JP3303556B2

JP3303556B2 - 鉄骨構造物の制振装置

Info

Publication number: JP3303556B2
Application number: JP23722094A
Authority: JP
Inventors: 将水橋; 信之小林
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2002-07-22
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JPH08100545A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄骨構造物の制振装置に
係り、特に、地震による比較的大きな振動のみならず、
風等によって生じる構造物の微小振動をも抑制できる鉄
骨構造物の制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビル、ボイラ建屋など鉄骨構造物の耐震
性、耐風性を向上させるため、減衰性能の高い鉄骨構造
のニーズが高まっている。このため、鉄骨構造物にオイ
ルダンパ或いは弾塑性ダンパ等の制振装置を組み込むこ
とによって、地震に対する応答を低減した制振鉄骨構造
が提案され実用化されつつある。

【０００３】このようなものの一つに、例えば鹿島技術
研究所年報第41号（1993年10月31日発行）に報告された
ものがある。ここで用いる制振装置は通常のオイルダン
パで、即ち油が封入されたシリンダ内をピストンが往復
移動する形式のものである。鉄骨構造物は通常、梁材と
柱材とを立体格子状に且つ複数階層に組み立てて構成さ
れ、これにはさらに、各階層の上下の梁材をＶ字状或い
は逆Ｖ字状に掛け渡して連結する連結部材、即ちブレー
ス材（筋かい）が設けられている。ブレース材は一対で
あり、例えば離反側端部となるそれぞれの上端部が上側
の梁材にボルト結合されて固定端を形成し、近接側端部
となるそれぞれの下端部はガセットプレートにボルト結
合される。通常の鉄骨構造物ではガセットプレートは下
側の梁材に溶接されているが、上記の場合一部のガセッ
トプレートが梁材から切り離されて自由端を形成し、且
つこれら間に上記ダンパが介設されている。

【０００４】地震等の揺れがあると、鉄骨構造物には全
体として曲げ力が作用し、これに伴い上下の梁材は概ね
水平方向に相対移動する。通常の場合はブレース材と梁
材とからなるトラス構造によって、即ちブレース材に作
用する軸力（圧縮力及び引張力）によって相対移動に抗
じようとするが、上記報告の場合はブレース材がダンパ
に水平方向の変位を与え、つまりダンパはその変位方向
が水平方向となるよう設置され、これによって減衰を与
えるようになっている。尚、梁材やブレース材など各部
のボルト結合部は構造設計上は回動自在なピン結合とみ
なされる。

【０００５】このような制振鉄骨構造とすると、通常１
次モードに対して２〜３％程度に設定される設計時の等
価粘性減衰比を10％を越える高い値に設定でき、これに
より従来構造より小さな設計外力の設定が可能となり、
梁材や柱材等の構造材を小さくできると共に建物の建造
コストを低減できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来報告さ
れた制振装置は通常のオイルダンパが殆どであって、且
つダンパの両端、即ちシリンダ側とピストン側とはそれ
ぞれ相手方の構造材に、水平移動時に生じる僅かな回転
を許容すべく、ピン結合によって回動可能に接続されて
いる。このため、機械的な 0.1〜0.3 mm程度のガタはど
うしても避けられず、よって微小変位に対してはダンパ
による減衰を与えることができず、結果的に不感帯が生
じてしまう。

【０００７】また、ピン結合におけるガタを回避できる
方法が仮にあった場合、逆に、オイルダンパ内のピスト
ンとシリンダ間に存在するシール機構の摩擦抵抗によ
り、微小な変位は拘束されて減衰を付与できない。

【０００８】一方、上記制振鉄骨構造の場合、ダンパが
接続された連結部材即ちブレース材は一方の梁材のみに
剛に結合されており、よって上下の梁材の相対移動時に
はその結合された梁材と連動して移動することになる。
この移動がダンパに変位、即ち変位速度を与えて減衰力
を生じさせる訳であるが、逆に言えばブレース材による
トラス効果が生じず、よって制振は、そのトラス効果よ
りもむしろダンパの減衰力に大きく依存する方向とな
る。

