JP5763788B2 - 変位増幅型制震システム及びその施工方法 - Google Patents

Description

本発明は変位増幅型制震システム及びその施工方法に係り、さらに詳しくは構造物に設けられて構造物に働く地震力を吸収して構造物それ自体の水平抵抗能力を増加させ、特に地震によって構造物に発生する変位を増幅させてダンピングユニットの制震効率をアップするように形成された変位増幅型制震システム及びその施工方法に関する。

一般に、ビル、マンションなどのような既存の建築構造物は地震から建築構造物を安全に保護するための耐震設計が必須である。特に、地震発生時に建築構造物の崩壊による人命や財産の被害は莫大なものであることから、地震荷重に抵抗するために柱とスラブなどを補強する必要性が提起されている。

耐震補強のための既存の工法は、地震発生時、対象構造物に発生する地震力に対して構造物自体の抵抗能力を増加させる方法として、断面増設、枷補強、せん断壁の新設などが伝統的に使われている。

最近、構造物に伝わる地震力自体を減少させる制震装置が開発されている。制震装置の種類は、大きくは入力地震波に合わせて振動特性を制御できるアクティブ制震装置と自体の減衰特性だけで制御するパッシブ制震装置とに区分される。

パッシブ制震装置は、建築物の最上層に設けられる同調質量/流体減衰機、オイルダンパー、粘弾性ダンパー、摩擦ダンパー、履歴ダンパーなどがあり、建物の層間に主に枷（ブレース）または壁の一部として補強されている。

前述したような制震装置は、荷重-変位履歴曲線の面積に比例して減衰性能を発揮するので、ダンパーの種類を問わず主に最も変位が大きく発生する領域 (骨組構造の対角線方向)に設けるのが一般的である。制震装置の変位が大きいほど地震力によって発生するエネルギーの吸収能力が大きくなるので、ダンパーの変位を増幅させることは極めて大事である。

ところが、一般的に地震が発生して構造物に変形が起こされても、実際に構造物に発生する変形量が極めて小さくて、制震のために設けたダンパーの性能が正しく発揮し難い問題点があった。

本発明は前述した諸問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、地震によって構造物に発生する変形量を増幅して地震力を減衰させるために設けられるダンパーの制震性能を極大化できる変位増幅型制震システム及びその施工方法を提供するところにある。

前述した目的を達成するための本発明に係る変位増幅型制震システムは、構造物に設けられる外部フレームと、該外部フレームに設けられて前記構造物及び外部フレームに働く外力を減少させるためのダンピング手段と、該ダンピング手段が設けられた外部フレームの一側に固定される内部フレームと、該内部フレーム上で前記ダンピング手段と所定の距離だけ離隔された位置に回転中心が位置するように前記内部フレームに回転自在に設けられ、一側と他側が前記ダンピング手段が設けられていない外部フレームの他側と前記ダンピング手段にそれぞれ連結される回動ロッドを含む変位増幅部を備え、前記回動ロッドは前記内部フレームに連結される回転中心を基準に前記ダンピング手段までの距離が、前記外部フレームの他側までの距離より相対的に長く形成されていることが特徴である。

前記外部フレームは相互所定の距離ほど離隔された位置で平行に延びる第１及び第２支持ロッドと、該第１及び第２支持ロッドの両端を連結するように平行に延びる第３及び第４支持ロッドを含み、前記ダンピング手段は前記第２支持ロッドに保持され、前記内部フレームは前記第２支持ロッドに一端が固定されて上方に延び、互いに平行に延びる二つの延長ロッドと、該延長ロッドを互いに連結するように前記第２支持ロッドと平行に延び、前記回動ロッドが回転自在に結合される連結ロッドを備え、前記二つの延長ロッドがそれぞれ前記第３及び第４支持ロッドから離隔される距離はそれぞれ前記第３及び第４支持ロッド長さの１/５０以下になるようにするのが好ましい。

