JP2005146714A - 変位増幅機構を備えた制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブレース部材及びダンパーの枠体への連結構造を改良することにより、性能の向上を図ることができる変位増幅機構を備えた制振装置を提供する。
【解決手段】枠体１と、枠体１の内方に配置され、端部どうしが互いに回動自在に連結された１対のブレース部材２ａからなり、各ブレース部材２ａの他端部が枠体１の互いに対角位置にある上下部のコーナー部４に回動自在にそれぞれ連結されてなる変位増幅機構２と、端部がブレース部材２ａどうしの連結部に回動自在に連結され、他端部が枠体１の他の２つのコーナー部の一方５に回動自在に連結されてなるダンパー３とを備えた制振装置において、ブレース部材２ａ及びダンパー３の各他端部をコーナー部４，５に内蔵して、これらブレース部材及びダンパーのコーナー部４，５に対する回動中心を、縦枠部１ａ及び横枠部１ｂの各中心線のなす交点に一致させた。
【選択図】 図１

Description

この発明は、変位増幅機構を備えた制振装置に関し、さらに詳細には、建物の架構に組み込まれ、地震などの際に層間に生じる変位を増幅してダンパーに伝達する変位増幅機構を備えた制振装置に関する。

制振技術の１つとして、建物の架構に組み込まれ、地震などの際に層間に生じる変位を増幅してダンパーに伝達する変位増幅機構を備えた制振装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この公知の制振装置は、図８に示されるような形態で実施化されている。すなわち、制振装置は四角形の枠体５０と、その内方に配置されるトグル機構５１と、油圧によるダンパー５２とで構成されている。このような制振装置によれば、地震などの際に建物に層間変位が生じると、これに伴って枠体５０が変形し、その変形はトグル機構５１を介してダンパー５２に入力される。その際、層間変位はトグル機構５１により増幅されるので、地震エネルギーを効率よく吸収することができる。

しかし、図８に示される従来装置は、次のような問題点がある。トグル機構５１を構成する１対のトグルアーム５１ａ，５１ａは、枠体５０のコーナー部５４に溶接された鉄板５３に連結されている。このため、トグルアーム５１ａ，５１ａの枠体５０に対する回動中心すなわちピン５５の軸線が、縦枠部５０ａ及び横枠部５０ｂの各中心線のなす交点（以下、単に枠交点という）から枠体５０の内方側にずれることになる。

このようなことから、従来装置では２つのピン５５，５５間の距離が短くなり、ダンパー５２に伝達される変位のロスが大きくなる。また、ピン５５の軸線が枠交点上にないと、制振装置が稼働した場合、枠体５０に不要な曲げモーメントが発生する。さらに、従来装置は、設計上はピン５５の軸線が枠交点上にあると仮定しているが、実際に作用する力は交点からずれることとなるため、作用する力の方向性が不明確となる。さらに、建物の架構の形状によって鉄板の形状が異なることとなり、採光の妨げとなる。なお、ダンパー５２も同様にコーナー部５４に溶接した鉄板５３に連結され、不要な曲げモーメントの発生や採光上の問題の原因となっている。

また、ダンパー５２は１対のトグルアーム５１ａ，５１ａどうしの連結端部に回動自在に連結される。しかし、従来装置では、ダンパー５２はトグルアーム５１ａ，５１ａどうしを連結するピン５６とは別個のピン５７に連結されている。これは３つの連結端部を１つのピンで連結する場合、ピン穴の遊びを大きくしないとピンの挿入が難しいからである。このため、トグルアーム５１ａ，５１ａ及びダンパー５２間に作用する力の方向性が不明確であり、また連結端部に不要な曲げモーメントが発生する。
特開平１０−１６９２４４号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、ブレース部材及びダンパーの枠体への連結構造を改良することにより、性能の向上を図ることができる変位増幅機構を備えた制振装置を提供することにある。 この発明の別の目的は、ブレース部材どうしの連結部へのダンパーの連結構造を改良することにより、性能の向上を図ることができる変位増幅機構を備えた制振装置を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、縦枠部、横枠部及びコーナー部からなる四角形の枠体と、この枠体の内方に配置され、端部どうしが互いに回動自在に連結された１対のブレース部材からなり、各ブレース部材の他端部が前記枠体の互いに対角位置にある上下部のコーナー部に回動自在にそれぞれ連結されてなる変位増幅機構と、端部が前記ブレース部材どうしの連結部に回動自在に連結され、他端部が前記枠体の他の２つのコーナー部の一方に回動自在に連結されてなるダンパーとを備えた制振装置において、
前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部を前記コーナー部に内蔵して、これらブレース部材及びダンパーの前記コーナー部に対する回動中心を、前記縦枠部及び前記横枠部の各中心線のなす交点に一致させたことを特徴とする変位増幅機構を備えた制振装置にある。

