JP2002357014A

JP2002357014A - 制振装置

Info

Publication number: JP2002357014A
Application number: JP2001165552A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 辰治石丸; Junji Hashimoto; 純二橋本; Toshiharu Maeda; 敏治前田; Hiroshi Chikuma; 寛筑間
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Tokico Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2002-12-13

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は入力された変位量を増幅して油圧ダ
ンパに伝達することを課題とする。【解決手段】制振装置１０は、耐力壁１１に油圧ダン
パ１２を組み込む構成となっている。油圧ダンパ１２
は、壁面状空間２０のうち一対のブレース２６，２８に
より仕切られた三角形状のスペース２０ａに配置される
ように取り付けられている。油圧ダンパ１２は、ピスト
ンロッド１２ｂの先端１２ｃが上梁１８の右角部に設け
られた連結部２４に回動可能に連結されている。また、
油圧ダンパ１２のシリンダ１２ａの端部１２ｄは、入力
された変位量を増幅するトグル機構３０により支持され
ている。このトグル機構３０は、シリンダ１２ａの端部
１２ｄに連結された連結部材３２に連結する第１のリン
ク３６と、連結部材３２と上梁１８の左角部に設けられ
た連結部３８に回動可能に連結される第２のリンク４０
とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は制振装置に係り、特
に構造物の振動エネルギを吸収するダンパ装置がブレー
スを有する壁内に取り付けられるよう構成された制振装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビルや住宅等の構造物の耐震性を高める
手段として、骨組の対角位置に装架されて壁の内部に配
置されるブレースに油圧ダンパを取り付けてなる制振構
造の開発が進められている。この制振構造では、油圧ダ
ンパにより柱や梁等の骨組間に骨組を塑性変形させよう
とする地震の振動エネルギを吸収し、構造物の骨組の応
答を制御し、制振させる構成となっている。

【０００３】このような制振装置としては、例えば実開
平７−２３１０８号公報に開示された構成のものがあ
る。この公報に記載されたものは、油圧ダンパがブレー
スとして取り付けられており、油圧ダンパのシリンダ端
部が骨組の角部に連結され、シリンダ内を往復動するピ
ストンに結合されたピストンロッドの端部が骨組の対角
位置に形成された他の角部に連結されている。

【０００４】そして、地震による振動エネルギが構造物
の骨組に伝わると、長方形状に組まれた骨組が平行四辺
形となるように変形させる応力が構造物に作用する。そ
の際の振動エネルギは、油圧ダンパにより吸収される。
その結果、構造物は地震による変形が防止される。

【０００５】さらに、一般の木造住宅に取り付ける場
合、油圧ダンパを複数の個所に設置する必要があるが、
ドアや窓を除いた壁部に取り付けることになる。ところ
が、一般の木造住宅では、地震に耐えるだけの強度を持
たせるため、筋交い（ブレース）が設けられた耐力壁を
所定の割合で設けることが義務付けられているので、油
圧ダンパが取り付けられる壁面が限られていた。また、
壁面には、その部屋の位置によって窓やドアを設ける必
要もある。そのため、制振装置においては、油圧ダンパ
を耐力壁に設けることが検討されている。

【発明が解決しようとする課題】ところが、油圧ダンパ
を耐力壁に設けるように構成された制振装置では、地震
発生時の制振動作を確保するため、油圧ダンパを筋交い
（ブレース）と交差しないように配置する必要がある
が、限られたスペースで減衰力を効率良く発生させなが
ら筋交い（ブレース）と交差しないように油圧ダンパを
設けることが難しかった。

【０００６】また、このような制振装置では、油圧ダン
パのピストンがシリンダ内を摺動する過程で減衰力（抵
抗力）を発生させる構成であるので、ピストンストロー
クが長いほど制振効果を期待できる。しかしながら、油
圧ダンパを取り付ける際、ピストンの動作方向が構造物
の振動方向と一致するようにしており、構造物に作用し
た振動による変位を油圧ダンパに入力して減衰力（抵抗
力）を構造物に付与している。

