JP2004183332A

JP2004183332A - 制震装置および制震構造物

Info

Publication number: JP2004183332A
Application number: JP2002351849A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kuroda; 英二黒田; Takeshi Furuhashi; 剛古橋; Kenji Saiki; 健司齊木
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2002-12-03
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】地震時に内部粘性体の動きを滑らかにすることで、粘性制震壁の大変形時における過剰な減衰力の上昇を抑える制震装置および制震構造物を提供する。
【解決手段】制震構造物の床部上に設置された粘性体及び又は粘弾性体を貯留する貯留槽と、前記構造物の梁部から垂下されて前記貯留槽中に貯留した粘性体及び又は粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、前記貯留槽の一部に液溜り部を設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、構造物の横揺れを抑制する制震装置及び制震構造物に関し、更に粘性体による過大な減衰力の発生を抑制する制震装置及び制震構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中・高層の建築物は、一般に多層ラーメン構造となっており、地震時の挙動は層間変形による横方向の揺れが支配的となることが多い。このような横揺れが大きくなると、層間を支持する柱が破壊されて大きな被害が生じることがある。特に、建築物の固有周期と地震動の周期とが近い時に共振が起こり、振動が大きく増幅されて甚大な被害を招く。
【０００３】
このような地震による建築物の損壊を防止するために、従来より様々な工夫がなされており、その一つに建築物の振動を減衰させる方法がある。特開平１−９７７６４号公報（特許文献１）に開示される制震装置は上記のような多層ラーメン構造の減衰性能を向上させるために用いられるものである。この制震装置２８は、図５に示すように、上層階側に固定支持された垂下板４と、下層階側に固定された２枚の板が容器状に形成された立上板８とを有し、該容器状の立上板８内に垂下板４が立上板８と間隔をおいて収容されて遊動可能となっており、この垂下板４と立上板８との間には粘性流体１０が充填されている。このような制震装置においては、地震による横揺れが発生した時に、上層階に伴って移動する垂下板４と下層階に伴って移動する立上板８との間に相対変位が生じ、これらの間に充填されている粘性流体１０の粘性抵抗力が働く。この粘性抵抗力は上層階と下層階の相対変位速度に依存し、層間変形による振動を減衰させる。このような速度依存型制震装置は、図５に示すように、上層階の梁と下層階の梁との間に設けられるのが一般的であり、この部分に仕切り壁を設けて、制震装置はその壁体内に収容される。
【０００４】
その他、この本願発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１−９７７６４号公報
【特許文献２】
特開２０００−２４０３１９号公報
【特許文献３】
特開２０００−１７９１８３号公報
【特許文献４】
特開平１１−２１０８１９号公報
【特許文献５】
特開２００１−２４８３２６号公報
【特許文献６】
特開２００１−１３２２６５号公報
【特許文献７】
特開平１０−２４６２８１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図６に示すように従来の立上板８の端部は、垂下板４と略同一の奥行きをもって二枚の立上板８が相対し、その間隔は中央部と端部で同一となっている。垂下板４と立上板８の間に間隙を有し、その間隙内は粘性流体１０が充填されている。
【０００７】
このため、地震時に大きな変形を起こして垂下板４が移動すると、垂下板４に押圧された粘性流体１０が間隙へ向けて急速に移動を開始する。しかし、本来、既にあった粘性流体１０に対して押圧されるため、既にあった粘性流体１０が逆に、垂下板４と立上板８の間に流入しようとする。このため、押圧された粘性流体１０と、既にあった粘性流体１０との間で摩擦或いは圧縮が生じて過大な減衰力を発生することとなる。
【０００８】
特に、垂下板４脇の粘性流体が充填される空間が小さいために、振動時に押圧された側の粘性流体１０の行き場が無いという課題と、逆に押圧と反対側の空間の粘性流体不足するという課題が生じていた。
