JP2005344458A - 減衰装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 建物の使用勝手を損なわず、且つ大きな減衰機能を有する減衰装置を提供する。
【解決手段】 本実施形態における建物は、中間階の柱５の一部５ａが切除され、当該箇所５ａに積層ゴム７が介装されてなる中間階免震構造建物である。積層ゴム７の直上の上部柱５ｕと直下の下部柱５ｄとは、第一リンク部材３と第二リンク部材４からなるリンク機構２によって連結され、第一リンク部材３と第二リンク部材４を連結する連結部２ａと上部柱５ｕに接続する大梁６との間には粘弾性ダンパー１が取り付けられて減衰装置１０を構成している。リンク機構２は、第一リンク部材３の一端３ｂが上部柱５ｕにユニバーサルジョイント８ａを介して軸支されるとともに、第二リンク部材の一端４ｂが下部柱５ｄにユニバーサルジョイント８ｂを介して軸支され、第一リンク部材３の他端３ａと第二リンク部材４の他端４ａは連結されて連結部２ａを構成している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、減衰装置に関し、特に、建物の中間階の柱の一部を切除して免震装置が介装されてなる免震階に装備される減衰装置に関する。

敷地に余裕のない既存建物を免震レトロフィットする場合、基礎免震構造を採用できないため、中間階の柱の一部を切除して免震装置を介装し、さらに地震時の変形を抑制するために通常の免震構造に比べて大きな減衰を付加する必要がある。そのため、鉛入り積層ゴムや高減衰積層ゴムなどの減衰機能を有する積層ゴムのみでは不充分であり、ダンパー（制震ダンパー）を併用しなければならない（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１６１６４８号公報 （第２−３頁、第１図）

しかしながら、ダンパーの躯体への取付け構造はブレースタイプや壁・間柱タイプなどが一般的であるため、室内に新たに壁などを設ける必要があり、建物の使用勝手が悪くなるという問題点があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、建物の使用勝手を損なわず、且つ大きな減衰機能を有する減衰装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る減衰装置では、建物の中間階の柱の一部を切除して免震装置が介装されてなる免震階に装備される減衰装置であって、前記免震装置の直上の上部柱に一端が軸支された第一リンク部材の他端と、前記免震装置の直下の下部柱に一端が軸支された第二リンク部材の他端とが連結部にて回転自在に連結されたリンク機構と、前記上部柱に接続する梁に一端が軸支され、前記連結部に他端が軸支されたダンパーとを備えることを特徴とする。
本発明では、免震装置が介装されている柱上部と当該柱に接続する梁との間に、リンク機構とダンパーが連結されてなる減衰装置が取り付けられているので、減衰装置の下方に広い空間を確保することが可能となり、建物の使用勝手を損なうことがない。

また、本発明に係る減衰装置では、前記第一リンク部材および前記第二リンク部材の各軸間距離は、いずれも変形前の前記ダンパーの軸間距離よりも長いことが好ましい。
ここで、軸間距離は、第一リンク部材（第二リンク部材）両端部の回転軸間の距離あるいはダンパー両端部の回転軸間の距離のことである。
図４は、本発明に係る減衰装置の変形増幅機構を説明するための概略立面図である。免震装置７が水平変形すると、上部柱５ｕおよびそれに接続する梁６は水平に変位Ｈする。それに伴い、第一リンク部材３と第二リンク部材４からなるリンク機構２およびダンパー１は、それぞれ破線のように変形する。この際、第一リンク部材３の軸間距離ｌ_１と第二リンク部材４の軸間距離ｌ_２のいずれも変形前のダンパー１の軸間距離ｄよりも長い場合、ダンパー１の変形量ｄ’−ｄは水平変位Ｈよりも大きくなる。即ち、免震装置７の水平相対変形Ｈはリンク機構２により（ｄ’−ｄ）／Ｈ倍に増幅されてダンパー１に伝達されるのである。
本発明では、リンク機構を構成する第一リンク部材および第二リンク部材の各軸間距離をいずれも変形前のダンパーの軸間距離よりも長くすることにより、免震装置の水平相対変形をリンク機構により増幅してダンパーに伝達することができる。従って、ブレースタイプや壁・間柱タイプなど従来のダンパー取付け構造に比べて、ダンパーが同じならば台数を少なくすることができるし、逆に、ダンパーの設置台数が同じならば１台当たりのダンパーサイズを小さくすることができる。

また、本発明に係る減衰装置では、前記第一リンク部材の一端は鉛直および水平面内に回転自在に前記上部柱に軸支され、前記第二リンク部材の一端は鉛直および水平面内に回転自在に前記下部柱に軸支されていることが好ましい。
本発明では、リンク機構の両端がそれぞれ鉛直および水平面内に回転自在に軸支されているので、上部構造物が水平面内にいかなる動きをしても追従することができる。

