JP2003287079A

JP2003287079A - 負の剛性装置とこれを使用した建築構造物

Info

Publication number: JP2003287079A
Application number: JP2002092888A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Minewaki; 重雄嶺脇
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】構造部材に生ずる応力の大きさを調整した
り、制震建物の減衰効果を増すこと、或いは免震建物に
おける地震外力の絶縁効果を増したりすることが可能な
負剛性装置と、この負剛性装置を使用した建築構造物を
提供する。【解決手段】荷重の作用方向へ相対的に移動可能に組
み合わされた一対の可動部材と、これらの対向面の間に
前記荷重の作用方向と直交して介在された複数のローラ
材と、前記一対の可動部材とその間に介在するローラ材
とを組み立て状態に拘束し、且つ両者に所定大きさの垂
直力を付与する拘束・加圧手段とから成る。前記一対の
可動部材の対向面は平面に形成され、その間に介在する
ローラ材の横断面は楕円形等の非円形とされ、初期条件
として、前記ローラ材はその長軸方向の両端面が一対の
可動部材の対向面と回転可能に接触している。

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、作用した荷重と
それに伴う変形（変位）との間に負の関係を生ずる負の
剛性装置（以下、負剛性装置という場合がある。）と、
この負剛性装置を使用して、建物架構の柱や梁に発生す
る応力を調整したり、制震建物の減衰効果を増幅するこ
と、或いは免震建物において地震外力の絶縁効果を高め
る等々の構造設計法を実現する建築構造物の技術分野に
属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各構造部材に生ずる応力を調整し
たり、地震や風荷重などに対する応答量を低減すること
を目的として、架構や部材の剛性を調整することは行わ
れてきた。しかし、その目的で構造物内に附加する部材
や装置は、通例正の剛性を有するものであった。

【０００３】（１）例えば、特開昭６２−２６８４７９
号公報に開示された発明「建物の制震方法」に用いられ
た部材接合部などの連結装置、特開２０００−２４０３
１８号公報に開示された発明「免震・制震システム」に
用いられた、免震装置と制震・制震ダンパーとの組み合
わせなどは、応力の調整効果を上げる為に、構造部材中
又は部材端部に連結装置を配置し、固定状態と連結解除
状態又はそれらの中間状態に切り換えを行う技術である
が、あくまでも剛性は正又はゼロであり、部材や装置を
付加することによって、力の変形の増分の向きを変化さ
せることはできない。

【０００４】（２）特公昭６２−３２３００号公報に開
示された発明「構造物の免震装置」は、偏心したローラ
ベアリングで上部構造物を支持する免震装置を提案して
いる。該発明は、ローラベアリングの回転角が或る値を
超えると負の接線剛性を呈することが説明されている
（同公報中の第８図）。同第８図の回転角π（１８０
°）が原点となるように初期状態を設定すれば、本発明
が目的とする負の剛性装置と類似した荷重−変形関係を
実現できることになる。しかし、同公報中には、回転角
ゼロを原点とし、回転角π（１８０°）を超えないよう
に利用する旨の記載が認められる（同公報の第７欄３５
行以下）。そうした利用方法である限り、負の接線剛性
を呈する領域においても、復元力の方向は正であり、ポ
テンシャルエネルギも負とならないので、この免震装置
は自立的に復元動作する。従って、負の剛性を持つ装置
とは言えない。

【０００５】（３）特開平１０−１６９２４４号公報に
開示された発明「トルク機構を用いた振動制御装置」
は、構造物の変形が小さい段階から制震装置に機能、効
果を発揮させる、いわば変形増幅装置の技術例を示して
いる。該発明の振動制御装置を同公報中の図１８に示す
様に使用すると、制震装置の容量を小さくできる利点が
あるものと認められる。しかし、ブレース材や回転可能
な連結部分の構成は複雑となり、且つ同部分に生ずる力
が大きくなり、ガタや変形が生ずると、それが増幅され
て制震装置へ伝達される。そのため十分な制震効果を得
るためには、相当に強固で精度の高い構成にする必要が
ある。

【０００６】（４）特開平１１−３７２１４号公報に記
載された免震除振装置は、一応、負のバネ定数をもつ負
の剛性装置（バネ機構）と考えられる。しかし、この装
置は、一対のメンバーの中央部をピンで回転可能に連結
したＸ字形のリンク機構で上下の架台を支持し、且つそ
の間にバネ機構を設置した構成であり、リンク機構を介
して上下の架台が上下方向へ変位するものである。その
荷重−変形関係は非線型性を有し、一部に負の領域を有
することは認められる。この装置は除振対象の上載荷重
を与え、それに応じたバネ定数を適切に設定してはじめ
て適切な負のバネ定数を有する機構が得られる。即ち、
リンク機構とバネを組み合わせて適切な初期状態を与
え、上架台へ上載荷重をかけた状態で、適正な釣り合い
点を見付けると、負のバネ定数を有する機構が成立す
る。つまり、上載する荷重とのバランスによりゼロ点を
移動させることにより負のバネ定数として利用すること
が可能であるから、必然、除振、免震、制震の対象物を
直接、上架台へ上載する場合にのみ利用可能である。ブ
レース、頬杖、束などの仲介部材へ応用、利用すること
はできないものと認められる。

【０００７】

【本発明が解決しようとする課題】作用する荷重と、そ
れによって生ずる変形との間に負の関係がある負剛性装
置を実現すれば、その負剛性装置を使用することで、
柱、梁などの構造部材に生ずる応力の大きさを調整した
り、制震建物における減衰効果を増すこと、或いは免震
建物における地震外力の絶縁効果を増したりする構造設
計法が可能となる。

【０００８】（ａ）例えば高層建物の外柱は、地震や風
などによる水平力が作用した際の変動軸力が大きく、か
なりの高軸力状態、又は低軸力ないしは引き抜き力が生
ずる状態となることがある。従来はこれを部材断面の大
きさや柱割付の変更、或いはメガストラクチャ架構にす
るなどの対策で対処していたが、構造設計に困難を生ず
る場合があった。

【０００９】（ｂ）建物の剛性が大きいと、地震入力が
大きくなって大きな地震応答を生じたり、かなり多数の
制震装置を設置しても、建物剛性との比によって表され
る減衰定数が十分に大きくならず、応答の低減を十分に
見込めない場合があった。

