JP3877276B2 - 制振構造体験装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、戸建て住宅やマンションを購入する住宅建築予定者、又は建築学・建築業界に携わる者が簡単にビルや住宅の耐震性能を視的に確認できる装置であって、特に制振構造の耐震性能を実感できる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビルや住宅の設計において、建物自体の強さで地震に対する耐震構造に対して、免震構造及び制振構造を取り入れた建物が近年急速に増加している。免震構造とは、建物基礎部の免震装置（積層ゴム等）により、建物自体を地震の揺れに対して、震動と逆方向に建物を移動可能とし、地震の震動を建物に伝えないようにしたものである。制振構造とは、建物内（主に上階）に設置した制振装置により、地震や交通震動等の揺れに対して、逆方向に制振装置（振り子体）を動かすことにより、積極的に地震による建物震動を静止させようにしたものである。
上記構造を視的に確認することができる従来技術として、例えば、特開平１１−１６１１４８号公報には、複数の建物模型を配置して、免震構造及び制振構造の有無による模型の震動を比較する装置が公開されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した制振構造においては、過去の大震災の経験から、上記の耐震性能が優れたものであるということが広く一般に認識されるようになった。そして、該制振構造は、一般人が購入住宅を選択する際の一つの重要な要素となっている。そこで、住宅を提供する側は、該制振構造を説明することが必要となるが、専門的な用語で詳細に説明しても、その内容が複雑であるため、一般人には伝わりにくいのである。そこで、制振構造の耐震性能を、一般人が見ても簡単に解るようにすること、さらには、制振構造を体験できることが望まれるのである。
また、実際の制振構造においては、地震の振動数を高精度の制御機器により解析し、制振装置（一般的に可動マス等の振り子運動によって、振動エネルギーを吸収する装置）を適切に働かせる構造としている。しかし、この装置をそのまま再現しようとすると、高精度の制御装置が必要となるため、構造が複雑となり、制振構造の耐震性能の再現が困難なのである。
【０００４】
そこで、高精度な制御装置等を使用することなく、効果的に制振構造の耐震性能を体験できることが望まれるのである。
さらに、上述した模型建物を備える装置は、全体としてコンパクトであることが望ましい。これは、例えば、住宅購入者を対象とした住宅展示場や、建築専門家の集まる研究集会等においてプレゼンテーションする際は、持ち運びに便利で、しかも場所とらないで設置できるからである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上のごとくであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
【０００６】
建物における制振構造の耐震性能を視的に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置（２）と、該震動再現装置（２）に載置した模型建物（４）と、該模型建物（４）に取り付ける制振装置模型（３）とから構成し、該震動再現装置（２）は、震動モーター（２０）の主軸（２２）の先端部に、前記主軸（２２）の位置が中心位置から偏心した偏心輪（２３）を構成し、該偏心輪（２３）は、一方のロッドエンド（２４ａ）の端部に配置した軸受けの内輪に内装し、該一方のロッドエンド（２４ａ）の他端に他方のロッドエンド（２４ｂ）を連設し、該他方のロッドエンド（２４ｂ）の端部は、震動基台（２５）から突設した震動伝達部材（２６）に枢支し、該震動基台（２５）の下面には、四輪の移動輪（２７・２７・・・）を配置し、該移動輪（２７・２７・・・）を横向きとして、前記震動再現装置（２）内に左右水平方向に配設された移動レール（２８）を挟み込み、互いの接触面において、移動輪（２７・２７・・・）には溝（２９ａ）を形成し、移動レール（２８）には凸部（２９ｂ）を形成し、該震動基台（２５）から伝わる震動を左右方向に限定し、垂直方向の震動は発生しないように構成したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１は制振構造体験装置の斜視図、図２は操作パネルを表す図、図３は震動再現装置内部の側面図、図４は震動再現装置内部の後面図、図５は震動再現装置の平面図、図６は制振装置模型の斜視図、図７は該制振装置模型を取り付けた状態を表す図、図８は三階建ての模型建物の斜視図、図９は二階建て模型建物の斜視図、図１０は支持部材の構成図、図１１は制振装置模型を取り付けない状態での模型建物の震動を表す制振構造体験装置の前面図、図１２は制振装置模型を取り付けた状態での模型建物の震動を表す制振構造体験装置の前面図である。
