JP2002169460A - 制振構造体験装置 - Google Patents
制振構造体験装置Info
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Abstract
物を用いた体験装置によって効果的に再現すること。 【解決手段】 建物における制振構造の耐震性能を視的
に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再
現装置2と、該震動再現装置2に載置した模型建物4
と、該模型建物4に取り付ける制振装置模型3と、から
制振構造体験装置1を構成した。
Description
ションを購入する住宅建築予定者、又は建築学・建築業
界に携わる者が簡単にビルや住宅の耐震性能を視的に確
認できる装置であって、特に制振構造の耐震性能を実感
できる装置に関する。
強さで地震に対する耐震構造に対して、免震構造及び制
振構造を取り入れた建物が近年急速に増加している。免
震構造とは、建物基礎部の免震装置(積層ゴム等)によ
り、建物自体を地震の揺れに対して、震動と逆方向に建
物を移動可能とし、地震の震動を建物に伝えないように
したものである。制振構造とは、建物内(主に上階)に
設置した制振装置により、地震や交通震動等の揺れに対
して、逆方向に制振装置(振り子体)を動かすことによ
り、積極的に地震による建物震動を静止させようにした
ものである。上記構造を視的に確認することができる従
来技術として、例えば、特開平11−161148号公
報には、複数の建物模型を配置して、免震構造及び制振
構造の有無による模型の震動を比較する装置が公開され
ている。
いては、過去の大震災の経験から、上記の耐震性能が優
れたものであるということが広く一般に認識されるよう
になった。そして、該制振構造は、一般人が購入住宅を
選択する際の一つの重要な要素となっている。そこで、
住宅を提供する側は、該制振構造を説明することが必要
となるが、専門的な用語で詳細に説明しても、その内容
が複雑であるため、一般人には伝わりにくいのである。
そこで、制振構造の耐震性能を、一般人が見ても簡単に
解るようにすること、さらには、制振構造を体験できる
ことが望まれるのである。また、実際の制振構造におい
ては、地震の振動数を高精度の制御機器により解析し、
制振装置(一般的に可動マス等の振り子運動によって、
振動エネルギーを吸収する装置)を適切に働かせる構造
としている。しかし、この装置をそのまま再現しようと
すると、高精度の制御装置が必要となるため、構造が複
雑となり、制振構造の耐震性能の再現が困難なのであ
る。そこで、高精度なせ制御装置等を使用することな
く、効果的に制振構造の耐震性能を体験できることが望
まれるのである。さらに、上述した模型建物を備える装
置は、全体としてコンパクトであることが望ましい。こ
れは、例えば、住宅購入者を対象とした住宅展示場や、
建築専門家の集まる研究集会等においてプレゼンテーシ
ョンする際は、持ち運びに便利で、しかも場所とらない
で設置できるからである。
る課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為
の手段を説明する。すなわち、請求項1に記載のごと
く、建物における制振構造の耐震性能を視的に確認でき
る装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置と、
該震動再現装置に載置した模型建物と、該模型建物に取
り付ける制振装置模型と、から構成することである。
再現装置の震動は、モーターの主軸に配した偏心輪の偏
心回転運動によって発生させることである。
装置模型は、前記模型建物に吊り下げる振り子体とした
ことである。
面に基づいて説明する。図1は制振構造体験装置の斜視
図、図2は操作パネルを表す図、図3は震動再現装置内
部の側面図、図4は震動再現装置内部の後面図、図5は
震動再現装置の平面図、図6は制振装置模型の斜視図、
図7は該制振装置模型を取り付けた状態を表す図、図8
は三階建ての模型建物の斜視図、図9は二階建て模型建
物の斜視図、図10は支持部材の構成図、図11は制振
装置模型を取り付けない状態での模型建物の震動を表す
制振構造体験装置の前面図、図12は制振装置模型を取
り付けた状態での模型建物の震動を表す制振構造体験装
置の前面図である。
構造体験装置1の概要について説明する。該制振構造体
験装置1は、下部に配した震動再現装置2と、該震動再
現装置2に載置した模型建物4(4A・4B)と、該模
型建物4に吊り下げられる制振装置模型3から構成して
いる。
と、操作パネル6を並設している。該操作パネル6に
は、震動スイッチ8、及び震動調節ダイアル9が設けら
れている。震動再現装置2の上面には、前記模型建物4
(4A・4B)を載置する震動台16を配し、震動再現
装置2の上面の前側には、水準器12が配されている。
また、震動再現装置2の上面の中心には、振幅認識バー
11が配され、震動台16の静止状態において、制振構
造体験装置1の手前側の模型建物4Aの中心を指す構成
としている。
する。前記説明パネル5には、震動再現装置2の操作説
