JP2010095901A - 制振型２重フレーム構造及びフレーム状制振器具 - Google Patents

Abstract

【課題】構造物の大形フレームに対して、一定率で縮小した小形のスケーリングフレームを、斜材を介して連結し、制振機能を発揮するものを提案する。
【解決手段】構造物の柱・梁のように相互に交差する各方向２条の構造材で形成する大形フレームと、この大形フレームを一定比率で相似的に縮小した小形のスケーリングフレームとを含み、これら両フレームの角部を対角方向の斜材で繋ぐことで、大形フレームに応じてスケーリングフレームが変角的に塑性変形するように形成した構造であって、上記スケーリングフレームを、斜材６とは別体である剛性フレーム１２とし、かつこの剛性フレームの軸棒部１６の間の各角部を、剛性フレーム１２の変角運動に抵抗する剛性角部１４として、この剛性角部の外方から斜材との継手１８を外方へ突出し、さらに大形フレーム３に対する剛性フレーム１２の縮小率を０．０２〜０．３とした。
【選択図】図６

Description

本発明は、制振型２重フレーム構造及びフレーム状制振器具に関する。

従来、地震力や風力による振動を抑制するようにしたブレースが提案されている。この種のブレースとして、ブレース材自体に塑性変形可能な低降伏点鋼材を用いて、塑性変形により振動エネルギーを吸収するようにしたものがある（特許文献１）。

しかし、この構成ではブレース材全体が塑性変形をするので、大地震などによってブレース全体がダメージを受けてしまう。

これに対してブレース材とは別に制振部材を組み込んだブレースシステムも提案されている。例えばブレースの斜材と梁との接続部に弾塑性ダンパー及び粘性ダンパーを直列に配置したものが知れている（特許文献２）。また上梁の中間部から下梁及び柱の交差箇所へ延びるブレース材の先端を、下梁と柱との間に架設した斜めの制振材に連結したものが知られている（特許文献３）。

しかしながら、これらのシステムは、ブレース材以外に大掛かりな制振構造が必要となり、普通のブレースに比べて施工コストが高くなる。

もっとシンプルな制振ブレースとして、柱及梁で区画される構面の四隅から中央へ延びる４本の斜材の先端部を、４本の帯状金属板で連結したものが提案されている（特許文献４）。ブレースの先端部は、２枚の帯状金属片の各端部の間に挟まれ、ボルト止めされている。
特開平１０−３０６６１５号 特開平１１−０２２２３８号 特開平１０−３１７７１１号 特開２０００−０２７４８３

特許文献４の制振ブレースは、４本の斜材の先端部を、それぞれ帯状金属板を介して接合しただけであり、制振部である４枚の帯状金属板が相互に直接連結されていない。従って一個の制振部として振動エネルギーを吸収する構造ではなく、十分な制振機能を期待しにくい。斜材の先端部を、隣接する２つの帯状金属板の端部の間に挟んで、現場で施工するという構造であるが、作業の迅速を求められる現場作業で制振部の要部が形成されるため、施工不良により制振作用を発揮できない可能性もある。また特許文献４では、上記構成の変形例としてボックス材を輪切りにして４角形の枠体とし、この枠体の各角部に連結部を溶接した構造をも提案している（同文献段落００１３及び図４）。しかし、この構造では角部の強度が弱く、十分な剛性が得られない。

本発明の第１の目的は、構造物の相互に交差する各２条の構造材で形成する大形フレームに対して、一定縮小率で縮小した小形のスケーリングフレームを、斜材を介して連結し、このスケーリングフレームが斜材とは別体の一個のフレームとして塑性変形することで制振機能を発揮するものを提案することである。

本発明の第２の目的は、上記のスケーリングフレームに相当する剛性フレームと継手とを有し、この継手を介して斜材に容易に接続可能なフレーム状制振器具を提案することである。

本発明の第３の目的は、簡単な構造でありながら、十分な強度と制振性能を有するフレーム状制振器具を提案することである。

第１の手段は、
構造物の柱・梁のように相互に交差する各方向２条の構造材で形成する大形フレームと、
この大形フレームを一定比率で相似的に縮小した小形のスケーリングフレームとを含み、
これら両フレームの角部を対角方向の斜材で繋ぐことで、大形フレームに応じてスケーリングフレームが変角的に塑性変形するように形成した制振型２重フレームであって、
上記スケーリングフレームを、斜材６とは別体である剛性フレーム１２とし、
かつこの剛性フレームの軸棒部１６の間の各角部を、剛性フレーム１２の変角運動に抵抗する剛性角部１４として、この剛性角部の外方から斜材との継手１８を外方へ突出し、
さらに大形フレーム３の寸法に対する剛性フレーム１２の寸法の縮小率を、０．０２〜０．３としている。

