JP2003074209A - 構造物の制振装置および構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制振機能を維持しつつ、低コストで施工性の
高い構造物の制振装置を提供する。 【解決手段】 柱２と梁３とによって取り囲まれた空間
部Ａに設けられる制振装置であって、柱間に配設される
メインビーム４と、このメインビームの上下に位置させ
られている各梁の両端部近傍と、メインビームの中間部
とを連結する一対の第１のサブビーム５ａと、メインビ
ームの中間部と各柱の中間部とを連結する一対の第２の
サブビーム５ｂとを備え、メインビームの両端部と各柱
との連結部、および、各サブビームとメインビームとの
連結部において、それぞれ、粘弾性体（若しくは弾塑性
体）６を介して連結され、各サブビームと梁とが、ピン
結合（７）され、かつ、メインビーム、第１のサブビー
ム、および、第２のサブビームが、同一空間部におい
て、柱の上下に設けられた梁毎に設けられているている
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は構造物の制振装置に
係わり、特に、木造構造物や鉄骨構造物に用いて好適な
制振装置および構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、構造物にあっては、地震等の振動
による被害を抑えるために種々の対策が施されており、
その一つとして、構造物に加わる振動を早期に減衰させ
るようにした、いわゆる制振装置を用いる技術が提案さ
れている。

【０００３】こうした制振装置の具体例として、粘性体
を入れた箱を床位置から立ち上げ、その箱に板を挿入
し、この板を箱直上の梁に剛に接続したものがある。こ
れは、層の間に起こる水平変形により、箱内の板と粘性
体との間の剪断流により粘性抵抗を得るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような装置にあっ
ては、予期するような粘性抵抗力を発揮させることはか
なり難しい。何故ならば、大きな粘性抵抗力を得るため
には、一つは、粘性体の粘度を上げること、他の一つ
は、粘度が小さい場合にはストロークを大きくすること
が要求されることがある。すなわち、通常の構造物で
は、ストロークが小さいことから、粘度を上げ、かつ、
周囲の梁や柱を強くするという方法しかなく、その欠点
を補うために、装置の数を多くしているのが現状であ
る。