【０００７】従って、従来は、油圧ダンパのピストンス
トロークが構造物の変位と略等しくなるようになってい
たため、例えば、交通振動のような構造物の変位（振
幅）が小さい場合には充分な制振効果が得られないおそ
れがあった。そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置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】上記課題を解決するた
め、本発明は以下のような特徴を有する。本発明は、上
下梁の一方の梁からの水平方向の振動を伝える伝達部材
と、構造物の柱または梁に結合され壁面状空間の対角方
向に延在するように配置されたブレースと、ブレースと
構造物の上下梁の他方の梁との間に形成される空間内に
配置され一端が他方の梁側に連結されたダンパ装置と、
ダンパ装置の他端と伝達部材との間を連結するように延
在する第１のリンクと、ダンパ装置の他端と壁面状空間
の他方の梁側との間を連結するように延在する第２のリ
ンクと、を備えており、第１のリンクと第２のリンクと
からなるトグル機構により構造物の変位に対するダンパ
装置のピストンストロークを増幅することが可能にな
り、構造物の振動の大きさに応じたダンパ装置の減衰力
（抵抗力）を発生させて構造物の振動を効果的に抑制す
ることができる。

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明の実施の
形態について説明する。

【０００９】図１は本発明になる制振装置の一実施例を
示す正面図である。図１に示されるように、制振装置１
０は、例えば木造の一般住宅用建物等の耐力壁１１にダ
ンパ装置としての油圧ダンパ１２を組み込む構成となっ
ている。この油圧ダンパ１２は、シリンダ１２ａと、ピ
ストンロッド１２ｂとを有し、シリンダ１２ａ内には、
ピストンロッド１２ｂの端部に設けられたピストン（図
示せず）が摺動可能に挿入されている。また、シリンダ
１２ａは、内部に所定の粘度を有する作動油が充填され
おり、ピストンには作動油が通過する過程で減衰力（抵
抗力）を発生させるための通路が設けられている。その
ため、油圧ダンパ１２は、シリンダ１２ａとピストンロ
ッド１２ｂとの相対変位により減衰力（抵抗力）を構造
物に付与することができる。

【００１０】本実施例の油圧ダンパ１２は、１階床と２
階床との間に起立された柱１４と、１階床に支持される
ように横架された下梁１６（基礎）と、２階床を支持す
るように横架された上梁１８とにより形成された長方形
の壁面状空間２０のうち一対のブレース２６，２８によ
り仕切られた三角形状のスペース２０ａに配置されるよ
うに取り付けられている。尚、柱１４、下梁１６、上梁
１８は、軽量鉄骨構造に用いられる鉄材により形成され
ている。

【００１１】さらに、耐力壁１１の壁面状空間２０内に
は、上記油圧ダンパ１２の他に下梁１６に固定される伝
達部材２２と、上梁１８に固定される連結部２４とが設
けられており、油圧ダンパ１２は一方のブレース２８と
平行となる向き（角度）で延在し、伝達部材２２と上梁
１８との間に介在するように取り付けられる。尚、伝達
部材２２は、軽量鉄骨構造に用いられる鉄材により台形
形状に形成されており、下端が下梁１６に固定され、上
端が油圧ダンパ１２の下端側近傍まで延在している。

【００１２】油圧ダンパ１２は、ピストンロッド１２ｂ
の先端１２ｃが上梁１８の右角部に設けられた連結部２
４に回動可能に連結されている。また、油圧ダンパ１２
のシリンダ１２ａの端部１２ｄは、トグル機構３０によ
り支持されている。

【００１３】このトグル機構３０は、シリンダ１２ａの
端部１２ｄに連結された連結部材３２と伝達部材２２の
上端に固定された連結部３４との間を回動可能に連結す
る第１のリンク３６と、連結部材３２と上梁１８の左角
部に設けられた連結部３８に回動可能に連結される第２
のリンク４０とから構成されている。

【００１４】第１のリンク３６は、伝達部材２２の上端
に固定された連結部３４を支点として回動するように設
けられており、第２のリンク４０は上梁１８の左角部に
設けられた連結部３８を支点として回動するように設け
られている。そして、第１のリンク３６及び第２のリン
ク４０は、回動動作する先端部が連結部材３２で一体的
に結合されている。

【００１５】そのため、連結部材３２に連結された油圧
ダンパ１２のシリンダ１２ａの端部１２ｄは、第１、第
２のリンク３６，４０によって位置規制されており、第
１、第２のリンク３６，４０の回動操作角度に応じた位
置に揺動する。また、第１のリンク３６の全長Ｌ１は、
第２のリンク４０の全長Ｌ２よりも短い（Ｌ１＜Ｌ
２）。