明や動作や制振の意味等の説明文が記載されている。オ
ペレーターが観覧者に制振構造の説明をしながら操作す
るものであり、説明パネル5に明文することで、観覧者
に対する説明が効果的に行える。
震動スイッチ8、及び震動調節ダイアル9が配されてい
る。震動スイッチ8は、前記震動台16の震動を入切す
るスイッチである。より詳しくは、該震動スイッチ8を
入切することで、後述する震動モーター20への電源供
給を入切させるものである。
振動の大小を調節するものである。より詳しくは、該震
動調節ダイアル9を回転させることで、震動レベル表示
板13の『0〜100』の目盛に対応して、後述する震
動モーター20の回転数を連動させるものである。
説明する。図3に示すように、震動再現装置2は、震動
を発生させるモーター(以下震動モーター20とす
る)、該震動モーター20に電源を供給する電源ユニッ
ト21、及び該震動モーター20の回転を震動台16に
伝える各種震動伝達装置を内装している。
軸22の先端部は、偏心輪23で構成している。そし
て、該偏心輪23は、ロッドエンド24a に配した軸受
け(図示しない)の内輪に内装されている。そして、該
ロッドエンド24a に、もう一体のロッドエンド24b
が連設され、該ロッドエンド24bの他端は、震動基台
25から突設した震動伝達部材26に枢支されている。
面に前記震動台16を載置するものである。そして、下
面には、四輪の移動輪27・27・・・を配し、該移動
輪27・27・・・によって、震動再現装置2内に左右
水平方向に配設された移動レール28の上を左右移動可
能としている。
ル28は、図3に示すように、移動輪27・27・・・
を横向きとして移動レール28を挟み込むような配置と
し、お互いの接触面において、移動輪27・27・・・
には溝29a を形成し、移動レール28には該溝29a
を沿わせる凸部29bを形成している。こうして、震動
伝達部材26から伝わる震動を、一次運動、即ち、左右
方向に限定する構成としている。言い換えれば、震動基
台25では、垂直方向の震動は発生しないということで
ある。
回転運動が、偏心輪23によって、ロッドエンド24a
・24bの横方向の運動に変換される。そして、ロッド
エンド24bの運動が震動伝達部材26に伝えられ、震
動基台25を震動させことで、震動台16を震動させる
のである。尚、震動再現装置2は、下部にゴムまたは樹
脂等の弾性素材の成形品である設置脚14・14・・・
を備え、該設置脚14・14・・・・により、震動モー
ター20によって発生する震動を吸収させて、制振構造
体験装置1が装置全体として震動することがないうよう
にしている。
図6及び図7に示すように、該制振装置模型3は、振り
子体であって、重心となる振り子31と、該振り子31
を吊り下げる振り子竿32と、該振り子竿32の上端に
取り付けた吊り下げ部33とからなるものである。そし
て、該吊り下げ部33には、係止棒34が軸受け(図示
しない)を介して枢支されており、図7に示すごとく、
係止棒34を前記模型建物4に配する吊り下げフック4
4に係止して、制振装置模型3を建物模型4に着脱可能
に吊り下げている。
に示すごとく,該模型建物4は、三階建て住宅を再現し
たものであって、板状の四本の通し柱40・40・・・
を一階フロア41から立設させ、該通し柱40・40・
・・に二階フロア42、三階フロア47、及び屋根部4
3を配設するものである。
16に模型建物4を固設するための模型建物固定ボルト
孔44が、上表面から下表面にかけて貫通されている。
さらに、該模型建物固定ボルト孔44を中心とした二箇
所には、前記震動台16に対しての位置決めをするため
の模型建物位置出しピン孔45・45が、上表面から下
表面にかけて貫通されている。
〜0.4mm程度の板状の部材であって、すべての板表
面を同じ向きに構成している。これは、前記震動台16
の振動方向に合わせて、模型建物4の全体としての横揺
れを増幅させるためである。尚、本実施例では、該通し
柱40・40・・・と他の模型建物4の構成部材とは、
ビス46・46・・・によって結合されている。
前述のごとく、ビス46・46・・・によって通し柱4
0・40・・・に結合されている。
建て住宅を再現するため、方形屋根の形状とした。そし
て、図7に示すごとく、該屋根部43の下面には、前記
制振装置模型3を吊り下げる、吊り下げフック44が配
されている。
ぎず、高層ビル模型であってもよいし、図9に示すごと
く、二階建て模型建物55であってもよい。なお、該二
階建て模型建物55のごとく、高さ方向が低い模型を使
用する際には、模型の揺れが少なくなる恐れがあり、地
震時の揺れの様子が再現されない場合が生じる。そこ
で、本実施例においては、通し柱40・40・・・を二
階フロア42に対して、震動の自由を持たせつつ保持さ
せ、あえて震動の自由を持たせることにより、模型建物
4の揺れを増幅させることとした。より詳しくは、図1
0に示すごとく、二階フロア42側の凸形支持部材51
を、通し柱40側の凹形支持部材52に緩挿し、両部材
を支持ピン53により回動自在に枢支する構成とした。
合成樹脂や金属等で構成するものであって、特に限定さ
れるものではない。さらに、模型建物4の表面は、全体