【０００５】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、制振機能を維持しつつ、低コストで
施工性の高い構造物の制振装置を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の構造物の制振装置は、前述した目的を達成するため
に、柱と梁とによって取り囲まれた空間部に設けられる
制振装置であって、前記空間部の柱間に配設されるメイ
ンビームと、前記梁の両端部近傍と前記メインビームの
中間部とを連結する一対の第１のサブビームと、前記各
柱の中間部と前記メインビームの中間部とを連結する一
対の第２のサブビームとを備え、前記メインビームの両
端部と前記各柱との連結部、および、前記第１のサブビ
ームおよび第２のサブビームと前記メインビームとの連
結部が、それぞれ、粘弾性体あるいは弾塑性体を介して
連結され、前記第１のサブビームと前記梁、および、前
記第２のサブビームと柱とが、それぞれピン結合されて
なり、かつ、前記メインビーム、第１のサブビーム、お
よび、第２のサブビームが、前記同一空間部において、
前記柱の上下に設けられた梁毎に設けられていることを
特徴とする。本発明の請求項２に記載の構造物の制振装
置は、請求項１に記載の前記メインビームとサブビーム
との連結部、および、前記メインビームと柱との連結部
が相互に重畳させられており、これらの対向面間に、前
記粘弾性体あるいは弾塑性体が介装されていることを特
徴とする。本発明の請求項３に記載の構造物の制振装置
は、請求項１または請求項２に記載の前記粘弾性体がゴ
ムであり、このゴムが、前記メインビーム、サブビー
ム、および、柱に加硫接着によって一体化されているこ
とを特徴とする。本発明の請求項４に記載の構造物の制
振装置は、柱と梁とによって取り囲まれた空間部に設け
られる制振装置であって、前記空間部の柱間に配設され
るメインビームと、前記梁の両端部近傍と前記メインビ
ームの中間部とを連結する一対の第１のサブビームと、
前記各柱の中間部と前記メインビームの中間部とを連結
する一対の第２のサブビームとを備え、前記メインビー
ムの両端部と前記各柱とが粘弾性体あるいは弾塑性体を
介して連結され、前記各サブビームとメインビーム、
梁、および、柱とが、ピン結合されてなり、かつ、前記
メインビーム、第１のサブビーム、および、第２のサブ
ビームが、前記同一空間部において、前記柱の上下に設
けられた梁毎に設けられていることを特徴とする。本発
明の請求項５に記載の構造物の制振装置は、請求項４に
記載の前記メインビームと柱との連結部が、各ビームの
面方向に重畳させられており、これらの対向面間に、前
記粘弾性体あるいは弾塑性体が介装されていることを特
徴とする。本発明の請求項６に記載の構造物の制振装置
は、請求項４または請求項５に記載の前記粘弾性体がゴ
ムであり、このゴムが、前記メインビームおよび柱に加
硫接着によって一体化されていることを特徴とする。本
発明の請求項７に記載の構造物の制振装置は、請求項１
ないし請求項６の何れかに記載の前記各柱には、前記メ
インビームへ向かう一対の平行なブラケットが一体に設
けられ、これらのブラケット間に前記メインビームが挿
入されているとともに、これらのブラケットを介して前
記メインビームが前記柱に連結されていることを特徴と
する。本発明の請求項８に記載の構造物の制振装置は、
柱と梁とによって取り囲まれた空間部に設けられる制振
装置であって、前記空間部の柱間に配設されるメインビ
ームと、前記梁の両端部近傍と前記メインビームの中間
部とを連結する一対の第１のサブビームと、前記各柱の
中間部と前記メインビームの中間部とを連結する一対の
第２のサブビームとを備え、前記メインビームの両端部
と前記各柱との連結部が、粘弾性体あるいは弾塑性体を
介して連結され、前記各サブビームとメインビームとの
連結部がピン結合され、さらに、前記各サブビームと前
記梁および柱とが摩擦結合されてなり、かつ、前記メイ
ンビーム、第１のサブビーム、および、第２のサブビー
ムが、前記同一空間部において、前記柱の上下に設けら
れた梁毎に設けられていることを特徴とする。本発明の
請求項９に記載の構造物は、前記請求項１ないし請求項
８の何れかに記載の制振装置が、柱と梁によって形成さ
れる多数の空間部の内、選択された空間部に設けられて
いることを特徴とする。本発明の請求項１０に記載の構
造物は、前記請求項１ないし請求項８の何れかに記載の
制振装置が、柱と梁によって形成される多数の空間部の
全てに設けられていることを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図１ないし図３を参照して説明する。ここで、本実施
形態は、鉄骨構造物に適用した例を示す。図１において
符号１は、本実施形態が適用された鉄骨構造物を示し、
この鉄骨構造物１は、鉄骨柱２と鉄骨梁３とによって多
数の空間部Ａを形成した構成となっており、選択された
空間部Ａに本実施形態に係わる制振装置が設けられてい
る。

【０００８】この制振装置は、前記鉄骨柱２間に配設さ
れるメインビーム４と、このメインビーム４の上下に位
置させられている各鉄骨梁３の両端部近傍と、前記メイ
ンビーム４の中間部とを連結する一対の第１のサブビー
ム５（５ａ）と、前記各柱２と前記メインビーム４の中
間部とを連結する一対の第２のサブビーム５（５ｂ）と
を備え、前記メインビーム４の両端部と前記各鉄骨柱２
との連結部、および、前記第１のサブビーム５ａおよび
第２のサブビーム５ｂと前記メインビーム４との連結部
が、それぞれ、粘弾性体（若しくは弾塑性体）６を介し
て連結され、前記第１のサブビーム５ａと前記鉄骨梁
３、および、前記第２のサブビーム５ｂと鉄骨柱２と
が、それぞれピン７によって結合されてなり、かつ、前
記メインビーム４、第１のサブビーム５ａ、および、第
２のサブビーム５ｂが、前記同一空間部Ａにおいて、前
記鉄骨柱２の上下に設けられた鉄骨梁３毎に設けられた
概略構成となっている。

