JP2014015729A - 構造物の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】柱材と梁材とで形成される矩形の空間の全面的な使用を不要とすることにより、既設の構造物では制振手段を組み込む上でのスペース的な制約を少なくして補強工事を容易化し、新設の構造物ではレイアウト上の自由度を高めつつ、耐震性能の向上を図り得る構造物の制振構造を提供する。
【解決手段】地震発生時における柱材２の傾動に伴い、前記補助柱材４が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつその上端が上側の梁材３に沿う方向へ相対的にスライドし、第一屈曲リンク７及び第二屈曲リンク８がそれぞれの第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａで屈曲することにより、制振手段９が伸縮するようにして制振構造１０を構成する。
【選択図】図１−Ｂ

Description

本発明は、構造物の制振構造に関するものである。

一般に、火力発電所のボイラ支持架構、各種プラントにおける配管支持架構、コンベヤ設備等の鉄骨で組まれる構造物は、上下方向へ延び且つ横方向へ間隔をあけて配設される柱材と、該柱材間に掛け渡すよう上下方向へ間隔をあけて配設される梁材とを有している。

従来においては、前記柱材と梁材との接合部間に、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むことにより、耐震性能を向上させることが行われていた。

前記構造物の耐震性能を向上させることは、近年、大地震が頻発していることから、新設の構造物は勿論のこと、既設の構造物においても非常に重要視されており、補強工事の要求が高まっているのが現状である。

尚、前述の如き構造物の制振構造と関連する一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。

特開２００５−１７９９３６号公報

しかしながら、特に既設の構造物において、前述のように柱材と梁材との接合部間に、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのでは、柱材と梁材とで形成される矩形の空間を全面的に使用するため、該空間の中央部に設置済みの機材や配管等が存在していた場合、前記弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むためのスペースが確保できなくなり、補強工事が行えなくなるという問題を有していた。

又、新設の構造物においては、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むと、柱材と梁材とで形成される矩形の空間を全面的に使用せざるを得なくなるため、該空間の中央部に機材や配管等を設置することが困難となって、レイアウト上の制約が大きくなり、好ましくなかった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、柱材と梁材とで形成される矩形の空間の全面的な使用を不要とすることにより、既設の構造物では制振手段を組み込む上でのスペース的な制約を少なくして補強工事を容易化し、新設の構造物ではレイアウト上の自由度を高めつつ、耐震性能の向上を図り得る構造物の制振構造を提供しようとするものである。

本発明は、上下方向へ延び且つ横方向へ間隔をあけて配設される柱材と、該柱材間に掛け渡すよう上下方向へ間隔をあけて配設される梁材とを有する構造物の制振構造において、
前記柱材間に一方の柱材から横方向へ設定間隔をあけて上下方向へ延びるよう配設され、上下端のいずれか一方が梁材に対し固定され且つ上下端のいずれか他方が梁材に沿う方向へスライド自在に配設される補助柱材と、
該補助柱材及び前記一方の柱材の上端部間に掛け渡すようピン連結され且つ中間部に第一屈曲点を有する第一屈曲リンクと、
前記補助柱材及び前記一方の柱材の下端部間に掛け渡すようピン連結され且つ中間部に第二屈曲点を有する第二屈曲リンクと、
前記第一屈曲点及び第二屈曲点を連結する制振手段と
を備え、
地震発生時における前記柱材の傾動に伴い、前記補助柱材が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつその上下端のいずれか他方が梁材に沿う方向へ相対的にスライドし、前記第一屈曲リンク及び第二屈曲リンクが屈曲することにより、前記制振手段が伸縮するよう構成したことを特徴とする構造物の制振構造にかかるものである。

上記手段によれば、以下のような作用が得られる。

地震が発生し構造物が水平方向へ振動して前記柱材が傾動すると、前記補助柱材が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつその上下端のいずれか他方が梁材に沿う方向へ相対的にスライドし、前記第一屈曲リンク及び第二屈曲リンクが屈曲することにより、前記制振手段が伸縮し、地震による構造物の水平方向の振動が減衰される。