【０００９】このことから、地震等の比較的大きな揺れ
の場合は、ダンパの変位及び変位速度が大きいので制振
効果を期待できるが、逆に風等による微小な揺れの場合
にはダンパの変位及び変位速度が小さく制振効果をあま
り期待できない。よってビル或いは建屋全体がかえって
揺れ易くなってしまい、延いては居住者の船酔い現象に
つながる虞がある。

【００１０】そこで、上記課題を解決すべく本発明は創
案され、その目的は、風等によって生じる微小振動をも
確実に抑制し得る鉄骨構造物の制振装置を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
第１の発明は、梁材と柱材とを立体格子状に組み立てる
と共に上下の上記梁材を連結部材で掛け渡し、その連結
部材の一端を固定端として一方の上記梁材に結合すると
共にその他端を自由端として一方の上記梁材と略同一の
水平移動をするようにし、その連結部材の他端と他方の
上記梁材との間に介設されてなる鉄骨構造物の制振装置
において、上記梁材と上記連結部材とにそれぞれ固定さ
れる一対のフランジと、これらフランジ間を掛け渡す少
なくとも内外二重の伸縮自在なベローズ筒体と、上記内
側のベローズ筒体内部を中央部で仕切って一方の室内に
形成される気体室と、上記内側のベローズ筒体内部の他
方の室内及び上記内外ベローズ筒体間に作動液体を充填
して形成される内側及び外側液体室と、これら内側及び
外側液体室を連通して上記作動液体を通過させるオリフ
ィス通路と、上記フランジ間を掛け渡すと共に上記外側
のベローズ筒体外周を囲繞して設けられるばね手段とを
備えたものである。また第２の発明は、梁材と柱材と
を立体格子状に組み立てると共に上下の上記梁材を連結
部材で掛け渡し、該連結部材の一端を固定端として一方
の上記梁材に結合すると共にその他端を自由端とし、該
連結部材の他端と他方の上記梁材との間に介設されてな
る鉄骨構造物の制振装置において、上記梁材と上記連結
部材とにそれぞれ固定される一対のフランジと、一端が
一方の上記フランジに結合されて閉塞されると共に他端
が他方の上記フランジに向けて延出され且つ閉塞部材に
よって閉塞された伸縮自在なベローズ筒体と、一方の上
記フランジと上記閉塞部材とを互いに所定距離を隔てて
連結する第１の連結体と、上記ベローズ筒体内部を中央
部で仕切る仕切板と、該仕切板と他方の上記フランジと
を互いに所定距離を隔てて連結する第２の連結体と、上
記仕切板で仕切られた上記ベローズ筒体内部のそれぞれ
の室内に作動液体を充填して形成される第１及び第２液
体室と、該第１及び第２液体室を連通して上記作動液体
を通過させる上記仕切板に設けられたオリフィス通路
と、上記フランジ間を掛け渡すと共に上記ベローズ筒体
外周を囲繞して設けられるばね手段とを備えたものであ
る。

【００１２】

【作用】第１の発明によれば、振動による上下の梁材の
相対移動に伴い、制振装置は連結部材によりそれと連動
する変位を与えられる。このとき移動側のフランジは固
定側のフランジに対し近接離反移動を行う訳であるが、
こうすると内外ベローズ筒体の伸縮により内側及び外側
液体室間における作動液体の移動が生じる。この移動の
際に作動液体はオリフィス通路を通過し、このとき生じ
る通過抵抗により減衰力が与えられる。またフランジ同
士の近接離反移動に伴ってばね力も与えられ、これら減
衰力及びばね力により振動は確実に抑制される。