【０００９】次いで、これらの詳細について粘弾性体を
対象に説明すれば、前記各鉄骨柱２の、前記空間部Ａ側
の側部で、前記鉄骨柱２の上下方向に間隔をおいた２箇
所には、前記空間部Ａへ突出するように一対の平行なブ
ラケット８が、溶接等によって一体に取り付けられてい
る（図２参照）。

【００１０】そして、前記各メインビーム４は、図２に
示すように、平板状に形成されて、その両端部が、前記
鉄骨柱２に取り付けられている前記一対のブラケット８
間に重畳状態で挿入されているとともに、これらのブラ
ケット８との対向面間に前記粘弾性体６が介装されてい
る。

【００１１】これらの粘弾性体６は、ゴムによって形成
されており、前記メインビーム４と各ブラケット８とに
加硫接着されることにより、これらのメインビーム４お
よびブラケット８へ一体化され、これらによって、前記
各メインビーム４と鉄骨柱２とが連結されている。

【００１２】また、前記サブビーム５（第１のサブビー
ム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）は、図３に示すよ
うに、平板状に形成されている。

【００１３】さらに、前記各鉄骨梁３の両端部近傍およ
び前記各鉄骨柱２の中間部には、前記空間部Ａへ向かっ
て突出するようにブラケット９がそれぞれ溶接等によっ
て一体に取り付けられており、これらのブラケット９
に、前記各サブビーム５（第１のサブビーム５ａおよび
第２のサブビーム５ｂ）の一端部が重畳させられている
とともに、これらのサブビーム５（第１のサブビーム５
ａおよび第２のサブビーム５ｂ）が、前記ピン７によっ
て各ブラケット９に連結されることにより、これらの第
１のサブビーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂの一端
部が、前記鉄骨梁３および各鉄骨柱２に連結されてい
る。

【００１４】そして、前記各サブビーム５（第１のサブ
ビーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）の他端部は、
前記メインビーム４の側面にそれぞれ重畳させられてい
るとともに、その対向面間に、図３に詳述するように、
前記粘弾性体６が介装されている。この粘弾性体６は、
ゴムによって形成されているとともに、前記サブビーム
５（第１のサブビーム５ａおよび第２のサブビーム５
ｂ）およびメインビーム４に加硫接着されており、これ
によって、前記メインビーム４とサブビーム５（第１の
サブビーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）とが、前
記粘弾性体６を介して連結されている。

【００１５】ついで、このように構成された本実施形態
に係わる制振装置の作用について説明する。鉄骨構造物
１に、たとえば地震等によって水平方向に揺れた場合、
前記空間部Ａが平行四辺形状となるように、前記鉄骨柱
２と鉄骨梁３とが相対移動させられる。

【００１６】これに伴い、前記メインビーム４とブラケ
ット８とが、その対向面に沿って相対回動させられると
ともに、これらの間に介装されている各粘弾性体６が、
厚さ方向を中心として捻られるように変形させられ、こ
の粘弾性体６の弾性変形によって、前記揺れのエネルギ
が吸収されて、鉄骨構造物１の揺れが減衰させられる。

【００１７】一方、前述した鉄骨柱２と鉄骨梁３との相
対移動に伴って、前記各サブビーム５（第１のサブビー
ム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）が、前記メインビ
ーム４に対して相対移動させられるが、その際、前記各
サブビーム５がメインビーム４に対して、粘弾性体６を
介して連結されており、かつ、このメインビーム４を、
その長さ方向の中間部を挟んで両側において連結されて
いることから、メインビーム４の長さ方向一方に設けら
れたサブビーム５（第１のサブビーム５ａおよび第２の
サブビーム５ｂ）は、メインビーム４を上方へ押し上げ
るように作用し、他方のサブビーム５（第１のサブビー
ム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）は、メインビーム
４を下方へ押し下げるように作用する。