に同一色の塗装が施され、前記震動台16と視覚的に差
別化を図っている。こうすることにより、模型建物4に
観覧者の目を強くひきつけることができる。
ある。次に、制振構造体験装置1を使用する実施例につ
いて説明する。図1に示すごとく、震動台16上の固定
ボルト及び位置決めピン(図示しない)に、模型建物4
A・4Bの固定ボルト孔44及び模型建物位置出しピン
孔45・45をあわせるように載置し、蝶ナット15に
よって、模型建物4A・4Bを固定する。尚、制振構造
体験装置1は水平面に設置することが望ましく、水平で
あるかどうかは、前記水準器12によって確認できる。
水平に設置されてない場合は、前記設置脚14・14・
・・の下に嵩上げ材(図示しない)を敷くなどして、適
宜調整すればよい。
で、図11に示すごとく、震動台16の震動に合わせ
て、模型建物4(4A・4B)が震動を開始する。この
状態は、模型建物4(4A・4B)に前記制振装置模型
3を取り付けていないため、制振構造を有しない建物
が、地震により震動する状態を再現しているのである。
模型住宅4(4A・4B)の振幅の大きさについては、
前記振幅認識バー11に対する手前側の模型住宅4Aの
一階フロア41の振れ幅を基準とすることで視認でき
る。
ク44に制振装置模型3を吊り下げ、振り子31を振り
子運動させるのである。そして、前記震動調節ダイアル
9を、振り子31の振り子運動の振動周期と、模型住宅
4Aの揺れの振動周期とが逆になる(振動を打ち消し合
う)ように調節するのである。すなわち、振り子31の
振り子運動によって、模型住宅4Aが震動台16から受
ける震動エネルギーを打ち消すのである。こうして、模
型建物4Aの揺れ具合は、図11の状態と比較して、減
少することが確認される。この状態は、模型住宅4Aに
制振装置模型3を吊り下げているため、制振構造を有す
る建物が、地震により震動する状態を再現しているので
ある。一方で、模型住宅4Bには、制振装置模型3が吊
り下げていないため、図11の状態のままとなる。こう
して、模型住宅4Aと模型住宅4Bの揺れ具合を同時に
比較することにより、制振構造の有無による耐震性能の
違いを比較することができるのである。
取り外せば、上記と同様に模型住宅4Aが制振構造を有
しない場合の震動の状態に戻される。さらには、模型住
宅4A・4Bの両方に制振装置模型3を吊り下げて、模
型住宅4A・4B供に制振構造を有する耐震性能を再現
してもよい。
り下げ、または取り外すことを繰り返して表現すること
により、観覧者に対して制振構造の耐震性能を効果的に
プレゼンテーションをすることができるのである。
のような効果を奏するのである。すなわち、請求項1に
記載のごとく、建物における制振構造の耐震性能を視的
に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再
現装置2と、該震動再現装置2に載置した模型建物4
と、該模型建物4に取り付ける制振装置模型3と、から
構成するので、一般の住宅購入者を対象とした住宅展示
場や、建築専門家の集まる研究集会等において、実際の
地震時における制振構造の耐震性能を効果的にプレゼン
テーションすることができる。また、震動調節ダイアル
9を調整することで、制振装置模型3と模型住宅4との
振動周期が、お互いの振動を打ち消すように調整できる
ので、実際の制振構造に用いられるような、高度な制御
装置を用意することなく、制振構造の耐震性能を再現す
ることができる。さらに、上記振動再現装置2、制振装
置模型3、および模型建物4は、夫々分離して持ち運び
が可能であり、簡単に組み立てることができるので、制
振構造体験装置1を持ち運ぶ際には、取り扱いがしやす
いのである。
再現装置の震動は、モーター(震動モーター20)の主
軸22に配した偏心輪23の偏心回転運動によって発生
させるので、震動再現装置2の構造が簡単となるため、
製作コストがかからず、また、コンパクトに設計できる
のである。
装置模型3は、前記模型建物4に吊り下げる振り子体と
したので、制振装置模型3を簡単に着脱できるため、着
脱を繰り返して説明することが可能となり、制振構造の
有無による建物の耐震性能を効果的に再現できるのであ
る。
る。
物の震動を表す制振構造体験装置の前面図である。
の震動を表す制振構造体験装置の前面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 建物における制振構造の耐震性能を視的
に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再
現装置と、該震動再現装置に載置した模型建物と、該模
型建物に取り付ける制振装置模型と、から構成する制振
構造体験装置。 - 【請求項2】 前記震動再現装置の震動は、モーターの
主軸に配した偏心輪の偏心回転運動によって発生させる
請求項1に記載の制振構造体験装置。 - 【請求項3】 前記制振装置模型は、前記模型建物に吊
り下げる振り子体とした請求項1又は2に記載の制振構
造体験装置。
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