本手段では、図１に示すように、構造物の縦・横の構造材で形成される大形フレームの内側に、この大形フレームを相似的に一定の縮小率でスケーリングして小形のフレームを、斜材を介して連結した制振型の２重フレームを提案している。「スケーリング」とは、原型に対して、それを模した型を一定縮尺で設計することをいう。また、「フレーム」とは、複数の軸を、軸の端部を節点として直接接合され、閉図形を形成するものをいう。

本手段の第１の特徴は、大小の２つのフレームをほぼ相似形として、大きなフレームに追従して小さなフレームが変角運動するようにしたことである。そしてこの小さなフレームが塑性変形により振動エネルギーを吸収し、変形に抵抗するために、制振機能が発揮される。「相似的」の意味は後で述べる。

「相似的」という用語に対しては、２点ほど解説を加える。第１に、図１１Ａ及び図１２Ａに示すように正面方向から見て相似的ということである。側方から見て大形フレームとスケーリングフレームとが一定縮尺であることまでは要求されない（図１１Ｂ及び図１２Ｂ参照）。２つのフレームが変角運動をするためには、正面方向から見た両フレームの寸法が相似的であれば足り、側方から見た形状は関係がないからである。第２に、２つのフレームの正面形状が相似的であると言っても、対応する軸部の長さ（図１１Ａ及び図１２ＡのＨとｈ、及びＷとｗ）が一定の縮尺であり、対応する角度が等しければよいという意味である。換言すれば、フレームの輪郭、あるいは力の作用線であるフレームの中心線（図１１Ａ及び図１２ＡのＦ及びｆ）が相似すればよく、正面方向から各フレームの巾（図１１Ｂ及び図１２ＢのＴ及びｔ）の比が同じ縮尺でなくても構わない。その理由は、各フレームの巾に関しては、所要強度を実現するために設計上の自由度を残しておく必要があるからである。

本手段の第２の特徴は、大形フレームに対するスケーリングフレームの正面方向から見たサイズの縮小率（α）を０．０２〜０．３としたことである。２重フレーム構造の剛性は、大形フレームの寸法に対するスケーリングフレームの寸法の縮小率αの３乗に反比例し、またスケーリングフレームの厚さｔの３乗に比例する。この関係に基づいて外力と変位量との関係をシミュレーションした一例の結果を図１３に示す。こうした強度計算のシミュレーションを重ねた結果、大形フレームに対するスケーリングフレームのサイズの縮小率として最も好適な数値はα＝０．０５である。縮小率の上限値は、強度計算の結果から０．３、より好適な数値は０．１である。縮小率の下限値は０．０２としている。この下限値は理論的に導かれた数値というよりは実施上の制約に基づく。一般的な大形フレームのサイズを上下３ｍ、左右２ｍとし、これに縮小率０．０２を乗ずると、スケーリングフレームのサイズは、上下長さ６０ｍｍ、左右長さ４０ｍｍということになる。これよりも小さいサイズとなると、スケーリングフレームの単位断面積に生ずる負荷も大きくなるし、加工も難しくなるからである。

本手段の第３の特徴は、スケーリングフレームを、剛性角部を有する剛性フレームとしたことである。これについては後述する。

「構造物の相互に交差する各２条の構造材」とは、構造物の一つの構面において一方向に延びる２条の構造材、及びこれらと交差する方向に延びる２条の構造材をいう。本発明を垂直壁の構面に適用するときには、２条の柱及び２条の梁とすることができる。本明細書では主要な適用例を垂直壁の構面としているが、発明の趣旨からは垂直壁でなければ適用できないというものではない。

さらに本明細書において、「斜材」とは、鉄筋、鋼管などの如く張力に耐え得る材料であれば足りるものとする。

第２の手段は、柱・梁で構成される大形フレームに斜材を経て連続する小形のスケーリングフレーム部分を構成するためのフレーム状制振器具において、
正面方向から見て平行四辺形状の剛性フレーム１２の各角部を、剛性フレーム１２の変形運動に抵抗する剛性角部１４として、この剛性角部の外側から、上記斜材との継手１８を外方へ連続的に突設し、
かつ各剛性角部１４間の軸棒部１６同士を、直接連結するか或いは一体として連続させることで、継手付きの剛性フレームとして一体的に構成しることで、継手付きの剛性フレームとして一体的に構成している。