【０００８】
まず、図１を用いて、本発明に掲げる制振構造体験装置１の概要について説明する。
該制振構造体験装置１は、下部に配した震動再現装置２と、該震動再現装置２に載置した模型建物４（４Ａ・４Ｂ）と、該模型建物４に吊り下げられる制振装置模型３から構成している。
【０００９】
震動再現装置２の前面には、説明パネル５と、操作パネル６を並設している。該操作パネル６には、震動スイッチ８、及び震動調節ダイアル９が設けられている。震動再現装置２の上面には、前記模型建物４（４Ａ・４Ｂ）を載置する震動台１６を配し、震動再現装置２の上面の前側には、水準器１２が配されている。また、震動再現装置２の上面の中心には、振幅認識バー１１が配され、震動台１６の静止状態において、制振構造体験装置１の手前側の模型建物４Ａの中心を指す構成としている。
【００１０】
次に、震動再現装置２の詳細について説明する。
前記説明パネル５には、震動再現装置２の操作説明や動作や制振の意味等の説明文が記載されている。オペレーターが観覧者に制振構造の説明をしながら操作するものであり、説明パネル５に明文することで、観覧者に対する説明が効果的に行える。
【００１１】
図２に示すように、前記操作パネル６には震動スイッチ８、及び震動調節ダイアル９が配されている。震動スイッチ８は、前記震動台１６の震動を入切するスイッチである。より詳しくは、該震動スイッチ８を入切することで、後述する震動モーター２０への電源供給を入切させるものである。
【００１２】
震動調節ダイアル９は、前記震動台１６の振動の大小を調節するものである。より詳しくは、該震動調節ダイアル９を回転させることで、震動レベル表示板１３の『０〜１００』の目盛に対応して、後述する震動モーター２０の回転数を連動させるものである。
【００１３】
次に、震動再現装置２の内部構造について説明する。
図３に示すように、震動再現装置２は、震動を発生させるモーター（以下震動モーター２０とする）、該震動モーター２０に電源を供給する電源ユニット２１、及び該震動モーター２０の回転を震動台１６に伝える各種震動伝達装置を内装している。
【００１４】
図４に示すように、震動モーター２０の主軸２２の先端部は、偏心輪２３で構成している。そして、該偏心輪２３は、ロッドエンド２４ａに配した軸受け（図示しない）の内輪に内装されている。そして、該ロッドエンド２４ａに、もう一体のロッドエンド２４ｂが連設され、該ロッドエンド２４ｂの他端は、震動基台２５から突設した震動伝達部材２６に枢支されている。
【００１５】
図４に示すように、該震動基台２５は、上面に前記震動台１６を載置するものである。そして、下面には、四輪の移動輪２７・２７・・・を配し、該移動輪２７・２７・・・によって、震動再現装置２内に左右水平方向に配設された移動レール２８の上を左右移動可能としている。
【００１６】
また、移動輪２７・２７・・・と移動レール２８は、図３に示すように、移動輪２７・２７・・・を横向きとして移動レール２８を挟み込むような配置とし、お互いの接触面において、移動輪２７・２７・・・には溝２９a を形成し、移動レール２８には該溝２９a を沿わせる凸部２９ｂを形成している。こうして、震動伝達部材２６から伝わる震動を、一次運動、即ち、左右方向に限定する構成としている。言い換えれば、震動基台２５では、垂直方向の震動は発生しないということである。
【００１７】
以上のごとく構成し、震動モーター２０の回転運動が、偏心輪２３によって、ロッドエンド２４a ・２４ｂの横方向の運動に変換される。そして、ロッドエンド２４ｂの運動が震動伝達部材２６に伝えられ、震動基台２５を震動させことで、震動台１６を震動させるのである。尚、震動再現装置２は、下部にゴムまたは樹脂等の弾性素材の成形品である設置脚１４・１４・・・を備え、該設置脚１４・１４・・・・により、震動モーター２０によって発生する震動を吸収させて、制振構造体験装置１が装置全体として震動することがないようにしている。
【００１８】
次に、制振装置模型３について説明する。
図６及び図７に示すように、該制振装置模型３は、振り子体であって、重心となる振り子３１と、該振り子３１を吊り下げる振り子竿３２と、該振り子竿３２の上端に取り付けた吊り下げ部３３とからなるものである。そして、該吊り下げ部３３には、係止棒３４が軸受け（図示しない）を介して枢支されており、図７に示すごとく、係止棒３４を前記模型建物４に配する吊り下げフック４４に係止して、制振装置模型３を建物模型４に着脱可能に吊り下げている。
【００１９】
次に、模型建物４について説明する。
図８に示すごとく，該模型建物４は、三階建て住宅を再現したものであって、板状の四本の通し柱４０・４０・・・を一階フロア４１から立設させ、該通し柱４０・４０・・・に二階フロア４２、三階フロア４７、及び屋根部４３を配設するものである。