【００１０】（ｃ）制震装置を、ブレースなどの取り付
け部材（仲介部材）を介して設置する場合、取り付け部
材が変形することにより、その変形分だけ制震装置の変
形が小さくなり、制震効果が低減する場合があった。ま
た、履歴型制震装置であって制震装置自体の初期剛性が
十分に大きくない場合には、制震装置自体の弾性変形が
大きくなり、塑性変形によるエネルギ吸収が十分に得ら
れず、制震効果の低下を来す場合があった。

【００１１】（ｄ）免震建物に使用する免震装置の設計
において、免震装置自体の安定度や支持重量の限度など
の為に、構造物の固有周期の延長には限界があり、地震
外力の絶縁効果を向上させることが困難であった。

【００１２】本発明の目的は、上記（ａ）〜（ｄ）の各
問題点の解決に有効で、柱、梁などの構造部材に生ずる
応力の大きさを調整したり、制震建物における減衰効果
を増すこと、或いは免震建物における地震外力の絶縁効
果を増したりすることが可能な負剛性装置と、この負剛
性装置を使用して前述の構造設計法を実現した建築構造
物を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した従来技術の課題
を解決するための手段として、請求項１に記載した発明
に係る負の剛性装置は、荷重の作用方向へ相対的に移動
可能に組み合わされた少なくとも一対の可動部材と、前
記一対の可動部材の対向面の間に前記荷重の作用方向と
直交する向きに介在された複数のローラ材と、前記一対
の可動部材とその間に介在するローラ材とを組み立て状
態に拘束し、且つ両者に所定大きさの垂直力を付与する
拘束・加圧手段とから成り、前記一対の可動部材の対向
面は平面に形成され、その間に介在するローラ材の横断
面は楕円形等の非円形とされ、初期条件として、前記ロ
ーラ材はその長軸方向の両端面が一対の可動部材の対向
面と回転可能に接触していることを特徴とする。

【００１４】請求項２に記載した発明に係る負の剛性装
置は、荷重の作用方向へ相対的に移動可能に組み合わさ
れた少なくとも一対の可動部材と、前記一対の可動部材
を組み立て状態に拘束し、且つ両者に所定大きさの垂直
力を付与する拘束・加圧手段とから成り、前記一対の可
動部材の対向面は、前記荷重の作用方向に連続するサイ
ンカーブ等の比較的波高が大きい波形を前記荷重の作用
方向と直交する向きに均等断面に連続させた波形面に形
成されており、初期条件として、前記波形面の凸同士が
滑動可能に突き合わされていることを特徴とする。

【００１５】請求項３に記載した発明に係る負の剛性装
置は、荷重の作用方向へ相対的に移動可能に組み合わさ
れた少なくとも一対の可動部材と、前記一対の可動部材
の対向面の間に前記荷重の作用方向と直交する向きに介
在された複数のローラ材と、前記一対の可動部材とその
間に介在するローラ材とを組み立て状態に拘束し、且つ
両者に所定大きさの垂直力を付与する拘束・加圧手段と
から成り、前記一対の可動部材の対向面は、前記荷重の
作用方向に連続するサインカーブ等の比較的波高が小さ
い波形を前記荷重の作用方向と直交する向きに均等断面
に連続させた波形面に形成されており、前記複数のロー
ラ材の横断面は円形とされ、初期条件として、ローラ材
は一対の可動部材の対向面に形成された波形面の凸同士
の間に回転可能に接触していることを特徴とする。

【００１６】請求項４に記載した発明は、請求項１又は
２若しくは３に記載した負の剛性装置において、拘束・
加圧手段は、少なくとも一方の可動部材を収納して拘束
する締め込み部材と、他方の締め込み部材と連結し、一
対をなす可動部材に垂直力を付与し設定するボルト・ナ
ット機構等の垂直力設定機構とから成り、可動部材とこ
れを収納した締め込み部材との間に、前記垂直力と同方
向に所定の圧縮力を付与するバネ材が設置されており、
可動部材とこれを収納した締め込み部材との間であって
前記垂直力と同方向の隙間に可動部材の変位を許容する
ベアリング材が設置されていることを特徴とする。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１又は３に
記載した負の剛性装置において、一対の可動部材の対向
面及びローラ材の表面にローラ材が回転のみして滑りが
発生しないように表面加工が施されていることを特徴と
する。

【００１８】請求項６に記載した発明に係る負の剛性装
置を使用した建築構造物は、請求項１〜５のいずれか一
に記載した負の剛性装置が、対をなす可動部材をブレー
スと連結されており、同ブレースが建物架構中の外柱と
内柱とを結ぶ配置に設置されており、水平力によって発
生する外柱の変動軸力を緩和する構成であることを特徴
とする。

【００１９】請求項７に記載した発明は、請求項６に記
載した負の剛性装置を使用した建築構造物において、負
の剛性装置は、主に構造物の下層階に集中して設置され
ていることを特徴とする。

【００２０】請求項８に記載した発明に係る負の剛性装
置を使用した建築構造物は、請求項１〜５のいずれか一
に記載した負の剛性装置が、建物の剛性が大きい層の建
物架構中に設置され、水平力に対する建物の剛性を低減
し、建物周期を延長して地震時の応答を低減する構成で
あることを特徴とする。

【００２１】請求項９に記載した発明は、請求項８に記
載した負の剛性装置を使用した建築構造物において、負
の剛性装置は、建物の各階層の剛性に比例する容量で設
置されていることを特徴とする。

【００２２】請求項１０に記載した発明に係る負の剛性
装置を使用した建築構造物は、制震建物において、制震
装置が設置された階層に、請求項１〜５のいずれか一に
記載した負の剛性装置が対の関係で設置されており、建
物の層剛性を低減し、その層の減衰定数を上昇させ、地
震時の応答を低減する構成であることを特徴とする。

【００２３】請求項１１に記載した発明に係る負の剛性
装置を使用した建築構造物は、制震建物において、請求
項１〜５のいずれか一に記載した負の剛性装置が制震装
置と直列の関係に組み合わせて設置されており、建物架
構の小変形時から制震装置を働かせ、地震時の応答を低
減する構成であることを特徴とする。

【００２４】請求項１２に記載した発明に係る負の剛性
装置を使用した建築構造物は、免震建物において、免震
層に、請求項１〜５のいずれか一に記載した負の剛性装
置が設置されており、建物の固有周期を延長して免震効
果を向上させる構成であることを特徴とする。