本手段は、上記の制振式２重フレーム構造のスケーリングフレーム部分を形成するのに適当なフレーム状制振器具を提案している（図２・図５〜図９参照）。この制振器具は、スケーリングフレームに相当する平行四辺形状の剛性フレームと継手とを含む。この継手付きの剛性フレームは全体として一体的に構成されている。なお、本明細書では、「一体的」という用語を、最初から一体に成形する態様と、複数のパーツを合体させ、連結する態様とを含むものとし、単に「一体に」という場合と区別している。具体的には、剛性フレームの各軸棒部を、本願図５から図８の如く相互に直接に連結させるか、あるいは本願図２から図３の如く互いに連続させており、特許文献４のように斜材の先端部を介在させていない。このようにすることで、斜材とは別体の製品として十分な制振機能を有するように設計・製造することができる。さらに本手段の剛性フレームは、角部の強度を強化して変角運動に抵抗する剛性角部としている。

「剛性フレーム」は、角部が屈曲する変角運動をすることが可能な寸法と太さとを有し、その運動の際に塑性変形することで振動エネルギーを吸収する。「剛性」という言葉は、本明細書において、外力に対する各部分の変形のし易さを表す言葉である。一般的にフレーム構造において、平行四辺形の辺部である軸棒部に比べて角部は応力が集中するので、変形し易い。従って図４のように本発明の制振器具を、軸（軸棒部）と節点（角部）とでなる長方形の軸構造として表すと、正立の状態から斜めに傾斜した状態へ、軸の長さが変わらずに節点の角度が変わる変角運動する。この変角運動を実現する条件の一つとして、剛性フレームの形状を平行四辺形としている。典型的な形は長方形又は正方形である。

「剛性角部」とは、“剛性フレーム１２の変形運動に抵抗する”という機能を有し、さらに、主として剛性角部における塑性変形により振動エネルギーを吸収するものである。これらの機能を実現するために、剛性角部は、上述の変角運動が可能なフレーム構造の特性を損なわない程度に強化された角部となっている。その強度は、単に軸棒部を屈折して得られる角部の強度よりも大とするものとする。少なくとも特許文献４のようにボックス材を輪切りにしただけではそうした強度が得られない。角部を強化する方法としては、角部を形成する部分の材厚を大にすることが考えられる。例えば図２と図３の例のように角部から突出する継手を、軸棒部と連続形成することで、角部から継手の基部への連続部分を肉厚にすることができる。さらに図５と図６の例、及び図７と図８の例では軸棒部を形成する枠形成部分から連続部分を一体に突出し、２枚の連続部分を重ねて接合することで角部の強度を高めている。図９と図１０の例では、剛性フレームを上下２段の枠体で形成し、一方の枠体について枠形成部分から突出する２つの連続部分を重ねて強度を確保している。

「継手」は、斜材と連結するための部分である。連結の方法は、溶接・ボルト止め・ねじ止めなど確実に連結できるならば何でもよい。もっとも本発明のフレーム状制振器具が震災などによりダメージを受けたときに容易に交換できるように、斜材に対して継手を着脱自在な構造とすることが有利である。継手は剛性角部の外側から一体として連続的に突出することが望ましい。

第３の手段は、第２の手段を有し、かつ
上述の継手１８付きの剛性フレーム１２全体を、塑性変形可能な４本の線状部材２４を合体させることで形成し、
各線状部材２４は、上記平行四辺形の少なくとも一辺に対応する枠形成部分２６と、各枠形成部分の両側から、平行四辺形の対角方向外方へ突出する連結部分２８とを有し、
隣接する線状部材２４の連結部分２８を連結させるとともに、これら連結した２つの連結部分の一方から対角方向外方へ継手１８を延長している。

本手段では、本発明の制振器具の形態である継手付き剛性フレームをどのように構成するかを提案している（図５〜図１０参照）。普通の設計思想では、本発明の制振器具を、機能の面から、制動部である剛性フレームと、フレーム材との継手との２パーツに分け、各パーツの構造を考えるであろう。しかしながら、本発明では、シンプルな構成で大きな強度を実現するために、剛性フレームのフレーム構成部分から連結部分を経て継手に至る線状部材を複数組み合わせて接合することで上記制振器具を形成している。