また、本発明に係る減衰装置では、前記ダンパーは、相対変位をする第一プレートと第二プレートの間に、粘弾性体と中間プレートが交互に介装されてなる粘弾性ダンパーであってもよい。
本発明では、第一プレートと第二プレート間に介装される粘弾性体中に中間プレートが挿着されているので、粘弾性体のヘタリが少なくなるとともに、ダンパーの捩れを防止することができる。しかも、粘弾性体の層数が増加することでダンパーの限界変形が大きくなるので、ダンパーのエネルギー吸収性能が向上する。

本発明によれば、免震装置が設置された柱上部と当該柱に接続する梁との間に、リンク機構とダンパーが連結されてなる減衰装置が取り付けられているため、減衰装置の下方に広い空間を確保することが可能となり、建物の使用勝手を損なうことがない。また、リンク機構を構成する第一リンク部材および第二リンク部材の各軸間距離をいずれも変形前のダンパーの軸間距離よりも長くすることにより、免震装置の水平相対変形をリンク機構により増幅してダンパーに伝達することができる。

以下、本発明に係る減衰装置の実施形態について図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る減衰装置の実施形態の一例を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。また、図２は、本発明に係る減衰装置の変形状態を示す立面図である。
本実施形態における建物は、中間階の柱５の一部５ａが切除され、当該箇所５ａに積層ゴム（免震装置）７が介装されてなる中間階免震構造建物である。積層ゴム７には、従来のように、鉛入り積層ゴムや高減衰積層ゴムなどの減衰機能を有する積層ゴムのみでなく、減衰機能を備えていない積層ゴムも使用することができる。積層ゴム７の直上の上部柱５ｕと直下の下部柱５ｄとは、第一リンク部材３と第二リンク部材４からなるリンク機構２によって連結され、第一リンク部材３と第二リンク部材４を連結する連結部２ａと上部柱５ｕに接続する大梁６との間には粘弾性ダンパー１が取り付けられて減衰装置１０を構成している。

リンク機構２は、棒状の第一リンク部材３の一端３ｂが上部柱５ｕにユニバーサルジョイント８ａを介して鉛直および水平面内に回転自在に軸支されるとともに、棒状の第二リンク部材の一端４ｂが下部柱５ｄにユニバーサルジョイント８ｂを介して鉛直および水平面内に回転自在に軸支され、第一リンク部材３の他端３ａと第二リンク部材４の他端４ａは鉛直面内に回転自在に連結されて連結部２ａを構成している。本実施形態では、リンク機構２の両端部３ｂ、４ｂがユニバーサルジョイント８ａ、８ｂを介して上部柱５ｕおよび下部柱５ｄにそれぞれ軸支されているので、上部構造物が水平面内にいかなる動きをしても追従することができる。

粘弾性ダンパー１の一方の端部１ａはリンク機構２の連結部２ａに連結され、他方の端部１ｂは大梁６の側面から突出するピン９に軸支されており、図２に示すように、粘弾性ダンパー１は鉛直面内に回転自在となっている。

地震時に積層ゴム７が水平変形すると、上部柱５ｕおよびそれに接続する大梁６は水平移動する。それに伴い、第一リンク部材３と第二リンク部材４からなるリンク機構２は、ユニバーサルジョイント８ｂを中心にして鉛直面内に回転する。一方、粘弾性ダンパー１は、大梁６の側面から突出するピン９を中心として鉛直面内に回転しつつ、長手方向に伸縮する。

リンク機構２を構成する第一リンク部材３および第二リンク部材４の各軸間距離ｌ_１、ｌ_２は、いずれも変形前の粘弾性ダンパー１の軸間距離ｄよりも長いことが好ましく、積層ゴム７の水平相対変形をリンク機構２により増幅して粘弾性ダンパー１に伝達することができる。例えば、第一リンク部材３および第二リンク部材４の各軸間距離ｌ_１、ｌ_２を１４４０ｍｍ、変形前の粘弾性ダンパー１の軸間距離ｄを８６０ｍｍとすると、積層ゴム７が３００ｍｍ水平変形すると、粘弾性ダンパー１の相対変位は６００ｍｍとなり、積層ゴム７の水平相対変形はリンク機構２により２倍に増幅される。

なお、減衰装置１０の大梁６への取り付けは、大梁６の一方の側面ではなく、上部構造物に捩れを生じさせないように大梁６の両側面にそれぞれ取り付けてもよいし、減衰装置１０下方の空間は少し狭くなるが、大梁６直下に取り付けてもよい。
さらに、リンク機構２の連結部２ａと粘弾性ダンパー１を軸支するピン９とが、ほぼ水平線上に位置していてもよい。即ち、粘弾性ダンパー１を大梁６の材軸にほぼ平行に取り付けてもよい。

