JP3827221B2

JP3827221B2 - 制震構造

Info

Publication number: JP3827221B2
Application number: JP2002162955A
Authority: JP
Inventors: 保男露木; 淳也小阪
Original assignee: Nikken Sekkei Ltd; KYB Corp
Current assignee: Nikken Sekkei Ltd; KYB Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP2004011179A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建物制震に利用する制震構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物における地震の被害を最小限度に抑えるための制震構造としては、従来から、種々の提案があるが、その中に、たとえば、図４に示すように、縦方向材たる柱材１と横方向材たる梁材２とからなる剛構造の壁面における耐震性を向上させるブレースたるＶ型ブレース３にダンパー４を連繋させた提案がある。
【０００３】
このとき、Ｖ型ブレース３にあっては、一対となる自由端３ａが横方向材たる梁材２側に連結され、収斂端３ｂがダンパー４を介して縦方向材たる柱材１側に連結されるとしている。
【０００４】
また、ダンパー４は、たとえば、図５に示すように、両ロッド型に形成されていて、柱材１（図４参照）に連結されるシリンダ体４１と、このシリンダ体４１の軸芯部に挿通されながら一端がＶ型ブレース３における収斂端３ｂ（図４参照）に連結されるロッド体４２と、このロッド体４２に保持されながら上記のシリンダ体４１内に摺動可能に収装されてこのシリンダ体４１に同一の受圧面積となる一方側油室Ｒ１と他方側油室Ｒ２を画成するピストン４３とを有してなるとしている。
【０００５】
そして、このダンパー４にあって、ピストン４３は、このピストン４３がシリンダ体４１内を図中で左方向となる一方向に摺動する際に油の通過を許容して所定の減衰力を発生させる一方側減衰バルブ４３ａと、このピストン４３がシリンダ体４１内を図中で右方向となる他方向に摺動する際に油の通過を許容して所定の減衰力を発生させる他方側減衰バルブ４３ｂとを有してなるとしている。
【０００６】
それゆえ、この制震構造によれば、Ｖ型ブレース３を有することで柱材１と梁材２とからなる剛構造における耐震性を向上する一方で、たとえば、図４中に矢印で示すように、梁材２が地震による揺れの影響で横方向に移動するようになるのをダンパー４の減衰作用で抑制して、建物における地震の影響を最小限度に抑えることが可能になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の制震構造にあっては、好ましい制震効果が得られないと指摘される可能性がある。
【０００８】
すなわち、上記の剛構造において、ダンパー４は、横方向材たる梁材２に並行するように配在されるから、たとえば、地震による揺れの影響で梁材２が横方向に移動する際には、この梁材２の移動量とダンパー４のストローク量とが比例することになる。
【０００９】
それゆえ、このＶ型ブレース３を有する制震構造にあっては、ダンパー４の構成にもよるだろうが、梁材２が大きいストロークで移動しない限りには、ダンパー４をより効果的に機能させ得ない、すなわち、好ましい制震効果を期待し得ないことになる。
【００１０】
この発明は、上記した事情を鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、所定の建物制震を実現するにあって、好ましい制震効果が得られるようにして、その汎用性の向上を期待するのに最適となる制震構造を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、この発明の手段は、左右一対の縦方向材とこの縦方向材より長尺となる上下一対の横方向材とからなる剛構造における耐震性を向上させるブレースを備え、上記ブレースが横向きＶ型ブレースからなり、この横向きＶ型ブレースにおける一側の一対の自由端が一方の縦方向材側に連結され、同じくこの横向きＶ型ブレースにおける他側の収斂端がダンパーを介して一方の横方向材側に連結されている制振構造において、他方の縦方向材に水平方向に向けてブラッケットを連設し、上記ダンパーを一方の横方向材に直交する方向に向けて連結し、上記ブラケットにそれぞれ上記Ｖ型ブレースの収斂端と上記ダンパーのロッド体を枢着させたことを特徴とするものである。