【００２０】
一階フロア４１の中心部には、前記震動台１６に模型建物４を固設するための模型建物固定ボルト孔４４が、上表面から下表面にかけて貫通されている。さらに、該模型建物固定ボルト孔４４を中心とした二箇所には、前記震動台１６に対しての位置決めをするための模型建物位置出しピン孔４５・４５が、上表面から下表面にかけて貫通されている。
【００２１】
通し柱４０・４０・・・は、厚さが０．２〜０．４ｍｍ程度の板状の部材であって、すべての板表面を同じ向きに構成している。これは、前記震動台１６の振動方向に合わせて、模型建物４の全体としての横揺れを増幅させるためである。尚、本実施例では、該通し柱４０・４０・・・と他の模型建物４の構成部材とは、ビス４６・４６・・・によって結合されている。
【００２２】
二階フロア４２、及び三階フロア４３は、前述のごとく、ビス４６・４６・・・によって通し柱４０・４０・・・に結合されている。
【００２３】
屋根部４３は、本実施例では、一般的な戸建て住宅を再現するため、方形屋根の形状とした。そして、図７に示すごとく、該屋根部４３の下面には、前記制振装置模型３を吊り下げる、吊り下げフック４４が配されている。
【００２４】
以上の模型建物４の構成は、一実施例にすぎず、高層ビル模型であってもよいし、図９に示すごとく、二階建て模型建物５５であってもよい。なお、該二階建て模型建物５５のごとく、高さ方向が低い模型を使用する際には、模型の揺れが少なくなる恐れがあり、地震時の揺れの様子が再現されない場合が生じる。そこで、本実施例においては、通し柱４０・４０・・・を二階フロア４２に対して、震動の自由を持たせつつ保持させ、あえて震動の自由を持たせることにより、模型建物４の揺れを増幅させることとした。より詳しくは、図１０に示すごとく、二階フロア４２側の凸形支持部材５１を、通し柱４０側の凹形支持部材５２に緩挿し、両部材を支持ピン５３により回動自在に枢支する構成とした。
【００２５】
なお、模型建物４の素材は、全体を板状の合成樹脂や金属等で構成するものであって、特に限定されるものではない。さらに、模型建物４の表面は、全体に同一色の塗装が施され、前記震動台１６と視覚的に差別化を図っている。こうすることにより、模型建物４に観覧者の目を強くひきつけることができる。
【００２６】
以上が制振構造体験装置１の構造の説明である。
次に、制振構造体験装置１を使用する実施例について説明する。
図１に示すごとく、震動台１６上の固定ボルト及び位置決めピン（図示しない）に、模型建物４Ａ・４Ｂの固定ボルト孔４４及び模型建物位置出しピン孔４５・４５をあわせるように載置し、蝶ナット１５によって、模型建物４Ａ・４Ｂを固定する。尚、制振構造体験装置１は水平面に設置することが望ましく、水平であるかどうかは、前記水準器１２によって確認できる。水平に設置されてない場合は、前記設置脚１４・１４・・・の下に嵩上げ材（図示しない）を敷くなどして、適宜調整すればよい。
【００２７】
そして、震動スイッチ８をＯＮにすることで、図１１に示すごとく、震動台１６の震動に合わせて、模型建物４（４Ａ・４Ｂ）が震動を開始する。この状態は、模型建物４（４Ａ・４Ｂ）に前記制振装置模型３を取り付けていないため、制振構造を有しない建物が、地震により震動する状態を再現しているのである。模型住宅４（４Ａ・４Ｂ）の振幅の大きさについては、前記振幅認識バー１１に対する手前側の模型住宅４Ａの一階フロア４１の振れ幅を基準とすることで視認できる。
【００２８】
この状態で、模型住宅４Ａの吊り下げフック４４に制振装置模型３を吊り下げ、振り子３１を振り子運動させるのである。そして、前記震動調節ダイアル９を、振り子３１の振り子運動の振動周期と、模型住宅４Ａの揺れの振動周期とが逆になる（振動を打ち消し合う）ように調節するのである。すなわち、振り子３１の振り子運動によって、模型住宅４Ａが震動台１６から受ける震動エネルギーを打ち消すのである。こうして、模型建物４Ａの揺れ具合は、図１１の状態と比較して、減少することが確認される。この状態は、模型住宅４Ａに制振装置模型３を吊り下げているため、制振構造を有する建物が、地震により震動する状態を再現しているのである。一方で、模型住宅４Ｂには、制振装置模型３が吊り下げていないため、図１１の状態のままとなる。こうして、模型住宅４Ａと模型住宅４Ｂの揺れ具合を同時に比較することにより、制振構造の有無による耐震性能の違いを比較することができるのである。
【００２９】
また、模型住宅４Ａから制振装置模型３を取り外せば、上記と同様に模型住宅４Ａが制振構造を有しない場合の震動の状態に戻される。さらには、模型住宅４Ａ・４Ｂの両方に制振装置模型３を吊り下げて、模型住宅４Ａ・４Ｂ供に制振構造を有する耐震性能を再現してもよい。
【００３０】