【００１３】また第２の発明によれば、振動時におい
て、ベローズ筒体はその長さ即ち容積が一定に保持され
たまま仕切板と相対移動し、これにより作動液体の移動
を生じさせて減衰力を発生させる。このようにすると、
作動流体の変動圧力が大きくなる場合でも一方の液体室
内が負圧になることを抑制でき、作動液体に気泡ができ
ることによる減衰力低下を防止して安定した減衰力を得
ることが可能となる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の好適実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１５】図２は制振鉄骨構造を示す概略側面図であ
る。図示するように、鉄骨構造物１は、Ｈ鋼等による水
平方向に延出された梁材２と、同じくＨ鋼等による鉛直
方向に延出された柱材３とを立体格子状に組み立てて主
に構成される。柱材３は幅及び奥行方向に所定のスパン
間隔で設けられ、また梁材２は高さ方向に複数の階層を
区画すべく所定のスラブ間隔で設けられている。各階層
において、上下に位置する梁材２は一対のブレース材４
によりＶ字状に掛け渡される。これらブレース材４は、
その離反側端部となる上端部が上側の梁材２にボルト結
合され、その近接側端部となる下端部がガセットプレー
ト５にボルト結合される。ガセットプレート５は、下側
の梁材２に対しスライド移動可能とされると共に、制振
装置６を中間に介して、下側の梁材２に溶接固定された
固定部材７に結合或いは連結されている。これら一対の
ブレース材４とガセットプレート５とは連結部材Ｒを形
成し、即ち連結部材Ｒはその上端側が固定端とされて上
側の梁材２に結合されると共に、その下端側が自由端と
されて下側の梁材２に制振装置６を介して結合されてい
る。尚、この構成を上下反転させて、例えばブレース材
４を逆Ｖ字状の配置にすることも可能である。

【００１６】図３は制振装置６の周辺部を、図４はガセ
ットプレート５と下側の梁材２との取付状態をそれぞれ
示す拡大図である。図示するように、それぞれのブレー
ス材４は、その下端部がガセットプレート５に複数のボ
ルト５ａにより結合されている。また梁材２の上面部に
はその長手方向に延出されたガイド部材８が設けられ、
ガセットプレート５はこのガイド部材８に案内されてス
ライド移動を行う。ガイド部材８は上方が開放された断
面コ字状とされ、その内底面部にはテフロン等のプラス
チック或いは樹脂材料による摺動板９が貼設されてスラ
イド移動をスムーズとさせている。制振装置６はその一
端がガセットプレート５の側部に、その他端が固定部材
７の側部にボルト等により結合され、即ちその両端は相
手方に完全に剛の状態で結合されている。そして当然な
がら、制振装置６の変位方向はガセットプレート５のス
ライド方向と一致される。

【００１７】図１は制振装置６の詳細を示す図で、制振
装置６は、ガセットプレート５との取付部１０を一体的
に有する移動フランジ１１と、同様な固定部材７との取
付部１２が一体的に形成された固定フランジ１３とを有
する。なお、取付部１０，１２は平板状とされる。これ
らフランジ１１，１３間には伸縮自在な外側ベローズ筒
体１４が掛け渡され、移動フランジ１１は固定フランジ
１３に対し近接離反自在とされる。また外側ベローズ筒
体１４内には固定フランジ１３の近傍位置で内部を仕切
るオリフィス板１５が設けられ、さらにこのオリフィス
板１５と移動フランジ１１とを掛け渡してやはり伸縮自
在な内側ベローズ筒体１６が設けられる。内側ベローズ
筒体１６内にはその内部を長手方向中央部で仕切る仕切
板１７が設けられ、その仕切られた移動フランジ１１側
の室内は、フランジ１１に設けられた吸排気通路１８に
より外部に大気開放された気体室１９とされる。またそ
の仕切られた固定フランジ１３側の室内、内側及び外側
ベローズ筒体１６，１４間、及び外側ベローズ筒体１４
内のオリフィス板１５と固定フランジ１３との間には高
粘性の作動液体Ｓが隙間なく充填され、これにより内側
液体室２０，外側液体室２１，及び連通室２２がそれぞ
れ形成されている。オリフィス板１５にはオリフィス通
路たる内側及び外側オリフィス孔２３，２４が設けら
れ、これにより作動液体Ｓは内側及び外側液体室２０，
２１間を連通室２２を経由して自由に移動できるように
なっている。

【００１８】ここで、以上の構成は制振装置６のダンパ
部Ｄを形成し、これは本出願人が先に提案した特願平5-
175535号によるダンパと同様であり、微小振動に対して
特に優れた制振効果を発揮するもので、よって制振鉄骨
構造にとっては最適なものとなる。