【００２５】

【発明の実施形態】次に、本発明を、図示した実施形態
に基づいて説明する。

【００２６】（図１の実施形態）図１は、請求項１に記
載した発明の実施形態を示している。この負剛性装置
は、水平荷重Ｆの作用方向へ相対的に移動可能に組み合
わされた一対の可動部材、すなわち、左方へ延びる取り
付け部材６ａと接続した中央部位の可動部材１ａと、そ
の上下面を挟む配置とし右方へ延びる取り付け部材６ｂ
と接続した二つの可動部材１ｂ、１ｂを備えている。前
記一対の可動部材１ａと１ｂの対向面の間には、前記水
平荷重Ｆの作用方向と直交する向きに介在された複数の
ローラ材２…を有する。前記一対をなす可動部材１ａ、
１ｂとその間に介在するローラ材２…とを一定の組み立
て状態に拘束し、且つ一定大きさの垂直力Ｎを付与する
拘束・加圧手段４とをもって構成されている。ローラ材
２は鋼棒等を加工して製作されている。その本数及び長
さは、後述する垂直力を伝達できるように定められる。

【００２７】前記一対の可動部材１ａ、１ｂは鋼板材を
加工して製作され、その対向面はそれぞれ平面に形成さ
れている。一対の可動部材１ａ、１ｂの間に介在するロ
ーラ材２の横断面は非円形、より具体的には図２Ａ〜Ｃ
に一例を示したように楕円形とされている。

【００２８】前記一方の可動部材１ｂ、１ｂは、上下に
対称な向かい合わせの配置で一対をなす締め込み部材４
ａ、４ａと側壁４ｂで形成した、内側面を開口した容器
構造の収容部内に収納されている。締め込み部材４ａ、
４ｂが上記の拘束・加圧手段４を構成する。可動部材１
ｂとこれを収納した締め込み部材４ａとの間には、前記
垂直力Ｎと同方向に一定大きさの圧縮力を付与する皿バ
ネ等のバネ材３が設置されている。しかも可動部材１ｂ
の側面とこれを収納した締め込み部材４ａの側壁４ｂの
内面との間の前記垂直力Ｎと同方向の隙間には、可動部
材１ｂの自由な変位を許容するベアリング材７が設置さ
れている。そのため可動部材１ｂと接続する取り付け部
材６ｂは、具体的には締め込み部材４ａの側壁４ｂの外
面と接続した構成とされている。

【００２９】前記一対をなす締め込み部材４ａ、４ａ
は、前記一対の可動部材１ａ、１ｂの変位に支障無い部
位を、双方の可動部材１ａと１ｂに対して一定大きさの
垂直力Ｎを付与するボルト５及びナット５ａとから成る
垂直力設定機構で結合されている。ナット５ａの締め込
み量をバネ材３の撓み量が所定の値となるように設定し
て垂直力Ｎを付与する。したがって、締め込み部材４ａ
は前記垂直力Ｎをはじめとする圧縮力を伝達できる大き
な面外剛性を有する材とされている。

【００３０】上記構成の負剛性装置は、その初期条件と
して、図２Ａに示したように、ローラ材２の長軸方向の
両端面が、両側の可動部材１ａ、１ｂの対向面と滑るこ
となく回転のみ可能に線接触した構成とされる。したが
って、ローラ材２には、垂直力Ｎと同大で正反対向きの
反力Ｎ’が作用する。ローラ材２が対向面と滑ることな
く回転のみ可能に線接触する表面加工の例としては、例
えばローラ材２の外周面に歯車の歯形に相当するような
凹凸を細かく形成し、可動部材１ａ、１ｂの対向面にも
対応する凹凸をラック歯のように形成し、両者を噛み合
わせることなどが実施される（請求項５記載の発明）。

【００３１】上記の初期条件（図２Ａ）に対して、取り
付け部材６ａ又は６ｂを通じて地震等による水平力Ｆが
作用し、一対の可動部材１ａ、１ｂが左右方向へ相対的
に変位すると、ローラ材２は図２Ｂ、Ｃのように回転す
る。上述したように、ローラ材２が滑ることなく回転の
みすると、同ローラ材２の長軸と短軸の差分を最大値と
する上下方向（垂直力Ｎの方向）の変位（垂直変位）が
生ずる。しかし、前記の垂直変位は、両側二つの可動部
材１ａ、１ｂがバネ材３に押され、且つベアリング材７
によって自由な変位を許容されている構成によって速や
かに吸収され、一定状態を保つ。そして、垂直力Ｎは前
記の線接触を通じてのみ伝達される。したがって、バネ
材３は、ローラ材２の回転に伴う可動部材１ａの垂直方
向変位を吸収するだけの変形能力を有するものとし、前
記の変位量とバネ材３の所定の撓み量との比を十分に小
さくして、垂直力Ｎの変動が比較的小さくなるように設
計し実施される。

【００３２】地震等による建築物の変形は、一対の可動
部材１ａ、１ｂの変位として負剛性装置へ伝わる。図２
Ｂ、Ｃに示したようにローラ材２の回転が進むと、前記
線接触の位置は次第にずれる。しかし、前述した線接触
状態では線接触位置のずれに起因する偏心モーメントを
伝達できないので、垂直力Ｎ及びこれに対するローラ材
２内の反力Ｎ’は、それぞれ法線方向にしか働かない。
その結果、垂直力Ｎとローラ材２内の反力Ｎ’とに向き
の相違が発生し、線接触の位置には、垂直力Ｎとローラ
材２内の反力Ｎ’とで形成する力の三角形で求められる
水平方向の合力Ｕが発生して、この合力Ｕが可動部材１
ａ、１ｂの変位及びローラ材２の回転を一層進める方向
に作用する。つまり、負の反力の発生である。

【００３３】一対をなす可動部材１ａ、１ｂとローラ材
２との線接触位置のずれは、建築物の変形が進み、ロー
ラ材２の回転が進むにつれて大きくなるので、合力Ｕの
大きさも比例的に増大する。垂直力Ｎの大きさが一定で
あるかぎり、前記線接触の位置がローラ材２の長軸方向
の端面と短軸方向の端面との中間点近傍に至るまで、変
形量と負の反力（合力Ｕ）との関係はほぼ線型関係を維
持する。したがって、前記変形量と負の反力（合力Ｕ）
の比を負の剛性とする負剛性装置が成立したことにな
る。負の剛性は、ローラ材２の長短径比と周長、及び垂
直力Ｎの大きさを調整することにより任意の大きさに設
定（設計）できる。