また、この発明は、縦枠部、横枠部及びコーナー部からなる四角形の枠体と、この枠体の内方に配置され、端部どうしが互いに回動自在に連結されたそれぞれ１対のブレース部材からなる２つの変位増幅機構であって、各変位増幅機構における一方のブレース部材の他端部が、前記コーナー部に回動自在に連結され、他方のブレース部材の他端部が当該コーナー部と反対側にある前記横枠部に回動自在に連結されてなる２つの変位増幅機構と、各変位増幅機構における前記ブレース部材どうしの連結部に端部が回動自在に連結され、他端部が当該連結部と対向して至近位置にある前記コーナー部に回動自在に連結されてなる２つのダンパーとを備えた制振装置において、
前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部を前記コーナー部に内蔵して、これらブレース部材及びダンパーの前記コーナー部に対する回動中心を、前記縦枠部及び前記横枠部の各中心線のなす交点に一致させたことを特徴とする変位増幅機構を備えた制振装置にある。

より具体的には、前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部が連結される前記コーナー部は、前記枠体の内方に開口する空洞を有し、この空洞の内部にピンが収容されて該空洞の相対する側板部に支持され、前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部は、前記開口を通して前記空洞に収容されて前記ピンに支持されている。

また、前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部が連結される前記コーナー部は、前記縦枠部及び前記横枠部と別部材として作られ、前記枠体の組み立て時に前記縦枠部及び横枠部に一体化される。前記コーナー部は、例えば鋳鋼で作られる。

前記ブレース部材及び前記ダンパーの各端部は、同一のピンに支持されている。前記ブレース部材及び前記ダンパーの各端部は、外側に位置する外側二又部と、その内側に位置する内側二又部と、その内側に位置する単板部のいずれかを有し、前記外側二又部に形成されたピン穴は、前記内側二又部及び前記単板部に形成されたピン穴よりも大径となっている。

この発明によれば、ブレース部材及びダンパーの枠体への連結構造において、それらの各他端部はコーナー部に内蔵され、その回動中心は縦枠部の中心線と横枠部の中心線とのなす交点（以下、単に、枠交点という）と一致している。これにより、２つのブレース部材の枠体への取付けピン間の距離を最大限長くすることができるので、ダンパーに増幅して伝達される変位のロスを最小に抑えることができる。また、枠体に不要な曲げモーメントが発生することもない。

また、各取付けピンの設計上の軸心位置と、実際の枠交点位置とが同じであるので、設計どおりの性能を発揮し、作用する力の方向性も明確となる。さらに、建物の架構の形状が異なってもコーナー部のピン位置は常に同じ位置となるので、採光への影響もほとんど生じない。さらに、従来の溶接鉄板に取り付ける方法と比べ、製作が容易なため、製作精度を向上させることができ、加えてデザインがすっきりとし、圧迫感を与えることがない。

さらに、この発明によれば、１対のブレース部材及びダンパーを連結する各端部は、同一のピンで連結されている。これにより、１対のブレース部材及びダンパー間に作用する力の方向性が明確となり、設計どおりの性能を発揮し、また連結端部に不要な曲げモーメントが発生することもない。

図１は、この発明の実施形態を示す正面図、図２はブレース部材の枠体への連結部を示す拡大図、図３は図２の鉛直方向断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。制振装置は、建物の架構に組み込まれる四角形の枠体１と、枠体１の内方に配置される変位増幅機構２と、オイルなどの粘性流体を利用したダンパー３とで構成される。

枠体１を構成する左右１対の縦枠部１ａ，１ａ及び上下１対の横枠部１ｂ，１ｂは、Ｈ形鋼などの鋼材で作られている。４つのコーナー部のうち３つのコーナー部４，４，５は、縦横枠部１ａ，１ｂとは別部材として作られ、その材料も例えば鋳鋼が使用されている。

変位増幅機構２は端部６，６どうしがピン７により回動自在に互いに連結された１対のブレース部材２ａ，２ａからなる。そして、この発明によれば、各ブレース部材２ａの他端部８は、上述の別部材として作られた互いに対角位置にあるコーナー部４に内蔵されている。また、ダンパー３の端部９は、ブレース部材２ａ，２ａどうしを連結する端部６，６に連結され、他端部１０はブレース部材２ａの他端部８と同様に、他のコーナー部５に内蔵されている。

