JP2005048393A

JP2005048393A - トグル制振装置の取付方法

Info

Publication number: JP2005048393A
Application number: JP2003204442A
Authority: JP
Inventors: Tatsuji Ishimaru; 辰治石丸; Masaharu Kubota; 雅春久保田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】接着剤のような固着材料に依存せず、トグル制振装置の特性を利用して取付フレームを架構へ確実に取付けることを課題とする。
【解決手段】トグル制振装置１０の取付フレーム１２は、架構２０の上梁材２２に固定される上部材１４と架構２０の下梁材２４に固定される下部材１８とからなる。取付フレーム１２には、第１アーム３０と第２アーム３８で幾何学的なトグル機構が構成される。取付フレーム１２を架構２０に取付けるために、上部材１４及び下部材１８を、架構２０の上梁材２２及び下梁材２４にそれぞれ押し当てる。次に、第１アーム３０と第２アーム３８の連結部の交差角度を大きくするようにコイルスプリング６４でばね力を連結部に与える。第１アーム３０と第２アーム３８が互いに突っ張り合って、取付フレーム１２を架構２０へ強固に押し付ける。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トグル制振装置を架構に取付けるトグル制振装置の取付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、簡単な機構で、構造物の大きさに左右されずに効率良く配置でき、また、取付部位に曲げ応力を発生させることなく、大地震時にも制振効果を発揮できるトグル制振装置を提案している（特願２００２−２０６１２４参照）。
【０００３】
図１１〜図１２に示すように、トグル制振装置８０は、Ｈ型鋼の取付フレーム９２のブラケット９４に第１アーム８６の一端部が、ブラケット９６に第２アーム８８の一端部がそれぞれ回転可能に取付けられている。また、第１アーム８６と第２アーム８８の他端部は、第１アーム８６と第２アーム８８が所定の交差角度を持つようにピン９８で回転可能に連結されている。さらに、ダンパー９０のシリンダー９０Ａが取付フレーム９２のブラケット１００へ回転可能に連結され、ダンパー９０のロッド９０Ｂが第１アーム８６と第２アーム８８との連結部に回転可能に連結されている。
【０００４】
ところで、上記のようなトグル制振装置８０が取付けられた取付フレーム９２を耐震改修として梁８２と柱１０２で構成される架構１０４に固定するとき、以下のような工法が採用されている。
【０００５】
図１１〜図１３に示すように、コンクリート製の柱１０２と梁８２に取付孔（φ２０〜２５ｍｍ程度）を穿設し、鉄筋アンカー１０６を差し込んで固着する。
次に、取付フレーム９２にスタッドボルト１０８を、架構１０４に取付けたときに鉄筋アンカー１０６と干渉しない位置に固定する。
【０００６】
次に、取付フレーム９２を架構１０４にセットし、取付フレーム９２に沿って型枠を組み、鉄筋アンカー１０６とスタッドボルト１０８の間にスパイラル筋１１２を配置して補強し、無収縮性のモルタルグラウト１１０を型枠内へ注入して架構１０４と取付フレーム９２を一体化する。
【０００７】
しかし、この工法では、架構１０４に取付孔を穿設しなければならないため、構造物を痛め、また、手間が掛かり施工性がよくない。
【０００８】
また、取付フレームを直接エポキシ系の高強度接着剤で架構に固定する方法も考えられるが、地震時に引張り応力が作用すると、部分的に接着剤が剥がれる恐れがあり、確実な固定方法とは言えない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る事実を考慮し、コンクリートや接着剤のような固着材料に依存せず、トグル制振装置の特性を利用して取付フレームを架構へ確実に取付けるトグル制振装置の取付方法を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、架構の上梁材に固定される上部材と、前記上部材と連結されると共に、架構の下梁材に固定される下部材と、を備えた取付フレームと、前記上部材へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、前記下部材へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、一端部が前記上部材へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、を有するトグル制振装置に用いられ、前記取付フレームの上部材及び下部材を、前記架構の上梁材及び下梁材にそれぞれ押し当てる第１工程と、前記第１アームの他端部と第２アームの他端部の交差角度を大きくするばね力を前記連結部材に与える第２工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、トグル制振装置を架構に取付ける方法であり、このトグル制振装置は架構に固定される取付フレームを備えている。この取付フレームは、上梁材に固定される上部材と架構の下梁材に固定される下部材とから構成されている。