【００１９】続けて図１を参照して、かかる制振装置６
はさらに、移動及び固定フランジ１１，１３間を掛け渡
すと共に外側ベローズ筒体１４外周を囲繞して設けられ
るばね手段２５を有する。本実施例でばね手段２５は、
互い違いに向きを異ならせて列設された複数の皿ばね２
６から構成され、これら皿ばね２６の突き合せ端部は互
いに溶接されると共に、それぞれのフランジ１１，１３
に接触する端部も同様に溶接されている。外側ベローズ
筒体１４は伸縮の際にその外径が変化するので、それと
ばね手段２５との間には互いの接触がなきよう十分な間
隔が設けられている。尚、例えば皿ばね２６の径方向内
側にこれらを支持するガイドを設け、皿ばね２６を溶接
しない構造や、或いはばね手段２５を単独で取外しでき
る構成とすることも可能である。

【００２０】次に、上記実施例の作用について説明す
る。

【００２１】図５に示すように、鉄骨構造物１に地震や
風等による揺れ即ち振動が生じると、上側の梁材２は下
側の梁材２に対し水平方向に相対移動を行う。これに伴
って、ブレース材４は通常の位置（破線で示す）から移
動して、ガセットプレート５を介して制振装置６に変位
を与える。

【００２２】ここで、図６及び図７を用いて制振装置６
の特にダンパ部Ｄの作動について説明する。図６に示す
ように、先ず引張力が作用する場合、外側ベローズ筒体
１４は均一に伸びるが、内側ベローズ筒体１６の伸び方
は気体室１９と内側液体室２０とで異なり、気体室１９
の方はより伸びる方向、内側液体室２０の方は縮む方向
となる。これは内側液体室２０，外側液体室２１，及び
連通室２２の合計容積が一定と変わらないためであり、
よって伸びによる全体としての容積増加分は気体室１９
の容積増加により補われる。そしてこの容積増加に伴っ
て気体室１９には吸排気通路１８を通じて外部気体が取
り込まれると共に、液体室２０，２１の容積変化に伴う
作動液体Ｓの移動が生じる。つまり作動液体Ｓは内側液
体室２０から外側液体室２１に移動し、このとき作動液
体Ｓが内側及び外側オリフィス孔２３，２４を通過する
ことによって生じる通過抵抗により、制振装置６は減衰
力を発生することになる。

【００２３】他方、図７に示すように、圧縮力が作用す
る場合には、外側ベローズ筒体１４が均一に縮み、内側
ベローズ筒体１６の気体室１９の方がより縮む方向、内
側液体室２０の方が伸びる方向となる。そして気体室１
９からは吸排気通路１８を通じて室内気体が排出される
と共に、作動液体Ｓは外側液体室２１から内側液体室２
０に移動する。そして同様に、作動液体Ｓが孔２３，２
４を通過することによって生じる通過抵抗により、制振
装置６は減衰力を発生する。

【００２４】さて、振動時、上側の梁材２は下側の梁材
２に対し水平方向に相対移動を行うが、これには僅かな
回転方向の成分も含まれ、よってガセットプレート５は
僅かながら回転を行う。従来のダンパの場合この回転を
許容するため両端がピン結合とされているが、かかる制
振装置６の場合外側ベローズ筒体１４及びばね手段２５
が屈曲可能なので、ピン結合とする必要がなく剛に結合
することが可能である。よって機械的なガタは皆無とな
り、微小振動即ち振幅乃至変位が 0.1mm以下のときにも
確実に作動させて減衰力及びばね力を与えることができ
る。

【００２５】また、制振装置６にばね手段２５を設けた
ので、上下の梁材２があたかもトラス構造によって連結
されるかの如く剛性が高まり、特に風等による鉄骨構造
物１の微小な揺れを確実に防止できる。つまり鉄骨構造
物１の微小振動時、制振装置６の変位速度が低い場合に
は主にばね手段２５による制振を行い、変位速度が高い
場合にはダンパ部Ｄの減衰力も加えて制振を行う。この
ようにして鉄骨構造物１の微小振動は確実に抑制され、
船酔い現象の発生も防止することができる。

【００２６】さらに、ばね手段２５が皿ばね２６なので
比較的大きな外力を与えることができ、例えば数10，数
100tfといった構造物レベルの荷重にも十分耐えること
ができる。

