JP2006016101A - 水平控え装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力される外力の方向にかかわらず、制震装置に入力される荷重の変化を小さく抑えて、十分な制震機能を発揮できる水平控え装置を提供すること。
【解決手段】水平控え装置１は、建物１０と、建物１０の建設に用いるタワークレーン２０のポスト２２との間に取り付けられ、タワークレーン２０を水平方向に支持する。水平控え装置１は、ポスト２２を囲むよう配置されたフレーム４０と、フレーム４０と建物１０とを接続するステー材６０と、フレーム４０とポスト２２との間に介装される摩擦ダンパー５０とを備える。摩擦ダンパー５０は、ポスト２２と略正方形状のフレーム４０の隅角部４０Ａとをそれぞれ接続し、当該摩擦ダンパー５０の摺動方向とフレーム４０の一辺のなす角度θが略４５°である。
【選択図】図２

Description

本発明は、タワークレーンを支持するための水平控え装置に関する。

一般に、高層の建物を建設する場合には、タワークレーンが多用される。タワークレーンは、地震や強風等の外力によって倒壊しないように、当該タワークレーンのポストが、建物の躯体にステー材によって連結されている。しかしながら、例えば、建物に免震構造が採用される場合などには、地震時に前記建物の変形量が非常に大きくなるため、ポストの弾性変形だけでは建物の変形に対応できないという問題がある。

かかる問題を回避するために、例えば、特許文献１には、タワークレーンの水平控え装置に制震装置を取り付けた構成が提案されている。この構成では、図５に示すように、基端１２０Ａがタワークレーン１１０のポスト１１２に連結され、互いに異なる方向へと延びる４本のステー材１２０と、各ステー材１２０の先端１２０Ｂと建物１３０の躯体との間に取り付けられ、ステー材１２０と略平行な方向に作動する摩擦ダンパー等の制震装置１４０とを備える水平控え装置１００が用いられる。この水平控え装置１００によれば、地震時に建物１３０が大きく変形し、この変形時の大きな荷重が制震装置１４０に入力されたとしても、制震装置１４０が作動して入力荷重を吸収することができる。
特開２００１−１９９６８０号公報

しかしながら、上述した水平控え装置１００では、４本のステー材１２０が互いに異なる方向へと延びるように配置されているため、各制震装置１４０の作動方向もそれぞれ異なっている。このため、地震等の外力の入力方向によって、各制震装置１４０に作用する力が大きく変化して、各制震装置１４０に作用する力が不均等となる場合がある。

本発明の目的は、入力される外力の方向にかかわらず、制震装置に入力される荷重の変化を小さく抑えて、十分な制震機能を発揮できる水平控え装置を提供することにある。

本発明は、建物と、この建物の建設に用いるタワークレーンのポストとの間に取り付けられ、前記タワークレーンを水平方向に支持する水平控え装置であって、前記ポストを囲むよう配置されたフレームと、このフレームと前記建物とを接続するステー材と、前記フレームと前記ポストとの間に介装される制震装置とを備えることを特徴とする。ここで、前記制震装置としては、摩擦ダンパーや、オイルダンパー等を採用できる。

本発明によれば、地震時の外力が建物に作用して建物が大きく振動し、この大きな振動がステー材からフレームへと伝達されたとしても、フレームとポストとの間に介装される制震装置が振動を吸収することにより、タワークレーンのポストの振動を十分に抑えることができる。この際、ポストを囲むようにフレームを配置し、このフレームとポストとの間に制震装置を介装する構成としたので、制震装置の配置の自由度が高まり、入力される外力の方向にかかわらず、制震装置に入力される荷重の変化が小さくなるように制震装置を配置することができる。

ここで、前記フレームは、矩形状に形成され、前記制震装置は、前記ポストと前記矩形状のフレームにおける隅角部とをそれぞれ接続し、当該制震装置の作動方向と前記フレームの一辺とのなす角度が４０〜５０°の範囲としてもよい。この際、前記フレームは正方形状であり、前記角度は略４５°であってもよい。このような構成によれば、フレームによって形成される水平面内において制震装置を略対称となる位置に配置しているため、外力の入力方向がどの方向であっても十分な制震機能を発揮できる。このため、従来のように性能の異なる複数種類の制震装置を用意する必要がなく、コストを低減できる。

