JP2835882B2 - 制振装置を備えた架構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、制振装置を備えた架
構、特に、水平荷重が作用した時に大きな変形を示す鉄
骨造の架構における制振装置の梃子、ダンパー等の配置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の架構の変形を抑制する装置には、
ダンパーと梃子との組み合わせによる制振装置、チュー
ンドマスダンパー等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の梃子とダンパー
との組み合わせによる制振装置は、水平変位および運動
速度を梃子比倍させ、それにより減衰抵抗の増幅を図る
ものであるが、ダンパーと梃子との組み合わせの採用
は、ダンパー、梃子等を支持する支持構造が大形化し、
有効な室空間を狭めてしまう欠点がある。また、チュー
ンドマスダンパーの採用は、定常的な水平力、あるいは
地震による架構の後揺れを抑制するには非常に有効であ
るが、設備が大型化し、大きな収容空間が必要である。
そのうえ、地震動の比較的初期に存在するパルス的な最
大波に対しては決して有効とはいえない。特に、２５ｃ
ｍ／ｓｅｃを超えるレベルの地震に対しては、架構が塑
性変形領域まで変形することになり、ダンパーのチュー
ニングが著しくずれ、ダンパー採用の効果の低減は避け
られない。この発明の解決しようとする課題は、上記従
来技術が具有していた欠点を有しない制振装置を備えた
架構を提供すること、換言すると、ダンパー、梃子等か
らなる制振装置をコンパクトに組み着けた制振装置を備
えた架構を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は前記課
題を解決するための手段として、次の構成を採用する。
この発明の制振装置を備えた架構は、鉄骨造の柱と鉄骨
造の梁とを梁の端部を柱に結合して構成した架構におい
て、柱の側面の柱と梁との結合部の近傍の部分に支持腕
の一方の端部を固定し、柱の前記結合部から前記支持腕
の他方の端部よりも離れた柱の部分にわたる柱の側面に
面して梃子を配し、梃子の一方の端部を支持腕の他方の
端部よりも前記結合部から離れた柱の部分の側面に軸支
し、梃子の中間部を支持腕の他方の端部に軸支し、梁の
前記結合部よりの部分の側面に面してダンパーを配し、
ダンパーの一方の端部を梁に連結し、ダンパーの他方の
端部と前記梃子の他方の端部とを連結したことを特徴と
するものである。そして、支持腕の一方の端部の柱の側
面への固定および梃子の一方の端部の柱への軸支は柱の
側面に溶接等により固定した支持突片および軸支用支持
突片を介して行い、ダンパーの一方の端部の梁への連結
は梁の側面に溶接等により固定した支持片を介して行
う。

【０００５】鉄骨造の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を柱
に結合して構成した架構において、柱と梁との結合部の
近傍に架構面に対して直角な方向に延びる部材が存在す
る場合は、たとえば、略垂直方向に延びる垂直部分と、
略水平方向に延びる水平部分と、垂直部分と水平部分と
を結ぶ斜めに延びる斜部分とからなり、垂直部分の中間
部および下部に軸支部があり、水平部分の端部にダンパ
ーとの連結部がある梃子を使う。この発明の好適な実施
形態においては、ダンパーとして、ダンパーの発生する
抵抗力がそのストロークあるいは変形の開始位置等によ
り殆ど変わらない、いわゆる摩擦型のヒステリシスを有
するダンパーを使う。たとえば、鉛押出しダンパーを使
う。外部からの振動エネルギを材料の塑性変形の型で吸
収するダンパーにおいて、塑性材料として鉛を用いる理
由は、再結晶あるいは結晶粒の回復が常温で起こるこ
と、回復時間が極めて短いこと（数秒以下）、および金
属疲労現象を示さないことにあり、安定したエネルギ吸
収能力が得られることにある。この明細書においては、
鉄骨造の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を柱に結合して構
成した架構の架構面に考え、架構面に平行な柱の面をそ
の「側面」といい、架構面に平行な梁の面をその「側
面」という。また、この明細書において使う「梁」とい
う語はトラス梁を包含するものとする。