【００２７】加えて、外側ベローズ筒体１４は比較的薄
い金属等で形成されるため、例えば外部から打撃等を受
けた場合に穴があいてしまう虞があるが、本実施例では
ばね手段２５を外側ベローズ筒体１４外周を囲繞して設
けたので、それにカバーの機能を与えて外側ベローズ筒
体１４延いてはダンパ部Ｄの損傷を未然に防止できる。
尚、このようなばね手段２５としては、皿ばね２６の他
にコイルばね、板ばね等様々考えられる。

【００２８】そして制振装置６の特徴として、作動液体
Ｓの流路が同軸上で折り返されているため、非常にコン
パクトとなって設置位置の自由度を増せる点が挙げられ
る。尚、本実施例においては気体室１９を大気開放とし
たが、これを密閉室としたり、或いは室２０，２１，２
２との圧力バランスを考慮して外部から圧力を与えるよ
うにすることも可能である。

【００２９】次に、制振装置６のばね定数と減衰係数と
を決定する指針について説明する。先ず通常の鉄骨構造
物を考えた場合、それをモデル化すると図８のようにな
り、それを数式化すると以下のようになる。

【００３０】

【数１】

【００３１】ここで、Ｍｓ：鉄骨構造物の質量Ｘｓ：鉄骨構造物の変位Ｋｓ：鉄骨構造物のばね定数Ｃｓ：鉄骨構造物の減衰係数Ｋｂ：ブレース材のばね定数ｆ：外力（風荷重または地震等による外力）である。つまり、ブレース材は振動時に軸力を与え、そ
れ自身がばねの役割を果たすことになる。

【００３２】また、従来のダンパを組み込んだ鉄骨構造
物を考えた場合、それをモデル化すると図９のようにな
り、それを数式化すると以下のようになる。

【００３３】

【数２】

【００３４】ここで、Ｍｂ：ブレース材の質量Ｘｂ：ブレース材の変位Ｃｄ：ダンパの減衰係数ｆ：外力（風荷重または地震等による外力）そして、かかる制振装置６を組み込んだ鉄骨構造物の場
合、モデルは図１０で示され、以下のように数式化され
る。

【００３５】

【数３】

【００３６】ここで、Ｋｄ：制振装置６のばね定数Ｃｄ：制振装置６の減衰係数ｆ：外力（風荷重または地震等による外力）尚、以上においてＭｓ＞＞Ｍｂであり、Ｃｄ＞Ｃｓであ
る。

【００３７】かかる制振装置６においては、ブレース材
の軸力をばね手段２５とダンパ部Ｄとで分担する。そし
てばね手段２５のばね定数を適切に選ぶことにより、適
切な減衰力を得ることができる。図１１は応答曲線を示
し、縦軸は応答倍率、横軸は外力振動数を固有振動数で
割った値ηである。ここで曲線ａはＣｄ＝０，Ｋｄ＝０
の場合、曲線ｂはＣｄ＝∞の場合である。Ｃｄ及びＫｄ
が最適でないときは曲線ｃのようになり、最適なときに
は、曲線ｄの如く曲線ａ及びｂの交点で最大値を持つよ
うになる。このようにＣｄ及びＫｄを決定してやれば、
最適減衰又はそれに近い減衰を与えることが可能とな
る。

【００３８】図１２は、人工地震動の応答スペクトルと
設計用平滑スペクトルにおける減衰比をパラメータとし
た応答倍率の変化（減衰比ｈ＝0.05を基準とした場合）
を示すグラフで、ｈ＝0.01或いは0.03が従来の鉄骨構造
物の場合である。本実施例の場合、Ｃｄ及びＫｄを適切
に選ぶことによりｈ＝ 0.1程度にすることができ、応答
を数分の一に低減でき、構造材の重量を低減することが
できる。

【００３９】次に、上記実施例の変形実施例について説
明する。

【００４０】図１３に示す第１変形実施例においては、
ガセットプレート５が下側の梁材２に溶接され、それぞ
れのブレース材４とガセットプレート５との間に制振装
置６が設けられている。つまり連結部材Ｒは一対のブレ
ース材４のみとなる。尚、ここで制振装置６はその両端
のフランジ１１．１３が直接ブレース材４とガセットプ
レート５とに固定される。