【００１６】このように油圧ダンパ１２及び第１、第２
のリンク３６，４０は、上梁１８とブレース２６，２８
により囲まれた三角形状の空間２０ａ内に配置されてお
り、制振動作時に他の部材と干渉することがなく、コン
パクトに収容されている。

【００１７】特に、トグル機構により増幅率を大きくし
た場合には、リンクに加わる力が大きくなるので、リン
クを太くし、またリンクの取り付けも丈夫にする必要が
あり、本実施の形態のようにブレースのない空間２０ａ
内に配置する必要がある。

【００１８】また、ブレース２６，２８は、一端が柱１
４の上部に固定された固定金具４２に結合され、他端が
柱１４の下部に固定された固定金具４４結合される。ま
た、ブレース２６，２８は、夫々途中にターンバックル
４６，４８が設けられており、取付後のテンションが調
整されるようになっている。

【００１９】次に、上記制振装置１０の制振動作につい
て説明する。図２は構造物が右方向に変位したときの制
振動作を示す正面図である。尚、図２において、トグル
機構３０と油圧ダンパ１２は右方向（Ｂ方向）への加速
度が加えられたときの変形後の状態を示しており、柱１
４、伝達部材２２、ブレース２６，２８などは、変形前
の状態を示している。図２に示されるように、耐力壁１
１の上部が右方向（Ｂ方向）の振動（加速度）を受け、
変形した場合を考えてみる（実際には、基礎側の下梁１
６に振動（加速度）が入力され基礎側も移動するが、こ
こでは、基礎側を基準としたときの上部構造の層間変形
を考える）。

【００２０】耐力壁１１の上部が右方向（Ｂ方向）に距
離Ｘ移動すると、リンク３６，４０が夫々時計方向に回
動して油圧ダンパ１２の一方の端部１２ｄを下方に回動
させる。同時に油圧ダンパ１２の他方の端部１２ｃは、
上梁１８と共に右方向（Ｂ方向）に移動することにな
る。

【００２１】その結果、油圧ダンパ１２は、シリンダ１
２ａのピストンが伸び方向に摺動してシリンダ１２ａか
らピストンロッド１２ｂが引き出される。これにより、
油圧ダンパ１２の全長（端部１２ｃ，１２ｄ間距離）Ｌ
は、変位Ｘにトグル機構３０の増幅率βを掛けた値に伸
長する。この伸長した油圧ダンパ１２の全長は、Ｌａ＝
βＸ＋Ｌとなり、その変位量βＸは水平方向の変位Ｘよ
りも増幅されている。

【００２２】ここで、油圧ダンパ１２の減衰係数をＣ、
下梁１６と上梁１８の相対速度（dx/dt）をＶとする
と、油圧ダンパ１２が発生する減衰力はＣβＶとなる。
そして、このとき、トグル機構３０は梃子（てこ）であ
るから上梁１６と下梁１８間に生じる減衰力は、β倍だ
け増幅されてＣβ^２Ｖとなる。

【００２３】そのため、油圧ダンパ１２は、入力された
振動の振幅に対して減衰力（抵抗力）を安定的に増幅さ
せた形で発生させることができる。従って、油圧ダンパ
１２においては、実際の振幅よりも大きいストロークで
減衰力を発生させることができ、例え交通振動のような
振幅の小さい振動に対しても振動（加速度）を減衰する
ように制振動作する。

【００２４】図３は構造物が左方向に変位したときの制
振動作を示す正面図である。尚、図３において、トグル
機構３０と油圧ダンパ１２は左方向（Ａ方向）への加速
度が加えられたときの変形後の状態を示しており、柱１
４、伝達部材２２、ブレース２６，２８などは、変形前
の状態を示している。図３に示されるように、耐力壁１
１の上部が左方向（Ａ方向）の振動（加速度）を受け、
変形した場合を考えてみる（実際には、基礎側の下梁１
６に振動（加速度）が入力され基礎側も移動するが、こ
こでは、基礎側を基準としたときの上部構造の層間変形
を考える）。

【００２５】耐力壁１１の上部が左方向（Ａ方向）に距
離Ｘ移動すると、リンク３６，４０が夫々反時計方向に
回動して油圧ダンパ１２の一方の端部１２ｄを上方に回
動させる。同時に油圧ダンパ１２の他方の端部１２ｃ
は、上梁１８と共に左方向（Ａ方向）に移動することに
なる。