コーナー部４には、図３及び図４に示すように、枠体１の内方側に開口１５を持つ空洞１１が形成されている。この空洞１１を規定する相対する側板部１２，１２にピン１３を取り付けるためのピン穴１４が設けられている。各ブレース部材２ａの他端部８は、開口１５を通して空洞１１内に収容され、ピン穴１４に挿入されるピン１３に回動自在に支持されている。コーナー部５の構造もコーナー部４と同様であり、ダンパー３の他端部１０もブレース部材２ａの場合と同様に、コーナー部５に取り付けられたピン１６に回動自在に支持されている（図１参照）。

このようなブレース部材２ａ及びダンパー３の枠体１への連結構造において、それらの各他端部８，１０の回動中心すなわちピン１３，１６の軸心は、縦枠部１ａの中心線と横枠部１ｂの中心線とのなす交点である枠交点Ｃと一致している（図３参照）。これにより、２つのブレース部材２ａ，２ａの各ピン１３，１３間の距離を最大限長くすることができるので、上階と下階に層間変位が生じた際に、ダンパー３に増幅して伝達される変位のロスを最小に抑えることができる。この結果、ダンパー３を効率よく稼働させることができる。また、枠体１に不要な曲げモーメントが発生することもない。

また、各ピン１３，１６の設計上の軸心位置と、実際の枠交点位置とが同じであるので、設計どおりの性能を発揮し、作用する力の方向性も明確となる。さらに、建物の架構の形状が異なってもコーナー部のピン位置は常に同じ位置となるので、採光への影響もほとんど生じない。さらに、従来の溶接鉄板に取り付ける方法と比べ、製作が容易なため、製作精度を向上させることができ、加えてデザインがすっきりとし、圧迫感を与えることがない。

ところで、図１に示すように、この発明ではダンパー３の端部９はブレース部材２ａ，２ａの端部６，６どうしを連結するピン７に支持されている。図５はブレース部材２ａ，２ａへのダンパー３の連結構造を示す正面図、図６は軸線に沿った断面図である。

ダンパー３の端部９は外側二又部９ａ，９ａを有している。また、一方のブレース部材２ａの端部６は外側二又部９ａ，９ａの内側に位置する内側二又部で６ａ，６ａを有し、他方のブレース部材２ａの端部６は内側二又部６ａ，６ａの内側に位置する単板部６ｂを有している。これら外側二又部９ａ，９ａ、内側二又部６ａ，６ａ及び単板部６ｂには、ピン７を取り付けるためのピン穴が形成され、外側二又部９ａ，９ａに形成されたピン穴１７は、内側二又部６ａ，６ａ及び単板部６ｂにそれぞれ形成されたピン穴１８，１９よりも大径となっている。なお、ピン穴１８，１９は同径である。

ピン７は、本体胴部７ａと、それよりも小径の先端ねじ部７ｂと、本体胴部７ａよりも大径の頭部７ｃと、先端ねじ部７ｂに螺着される蓋付きナット７ｄとで構成されている。ここに、本体胴部７ａはピン穴１８，１９と同径であり、頭部７ｃ及び蓋付きナット７ｄはピン穴１７と同径である。

１対のブレース部材２ａ，２ａ及びダンパー３の連結時には、ピン７をその先端ねじ部７ｂ側から一方のピン穴１７，１８、ピン穴１９及び他方のピン穴１８，１７の順で各ピン穴に挿入し、先端ねじ部７ｂに蓋付きナット７ｄを螺着して固定する。このようなピン７の挿入作業の際、本体胴部７ａの挿入時は外側のピン穴１７が大径であるため、挿入の妨げにならず、内側二又部６ａ，６ａと単板部６ｂとの連結がほぼ完了してから、外側二又部９ａのピンの挿入に集中できる。このため、ピンの遊びが少なくても容易にピン穴への挿入が可能である。

以上のように、この発明では３つの連結端部６，６，９を１つのピン７で連結している。これにより、ブレース部材２ａ，２ａ及びダンパー３間に作用する力の方向性が明確となり、設計どおりの性能を発揮し、また連結端部６，６，９に不要な曲げモーメントが発生することもない。

図７は別の実施形態を示す正面図である。この実施形態は１つの枠体１に２つの変位増幅機構２，２と、それに対応して２つのダンパー３，３を設けた例であり、例えば水平方向の寸法が大きい開口部をもつ架構に適用される。

この実施形態では、２つの変位増幅機構２，２を配置するため、各変位増幅機構２における他方のブレース部材２ａの他端部８をコーナー部に連結することができない。そこで、この実施形態では、上部の横枠部１ｂに中間支持部２０を設け、この中間支持部２０に他方のブレース部材２ａの他端部８を連結するようにしたものである。その他、各変位増幅機構２及びダンパー３に関する構造は、上記実施形態と全く同様である。なお、中間支持部２０は、コーナー部４，５と同様に、横枠部１ｂとは別部材として鋳鋼で作られ、ブレース部材２ａの他端部を内蔵する空洞を有している。