この結果、特に既設の構造物において、従来のように柱材と梁材との接合部間に、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのとは異なり、柱材と梁材とで形成される矩形の空間を全面的ではなく部分的に使用するだけで済むため、該空間の中央部に設置済みの機材や配管等が存在していたとしても、前記第一屈曲点及び第二屈曲点を連結する制振手段を組み込むためのスペースは確保することが可能となり、該制振手段を組み込む上でのスペース的な制約が非常に少なくなり、補強工事が行いやすくなる。

又、新設の構造物においては、前記第一屈曲点及び第二屈曲点を連結する制振手段を組み込んだとしても、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのとは異なり、柱材と梁材とで形成される矩形の空間を全面的ではなく部分的に使用するだけで済むため、該空間の中央部に機材や配管等を設置可能となって、レイアウト上の自由度が増すこととなり、好ましい。

前記構造物の制振構造においては、前記補助柱材のスライド自在に配設される側の端部に、前記梁材に接して転動する転動部材又は前記梁材に接して滑動する滑動部材を設けることができる。

又、前記構造物の制振構造において、前記制振手段は、弾塑性ダンパ、粘性ダンパ、又は摩擦ダンパとすることができる。

本発明の構造物の制振構造によれば、柱材と梁材とで形成される矩形の空間の全面的な使用を不要とすることにより、既設の構造物では制振手段を組み込む上でのスペース的な制約を少なくして補強工事を容易化し、新設の構造物ではレイアウト上の自由度を高めつつ、耐震性能の向上を図り得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の構造物の制振構造の第一実施例を示す要部側面図であって、地震が発生していない通常状態を示す図である。 本発明の構造物の制振構造の第一実施例を示す要部側面図であって、地震が発生し構造物が水平方向へ振動して柱材が一方向へ傾動した状態を示す図である。 本発明の構造物の制振構造の第一実施例を示す要部側面図であって、地震が発生し構造物が水平方向へ振動して柱材が反対方向へ傾動した状態を示す図である。 （ａ）は本発明の構造物の制振構造の第一実施例において、柱材と梁材とで形成される矩形の空間を示す側面図、（ｂ）は本発明の構造物の制振構造の第一実施例を示す平面図である。 本発明の構造物の制振構造の第二実施例を示す要部側面図であって、地震が発生していない通常状態を示す図である。 本発明の構造物の制振構造の第二実施例を示す要部側面図であって、地震が発生し構造物が水平方向へ振動して柱材が一方向へ傾動した状態を示す図である。 本発明の構造物の制振構造の第二実施例を示す要部側面図であって、地震が発生し構造物が水平方向へ振動して柱材が反対方向へ傾動した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１−Ａ〜図２は本発明の構造物の制振構造の第一実施例であって、１はボイラ支持架構や配管支持架構或いはコンベヤ設備等の構造物であり、該構造物１は、上下方向へ延び且つ横方向へ間隔をあけて配設される柱材２と、該柱材２間に掛け渡すよう上下方向へ間隔をあけて配設される梁材３とを有している。

前記柱材２間には、一方の柱材２から横方向へ設定間隔Ｓをあけて上下方向へ延びる補助柱材４を配設し、該補助柱材４の下端は、前記梁材３に対し固定し、前記補助柱材４の上端は、梁材３に沿う方向へスライド自在に配設する。前記補助柱材４は、既設の柱がある場合には、それを利用し、既設の柱が特にない場合には、新たに設けるようにする。

前記補助柱材４のスライド自在に配設される上側の端部には、前記梁材３に接して転動するコロやローラ等の転動部材５を設けてある。尚、前記転動部材５の代わりに、前記梁材３に接して滑動する滑動部材６（例えば、テフロン（登録商標）コーティングされた板等）を設けることも可能である。但し、前記補助柱材４によって構造物１に加わる上下方向の荷重を支持する必要がない場合には、前記転動部材５や滑動部材６を設けずに前記補助柱材４のスライド自在に配設される上端と上側の梁材３との間に隙間をあけてスライド可能としても良い。