【００３４】なお、一対をなす可動部材１ａ、１ｂの移
動を整えるためのガイド、及び多数使用するローラ材２
…の上述した初期条件及びその後の回転を共通化させて
整えるリテーナなどを必要に応じて使用する。これらの
点は以下の各実施例にも共通する事項である。

【００３５】（図３の実施形態）図３は、請求項３に記
載した発明の実施形態を示している。この負剛性装置
も、基本的な構成は図１の実施形態と共通する。即ち、
水平荷重Ｆの作用方向へ相対的に移動可能に組み合わさ
れた一対の可動部材、即ち、左方へ延びる取り付け部材
６ａと接続した中央部位の可動部材１ａと、その上下面
を挟む配置とし右方へ延びる取り付け部材６ｂと接続し
た二つの可動部材１ｂ、１ｂを備えている。前記一対の
可動部材１ａと１ｂの対向面の間には、前記水平荷重Ｆ
の作用方向と直交する向きに介在する複数のローラ材２
０…を有し、前記一対の可動部材１ａ、１ｂとその間に
介在するローラ材２０…とを一定の組み立て状態に拘束
し、且つ所定大きさの垂直力Ｎを付与する拘束・加圧手
段４とで構成されている。

【００３６】前記一対の可動部材１ａ、１ｂの対向面は
それぞれ、図４Ａ〜Ｃに例示したように波高を小さく形
成したなだらかなサインカーブに代表される波形を、前
記水平荷重Ｆの作用方向と直交する向きに均等断面に連
続させたような凹凸の波形面に形成されている。前記波
形面の間に介在するローラ材２０の横断面は円形とされ
ている。

【００３７】一方の可動部材１ｂ、１ｂは、上下に一対
をなす締め込み部材４ａ、４ａと側壁４ｂが形成した容
器構造の収容部内に収納されている。可動部材１ｂとこ
れを収納した締め込み部材４ａとの間には、前記垂直力
Ｎと同方向に一定大きさの圧縮力を付与するバネ材３が
設置されている。また、可動部材１ｂの側面とこれを収
納した締め込み部材４ａの側壁４ｂの内面との間の前記
垂直力Ｎと同方向の隙間には、可動部材１ｂの自由な変
位を許容するベアリング材７が設置されている。可動部
材１ｂと接続する取り付け部材６ｂは、締め込み部材４
ａの側壁４ｂの外面と接続されている。

【００３８】前記一対の締め込み部材４ａ、４ａは、前
記一対の可動部材１ａ、１ｂの変位に支障無い部位を、
双方の可動部材１ａと１ｂに対して一定大きさの垂直力
Ｎを付与するボルト５及びナット５ａとから成る垂直力
設定機構で結合されている。ナット５ａの締め込み量を
バネ材３の撓み量が所定の値となるように設定して、垂
直力Ｎを付与する。

【００３９】上記構成の負剛性装置は、その初期条件と
して、図４Ａに示したように、ローラ材２０が、両側の
可動部材１ａ、１ｂの波形面における凸部頂面同士の間
に滑ることなく回転のみ可能に線接触した構成とされ
る。したがって、ローラ材２０には、垂直力Ｎと同大で
正反対向きの反力Ｎ’が作用する。ローラ材２０が対向
面と滑ることなく回転のみ可能に線接触する表面加工の
例としては、既述したようにローラ材２０の外周面及び
可動部材１ａ、１ｂの波形面に歯車の歯形に相当する凹
凸を細かく形成して両者を噛み合わせた構成等を実施で
きる（請求項５記載の発明）。

【００４０】上記の初期条件（図４Ａの状態）に対し
て、取り付け部材６ａ又は６ｂを通じて地震等による水
平力Ｆが作用し、一対の可動部材１ａ、１ｂが左右方向
へ相対的に変位すると、ローラ材２０は図４Ｂ、Ｃのよ
うに回転する。このときローラ材２０が滑ることなく回
転のみすると、可動部材１ａ、１ｂの波形面に沿ってロ
ーラ材２０との線接触位置は水平方向へずれる。と同時
に、可動部材１ａ、１ｂの波形面の波高２ｈ（図４Ａ）
の２倍を最大値とする上下方向（垂直力Ｎの方向）への
変位（垂直変位）も生ずる。しかし、前記垂直変位は、
両側二つの可動部材１ａ、１ｂがバネ材３に押され、且
つベアリング材７によって自由な変位を許容された構成
によって速やかに吸収され、一定状態を保つ。垂直力Ｎ
は前記の線接触を通じてのみローラ材２０へ伝達され
る。

【００４１】地震等による建築物の変形は、一対の可動
部材１ａ、１ｂの変位として負剛性装置に伝わる。図４
Ｂ、Ｃに示したようにローラ材２０の回転が進むと、前
記線接触の位置は水平方向へずれてゆく。しかし、線接
触状態では、線接触位置のずれに起因する偏心モーメン
トを伝達できないので、垂直力Ｎ及びこれに対するロー
ラ材２０内の反力Ｎ’は、それぞれ法線方向にしか働か
ない。その結果、垂直力Ｎとローラ材２０内の反力Ｎ’
とに向きの相違が発生し、その故に線接触の位置には、
垂直力Ｎとローラ材２０内の反力Ｎ’とが形成する力の
三角形で求められる水平方向の合力Ｕが発生する。この
合力Ｕは、可動部材１ａ、１ｂの変位及びローラ材２０
の回転を一層進める方向に作用する。つまり、負の反力
の発生である。

【００４２】一対をなす可動部材１ａ、１ｂとローラ材
２０との線接触位置のずれは、建築物の変形が進み、ロ
ーラ材２０の回転が進むにつれて大きくなるので、合力
Ｕの大きさも比例的に増大する。垂直力Ｎの大きさが一
定で、可動部材１ａ、１ｂの波形面の波形がサインカー
ブであるときは、ローラ材２０が波形の反曲点近傍に至
るまで変形量と負の反力（合力Ｕ）との関係がほぼ線型
関係を維持する。従って、前記変形量と負の反力（合力
Ｕ）の比を負の剛性とする負剛性装置が成立したことに
なる。負の剛性は、可動部材１ａ、１ｂの波形面におけ
る波長Ｌと波高２ｈ、及びローラ材２０の直径ｄの大き
さ、並びに垂直力Ｎの大きさを調整することにより任意
の大きさに設定できる。

【００４３】（実施例）上記図３の構成による負剛性装
置の設計例を以下に説明する。負剛性装置の要求性能
は、負の剛性Ｋ_ｎ＝−３５ｋＮ／mm、設計上の変形を１
４mm、前記設計変形時の荷重を−４９０ｋＮ、設計変形
に対する余裕度を２とすると、最大変形は２８mmとな
る。