図３は、減衰装置の詳細図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）および（ｃ）はＢ−Ｂ矢視断面図である。
粘弾性ダンパー１は、１対の対向する帯板状の外部プレート１２、１２間を帯板状の内部プレート１１が相対移動するようになっている。外部プレート１２の一方の端部１ｂにはピン９を貫通させるための孔１２ａが形成され、内部プレート１１の外部側の端部１ａにはリンク機構２を連結するためのピン１１ａが突出している。また、外部プレート１２の当該端部１ｂは、粘弾性ダンパー１がピン９を支点として鉛直面内に回転した際、スラブと干渉しないように、端面が円弧状１２ｂになっている。
図３（ｂ）に示すように、外部プレート１２と内部プレート１１との間には、高粘度の粘弾性体１４と中間プレート１３が交互にサンドイッチ状に介装されている。また、各プレート１１、１２、１３は、粘弾性ダンパー１の側面を貫通する複数の綴りボルト１５…によって一体に拘束され、プレートのはだ別れおよび面外座屈を防止している。特に、外部プレート１２および中間プレート１３に形成された綴りボルト１５用の孔１６は、プレート１１、１２、１３間の相対変形を拘束しないように長孔になっている。
なお、図３（ｃ）に示すように、中間プレート１３は省略することもできるが、中間プレート１３が存在することにより、粘弾性体１４のヘタリが少なくなるとともに、粘弾性ダンパー１の捩れを防止することができる。しかも、粘弾性体１４の層数が増加することで粘弾性ダンパー１の限界変形が大きくなるので、粘弾性ダンパー１のエネルギー吸収性能が向上する。

本実施形態では、積層ゴム７が介装された柱上部５ｕと柱上部５ｕに接続する大梁６との間に、リンク機構２と粘弾性ダンパー１が連結されてなる減衰装置１０が取り付けられているため、減衰装置１０の下方に広い空間を確保することが可能となり、建物の使用勝手を損なうことがない。
また、本実施形態による減衰装置１０は、リンク機構２を構成する第一リンク部材３および第二リンク部材４の各軸間距離ｌ_１、ｌ_２をいずれも変形前のダンパーの軸間距離ｄよりも長くすることにより、積層ゴム７の水平相対変形をリンク機構２により増幅して粘弾性ダンパー１に伝達することができる。従って、ブレースタイプや壁・間柱タイプなど従来のダンパー取付け構造に比べて、ダンパーが同じならば台数を少なくすることができるし、逆に、ダンパーの設置台数が同じならば１台当たりのダンパーサイズを小さくすることができる。

以上、本発明に係る減衰装置の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、ダンパーとして粘弾性ダンパーを使用しているが、油圧ダンパー、粘性ダンパー、鋼材ダンパー、摩擦ダンパーなど他のダンパーでもよい。また、上記の実施形態では、免震装置として積層ゴムを使用しているが、滑り支承や転がり支承など積層ゴムと異なる機構の免震装置でもよい。

本発明に係る減衰装置の実施形態の一例を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視断面図である。 本発明に係る減衰装置の変形状態を示す立面図である。 減衰装置の詳細図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）および（ｃ）はＢ−Ｂ矢視断面図である。 本発明に係る減衰装置の変形増幅機構を説明するための概略立面図である。

符号の説明

１ 粘弾性ダンパー（ダンパー）
２ リンク機構
３ 第一リンク部材
４ 第二リンク部材
５ 柱
５ｕ 上部柱
５ｄ 下部柱
６ 大梁（梁）
７ 積層ゴム（免震装置）
８ａ、８ｂ ユニバーサルジョイント
９ ピン
１０ 減衰装置

Claims (4)

1. 建物の中間階の柱の一部を切除して免震装置が介装されてなる免震階に装備される減衰装置であって、
   前記免震装置の直上の上部柱に一端が軸支された第一リンク部材の他端と、前記免震装置の直下の下部柱に一端が軸支された第二リンク部材の他端とが連結部にて回転自在に連結されたリンク機構と、前記上部柱に接続する梁に一端が軸支され、前記連結部に他端が軸支されたダンパーとを備えることを特徴とする減衰装置。
2. 前記第一リンク部材および前記第二リンク部材の各軸間距離は、いずれも変形前の前記ダンパーの軸間距離よりも長いことを特徴とする請求項１に記載の減衰装置。
3. 前記第一リンク部材の一端は鉛直および水平面内に回転自在に前記上部柱に軸支され、前記第二リンク部材の一端は鉛直および水平面内に回転自在に前記下部柱に軸支されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減衰装置。
4. 前記ダンパーは、相対変位をする第一プレートと第二プレートの間に、粘弾性体と中間プレートが交互に介装されてなる粘弾性ダンパーであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の減衰装置。

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