前記補助柱材４及び前記一方の柱材２の上端部間には、中間部に第一屈曲点７ａを有する第一屈曲リンク７を掛け渡すようピン連結し、前記補助柱材４及び前記一方の柱材２の下端部間には、中間部に第二屈曲点８ａを有する第二屈曲リンク８を掛け渡すようピン連結し、前記第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａを連結する制振手段９を設ける。前記制振手段９としては、例えば、弾塑性ダンパ、粘性ダンパ、又は摩擦ダンパのいずれかを用いることができる。

本第一実施例の場合、地震発生時における前記柱材２の傾動に伴い、前記補助柱材４が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつその上端が上側の梁材３に沿う方向へ相対的にスライドし、前記第一屈曲リンク７及び第二屈曲リンク８がそれぞれの第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａで屈曲することにより、前記制振手段９が伸縮するようにして制振構造１０を構成してある。

尚、例えば、図２（ａ）に示すように、前記構造物１において、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間が上下複数段に形成されている場合には、各段に前記制振構造１０を設けることができる。又、前記制振構造１０を設ける箇所は、平面的に見て、例えば、図２（ｂ）に示すように、対角となるコーナー部に設定することができる。

次に、上記第一実施例の作用を説明する。

地震が発生し構造物が水平方向へ振動して前記柱材２が傾動すると、前記補助柱材４が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつ、その転動部材５が上側の梁材３に接して転動する形でスライドし、前記第一屈曲リンク７及び第二屈曲リンク８がそれぞれの第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａで屈曲することにより、図１−Ｂ或いは図１−Ｃに示すように、前記制振手段９が伸縮し、地震による構造物１の水平方向の振動が減衰される。

この結果、特に既設の構造物１において、従来のように柱材２と梁材３との接合部間に、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのとは異なり、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間を全面的ではなく部分的に使用するだけで済むため、該空間の中央部に設置済みの機材や配管等が存在していたとしても、前記第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａを連結する制振手段９を組み込むためのスペースは確保することが可能となり、該制振手段９を組み込む上でのスペース的な制約が非常に少なくなり、補強工事が行いやすくなる。

又、新設の構造物１においては、前記第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａを連結する制振手段９を組み込んだとしても、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのとは異なり、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間を全面的ではなく部分的に使用するだけで済むため、該空間の中央部に機材や配管等を設置可能となって、レイアウト上の自由度が増すこととなり、好ましい。

尚、前記第一屈曲リンク７は、その両端におけるピン連結の部分より第一屈曲点７ａが下に位置するようＶ字形に折れ曲がる形状としているが、前記ピン連結の部分より第一屈曲点７ａが上に位置するよう山形に折れ曲がる形状としても良い。同様に、前記第二屈曲リンク８も、その両端におけるピン連結の部分より第二屈曲点８ａが下に位置するようＶ字形に折れ曲がる形状としているが、前記ピン連結の部分より第二屈曲点８ａが上に位置するよう山形に折れ曲がる形状としても良い。

こうして、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間の全面的な使用を不要とすることにより、既設の構造物１では制振手段９を組み込む上でのスペース的な制約を少なくして補強工事を容易化し、新設の構造物１ではレイアウト上の自由度を高めつつ、耐震性能の向上を図り得る。

図３−Ａ〜図３−Ｃは本発明の構造物の制振構造の第二実施例であって、図中、図１−Ａ〜図２と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１−Ａ〜図２に示す第一実施例と同様であるが、本第二実施例の特徴とするところは、図３−Ａ〜図３−Ｃに示す如く、前記柱材２間に一方の柱材２から横方向へ設定間隔Ｓをあけて上下方向へ延びるよう配設される補助柱材４の上端を前記梁材３に対し固定し、前記補助柱材４の下端を梁材３に沿う方向へスライド自在に配設した点にある。