【００４４】前記の条件を満たす負剛性装置の諸元は、
例えば可動部材１ａ、１ｂに成形加工する波形面の波長
ｍが３５mm、波高２ｈが１．９mm、ローラ材２０の直径
ｄは２６mm、垂直力Ｎが２１００ｋＮである。最大変形
時にバネ材３に要求される変形量は６．１mm、設計変形
時には１．７mmである。例えばバネ材３として、外径が
２５０mm、高さが１６．０mm、板厚が６．４mm、所定撓
み時の荷重５６ｋＮの皿バネを４枚重ね２段組みで１０
セット用意すると、前記の垂直力Ｎ（２１００ｋＮ）を
伝達でき、最大要求変形量を吸収できる。

【００４５】設計時要求変形量の所定撓み量に対する比
率は１２％程度であり、ＪＩＳ・Ｂ２７０６所載の荷重
特性式を参照すると、その間の荷重変動は１％程度とな
り、十分に小さい。図５に上記諸元による負剛性装置の
荷重変形関係を示した。

【００４６】（図６の実施形態）図６は、請求項２に記
載した発明の実施形態を示している。この負剛性装置の
基本的な構成も、記した図１及び図３の実施形態と共通
する。水平荷重Ｆの作用方向へ相対的に移動可能に組み
合わされた一対の可動部材、即ち、左方へ延びる取り付
け部材６ａと接続した中央部位の可動部材１ａと、その
上下面を挟む配置とし右方へ延びる取り付け部材６ｂと
共通に接続した二つの可動部材１ｂ、１ｂを備え、これ
ら一対の可動部材１ａと１ｂを一定の組み立て状態に拘
束し、且つ一定大きさの垂直力Ｎを付与する拘束・加圧
手段４とで構成されている。

【００４７】前記一対の可動部材１ａ、１ｂの対向面は
それぞれ、図７Ａ〜Ｃに例示したように、前記水平荷重
Ｆの作用方向に連続的に勾配が変化するサインカーブ等
の比較的波高ｈが大きい波形を前記荷重の作用方向と直
交する向きに均等断面に連続させた凹凸による波形面に
形成されている。波形面の各凸部１０ａと１０ｂの個数
及び波長（波幅）Ｌは、後述の垂直力Ｎを伝達できるよ
うに設計されている。

【００４８】一方の可動部材１ｂ、１ｂは、上下に一対
をなす締め込み部材４ａ、４ａと側壁４ｂが形成した容
器構造の収容部内に収納されている。可動部材１ｂとこ
れを収納した締め込み部材４ａとの間には、前記垂直力
Ｎと同方向に所定大きさの圧縮力を付与するバネ材３が
設置されている。また、可動部材１ｂの側面とこれを収
納した締め込み部材４ａの側壁４ｂの内面との間の前記
垂直力Ｎと同方向の隙間には、可動部材１ｂの自由な変
位を許容するベアリング材７が設置されている。そのた
めに可動部材１ｂと接続する取り付け部材６ｂは、締め
込み部材４ａの側壁４ｂの外面と接続されている。

【００４９】前記一対の締め込み部材４ａ、４ａは、前
記一対の可動部材１ａ、１ｂの変位に支障無い部位を、
双方の可動部材１ａと１ｂに対して一定大きさの垂直力
Ｎを付与するボルト５及びナット５ａとから成る垂直力
設定機構で結合されている。ナット５ａの締め込み量を
バネ材３の撓み量が所定の値となるように設定し、垂直
力Ｎを付与する。

【００５０】上記構成の負剛性装置は、その初期条件と
して、図７Ａに示したように、前記波形面の凸部１０ａ
と１０ｂが各々の頂面同士を滑動可能に突き合わせて線
接触させた構成とされる。したがって、前記線接触位置
には、垂直力Ｎと、これと同大で正反対向きの反力Ｎ’
が作用する。前記波形面の凸部１０ａと１０ｂ同士が滑
りながら線接触状態を保つ波形の例としては、前記した
サインカーブ或いは凸部の幅が相対的に痩せた形状を与
える連続曲線などを実施できる。前記線接触位置におけ
る摩擦係数を小さくする手段として、一方の凸部の先端
を、ステンレスに樹脂コーティングを施したものとし、
他方の凸部は樹脂板を接着したような表面加工を実施す
ることもできる。

【００５１】上記の初期条件（図７Ａの状態）に対し
て、取り付け部材６ａ又は６ｂを通じて地震等による水
平力Ｆが作用し、一対の可動部材１ａ、１ｂが左右方向
へ相対的に変位すると、図７Ｂ、Ｃのように可動部材１
ａ、１ｂの凸部１０ａと１０ｂが滑り、波形面に沿って
線接触位置は水平方向へずれる。そのため可動部材１
ａ、１ｂの波形面の波高ｈ（図７Ａ）の２倍を最大値と
する上下方向（垂直力Ｎの方向）への変位（垂直変位）
が生ずる。しかし、前記の垂直変位は、両側二つの可動
部材１ａ、１ｂがバネ材３に押され、且つベアリング材
７によって自由な変位を許容された構成により速やかに
吸収され、一定状態を保つ。垂直力Ｎは前記の線接触を
通じて凸部相互間へ伝達される。

【００５２】地震等による建築物の変形は一対の可動部
材１ａ、１ｂの変位として負剛性装置に伝わる。図７
Ｂ、Ｃに示したように、可動部材１ａ及び１ｂの凸部１
０ａと１０ｂ間の滑りが進むと、前記線接触の位置は水
平方向へずれてゆく。しかし、摩擦係数が小さいので、
垂直力Ｎ及びこれに対する反力Ｎ’は、それぞれ法線方
向にしか働かない。その結果、垂直力Ｎと反力Ｎ’には
向きの相違が発生する。その故に線接触位置には、垂直
力Ｎとローラ材２０内の反力Ｎ’とが形成する力の三角
形で求められる水平方向の合力Ｕが発生する。この合力
Ｕは、可動部材１ａ、１ｂの凸部１０ａと１０ｂの滑り
移動を一層進める方向に作用する。つまり、負の反力の
発生である。

