JP2006132311A

JP2006132311A - 制振装置

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Publication number: JP2006132311A
Application number: JP2005212810A
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Inventors: Hiroyuki Minami; 宏幸南
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Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2006-05-25
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Abstract

【課題】制振効果の増幅が容易で、しかも座屈を許容した細い断面のブレース部材が使用可能な制振装置を提供する。
【解決手段】柱梁フレーム内に、相対する柱に接合する中間部材５と、この中間部材に回転可能に接合するともに、この中間部材との間にダンパー７ａを有する回転部材６ａと、この回転部材と上記フレームとを連結するブレース４ａ・４ｂで構成される制振装置である。地震等によって上記フレームが水平変形すると、ブレース４ａ又は４ｂに生じる軸力により回転部材６ａが回転し、てこの原理により、ダンパー７ａの変形（変位）量が上記フレームの層間変位より増幅され、容易に高い制振効果が得られる。回転部材６ａは上記ブレースの一方が座屈しても他方のブレース引張力のみで回転可能なので、細い断面のブレース部材を使用して制振効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物等の構造物の振動を減衰する制振装置に関する。

従来からダンパー（即ち、エネルギー吸収部材）を用いて地震や風等による建物の振動を減衰する制振装置は種々考案されている。その中で、例えば特許文献１の「ケーブル制震構造」は、引張りのみに有効なケーブル（或いはワイヤー、ブレース）を利用した制振装置の例であり、柱梁フレーム内に設置された一つの回転軸を共有する複数の滑車と各滑車に巻き掛けられたケーブルとで構成されている。また、ブレースを利用するとともに、てこを応用してダンパーの効果を増幅させる制振装置も既に公表されている。例えば、特許文献２の「てこ式摩擦抵抗力可変装置」は、図１４に示すように、上梁２２ｂとＶ形ブレース２３に回転可能に接続するアーム２４の先端に摩擦ダンパー２５を接続した構成となっている。
特開２００２−１５５６４０号公報特開平９−２５６６６８号公報

特許文献１の「ケーブル制震構造」はてこの原理を利用してダンパーの制振効果を増幅させようとするものではない。また、特許文献１の「ケーブル制震構造」におけるケーブルは滑車に巻き掛けてケーブルと滑車との間の摩擦力により滑車を回転させるものであり、ダンパーの抵抗力に負けてケーブルと滑車との間に滑りが生じては効果が得られない。このためケーブルと滑車の間に滑りを生じさせないための摩擦抵抗を得るに十分な張力を常にケーブルに掛けておく必要がある。このことはケーブルの必要引張り耐力において、ダンパーの抵抗力に対応する耐力だけでなく、上記張力に対応する耐力が付加的に必要となるという力学上の問題と、このためケーブルの必要断面が増えるというコスト上の問題がある。また、上記張力がフレームに常時付加応力を加えることになり、振動時および非振動時のフレームの力学的安定性に好ましくない影響を与えるという問題がある。また、滑車間に挟設するダンパーとしてオイルダンパーのような設置空間を要するダンパーを適用することは形態上困難であるという問題がある。また、滑車間の逆回転を利用してエネルギーの吸収を得るために、最低３個の滑車を必要としており、この制震装置を壁内に納めようとする場合に、３個の滑車と滑車間のダンパーと滑車を外側から支持する支持体を合計した厚さが最低必要であるため壁厚が厚くなり、建物の有効空間を減ずるという問題がある。

特許文献２の「てこ式摩擦抵抗力可変装置」における、Ｖ形のブレース２３部分は下梁２２ａに固定、つまり容易に変形しないことが条件となっている。理由はこのブレース２３が容易に変形すると上下の梁の層間変位がアーム２４に確実に伝えられず、十分な制振効果が得られないからである。特に、フレーム振動時、Ｖ形の２本のブレース２３のうち必ず一方には圧縮力が作用するが、もし、ブレース２３が十分大きな断面を持っていない場合、圧縮力が作用すると座屈現象により急激に軸耐力を失い、容易に変形してしまう。従って制振効果を得るためにはブレース部材は圧縮力に対して座屈しないよう選定しなければならず、引張力のみが作用するブレースに比べて大きな断面が要求され、高コストおよび建物の有効空間を減ずるという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みて案出されたものであり、ブレースを利用する制振装置において、てこを応用することにより、制振性能の増幅を容易に得られ、かつ、左右どちらの方向にフレームが振動する場合にも、ブレースに作用する引張力のみを有効として制振効果を得ることができ、従って、圧縮力による座屈を問題とせず、引張力のみを考慮して当該ブレース部材を選定すればよいことにより、細い断面のブレース部材で制振効果の享受を可能とする、省スペースで安価で効果的な制振装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、柱と梁からなるフレーム内に設置される制振装置において、部材の両端がそれぞれ相対する柱に回転可能に取り付けられた中間部材と、この中間部材に設けた回転支承に回転可能に接合されるとともに、この中間部材との間にダンパーを有する回転部材と、この回転部材と上記相対する柱のうちの何れか一方の柱の上部の柱梁接合部とを連結する上ブレースで、この上ブレースに引張力が作用すると回転部材を回転させる上ブレースと、この上ブレースが取り付く側の柱の下部の柱梁接合部に一端が取り付き、他端が上記回転部材に取り付く下ブレースで、この下ブレースに引張力が作用すると、上記上ブレースに引張力が作用する場合と逆方向に回転部材を回転させる下ブレースとからなることを特徴とするものである。

