JP5192655B2

JP5192655B2 - 制振装置付き建物

Info

Publication number: JP5192655B2
Application number: JP2006115953A
Authority: JP
Inventors: 貴之横川; 政春君付; 治高橋; 要介國松
Original assignee: Kozo Keikaku Engineering Inc
Current assignee: Kozo Keikaku Engineering Inc
Priority date: 2006-04-19
Filing date: 2006-04-19
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2026-04-19
Also published as: JP2007285060A

Description

本発明は、制振装置付き建物にかかり、特に、ダンパーを用いて制振を行う制振装置付き建物に関する。

建物の地震時、暴風時に地震時等の水平方向振動を低減させる方法の一つとして、建物に制振装置を設置する場合がある。このような建物の制振装置は、一般に柱梁架構面内にオイルダンパー、粘弾性体等の制振装置を設置したものが用いられている（例えば、特許文献１参照。）
特開２００１―９０３７７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている建物用のオイルダンパーは、伸長時と圧縮時の減衰力が同一に設定され、また、建物専用に設計されたものであるため高価であるという問題がある。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、安価に構成できる制振装置付き建物の提供を目的とする。

請求項１に記載の制振装置付き建物は、上梁の下面に下方に向けて、且つ水平方向へ離間して配置される２つの第１支柱と、下梁の上面に上方に向けて、且つ前記２つの第１支柱の水平方向の中間位置に配置される第２支柱と、前記第２支柱と一方の前記第１支柱との間、及び前記第２支柱と他方の前記第１支柱との間にそれぞれ水平な姿勢で連結され、前記上梁と下梁とが相対変位する振動を減衰させると共に圧縮時よりも引張時の減衰力が大きい複数のダンパーと、を備えた制振装置付き建物であって、前記第１支柱と第２支柱の長さは前記上梁と前記下梁との間隔の１／２以上であって、かつ、同一の長さであり、前記第２支柱の一側面と該第２支柱の一側面に対向する前記一方の第１支柱との間には、複数のダンパーが前記第２支柱の軸と直交し、各々の減衰特性が等しくなる方向で、且つ前記各支柱の軸方向に沿って所定のピッチで取り付けられ、前記第２支柱の他側面と該第２支柱の他側面に対向する前記他の第１支柱との間には、複数のダンパーが前記第２支柱の軸と直交し、各々の減衰特性が等しくなる方向で、且つ前記各支柱の軸方向に沿って所定のピッチで取り付けられ、前記第２支柱の両側面にそれぞれ取り付けられた前記各ダンパーの減衰特性が前記第２支柱を対称軸として左右対称となるように配置されていることを特徴としている。

次に、請求項１に記載の制振装置付き建物の作用を説明する。

請求項１に記載の制振装置付き建物では、上梁と下梁とが、例えば水平方向に相対変位する振動がダンパーによって迅速に減衰される。

また、ダンパーは、自動車のサスペンション等に用いられる圧縮と引張とで減衰力の異なる仕様で、大量生産により安価に製造されているものを使用できるので、建物の制振装置を安価にできる。

一対の支柱を上梁に連結し、１本の支柱を下梁に連結して前記一対の支柱の間に配置し、複数のダンパーを上梁の一対の支柱と下梁の１本の支柱とを連結するように、下梁の１本の支柱を対称軸として左右対称に配置することで、上梁と下梁とが一方向に相対変位した時の減衰特性と他方向に相対変位した時の減衰特性とを同一にできる。
一対の支柱を下梁に連結し、１本の支柱を上梁に連結して前記一対の支柱の間に配置し、複数のダンパーを下梁の一対の支柱と上梁の１本の支柱とを連結するように、上梁の１本の支柱を対称軸として左右対称に配置することで、上梁と下梁とが一方向に相対変位した時の減衰特性と他方向に相対変位した時の減衰特性とを同一にできる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振装置付き建物において、前記第１支柱と、前記上梁の下面に前記上梁に沿って固定される上梁取付部材とが、補強用面材にて互いに連結固定されている。

次に、請求項２に記載の制振装置付き建物の作用を説明する。

請求項２に記載の制振装置付き建物では、支柱が補強用面材で補強されているため、ダンパーに対して効率的に力を入力させることができ、ダンパーによる減衰力が効率的に得られる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の制振装置付き建物において、前記第２支柱と、前記下梁の上面に前記下梁に沿って固定される下梁取付部材とが、補強用面材にて互いに固定連結されている。

