JP4784801B2

JP4784801B2 - 構造物の制振装置

Info

Publication number: JP4784801B2
Application number: JP2001303449A
Authority: JP
Inventors: 辰治石丸; 秀典石垣; 一平秦; 純二橋本
Original assignee: Nihon University; Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Nihon University; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003106005A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の制振装置に係わり、特に、木造建築物や鉄骨建築物等の構造物に用いて好適な制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、、木造建築物や鉄骨建築物等の構造物にあっては、地震等の振動による被害を抑えるために種々の対策が施されており、その一つとして、図７に示すように、柱１と、この柱１の上下に取り付けられる支持構造体（例えば、梁や天井、床や基礎等）２との間に、筋交い状に緩衝部材（たとえば、オイルダンパ）３を設置し、構造体に加わる振動を、前記緩衝部材３の緩衝作用によって早期に減衰させるようにした技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の技術においては、つぎのような改善すべき問題点が残されている。
【０００４】
すなわち、前述したように緩衝部材３を、柱１と支持構造体２との間に筋交い状に設置すると、前記柱１と支持構造体２との間の空間部が、前記緩衝部材３によって占められてしまうといった問題点である。
【０００５】
このような問題点は、前記緩衝部材３が、構造体の埋め殺しの壁部分に設置される場合には、その影響が少ないが、前記壁に窓を設ける必要がある場合、あるいは、前記柱１が床の中心部に設けられて、前記柱１のまわりがフロアとなされている場合等には、前記緩衝部材３によって窓の設置スペースが制限され、あるいは、前記緩衝部材３が前記フロアーの上部に位置させられて、フロアーの有効利用が図れないといった不具合の原因となる。
また、木造建築等の場合には、梁柱の接合部分も弱く、ダンパの取り付けが困難であり、特に、伝統的な木造建築物の修復には、大口径の柱の入手が難しく、傾斜復元力を期待することも困難であった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造物に対する制振機能を確保しつつ、柱とこの柱が取り付けられる支持構造体との間に大きな空間部を確保することのできる構造物の制振装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の構造物の制振装置は、前述した目的を達成するために、構造物の柱と、この柱が取り付けられる上部構造体と下部構造体との間に形成される空間部に設けられる制振装置であって、前記上部構造体と下部構造体との間に、前記柱より長く、中間部の少なくとも一箇所において屈曲した連結部材を対向して設け、これら一対の連結部材の挟角を狭めるように、前記連結部材の屈曲部を付勢する付勢手段を設け、前記一対の連結部材のそれぞれの屈曲部と、前記柱や上部構造体あるいは下部構造体との間に、緩衝部材を介装してなることを特徴とする構造物の制振装置。
本発明の請求項２に記載の構造物の制振装置は、請求項１に記載の前記連結部材をロープによって構成したことを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の構造物の制振装置は、請求項１に記載の前記連結部材を、相互に回動自在に連結された一対の鋼棒によって構成したことを特徴とする。
本発明の請求項４に記載の構造物の制振装置は、請求項１ないし請求項３の何れかに記載の前記付勢手段を、前記一対の連結部材の屈曲部間を連結し、中間部で屈曲可能なアームと、このアームの屈曲角を代えるように付勢する付勢部材とによって構成したことを特徴とする。
本発明の請求項５に記載の構造物の制振装置は、請求項１ないし請求項４の何れかに記載の前記緩衝部材が、オイルダンパであることを特徴とする。
本発明の請求項６に記載の構造物の制振装置は、請求項１ないし請求項４の何れかに記載の前記緩衝部材が、粘弾性体あるいは弾塑性体であることを特徴とする。