本発明の制振装置によれば、フレームが振動して層間変位が生じると、フレームの振動方向に関わらず、必ず２本のブレースのうち何れか一方に引張力が働き、そのブレースの引張力により回転部材を回転させ、ダンパーに変形を生じさせ、このダンパーの制動力により上記フレームの振動を減衰できる。

このとき、圧縮力が働く側のブレースに座屈や緩みが生じてもフレームの振動を減衰させることに支障はないので、ブレースの部材は例えばワイヤー等の線材や座屈を生じ易いような細い部材を選定することができる。ただし、本発明は、圧縮力に対して座屈や緩みを生じないようなブレース部材を適用し、圧縮側ブレースを活用することを妨げるものではない。

また、本発明の制振装置によれば、回転部材の回転支承と回転部材に２本のブレースが取り付く位置との距離を短くするか、又はこの回転支承とこの回転部材にダンパーが取り付く位置との距離を長くすることにより、てこの原理を応用して、フレーム振動時の層間変位量に対するダンパーの相対変形量を増幅することができる。即ち、ダンパーの性能を変えることなく、フレームの振動の減衰効果、即ち制振効果をより高く得ることができる。

ダンパーとしては、摩擦ダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、履歴ダンパー等が適用でき、その性能や構成や設置数についても限定しない。

２本のブレースが回転部材に取り付く位置については、その位置によってそれぞれのブレースに発生する応力が異なるが、特に圧縮側のブレースの緩み（或いは、座屈変形）が最小となるか又は発生しないようにその位置が配置されると、フレームの水平変形が戻る時に回転部材の回転動作が滞る期間が最小となるか又は発生しないので効果的である。ただし、２本のブレースが回転部材に取り付く位置は、それぞれのブレースに引張力が作用する場合に回転部材が回転する方向が互いに逆になるように配置されること以外に、本発明はその位置を限定するものではない。

２本のブレースがフレームに取り付く位置については、柱と梁が接合している点であれば、ブレースの引張力による付加曲げ応力がフレームに生じないため合理的であるが、建築上の種々の制約のために、柱と梁が接合している点を外れる場合であっても、柱と梁が接合している点に取り付く場合と同様に、フレームの水平変形時に当該ブレースに引張力が生じるような位置であれば、本発明は、その位置を限定するものではない。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振装置の構成要素に加えて、第２の上・下ブレースを有することを特徴とする制振装置であって、これらの第２の上・下ブレースは、第１の上・下ブレース、即ち請求項１記載の上・下ブレースと左右反転の位置関係になるように架設される、即ち、第２の上・下ブレースは、何れも一端が回転部材に取り付き、他端が第1のブレースが取り付く柱の反対側の柱のそれぞれ上部・下部柱梁接合部に取り付くことを特徴とする。

