JP2733917B2 - 制振装置 - Google Patents

制振装置

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JP2733917B2
JP2733917B2 JP4144864A JP14486492A JP2733917B2 JP 2733917 B2 JP2733917 B2 JP 2733917B2 JP 4144864 A JP4144864 A JP 4144864A JP 14486492 A JP14486492 A JP 14486492A JP 2733917 B2 JP2733917 B2 JP 2733917B2
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久幸 山中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、既存の建物を耐震補強
するために用いる制振装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の耐震壁を示す図、図6は従
来の耐震補強用ブレースを示す図である。従来、地震時
に建物に生じる揺れを抑えるために各種の制振装置が提
案されているが、そのいずれもが建物の構築時に組み込
んでおかなければならないものが多く、既存の建物には
適用され難い。そこで、既存の建物を耐震改修する場合
には、図5に示すように、隣接する柱2、2及び梁3、
3間にRCコンクリートによる耐震壁30を、該柱2及
び梁3に支持させる形で打設構築したり、或いは図6に
示すように、ブレース31を、アンカー32により柱2
及び梁3に固定されたフレーム33に懸架する形で、該
柱2及び梁3が地震による水平荷重を受けて建物構造が
変形するのを防止するようにして、耐震補強がなされて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、こういった耐
震改修方法は、既存の建物の耐力を上げる形で補強する
ものであり、耐震壁30やブレース31が柱2及び梁3
に剛支持されるために、地震時の揺れによる振動を吸収
する作用はない、という欠点があった。そこで、既存の
建物においても地震時の揺れによる振動を吸収すること
が出来るように、これを耐震改修することが出来れば、
実に好都合である。また、最近では、上下の梁間に粘弾
性ダンパや弾塑性ダンパを組み込む方法も提案されてい
る。しかし、制振装置の振動吸収方向が梁の伸延方向で
あるために、制震装置が破壊されることなく、効果的に
振動エネルギを減衰するためには隣接する柱梁間に斜め
方向にブレース部材等を設置して、制振装置自体の剛性
を向上させる必要があり、そのために、制振装置自体
が、梁伸延方向に大きな寸法を有する構造となってい
た。こうした装置は、構造物の新築時に組み込む場合に
は、予め壁となる部位に組み込むように設計すればよい
ので、あまり問題は生じなが、既存の構造物に組み込む
場合には、上下の梁間の壁を一度壊してその間に制振装
置を組み込み、再度壁を構築すると言った極めて煩雑で
手間のかかる作業をしなければならず、多くの問題があ
った。そこで、既存構造物の壁を壊すことなく、壁が構
築されていない開放された上下の梁間に制振装置を設置
することが考えられるが、その場合、それまで開放され
た空間であった上下の梁間が、制振装置により閉塞され
るので、振動吸収方向である梁伸延方向に大きな寸法を
有する従来の制震装置では構造物内部の空間の利用勝手
が大幅に制限され、そこに居住するものに多大な不便を
強いることとなる。本発明は、上記事情に鑑み、既存の
構造物の壁が構築されていない上下の梁間に組み込んで
も、梁伸延方向のスペースを大幅に占有することがな
く、簡単に組み込むことが可能で、制振装置自体も十分
な剛性を確保することの可能な耐震補強用の制振装置を
提供するものである。
【0004】本発明は、構造物の上下方向に隣接する梁
(3、3)間に設置されて、該構造物(1)の地震によ
る矢印A、B方向などの前記梁伸延方向に生じる振動の
振動エネルギを弾塑性ダンパにより吸収する制振装置
(5)において、前記制震装置は、ブレース61を有す
る形で枠組状に形成された一対の上部フレーム(6)及
び下部フレーム(6)を有し、前記上部フレームの上部
には前記梁との接続を行なう梁接続部(6c)が形成さ
れ、前記上部フレームの下部には弾塑性ダンパ(10)
との接続を行なうダンパ接続部(6d)が形成されてお
り、前記下部フレームの下部には前記梁との接続を行な
う梁接続部(6c)が形成され、前記下部フレームの上
部には前記弾塑性ダンパとの接続を行なうダンパ接続部
(6d)が形成され、それら上部及び下部フレームを、
各ダンパ接続部が上下方向に対向する形で配置し、前記