本発明の水平控え装置によれば、入力される外力の方向にかかわらず、制震装置に入力される荷重の変化を小さく抑えて、十分な制震機能を発揮できるという効果がある。

以下、本発明の一実施形態に係る水平控え装置を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る水平控え装置１が取り付けられたタワークレーン２０を模式的に示す側面図であり、（Ａ）は通常時を示し、（Ｂ）は地震等の外力が建物１０に加わった場合を示している。図１に示すように、水平控え装置１は、例えば積層ゴム等の免震装置１２が設けられた高層の建物１０とタワークレーン２０との間に設けられている。図１の（Ａ）に示すように、建物１０に対して外力が入力されていない場合には、タワークレーン２０のポスト２２は、建物１０と略平行に延びる。一方、図１の（Ｂ）に示すように、地震等の大きな外力が建物１０に入力された場合には、免震装置１２の作用により、建物１０における免震装置１２よりも上階側が大きく振動（変形）するため、この大きな振動が水平控え装置１を介してポスト２２に伝達されてポスト２２が傾斜することになるが、後述の摩擦ダンパー５０（図２）によりポスト２２の傾斜が防止される。

図２は、水平控え装置１を示す平面図である。図２に示すように、水平控え装置１は、タワークレーン２０のポスト２２の外周に取り付けられるポスト取付部材３０と、ポスト２２を囲むように配置された例えば正方形状のフレーム４０と、フレーム４０とポスト取付部材３０とを接続する制震装置としての摩擦ダンパー５０と、フレーム４０と建物１０の躯体１４とを接合するステー材６０とを備えている。

ポスト取付部材３０は、正方形状で例えば金属製の枠体である。摩擦ダンパー５０は、ポスト取付部材３０の各頂点３０Ａと、フレーム４０の各隅角部４０Ａとの間にそれぞれ接続され、頂点３０Ａと隅角部４０Ａとを結ぶ直線に沿って摺動可能である。摩擦ダンパー５０の摺動方向とフレーム４０の一辺のなす角度θは、好ましくは３０°〜６０°、より好ましくは４０°〜５０°であり、本実施形態では略４５°である。また、摩擦ダンパー５０は、フレーム４０によって形成される水平面内において、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸をそれぞれ対称軸として略対称となるように複数配置されている。ステー材６０は、フレーム４０の各頂点４０Ｂと、建物１０の免震装置１２（図１）よりも上階側に取り付けられたブラケット１６との間にピン接合等により接合される。

以上のような水平控え装置１によれば、建物１０の上階側に地震等の大きな外力が入力されると、建物１０の上階側が大きく振動し、この大きな振動がステー材６０を介してフレーム４０に伝達される。このため、フレーム４０に伝達された振動が摩擦ダンパー５０によって減衰されてタワークレーン２０のポスト２２には伝達されず、これにより、ポスト２２の振動を抑えることができる。

次に、前記角度θを変動させた場合における、摩擦ダンパー５０に作用する軸力の大きさについて概略的に検討する。
図３は、水平控え装置１のフレームが正方形状である場合を示す模式図である。図３に示すように、摩擦ダンパー５０に対応する部材Ｓは、フレーム４０の水平面内において、図中の上下左右に略対称となる位置に配置され、部材Ｓとフレーム４０の一辺とのなす角度θ１は４５°である。ここでは、フレーム４０に対して、図中の矢印Ａの方向、および矢印Ｂの方向に同じ大きさの荷重がそれぞれ作用した２つの場合について、部材Ｓへ作用する軸力の変動範囲について検討する。例えば、フレーム４０に対して、矢印Ａの方向に１００トンの荷重が作用した場合には、各部材Ｓに対してそれぞれ図中上方向に２５トンずつ作用するため、各部材Ｓに作用する軸力は２５トン×√２＝約３５．３トンとなる。一方、矢印Ｂに示す方向に１００トンの荷重が作用した場合には、部材Ｓ１，Ｓ２に対してのみ荷重が作用するため、各部材Ｓ１，Ｓ２に作用する軸力は５０トンとなる。以上より、部材Ｓに作用する軸力は、最大で５０トン、最小で約３５．３トンとなり、最小／最大比は、３５．３／５０×１００＝７０．６％となり、部材Ｓに作用する軸力は約３０％の範囲で変動する。