上記各実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の形態を採ることができる。例えば、図１及び図７に示した実施形態とも、変位増幅機構２及びダンパー３の配置形態に関して図示とは天地を逆にしたものとすることができる。また、変位増幅機構を構成する１対のブレース部材は、それらの連結部において屈曲して配置されるが、その屈曲方向は上記実施形態と逆方向の場合もあり得る。

この発明の実施形態を示す正面図である。 ブレース部材の枠体への連結部を示す拡大図である。 図２に示した連結部の鉛直方向断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 １対のブレース部材及びダンパーを連結する端部を示す正面図である。 図５に示した連結端部の断面図である。 別の実施形態を示す正面図である。 従来例を示す正面図である。

符号の説明

１ 枠体
１ａ 縦枠部
１ｂ 横枠部
２ 変位増幅機構
２ａ ブレース部材
３ ダンパー
４，５ コーナー部
６ 端部
６ａ 内側二又部
６ｂ 単板部
７ ピン
７ａ 本体胴部
７ｂ ねじ部
７ｃ 頭部
７ｄ 蓋付きナット
８ 他端部
９ 端部
９ａ 外側二又部
１０ 他端部
１１ 空洞
１２ 対向壁
１３ ピン
１４ ピン穴
１５ 開口
１６ ピン
１７ ピン穴
２０ 中間支持部

Claims (7)

1. 縦枠部、横枠部及びコーナー部からなる四角形の枠体と、この枠体の内方に配置され、端部どうしが互いに回動自在に連結された１対のブレース部材からなり、各ブレース部材の他端部が前記枠体の互いに対角位置にある上下部のコーナー部に回動自在にそれぞれ連結されてなる変位増幅機構と、端部が前記ブレース部材どうしの連結部に回動自在に連結され、他端部が前記枠体の他の２つのコーナー部の一方に回動自在に連結されてなるダンパーとを備えた制振装置において、
   前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部を前記コーナー部に内蔵して、これらブレース部材及びダンパーの前記コーナー部に対する回動中心を、前記縦枠部及び前記横枠部の各中心線のなす交点に一致させたことを特徴とする変位増幅機構を備えた制振装置。
2. 縦枠部、横枠部及びコーナー部からなる四角形の枠体と、この枠体の内方に配置され、端部どうしが互いに回動自在に連結されたそれぞれ１対のブレース部材からなる２つの変位増幅機構であって、各変位増幅機構における一方のブレース部材の他端部が、前記コーナー部に回動自在に連結され、他方のブレース部材の他端部が当該コーナー部と反対側にある前記横枠部に回動自在に連結されてなる２つの変位増幅機構と、各変位増幅機構における前記ブレース部材どうしの連結部に端部が回動自在に連結され、他端部が当該連結部と対向して至近位置にある前記コーナー部に回動自在に連結されてなる２つのダンパーとを備えた制振装置において、
   前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部を前記コーナー部に内蔵して、これらブレース部材及びダンパーの前記コーナー部に対する回動中心を、前記縦枠部及び前記横枠部の各中心線のなす交点に一致させたことを特徴とする変位増幅機構を備えた制振装置。
3. 前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部が連結される前記コーナー部は、前記枠体の内方に開口する空洞を有し、この空洞の内部にピンが収容されて該空洞の相対する側板部に支持され、前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部は、前記開口を通して前記空洞に収容されて前記ピンに支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の変位増幅機構を備えた制振装置。
4. 前記ブレース部材及び前記ダンパーの各他端部が連結される前記コーナー部は、前記縦枠部及び前記横枠部と別部材として作られ、前記枠体の組み立て時に前記縦枠部及び横枠部に一体化されることを特徴とする請求項３記載の変位増幅機構を備えた制振装置。
5. 前記コーナー部は鋳鋼で作られていることを特徴とする請求項４記載の変位増幅機構を備えた制振装置。
6. 前記ブレース部材及び前記ダンパーの各端部は、同一のピンに支持されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１記載の変位増幅機構を備えた制振装置。
7. 前記ブレース部材及び前記ダンパーの各端部は、外側に位置する外側二又部と、その内側に位置する内側二又部と、その内側に位置する単板部のいずれかを有し、前記外側二又部に形成されたピン穴は、前記内側二又部及び前記単板部に形成されたピン穴よりも大径となっていることを特徴とする請求項６記載の変位増幅機構を備えた制振装置。

Images