上記第２の上・下ブレースを加えることにより、第１の下（又は上）ブレースの引張力によって生じる回転部材内の応力の回転支承点についての放射線方向成分と、第２の上（又は下）ブレースの引張力によって生じる回転部材内の応力の回転支承点についての放射線方向成分が、回転支承点において相殺されるように働くため、ブレースから回転部材、回転支承、中間部材を介して柱部材に作用する水平力を減じることができる。特に、回転支承をフレームの図心に置き、第１の上・下ブレースと第２の下・上ブレースを回転支承点について点対称の位置関係に配置すれば、回転部材内の応力の回転支承点についての放射線方向成分は回転支承点において理論上完全に相殺され、中間部材を介して柱には水平力は伝達されない。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の制振装置がフレームの表裏にそれぞれ設置されることを特徴とする。この発明により、ダンパーの数を増やすことが可能となり、フレームの振動の減衰効果、即ち制振効果をより高めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の制振装置において、中間部材と、この中間部材との間にダンパーを有する回転部材で構成される部分が当該フレーム内に上下に複数設置されることを特徴とする。ただし、この制振装置においては、第１ブレース、第２ブレースに係らず、上ブレースは最上部の回転部材と上部柱梁接合部との間に、請求項１又は２又は３に記載の上ブレースと同様に架設され、下ブレースは最下部の回転部材と下部柱梁接合部との間に、請求項１又は２又は３に記載の下ブレースと同様に架設され、上下の隣り合った回転部材が連結部材で連結されることにより全ての回転部材が連動して回転するように構成される。この発明により、ダンパーの数を増すことが可能となり、フレームの振動の減衰効果、即ち制振効果をより高めることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項1又は２又は３又は４に記載の制振装置において、記載文章中の「柱」を「梁」に、「梁」を「柱」に、「上」を「左」に、「下」を「右」に、「水平」を「垂直」にそれぞれ読み替えた、即ち、請求項1又は２又は３又は４に記載の制振装置全体をフレーム面内に９０°回転させた構成とすることを特徴とする。この発明により、それぞれ請求項１および２および３および４に記載の制振装置と同様にフレームの振動の減衰効果、即ち制振効果を発揮することができる。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。

請求項１に記載の発明の制振装置によれば、フレームが振動して層間変位が生じると、フレームの振動方向に関わらず、２本のブレースのうち引張力が働く側のブレースだけを有効として回転部材を回転させ、ダンパーに変形を生じさせ、その制動力によりフレームの振動を減衰させることができる。

このとき、圧縮力が働く側のブレースに座屈や緩みが生じてもフレームの振動を減衰させることに支障はないので、ブレースの部材は例えばワイヤー等の線材や座屈を生じ易いような細い部材を選定することができ、省スペースと省コストが可能となる。

加えて、回転部材の回転支承とこの回転部材にブレースが取り付く位置との距離Ｒ１、又はこの回転支承とこの回転部材にダンパーが取り付く位置との距離Ｒ２を変えることにより、てこの原理の応用により、フレーム振動時の回転部材の回転によるダンパーの変形量を調節することができ、ダンパーの性能を変えることなくフレームの振動の減衰効果を容易に調節することができる。特に上記距離Ｒ１に対する上記距離Ｒ２の比を大きくしていくことにより、フレームの層間変位量に対するダンパーの相対変形量を増幅させることが可能となり、少ないダンパーの制動力でもフレームの振動に対して大きな制動力を働かせることができ、容易により高い減衰効果、即ち制振効果を得ることができる。また、フレームに与えられた振動が小さな場合でも、変形量の増幅により敏感に制動力を発揮できるので、中小地震や風などによる小振動に対して減衰効果、即ち制振効果を得るために使用することができる。

請求項２に記載の発明の制振装置によれば、第２の上・下ブレースを加えることにより、第１の下（又は上）ブレースの引張力によって生じる回転部材内の応力の回転支承点についての放射線方向成分と、第２の上（又は下）ブレースの引張力によって生じる回転部材内の応力の回転支承点についての放射線方向成分が、回転支承点において相殺されるように働くため、ブレースから回転部材、回転支承、中間部材を介して柱部材に作用する水平力を減じることができる。このことにより、この水平力の作用で柱部材に発生する曲げ応力を緩和することができる。特に、回転支承をフレームの図心に置き、第１の上・下ブレースと第２の下・上ブレースを回転支承点について点対称の位置関係に配置すれば、回転部材内の応力の回転支承点についての放射線方向成分は回転支承点において理論上完全に相殺され、中間部材から柱に水平力は伝達されない。このことにより、柱に曲げ応力を発生させることがなくなるので、曲げ応力により柱を崩壊させる危険性がなくなる。従ってコンパクトな柱断面が可能となる。

また、第２の上・下ブレースを加えることにより、１本当たりのブレースの負担軸力を減じられるため、より細いブレースとすることができる。

請求項３に記載の発明の制振装置によれば、中間部材の表裏にダンパーを配設することができるのでダンパーの数を増やすことが可能となり、フレームの振動の減衰効果、即ち制振効果をより高めることができる。

請求項４に記載の発明の制振装置によれば、ダンパーの数を更に増やすことが可能となり、フレームの振動の減衰効果、即ち制振効果をより高めることができる。

請求項５に記載の発明の制振装置は、請求項１又は２又は３又は４に記載の制振装置をフレーム面内に９０°回転させた構成としたのものであり、請求項１および２および３および４に記載の制振装置と原理は同じである。この制振装置によれば請求項１および２および３および４に記載の制振装置と同様に制振効果を発揮することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。まず、第１の最良の形態について説明する。