上部及び下部フレーム間に前記弾塑性ダンパ(10)
を、それら上部及び下部フレームに形成された前記ダン
パ接続部(6d)を介して、前記弾塑性ダンパ及び上部
及び下部フレームが上下方向に整列した形で接続設置
し、前記弾塑性ダンパは、前記上部及び下部フレームに
ぞれぞれ装着支持されるベースプレート(11)及びそ
れらベースプレート間を上下方向に接続する複数の振動
エネルギ吸収体(12、13b)を有し、前記ベースプ
レート及び、前記上部及び下部フレームのダンパ接続部
及び梁接続部の、前記制振装置設置時の前記梁伸延方向
における幅(W1、W2)を、それらがほぼ等しくなる
形で形成して構成される。なお、()内の番号等は、図
面における対応する要素を示す、便宜的なものであり、
従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるもので
はない。以下の
【作用】の欄についても同様である。
【0005】上記した構成により、本発明は、ブレース
を有する形で枠組み状に形成された上部及び下部フレー
ム(6、6)が制振装置としての剛性を発揮し、制振装
置のフレームの梁伸延方向における幅を、ベースプレー
ト(11)及び、上部及び下部フレームのダンパ接続部
及び梁接続部の幅(W2、W1)とほぼ等しくすること
が可能となるように作用する。
【0006】
【実施例】図1は本発明による制振装置の一実施例を示
す図、図2は図1に示す制振装置の側面図、図3は図1
に示す制振装置に用いられる弾塑性ダンパの一例を示す
図、図4は図3に示す弾塑性ダンパの別の例を示す図で
ある。
【0007】既存の建物である構造物1は、図1に示す
ように、所定の間隔で立設された柱2を有しており、各
柱2間にはそれ等柱2間を接続する形で梁3が水平に設
けられている。図中左右方向に隣接する柱2、2及び上
下方向に隣接する梁3、3間に囲まれた空間には図1左
右に2ヶ並ぶ形のダンパユニット5、5が、図1上側の
梁3と下側の梁3とを接続する形で設けられており、ダ
ンパユニット5、5と周囲の柱2及び上下の梁3との間
には間隙9が形成されている。
【0008】ダンパユニット5は形鋼等により枠組み状
に形成された図1上下一対に並ぶ形の上部フレーム6及
び下部フレーム6を有しており、各フレーム6、6には
その梁側に梁接続部6c、6cが形成されている。各フ
レーム6、6は、梁接続部6c、6c及び複数のアンカ
ー7を介して図1上下の梁3、3にそれぞれ定着支持さ
れている。各フレーム6にはブレース61が、該フレー
ム6の側部における対角線上に配置する形で複数設けら
れており、フレーム6はブレース61により補強された
形で、所定の耐力を保有している。そして、各ダンパユ
ニット5には、図1上下に並ぶ上部及び下部フレーム
6、6間に弾塑性ダンパ10が、図1上側の上部フレー
ム6の下端部6bと図1下側の下部フレーム6の上端部
6aにそれぞれ形成されたダンパ接続部6d、6dを介
して、上部及び下部フレーム及び弾塑性グンパ10が上
下方向に整列した形で接続設置されている。
【0009】弾塑性ダンパ10は、図2及び図3に示す
ように、ベースプレート11、11を有しており、各ベ
ースプレート11は、図中上側のプレート11が図中上
側のフレーム6のダンパ接続部6dに、図中下側のプレ
ート11が図中下側のフレーム6のダンパ接続部6dに
装着支持されている。各ベースプレート11、11間に
は該プレート11、11を接続する形で、複数の振動エ
ネルギ吸収体12が、図2に示すように壁厚方向(図1
紙面と直交方向)に2列をなし、構造物1の振動方向で
ある図3矢印A、B方向、従って、梁3の伸延方向に
数並ぶ形で設けられており、振動エネルギ吸収体12
は、図3に示すように該吸収体12の上下の端部12
a、12bがベースプレート11の図3紙面と直交方向
に伸延する形でそれぞれ形成された溝11aに嵌合され
た形で、該ベースプレート11に固着されている。
【0010】振動エネルギ吸収体12は、その各々が鉛
直方向である図2上下方向に伸延する形で板状に形成さ
れた鋼板等からなる弾塑性部材により構成されており、
弾塑性ダンパ10は、振動エネルギ吸収体12の形態及
び設置枚数を変化させることによりその剛性がそれぞれ
相違する形で、適宜な剛性Knが予め設定されている。
即ち、弾塑性ダンパ10は、構造物1の振動時に梁3、
3間に生じる矢印A、B方向の振幅が所定の値に到達す
ると、エネルギ吸収体12が塑性変形を生じるようにそ
の剛性Knが設定されている。なお、上部及び下部フレ
ーム6、6の梁接続部6cとダンパ接続部6dの矢印
A、B方向、従って、梁3の伸延方向における幅W1
は、弾塑性ダンパ10のベースプレートの梁伸延方向に
おける幅W2とほぼ等しい形で形成されており、設置時