次に、請求項３に記載の制振装置付き建物の作用を説明する。

請求項３に記載の制振装置付き建物では、支柱が補強用面材で補強されているため、ダンパーに対して効率的に力を入力させることができ、ダンパーによる減衰力が効率的に得られる。

以上説明したように、請求項１に記載の制振装置付き建物は上記の構成としたので、制振を十分に行うことのできる制振装置付き建物を安価に提供できるという効果がある。
また、上梁と下梁とが同一方向に相対変位した時の減衰特性と他方向に相対変位した時の減衰特性とを同一にできる、という効果がある。

請求項２に記載の制振装置付き建物によれば、ダンパーに対して効率的に力を入力させることができ、ダンパーによる減衰力が効率的に得られる、という効果がある。

請求項３に記載の制振装置付き建物によれば、ダンパーに対して効率的に力を入力させることができ、ダンパーによる減衰力が効率的に得られる、という効果がある。

［第１の実施形態］
以下、図１〜図４を用いて、本発明に係る制振装置付き建物の第１の実施形態について説明する。

図１には、本実施形態に係る制振装置付き建物１０の全体構成が斜視図にて示されている。この図に示されるように、本実施形態の制振装置付き建物１０は、いわゆるユニット式建物であって、各々箱状（直方体形状）に形成されると共に互いに隣接して配置された複数個、本実施形態では４個の建物ユニット１２、１４、１６、１８を備えている。各建物ユニット１２、１４、１６、１８は、外周部に設けられた布基礎２０及び中央部に設けられた独立フーチング基礎２２上に図示しないアンカーボルト等を使って据え付けられている。

まず、各建物ユニット１２、１４、１６、１８の単体構成について簡単に説明する。なお、４個の建物ユニット１２、１４、１６、１８はすべて同一構成とされているので、代表して建物ユニット１２の構成について説明する。

図２に示すように、建物ユニット１２は、各々矩形枠状に組まれて上下平行に配置される天井フレーム２４及び床フレーム２６と、これらの天井フレーム２４と床フレーム２６とを繋ぐ４本の主柱２８と、によって構成されている。補足すると、図１ではユニット躯体の要部のみを図示しており、外壁パネルや間仕切り等は図示を省略している。

天井フレーム２４は、四隅に配置された短い角柱状の天井側ジョイント柱３２と、断面形状がコ字状とされた長さの異なる二種類の天井大梁３４、３６と、によって構成されている。天井大梁３４、３６の長手方向の各端部は、天井側ジョイント柱３２の側面に溶接により固着されている。なお、天井小梁や下地材、天井板、屋根等の図示は省略している。

同様に、床フレーム２６は、四隅に配置された短い角柱状の床側ジョイント柱３８と、断面形状がコ字状とされた長さの異なる二種類の床大梁４０、４２と、によって構成されている。床大梁４０、４２の長手方向の各端部は、床側ジョイント柱３８の側面に溶接により固着されている。なお、床小梁や下地材、床板等の図示は省略している。

また、主柱２８は、天井側ジョイント柱３２、及び床側ジョイント柱３８に溶接、又はボルト等によって接合されている。

（制振装置）
図２（Ｂ）に示すように、この建物ユニット１２には、天井大梁３４と床大梁４０との間、及び天井大梁３６と床大梁４２との間に夫々制振装置１４が取り付けられている（図２（Ｂ）では、一方の天井大梁３４と床大梁４０との間、及び一方の天井大梁３６と床大梁４２との間のみ制振装置１４を図示しており、その他の部分では図示を省略している。）。

以下に、代表して天井大梁３４と床大梁４０との間に配置された制振装置１４の説明をする。

図３に示すように、制振装置１４は、天井大梁３４に取り付けられる上部材１６、及び床大梁４０に取り付けられる下部材１８を備えている。

上部材１６は、上梁取付部材４４、一対の支柱４６、及び２枚の補強用面材４８から構成されている。上梁取付部材４４は、天井大梁３４の長手方向に長尺状とされ、天井大梁３４の下面に固定されている。支柱４６は、天井大梁３４の下面に、天井大梁３４に対して９０°、即ち下方に向けて配置され、上梁取付部材４４の端部及び、天井大梁３４の下面に固定されている。さらに、支柱４６と上梁取付部材４４とは、三角形の補強用面材４８にて互いに連結固定されている。支柱４６は、鋼製の角パイプ等の曲げ剛性に強い材料で形成することが好ましく、補強用面材４８は、構造用合板、鋼板、その他の面内せん断剛性の高い材料で形成することが好ましい。