前記ダンピング手段は、それぞれ前記回動ロッドと第２支持ロッドに保持される第１及び第２支持体と、該第２支持体に固定され前記第１支持体の両側面を包むように延びる２つの当て板と、前記第１支持体と当て板との間に装着される摩擦板と、前記第１支持体と摩擦板及び当て板を貫通するテンションボルトと、該テンションボルトの端部に締結されるナットを含む締結部を備え、前記第１支持体は水平方向に沿って延びる長孔が設けられており、前記テンションボルトが前記長孔を通過して延びることによって前記第１支持体が前記摩擦板に対して水平方向に摺動自在に形成されるのが好ましい。

前記第１支持体は前記回動ロッドに保持される第１エンドプレートと、該第１エンドプレートの下面中央から前記第１エンドプレートと直交する方向に延びている摺動板を含み、前記第２支持体は前記第１エンドプレートと向かい合って前記第２支持ロッドに保持される第２エンドプレートと、該第２エンドプレートの中央から第２エンドプレートと直交する方向に前記摺動板の端部に向かって延びる延長部を含み、前記延長部には両側方に突出する係合突起が設けられており、前記当て板は前記係合突起が嵌め込められるように係合孔が形成されており、前記締結部は前記摩擦板の厚さ減少による前記テンションボルトの締結力の低下を防止するように設けられる皿ばね座金（皿スプリングワッシャ）をさらに備えるのが望ましい。

本発明に係る変位増幅型制震システムは、構造物に設けられ、相互所定の距離だけ離隔された位置で平行に延びる第１及び第２支持ロッドと、前記第１及び第２支持ロッドの両端を連結するように平行に延びる第３及び第４支持ロッドを含む外部フレームと、該外部フレームに外力によって発生する変位を増幅させるための変位増幅部と、前記外部フレームに発生する変形力を減衰させるためのダンピング手段を備え、前記変位増幅部は前記第１支持ロッドの変位を増幅するための第１増幅部と、前記第２支持ロッドの変位を増幅するための第２増幅部を備え、前記第１増幅部は前記第２支持ロッドに下端が固定されている第１内部フレームと、該第１内部フレームに回転中心が位置するように回転自在に結合され、一端が前記第１支持ロッドに回動自在に設けられ、他端が前記ダンピング手段の一側に連結された第１回動ロッドを含み、前記第２増幅部は前記第１支持ロッドに上端が固定されている第２内部フレームと、該第２内部フレーム上に回転中心が位置するように前記第２内部フレームに回転自在に結合され、一端が前記第２支持ロッドに回動自在に設けられ他端が前記ダンピング手段の他側に連結された第２回動ロッドを含み、前記第１及び第２回動ロッドはそれぞれ前記第１及び第２内部フレームと連結される回転中心点を基準に前記第１及び第２支持ロッドまで延びた延長長さより、前記ダンピング手段まで延びた延長長さが相対的にさらに長く形成されうる。

また、変位増幅型制震システムは、建てられた構造物に設けられ、前記構造物に働く外力を減少させるためのダンピング手段と、前記ダンピング手段が設けられた構造物の一側に固定される内部フレームと、該内部フレーム上で前記ダンピング手段と所定の距離だけ離隔された位置に回転中心が位置するように前記内部フレームに回転自在に設けられ、一側と他側が前記ダンピング手段が設けられていない構造物の他側と前記ダンピング手段にそれぞれ連結される回動ロッドを含む変位増幅部とを備え、前記回動ロッドは前記内部フレームに連結される回転中心を基準に前記ダンピング手段までの距離が、前記構造物の他側までの距離より相対的に長く形成されうる。