本発明の制振装置に係る第１の最良の形態を図１、図２に示す。この形態は、請求項１に係る。この形態による制振装置Ｉは、ブレース４ａ、ブレース４ｂ、中間部材５、回転部材６ａおよび摩擦ダンパー７ａから構成され、柱２ａ、柱２ｂ、梁３ａ、梁３ｂからなるフレーム内に設置される。ここに、ブレース４ａ、ブレース４ｂ、中間部材５、回転部材６ａは鋼製材料からなり、ブレース４ａおよびブレース４ｂは鉄筋等の棒状或いはピアノ線等のワイヤー状の形態であり、中間部材５および回転部材６ａは板状の形態である。

中間部材５は両端をそれぞれ柱２ａの中心と柱２ｂの中心に、フレーム面内のみに回転可能に、水平に接合される。回転部材６ａはその部材内の１点を中間部材５の中心に設けた回転支承８にフレーム面内のみに回転可能に接合される。ブレース４ａは一端が柱２ａの下端と下側梁３ａとの接合点に取り付き、ブレース４ｂは一端が柱２ａの上端と上側梁３ｂとの接合点に取り付き、他端はどちらも回転部材６ａに取り付く。

回転部材６ａ上でブレース４ａ、４ｂが取り付く位置は回転支承点８を通る水平線について上下に線対称の位置関係に置き、かつ、その位置は両者とも回転支承点８について柱２ａと反対側である。ただし、その位置を両者とも回転支承点８について柱２ａと同じ側に置くことも勿論可能である。

摩擦ダンパー７ａは、図２に示すように回転部材６ａと中間部材５との間に挟設される。摩擦ダンパー７ａは自動車に用いられるブレーキパッドのような、磨耗に強く摩擦係数の高い材料を用いる。なお、ダンパーとしては、摩擦ダンパーだけでなく、図３に示すような粘性ダンパー７ｃや、他に粘弾性ダンパー、履歴ダンパー等も適用できる。摩擦ダンパー７ａの位置は回転支承点８について柱２ａと同じ側である。なお、ダンパーの位置はこの例によらず、回転支承点８について柱２ａと反対側でも、また、両側に配置しても勿論よい。両側に配置すれば、ダンパーの数が増えるだけ制振効果が増加する。

摩擦ダンパー７ａを中間部材５に押し付け面圧を得るためには、図４（ａ）に示すように摩擦ダンパー７ａ位置で中間部材５に切り込み１４を入れ、この切り込み１４を貫通するボルト１５ａおよびナット１５ｂで中間部材５と回転部材６ａを締め付けることにより面圧を得る。切り込み１４は回転部材６ａが回転するときのボルト１５ａの移動を妨げないように開ける。面圧の調節のために、皿バネなどの弾性部材をボルトと併用する方法や、図４（ｂ）に示すようにボルト１５ａの位置を摩擦ダンパー７ａと回転支承点８の中間に位置させ回転部材６ａの中間部を締めつけて回転部材６ａの面外曲げ剛性を利用し面圧を調節する方法がある。なお、摩擦ダンパーの面圧を得るための方法は上記に限定するものではない。

地震等によってフレームが振動し、図５のように左から右方向に水平変形しようとすると、ブレース４ａに引張力が作用して回転部材６ａを回転させ、摩擦ダンパー７ａに変形（変位）が生じて制動力が働き、フレームの振動を減衰させる。逆に、フレームが図の右から左方向に水平変形しようとする場合にはブレース４ｂに引張力が作用して回転部材６ａを逆回転させ、同様に摩擦ダンパー７ａの制動力により、フレームの振動を減衰させる。

以上の制振効果は、回転部材６ａにブレースが取り付く位置と回転支承点８との距離Ｒ１と、摩擦ダンパー７ａの位置と回転支承点８との距離Ｒ２との比Ｒ２／Ｒ１を大きくし、てこの原理を応用して摩擦ダンパー７ａの変形（変位）をフレームの層間変位より増幅させることにより容易に高めることが可能である。即ち、回転部材６ａにブレースが取り付く位置または摩擦ダンパー７ａの位置を変えることにより容易に制振効果を調節できる。特に、摩擦ダンパー７ａの位置を変えることにより調節する場合は、本制振装置の他の構成に変更を加えなければならないなどの影響を与えることがないので特に容易である。