【００１２】
取付フレームの上部材には、第１アームの一端部が回転可能に取付けられ、下部材には、第２アームの一端部が回転可能に取付けられている。また、第１アームの他端部と第２アームの他端部は連結部材により回転可能に連結されており、且つ、第１アームと第２アームは、所定の交差角度を持っている。さらに、ダンパーの一端部が上部材へ回転可能に連結され、他端部が連結部材へ回転可能に連結されている。この構成により、取付フレームの中には、第１アームと第２アームで幾何学的なトグル機構が構成される。
【００１３】
取付フレームを架構に取付けるために、第１工程において、取付フレームの上部材及び下部材を、架構の上梁材及び下梁材にそれぞれ押し当てる。次に、第２工程では、第１アームの他端部と第２アームの他端部の交差角度を大きくするばね力を連結部材に与える。
【００１４】
これによって、第１アームと第２アームが互いに突っ張り合って、第１アームの一端部が上部材を上梁材へ押し付け、第２アームの一端部が下部材を下梁材へ押し付けるため、取付フレームに架構へ強固に固定される。
【００１５】
そして、取付フレームが架構に取付けられると、地震等による上梁材と下梁材の相対変形はトグル機構の幾何学的な特性より、第１アームと第２アームの連結部材の大きな変形に増幅されダンパーは大きく移動する。
【００１６】
このため、小さい変形×大きな力＝大きな変形×小さな力という関係が成立し、ダンパーが小さな力によって、架構（建物）の振動を抑制する。また、第１アームと第２アームの小さな相対変形が、ダンパーの大きな変形に増幅されて構造物が制振されるので、中小の地震や風による小さな振動も効果的に制振することができ、さらに、耐震補強に活用することもできる。
【００１７】
また、この取付方法では、接着剤のような固着材に依存せず、簡単に取付フレームを架構に固定できるため、施工性が良好で、建物も傷付けない。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、前記第１工程において、前記取付フレームと前記架構との間にスペーサを介在させ、前記取付フレームと前記架構との隙間へ接着剤を充填することを特徴としている。
【００１９】
請求項２に記載の発明では、取付フレームと架構との間にスペーサを介在させることで、架構表面の不陸、寸法違い、又は隙間の違いによらず、取付フレームをレベリングし所定の位置に設置することができる。また、取付フレームと架構との隙間へ接着剤を充填することで、取付フレームを強固に固定することができる。
【００２０】
取付フレームはトグル制振装置で固定されているため、この接着剤には大きな引張力が作用することがなく、接着部分が剥がれる恐れがない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るトグル制振装置の取付方法の取付対象となるトグル制振装置１０は、コンクリート製の架構２０に固定される取付フレーム１２を備えている。
【００２２】
取付フレーム１２は、上梁材２２に固定されるＨ型鋼の上部材１４と、上部材１４の両端部に連結され柱２６に押し付けられるＨ型鋼の縦材１６と、この縦材１６の端部から互いに向い合う方向へ延出するＨ型鋼の下部材１８とから構成されている。なお、本形態では、Ｈ型鋼を使用しているが、Ｈ型鋼以外の溝型鋼やカットＴ型鋼のような鋼材でもよい。
【００２３】
上部材１４の中央部には、２つのブラケット２８が固定されている。ブラケット２８には、それぞれ鋼製の第１アーム３０の一端部に設けられた取付フランジ３２がピン３４で回転可能に取付けられている。
【００２４】
また、縦材１６と下部材１８との隅部にはブラケット３６が固定されている。
ブラケット３６には、それぞれ鋼製の第２アーム３８の一端部に設けられた取付フランジ４０がピン４２で回転可能に取付けられている。
【００２５】
さらに、第１アーム３０の取付フランジ４４と第２アーム３８の取付フランジ４６はピン４８で回転可能に連結され、第１アーム３０と第２アーム３８は、所定の交差角度（トグル機構を構成する部材強度によるが約１６５°）を持っている。これらの構成により、取付フレーム１２の中には、第１アーム３０と第２アーム３８で幾何学的なトグル機構が左右対称に構成される。