本発明に係る変位増幅型制震システムの施工方法は、構造物に外部フレームを設ける外部フレームの設置段階と、前記外部フレームに内部フレームを設ける内部フレームの設置段階と、前記外部フレームの一側にダンピング手段の一側を固設するダンピング手段の設置段階と、前記内部フレーム上に回転中心が位置するように前記内部フレームに回転自在に設けられる回動ロッドの一端を前記ダンピング手段の他側に連結し、前記回動ロッドの他端を前記ダンピング手段が設けられる外部フレームの一側と対向する他側に連結する回動ロッドの設置段階とを含み、前記回動ロッドは前記内部フレームと連結される回転中心点を基準に前記ダンピング手段まで延びる延長長さが、前記回転中心点を基準に前記外部フレームの他側と連結される連結地点までの延長長さより相対的に長く形成されたものである。

本発明に係る変位増幅型制震システム及びその施工方法は、施工が簡単であり、効率よく構造物に発生する変位を増幅することによってダンパーで効率よく地震力を吸収させることから、制震性能が極大化する利点がある。

本発明に係る変位増幅型制震システムの第１の実施形態を示した正面図。 図１の変位増幅型制震システムの斜視図。 図１の回動ロッドとダンピング手段との連結部を示した部分斜視図。 図１の変位増幅型制震システムを概略的に示した概略図。 図４の概略図を通じて変位増幅型制震システムが作動する状態を示した図。 図１の変位増幅型制震システムに適用される摩擦ダンパーの一実施形態を示した斜視図。 図６の摩擦ダンパーの分離斜視図。 図６の摩擦ダンパーの作動状態を示した正面図。 オイルダンパーが適用された変位増幅型制震システムの第２の実施形態を示した正面図。 変位増幅型制震システムの第３の実施形態を示した正面図。 変位増幅型制震システムの第４の実施形態を示した斜視図。 図１１の変位増幅型制震システムの作動状態を示した正面図。 外部フレームが省かれた変位増幅型制震システムの第５の実施形態を示した正面図。 外部フレームが構造物の前面の外側に取り付けられた実施形態を示した斜視図。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係る変位増幅型制震システム及びその施工方法についてさらに詳細に説明する。

図１ないし図５には本発明に係る変位増幅型制震システム１００の望ましい一実施形態が示されている。

同図によれば、本実施形態の変位増幅型制震システム１００は、構造物１０に設けられる外部フレーム１１０と、該外部フレーム１１０に設けられるダンピング手段１２０と、外部フレーム１１０に発生される変位を増幅させてダンピング手段１２０を駆動させるように、前記外部フレーム１１０とダンピング手段１２０とを連結する変位増幅部１３０とを備える。

前記外部フレーム１１０は、構造物１０に保持された四つの支持ロッドを備える。それぞれの支持ロッドは端部が相互回動自在にヒンジ結合されていて、構造物１０に地震または強い風によって外力が働くと、構造物１０に働く力に対応して変形が行われるようになっている。

以下、四つの支持ロッドは構造物１０の上下面に離隔して形成されている二つの支持ロッドをそれぞれ第１及び第２支持ロッド１１１、１１２、第１及び第２支持ロッド１１１、１１２の両端部を相互連結するロットを、それぞれ第３及び第４支持ロッド１１３、１１４と称する。

そして、本実施形態では外部フレーム１１０が構造物１０の内側に設けられることと示されたが、図１４に示されているように、前記外部フレーム１１０は構造物１０の前面に突出して取り付けられてもよい。本発明に係る変位増幅型制震システム１００は、構造物１０と連結されて構造物１０に印加される地震力を減衰させることができれば、構造物１０との結合位置が本実施形態に限らず多様に設定されうる。

前記変位増幅部１３０は、外部フレーム１１０に固設される内部フレーム１３１と、内部フレーム１３１に一側が回動自在にヒンジ結合されており、一端が前記外部フレーム１１０に回動自在に固定されている回動ロッド１３４を備える。

前記内部フレーム１３１は、四つの支持ロッドのうちいずれか一つに支持されており、対向する位置の支持ロッドに向かって延びる二つの延長ロッド１３２と、延長ロッド１３２の上端を連結する連結ロッド１３３を含むが、前記延長ロッド１３２は第３及び第４支持ロッド１１３、１１４と平行に延びており、連結ロッド１３３は第１支持ロッド１１１と並んだ方向に延びて延長ロッド１３２を相互連結する。