フレームが層間変位を受けた時、回転部材６ａの回転による摩擦ダンパー７ａの中間部材５に対する相対変位がこの層間変位を超えれば、制振性能の増幅効果が生じる。このような効果が得られるための条件は、本形態の各構成要素の幾何学的な位置関係で概略決まる（ここで、「概略」とは、厳密には各部材の弾性・塑性変形や装置制作上の誤差や遊び等が影響するので厳正を期すために付け加えたものである。）。即ち、ブレース４ａ（４ｂ）が回転部材６ａに取り付く位置と摩擦ダンパー７ａの位置の関係である。中間部材５が水平に架設される第１の最良の形態においては、フレーム形状が横長、つまり梁の長さが柱の長さより長い形状であるほどより高い制振性能の増幅効果を得やすい。これは横長の方が上記比Ｒ２／Ｒ１が大きくなるように、より長い距離Ｒ２を採り得るという幾何学的な理由からである。従って、逆にフレーム形状が縦長の場合には請求項５に記載の構成のように、中間部材５を上下の梁に鉛直に架ける構成がより制振性能の増幅効果を高められる。

以上のことから、本発明を実施するための第１の最良の形態によれば、てこの作用を利用してフレームの層間変位量に対するダンパーの相対変形量を増幅させることが可能となり、少ないダンパーの制動力でもフレームの振動に対して大きな制動力を働かせることができ、容易により高い減衰効果、即ち制振効果を得ることができる。また、フレームに与えられた振動が小さな場合でも、変形量の増幅により敏感に制動力を発揮できるので、中小地震や風などによる小振動に対して減衰効果、即ち制振効果を得るために使用することができる。

かつ、この形態によれば、左右どちらの方向にフレームが振動する場合にも、ブレースに作用する引張力のみでダンパーに変形（変位）を与えることが可能であるため、ブレースの圧縮力に対してブレースの座屈の有無を問題とせず、細い断面のブレース部材により制振効果を発揮することができ、省コストに優れるという特徴を併せ持つ。

加えて、この形態によれば、ブレースが細いだけでなく、中間部材５も回転部材６ａも薄い鋼鈑で構成され、摩擦ダンパー７ａも薄い部材なので、装置の奥行き方向の寸法を小さくできるため省スペースに優れる。従って、建物に設置する場合に壁厚としての薄いスペースがあればよいので、建物の利用空間を損なわないという利点を有する。

この形態において注意すべき点は、ブレース４ａおよび４ｂに生じる引張力の水平方向成分が、回転部材６ａ、回転支承８、そして中間部材５を介して柱２ａ、２ｂに作用するということである。柱はこの水平力の作用によっても折損しない強度を有するという条件が必要である。

なお、本発明は上述の発明を実施するための最良の形態に限らず本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の材料及び種々の構成を採り得ることはもちろんである。

つぎに、本発明を実施するための第２の最良の形態について説明する。

本発明の制振装置に係る第２の最良の形態を図６に示す。この形態は、請求項２に係る。この形態による制振装置ＩＩは、第１の最良の形態による制振装置Ｉにおいて、その構成要素に加えて第２のブレース４ｃおよび４ｄを架設した構成となっている。即ち、この第２のブレース４ｃおよび４ｄを加えること以外は第１の最良の形態と同様の構成である。ブレース４ｃは一端が柱２ｂの下端と下側梁３ａとの接合点に取り付き、他端は回転部材６ａに取り付く。ブレース４ｄは一端が柱２ｂの上端と上側梁３ｂとの接合点に取り付き、他端は回転部材６ａに取り付く。ブレース４ｃおよび４ｄと回転部材６ａとの接合点９ｂは、ブレース４ａおよび４ｂと回転部材６ａとの接合点９ａに対して、回転支承点８について反対側で、等距離Ｌ１の位置にある。即ち、ブレース４ｃおよび４ｄは、それぞれブレース４ｂおよび４ａに対して、柱梁フレームの図心、即ち回転支承点８について点対称に配置される。なお、図６のようにブレース４ｃは４ａと、４ｄは４ｂと交差するように配設する場合には、当然ながらフレーム面の法線方向にずらして干渉し合わないように配設する。

地震等によってフレームが振動し、図７のように左から右方向に水平変形しようとすると、ブレース４ａおよび４ｄに引張力が作用して回転部材６ａを回転させ、摩擦ダンパー７ａに変形（変位）が生じて制動力が働き、フレームの振動を減衰させる。逆に、フレームが図の右から左方向に水平変形しようとする場合にはブレース４ｂおよび４ｃに引張力が作用して回転部材６ａを逆回転させ、同様に摩擦ダンパー７ａの制動力により、フレームの振動を減衰させる。