の制振装置全体としての梁伸延方向における幅は、上部
及び下部フレーム6、6の梁接続部6cとダンパ接続部
6dの梁3の伸延方向における幅W1と等しくなってい
る。
【0011】構造物1等は以上のような構成を有するの
で、該構造物1にダンパユニット5を組み込み配設する
には、構造物1の既設の柱2、2及び梁3、3の間隔に
対応させる形で所定の形状に加工したフレーム6をアン
カー7等を介して梁3に定着支持させる形で、ここに配
設すると共に、該フレーム6、6間に、所定の剛性Kn
に設定したダンパユニット5を固定装着する形でこれを
行い、これにより既設の柱2、2及び梁3、3間の空間
部分を耐震補強することが簡単に出来る。なお、ダンパ
ユニット5は、フレーム6の高さ(図1上下方向長さ)
を調整変更することにより、梁3、3間の間隔に大小が
あるような不規則な建物においても、エネルギ吸収体1
2が所定の剛性Knに設定された弾塑性ダンパ10を、
該建物の様々な耐震補強位置に適用配設することが可能
である。
【0012】こうして耐震補強された構造物1に地震等
により、図1矢印A、B方向に振動が生じた場合には、
図1上下の梁3、3間で矢印A、B方向に相対的な振動
が生じる。こうして梁3、3間で図1矢印A、B方向に
相対的な振動が生じると、これにより隣接する柱2、2
及び梁3、3には、これ等の間に形成された空間を平行
四辺形に歪める形で或いはフレーム6全体にねじれを生
じさせる形で水平力が作用するが、当該水平力はブレー
ス61により補強された形のフレーム6が耐力を発現す
る形で、該フレーム6に負担支持されて、該柱2及び梁
3の接続状態の変形、即ち構造物1の構造の崩壊が好適
に防止される。また、この際、振動により梁3、3間に
生じた矢印A、B方向の振幅が所定の値に到達すると、
図1上下の梁3、3間に設けられたダンパユニット5の
各弾塑性ダンパ10の振動エネルギ吸収体12が、図2
矢印A、B方向に塑性変形する形で、振動エネルギが吸
収されて、これにより梁3、3間の振動は効果的に低減
される。故に、前述したフレーム6が負担支持すべき水
平力自体が少なくなり、即ちフレーム6が保有すべき耐
力が小さくてすむので、各フレーム6を軽量、小型なも
のにすることが出来る。なお、フレーム6は形鋼等によ
り枠組み状に形成されたものであるところから、弾塑性
ダンパ10と柱2、梁3構造を堅固に剛接続してしまう
ことなく、ダンパユニット5が構造物1に所謂粘り強さ
を提供することが出来る。
【0013】なお、上述した実施例においては梁3、3
間に生じた振動エネルギを吸収する為のダンパユニット
5の振動エネルギ吸収体12が、その各々が鉛直方向で
ある図2上下方向に伸延する形で板状に形成された鋼板
等からなる弾塑性部材により構成された例を述べたが、
こういった振動エネルギは図4に示すように、その全体
が板状に形成された振動エネルギ吸収格子13にスリッ
ト13aを設けておくことにより、該スリット13a、
13a間に、鉛直方向である図4上下方向に振動エネル
ギ吸収体13bを形成して、これが弾塑性変形すること
によっても同様に効果的に吸収される。また、振動エネ
ルギ吸収体12、振動エネルギ吸収格子13等の弾塑性
部材は、耐震補強すべき構造物1の制振すべき振動に合
わせてその剛性Knを適宜設定する形で、その形状及び
配設様態が任意に用いられることにより、既存の建物で
ある構造物1に最適な耐震補強及び制振効果を付与する
ことが可能となる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造物の上下方向に隣接する梁3、3間に設置されて、
該構造物1の地震による矢印A、B方向などの前記梁伸
延方向に生じる振動の振動エネルギを弾塑性ダンパによ
り吸収するダンパユニット5などの制振装置において、
前記制震装置は、ブレース61を有する形で枠組状に形
成された一対の上部フレーム及び下部フレームを有し、
前記上部フレームの上部には前記梁との接続を行なう梁
接続部6cが形成され、前記上部フレームの下部には弾
塑性ダンパ10との接続を行なうダンパ接続部6dが形
成されており、前記下部フレームの下部には前記梁との
接続を行なう梁接続部6cが形成され、前記下部フレー
ムの上部には前記弾塑性ダンパとの接続を行なうダンパ
接続部6dが形成され、それら上部及び下部フレーム
を、各ダンパ接続部が上下方向に対向する形で配置し、
前記上部及び下部フレーム間に前記弾塑性ダンパ10
を、それら上部及び下部フレームに形成された前記ダン
パ接続部6dを介して、前記弾塑性ダンパ及び上部及び
下部フレームが上下方向に整列した形で接続設置し、前
記弾塑性ダンパは、前記上部及び下部フレームにぞれぞ
れ装着支持されるベースプレート11及びそれらベース
プレート間を上下方向に接続する複数の振動エネルギ吸