前記延長ロッド１３２は第２支持ロッド１１２に固定されており、連結ロッド１３３も延長ロッド１３２に両端が固定されている。前記二つの延長ロッド１３２は第３及び第４支持ロッド１１３，１１４と所定の間隔だけ離隔されたまま第３及び第４支持ロッド１１３，１１４と平行に延びているが、延長ロッド１３２が第３及び第４支持ロッド１１３，１１４と離隔された離隔距離(l₂)は第３及び第４支持ロッド１１３，１１４の全長(l₁)の１/５０以下になるのが望ましい。

通常、所定の長さに延びている物体に変形が発生する時、弾性変形の範囲を外れる位置を全長の１/５０になる地点として見なす。従って、構造物１０に変形が発生するようになってその変形量が第３及び第４支持ロッド１１３、１１４、すなわち構造物１０の上下方向の支持体の長さの１/５０以上になれば、構造物１０には回復不可能な塑性変形が発生することと見なされ、この場合、前記内部フレーム１３１の延長ロッド１３２が、第３及び第４支持ロッド１１３、１１４がこれ以上傾かないように支えて、構造物１０の崩壊を防ぐ。

前記回動ロッド１３４は、一側が内部フレーム１３１の連結ロッド１３３上にヒンジ結合されており、上端と下端がそれぞれ外部フレーム１１０の第１支持ロッド１１１とダンピング手段１２０に連結されている。

回動ロッド１３４は、連結ロッド１３３と連結される地点を中心に回転できるようになっているが、前記外部フレーム１１０が地震や強い風のような外部要因によって変形が行われて所定距離だけ動くようになると、回動ロッド１３４の上端が第１支持ロッド１１１と共に一側に移動するようになり、回動ロッド１３４は連結ロッド１３３と結合される回転中心点(Ｃ)を中心に回転が行われる。

回動ロッド１３４が回転中心点(Ｃ)を中心に回転できるべきであることから、回動ロッド１３４の上端と下端もそれぞれ第１支持ロッド１１１とダンピング手段１２０にそれぞれ回転自在に連結されている。

図３に示したように、回動ロッド１３４の下端はダンピング手段１２０が左右方向に摺動自在に回動できるように連結されるべきであることから、前記ダンピング手段１２０の上端に設けられるロッド締結部材１３５を別に備え、該ロッド締結部材１３５に回動ロッド１３４が回転自在に結合されるが、これとは違って、ダンピング手段１２０の上端を回動ロッド１３４と直接に連結できるようにダンピング手段１２０を形成することもできる。

回動ロッド１３４は、図４及び図５に示されているように、連結ロッド１３３と連結される回転中心点(Ｃ)を中心に第１支持ロッド１１１までの距離l₃が、回転中心点(Ｃ)からダンピング手段１２０までの距離l₄に比べて相対的に短く形成されている。

このように回動ロッド１３４の回動中心点を基準にしたl₃とl₄との距離差によって地震力や風力のような外力によって構造物１０に加わる変形量が増幅されてダンピング手段１２０を駆動させるようになる。すなわち、図５に示されているように、外力によって第１支持ロッド１１１が一側に移動して回動ロッド１３４が回動された時、第１支持ロッド１１１が外力により変形された実際の変位をδ₁であるとすれば、回動ロッド１３４の回動によって摩擦ダンパーと連結された回動ロッド１３４の下端が移動した距離はδ₂になり、δ₁とδ₂の距離比はl₃とl₄の距離比に対応する。

これを数式で表現すれば、l₃:l₄ = δ1:δ₂であり、δ₂=δ₁×(l₄/l₃)になる。従って、ダンピング手段１２０に働く変位は実際変位よりl₄ /l₃だけ増幅され、増幅された変位に対してダンピング手段１２０が駆動するようになるので、減衰効率が増加する。