このように第２の最良の形態による制振装置ＩＩは、第１の最良の形態による制振装置Ｉと同様な制振効果を発揮する。また、左右どちらの方向にフレームが振動する場合にも、ブレースに作用する引張力のみを有効として制振効果を得られるという利点（効果）に関しても第１の最良の形態と同様である。

第２の最良の形態による制振装置ＩＩの、第１の最良の形態による制振装置Ｉより優れる点を以下に述べる。対角に位置する２本のブレース（即ち、ブレース４ａに対してブレース４ｄ、ブレース４ｂに対してブレース４ｃ）は幾何学的にフレームの図心について点対称に配置されていることから、両ブレースに生じる引張力は同じ大きさで向きが正反対となる。従って、図６を拡大した図８に示すように、両ブレース、例えばブレース４ａと４ｄから回転部材６ａに伝わった応力Ｎ１とＮ２の、回転支承点８についての放射線方向の成分Ｎｒ１とＮｒ２は、理論的には完全に相殺し合うので（ここで、「理論的には」とは、制作誤差があると厳密には点対称とならないため完全な相殺はできないので厳正を期すため付け加えた。）、それらは回転部材６ａから回転支承点８を介して中間部材５に伝達されない。このため、柱部材２ａ、２ｂは中間部材５から水平力を受けて曲げ応力を発生することがなく、その応力による柱の損傷の危険性が無くなる。通常の制作精度があれば制作誤差があっても、その曲げ応力は小さいことは容易に推測できる。したがって、柱部材２ａ、２ｂは、新設する場合にあっては断面の小さな部材を適用することができるし、既存の柱を利用する場合にあっては、既存の柱を補強する必要がないため、第１の最良の形態に較べて更に省スペース、省コストに優れる。

更に、第２の上・下ブレースであるブレース４ｃ・４ｄを加えることにより、第１の最良の形態による制振装置Ｉに較べ、１本当たりのブレースの負担軸力を減じられるため、より細いブレースとすることができる。

つぎに、本発明を実施するための第３の最良の形態について説明する。

本発明の制振装置に係る第３の最良の形態を図９に示す。この形態は請求項３に係る。この形態による制振装置ＩＩＩは、第２の最良の形態による制振装置ＩＩにおいて、その裏面に回転部材６ｂと摩擦ダンパー７ｂを増設した構成となっている。摩擦ダンパー７ｂは回転部材６ｂと中間部材５との間に挟設されている。表裏の位置関係にある回転部材６ａと６ｂは回転が連動するように、回転支承８を貫通するボルト等により接続され、一体化されている。なお、ブレース４ｃおよび４ｄは回転部材６ａに接合しても６ｂに接合しても、両回転部材は一体化されていて同時に回転し得るので制振効果に差はないが、図９のように６ｂに接合すれば、ブレース同士の交差部での位置的な干渉が解消されるという点で優れている。

地震等によってフレームが振動する時の、制振効果発生メカニズムとその増幅効果、引張ブレースのみで効果が得られるという利点、および接続フレームの柱に理論的には付加曲げ応力を発生させないという利点は、第２の最良の形態による制振装置と同様である。第３の最良の形態の、第２の最良の形態より優れる点は、回転部材を表裏に配設することにより、表裏にダンパーを与えることができるのでダンパーの数を増やすことが可能となり、フレームの振動の減衰効果をより高めることができるという点である。

つぎに、本発明を実施するための第４の最良の形態について説明する。

本発明の制振装置に係る第４の最良の形態を図１０に示す。この形態は請求項４に係る。この形態による制振装置ＩＶは、第１の最良の形態による制振装置Ｉにおける、中間部材５、回転部材６ａおよび摩擦ダンパー７ａの組み合わせを、一つの柱梁フレーム内に上下に複数配設したものである。下ブレース４ａは最下部の回転部材６ａａと、柱２ａの下端と下側梁３ａとの接合点との間に架設され、上ブレース４ｂは最上部の回転部材６ａｂと、柱２ａの上端と上側梁３ｂとの接合点との間に架設され、更に全ての回転部材６ａａ、６ａｂ、６ａｅが連動して回転するように上下の隣り合った回転部材が連結部材４ｅで連結される構成となっている。