【００４１】こうすると振動時には、図１４に示すよう
に、それぞれの制振装置６がブレース材４からの圧縮力
或いは引張力を直接受け、これにより減衰力及びばね力
を発生して制振が行われる。

【００４２】また図１５に示す第２変形実施例において
は、連結部材Ｒとしてブレース材４の代わりにＰＣパネ
ル等の耐力壁２７が用いられている。耐力壁２７はその
下端側が下側の梁材２に固定され、その上端側は上側の
梁材２に固定されたガイド部材２８によってスライド可
能に支えられている。ガセットプレート５が上側の梁材
２に溶接されると共に固定部材２９が耐力壁２７に固定
され、これらガセットプレート５と固定部材２９との間
に制振装置６が設けられる。このように、普及の著しい
耐力壁を用いた鉄骨構造物においても本発明は適用可能
である。

【００４３】また他の変形例として、制振装置６の特に
ダンパ部Ｄのみを従来の鉄骨構造物のブレース材に並列
させて設け、ブレース材自身をばねとして利用すること
も可能である。

【００４４】次に、本発明に係る制振装置の別の実施例
について説明する。

【００４５】図１６に示すように、この実施例では特に
ダンパ部Ｄの構造が図１で示した前記実施例と異なる。
移動フランジ１１にはベローズ筒体３０が設けられ、ベ
ローズ筒体３０は、その一端が移動フランジ１１に結合
されて閉塞されると共に、その他端は固定フランジ１３
に向けて延出され且つ円状の閉塞部３１ｂを有する閉塞
部材３１により閉塞される。移動フランジ１１と閉塞部
材３１とは、対向配置された第１の連結体たる第１連結
ステー３２によって互いに所定間隔を隔てて連結され
る。他方、ベローズ筒体３０は、中央部で第１ベローズ
筒体３０ａと第２ベローズ筒体３０ｂとに二分割され、
且つこれらの分割端部は仕切板３３にそれぞれ接続され
ており、仕切板３３は固定フランジ１３に、第２の連結
体たる第２連結ステー３４を介して互いに所定間隔を隔
てて連結される。図１７で分かるように、第２連結ステ
ー３４も同様に対向的に配置され、且つ第１連結ステー
３２と90°位相をずらされて互い違いに配置されてい
る。そしてベローズ筒体３０内部の仕切板３３で仕切ら
れたそれぞれの室内には作動液体Ｓが充填され、これに
よって第１及び第２液体室３５，３６がそれぞれ形成さ
れている。さらに仕切板３３にはオリフィス通路たる複
数のオリフィス孔３７が設けられ、作動液体Ｓはこのオ
リフィス孔３７を通じて第１及び第２液体室３５，３６
間を自由に移動できるようになっている。従って、この
構成にあっては、振動時において固定位置にある仕切板
３３に対し、第１及び第２ベローズ筒体３０ａ，３０ｂ
が互いに異なる伸縮を行って、作動液体Ｓの移動及び減
衰力を生じさせるようになっている。

【００４６】また、仕切板３３の両側において、第１及
び第２液体室３５，３６からは導管３８がそれぞれ導出
され、導管３８は細管３９を通じてリザーブタンク４０
に接続されている。リザーブタンク４０はベローズ管４
１によって形成され、他方、それぞれの導管３８は、リ
リースバルブ４２が介設された連絡管４３によって互い
に連絡されている。尚、これら導管３８、細管３９、リ
ザーブタンク４０、及び連絡管４３にも作動液体Ｓが充
填され、また、第１連結ステー３２の外周側には、フラ
ンジ１１，１３を掛け渡すばね手段２５が設けられる。
ばね手段２５は前記同様複数の皿ばね２６によって構成
される。便宜上リザーブタンク４０はばね手段２５の外
部に描かれているが実際にそれは内部に配置される。