前記ダンピング手段１２０はせん断型摩擦ダンパーが適用された。

図６ないし図８を参照すれば、本実施形態のダンピング手段１２０は第１及び第２支持体２１０、２２０と、第１及び第２支持体２１０、２２０を連結する当て板２３０と、第１支持体２１０と当て板２３０との間に設けられる摩擦板２４０と、これらを相互結合させるための締結部２５０とを備える。

第１支持体２１０は、回動ロッド１３４の端部を連結するロッド締結部材１３５に固定される第１エンドプレート２１１と、第１エンドプレート２１１から下方に延びる摺動板２１４とを有する。

第１エンドプレート２１１には上下面を貫通する複数の締結孔１１２が形成されており、締結部材２６０を通じて締結される。

摺動板２１４は、第１エンドプレート２１１の下面から下方に所定の長さだけ延びているが、側方から見た時 'Ｔ'字形になるように形成されている。摺動板２１４には前後面を貫通する２つの長孔２１５が水平方向に相互に所定の間隔だけ離隔されるように形成されている。前記長孔２１５は回動ロッド１３４が回転中心点(Ｃ)を中心に回転する曲率に対応するように湾曲形成されている。

第２支持体２２０は、第２支持ロッド１１２に固定された第２エンドプレート２２１と、第２エンドプレート２２１の上面から上方に延びる延長部２２３を含むが、第２エンドプレート２２１にも締結部材２６０が装着されうるように多数の締結孔２２２が形成されており、延長部２２３は逆'Ｔ'字形になるように第２エンドプレート２２１の上面の中央から上方に延びる。

従って、第１及び第２支持体２１０、２２０は、第１及び第２エンドプレート２１１、２２１がそれぞれ回動ロッド１３４と連結されるロッド締結部材１３５または第２支持ロッド１１２に保持され、その間に向かい合う方向に向かって摺動板２１４と延長部２２３が延びている形態をとるようになる。また、前記延長部２２３の前面と裏面にはそれぞれ係合突起２２４が突出されている。

第１及び第２支持体２１０、２２０は、後述する当て板２３０によって相互連結され、接触される摺動板２１４の下端と延長部２２３の上端との間には第１支持体２１０の摺動が円滑になされるように、摩擦係数が小さいテフロン（登録商標）材質のシート２２５が配置されている。

前記当て板２３０は、第２支持体２２０に固定され締結部２５０を通じて第２支持体２２０に第１支持体２１０を固定させるためのものである。

当て板２３０は、下部に前記係合突起２２４が嵌めこまれるように係合突起２２４の形状に相応する係合孔２３２が形成されている。

そして、係合孔２３２の上部には締結部２５０のテンションボルト２５２が貫通できるように第１ボルト孔２３１が形成されている。

本実施形態では前記係合突起２２４が所定の直径を有する円筒形に形成されたことと示されているが、延長部２２３に当て板２３０が連結されるようにすることができれば、その他角柱形態または長手方向に沿って延びた楕円形の断面を有する楕円柱形に形成されうる。

前記摩擦板２４０は、外力によって第１支持体２１０が第２支持体２２０に対して水平方向に摺動される時に摩擦力を提供して、構造物１０に印加される外力を減衰させるためのものである。

摩擦板２４０は、摺動板２１４の前面及び裏面と当て板２３０の間に位置するように装着されるが、前記第１ボルト孔２３１に対応する第２ボルト孔２４１が形成されていて、締結部２５０によって摺動板２１４と当て板２３０との間に固定される。

摩擦板２４０は、摺動板２１４が振動の発生時この外力を減衰させられるように水平方向に移動する時、摺動板２１４と接触して摩擦熱を発生させることによって、外部から印加される振動エネルギーを熱エネルギーに変換して、振動エネルギーを消散できるようにするためのものであるが、摺動板２１４に比べて相対的に硬度が小さい材質で形成されるのが好ましい。