収体12、13bを有し、前記ベースプレート及び、前
記上部及び下部フレームのダンパ接続部及び梁接続部
の、前記制振装置設置時の前記梁伸延方向における幅W
2、W1を、それらがほぼ等しくなる形で形成して構成
したので、フレームが耐力を発現する一方で弾塑性ダン
パが振動吸収することが出来る。従って、一対のフレー
ムを上下方向に対向する梁3、3に支持させる形で、既
存の建物の互いに隣接する柱2、2及び梁3、3間に制
振装置を組み込み配設することが手間なく簡単に出来
る。そして、こうして建物に組み込まれた制振装置は、
建物に地震が生じた場合に、当該地震による水平荷重を
フレームの耐力により負担支持して当該建物構造が崩壊
するのを防止すると共に、地震による振動エネルギを弾
塑性ダンパが吸収して、これにより建物の揺れを低減さ
せることが出来る。故に地震時に、フレーム及び建物の
構造材が負担すべき荷重そのものも低減される。従っ
て、本発明による制振装置によれば、耐力補強及び制振
の両方に効果を発揮することが出来るので、既存の建物
を効果的に耐震改修することが簡単に出来る。また、弾
塑性ダンパを支持する上部及び下部フレームがブレース
61を有する形で枠組状に形成されていることから、そ
の設置時の梁伸延方向の幅W1を大きくすることなく、
軽量でかつ剛性の高いフレームとすることが出来る。従
って、弾塑性ダンパに地震による揺れを伝達してその振
動エネルギを吸収させるために、自らは高い剛性を有さ
なければならない上部及び下部フレームを、その設置時
の梁伸延方向の幅を大きくすることなく構成することが
出来る。更に、弾塑性ダンパ、上部及び下部フレーム
は、上下方向に整列した形で接続設置され、かつベース
プレート及び、前記上部及び下部フレームのダンパ接続
部及び梁接続部の、前記制振装置設置時の前記梁伸延方
向における幅W2、W1を、それらがほぼ等しくなる形
で形成したので、制振装置全体の梁伸延方向の設置幅も
それらフレームのダンパ接続部の幅W1とほぼ同じ程度
に小さくすることが可能となる。これにより、制振装置
を既存の構造物の壁が構築されていない上下の梁間に設
置した場合でも、そうした梁間の空間が制振装置によっ
て閉塞される割合を極力小さくすることが出来、構造物
内部の空間の利用勝手が制限されることを効果的に防止
することが出来、そこに居住するものに強いる不便も小
さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による制振装置の一実施例を示す図であ
る。
【図2】図1に示す制振装置の側面図である。
【図3】図1に示す制振装置に用いられる弾塑性ダンパ
の一例を示す図である。
【図4】図3に示す弾塑性ダンパの別の例を示す図であ
る。
【図5】従来の耐震壁を示す図である。
【図6】従来の耐震補強用ブレースを示す図である。
【符号の説明】
5……制振装置(ダンパユニット) 6……フレーム6c……梁接続部 6d……ダンパ接続部 10……弾塑性ダンパW1、W2……梁伸延方向における幅(幅)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】構造物の上下方向に隣接する梁間に設置さ
    れて、該構造物の地震による前記梁伸延方向に生じる振
    動の振動エネルギを弾塑性ダンパにより吸収する制振装
    置において、 前記制震装置は、ブレースを有する形で枠組状に形成さ
    れた一対の上部フレーム及び下部フレームを有し、 前記上部フレームの上部には前記梁との接続を行なう梁
    接続部が形成され、前記上部フレームの下部には弾塑性
    ダンパとの接続を行なうダンパ接続部が形成されてお
    り、 前記下部フレームの下部には前記梁との接続を行なう梁
    接続部が形成され、前記下部フレームの上部には前記弾
    塑性ダンパとの接続を行なうダンパ接続部が形成され、 それら上部及び下部フレームを、各ダンパ接続部が上下
    方向に対向する形で配置し、 前記上部及び下部フレーム間に前記弾塑性ダンパを、そ
    れら上部及び下部フレームに形成された前記ダンパ接続
    部を介して、前記弾塑性ダンパ及び上部及び下部フレー
    ムが上下方向に整列した形で接続設置し、 前記弾塑性ダンパは、前記上部及び下部フレームにぞれ
    ぞれ装着支持されるベースプレート及びそれらベースプ
    レート間を上下方向に接続する複数の振動エネルギ吸収
    体を有し、 前記ベースプレート及び、前記上部及び下部フレームの
    ダンパ接続部及び梁接続部の、前記制振装置設置時の前
    記梁伸延方向における幅を、それらがほぼ等しくなる形
    で形成して構成した制振装置
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