【００５３】一対の可動部材１ａ、１ｂの凸部１０ａと
１０ｂ間における線接触位置のずれは、建築物の変形が
進むにつれて大きくなるので、合力Ｕの大きさも比例的
に増大する。垂直力Ｎの大きさが一定で、可動部材１ｂ
の波形面の波形をサインカーブなどのように凸部１０ａ
と１０ｂの線接触における角度が変形量が増すにつれて
大きくなるように設計すると、前記の線接触は波形の反
曲点（サインカーブの場合は波長Ｌの１／４）近傍の位
置まで、変形量と負の反力（合力Ｕ）との関係がほぼ線
型的関係を維持する。従って、前記変形量と負の反力
（合力Ｕ）の比を負の剛性とする負剛性装置が成立した
ことになる。負の剛性は、可動部材１ａ、１ｂの波形面
における波長Ｌと波高ｈ、及び垂直力Ｎの大きさを調整
することにより任意の大きさに設定できる。

【００５４】（図８の実施形態）図８は、請求項６に記
載した発明の実施形態を示す。これは１５階建て建物の
２階〜４階の両端スパンに、上記図１、図３、図６に例
示したような実施形態の負剛性装置３０を、ブレース３
１を取り付け部材（仲介部材）に使用して設置した建物
構面を示している。

【００５５】負剛性装置３０の対をなす可動部材１ａ、
１ｂをブレース３１と接合して使用され、同ブレース３
１は建物架構中の外柱３２と内柱３３とを結ぶ配置に設
置され、地震時等の水平力Ｆによって発生する外柱３２
の変動軸力を緩和する構成とされている。

【００５６】因みに建物の高さは６０ｍ、面積当たりの
質量は柱検討用が１．２×１０^３ｋｇ／ｍ^２、地震検討
用は１．１４×１０^３ｋｇ／ｍ^２とする。検討対象構面
は６スパン均等フレームであり、ワンスパンは８ｍ、紙
面と直交方向のスパンは１２ｍとする。長期軸力を柱の
支配面積に比例するものとして求めると、１階外柱の長
期軸力は８．６４ＭＮとなる。一方、１次設計用外力に
対するオーバーターニングモーメントは４４４ＭＮ・ｍ
となる。これを柱の変動軸力で負担するものとすれば、
１階外柱の変動軸力は９．２５ＭＮとなる。したがっ
て、１階外柱には０．６１ＭＮの引き抜き力が生ずるこ
とになる。同様な計算によると、２、３階の外柱にも
０．０４〜０．３２ＭＮの引き抜き力が生ずる。

【００５７】前記の引き抜き力を生じさせないために、
図８の実施例では、２〜４階の両端スパンにブレース状
配置で負剛性装置３０を設置している。設置階を２〜４
階とした理由は、１階に平面計画上の制約があり設置で
きない場合のあることを想定した為である。いずれにし
ても、負の剛性装置３０は、主に構造物の下層階に集中
して設置される（請求項７に記載した発明）。

【００５８】１次設計時の層間変形角が１／２００程度
であると、高さ４ｍ、スパン８ｍの架構フレーム内に図
８のようにハの字形に設置されたブレースの変形量は１
４mm程度となる。本実施例では負剛性装置３０の剛性を
−３５ｋＮ／mmと設定した。層間変形角１／２００に対
して、負剛性装置３０により１．０６ＭＮの変動軸力が
外柱３２から内柱３３へ移動する。層剛性の低下と、変
動軸力を内柱３３へ移動させたことにより、４％ほどの
層間変形の増加を生ずる。これを補正すると、１階外柱
の変動軸力は８．５２ＭＮとなり、長期軸力（上記の
８．６４ＭＮ）を下回ることになる。同様に２、３階外
柱の変動軸力も長期軸力を下回る。１階の内柱（１スパ
ン内側の柱３３）に１．０９ＭＮの変動軸力を生じ、２
〜４階の内柱には１．０９〜０．３６ＭＮの変動軸力が
生ずる。負剛性装置３０に働く最大の力は−０．５２Ｍ
Ｎである。

【００５９】例えば国土交通省告示第１４６１号第４号
に適合する人工地震波を検討対象とし、同告示第１４５
７号第七、２号の表層地盤による加速度の増幅率を考慮
すると、１種地盤では建物周期０．５７６秒以上、２種
地盤では０．８６４秒以上、３種地盤では１．１５２秒
以上の領域でそれぞれ、建物の応答加速度は建物周期に
反比例して小さくなることが、図９に示されている。建
物剛性を１９％低減すると、建物周期は１．１１倍とな
り、応答加速度が１０％低減される。

【００６０】（図１０の実施形態）図１０は、請求項８
に記載した発明の実施形態を示す。これは建物剛性の低
減を主眼として、上記図１、図３、図６に例示したよう
な実施形態の負剛性装置３０を、やはりブレース３１を
取り付け部材に使用して、建物各階の両端スパンにハの
字ブレース状に設置した構成である。ブレース３１は、
８階建ての建物架構中の外柱３２と内柱３３とを結ぶ配
置に設置されており、水平力Ｆに対する建物の剛性を低
減し、建物周期を延長して地震時の応答を低減する構成
である。

【００６１】図１０の実施形態は、高さ３２ｍ、周期が
０．６４秒の建物の１構面についてのものである。建物
は３スパン均等フレームで、ワンスパンが８ｍ、紙面と
直交方向のスパンは１２ｍである。面積当たりの地震検
討用質量は１．１４×１０^３ｋｇ／ｍ^２とする。第１層
の剛性は１１００ｋＮ／mm程度、中間層の剛性は、例え
ば第５層において８００ｋＮ／mm程度となる。

【００６２】建物各階の両端スパンに設置する負剛性装
置３０の能力は、第１層には１個あたりの負剛性が−１
０５ｋＮ／mm程度の負剛性装置を設置し、第５層では−
７５ｋＮ／mm程度の負剛性装置を設置すると、各階層の
剛性を１９％低減させ、応答加速度を１０％低減するこ
とができる。要するに、負の剛性装置３０は、建物の剛
性が大きい層の架構中に設置すれば足り、それも各階層
の剛性に比例する容量で設置するのが効果的である（請
求項９に記載した発明）。

【００６３】（図１１の実施形態）図１１は、請求項１
０に記載した発明の実施形態を示す。これは制震装置４
０が設置された制震建物の各階層に、負の剛性装置３０
が制震装置４０と対の関係で設置され、建物の層剛性を
低減し、その層の減衰定数を上昇させ、地震時の応答を
低減する構成である。