以上のごとく操作し、制振装置模型３を吊り下げ、または取り外すことを繰り返して表現することにより、観覧者に対して制振構造の耐震性能を効果的にプレゼンテーションをすることができるのである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は以上のごとく構成したので、次のような効果を奏するのである。
建物における制振構造の耐震性能を視的に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置（２）と、該震動再現装置（２）に載置した模型建物（４）と、該模型建物（４）に取り付ける制振装置模型（３）とから構成するので、一般の住宅購入者を対象とした住宅展示場や、建築専門家の集まる研究集会等において、実際の地震時における制振構造の耐震性能を効果的にプレゼンテーションすることができる。
また、震動再現装置２を調整することで、制振装置模型３と模型住宅４との振動周期が、お互いの振動を打ち消すように調整できるので、実際の制振構造に用いられるような、高度な制御装置を用意することなく、制振構造の耐震性能を再現することができる。
さらに、上記振動再現装置２、制振装置模型３、および模型建物４は、夫々分離して持ち運びが可能であり、簡単に組み立てることができるので、制振構造体験装置１を持ち運ぶ際には、取り扱いがしやすいのである。
【００３２】
また、該震動再現装置（２）は、震動モーター（２０）の主軸（２２）の先端部に、前記主軸（２２）の位置が中心位置から偏心した偏心輪（２３）を構成し、該偏心輪（２３）は、一方のロッドエンド（２４ａ）の端部に配置した軸受けの内輪に内装し、該一方のロッドエンド（２４ａ）の他端に他方のロッドエンド（２４ｂ）を連設し、該他方のロッドエンド（２４ｂ）の端部は、震動基台（２５）から突設した震動伝達部材（２６）に枢支し、該震動基台（２５）の下面には、四輪の移動輪（２７・２７・・・）を配置し、該移動輪（２７・２７・・・）を横向きとして、前記震動再現装置（２）内に左右水平方向に配設された移動レール（２８）を挟み込み、互いの接触面において、移動輪（２７・２７・・・）には溝（２９ａ）を形成し、移動レール（２８）には凸部（２９ｂ）を形成し、該震動基台（２５）から伝わる震動を左右方向に限定し、垂直方向の震動は発生しないように構成したので、震動再現装置２の構造が簡単となるため、製作コストがかからず、また、コンパクトに設計できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 制振構造体験装置の斜視図である。
【図２】 操作パネルを表す図である。
【図３】 震動再現装置内部の側面図である。
【図４】 震動再現装置内部の後面図である。
【図５】 震動再現装置の平面図である。
【図６】 制振装置模型の斜視図である。
【図７】 制振装置模型を取り付けた状態を表す図である。
【図８】 三階建ての模型建物の斜視図である。
【図９】 二階建て模型建物の斜視図である。
【図１０】 支持部材の構成図である。
【図１１】 制振装置模型を取り付けない状態での模型建物の震動を表す制振構造体験装置の前面図である。
【図１２】 制振装置模型を取り付けた状態での模型建物の震動を表す制振構造体験装置の前面図である。
【符号の説明】
１ 制振構造体験装置
２ 震動再現装置
３ 制振装置模型
４ 模型建物
５ 説明パネル
６ 操作パネル
８ 震動スイッチ
９ 震動調節ダイアル
１１ 振幅認識バー
１２ 水準器
１６ 震動台
２０ 震動モーター
２２ 主軸
２３ 偏心輪
２７ 移動輪
２８ 移動レール
３１ 振り子

Claims (1)

1. 建物における制振構造の耐震性能を視的に確認できる装置であって、振動数が調節可能な震動再現装置（２）と、該震動再現装置（２）に載置した模型建物（４）と、該模型建物（４）に取り付ける制振装置模型（３）とから構成し、該震動再現装置（２）は、震動モーター（２０）の主軸（２２）の先端部に、前記主軸（２２）の位置が中心位置から偏心した偏心輪（２３）を構成し、該偏心輪（２３）は、一方のロッドエンド（２４ａ）の端部に配置した軸受けの内輪に内装し、該一方のロッドエンド（２４ａ）の他端に他方のロッドエンド（２４ｂ）を連設し、該他方のロッドエンド（２４ｂ）の端部は、震動基台（２５）から突設した震動伝達部材（２６）に枢支し、該震動基台（２５）の下面には、四輪の移動輪（２７・２７・・・）を配置し、該移動輪（２７・２７・・・）を横向きとして、前記震動再現装置（２）内に左右水平方向に配設された移動レール（２８）を挟み込み、互いの接触面において、移動輪（２７・２７・・・）には溝（２９ａ）を形成し、移動レール（２８）には凸部（２９ｂ）を形成し、該震動基台（２５）から伝わる震動を左右方向に限定し、垂直方向の震動は発生しないように構成したことを特徴とする制振構造体験装置。

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