一方、下部材１８は、下梁取付部材５０、支柱５２、及び２枚の補強用面材５４から構成されている。下梁取付部材５０は、床大梁４０の長手方向に長尺状とされ、床大梁４０の上面に固定されている。支柱５２は、下梁取付部材５０の上面に、床大梁４０に対して９０°、即ち上方に向けて配置され、下梁取付部材５０の上面に固定されている。さらに、支柱５２と下梁取付部材５０とは、三角形の補強用面材５４にて互いに連結固定されている。支柱５２は、鋼製の角パイプ等の曲げ剛性に強い材料で形成することが好ましく、補強用面材５４は、構造用合板、鋼板、その他の面内せん断剛性の高い材料で形成することが好ましい。

上部材１６の支柱４６と下部材１８の支柱５２との間には、複数のオイルダンパー５６が梁長手方向に沿って水平に配置されている。なお、複数のオイルダンパー５６は、天井大梁３４と床大梁４０との中央に集中させて配置されている。また、支柱４６、及び支柱５２は同じ長さに設定されている。

本実施形態のオイルダンパー５６は、自動車のサスペンションに用いられている公知の構造のものであり、大量生産によって安価に製造されているものである。また、このオイルダンパー５６は、サスペンション用に設計されているため、圧縮時よりも引張時の減衰力が大きい特性を有するものである。

オイルダンパー５６は、シリンダ５６Ａの端部が支持ピン７２を介して上部材１６の支柱４６の側面に固定された支持プレート５８に揺動可能に連結され、ピストンロッド５６Ｂの先端部が、支持ピン７２を介して下部材１８の支柱５２の側面に固定された支持プレート５９に揺動可能に連結されている。即ち、制振装置１４を図３に示すように正面視した時に、下部材１８の支柱５２を対称軸として、オイルダンパー５６が左右対称に配置されている。なお、各オイルダンパー５６は、全て同一構造で同一特性のものである。

ここで、天井大梁３４が矢印Ａ方向に相対変位した際には、下部材１８の支柱５２の矢印Ａ方向のオイルダンパー５６が大きな減衰力を発生し、矢印Ｂ方向側のオイルダンパー５６は、相対的に小さな減衰力を発生する。一方、天井大梁３４が矢印Ｂ方向に相対変位した際には、下部材１８の支柱５２の矢印Ｂ方向のオイルダンパー５６が大きな減衰力を発生し、矢印Ａ方向側のオイルダンパー５６は、相対的に小さな減衰力を発生する。

（作用）
次に、本実施形態の制振装置付き建物１０の作用を説明する。

本実施形態で用いたオイルダンパー５６は、図４に示すように圧縮時と伸長時とで減衰力が異なるが、本実施形態の制振装置１４では、オイルダンパー５６が下部材１８の支柱５２を対称軸として左右対称に複数配置されているため、天井大梁３４が矢印Ａ方向に相対変位した時の減衰特性と、矢印Ｂ方向（矢印Ａ方向とは反対方向）に相対変位した時の減衰特性を同じにできる。

本実施形態で用いたオイルダンパー５６は自動車のサスペンション用であり、建物専用に設計されたダンパーと異なって１個当たりの減衰力は小さいものであるが、本実施形態のように複数用いることで、制振装置付き建物１０の制振を十分に行うことができる。

本実施形態の制振装置１４では、オイルダンパー５６に対して軸方向に力が入力するので、オイルダンパー５６を効率的に機能させることが出来る。

また、複数のオイルダンパー５６は、天井大梁３４と床大梁４０との中央に集中させて配置しており、支柱４６、及び支柱５２を同じ長さに設定し、さらに支柱４６、及び支柱５２を補強用面材４８、及び補強用面材５４で補強しているため、オイルダンパー５６に対して効率的に力を入力させることができ、オイルダンパー５６による減衰力が効率的に得られる。