摩擦板２４０が摺動板２１４に比べて相対的に低硬度の材質で作製されることによって、摩擦板２４０と摺動板２１４の持続的な摩擦接触が行われる時、摩擦板２４０は磨耗が行われて厚さが次第に減少するようになり、摺動板２１４は相対的に変形が発生せずに長期間使用できる。

このように取替えの可能な摩擦板２４０が相対的に容易に磨耗されうる材質を有するので、摩擦板２４０の取替えを通じてダンピング手段１２０の振動減衰力を適正レベルに維持させうる。

本実施形態では前記摺動板２１４と摩擦板２４０の両方、接触面が平滑面状に形成されているが、摩擦面積が拡張できるように摺動板２１４と摩擦板２４０が相互結合できる凹凸を有するように形成されうる。

前記締結部２５０は、摺動板２１４と摩擦板２４０及び当て板２３０を締結するためのもので、テンションボルト２５２と、ナット２５２及びワッシャ部材２５３を含む。

前述したように、当て板２３０と摩擦板２４０にはそれぞれ第１及び第２ボルト孔２３１、２４１が形成されており、摺動板２１４には長孔２１５が形成されている。

テンションボルト２５２にワッシャ部材２５３を挟み込んだ後に一側の当て板２３０と摩擦板２４０、摺動板２１４、他側摩擦板２４０と当て板２３０を順に貫通するように嵌めこんだ後、テンションボルト２５２の他側に再びワッシャ部材２５３をはめ込んでナット２５２で締結する。

ダンピング手段１２０は、摩擦板２４０と摺動板２１４との間の摩擦耐力のサイズによって対応する振動のサイズが違ってくる。すなわち、強震の場合には振動のサイズが大きいので、摩擦耐力が大きくなるように摩擦板２４０と摺動板２１４が締結されていてこそ振動の減衰効果を期することができ、逆に外風や小規模な地震のように相対的に小さい振動については摩擦耐力が小さくなってこそ摩擦板２４０と摺動板２１４との間にスリップが発生しつつ振動エネルギーを減衰させられる。

従って、建築構造物１０の目的や設置位置など諸要件を考慮して適切な摩擦耐力を設定し、トルクレンチでテンションボルト２５２を締め付けて、摩擦板２４０と摺動板２１４との間に設定された大きさの摩擦耐力を存在させるのが望ましい。

前記ワッシャ部材２５３は皿ばね座金（皿スプリングワッシャ）が適用されたが、振動により摩擦板２４０と摺動板２１４との間に持続的にスリップが発生すれば、結局摩擦板２４０が磨耗しつつ摩擦板２４０の厚さが減少するようになり、これによりテンションボルト２５２の締結力が低下しつつ摩擦板２４０と摺動板２１４との間の摩擦耐力が初期に設定された値を維持できなくなる場合もある。

摩擦耐力が小さくなるとダンピング手段１２０の機能性に劣るので、ワッシャ部材２５３を通じて摩擦板２４０が磨耗されても摩擦板２４０と摺動板２１４との間の摩擦耐力が維持できるように、ワッシャ部材２５３は皿ばね座金（皿スプリングワッシャ）が適用されるのが望ましい。

外力に対する減衰のためのダンピング手段１２０として、摩擦ダンパーのほか、図８に示したようにオイルダンパーが適用されうるが、この場合、オイルダンパーとの連結のために回動ロッド１３４とダンパーとの連結部の形状を適宜に設計変更して連結する。

そして、示されていないが、図面に示した摩擦ダンパーとオイルダンパーのほか、鋼材ダンパー、粘弾性ダンパーなど多様な種類のダンピング手段１２０が適用されうる。

図１０には変位増幅型制震システム１００の第３の実施形態が示されている。

本実施形態は第３及び第４支持ロッド１１３、１１４の間の離隔距離が短い場合であって、一つの摩擦ダンパーによって外力の減衰が行われるようになっている。

本実施形態も外部フレーム１１０の内側に固定された内部フレーム１３１が設けられることは同じであり、ただし第３及び第４支持ロッド１１３，１１４の間の離隔距離が短くなるので、連結ロッド１３３の中央に一つの回動ロッド１３４が設けられ、この一つの回動ロッド１３４と連結される摩擦ダンパーが外力を減衰させられるようになっている。