【００１８】したがって、前記メインビーム４が、その
長さ方向の中心部を中心として、鉛直面内において回動
させられる。そして、このようにメインビーム４が回動
させられると、その両端部において、前記各ブラケット
８に対して、対向面に沿う方向に相対移動させられるこ
ととなり、これに伴って、前記各粘弾性体６が剪断方向
に変形させられる。したがって、メインビーム４とブラ
ケット８との間に介装された粘弾性体６に、前述したよ
うな捻れ方向の変形に加えて、剪断方向の変形が加わる
ことになり、その変形量が大きく、そのエネルギ吸収作
用も増加する。

【００１９】さらに、前記サブビーム５（第１のサブビ
ーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）とメインビーム
４との連結部においても、これらが相対回動させられる
が、これに伴って、これらの間に介装されている粘弾性
体６に捻り方向および剪断方向の変形が生じ、これらの
粘弾性体６によるエネルギ吸収作用も生じる。

【００２０】このように、本実施形態の制振装置にあっ
ては、前記サブビーム５と鉄骨柱２との連結部、およ
び、サブビーム５（第１のサブビーム５ａおよび第２の
サブビーム５ｂ）とメインビーム４との連結部のそれぞ
れにおいてエネルギ吸収作用が生じ、前記鉄骨構造物１
に作用する振動エネルギが速やかに吸収されて、鉄骨構
造物１の揺れが抑制される。しかも、前記空間部Ａを構
成する上下の鉄骨梁３のそれぞれに対して制振装置が設
けられていることにより、前述した振動エネルギの吸収
作用が増強される。また、前記空間部Ａの上下において
振動エネルギの吸収作用が生じることから、前記空間部
Ａの上下における鉄骨構造物１の変形がバランスよく行
われ、この結果、前記鉄骨構造物１の強度が確保され
る。

【００２１】一方、このような制振装置は、鉄骨柱２や
鉄骨梁３を工場や建築現場の地上において仮組する際
に、同時に組み付けることができ、また、その構成部材
も単純な形状であることから、施工コストも抑制され
る。

【００２２】なお、前記実施形態において示した各構成
部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基
づき種々変更可能である。