【００４７】さて、装置６は鉄骨構造物１に設置される
ため、数10，数 100tfといった比較的大荷重を受け、圧
縮力が作用された直後には一方の液体室内が数10，数 1
00kgf/cm²程度の高圧となり、引張力の場合には著しい
負圧が発生する。このとき図１で示した前記実施例の場
合だと、特に外側液体室２１が負圧となったとき、作動
液体Ｓの移動或いは内側ベローズ筒体１６の変形が追従
できず、結果的に外側液体室２１内に作動液体Ｓの蒸発
（ベーパライジング）が生じ、気泡が混入してダンパが
機能しなくなる虞がある。これは内側及び外側ベローズ
筒体１６，１４の伸縮過程において、特に内側ベローズ
筒体１６がその内圧に依存して自由伸縮を行うことに起
因するもので、つまり強力な引張力が作用した際に、内
側ベローズ筒体１６が追従変形しきれず全体の容積が変
化することによる。

【００４８】本実施例はこれを効果的に解決するもので
あり、第１連結ステー３２によりベローズ筒体３０の長
さ即ち容積は不変とされて、引張力が作用された場合で
も第２液体室３６から第１液体室３５に作動液体Ｓを強
力に押出して、第１液体室３５の負圧化即ち作動液体Ｓ
の蒸発化を防ぎ安定した減衰性能を得るものである。ま
たこれと同時に、大荷重にも対応できるので小型化を達
成できる。

【００４９】さらに本実施例ではリザーブタンク４０が
設けられ、外気温度の変化にも対応できるようになって
いる。即ち、作動液体Ｓやベローズ筒体３０が温度変化
により収縮・膨脹を行った場合、リザーブタンク４０と
第１及び第２液体室３５，３６との間で作動液体Ｓの受
け渡しが行われ、これにより安定した状態で作動が可能
となる。またこのときリザーブタンク４０は、作動液体
Ｓの受け渡し量に応じて自由伸縮する。そしてリリース
バルブ４２は設置或いは据付けの際に用いられるもの
で、これを開放することにより第１及び第２液体室３
５，３６は瞬時に同圧力でバランスされる。尚、ベロー
ズ筒体３０の伸縮時にもリザーブタンク４０と第１及び
第２液体室３５，３６との間で作動液体Ｓが移動する
が、細管３９が細いのでその量は僅かであり、よってリ
ザーブタンク４０は主に静的な機能を果たすことにな
る。

【００５０】以上本発明は、上記実施例に限定されず様
々な態様によって実施可能で、またボイラ建屋や鉄塔等
広く適用可能である。

【００５１】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００５２】（１）風等によって生じる微小振動をも確
実に抑制できる。

【００５３】（２）鉄骨構造物上で作業する人の船酔い
現象の発生を未然に防止できる。

【００５４】（３）地震動にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制振装置の一実施例を示す側断面
図である。

【図２】制振鉄骨構造を示す概略側面図である。

【図３】制振装置の周辺部を示す拡大側面図である。

【図４】ガセットプレートと下側の梁材との取付状態を
示し、図３のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】振動時の様子を示す概略側面図である。

【図６】制振装置の作動を示す側断面図である。

【図７】制振装置の作動を示す側断面図である。

【図８】従来の鉄骨構造物の振動モデルを示す図であ
る。

【図９】従来のダンパを組み込んだ鉄骨構造物の振動モ
デルを示す図である。

【図１０】本発明に係る制振装置を組み込んだ鉄骨構造
物の振動モデルを示す図である。

【図１１】応答曲線を示すグラフである。

【図１２】人工地震動の応答スペクトルと設計用平滑ス
ペクトルにおける減衰比をパラメータとした応答倍率の
変化（減衰比ｈ＝0.05を基準とした場合）を示すグラフ
である。