【０００６】

【作 用】この発明の制振装置を備えた架構は、鉄骨造
の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を柱に結合して構成した
架構において、柱の側面の柱と梁との結合部の近傍の部
分に支持腕の一方の端部を固定し、柱の前記結合部から
前記支持腕の他方の端部よりも離れた柱の部分にわたる
柱の側面に面して梃子を配し、梃子の一方の端部を支持
腕の他方の端部よりも前記結合部から離れた村の部分の
側面に軸支し、梃子の中間部を支持腕の他方の端部に軸
支し、梁の前記結合部よりの部分の側面に面してダンパ
ーを配し、ダンパーの一方の端部を梁に連結し、ダンパ
ーの他方の端部と前記梃子の他方の端部とを連結したか
ら、挺子とダンパーとからなる制振装置を柱と梁からな
る架構の側面内にコンパクトに収容することができる。
なお、ダンパーとして、摩擦型のヒステリシスを有する
ダンパー、たとえば、鉛押出しダンパーを使うことによ
り、２５ｃｍ／ｓｅｃを超えるレベルの地震動に対して
も、架構変形を有効に抑制することができる。

【０００７】

【実施例】この発明の実施例を、水平荷重が作用した時
に大きな変形を示す鉄骨構造物として、図１ないし図３
に示すような、大スパンの屋根トラスを備え、かつ建物
の桁行方向の両側壁の上部にクレーンガーダーＣＧを備
えた工場等として使われる鉄骨造の建物１０を例に挙げ
て説明する。建物１０は、通常、その桁行方向の長さが
大きく梁間方向の長さが比較的に短い矩形の平面形状に
造られ、その長い桁行方向の両側壁は、建物の桁行方向
に所定の間隔をおいて建てた多数の大型の鉄骨柱１１を
含み、各鉄骨柱１１は桁材、ブレース等により桁行方向
に連結されている。Ｈ型の鋼材からなる小型の鉄骨柱１
２がそれぞれの鉄骨柱１１の上端の外側の部分に立設さ
れ、Ｈ型断面の成の高い鋼材からなるクレーンガーダー
ＣＧが各鉄骨柱１１の内側の上端に桁行方向に配設され
ている。建物１０の側壁の互いに対向する鉄骨柱１２の
間に、それぞれ上弦材１３、下弦材１４、斜材１５ａお
よびつか材１５ｂ等からなる大スパンの屋根トラス１６
が架渡され、屋根トラス１６の両端が鉄骨柱１２に固定
されている。各鉄骨柱１２は上弦材１７、下弦材１８、
斜材等からなるトラス梁１９で桁行方向にも連結されて
いる。ところが、建物１０は、桁行方向には多数の鉄骨
柱１１、１２、トラス梁１９等があるため、地震発生時
等に桁行方向に水平荷重が作用しても変形する恐れは殆
どない。これに対して、建物１０は、その梁間方向には
２本の鉄骨柱１２と屋根トラス１６しか存在しないか
ら、地震発生時等に梁間方向に水平荷重が作用すると、
大きく変形する恐れがある。