「線状部材」とは、棒材や帯板材などの細長い材料であって、引っ張り力及び屈曲力に対して対抗できるものをいう。

「連結部分」は、線状部材を連結するのに十分な巾及び長さを有する。ボルト止めする場合には、図５に示す如く連結部分の基端部（フレーム側の端部）近くで固定することが望ましい。

第４の手段は、第３の手段を有し、かつ
上記各線状部材２４の枠形成部分２６は、上記平行四辺形の一辺に対応しており、４つの線状部材２４を正面方向から見て上下及び左右の四方に配して、隣り合う連結部分を連結させている。

本手段では、各線状部材を四方に配して各端部を連結した構造を提案している（図５〜図８参照）。構造が単純なので作用上の不都合を生じにくく、期待した制振機能を得やすい。線状部材は後述の好適な実施例の如く帯板状に形成するとよく、主にその板厚の設計により剛性の大きさを設計し易い。また、なお、本手段において、上・下・左・右という言葉は相互の相対的な位置を特定するために用いている。

第５の手段は、第３の手段を有し、かつ
上記線状部材２４の枠形成部分２６は、上記平行四辺形の二辺に対応しており、
２本の線状部材２４を、継手１８が平行四辺形の一方の対角方向に向くように連結させて第１の枠体３２とし、
他の２本の線状部材２４を、継手１８が平行四辺形の他方の対角方向に向くように連結させて第２の枠体３４とし、
これら第１の枠体３２と第２の枠体３４とを前後方向に重ねて接合することで、剛性フレーム１２の各剛性角部１４において、一方の枠体の線状部材２４が継ぎ目なく通過している。

本手段では、線状部材が平行四辺形状の剛性フレームの隣り合う２辺に対応しており、２本一組の線状部材を連結して、対角方向に継手を突出した枠体を構成している（図９〜図１０参照）。これら枠体を、両対角方向に継手を配向するように重ね合わせ、接合させている。線状部材は棒材とし、これを上記平行四辺形の２辺に対応するように屈曲することで形成すればよい。比較的容易に製造可能な構造でありながら、強度の面でも優れている。何故ならば、剛性フレームの各剛性角部を何れかの線状部材が連続しているからである。

第１の手段に係る発明によれば、剛性フレームを、柱及び梁で形成される大形フレームに相似させたから、変角運動がスムーズとなり、フレーム状制振器具の寸法を、大形フレームの寸法との比によって決めたから十分な剛性が得られ、十分な制振作用が得られる。

第２の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○剛性フレーム１２は、全体として変形に抵抗するように、隣り合う軸棒部１６同士を、直接連結するか或いは一体として連続させたから、十分な制振機能を発揮する。
○従来のブレースでは鉄筋全体が損傷するのに対して、本発明のフレーム状制振器具と大形フレームとを斜材を介して連結した構造では、フレーム状制振器具に破壊が集中するから、このフレーム状接続部を鉄筋から切離して、フレーム状制振器具を交換すればよく、有利である。

第３の手段に係る発明によれば、４本の線状部材を合体させて形成するから、また、連結部分２８から継手１８を延長しているから、構造がシンプルとなり、容易に製造することができる。

第４の手段に係る発明によれば、４つの線状部材２４の連結部分を連結させた簡易な構造だから、安定して制振機能を発揮できる。

第５の手段に係る発明によれば、第１の枠体３２と第２の枠体３４とを重ね合わせて接合し、各剛性角部１４において一方枠体の線状部材２４が継ぎ目なく通過するようにしたから、安価な構成でありながら十分な強度が得られる。

図１から図４は、本発明の第１の実施形態に係るフレーム状制振器具付きの制振式２重フレーム構造を示している。

この制振式２重フレーム構造２は、大形フレーム３と、斜材６と、スケーリングフレームを含むフレーム状制振器具１０とで構成されている。

大形フレーム３は、相互に交差する一対の柱４と上下一対の梁５とが形成する、長方形状のフレームである。

斜材６は、大形フレーム３の構面９内を、柱及び梁の交差箇所８である四隅から内方へ延びており、その先端部をフレーム状制振器具１０によって固定されている。図示例の斜材の中間部にはターンバックル７が付設されている。もっともターンバックルを省略することもできる。