前記補助柱材４のスライド自在に配設される下側の端部には、前記梁材３に接して転動するコロやローラ等の転動部材５を設けてあるが、該転動部材５の代わりに、前記梁材３に接して滑動する滑動部材６（例えば、テフロン（登録商標）コーティングされた板等）を設けることも可能である。但し、前記補助柱材４によって構造物１に加わる上下方向の荷重を支持する必要がない場合には、前記転動部材５や滑動部材６を設けずに前記補助柱材４のスライド自在に配設される下端と下側の梁材３との間に隙間をあけてスライド可能としても良く、この点は、第一実施例と同様である。

次に、上記第二実施例の作用を説明する。

地震が発生し構造物が水平方向へ振動して前記柱材２が傾動すると、前記補助柱材４が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつ、その転動部材５が下側の梁材３に接して転動する形でスライドし、前記第一屈曲リンク７及び第二屈曲リンク８がそれぞれの第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａで屈曲することにより、図３−Ｂ或いは図３−Ｃに示すように、前記制振手段９が伸縮し、地震による構造物１の水平方向の振動が減衰される。

この結果、本第二実施例の場合も、特に既設の構造物１において、従来のように柱材２と梁材３との接合部間に、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのとは異なり、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間を全面的ではなく部分的に使用するだけで済むため、該空間の中央部に設置済みの機材や配管等が存在していたとしても、前記第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａを連結する制振手段９を組み込むためのスペースは確保することが可能となり、該制振手段９を組み込む上でのスペース的な制約が非常に少なくなり、補強工事が行いやすくなる。

又、本第二実施例の場合も、新設の構造物１においては、前記第一屈曲点７ａ及び第二屈曲点８ａを連結する制振手段９を組み込んだとしても、弾塑性ダンパ等の制振手段を斜材として組み込むのとは異なり、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間を全面的ではなく部分的に使用するだけで済むため、該空間の中央部に機材や配管等を設置可能となって、レイアウト上の自由度が増すこととなり、好ましい。

こうして、第二実施例においても、第一実施例と同様、柱材２と梁材３とで形成される矩形の空間の全面的な使用を不要とすることにより、既設の構造物１では制振手段９を組み込む上でのスペース的な制約を少なくして補強工事を容易化し、新設の構造物１ではレイアウト上の自由度を高めつつ、耐震性能の向上を図り得る。

尚、本発明の構造物の制振構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 構造物
２ 柱材
３ 梁材
４ 補助柱材
５ 転動部材
６ 滑動部材
７ 第一屈曲リンク
７ａ 第一屈曲点
８ 第二屈曲リンク
８ａ 第二屈曲点
９ 制振手段
１０ 制振構造
Ｓ 設定間隔

Claims (3)

1. 上下方向へ延び且つ横方向へ間隔をあけて配設される柱材と、該柱材間に掛け渡すよう上下方向へ間隔をあけて配設される梁材とを有する構造物の制振構造において、
   前記柱材間に一方の柱材から横方向へ設定間隔をあけて上下方向へ延びるよう配設され、上下端のいずれか一方が梁材に対し固定され且つ上下端のいずれか他方が梁材に沿う方向へスライド自在に配設される補助柱材と、
   該補助柱材及び前記一方の柱材の上端部間に掛け渡すようピン連結され且つ中間部に第一屈曲点を有する第一屈曲リンクと、
   前記補助柱材及び前記一方の柱材の下端部間に掛け渡すようピン連結され且つ中間部に第二屈曲点を有する第二屈曲リンクと、
   前記第一屈曲点及び第二屈曲点を連結する制振手段と
   を備え、
   地震発生時における前記柱材の傾動に伴い、前記補助柱材が上下方向へ立設される姿勢を維持しつつその上下端のいずれか他方が梁材に沿う方向へ相対的にスライドし、前記第一屈曲リンク及び第二屈曲リンクが屈曲することにより、前記制振手段が伸縮するよう構成したことを特徴とする構造物の制振構造。
2. 前記補助柱材のスライド自在に配設される側の端部に、前記梁材に接して転動する転動部材又は前記梁材に接して滑動する滑動部材を設けた請求項１記載の構造物の制振構造。
3. 前記制振手段は、弾塑性ダンパ、粘性ダンパ、又は摩擦ダンパである請求項１又は２記載の構造物の制振構造。

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