【０００８】そのため、鉄骨柱１２と屋根トラス１６と
からなる架構に制振装置２０を取付け、建物（架構）１
０の変形を抑制する。図２および図３に示すように、下
弦材１８の下方の鉄骨柱１２の部分の桁行方向の両側面
に、それぞれ支持突片２１を溶接等により固定し、下部
に支軸２３を設けた支持腕２２の上端を前記支持突片２
１に溶接等により固定する。鉄骨柱１１の上端に近い鉄
骨柱１２の下部の桁行方向の両側面にも支持突片２４を
溶接等により固定し、この支持突片２４に支持軸２５を
突設する。梃子２６は、図１および図４に示すように、
垂直部分２６ａと水平部分２６ｂとこれらを結ぶ斜部分
２６ｃとからなり、垂直部分２６ａの中央部と下部にそ
れぞれ軸孔２６ｄ、２６ｅがあり、水平部分２６ｂの端
部には縦溝２６ｆが形成され、縦溝２６ｆに対応する部
分に軸孔２６ｇが形成されている。屋根トラス１６の一
部を構成するＨ形断面の下弦材１４の鉄骨柱１２から所
定距離はなれた部分の桁行方向の両側面に、図４に示す
ように、それぞれＨ型断面の鋼材からなる支持片２７を
溶接等により固定し、支持片２７および下弦材１４の下
面に固定したガセットプレート２８ａに斜部材２８ｂの
両端を固定する。支持片２７は、その端部の鉄骨柱１２
側の面に軸孔のある支片２９が溶接等により固定してあ
る。

【０００９】ダンパー３０は、図５に示すように、シリ
ンダ３１、押し棒３２、ベアリング片等で構成され、シ
リンダ３１には途中に段３１ａのある円筒状の開口３１
ｂ、３１ｃがあり、その端部３１ｄに軸支体３１ｅが溶
接等により固定され、この軸支体３１ｅには軸孔３１ｆ
がある。押し棒３２は円柱状の棒体３２ａの略中央に球
状に膨出させた膨出部分３２ｂを備え、膨出部分３２ｂ
を含む棒体３２ａの周囲に前記開口３１ｂの内径に等し
い径の鉛の層３３を形成する。鉛の層３３の左側の棒体
３２ａの部分にベアリング片３４Ａの孔を嵌め、棒体３
２ａの左側の端に近い部分に形成したねじ部を、軸支体
３２ｃに形成したねじ孔にねじ込み、棒体３２ａにその
長手方向に沿って位置調整可能に軸支体３２ｃを取付け
る。調整位置はロックナットにて固定する。軸支体３２
ｃには軸孔３２ｄが形成してある。ベアリング片３４Ｂ
の開口を鉛の層３３の右側の棒体３２ａの部分に通し、
棒体３２ａの右側の端部に案内リング３２ｆを固定す
る。ベアリング片３４Ａ、３４Ｂ、鉛の層３３、案内リ
ング３２ｆ等を取付けた棒体３２ａをシリンダ３１の開
口３１ｂ、３１ｃ中に挿入し、ベアリング片３４Ａをシ
リンダ３１の端部にねじ、溶接等の適宜の固定手段によ
り固定して、ダンパー３０を構成する。

【００１０】上端に鉄骨柱１２が取付けてある多数の鉄
骨柱１１を所定位置に建て、対向する鉄骨柱１２の上部
に屋根トラス１６の両端を固定してから、梃子２６の垂
直部分２６ａの中央部の軸孔２６ｄを、鉄骨柱１２に固
定した支持腕２２の支持軸２３に嵌めて、支持軸２３を
中心にして回動し得るように挺子２６を支持する。同時
に、梃子２６の垂直部分２６ａの下部の軸孔２６ｅを鉄
骨柱１２に固定した支持突片２４の支持軸２５に嵌め
て、支持軸２５を中心にして回動し得るように挺子２６
を支持する。ダンパー３０の軸支体３１ｅの軸孔３１ｆ
のある部分を支持片２７の先端の支片２９間に差し込
み、支片２９の軸孔および軸支体の軸孔３１ｆに軸を通
して連結し、かつダンパー３０の軸支体３２ｃの軸孔３
２ｄのある部分を梃子２６の水平部分２６ｂの端部の縦
溝２５ｆに嵌め、各軸孔２５ｇ、３２ｄに軸を通して連
結する。