フレーム状制振器具１０は、剛性フレーム１２と４つの継手１８とで形成している。フレーム状制振器具は、鋼材などの塑性変形可能な素材で形成する。

上記剛性フレーム１２は、屈曲可能な４つの剛性角部１４と、各剛性角部の間の軸棒部１６とを有している。剛性フレーム１２は、上記大形フレーム３と相似な長方形に形成されている。図示例では、作図上の都合から、大形フレーム３に対する剛性フレーム１２の寸法比がα＝０．１程度としているが、図１３に示すようにα＝０．０５とすると、剛性は著しく向上する。もっとも大形フレーム３の大きさは一定であるので、αを極端に小さくすると、剛性フレームの寸法も小さくなり、フレームの厚さを十分に確保しにくい。そこでαの下限値を一応０．０２としている。図示の剛性フレームは、一体型の角形リング状であり、この構成では強度が大きい反面、加工しにくく、例えば金型で成形すると金型の製作にコストがかかる。より製作し易い実用的な形態については、後の実施形態で説明する。

上記継手１８は、剛性フレーム１２の各剛性角部１４から対角方向外方へ突出している。各継手は、斜材を接合するのに十分な面積の取付け面（溶接面）２０を有する（図３参照）。

上記構成を組み立てるときには、まず斜材６のターンバックルを緩めた状態で、各継手１８の取付け面２０に斜材６の先端部を溶接する。そして継手と斜材とが確実に固定された後に上記ターンバックルを締めればよい。図１の状態から地震動を受けると、図４に示すように柱・梁が揺れ、これにより斜材６に引っ張られて剛性フレーム１２が変角運動する。これにより主に剛性フレームの剛性角部１４において塑性変形が生じ、振動エネルギーが吸収される。地震などによりフレーム状制振器具がダメージを受けたときには、斜材６の先端からフレーム状制振器具の継手１８を適当な切離手段で切除して、新しいフレーム状制振器具と交換すればよい。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。これらの説明において、第１の実施形態と同じ構成については、同一の符号を用いることで解説を省略する。

図５及び図６は、本発明の第２の実施形態に係るフレーム状制振器具１０を示している。この実施形態では、フレーム状制振器具１０を４つの線状部材２４で形成している。各線状部材２４は、帯板形状であり、その帯板の巾方向を正面方向に向けて、これら線状部材を、剛性フレームの輪郭である長方形の各辺に対応して設置する。この長方形の長辺に対応する２つの線状部材同士、及び短辺に対応する２つの線状部材同士はそれぞれ同一形状である。また図６に示す線状部材２４の材厚ｔ及び正面方向の奥行きｄは、いずれの線状部材についても同じである。各線状部材２４は、枠形成部分２６の両端から連結部分２８を突出している。枠形成部分２６に対する連結部分２８の突出角度は何れも鈍角である。従ってこれら線状部材２６を一枚の板材から屈曲させても屈曲部分が弱くなることがない。各連結部分の隣り合う剛性フレームの連結部分２８を重ね合わせ、これら連結部分のうちフレーム近くの基端部分に予め穿設した貫通孔に挿通して、ボルト（高力ボルト）とナット３０とで固定する。この構成では、２枚の板状の連結部分２８の基部で剛性角部１４を形成しており、第１の実施形態の如く単一のリング状の枠板で剛性フレームを形成する態様と比較する場合、板厚が同じとすると、より大きな剛性が得られる。

また、重ね合わせた２枚の連結部分２８の一方の先端から継手１８を一体に延長する。この構成では、予め線状部材２４である帯板にボルト挿通用の孔を穿設する必要がある。ある程度製造コストがかかる反面、溶接などの手段を用いる場合に比べて安定した品質が期待できる。好適な図示例では、相互に組み付ける前の平板状の帯板の剛性角部対応箇所に、巾方向に板材を横断する溝２９を穿設している。そしてこの溝穿設箇所を内側にして折り曲げると、両端部が屈曲した線状部材２４の形状が得られるようにしている。

上記構成によれば、各線状部材２４の枠形成部分２６が、フレームの輪郭である長方形の一辺に対応している。そして枠形成部分２６から連結部分が一体的に連続し、さらにこの連結部分の一方から継手１８が連続している。従って継手から連結部分を経て、剛性フレームを構成する枠形成部分２６まで、構造的な不連続点がないから、斜材からの張力によって破損しにくい。さらに剛性角部は２枚の連結部分の基部で形成しているから、変角運動に対する抵抗が大きい。