【００１２】
それゆえ、縦方向材と横方向材とからなる剛構造が横向きＶ型ブレースたるブレースを有することで耐震性を向上させる一方で、たとえば、横方向材が地震による揺れの影響で横方向に移動するようになるのをダンパーの減衰作用で抑制して、建物における地震の影響を最小限度に抑えることが可能になる。
【００１３】
このとき、ダンパーの伸縮方向が横方向材に直交するから、Ｖ型ブレースにおける拡大係数に比較して、横向きＶ型ブレースにおける拡大係数の方が大きくなり、その結果、ダンパーを効果的に機能させ得ることになる。
【００１４】
そして、上記した構成において、より具体的には、横向きＶ型ブレースにおける収斂端が縦方向材に対して揺動阻止手段の配在下に対向してなるとする。
【００１５】
それゆえ、この揺動阻止手段が横向きＶ型ブレースにおける収斂端の横方向への揺動を阻止するものであるとき、横向きＶ型ブレースの収斂端が縦方向材と横方向材とで形成される矩形面の面外に逸脱することがなく、したがって、横向きＶ型ブレースからの作用力が無駄なくダンパーに伝達され、その結果、ダンパーが設定の外力作用下に所定の減衰作用をすることになる。
【００１６】
このとき、横向きＶ型ブレースがトラス構造に設定されてなることで、横向きＶ型ブレースにおけるいたずらな変形が阻止され、上記の揺動阻止手段との連繋を実現し易くすることになる。
【００１７】
ちなみに、縦方向材が柱材とされると共に横方向材が梁材とされてなるとし、また、ダンパーは、両ロッド型に形成されていて、横方向材に連結されるシリンダ体と、このシリンダ体の軸芯部に挿通されながら一端が横向きＶ型ブレースにおける収斂端に連結されるロッド体と、このロッド体に保持されながら上記のシリンダ体内に摺動可能に収装されてこのシリンダ体に同一の受圧面積となる一方側油室と他方側油室を画成するピストンとを有してなると共に、ピストンにこのピストンがシリンダ体内を一方向に摺動する際に所定の減衰力を発生させる一方側減衰バルブと、このピストンがシリンダ体内を他方向に摺動する際に所定の減衰力を発生させる他方側減衰バルブとを有してなるとするのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、図示した実施形態に基づいて、この発明を説明するが、この発明による制震構造にあっても、図１に示すように、基本的には、前記した図４に示す従来の制震構造と同様に構成されている。
【００１９】
即ち、本発明の制振構造は、前記した従来の制震構造と同じく、左右一対の縦方向材たる柱材１、１と、この柱材１、１より長尺となる上下一対の横方向材たる梁材２、２とからなる剛構造における耐震性を向上させるブレースを備えている。
そして、本発明では、上記ブレースが横向きＶ型ブレース５からなり、この横向きＶ型ブレース５における一側の一対の自由端が一方の柱材１側に連結され、同じくこの横向きＶ型ブレース５における他側の収斂端５ｂがダンパー４を介して一方の梁材２に連結されるものである。
この場合、他方の柱材１に水平方向に向けてブラッケット６１を連設し、上記ダンパー４を一方の梁材２に直交する方向に向けて連結し、上記ブラケット６１にそれぞれ上記Ｖ型ブレース５の収斂端５ｂと上記ダンパー４のロッド体４２を枢着させている。
以下更に詳しく説明する。
【００２０】
ちなみに、図示するところにあっては、縦方向材が柱材１とされると共に横方向材が梁材２とされ、この柱材１および梁材２で形成される剛構造が壁面を形成するとしている。
【００２１】
このとき、柱材１の高さＨ（図４参照）と、梁材２の長さＬ（図４参照）との関係は、Ｌ＞Ｈの関係にあるのは、前記したところと同様である。