【００１１】地震発生時等に、建物１０に水平荷重が作
用すると、建物１０自体の構成により、梁間方向に大き
く揺れる。すなわち、鉄骨柱１２と屋根トラス１６とか
らなる架構が第６図に示す状態から第７図に示す状態に
変形する。支持腕２２は、その上部が下弦材１８の鉄骨
柱１２への結合部分の下方に支持突片２１を介して固定
され、その下部が自由端になっているから、鉄骨柱１２
と屋根トラス１６とからなる架構が変形しても、支持腕
２２自体は変形せず、支持腕２２の支持軸２３の下弦材
１４に対する位置の変化は小さい。これに対して、支持
軸２５は支持突片２４を介して鉄骨柱１２に固定されて
いて、鉄骨柱１２と屋根トラス１６とからなる架構の変
形に応じて、鉄骨柱１２自体が変形するから、下弦材１
４から離れて定置する支持軸２５の下弦材１４に対する
位置の変化は、支持腕２２の支持軸２３の下弦材１４に
対する位置の変化に比して、大きくなる。そのため、支
持軸２３、２５に取付けられている梃子２６は、その上
部が水平方向に移動する。梃子２６の水平部分にはダン
パー３０の軸支体３２ｃが連結されているから、ダンパ
ー３０の押し棒３２が水平方向に移動し、押し棒３２の
膨出部分３２ｂは鉛の層３３を押して変形させながら移
動することになるから、鉄骨柱１２と屋根トラス１６と
からなる架構の変形を抑えることができる。ダンパー３
０は鉛の層３３の変形を使っているから、地震動の比較
的初期に存在するパルス的な最大波に対しても有効に作
用する。特に、２５ｃｍ／ｓｅｃを超えるレベルの地震
に対しても充分に対応することができる。梃子２６は、
その上方の部分に斜部分２６ｃがあり、く字状になって
いるから、屋根トラス１６の下弦材１４の鉄骨柱１２へ
の連結部の近傍に桁行方向のトラス梁１９の下弦材１８
が結合されていても、前記下弦材１８が邪魔になること
がなく、クレーンガーダーＣＧのレールＲ上を移動する
クレーンの上限Ｌが、梃子２６やダンパー３０により狭
められることがない。

【００１２】

【発明の効果】この出願の請求項１に係る発明は、鉄骨
造の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を柱に結合して構成し
た架構において、柱の側面の柱と梁との結合部の近傍の
部分に支持腕の一方の端部を固定し、柱の前記結合部か
ら前記支持腕の他方の端部よりも離れた柱の部分にわた
る柱の側面に面して梃子を配し、梃子の一方の端部を支
持腕の他方の端部よりも前記結合部から離れた柱の部分
の側面に軸支し、梃子の中間部を支持腕の他方の端部に
軸支し、梁の前記結合部よりの部分の側面に面してダン
パーを配し、ダンパーの一方の端部を梁に連結し、ダン
パーの他方の端部と前記梃子の他方の端部とを連結した
から、梃子とダンパーとからなる制振装置を柱と梁から
なる架構の側面内にコンパクトに収容することができ、
架構によって囲まれる有効な空間を狭めることなく、そ
れを有効に活用することができる。この出願の請求項２
に係る発明は、鉄骨造の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を
柱に結合して構成した架構において、支持腕の上部を柱
の側面の柱と梁との結合部の近傍の部分に支持突片を介
して固定し、柱の側面の支持腕の下端よりも下方の柱の
側面に軸支用支持突片を固定し、梃子の一方の端部を前
記軸支用支持突片に軸支させ、梃子の中間部を支持腕の
下部に軸支させ、梁の前記結合部よりの部分に支持片を
固定し、前記結合部と支持片との間の梁の側面に面して
ダンパーを配し、ダンパーの一方の端部を前記支持片に
連結し、ダンパーの他方の端部を梃子の他方の端部に連
結したから、請求項１に係る発明の前記の効果を奏し得
るだけでなく、制振装置を構成する梃子の柱への取付が
容易になり、制振装置を構成するダンパーの梁への取付
が容易になる。この出願の請求項３に係る発明のよう
に、梃子として、略垂直方向に延びる垂直部分と、略水
平方向に延びる水平部分と、垂直部分と水平部分とを結
ぶ斜めに延びる斜部分とからなり、垂直部分の中間部お
よび下部に軸支部があり、水平部分の端部にダンパーと
の連結部があるものを使うと、柱と梁との結合部の近傍
に、架構面に対して直角な方向に延びる部材が存在する
架構においても、柱と梁からなる架構により囲まれる有
効な空間を大幅に狭めることなく、挺子とダンパーとか
らなる制振装置を収容することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の架構を含む建物の要部の側
面図