さらに、本実施形態のオイルダンパー５６は、自動車のサスペンション用に大量生産で安価に製造されたものを流用しており、建物専用に設計された特殊な少量生産品とは異なるため、制振装置１４を安価に提供できる。

また、このオイルダンパー５６は、引張側の減衰力が大きく、圧縮側の減衰力が相対的に小さい設定となっているため、大きな力が入力したときを考えると、圧縮時ではオイルダンパー自身に作用する軸方向力は伸長時に対して小さく、座屈に対して有利である。仮に、圧縮時の減衰力の方が大きいオイルダンパーを用いた場合には、圧縮時にオイルダンパー自身に作用する軸方向力が伸長時に対して大きくなり、座屈に対して不利になる。したがって、オイルダンパー５６として座屈に対する強度の高いものを使用する必要が生じ、コスト増になる場合がある。

［第１の参考例］
次に、制振装置付き建物の第１の参考例を説明する。なお、上記実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図５に示すように、本参考例では、天井大梁３４と床大梁４０との間には、両者を連結するように一対の支柱６０が配置されている。また、一方の支柱６０の中央部分と他方の支柱６０の中央部分とを連結するように、中間梁６２が取り付けられている。

天井大梁３４、中間梁６２、一対の支柱６０とで形成される上枠６４の内側、及び、床大梁４０、中間梁６２、一対の支柱６０とで形成される下枠６６の内側には、各々対角線上にオイルダンパー５６が配置されている。

上枠６４の内側に配置されるオイルダンパー５６は、シリンダ５６Ａが延長部材６８を介して天井大梁３４の下面に取り付けられた支持プレート７０に支持ピン７２で連結され、ピストンロッド５６Ｂが延長部材７４を介して中間梁６２の上面に取り付けられた支持プレート７６に支持ピン７２で連結されている。

一方、下枠６６の内側に配置されるオイルダンパー５６は、シリンダ５６Ａが延長部材６８を介して床大梁４０の上面に取り付けられた支持プレート８０に支持ピン７２で連結され、ピストンロッド５６Ｂが延長部材７４を介して中間梁６２の下面に取り付けられた支持プレート８４に支持ピン７２で連結されている。

本参考例においても、オイルダンパー５６の配置は、一対の支柱６０の中間線ＣＬを対称軸として左右対称に配置されている。

（作用）
次に、本参考例の制振装置付き建物１０の作用を説明する。

本参考例の制振装置１４においても、同じ特性のオイルダンパー５６が、一対の支柱６０の中間線ＣＬを対称軸として左右対称に配置されているため、天井大梁３４が矢印Ａ方向に相対変位した時の減衰特性と、矢印Ｂ方向に相対変位した時の減衰特性とを同じにできている。

なお、本参考例では、天井大梁３４が相対変位した際に、上枠６４、及び下枠６６がひし形に変形し、２つの対角線の内の一方が伸び、他方が縮むことになり、伸び側の対角線上に配置されたオイルダンパー５６が大きな減衰力を発生し、制振装置付き建物１０の制振を十分に行うことができる。

［第２の参考例］
次に、制振装置付き建物の第２の参考例を説明する。なお、前述した実施形態、及び参考例と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図６に示すように、本参考例では、天井大梁３４、一対の支柱６０、及び床大梁４０とで形成される枠８６の内側に、対角線に沿ってオイルダンパー５６が配置されている。

各々の対角線に対して一対のオイルダンパー５６が設けられている。一対のオイルダンパー５６は、２つのシリンダ５６Ａがシリンダ連結部材８８で連結され、２つのピストンロッド５６Ｂがロッド連結部材９０で連結されている。

図面左側の一対のオイルダンパー５６では、シリンダ連結部材８８に短い延長ロッド９２が取り付けられており、短い延長ロッド９２の先端部分が、天井大梁３４に固定された支持プレート７０に支持ピン７２で連結されている。また、ロッド連結部材９０には長い延長ロッド９４が取り付けられており、長い延長ロッド９４の先端部分が、床大梁４０に固定された支持プレート８０に支持ピン７２を介して連結されている。