勿論、本実施形態とは違って、第３及び第４支持ロッド１１３、１１４の間の離隔距離が遠く離れている場合は、３つ以上の回動ロッド１３４を連結ロッド１３３の長手方向に沿って離隔して設置し、それぞれの回動ロッド１３４の端部に連結されるようにダンピング手段１２０を設けることもできる。

図１１及び図１２は変位増幅型制震システム１００の第４の実施形態である。

本実施形態の変位増幅型制震システム１００は、第１及び第２支持ロッド１１１、１１２間の離隔距離が長い場合に設けられる実施形態であって、ダンピング手段１２０を中心に上部と下部にそれぞれ回動ロッド１３４が設けられることによって２重増幅が行われるように形成されている。

すなわち、本実施形態の変位増幅型制震システム１００は、外部フレーム１１０の変形時、この変形を増幅させるための第１及び第２増幅部１５０を有する。

第１増幅部１４０は、第２支持ロッド１１２に固定されている第１内部フレーム１４１と、第１内部フレーム１４１に回転中心点(Ｃ)が位置するように回動自在に設けられ、上端が第１支持ロッド１１１に回転自在に連結され、下端がダンピング手段１２０の上端に回動自在に連結された第１回動ロッド１４２とからなる。

第２増幅部１５０は、前記第１支持ロッド１１１に固定されている第２内部フレーム１５１と、第２内部フレーム１５１に回転中心点(Ｃ)が位置するように回動自在に設けられ、下端が第２支持ロッド１１２に回転自在に連結され、上端がダンピング手段１２０の下端に回動自在に連結された第２回動ロッド１５２からなる。

第１及び第２増幅部１５０は、ダンピング手段１２０を中心にダンピング手段１２０の上部と下部にそれぞれ連結され、外部フレーム１１０に発生する変形を増幅させるものであり、設置位置のみ対向しており、基本的な駆動原理は相互同じであり、第１実施形態の内部フレーム１３１と回動ロッド１３４による増幅原理とも一致する。

以上述べたように、本発明に係る変位増幅型制震システム１００は、回動ロッド１３４が内部フレーム１３１と連結される回転中心点(Ｃ)を基準にダンピング手段１２０と外部フレーム１１０にそれぞれ連結される連結地点までの距離比に対応して外部フレーム１１０に発生する変位が増幅されてダンピング手段１２０に伝達されることによって、ダンピング手段１２０による減衰力が増加できるようにする。

前記実施形態では内部フレーム１３１と変位増幅部１３０及びダンピング手段１２０の設置を容易にするため、外部フレーム１１０を別に具備するようになっているが、これとは違って、図１３に示されているように、外部フレーム１１０なしで変位増幅部１３０とダンピング手段１２０が構造物１０に直接に設置されうる。

以下、本発明に係る変位増幅型制震システム１００の第１実施形態を基準にその施工方法について説明する。

本発明に係る変位増幅型制震システム１００の施工方法は、外部フレーム１１０の設置段階、内部フレーム１３１の設置段階、回動ロッド１３４の設置段階及びダンピング手段１２０の設置段階を含む。

外部フレーム１１０の設置段階では、構造物１０と一体に変形できるように構造物１０の形態と対応する外部フレーム１１０を形成するが、外部フレーム１１０は第１ないし第４ロッドが相互連結されて四角のフレームを形成するようになる。

内部フレーム１３１の設置段階は、外部フレーム１１０に取り付けられた内部フレーム１３１を設ける段階であって、外部フレーム１１０のうちダンピング手段１２０が取り付けられる第２支持ロッド１１２に固定されて垂直方向へ延びる第３及び第４支持ロッド１１３、１１４と平行に延びる延長ロッド１３２を設け、該延長ロッド１３２の上端を連結する連結ロッド１３３に固設して内部フレーム１３１を設ける。