【００６４】上記の図１、図３、図６に例示したような
実施形態の負剛性装置３０が、ブレース３１を取り付け
部材に使用して、建物各階の両端スパンにハの字のブレ
ース状に設置されている。ブレース３１は、建物架構中
の外柱３２と内柱３３とを結ぶ配置に設置されている。

【００６５】制震装置４０が設置された建物の各層毎の
等価粘性減衰定数ｈ_ｅｑは、層間変形をδ、層剛性を
ｋ、制震装置４０によるエネルギ吸収量をＷ_Ｄ（δ）、
円周率をπで表すと、次の［数１］で示される。

【００６６】［数１］ｈ_ｅｑ＝１／４π×Ｗ_Ｄ（δ）／（１／２×ｋδ^２）

【００６７】そこで、図１１の建物の各層に負剛性装置
を設置する以前には、等価粘性減衰定数ｈ_ｅｑが０．０
５となる性能の制震装置４０が設置されていたとする。
負剛性装置３０の設置により、各層の剛性が上述したよ
うに１９％低減されたとすれば（上記図１０の実施形態
の説明を参照）、上記［数１］によって、等価粘性減衰
定数はｈ_ｅｑ＝０．０６２と求められる。

【００６８】制震装置以外の構造部材による等価粘性減
衰定数を０．０２としてｈ_ｅｑに加え、振動の減衰によ
る加速度の低減率Ｄ_ｈを日本建築センター構造計算指針
・同解説による下記の［数２］の式で求めると、負剛性
装置の設置以前のＤ_ｈは０．５９であり、負剛性装置の
設置後のＤ_ｈは０．５５となり、６．８％の応答低減効
果が認められる。

【００６９】［数２］Ｄ_ｈ＝１／（１＋１０ｈ_ｅｑ）

【００７０】上記図１０の実施形態の説明で述べた建物
周期の延長（建物周期１．１１倍）の効果と合併すれ
ば、１６％の応答低減効果を期待できる。

【００７１】（図１２の実施形態）図１２は、請求項１
１に記載した発明の実施形態を示す。これはやはり制震
装置４０が設置された制震建物に関し、その各階層に、
負の剛性装置３０が制震装置４０と直列の関係に組み合
わせて設置され、建物架構の小変形時から制震装置を働
かせ、地震時の応答を低減する構成である。

【００７２】上記図１、図３、図６に例示したような実
施形態の負剛性装置３０が、同じくブレース３１を取り
付け部材に使用して、制震装置４０と直列の配置関係に
組み合わされ（連結して）、建物各階の両端スパンにハ
の字のブレース状に設置された構成である。ブレース３
１は、建物架構中の外柱３２と内柱３３とを結ぶ配置に
設置されている。

【００７３】図１２に示す建物の第１層に、図１３Ａに
示した履歴特性（初期剛性Ｋ_Ｄ１が１００ｋＮ／mm、降
伏変位δ_Ｂｙ１が７mm）を有する履歴型制震装置４０を
４基設置すると、層間変形δ_１＝２０mmにおける第１層
の等価粘性減衰定数ｈ_ｅｑは下記の［数３］の式で求め
られる。

【００７４】［数３］ｈ_ｅｑ＝１／４π×Ｗ_Ｄ１（δ_１）／（１／２ｋ_１・δ_１ ^２）＝１／４π×７８４００／２２００００＝０．０２８ここで、Ｋ_１＝１１０ｋＮ／ｍ、δ_１＝２０mmにおける
制震装置の変形δ_Ｂ１＝１４mmとしている。

【００７５】上記の履歴型制震装置に、図１３Ｂに示す
Ｋ_ｎ＝−１２５ｋＮ／mmとなる剛性を有する負剛性装置
３０を直列にすると、直列された履歴特性は図１３Ｃの
ように、初期剛性Ｋ_Ｄ１＝５００ｋＮ／mm、降伏変位δ
_Ｂｙ１＝１．４mmとなる。層間変形δ_１＝２０mmにおけ
る第１層の等価粘性減衰定数ｈ_ｅｑ１は、下記の［数
４］で求められる。

【００７６】［数４］ｈ_ｅｑ１＝１／４π×Ｗ_Ｄ１（δ_１）／（１／２ｋ_１・δ_１ ^２）＝１／４π×１４１１２０／２２００００＝０．０５１

【００７７】制震装置以外の構造部材による等価粘性減
衰定数を０．０２としてｈ_ｅｑ１へ加え、振動の減衰に
よる加速度の低減率Ｄ_ｈを上記の［数２］で求める
と、負剛性装置３０を直列に組み合わせる以前は、Ｄ_ｈ
＝０．６８、負剛性装置３０を直列に組み合わせた後
は、Ｄ_ｈ＝０．５８となり、約１５％の応答低減効果の
向上を期待できる。

【００７８】（図１４の実施形態）図１４は、請求項１
２に記載した発明の実施形態を示す。これは免震層５２
に免震装置５０が設置された免震建物に関し、その免震
層５２に、上記図１、図３、図６に例示したような実施
形態の負剛性装置３０が免震装置５０と共に設置され、
建物の固有周期を延長して免震効果を向上させる構成と
されている。

【００７９】図１４の建物が負剛性装置３０を使用しな
いときの免震周期Ｔ_ｉは３秒である。第１層の基礎梁５
１を含めた上部構造の質量ｍ_ｓは３０００×１０^３ｋｇ
であり、免震層５２の水平剛性Ｋｉは１３．２ｋＮ／mm
である。免震化による地震外力の絶縁効果を向上させる
ため、免震周期Ｔ_ｉを４秒に延長する。負の剛性Ｋ_ｎが
−５．８ｋＮ／mmである負剛性装置３０を、図１４のよ
うに免震建物の免震層５２へ設置することで、同免震層
５２の水平剛性Ｋｉは７．４ｋＮ／mmとなり、免震周期
Ｔ_ｉは４秒に延長されるのである。

【００８０】

【発明の効果】請求項１〜５に記載した発明に係る負の
剛性装置は、これによって柱、梁などの構造部材に生ず
る応力の大きさを調整したり，制震建物における減衰効
果を増すこと、或いは免震建物における地震外力の絶縁
効果を増したりすることが可能となる。

【００８１】したがって、請求項６〜１２に記載した発
明に係る建築構造物のとおり、水平力によって発生する
外柱の変動軸力を緩和する設計、或いは建物周期を延長
して地震時の応答を低減する設計、又は制震建物の層剛
性を低減して地震時の応答を低減する設計、さらには免
震建物における建物の固有周期を延長して免震効果を向
上させる設計などを容易に実施可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載した発明の実施形態を示す正面
図である。