図７及び図８は、本発明の第３の実施形態に係るフレーム状制振器具１０を示している。この実施形態では、第２の実施形態のように連結部分２８をボルト止めする替わりに、連結部分を相互に溶接している。ボルト止め用の貫通孔を穿設する手間が必要ないので安価に製造することができる。

図９及び図１０は、本発明の第４の実施形態に係るフレーム状制振器具１０を示している。この実施形態では、線状部材２４を棒状部材としている。図示例では丸棒を使用している。そして線状部材２４は、剛性フレームの輪郭である長方形の隣接２辺に相当する枠形成部分２６を有し、さらに枠形成部分２６の両端から対角方向外側へ連結部分２８を連続させている。隣り合う２本の線状部材２４の連結部分２８を相互に溶接などにより接合して第１の枠体３２を形成する。同様に隣り合う２本の線状部材２４の連結部分２８を相互に接合して第２の枠体３４を形成する。そうして相互に重ねた連結部分の一方から継手１８を延長している。第１の枠体３２と第２の枠体３４とは、図１０に示すように正面方向に重ね合わせて接合する。重ね合わせる際には、第１の枠体からの継手１８が上記長方形の対角方向一方へ、第２の枠体からの継手１８が上記長方形の対角方向他方へそれぞれ配向させるように、両枠体を重ねる。尚、図面では、継手１８の外面に、斜材との接続用のネジ部３６を形成している。

本実施形態においては、曲げやすい丸棒を線状部材としているので、廉価に製造することができる。また、線状部材２４を長方形の２辺に亘って延長し、剛性フレームの剛性角部１４において一方枠体の線状部材２４が切れずに通過するようにしたから、引っ張り力に対して十分な強度を確保することができる。さらにまた各剛性角部１４において他方枠体の２つの線状部材２４の連続部分２８を重ね合わせ、接合させたから、変角運動に対する抵抗力も確保できる。

図１１及び図１２は、第２実施形態に対応する具体的な実施例を示している。本実施例では、２本の柱及び２本の梁で形成される大形フレーム３と、スケーリングフレームである剛性フレーム１２との縮小率をα＝０．０５としている。つまり大形フレームの巾方向中心線Ｆのうち長辺相当部分の長さをＨ，短辺相当部分の長さをＷ，剛性フレームの巾方向中心線ｆのうち長辺相当部分の長さをｈ、短辺相当部分の長さをｗとすると、α＝ｈ／Ｈ＝ｗ／Ｗ＝０．０５である。しかしながら、大形フレームの奥行き距離をＤ，剛性フレームの奥行き距離をｄとするとき、これらの距離の比（ｄ／Ｄ）は必ずしもαと一致しない。好適な一例として、本実施例では大形フレームのサイズをＨ＝３０００ｍｍ、Ｗ＝２０００ｍｍ、奥行きをＤ＝２００ｍｍとする。この場合に、上記縮小率を奥行き距離にまで当てはめると、剛性フレームのそれは１０ｍｍとなる。しかし、それでは斜材を取り付けるスペースもなく、また制振機能を発揮するための強度も確保できない。そこで図示例では、奥行き距離を１００ｍｍとしている。同様に大形フレームの巾Ｔとスケーリングフレームとの巾ｔとの比も、上記縮小率αには従わない。本実施例では大形フレームの巾をＴ＝２００ｍｍとする。この巾に上記縮小率を当てはめるとｔ＝１０ｍｍとなる。この巾は実現不可能ではないが、本実施例では好適な巾として、ｔ＝１２ｍｍとｔ＝２４ｍｍとしている。剛性フレームと継手とからなるフレーム状制振器具は鋼材などで形成することができる。

図１３は、本実施例において材厚を変えて剛性フレームに対してかかる荷重と変位との変化をシミュレーションしたものである。条件としては、構面に対する剛性フレームの寸法比（縮小率）をα＝０．１及びα＝０．０５と、また材厚をｔ＝１２ｍｍ及びｔ＝２４ｍｍと代えて４つのパターンで考察した。同図に示す各パターンを表すラインのうち水平部分は、降伏後の状態なので考慮から外す。そうすると、同じ荷重に対して、αが小さいほど変位も減少することが分かり、剛性が大きくなっていることが分る。また同じαでは、材厚が大きいほど、同一の荷重に対して変位が少なくなり、剛性が増大する。