【図１３】第１変形実施例を示す側面図である。

【図１４】第１変形実施例における振動時の様子を示す
概略側面図である。

【図１５】第２変形実施例を示す側面図である。

【図１６】本発明に係る制振装置の別の実施例を示す側
断面図である。

【図１７】図１６のＸ−Ｘ断面図である。

【符号の説明】

１鉄骨構造物２梁材３柱材４ブレース材５ガセットプレート６制振装置１１移動フランジ１３固定フランジ１４外側ベローズ筒体１６内側ベローズ筒体１９気体室２０内側液体室２１外側液体室２３内側オリフィス孔（オリフィス通路）２４外側オリフィス孔（オリフィス通路）２５ばね手段２７耐力壁３０ベローズ筒体３１閉塞部材３２第１連結ステー（第１の連結体）３３仕切板３４第２連結ステー（第２の連結体）３５第１液体室３６第２液体室３７オリフィス孔（オリフィス通路）Ｒ連結部材Ｓ作動液体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 9/02 311 F16F 15/02 F16F 9/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】梁材と柱材とを立体格子状に組み立てる
と共に上下の上記梁材を連結部材で掛け渡し、連結部材
の一端を固定端として一方の上記梁材に結合すると共に
その他端を自由端として一方の上記梁材と略同一の水平
移動をするようにし、該連結部材の他端と他方の上記梁
材との間に介設されてなる鉄骨構造物の制振装置におい
て、上記梁材と上記連結部材とにそれぞれ固定される一対の
フランジと、これらフランジ間を掛け渡す少なくとも内
外二重の伸縮自在なベローズ筒体と、上記内側のベロー
ズ筒体内部を中央部で仕切って一方の室内に形成される
気体室と、上記内側のベローズ筒体内部の他方の室内及
び上記内外ベローズ筒体間に作動液体を充填して形成さ
れる内側及び外側液体室と、該内側及び外側液体室を連
通して上記作動液体を通過させるオリフィス通路と、上
記フランジ間を掛け渡すと共に上記外側のベローズ筒体
外周を囲繞して設けられるばね手段とを備えたことを特
徴とする鉄骨構造物の制振装置。
【請求項２】梁材と柱材とを立体格子状に組み立てる
と共に上下の上記梁材を連結部材で掛け渡し、該連結部
材の一端を固定端として一方の上記梁材に結合すると共
にその他端を自由端として一方の上記梁材と略同一の水
平移動をするようにし、該連結部材の他端と他方の上記
梁材との間に介設されてなる鉄骨構造物の制振装置にお
いて、上記梁材と上記連結部材とにそれぞれ固定される一対の
フランジと、一端が一方の上記フランジに結合されて閉
塞されると共に他端が他方の上記フランジに向けて延出
され且つ閉塞部材によって閉塞された伸縮自在なベロー
ズ筒体と、一方の上記フランジと上記閉塞部材とを互い
に所定距離を隔てて連結する第１の連結体と、上記ベロ
ーズ筒体内部を中央部で仕切る仕切板と、該仕切板と他
方の上記フランジとを互いに所定距離を隔てて連結する
第２の連結体と、上記仕切板で仕切られた上記ベローズ
筒体内部のそれぞれの室内に作動液体を充填して形成さ
れる第１及び第２液体室と、該第１及び第２液体室を連
通して上記作動液体を通過させる上記仕切板に設けられ
たオリフィス通路と、上記フランジ間を掛け渡すと共に
上記ベローズ筒体外周を囲繞して設けられるばね手段と
を備えたことを特徴とする鉄骨構造物の制振装置。
【請求項３】上記連結部材が、上下の上記梁材をＶ字
状或いは逆Ｖ字状に掛け渡す一対のブレース材であって
それぞれの離反側端部が一方の上記梁材に結合されて上
記固定端を形成する一対のブレース材と、これらブレー
ス材の近接側端部同士を結合すると共に他方の上記梁材
に対しスライド移動可能とされて上記自由端を形成する
ガセットプレートとからなる請求項１又は２記載の鉄骨
構造物の制振装置。
【請求項４】上記連結部材が、上下の上記梁材をＶ字
状或いは逆Ｖ字状に掛け渡す一対のブレース材であって
それぞれの離反側端部が一方の上記梁材に結合されて上
記固定端を形成する一対のブレース材からなり、それぞ
れの該ブレース材の上記自由端たる近接側端部と、他方
の上記梁材に固定されたガセットプレートとの間に介設
された請求項１又は２記載の鉄骨構造物の制振装置。
【請求項５】上記連結部材が、上下の上記梁材を掛け
渡すと共に一端側が一方の上記梁材に結合されて上記固
定端を形成する耐力壁からなり、該耐力壁の上記自由端
たる他端側と他方の上記梁材との間に介設された請求項
１又は２記載の鉄骨構造物の制振装置。