【００２６】その結果、油圧ダンパ１２は、シリンダ１
２ａのピストンが縮み方向に摺動してピストンロッド１
２ｂがシリンダ１２ａ内へより挿入される。これによ
り、油圧ダンパ１２の全長（端部１２ｃ，１２ｄ間距
離）Ｌは、トグル機構３０の増幅率βを掛けた値に縮
み。この圧縮された油圧ダンパ１２の全長は、Ｌｂ＝Ｌ
−βＸとなり、その変位量βＸは水平方向の変位Ｘより
も増幅されている。

【００２７】そのため、油圧ダンパ１２は、入力された
振動の振幅に対して前述の通り増幅した減衰力（抵抗力
Ｃβ^２Ｖ）を安定的に発生させることができる。従っ
て、油圧ダンパ１２においては、実際の振幅よりも大き
いストロークで減衰力を発生させることができ、例え交
通振動のような振幅の小さい振動に対しても振動（加速
度）を減衰するように制振動作する。尚、上記実施の形
態では、一つの油圧ダンパ１２をブレース２６，２８と
干渉しない位置に配置させた構成を一例として挙げた
が、これに限らず、油圧ダンパ数は複数の配置しても良
いのは勿論である。

【００２８】また、本発明の制振装置を２階以上の階に
設ける場合は、下の階の梁が本発明の基礎に該当する。

【００２９】また、上記実施の形態では、ブレースがＸ
字状に構成された場合を一例として挙げたが、これに限
らず、その他の形状とされたブレースが用いられた構成
のものにも適用できるのは勿論である。

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、上下梁の
一方の梁からの水平方向の振動を伝える伝達部材と、構
造物の柱または梁に結合され壁面状空間の対角方向に延
在するように配置されたブレースと、ブレースと構造物
の上下梁の他方の梁との間に形成される空間内に配置さ
れ一端が他方の梁側に連結されたダンパ装置と、ダンパ
装置の他端と伝達部材との間を連結するように延在する
第１のリンクと、ダンパ装置の他端と壁面状空間の他方
の梁側との間を連結するように延在する第２のリンク
と、を備えており、第１のリンクと第２のリンクとから
なるトグル機構により構造物の変位に対するダンパ装置
のピストンストロークを増幅することができる。そのた
め、ダンパ装置は、実際の振幅よりも大きいストローク
で減衰力を発生させることができ、例え交通振動のよう
な振幅の小さい振動に対しても振動（加速度）を効果的
に減衰するように制振動作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる制振装置の一実施例を示す正面図
である。

【図２】構造物が右方向に変位したときの制振動作を示
す正面図である。

【図３】構造物が左方向に変位したときの制振動作を示
す正面図である。

【符号の説明】

１０制振装置１１耐力壁１２油圧ダンパ１２ａシリンダ１２ｂピストンロッド１４柱１６下梁１８上梁２０壁面状空間２２伝達部材２４，３４，３８連結部２６，２８ブレース３０トグル機構３２連結部材３６第１のリンク４０第２のリンク

フロントページの続き (72)発明者橋本純二神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者前田敏治神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者筑間寛神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内Ｆターム(参考） 2E125 AA04 AA14 AA72 AC17 AC18 AG03 AG43 AG45 AG57 BA56 BB08 BB09 BB22 BB24 BB34 BC09 BD01 BD06 BE08 BF04 BF08 CA01 CA14 CA79 EA25 EB06 3J048 AA02 AB02 DA03 DA06 EA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の柱、上下梁から形成される垂直
な壁面状空間に設けられる制振装置であって、前記壁面状空間に設けられ、前記上下梁の一方の梁から
の水平方向の振動を伝える伝達部材と、前記構造物の柱または梁に結合され、前記壁面状空間の
対角方向に延在するように配置されたブレースと、前記ブレースと前記構造物の前記上下梁の他方の梁との
間に形成される空間内に配置され、一端が前記他方の梁
側に連結されたダンパ装置と、前記ダンパ装置の他端と前記伝達部材との間を連結する
ように延在する第１のリンクと、前記ダンパ装置の他端と前記壁面状空間の前記他方の梁
側との間を連結するように延在する第２のリンクと、を備えてなることを特徴とする制振装置。