地震等によってフレームが振動し、図１１のように右方向に水平変形しようとすると、ブレース４ａに引張力が作用して、それが接続する回転部材６ａａを回転させると同時に連結部材４ｅにも引張力が作用して全ての回転部材６ａａ、６ａｂ、６ａｅを回転させる、そして、全ての摩擦ダンパー７ａに変形（変位）が生じて制動力が働き、フレームの振動を減衰させる。逆に、フレームが図の右から左方向に水平変形しようとする場合にはブレース４ｂに引張力が作用して全ての回転部材６ａａ、６ａｂ、６ａｅを同時に逆回転させ、同様に全ての摩擦ダンパー７ａの制動力により、フレームの振動を減衰させる。

本形態によれば、第１の最良の形態の特徴を有しながら、更に、ダンパーの数を増やすことが可能となり、フレームの振動の減衰効果をより高めることができる。

上記の第４の最良の形態は第１の最良の形態による制振装置Ｉにおける、中間部材５、回転部材６ａおよび摩擦ダンパー７ａの組み合わせを、一つの柱梁フレーム内に複数配設したものであるが、第２の最良の形態による制振装置ＩＩ、又は第３の最良の形態による制振装置ＩＩＩにおける、中間部材５、回転部材６ａ（６ｂ）および摩擦ダンパー７ａ（７ｂ）の組み合わせを、同様に一つの柱梁フレーム内に複数配設した構成も、もちろん可能であり、それらも請求項４に係る一形態である。

つぎに、本発明を実施するための第５の最良の形態について説明する。

本発明の制振装置に係る第５の最良の形態を図１２（ａ）に示す。この形態は請求項５に係る。この形態による制振装置Ｖは、第１の最良の形態による制振装置Ｉをフレーム面内に９０°回転させ、柱と制振装置の関係と、梁と制振装置の関係とを入れ替えた構成となっている。

制振装置Ｖは制振装置Ｉと同様に、地震時にフレームが水平変形すると、ブレースに生じる引張力によって回転部材が回転し、摩擦ダンパーに変形（変位）が生じて制動力が働き、フレームの振動を減衰させるという効果を発揮する。ブレースは引張力のみに耐えられれば圧縮力に対して座屈してもよいこと、および、てこの原理を応用して減衰効果、即ち制振効果を高めることができるという特徴も同様であることは言うまでもない。

図１２（ｂ）、図１２（ｃ）、図１２（ｄ）に示す形態による制振装置は、何れも請求項５に係る一形態である。それぞれ、第２の最良の形態による制振装置ＩＩ、第３の最良の形態による制振装置ＩＩＩ、第４の最良の形態による制振装置ＩＶをフレーム面内に９０°回転させたものであり、それぞれ、第２の最良の形態、第３の最良の形態、第４の最良の形態による制振装置と同様の特徴を有すると共に同様の制振効果を発揮する。

本形態によれば、第１の最良の形態の説明において記述したように、本制振装置が設置される柱梁フレームの形状が縦長の場合には、中間部材を水平に配設する形態に較べて比Ｒ２／Ｒ１を大きくとることができるので、より高い制振効果を得ることができる。

つぎに、本発明を実施するための第６の最良の形態について説明する。

本発明の制振装置に係る第６の最良の形態を図１３に示す。この形態による制振装置ＶＩは、第１の最良の形態による制振装置Ｉにおいて、鉛直材１０と水平材１１で構成される枠フレームを備えた構成となっている。この枠フレームとブレース４ａ・４ｂおよび中間部材５との接続関係は制振装置Ｉにおける柱梁２ａ・２ｂ・３ａ・３ｂで構成されるフレームとブレース４ａ・４ｂおよび中間部材５との接続関係と同じである。

この形態による制振装置ＶＩは、図１３に示すように建物等の柱梁フレーム１３内に、最低限、脚部に１２ａ、１２ｂの２箇所、頭部に１２ｃの１箇所にて接合して設置される。

地震等によって建物等の柱梁フレーム１３が水平変形すれば、その水平変位が制振装置ＶＩに伝わり、第１の最良の形態による制振装置Ｉと同様の制振効果を発揮する。

第６の最良の形態の、第１の最良の形態に対する特徴的な相違点（優れる点）を以下に述べる。

第６の最良の形態による制振装置ＶＩはユニットとして工場で生産可能であり、建物内設置時には、上記最低限３箇所の接合で簡易に取り付けられるので、施工面で効率的であるとともに工場生産によれば高い装置精度も期待できる。また、既存の柱梁の寸法に依存しないユニットとして大量生産にも適しており、大量生産によるコストメリットも期待できる。