回動ロッド１３４の設置段階は、前記内部フレーム１３１に回動ロッド１３４の一側を回動自在に連結し、回動ロッド１３４の上端を第１支持ロッド１１１に連結する段階である。

前記ダンピング手段１２０の設置段階は、ダンピング手段１２０を内部フレーム１３１が固定された第２支持ロッド１１２に取り付け、駆動される駆動部を前記回動ロッド１３４の下端と連結して、回動ロッド１３４によって増幅された変位だけダンピング手段１２０で摺動しつつ減衰が行われるようにする。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有するものであれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明に係る変位増幅型制震システムは、建築構造物の施工及び補強工事に適用でき、産業上の利用可能性が高い。

Claims (3)

1. 構造物に設けられる外部フレームと、
   前記外部フレームに設けられて前記構造物及び外部フレームに働く外力を減少させるためのダンピング手段と、
   前記ダンピング手段が設けられた外部フレームの一側に取り付けられる内部フレームと、該内部フレーム上で前記ダンピング手段と所定距離だけ離隔された位置に回転中心が位置するように前記内部フレームに回転自在に設けられ、一側と他側が前記ダンピング手段の設けられていない外部フレームの他側と前記ダンピング手段にそれぞれ連結される回動ロッドを含む変位増幅部を備え、
   前記回動ロッドは、前記内部フレームに連結される回転中心を基準に前記ダンピング手段までの距離が、前記外部フレームの他側までの距離より相対的に長く形成されており、
   前記外部フレームは相互に所定距離だけ離隔された位置で平行に延びる第１及び第２支持ロッドと、該第１及び第２支持ロッドの両端を連結するように平行に延びる第３及び第４支持ロッドを含み、
   前記ダンピング手段は前記第２支持ロッドに保持され、
   前記内部フレームは前記第２支持ロッドに一端が固定されて上方に延び、互いに平行に延びる２つの延長ロッドと、該延長ロッドを相互連結するように前記第２支持ロッドと平行に延び、前記回動ロッドが回転自在に結合される連結ロッドを備え、
   前記ダンピング手段は、それぞれ前記回動ロッドと第２支持ロッドに保持される第１及び第２支持体と、
   前記第２支持体に固定され、前記第１支持体の両側面を包むように延びる２枚の当て板と、
   前記第１支持体と当て板との間に装着される摩擦板と、
   前記第１支持体と摩擦板及び当て板を貫通するテンションボルトと、該テンションボルトの端部に締結されるナットを含む締結部を備え、
   前記第１支持体は、前記内部フレームに形成される回転中心を中心に回転する前記回動ロッドの曲率に対応するように延びる長孔が設けられており、前記テンションボルトが前記長孔を通過して延びることによって前記第１支持体が前記摩擦板に対して水平方向に摺動自在に形成されており、
   前記第１支持体は、前記回動ロッドに保持される第１エンドプレートと、該第１エンドプレートの下面中央から前記第１エンドプレートと直交する方向に延びている摺動板を備え、
   前記第２支持体は、前記第１エンドプレートと向かい合って前記第２支持ロッドに保持される第２エンドプレートと、該第２エンドプレートの中央から第２エンドプレートと直交方向に前記摺動板の端部に向かって延びる延長部を備え、
   前記延長部には両側方に突出する係合突起が設けられており、前記当て板は前記係合突起が嵌め込まれるように係合孔が形成されていることを特徴とする変位増幅型制震システム。
2. 前記２つの延長ロッドがそれぞれ前記第３及び第４支持ロッドから離隔される距離は、それぞれ前記第３及び第４支持ロッドの長さの１/５０以下になるようにすることを特徴とする請求項１に記載の変位増幅型制震システム。
3. 前記締結部は、前記摩擦板の厚さ減少による前記テンションボルトの締結力の低下を防止するように設けられる皿ばね座金（皿スプリングワッシャ）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の変位増幅型制震システム。

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