【０００９】
さらに、この対向する二枚の立上板８の間は、固体である垂下板４と液体である粘性流体１０のみしか無いため収縮や伸張するものが一切なく、垂下板４の移動に伴う押圧を吸収する部材が一切なかった。このため、垂下板４の移動に伴い、粘性流体１０による粘性抵抗力によって必要以上に大きな減衰力や剛性が発生している。
【００１０】
そこで、本願発明の目的は、地震時に内部粘性体の動きを滑らかにすることで、粘性制震壁の大きな変形時における減衰力の過剰な上昇を抑える制震装置および構造物を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る制震装置は、構造物の床部上に設置された粘性体及び又は粘弾性体を貯留する貯留槽と、前記構造物の梁部から垂下されて前記貯留槽中に貯留した粘性体及び又は粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、前記貯留槽の一部に液溜り部を設ける。
【００１２】
また、液溜り部は、前記貯留槽の１方の側に設けられてもよく、前記貯留槽の両側に設けられてもよい。
【００１３】
さらに、前記液溜り部の液は、前記液溜り部の厚さ方向の寸法が他の部分より大きくてもよく、その内壁面に前記液溜り部の容積を変化させる収縮性の部材がさらに設けられてもよい。前記液溜り部の液は、さらに前記液溜り部の厚さ方向の寸法が他の部分と同じであって、貯留槽の両端がさらに水平方向に拡張されることもできる。
【００１４】
本発明に係る制震構造物は、構造物の架構に入力する振動エネルギを吸収する手段として、前記の制震装置を用いる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１〜４は、本発明に係る制震装置および制震構造物の一実施の形態を示すものである。図１は、本発明の一実施形態である制震装置を示す正面図であり、図２は、本発明の一実施形態である制震装置を示す縦断面図であり、図３は、本発明の一実施形態である制震装置を示す横断面図である。図４は、本発明の一実施形態である制震装置を示す横断面の部分拡大図である。この制震装置１は、構造躯体の外周部にある梁２に上縁が固定された垂下板４と、前記梁２の下方にある床６に固定され、上記垂下板４の両面と対面する２枚の立上板８を含む貯留槽９と、前記貯留槽９内に貯留された粘性流体１０とで主要部が構成されている。
【００１６】
垂下板４は、梁２から垂直下方向に突出した２つの取付部材１２によって梁２にボルト１４で固定されている。
【００１７】
一方、立上板８は、幅が垂下板４よりわずかに大きく、その下縁付近が取付部材１６を介して床６に固定される。
【００１８】
粘性流体１０は、２枚の立上板８を含む貯留槽９に貯留され、前記垂下板４は、この貯留された粘性流体１０中に浸漬するように配置される。
【００１９】
このような制震装置１によれば、地震時の水平方向の揺れによって上層階と下層階との間に相対的な変位が生じると、上層階に固定された垂下板４と下層階に固定された立上板８を有する貯留槽９との間に相対変位が生じ、これらの間に充填された粘性流体１０の粘性抵抗力によって振動に減衰力が付与される。
【００２０】
図１のＣ−Ｃ断面図である図３に示すように、貯留槽９は、その両端部に液溜り部１８を有する。その詳細を図４に示す。液溜り部１８は、内側板２０と突出側板２２と外側板２４で矩形状に構成され、内側板２０の中間で２枚の立上板８と連続して接続される。ここで、対向する２枚の突出側板２２の間隔は、対向する２枚の立上板８の間隔より長くすることが好適である。長くすることでより短い長さで容量の大きい液溜り部１８とすることができる。また、対向する２枚の立上板８の間隔と同一として、両端部１８の両端を延長して液溜り部１８とすることができる。この場合は、内側板２０の厚みを最小限にすることもできる。
【００２１】
液溜り部１８の内部は、立上板８と連続して粘性流体１０が充填される。さらに、外側板２４の内面に沿って収縮性のある部材２０が固定される。この収縮性のある部材は、発泡ウレタン、ゴムその他のクッションから構成されることができる。
【００２２】
以上の構成において、本発明に係る制震装置について図４を用いて説明する。
【００２３】
静止時は、いずれの部材も動作しないため現状の位置で固定されたまま停止する。
【００２４】
次に、大地震が発生し梁２が図４において紙面に対して左方向に揺れ、床６が図４の紙面に対して右方向へ揺れた場合は、まず、垂下板４が紙面左方向へ移動する。
【００２５】