本発明の請求項７に記載の構造物の制振装置は、請求項１ないし請求項６の何れかに記載の前記付勢部材が、弾性体あるいは弾塑性体であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係わる構造物の制振装置１２は、構造体の柱１０と、この柱１０が取り付けられる上部構造体（梁）１１と下部構造体（下階の梁若しくは基礎）１６との間に設けられる制振装置であって、前記上部構造体１１と下部構造体１６との間に、前記柱１０より長く、中間部の少なくとも一箇所において屈曲した連結部材（本実施形態においてはロープを示した）１７を対向して設け、これら一対の連結部材１７の挟角を狭めるように、前記連結部材１７の屈曲部１９を付勢する付勢手段２１を設け、前記一対の連結部材１７のそれぞれの屈曲部１９と前記下部構造体１６との間に、緩衝部材２０を介装基本構成となっている。
【０００９】
ついで、これらの詳細について説明すれば、前記付勢手段２１は、前記一対の連結部材１７の屈曲部１９間を連結し、中間部で屈曲可能なアーム１８と、このアーム１８の屈曲角を代えるように付勢する付勢部材２２とによって構成されている。
そして、前記両アーム１８の屈曲部は、前記両アーム１８を回転可能に連結する連結ピン２３と、この連結ピン２３を支持する支持プレート２４とによって構成されている。
【００１０】
また、前記各アーム１８の一端部と前記緩衝部材２０の一端部とは、ピン２５によって回転可能に連結されており、このピン２５に、前記連結部材１７の途中が固定されている。
【００１１】
前記各緩衝部材２０は、本実施形態においてはオイルダンパが用いられ、その一端部が、前記ピン２５に回転可能に連結され、他端部が、前記下部構造体１６に設けられたブラケット２６に、ピン２７を介して回転可能に連結されている。
そして、この緩衝部材２０は、前記オイルダンパに代えて、コイルバネ等の弾塑性部材によって構成することも可能であり、あるいは、高減衰ゴム等の粘弾性体によって構成することも可能である。
【００１２】
さらに、前記連結部材１７は、前記上部構造体１１の両端部近傍に装着された固定部材２８と、前記下部構成体１６の略中央部に間隔をおいて装着された一対の固定部材２９との間に固定されている。
【００１３】
前記付勢部材２２は圧縮スプリングであり、前記支持プレート２４を上方へ付勢することによって、前記両アーム１８を、これらのアーム１８によって形成される挟角を広げる方向に付勢することにより、前記両アーム１８によって前記両連結部材１７を、これらの間隔を広げるように押圧することによって、これらの連結部材１７を緩みなく緊張状態に保持するようになっている。
【００１４】
このように構成された本実施形態に係わる制振装置１２にあっては、構造物に振動が加わり、たとえば、前記柱１０が、図１に矢印（イ）で示す方向に傾動させられると、図１において右側に配置されている連結部材１７に作用する張力が増加し、図１に鎖線で示すように、その両端部が離間させられ、これによって、前記連結部材１７が固定されている前記ピン２５が左側に移動する。
【００１５】
この結果、右側に設けられている緩衝部材２０に伸び方向の外力が加わり、この緩衝部材２０において緩衝機能が生じ、この緩衝機能によって、構造物に作用する振動エネルギが吸収される。
【００１６】
また、左側の連結部材１７においては、その両端部が近付くように屈曲させられて、その緊張がゆるむ傾向となるが、この連結部材１７と前記アーム１８との連結部であるピン２５が、前記付勢部材２２の作用によって左側に押圧されていることにより、前記連結部材１７は緊張状態に保持されて、前述したように発生しようとする緩みが吸収される。
これに伴い、左側に配設された緩衝部材２０に縮み方向の外力が加わり、この緩衝部材２０において緩衝機能が生じ、前述した振動エネルギが吸収される。
【００１７】
また、揺り返しによって矢印（ロ）方向の振動が発生した際においては、左側の連結部材１７の変形と右側の連結部材１７の変形が、前述したのと逆になり、両緩衝部材２０における緩衝機能が生じ、同様に制振機能が得られる。
【００１８】
そして、前記制振装置１２を構成するアーム１８や緩衝部材２０が、前記柱１０の下部と、前記下部構造体１６との間に形成される角部に納められ、かつ、前記連結部材１７が、前記柱１０や下部構造体１６に沿って配置されることから、前記柱１０と上部構造体１１や下部構造体１６との間に形成される空間部Ａが大きく開放される。
したがって、前記柱１０がフロアの途中に配置されている場合にあっても、そのまわりの空間を大きく開放することができ、フロアの有効利用を図ることができる。
【００１９】
また、ロープ１７は張力を与える構成になっているので、柱１０には、それに伴う圧縮力が付加される。