【００２２】
また、この発明による制震構造を構成するダンパー４についても、改めて図示しないが、前記した図５に示すところと同様に構成されている。
【００２３】
そして、このダンパー４について、図示するところでは、横向きＶ型ブレース５の収斂端５ｂの下方側に配在されてなるとしているが、図１中に仮想線で示すように、上記の収斂端５ｂの上方側にも配在されてなるとしても良いのはもちろんである。
【００２４】
それゆえ、以下の説明において、その構成が前記した従来の制震構造と同様となるところについては、要する場合を除き、図中に同一の符号を付するのみとして、その詳しい説明を省略する。
【００２５】
すなわち、この発明による制震構造にあっては、この横向きＶ型ブレース５における一対の自由端５ａが柱材１側に連結されるのに対しての横向きＶ型ブレース５における収斂端５ｂがダンパー４を介して梁材２側に連結されてなるとしている。
【００２６】
このとき、この横向きＶ型ブレース５は、図示するところにあって、トラス構造に設定されてなるとしており、これによって、この横向きＶ型ブレース５の収斂端５ｂがいたずらに上下方向に揺動するのを未然に阻止できることになる。
【００２７】
それゆえ、この発明による制震構造にあっては、柱材１と梁材２とからなる剛構造が横向きＶ型ブレース５たるブレースを有することで耐震性を向上させることが可能になる。
【００２８】
その一方で、この発明による制震構造にあっては、たとえば、梁材２が地震による揺れの影響で横方向に移動するようになる（図４中の矢印参照）のをダンパー４の減衰作用で抑制して、建物における地震の影響を最小限度に抑えることが可能になる。
【００２９】
さらに、この発明による制震構造にあっては、横向きＶ型ブレース５を有することで、前記した図４に示す従来の制震構造にあってＶ型ブレース３を有することに比較して、ダンパー４における減衰率を高めることが可能になる。
【００３０】
すなわち、梁材２の層間変位速度をｕとし、ダンパー４の伸縮速度をｕｄとし、ダンパー４の減衰係数をＣｏとし、ダンパー４の減衰力をＦＤとし、ブレースによる拡大係数ｆとすると、
ｕｄ＝ｆ・ｕ …（１）
Ｆ＝ｆ・ＦＤ …（２）
ＦＤ＝Ｃｏ・ｄｕ／ｄｔ …（３）
となる。
【００３１】
ここで、図１に示すような一階建の建物で重量をＷとし、固有周期をＴとすると、減衰率βは、
β＝（Ｃｏ・ｆ^２・ｇ・Ｔ）／４πＷ …（４）
で表されるから、前述したように、ｆ^２に比例することになる。
【００３２】
このとき、前記した図４に示すＶ型ブレース３の場合には、ｆ＝１となるが、それに対して、この横向きＶ型ブレース５の場合には、仮に、Ｈ＝４ｍで、Ｌ＝６．４ｍとすると、ｆ＝Ｌ／Ｈから、ｆ＝１．６となり、β＝ｆ^２から、β＝２．５６（倍）となる。
【００３３】
すなわち、従来のＶ型ブレース３の場合に比較して、この発明による横向きＶ型ブレース５の場合には、ダンパー４における減衰率が２．５６倍も高くなることになる。
【００３４】
それゆえ、この発明による横向きＶ型ブレース５を有する制震構造にあっては、従来のＶ型ブレース３を有する制震構造に比較して、部品点数の増大を招くことがなく、すなわち、基本的には、従来と同様の部品数にしながら、減衰率を大幅に高めることが可能になる。
【００３５】
以上のように、この発明にあっては、横向きＶ型ブレース５を利用することで、Ｖ型ブレース３を利用する場合に比較して、好ましい制震効果が得られることになるが、この横向きＶ型ブレース５の機能を十分に発揮させ得るようにするための工夫がなされている。
【００３６】
すなわち、この発明にあっては、図２および図３に示すように、横向きＶ型ブレース５における収斂端５ｂが揺動阻止手段６の配在下に柱材１に対向してなるとしている。
【００３７】
このとき、柱材１には、いわゆる二股状のブラケット６１が連設されてなると共に、このブラケット６１内にダンパー４におけるロッド体４２の突出端を臨在させるとしている。
【００３８】
そして、このロッド体４２の突出端に横向きＶ型ブレース５の収斂端５ｂが枢着されてなるとしている。
【００３９】