本発明の第1の実施形態に係る制振式２重フレーム構造の正面図である。 図１の２重フレーム構造のフレーム状制振器具の正面図である。 図２のフレーム状制振器具の斜視図である。 図１の制振式２重フレーム構造の作用説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るフレーム状制振器具の正面図である。 図５のフレーム状制振器具の斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るフレーム状制振器具の正面図である。 図７のフレーム状制振器具の斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るフレーム状制振器具の正面図である。 図９のフレーム状制振器具の斜視図である。 本発明に係る制振式２重フレーム構造の実施例の正面図（同Ａ）及び縦断面図（同Ｂ）である。 図１０の実施例の要部の正面図（同Ａ）及び縦断面図（同Ｂ）である。 図１１及び図１２の実施例において接続具の条件を変えた場合の荷重と変位との関係を示すグラフである。

符号の説明

２…制振式２重フレーム構造 ３…大形フレーム ４…柱 ５…梁
６…斜材 ７…ターンバックル
８…交差箇所 ９…構面
１０…フレーム状制振器具 １２…剛性フレーム １４…剛性角部 １６…軸棒部
１８…継手 ２０…取付け面
２４…線状部材 ２６…枠形成部分 ２８…連結部分
２９…溝 ３０…ナット
３２…第１の枠体 ３４…第２の枠体 ３６…ネジ部

Claims (5)

1. 構造物の柱・梁のように相互に交差する各方向２条の構造材で形成する大形フレームと、
   この大形フレームを一定比率で相似的に縮小した小形のスケーリングフレームとを含み、
   これら両フレームの角部を対角方向の斜材で繋ぐことで、大形フレームに応じてスケーリングフレームが変角的に塑性変形するように形成した制振型２重フレームであって、
   上記スケーリングフレームを、斜材６とは別体である剛性フレーム１２とし、
   かつこの剛性フレームの軸棒部１６の間の各角部を、剛性フレーム１２の変角運動に抵抗する剛性角部１４として、この剛性角部の外方から斜材との継手１８を外方へ突出し、
   さらに大形フレーム３の寸法に対する剛性フレーム１２の寸法の縮小率を、０．０２〜０．３としたことを特徴とする、制振型２重フレーム構造。
2. 柱・梁で構成される大形フレームに斜材を経て連続する小形のスケーリングフレーム部分を構成するためのフレーム状制振器具において、
   正面方向から見て平行四辺形状の剛性フレーム１２の各角部を、剛性フレーム１２の変形運動に抵抗する剛性角部１４として、この剛性角部の外側から、上記斜材との継手１８を外方へ連続的に突設し、
   かつ各剛性角部１４間の軸棒部１６同士を、直接連結するか或いは一体として連続させることで、継手付きの剛性フレームとして一体的に構成しることで、継手付きの剛性フレームとして一体的に構成したことを特徴とする、フレーム状制振器具。
3. 上述の継手１８付きの剛性フレーム１２全体を、塑性変形可能な４本の線状部材２４を合体させることで形成し、
   各線状部材２４は、上記平行四辺形の少なくとも一辺に対応する枠形成部分２６と、各枠形成部分の両側から、平行四辺形の対角方向外方へ突出する連結部分２８とを有し、
   隣接する線状部材２４の連結部分２８を連結させるとともに、これら連結した２つの連結部分の一方から対角方向外方へ継手１８を延長したことを特徴とする、請求項２記載のフレーム状制振器具。
4. 上記各線状部材２４の枠形成部分２６は、上記平行四辺形の一辺に対応しており、４つの線状部材２４を正面方向から見て上下及び左右の四方に配して、隣り合う連結部分を連結させたことを特徴とする、請求項３記載のフレーム状制振器具。
5. 上記線状部材２４の枠形成部分２６は、上記平行四辺形の二辺に対応しており、
   ２本の線状部材２４を、継手１８が平行四辺形の一方の対角方向に向くように連結させて第１の枠体３２とし、
   他の２本の線状部材２４を、継手１８が平行四辺形の他方の対角方向に向くように連結させて第２の枠体３４とし、
   これら第１の枠体３２と第２の枠体３４とを前後方向に重ねて接合することで、剛性フレーム１２の各剛性角部１４において、一方の枠体の線状部材２４が継ぎ目なく通過していることを特徴とする、請求項３記載のフレーム状制振器具。
   
   
   

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