【図２】Ａは初期状態を示した図、ＢとＣはローラ材の
回転が進んだ状態を示した図である。

【図３】請求項３に記載した発明の実施形態を示す正面
図である。

【図４】Ａは初期状態を示した図、ＢとＣはローラ材の
回転が進んだ状態を示した図である。

【図５】荷重−変形関係を示した特性図である。

【図６】請求項２に記載した発明の実施形態を示す立面
図である。

【図７】Ａは初期状態を示した図、ＢとＣは波形面に沿
って線接触位置が進んだ状態を示した図である。

【図８】請求項６に記載した発明の実施形態を示す立面
図である。

【図９】建物の応答加速度を示す図である。

【図１０】請求項８に記載した発明の実施形態を示す立
面図である。

【図１１】請求項１０に記載した発明の実施形態を示す
立面図である。

【図１２】請求項１１に記載した発明の実施形態を示す
立面図である。

【図１３】Ａ履歴型制震装置の履歴特性を示す図であ
る。Ｂは負剛性装置の剛性を示した図である。Ｃは負剛
性装置を直列にしたときの履歴特性を示した図である。

【図１４】請求項１２に記載した発明の実施形態を示す
立面図である。

【符号の説明】

Ｆ水平荷重１ａ、１ｂ可動部材２ローラ材２０ローラ材４拘束・加圧手段Ｎ垂直力４ａ締め込み部材５ボルト５ａナット３バネ材７ベアリング材３０負剛性装置３１ブレース３２外柱３３内柱４０制震装置５２免震層５０免震装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】荷重の作用方向へ相対的に移動可能に組み
合わされた少なくとも一対の可動部材と、前記一対の可動部材の対向面の間に前記荷重の作用方向
と直交する向きに介在された複数のローラ材と、前記一対の可動部材とその間に介在するローラ材とを組
み立て状態に拘束し、且つ両者に所定大きさの垂直力を
付与する拘束・加圧手段とから成り、前記一対の可動部材の対向面は平面に形成され、その間
に介在するローラ材の横断面は楕円形等の非円形とさ
れ、初期条件として、前記ローラ材はその長軸方向の両端面
が一対の可動部材の対向面と回転可能に接触しているこ
とを特徴とする、負の剛性装置。
【請求項２】荷重の作用方向へ相対的に移動可能に組み
合わされた少なくとも一対の可動部材と、前記一対の可動部材を組み立て状態に拘束し、且つ両者
に所定大きさの垂直力を付与する拘束・加圧手段とから
成り、前記一対の可動部材の対向面は、前記荷重の作用方向に
連続するサインカーブ等の比較的波高が大きい波形を前
記荷重の作用方向と直交する向きへ均等断面に連続させ
た波形面に形成されており、初期条件として、前記波形面の凸同士が滑動可能に突き
合わされていることを特徴とする、負の剛性装置。
【請求項３】荷重の作用方向へ相対的に移動可能に組み
合わされた少なくとも一対の可動部材と、前記一対の可動部材の対向面の間に前記荷重の作用方向
と直交する向きに介在された複数のローラ材と、前記一対の可動部材とその間に介在するローラ材とを組
み立て状態に拘束し、且つ両者に所定大きさの垂直力を
付与する拘束・加圧手段とから成り、前記一対の可動部材の対向面は、前記荷重の作用方向に
連続するサインカーブ等の比較的波高が小さい波形を前
記荷重の作用方向と直交する向きに均等断面に連続させ
た波形面に形成されており、前記複数のローラ材の横断面は円形とされ、初期条件として、ローラ材は一対の可動部材の対向面に
形成された波形面の凸同士の間に回転可能に接触してい
ることを特徴とする、負の剛性装置。
【請求項４】拘束・加圧手段は、少なくとも一方の可動
部材を収納して拘束する締め込み部材と、他方の締め込
み部材と連結し、一対をなす可動部材間に垂直力を付与
し設定するボルト・ナット機構等の垂直力設定機構とか
ら成り、可動部材とこれを収納した締め込み部材との間に、前記
垂直力と同方向に所定の圧縮力を付与するバネ材が設置
されており、可動部材とこれを収納した締め込み部材との間であって
前記垂直力と同方向の隙間に可動部材の変位を許容する
ベアリング材が設置されていることを特徴とする、請求
項１又は２若しくは３に記載した負の剛性装置。
【請求項５】一対の可動部材の対向面及びローラ材の表
面にローラ材が回転のみして滑りが発生しないように表
面加工が施されていることを特徴とする、請求項１又は
３に記載した負の剛性装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか一に記載した負の
剛性装置が、対をなす可動部材をブレースと連結されて
おり、同ブレースは建物架構中に外柱と内柱とを結ぶ配
置に設置されており、水平力によって発生する外柱の変
動軸力を緩和する構成であることを特徴とする、負の剛
性装置を使用した建築構造物。
【請求項７】負の剛性装置は、主に構造物の下層階に集
中して設置されていることを特徴とする、請求項６に記
載した負の剛性装置を使用した建築構造物。
【請求項８】請求項１〜５のいずれか一に記載した負の
剛性装置が、建物の剛性が大きい層の建物架構中に設置
され、水平力に対する建物の剛性を低減し、建物周期を
延長して地震時の応答を低減する構成であることを特徴
とする、負の剛性装置を使用した建築構造物。
【請求項９】負の剛性装置は、建物の各階層の剛性に比
例する容量で設置されていることを特徴とする、請求項
８に記載した負の剛性装置を使用した建築構造物。
【請求項１０】制震建物において、制震装置が設置され
た階層に、請求項１〜５のいずれか一に記載した負の剛
性装置が対の関係で設置されており、建物の層剛性を低
減し、その層の減衰定数を上昇させ、地震時の応答を低
減する構成であることを特徴とする、負の剛性装置を使
用した建築構造物。
【請求項１１】制震建物において、請求項１〜５のいず
れか一に記載した負の剛性装置が制震装置と直列の関係
に組み合わせて設置されており、建物架構の小変形時か
ら制震装置を働かせ、地震時の応答を低減する構成であ
ることを特徴とする、負の剛性装置を使用した建築構造
物。
【請求項１２】免震建物において、免震層に、請求項１
〜５のいずれか一に記載した負の剛性装置が設置されて
おり、建物の固有周期を延長して免震効果を向上させる
構成であることを特徴とする、負の剛性装置を使用した
建築構造物。