上記形態は請求項１の形態に枠フレームが備わった構成であるが、請求項２又は３又は４又は５の形態に枠フレームが備わった構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の制振装置の第１の最良の形態を示す正面図である。本発明の制振装置の第１の最良の形態を示す斜視図である。第１の最良の形態に係る制振装置のダンパーとして粘性ダンパーを適用した形態例を示す正面図である。（ａ）および（ｂ）は摩擦ダンパーに面圧を得るための方法を示した斜視図である。第１の最良の形態に係る制振装置が設置されているフレームが振動した場合の制振装置の動きを模式的に示した正面図である。本発明の制振装置の第２の最良の形態を示す正面図である。第２の最良の形態に係る制振装置が設置されているフレームが振動した場合の制振装置の動きを模式的に示した正面図である。第２の最良の形態に係る制振装置の拡大図であり、ブレースから伝達される応力の回転部材内における状態を示した図である。（ａ）は本発明の制振装置の第３の最良の形態を示す正面図であり、（ｂ）はその斜視図である。本発明の制振装置の第４の最良の形態を示す正面図である。第４の最良の形態に係る制振装置が設置されているフレームが振動した場合の制振装置の動きを模式的に示した正面図である。（ａ）から（ｄ）は本発明の制振装置の第５の最良の形態を示す正面図である。本発明の制振装置の第６の最良の形態を示す正面図である。従来の制振装置を示す正面図である。

符号の説明

２ａ、２ｂ‥‥柱
３ａ、３ｂ‥‥梁
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ‥‥ブレース
４ｅ‥‥連結部材
５‥‥中間部材
６ａ、６ｂ、６ａａ、６ａｂ、６ａｅ‥‥回転部材
７ａ、７ｂ‥‥摩擦ダンパー
７ｃ‥‥粘性ダンパー
８‥‥回転支承（回転支承点）
９ａ、９ｂ‥‥ブレースと回転部材の接合点
１０‥‥枠フレームの柱
１１‥‥枠フレームの梁
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ‥‥制振装置の建築物等の柱梁フレームへの取り付け部
１３‥‥建築物等の柱梁フレーム
１４‥‥切り込み
１５ａ、１５ｂ‥‥締めつけボルトとナット
２１‥‥柱
２２ａ、２２ｂ‥‥梁
２３‥‥ブレース
２４‥‥ア―ム
２５‥‥ダンパー
Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ、Ｖ、ＶＩ‥‥制振装置

Claims

柱と梁からなるフレーム内に設置される制振装置において、部材の両端が、それぞれ相対する左右の柱に回転可能に水平に接合される中間部材と、この中間部材に設けた回転支承に回転可能に接合されるとともに、この中間部材との間にダンパーを有する回転部材と、この回転部材と上記相対する柱のうちの何れか一方の柱の上部の柱梁接合部とを連結する上ブレースと、この上ブレースが取り付く側の柱の下部の柱梁接合部に一端が取り付き、他端が上記回転部材に取り付く下ブレースで、この下ブレースに引張力が作用すると、上記上ブレースに引張力が作用する場合に上記回転部材が回転する方向と逆方向にこの回転部材が回転するように架設される下ブレースとからなることを特徴とする制振装置。
請求項１記載の制振装置において、その構成要素に加えて第２の上・下ブレースを有することを特徴とする制振装置であって、これらの第２の上・下ブレースは、第１の上・下ブレース、即ち請求項１記載の上・下ブレースと左右反転の位置関係になるように架設される、即ち、第２の上・下ブレースは、何れも一端が回転部材に接合し、他端が第1のブレースが取り付く柱の反対側の柱のそれぞれ上部・下部柱梁接合部に取り付くことを特徴とする制振装置。
柱と梁からなるフレーム内に設置される制振装置において、請求項１又は２に記載の制振装置がフレームの表裏にそれぞれ設置されることを特徴とする制振装置。
請求項１又は２又は３に記載の制振装置において、中間部材と、中間部材との間にダンパーを有する回転部材で構成される部分が当該フレーム内に上下に複数設置されることを特徴とする制振装置。ただし、この制振装置においては、第１ブレース、第２ブレースに係らず、上ブレースは最上部の回転部材と上部柱梁接合部との間に、請求項１又は２又は３に記載の上ブレースと同様に架設され、下ブレースは最下部の回転部材と下部柱梁接合部との間に、請求項１又は２又は３に記載の下ブレースと同様に架設され、上下の隣り合った回転部材が連結部材で連結されることにより全ての回転部材が連動して回転するように構成される。
請求項１又は２又は３又は４に記載の制振装置において、記載文章中の「柱」を「梁」に、「梁」を「柱」に、「上」を「左」に、「下」を「右」に、「水平」を「垂直」にそれぞれ読み替えた、即ち、請求項１又は２又は３又は４に記載の制振装置全体をフレーム面内に９０°回転させた構成の制振装置。