
発揮する。また、ケーブルの配置、回転ダンパーとの取
り合い構成も簡単で、現場での設備作業が簡単であり、
設備費用も安価である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るケーブル制震構造の実施形態を示
した正面図である。
【図2】A、Bは図1の柱梁架構の変形状態を模式的に
示した説明図である。
【図3】本発明に係るケーブル制震構造の実施形態を概
念的に示した斜視図である。
【図4】ケーブルと回転ダンパーの取り合いを示した正
面図である。
【図5】ケーブルと回転ダンパーの取り合いを示した側
面図である。
【図6】図2AのP変形時のケーブルと滑車の動きを示
した説明図である。
【図7】図2BのQ変形時のケーブルと滑車の動きを示
した説明図である。
【図8】A、Bは履歴形回転ダンパーの側面図と正面図
である。
【図9】A〜Cは粘弾性体ダンパーの側面図と正面図及
び断面図である。
【符号の説明】
1 柱 2 梁(躯体) 3 ケーブル 40 回転軸 41〜44 滑車 4 回転ダンパー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 直幹 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 Fターム(参考) 2E001 DG01 FA01 FA02 GA10 GA77 3J048 AA06 BE13 EA38

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地震力によって相対変形を発生する構造物
    の躯体間が複数のケーブルで繋がれていること、 各ケーブルは前記躯体間の相対変形時にケーブルの引っ
    張り側と緩み側を共有する繋ぎとされていること、 各ケーブルは、回転ダンパーの一つの共通な回転軸を共
    有する複数の滑車へ個別に巻掛けられていること、 地震力によって構造物の躯体間に相対変形を発生する
    と、各ケーブルは前記引っ張り側と緩み側の組合せで線
    方向移動を生じて滑車に回転を生じさせること、 各ケーブルは前記回転軸上で隣接する滑車同士に互いに
    逆回転を生じさせる組合せとされていること、 回転ダンパーは、前記隣接する滑車同士の間の逆回転を
    利用してエネルギーを吸収する構成とされていること、
    をそれぞれ特徴とする、ケーブル制震構造。
  2. 【請求項2】回転ダンパーは、鋼管等による履歴形ダン
    パー又は粘弾性体を利用した粘弾性体ダンパーであるこ
    とを特徴とする、請求項1に記載したケーブル制震構
    造。
  3. 【請求項3】各ケーブルは、構造物の柱梁架構の面内の
    対角線方向に、同架構の層間変形を利用してケーブルの
    引っ張り側と緩み側を共有する配置で繋がれており、同
    架構面内の中心部に回転ダンパーが設置され、その複数
    の滑車へ各ケーブルが折り返し状態に巻掛けられている
    ことを特徴とする、請求項1又は2に記載したケーブル
    制震構造。
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