これは、構造物の重量が増加することと同様の効果があり、伝統的木造建築物に本システムを適用した場合、傾斜復元力も増大させることとなるとともに、振動エネルギ吸収効果も与えることが可能となる。
【００２０】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２１】
たとえば、前記実施形態においては、前記ブラケット２６や固定部材２８等の連結部材１７を、前記上部構造体１１や下部構造体１６に取り付けた例について示したが、これらに限られることなく、柱１０の上部や下部に取り付けることにより、間接的に、前記上部構造体１１と下部構造体１６に取り付けるようにすることも可能であり、要は、前記上部構造体１１や下部構造体１６の変位が、前記連結部材１７に伝わるような位置に、前記連結部材等を取り付けることができる。
また、前記緩衝部材２０の取付位置も、強度上、前記上部構造体１１や下部構造体１６に取り付けることが望ましいが、柱１０の中間部に取り付けるようにしてもよい。
さらに、前記連結部座１７として、ロープに代えて、一端部が回動自在に連結された鋼棒によって構成することも可能である。
【００２２】
図２に示すように、前記制振装置１２を上部構造体１１側に設けることも可能であり、また、前記付勢部材３０を引張りスプリングとして、両アーム１８の連結部（ピン２３）を上方に付勢することにより、これらのアーム１８によって、前記連結部材１７を接近させる方向に牽引して、これらの連結部材１７を緊張状態に保持するようにすることも可能である。
【００２３】
また、図３に示すように、一対の連結部材１７の屈曲部１９に、他方の連結部材１７へ向かう一対のアーム１８の一端部を固定するとともに、これらのアーム１８の他端部をピン２３によって回動自在に連結して略菱形に連結し、前記各アーム１８と前記連結部材１７の屈曲部１９と、前記柱１０や下部構造体１６との間に緩衝部材２０を介装し、かつ、前記アーム１８の上下方向において対向するピン２３間に、これらのピン２３を接近する方向に付勢することにより、前記各連結部材１７に張力を与える、引張りスプリング等の付勢部材３１を介装した構成とすることも可能である。
ここで、前記各連結部材１７の上端部の固定位置の間隔よりも、下端部の固定間隔を狭くした場合、前記付勢部材３１を圧縮スプリングとして、前記両ピン２３を離間させる方向に付勢するようにする。
これによって、前記各連結部材１７に張力を与えることができる。
【００２４】
また、図４に示すように、上部構造体１１と下部構造体１６との間に、柱１０の長さよりも長い一対の連結部材１７を間隔をおいて取り付け、これらの連結部材１７の途中を連結するように設けられ、これらの連結部材１７に張力を与える引張りスプリング等の付勢部材３２を設けるとともに、この付勢部材３２と前記連結部材１７との連結部３３と、前記柱１０あるいは上部構造体１１との間に緩衝部材３４を介装した構成とすることもできる。
さらに、図５に示すように、前記付勢部材３２を圧縮スプリングとするとともに、前記各連結部材１７に対応して設け、その一端部を、前記各柱１０に固定するようにしてもよい。
【００２５】
さらに、図６に示すように、緩衝部材２０や付勢手段２１等を、上部構造体１１および下部構造体１６の両側に設けるようにしてもよい。
ここで、図６は、図１に示す実施形態に対応した変形例であるが、図２ないし図５に示す実施形態においても同様に適用可能である。
【００２６】
さらにまた、図８に示すように、前記上部構造体１１にその長さ方向に間隔をおいて一対の鋼棒からなる第１の連結アーム４０をピン４１を介して回動自在に取り付け、前記下部構造体１６に、その長さ方向に間隔をおいて一対の第２の連結アーム４２をピン４３を介して回動自在に取り付け、前記各第１の連結アーム４０と第２の連結アーム４２の長さの和が、前記柱１０の長さ以上に設定されているとともに、前記各第１の連結アーム４０と前記第２の連結アーム４２の揺動端部同士を、ピン４４によって回動自在に連結し、前記第１の連結アーム４０と第２の連結アーム４２との連結部（４４）間に、これらの各第１の連結アーム４０と前記第２の連結アーム４２に張力を与える付勢手段４５を設け、前記各第１の連結アームと４０前記第２の連結アーム４２との連結部（４４）と、前記柱１０や下部構造体１６との間に緩衝部材４６を介装した構成とすることもできる。
【００２７】
前記緩衝部材４５は、たとえば、図９（ａ）に示すように、略Ｖ字状に屈曲成形された一対の弾性変形部材４７を、その開き部同士が対向するように向き合わせて、その両端部を、前記ピン４４に固定することによって構成されており、これらの両ピン４４間に取り付けた状態において、鎖線で示すように、前記両弾性変形部材４７の中間部が相互に離間する方向に弾性変形させておくことにより、その弾性復元力を利用して、前記両ピン４４を離間させる方向に付勢して、前記第１の連結アーム４０および第２の連結アーム４２に張力を与えるようになっている。