それゆえ、この揺動阻止手段６は、横向きＶ型ブレース５における収斂端５ｂの横方向への揺動を阻止するように機能することになり、したがって、横向きＶ型ブレース５の収斂端５ｂが柱材１と梁材２とで形成される矩形面の面外に逸脱することを阻止し得ることになる。
【００４０】
その結果、この揺動阻止手段６を利用する場合には、横向きＶ型ブレース５からの作用力が無駄なくダンパー４に伝達され、したがって、ダンパー４が設定の外力作用下に所定の減衰作用をすることになる。
【００４１】
前記したところは、この発明が具現化されるのは、縦方向材たる柱材１と横方向材たる梁材２とで構成される剛構造の壁面を形成する場合を例にして説明したが、この発明の意図するところからすれば、図示しないが、たとえば、縦方向材がＹ軸方向の梁材とされ、また、横方向材がＸ軸方向の梁材とされる天井スラブや床スラブにこの発明が具現化されるとしても良いことはもちろんである。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明にあっては、縦方向材と横方向材とからなる剛構造が横向きＶ型ブレースたるブレースを有することで耐震性を向上させる一方で、たとえば、横方向材が地震による揺れの影響で横方向に移動するようになるのをダンパーの減衰作用で抑制して、建物における地震の影響を最小限度に抑えることが可能になる。
【００４３】
このとき、ダンパーの伸縮方向が横方向材に直交するから、また、縦方向材より横方向材の方が長尺に設定されることで、Ｖ型ブレースにおける拡大係数に比較して、横向きＶ型ブレースにおける拡大係数の方が大きくなり、その結果、ダンパーを効果的に機能させ得ることになる。
【００４４】
また、請求項２の発明にあっては、揺動阻止手段が横向きＶ型ブレースにおける収斂端の横方向への揺動を阻止することになり、横向きＶ型ブレースの収斂端が縦方向材と横方向材とで形成される矩形面の面外に逸脱することがなく、したがって、横向きＶ型ブレースからの作用力が無駄なくダンパーに伝達され、その結果、ダンパーが設定の外力作用下に所定の減衰作用をし得ることになる。
【００４５】
その結果、この発明によれば、所定の建物制震を実現するにあって、好ましい制震効果が得られることになり、その汎用性の向上を期待するのに最適となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態による制震構造を示す概略立面図である。
【図２】この発明における横向きＶ型ブレースの収斂端が揺動阻止手段の配在下に縦方向材たる柱に対向している状態を示す部分正面図である。
【図３】同じく部分上面図である。
【図４】従来の制震構造を原理的に示す図である。
【図５】ダンパーの基本的な構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１縦方向材たる柱材
２横方向材たる梁材
４ダンパー
５横向きＶ型ブレース
５ａ自由端
５ｂ収斂端
６揺動阻止手段
４１シリンダ
４２ロッド
４３ピストン
４３ａ一方側減衰バルブ
４３ｂ他方側減衰バルブ
６１ブラケット
Ｒ１一方側油室たる圧側油室
Ｒ２他方側油室たる伸側油室

Claims

左右一対の縦方向材とこの縦方向材より長尺となる上下一対の横方向材とからなる剛構造における耐震性を向上させるブレースを備え、上記ブレースが横向きＶ型ブレースからなり、この横向きＶ型ブレースにおける一側の一対の自由端が一方の縦方向材側に連結され、同じくこの横向きＶ型ブレースにおける他側の収斂端がダンパーを介して一方の横方向材側に連結されている制振構造において、他方の縦方向材に水平方向に向けてブラッケットを連設し、上記ダンパーを一方の横方向材に直交する方向に向けて連結し、上記ブラケットにそれぞれ上記Ｖ型ブレースの収斂端と上記ダンパーのロッド体を枢着させたことを特徴とする制振構造
ブラケットとブラケットに枢着したダンパのロッド体とで揺動阻止手段を構成し、横向きＶ型ブレースにおける収斂端を揺動阻止手段の配在下に縦方向材に対向させ、縦方向材と横方向材とで形成される矩形面の面外に上記収斂端が逸脱するのを阻止させている請求項１に記載の制震構造
横向きＶ型ブレースがトラス構造に設定されてなる請求項１に記載の制震構造