【図２】図１のものの端面図

【図３】図１の建物の要部から梃子等を除いた側面図

【図４】図１の建物の要部の一部の平面図

【図５】シリンダーの部分のみを断面したダンパーの側
面図

【図６】実施例の架構の作用等を概略的に示す側面図

【図７】実施例の架構の作用等を概略的に示す側面図

【符号の説明】

１０ 鉄骨造の建物 １２ 柱鉄骨 １３ 上弦材 １４ 下弦材 １６ 屋根トラス １９ トラス梁 ２０ 制振装置 ２１ 支持突片 ２４ 支持突片 ２２ 支持腕 ２３ 支持軸 ２５ 支持軸 ２６ 挺子 ２６ａ 垂直部分 ２６ｂ 水平部分 ２６ｃ 斜部分 ２６ｄ 軸孔 ２６ｅ 軸孔 ２６ｆ 縦溝 ２６ｇ 軸孔 ２７ 支持片 ３０ ダンパー ３１ シリンダ ３１ｅ 軸支体 ３２ｃ 軸支体 ３２ 押し棒 ３２ａ 棒体 ３２ｂ 膨出部分 ３３ 鉛の層 ３４Ａ ベアリング片 ３４Ｂ ベアリング片

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄骨造の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を柱
   に結合して構成した架構において、柱の側面の柱と梁と
   の結合部の近傍の部分に支持腕の一方の端部を固定し、
   柱の前記結合部から前記支持腕の他方の端部よりも離れ
   た柱の部分にわたる柱の側面に面して梃子を配し、梃子
   の一方の端部を支持腕の他方の端部よりも前記結合部か
   ら離れた柱の部分の側面に軸支し、梃子の中間部を支持
   腕の他方の端部に軸支し、梁の前記結合部よりの部分の
   側面に面してダンパーを配し、ダンパーの一方の端部を
   梁に連結し、ダンパーの他方の端部と前記梃子の他方の
   端部とを連結したことを特徴とする制振装置を備えた架
   構。
2. 【請求項２】鉄骨造の柱と鉄骨造の梁とを梁の端部を柱
   に結合して構成した架構において、支持腕の上部を柱の
   側面の柱と梁との結合部の近傍の部分に支持突片を介し
   て固定し、柱の側面の支持腕の下端よりも下方の柱の側
   面に軸支用支持突片を固定し、梃子の一方の端部を前記
   軸支用支持突片に軸支させ、梃子の中間部を支持腕の下
   部に軸支させ、梁の前記結合部よりの部分に支持片を固
   定し、前記結合部と支持片との間の梁の側面に面してダ
   ンパーを配し、ダンパーの一方の端部を前記支持片に連
   結し、ダンパーの他方の端部を梃子の他方の端部に連結
   したことを特徴とする制振装置を備えた架構。
3. 【請求項３】梃子として、略垂直方向に延びる垂直部分
   と、略水平方向に延びる水平部分と、垂直部分と水平部
   分とを結ぶ斜めに延びる斜部分とからなり、垂直部分の
   中間部および下部に軸支部があり、水平部分の端部にダ
   ンパーとの連結部があるものを使うことを特徴とする請
   求項１又は２記載の制振装置を備えた架構。