【００２８】
また、前記第１の連結アーム４０と第２の連結アーム４２とが、その挟角が外側に位置するように設置させられている場合、前記弾性変形部材４７間に、圧縮スプリング４８を介装しておき、この圧縮スプリング４８によって、前記両弾性変形部材４７の中心部を相互に離間する方向に付勢することによって、前記両ピン４４を接近させる方向に付勢し、これによって、前記第１の連結アーム４０および第２の連結アーム４２に張力を与えるようにすることも可能である。
【００２９】
このような構成によっても、前述した各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる構造物の制振装置によれば、制振装置の主要構成部材を、柱と、この柱の各端部が取り付けられる支持構造体とで形成される角部に収納することができ、あるいは、柱や支持構造体に沿って配置することができ、これによって、柱まわりに大きな空間部を確保することができる。
したがって、前記柱がフロアの途中に配置されている場合にあっても、そのまわりの空間を大きく開放することができ、フロアの有効利用を図ることができる。
しかも、構造体へ振動が発生した場合において、制振装置の緩衝部材を確実に作動させて、前記振動に伴うエネルギを確実に吸収し、構造体に対する制振機能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す要部の概略正面図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図３】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図４】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図７】一従来例を示す要部の正面図である。
【図８】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す要部の平面図である。
【符号の説明】
１柱
２支持構造体（梁）
３緩衝部材
１０柱
１１梁（上部構造体）
１２制振装置
１３メインアーム
１４サブアーム
１５緩衝部材
１６基礎（下部構造体）
１７ロープ（連結部材）
１８アーム
１９屈曲部
２０緩衝部材
２１付勢手段
２２付勢部材
２３連結ピン
２４支持プレート
２５ピン
２６ブラケット
２７ピン
２８固定部材
２９固定部材
３０付勢部材
３１付勢部材
３２付勢部材
３３連結部
３４緩衝部材
４０第１の連結アーム
４１ピン
４２第２の連結アーム
４３ピン
４４ピン
４５付勢手段
４６緩衝部材
４７弾性変形部材
４８圧縮スプリング
Ａ空間部

Claims

構造物の柱と、この柱が取り付けられる上部構造体と下部構造体との間に形成される空間部に設けられる制振装置であって、前記上部構造体と下部構造体との間に、前記柱より長く、中間部の少なくとも一箇所において屈曲した連結部材を対向して設け、これら一対の連結部材の挟角を狭めるように、前記連結部材の屈曲部を付勢する付勢手段を設け、前記一対の連結部材のそれぞれの屈曲部と、前記柱や上部構造体あるいは下部構造体との間に、緩衝部材を介装してなることを特徴とする構造物の制振装置。
前記連結部材をロープによって構成したことを特徴とする請求項１に記載の構造物の制振装置。
前記連結部材を、相互に回動自在に連結された一対の鋼棒によって構成したことを特徴とする請求項１に記載の構造物の制振装置。
前記付勢手段を、前記一対の連結部材の屈曲部間を連結し、中間部で屈曲可能なアームと、このアームの屈曲角を代えるように付勢する付勢部材とによって構成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の構造物の制振装置。
前記緩衝部材が、オイルダンパであることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の構造物の制振装置。
前記緩衝部材が、粘弾性体あるいは弾塑性体であることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載の構造物の制振装置。
前記付勢部材が、弾性体あるいは弾塑性体であることを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載の構造物の制振装置。