【００２３】たとえば、前記制振装置を、前述した鉄骨
構造物１に多数形成される空間部Ａの内の選択された複
数の空間部Ａに設ける例について説明したが、これを全
ての空間部Ａに設けるようにしてもよい。また、前記粘
弾性体６の厚みや大きさ等の寸法は、鉄筋構造物１の規
模や、想定される揺れの大きさ等に基づき適宜設定され
るものである。さらに、前記実施形態においては、サブ
ビーム５（第１のサブビーム５ａおよび第２のサブビー
ム５ｂ）とメインビーム４との連結部に粘弾性体６を用
いた例について説明したが、この連結部を図４に示すよ
うに、ピン１０による連結構造とすることも可能であ
る。そして、前記粘弾性体６に代えて、弾塑性体を用い
ることも可能である。また、前記実施形態においては、
構造物として鉄骨構造物を例示したが、これに代えて、
木造建築物への適用も可能である。この場合には、前記
両ブラケット８・９を木製の柱や梁にボルト等によって
固定する方法が採られる。あるいは、図５に示すよう
に、柱や梁の内側に枠２０を装着し、この枠２０内に、
前記制振装置を組み込むようにしてもよい。さらに、図
６に示すように、前記両ブラケット８・８の内側にＦＲ
Ｐ等からなる摩擦部材２１を取り付け、これらの摩擦部
材２１と前記メインビーム４との間に摩擦を生じさせる
ようにしてもよく、あるいは、図７に示すように、前記
メインビーム４を両ブラケット８・８に直接接触させる
とともに、前記両ブラケット８・８をボルト２２とナッ
ト２３とによって締め付けて前記メインビーム４へ圧接
させて摩擦を生じさせるようにしてもよいものである。
また、両ブラケット８・８にサブビーム５を圧入状態で
嵌合させることにより、これらの間に摩擦を生じさせる
ようにしてもよいものである。さらに、前記前記メイン
ビーム４の両端部と前記各柱２との連結部を、粘弾性体
あるいは弾塑性体を介して連結し、前記各サブビーム５
（第１のサブビーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）
とメインビーム４との連結部をピン結合し、さらに、前
記各サブビーム５（第１のサブビーム５ａおよび第２の
サブビーム５ｂ）と前記鉄骨梁３や鉄骨柱２とを摩擦結
合することも可能である。そして、前記各サブビーム５
（第１のサブビーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）
と前記鉄骨梁３との摩擦結合は、図７に示すような構造
と、両ブラケット８・８にサブビーム５（第１のサブビ
ーム５ａおよび第２のサブビーム５ｂ）を圧入状態で嵌
合させる構造とが採用可能である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる構
造物の制振装置によれば、構造物に揺れが生じた際に、
メインビームと柱との間に介装された粘弾性体あるいは
弾塑性体のエネルギ吸収作用により、あるいは、これに
加えて、メインビームとサブビームとの間に介装された
粘弾性体あるいは弾塑性体のエネルギ吸収作用により、
前記揺れのエネルギを吸収して、構造物の揺れを速やか
に抑制することができる。また、一対の柱と一対の梁と
で構成される空間部を構成する上下の梁のそれぞれに対
して制振装置を設けることにより、前述した振動エネル
ギの吸収作用を大きくすることができるとともに、前記
空間部の上下における鉄骨構造物の変形のバランスを良
好なものとし、この結果、前記鉄骨構造物の強度を確保
することができる。しかも、構成部材の殆どを単純な形
状として、その構成を簡素化し、これによって、施工コ
ストの高騰を抑制することができる。そして、このよう
な制振装置を備えた構造物にあっては、施工コストが安
く、かつ、地震等の揺れに強い構造物となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す要部の正面図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態を示すもので、図１におけ
るＩＩ―ＩＩ線に沿う矢視断面図である。

【図３】本発明の一実施形態を示すもので、図１におけ
るＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う矢視断面図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す要部の正面図であ
る。

【図５】本発明の他の実施形態を示す正面図である。

【図６】本発明の他の実施形態を示す要部の横断面図で
ある。

【図７】本発明のさらに他の実施形態を示す要部の横断
面図である。

【符号の説明】

１ 鉄骨構造物 ２ 鉄骨柱 ３ 鉄骨梁 ４ メインビーム ５ サブビーム ５ａ 第１のサブビーム ５ｂ 第２のサブビーム ６ 粘弾性体（弾塑性体） ７ ピン ８ ブラケット ９ ブラケット １０ ピン ２０ 枠 ２１ 摩擦部材 ２２ ボルト ２３ ナット Ａ 空間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 兼芳 埼玉県川口市東川口六丁目11番34号 株式 会社サンケイ技研内 Ｆターム(参考） 3J048 AA02 AC05 AC06 BE12 DA05 DA10 EA38