【００２６】
また、縦材１６と上部材１４との隅部にはブラケット５０が固定されている。
ブラケット５０には、ダンパー５２のシリンダー５２Ａに設けられた取付フランジ６２がピン５６でブラケット５０に回転可能に連結されている。また、ロッド５２Ｂの先端には取付フランジ５８が固定されており、取付フランジ５８はピン６０で取付フランジ４６へ回転可能に連結されている。
【００２７】
すなわち、ブラケット２８とブラケット３６の相対移動の変位を、トグル機構を構成する第１アーム３０と第２アーム３８のピン４８の回転移動に増幅してダンパー５２に伝達することよって振動エネルギーを効率良く吸収する構成である。
【００２８】
また、取付フランジ４６とブラケット５０との間にはコイルスプリング６４が、ダンパー５２に挿通された状態で設けられている。このコイルスプリング６４によって、第１アーム３０と第２アーム３８の交差角度を１８０°側に近づけようとする弾性力が第１アーム３０と第２アーム３８の連結部に作用する。
【００２９】
なお、本実施例では、架構の中に左右一対のトグル機構を構成したが、図８に示すように、架構２０の中に１つのトグル機構を構築する場合もある。
【００３０】
次に、トグル制振装置１０の取付手順を説明する。
【００３１】
図１には模式的に無収縮接着剤６５（例えばエポキシ系の高強度接着剤）が示されているが、この無収縮接着剤６５は、図２に示すように、取付フレーム１２と架構２０とが当接する面に所定の厚さ塗布される。ここで、架構２０の取付面には、不陸を取るためにスペーサ６６が固定され、取付フレーム１２のレベルリングが行われる。
【００３２】
次に、図３に示すように、コイルスプリング６４を圧縮して（矢印方向）して、第１アーム３０と第２アーム３８の交差角度を小さくし、取付フレーム１２を架構２０へ取付ける。なお、コイルスプリング６４に替えて、板ばねを用いてもよい。
【００３３】
ここで、コイルスプリング６４を自由状態にすると、図４に示す矢印方向にばね力が作用して、第１アーム３０と第２アーム３８の交差角度が広がる。このため、第１アーム３０が上部材１４を突っ張り、また、第２アーム３８が下部材１８を突っ張った恰好となり、第１アーム３０と第２アーム３８に圧縮力が導入され、取付フレーム１２は架構２０に強固に固定される。
【００３４】
このように、本形態に係る取付方法は、架構２０と取付フレーム１２がガタなく完全に一体化されるので、建物の補強効果にも期待できる。また、トグル制振装置を構成するアームに予め圧縮軸力を与え、取付フレームを架構に押し付けるため、アームに引張力が作用しても接着部分が剥がれることがない。
【００３５】
以上のように取付けられたトグル制振装置は、地震等によって、架構２０が水平方向へ変形すると、トグル機構を構成する第１アーム３０及び第２アーム３８がピン３４、４２を中心に回転運動を行うため、ピン４８の部分でブラケット２８とブラケット３６の変位量が増幅され、ダンパー５２を大きく作動させる。これにより、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、ダンパー５２の小さな制動力で、架構２０の振動が減衰され、中小の地震や風による建物の小さな振動が効果的に制振される。
【００３６】
また、トグル制振装置の増幅機能より、構造物の剛性が小さくても、コイルスプリング６４の剛性が増幅され建物全体の剛性に寄与することが可能となり建物の剛性を大きくすることができるため、改修を必要とするような建物の剛性を簡単に向上させることができる。
【００３７】
数式で説明すると、トグル機構の基本振動方程式は、
（ｍ＋ｍｄβ^２）ｄ^２ｘ／ｄｔ^２＋（ｃ＋ｃｄβ^２）ｄｘ／ｄｔ＋（ｋ＋ｋｄβ^２）ｘ＝−（ｍ＋ｍｄβ）ｄ^２ｙ／ｄｔ^２と表すことができ、左辺の第３項のｋｄβ^２がコイルスプリングとトグル機構の増幅率からなる建物全体に付加される剛性である。
【００３８】
ここで、ｍ：建物全体の質量、ｍｄ：付加質量、ｃ：建物の減衰定数、ｃｄ：付加減衰定数、ｋ：建物の剛性、ｋｄ：付加剛性、β：増幅率である。
【００３９】
また、従来のトグル制振装置の取付方法と比較すると、施工性が良く、架構（躯体）を痛めることがない。なお、本形態では、接着剤を使用したが、無収縮グラウトで隙間を埋めるようにしてもよい。
【００４０】
次に、第２形態に係るトグル制振装置の取付方法を説明する。
【００４１】
図５〜図７に示すように、第２形態に係るトグル制振装置のダンパー７２は、シャフト５４に設けられた取付フランジ６１がブラケット５０に回転可能に連結されている。また、ダンパー７２のロッド７２Ｂは、第１アーム３０と第２アーム３８の連結部に回転可能に連結されている。
【００４２】