次に、フレームが長方形状である場合について同様の検討を行う。図４は、水平控え装置１のフレームが長方形状である場合を示す模式図である。図４に示すように、摩擦ダンパー５０に対応する部材Ｔは、フレーム４０の水平面内において、図中の上下方向の軸および左右方向の軸を対称軸として略対称となる位置に配置され、部材Ｔとフレーム４０の一辺とのなす角度θ２は３０°である。フレーム４０に対して、図中の矢印Ｃの方向、矢印Ｄの方向、矢印Ｅの方向に同じ大きさの荷重が作用した３つの場合について、部材Ｔへ作用する軸力の変動範囲について検討する。例えば、フレーム４０に対して、矢印Ｃの方向に１００トンの荷重が作用した場合には、各部材Ｔに対してそれぞれ図中上方向に２５トンずつ作用するため、各部材Ｔに作用する軸力は２５トン×２＝５０トンとなる。また、矢印Ｄに示す、部材Ｔの軸方向に１００トンの荷重が作用した場合には、部材Ｔ１，Ｔ２に対してのみ荷重が作用するため、各部材Ｔに作用する軸力は５０トンとなる。また、フレーム４０に対して、矢印Ｅの方向に１００トンの荷重が作用した場合には、各部材Ｔに対してそれぞれ図中右方向に２５トンずつ作用するため、各部材Ｔに作用する軸力は２５トン×２／√３＝２８．９トンとなる。従って、部材Ｔに作用する軸力は、最大で５０トン、最小で約２８．９トンとなり、最小／最大比は、２８．９／５０×１００＝５７．８％となり、部材Ｔに作用する軸力は約４２％の範囲で変動する。

このように、本実施形態では、タワークレーン２０ポスト２２の周囲にフレーム４０を設け、フレーム４０とポスト２２との間に摩擦ダンパー５０を介装する構成とすることにより、フレーム４０の水平面内において摩擦ダンパー５０をＸ軸およびＹ軸を対称軸として略対称となるように配置することができ、かかる配置により、上述したように摩擦ダンパー５０に作用する軸力の変動範囲を小さくすることができる。このため、前記外力の入力方向がどの方向であっても十分な制震機能を発揮できる。また、性能の異なる複数種類の摩擦ダンパー５０を用意する必要がなく、水平控え装置１のコストを低減できる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されない。例えば、前記実施形態では、制震装置として摩擦ダンパー５０を採用したが、オイルダンパー等の他の制震装置を採用してもよい。また、ポスト取付部材３０とフレーム４０との間に、４台の摩擦ダンパー５０を配置したが、その台数は特に限定されない。また、フレーム４０を矩形状としたが、これに限らず、矩形状以外の多角形状や、円形状としてもよく、その形状は特に限定されない。また、建物１０の外側に配置したタワークレーン２０に対して水平控え装置１を取り付けたが、これに限らず、建物１０の内側に組み込まれたタワークレーンに対して水平控え装置１を取り付けてもよい。

本発明の一実施形態に係る水平控え装置が取り付けられたタワークレーンを模式的に示す側面図であり、（Ａ）は通常時を示し、（Ｂ）は地震等の外力が建物に加わった場合を示している。 前記水平控え装置を示す平面図である。 前記水平控え装置のフレームが正方形状である場合を示す模式図である。 前記水平控え装置のフレームが長方形状である場合を示す模式図である。 従来の水平控え装置を示す平面図である。

符号の説明

１，１００ 水平控え装置
１０，１３０ 建物
１２ 免震装置
１４ 躯体
１６ ブラケット
２０，１１０ タワークレーン
２２，１１２ ポスト
３０ ポスト取付部材
３０Ａ 頂点
４０ フレーム
４０Ａ 隅角部
４０Ｂ 頂点
５０ 摩擦ダンパー（制震装置）
６０，１２０ ステー材
１４０ 制震装置
θ（θ１，θ２） 角度

Claims (4)

1. 建物と、この建物の建設に用いるタワークレーンのポストとの間に取り付けられ、前記タワークレーンを水平方向に支持する水平控え装置であって、
   前記ポストを囲むよう配置されたフレームと、
   このフレームと前記建物とを接続するステー材と、
   前記フレームと前記ポストとの間に介装される制震装置とを備えることを特徴とする水平控え装置。
2. 請求項１に記載の水平控え装置において、
   前記フレームは、矩形状に形成され、
   前記制震装置は、前記ポストと前記矩形状のフレームの４つの隅角部とをそれぞれ接続し、当該制震装置の作動方向と前記フレームの一辺とのなす角度が４０〜５０°の範囲であることを特徴とする水平控え装置。
3. 請求項２に記載の水平控え装置において、
   前記フレームは正方形状であり、前記角度は略４５°であることを特徴とする水平控え装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の水平控え装置において、
   前記制震装置は、摩擦ダンパーまたはオイルダンパーであることを特徴とする水平控え装置。
   

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