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱と梁とによって取り囲まれた空間部に
   設けられる制振装置であって、前記空間部の柱間に配設
   されるメインビームと、前記梁の両端部近傍と前記メイ
   ンビームの中間部とを連結する一対の第１のサブビーム
   と、前記各柱の中間部と前記メインビームの中間部とを
   連結する一対の第２のサブビームとを備え、前記メイン
   ビームの両端部と前記各柱との連結部、および、前記第
   １のサブビームおよび第２のサブビームと前記メインビ
   ームとの連結部が、それぞれ、粘弾性体あるいは弾塑性
   体を介して連結され、前記第１のサブビームと前記梁、
   および、前記第２のサブビームと柱とが、それぞれピン
   結合されてなり、かつ、前記メインビーム、第１のサブ
   ビーム、および、第２のサブビームが、前記同一空間部
   において、前記柱の上下に設けられた梁毎に設けられて
   いることを特徴とする構造物の制振装置。
2. 【請求項２】 前記メインビームとサブビームとの連結
   部、および、前記メインビームと柱との連結部が相互に
   重畳させられており、これらの対向面間に、前記粘弾性
   体あるいは弾塑性体が介装されていることを特徴とする
   請求項１に記載の構造物の制振装置。
3. 【請求項３】 前記粘弾性体がゴムであり、このゴム
   が、前記メインビーム、サブビーム、および、柱に加硫
   接着によって一体化されていることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の構造物の制振装置。
4. 【請求項４】 柱と梁とによって取り囲まれた空間部に
   設けられる制振装置であって、前記空間部の柱間に配設
   されるメインビームと、前記梁の両端部近傍と前記メイ
   ンビームの中間部とを連結する一対の第１のサブビーム
   と、前記各柱の中間部と前記メインビームの中間部とを
   連結する一対の第２のサブビームとを備え、前記メイン
   ビームの両端部と前記各柱とが粘弾性体あるいは弾塑性
   体を介して連結され、前記各サブビームとメインビー
   ム、梁、および、柱とが、ピン結合されてなり、かつ、
   前記メインビーム、第１のサブビーム、および、第２の
   サブビームが、前記同一空間部において、前記柱の上下
   に設けられた梁毎に設けられていることを特徴とする構
   造物の制振装置。
5. 【請求項５】 前記メインビームと柱との連結部が、各
   ビームの面方向に重畳させられており、これらの対向面
   間に、前記粘弾性体あるいは弾塑性体が介装されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の構造物の制振装置。
6. 【請求項６】 前記粘弾性体がゴムであり、このゴム
   が、前記メインビームおよび柱に加硫接着によって一体
   化されていることを特徴とする請求項４または請求項５
   に記載の構造物の制振装置。
7. 【請求項７】 前記各柱には、前記メインビームへ向か
   う一対の平行なブラケットが一体に設けられ、これらの
   ブラケット間に前記メインビームが挿入されているとと
   もに、これらのブラケットを介して前記メインビームが
   前記柱に連結されていることを特徴とする請求項１ない
   し請求項６の何れかに記載の構造物の制振装置。
8. 【請求項８】 柱と梁とによって取り囲まれた空間部に
   設けられる制振装置であって、前記空間部の柱間に配設
   されるメインビームと、前記梁の両端部近傍と前記メイ
   ンビームの中間部とを連結する一対の第１のサブビーム
   と、前記各柱の中間部と前記メインビームの中間部とを
   連結する一対の第２のサブビームとを備え、前記メイン
   ビームの両端部と前記各柱との連結部が、粘弾性体ある
   いは弾塑性体を介して連結され、前記各サブビームとメ
   インビームとの連結部がピン結合され、さらに、前記各
   サブビームと前記梁および柱とが摩擦結合されてなり、
   かつ、前記メインビーム、第１のサブビーム、および、
   第２のサブビームが、前記同一空間部において、前記柱
   の上下に設けられた梁毎に設けられていることを特徴と
   する構造物の制振装置。
9. 【請求項９】 前記請求項１ないし請求項８の何れかに
   記載の制振装置が、柱と梁によって形成される多数の空
   間部の内、選択された空間部に設けられていることを特
   徴とする構造物。
10. 【請求項１０】 前記請求項１ないし請求項８の何れか
    に記載の制振装置が、柱と梁によって形成される多数の
    空間部の全てに設けられていることを特徴とする構造
    物。