さらに、シャフト５４にはコイルスプリング７０が挿通されており、第１形態と同様に、取付フレーム１２を架構２０に取付けた後、コイルスプリング７０を自由状態にすると、図７に示す矢印方向にばね力が作用して、第１アーム３０と第２アーム３８の交差角度が広がるようになっている。このため、第１アーム３０が上部材１４を突っ張り、また、第２アーム３８が下部材１８を突っ張った恰好となり、第１アーム３０と第２アーム３８に圧縮力が導入され、取付フレーム１２は架構２０に強固に固定される。
【００４３】
なお、この実施例でも、コイルスプリング７０に替えて、板ばねを用いてもよい。また、第１実施形態及び第２実施形態において、コイルスプリングはダンパーと工学上（力学上）並列な構成要素となっている。
【００４４】
また、コイルスプリングを使用せずに、図９に示すように、鋼管製の第１アーム３０と第２アーム３８の中にテンション材３３（例えば、ロープ、ＰＣ鋼棒）を通して張力を導入することもできる。これにより、トグル形状はより鈍角になろうとすることで、第１アーム３０と第２アーム３８が取付フレーム１２を突っ張ろうとするので、取付フレーム１２は架構２０に強固に固定される。
【００４５】
テンション材３３の取付方法としては、図９に示すように、第１アーム３０の中を通したテンション材３３は取付フランジ４６と取付フレーム１２に連結してターンバックル３７でテンションを付加し、第２アーム３８の中を通したテンション材３３は取付フランジ４４と取付フレーム１２に連結してターンバックル３７でテンションを付加する方法が考えられる。
【００４６】
また、第１アーム３０と第２アーム３８の中に１本のテンション材３３を通して両端部を取付フレームに固定し、一方からターンバックルでテンションを付加するような方法でもよい。
【００４７】
なお、図１０に示すように、取付フレーム１２は連続している必要はなく、第１アーム３０、第２アーム３８、及びダンパー７２が取付けられる上部材、縦材、下部材にそれぞれ分割させて、架構に取付けてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、コンクリートや接着剤のような固着材料に依存せず、トグル制振装置の特性を利用して取付フレームを架構へ確実に取付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係るトグル制振装置を示す分解斜視図である。
【図２】第１実施形態に係るトグル制振装置の取付状態を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るトグル制振装置の取付方法を示す正面図である。
【図４】第１実施形態に係るトグル制振装置の取付方法を示す正面図である。
【図５】第２実施形態に係るトグル制振装置の取付状態を示す斜視図である。
【図６】第２実施形態に係るトグル制振装置の取付方法を示す正面図である。
【図７】第２実施形態に係るトグル制振装置の取付方法を示す正面図である。
【図８】第１実施形態に係るトグル制振装置の取付方法の変形例を示す正面図である。
【図９】第１実施形態に係るトグル制振装置の取付方法の変形例を示す正面図である。
【図１０】第２実施形態に係るトグル制振装置の取付方法の変形例を示す正面図である。
【図１１】従来のトグル制振装置の取付方法を示す斜視図である。
【図１２】従来のトグル制振装置を示す分解斜視図である。
【図１３】従来のトグル制振装置の取付状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１２取付フレーム
１４上部材
１８下部材
３０第１アーム
３８第２アーム
４８ピン（連結部材）
５２ダンパー
６４コイルスプリング
６５無収縮接着剤（接着剤）
６６スペーサ

Claims

架構の上梁材に固定される上部材と、前記上部材と連結されると共に、架構の下梁材に固定される下部材と、を備えた取付フレームと、
前記上部材へ回転可能に一端部が取付けられた第１アームと、
前記下部材へ回転可能に一端部が取付けられた第２アームと、
所定の交差角度を持たせて前記第１アームの他端部と第２アームの他端部を回転可能に連結する連結部材と、
一端部が前記上部材へ回転可能に連結され、他端部が前記連結部材へ回転可能に連結されたダンパーと、を有するトグル制振装置に用いられ、
前記取付フレームの上部材及び下部材を、前記架構の上梁材及び下梁材にそれぞれ押し当てる第１工程と、
前記第１アームの他端部と第２アームの他端部の交差角度を大きくするばね力を前記連結部材に与える第２工程と、を有することを特徴とするトグル制振装置の取付方法。
前記第１工程において、前記取付フレームと前記架構との間にスペーサを介在させ、前記取付フレームと前記架構との隙間へ接着剤を充填することを特徴とするトグル制振装置の取付方法。