すると、垂下板４左側にある粘性流体１０が押圧されて液溜り部１８へ移動する。このため、液溜り部１８内部の粘性流体１０も押圧されその結果、収縮性のある部材２０が収縮する。しかし、更に揺れが進み、粘性流体１０が押圧されて収縮性のある部材２０の収縮で粘性流体１０の移動が支持できず、液溜り部１８内部の粘性流体１０が立上板８間に逆流する。
【００２６】
一方、図４に図示されない垂下板４の右方は、垂下板４の移動に伴い粘性流体１０が流れ込むため圧力が低下する。このため、垂下板４と立上板８間の粘性流体１０も紙面右側へ移動する。このため、先の立上板８間の間に逆流もスムーズに紙面右方向へ移動する。
【００２７】
続いて、大地震が発生し梁２が図４において紙面に対して右方向に揺れ、床６が図４の紙面に対して左方向へ揺れた場合は、まず、垂下板４が紙面右方向へ移動する。
【００２８】
垂下板４が、図面左方へ移動することで垂下板４左側にある粘性流体１０が左方へ移動する。このため、液溜り部１８内部の粘性流体１０も同時に対向する２枚の垂下板４方向へ移動する。この際、収縮性のある部材２０はその部材の可能な範囲で膨張する。しかし、更に揺れが進み、粘性流体１０が液溜り部１８から流出して収縮性のある部材２０の膨張でも粘性流体１０の移動が支持できず、立上板８間の粘性流体１０が液溜り部１８内部に流入する。
【００２９】
さらに、立上板８間の粘性流体１０が液溜り部１８内部に流入するため、立上板８と垂下板４の間にある粘性流体１０が紙面左側へ移動する。この粘性流体１０は、図示しない垂下板４右方で押出された粘性流体１０であるため、スムーズに移動する。
【００３０】
以上、液溜り１３が構成されることで、粘性流体１０がその両端部に十分に存在するため、垂下板４が移動しても不足することがない。
【００３１】
さらに、液溜り１３内部に収縮性のある部材２０が配置されて、収縮及び膨張が可能であるため、粘性流体１０および他の側面が収縮および膨張しなくとも過大な減衰力が発生するのを防いでいる。
【００３２】
なお、本実施例では、立上板８の両端に液溜り１８を設けたが、必ずしも両端に限定されるものではなく、片方のみでも有効である。
【００３３】
また、液溜りの形状としその断面が直方形としているが、この形状に限定されるものではなく、任意の形状とすることもできる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の構成に従った制震装置及び制震構造物が提供されて地震時に内部粘性体の動きを滑らかにすることで、粘性制震壁の大変形時における過剰な減衰力の上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である制震装置を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態である制震装置を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態である制震装置を示す横断面図である。
【図４】本発明の一実施形態である制震装置を示す横断面の拡大図である。
【図５】従来の制震装置を示す正面図（ａ）と側面図（ｂ）である。
【図６】従来の制震装置を示す断面拡大図である。
【符号の説明】
２梁
４垂下板
６床
８立上板
９貯留槽
１０粘性流体
１２取付部材
１４ボルト
１６取付部材
１８液溜り部
２０内側板
２２突出側板
２４外側板

Claims

構造物の床部上に設置された粘性体及び又は粘弾性体を貯留する貯留槽と、前記構造物の梁部から垂下されて前記貯留槽中に貯留した粘性体及び又は粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、前記貯留槽の一部に液溜り部を設ける制震装置。
前記液溜り部は、前記貯留槽の１方の側に設けられることを特徴とする請求項１記載の制震装置。
前記液溜り部は、前記貯留槽の両側に設けられることを特徴とする請求項２記載の制震装置。
前記液溜り部の液は、前記液溜り部の厚さ方向の寸法が他の部分より大きいことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の制震装置。
前記液溜り部の液は、前記液溜り部の厚さ方向の寸法が他の部分と同じであって、貯留槽の両端がさらに水平方向に拡張されることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の制震装置。
前記液溜り部は、その内壁面に前記液溜り部の容積を変化させる収縮性の部材がさらに設けられることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の制震装置。
構造物の架構に入力する振動エネルギを吸収する手段として、請求項１乃至６のいずれかに記載の制震装置を用いたことを特徴とする制震構造物。