一方、図面右側の一対のオイルダンパー５６では、シリンダ連結部材８８に長い延長ロッド９４が取り付けられており、長い延長ロッド９４の先端部分が、床大梁４０に固定された支持プレート８０に支持ピン７２で連結されている。また、ロッド連結部材９０には短い延長ロッド９２が取り付けられており、短い延長ロッド９２の先端部分が、天井大梁３４に固定された支持プレート７０に支持ピン７２を介して連結されている。

本参考例では、オイルダンパー５６が偶数個設けられ、天井大梁３４と床大梁４０とが相対変位した際に、半数のオイルダンパー５６（対角線が伸びる方）が伸長され、残りの半数のオイルダンパー５６（対角線が縮む方）が圧縮されるので、天井大梁３４が矢印Ａ方向に相対変位した時の減衰特性と矢印Ｂ方向に相対変位した時の減衰特性とを同一にできる。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、シリンダ５６Ａが上部材１６の支柱４６に連結され、ピストンロッド５６Ｂが下部材１８の支柱５２に連結されていたが、偶数個のオイルダンパー５６が左右対称に配置されていれば良く、シリンダ５６Ａを下部材１８の支柱５２に連結し、ピストンロッド５６Ｂを上部材１６の支柱４６に連結しても良い。

また、上記実施形態において、上部材１６と下部材１８とを入れ替えても良い。

また、第１の参考例、及び第２の参考例において、全てのオイルダンパー５６を逆向きとしても良い。

上記実施形態では、オイルダンパー５６が自動車のサスペンション用のものであったが、圧縮時の減衰力と伸長の減衰力が異なり、安価なものであれば、他の用途のオイルダンパーを用いても良く、ガスダンパー等の他の構造のダンパーを用いても良い。

制振装置付き建物の概略構成を示す斜視図である。（Ａ）は建物ユニットの分解斜視図であり、（Ｂ）は制振装置が取り付けられた建物ユニットの斜視図である。制振装置の正面図である。オイルダンパーの特性図である。第１の参考例に係る制振装置の正面図である。第２の参考例に係る制振装置の正面図である。

１０制振装置付き建物
１２建物ユニット
１４制振装置
１６上部材
１８下部材
３４天井大梁（上梁）
３６天井大梁（上梁）
４０床大梁（下梁）
４２床大梁（下梁）
４６支柱
４８補強用面材
５２支柱
５４補強用面材
５６オイルダンパー
５６Ａシリンダ
５６Ｂピストンロッド

Claims

上梁の下面に下方に向けて、且つ水平方向へ離間して配置される２つの第１支柱と、
下梁の上面に上方に向けて、且つ前記２つの第１支柱の水平方向の中間位置に配置される第２支柱と、
前記第２支柱と一方の前記第１支柱との間、及び前記第２支柱と他方の前記第１支柱との間にそれぞれ水平な姿勢で連結され、前記上梁と下梁とが相対変位する振動を減衰させると共に圧縮時よりも引張時の減衰力が大きい複数のダンパーと、を備えた制振装置付き建物であって、
前記第１支柱と第２支柱の長さは前記上梁と前記下梁との間隔の１／２以上であって、かつ、同一の長さであり、
前記第２支柱の一側面と該第２支柱の一側面に対向する前記一方の第１支柱との間には、複数のダンパーが前記第２支柱の軸と直交し、各々の減衰特性が等しくなる方向で、且つ前記各支柱の軸方向に沿って所定のピッチで取り付けられ、
前記第２支柱の他側面と該第２支柱の他側面に対向する前記他の第１支柱との間には、複数のダンパーが前記第２支柱の軸と直交し、各々の減衰特性が等しくなる方向で、且つ前記各支柱の軸方向に沿って所定のピッチで取り付けられ、
前記第２支柱の両側面にそれぞれ取り付けられた前記各ダンパーの減衰特性が前記第２支柱を対称軸として左右対称となるように配置されていることを特徴とする制振装置付き建物。
前記第１支柱と、前記上梁の下面に前記上梁に沿って固定される上梁取付部材とが、補強用面材にて互いに連結固定されている、請求項１に記載の制振装置付き建物。
前記第２支柱と、前記下梁の上面に前記下梁に沿って固定される下梁取付部材とが、補強用面材にて互いに固定連結されている、請求項1または請求項２に記載の制振装置付き建物。