JP6036626B2

JP6036626B2 - 建物の揺れ防止装置

Info

Publication number: JP6036626B2
Application number: JP2013194627A
Authority: JP
Inventors: 良三太田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-09-01
Filing date: 2013-09-01
Publication date: 2016-11-30
Anticipated expiration: 2033-09-01
Also published as: JP2015048705A

Description

高層建築のように剛性の低い建物の地震による揺れを軽減しようとするものである。

高層建築において地震による激しい短期振動以外にも長期振動による振幅の大きい揺れが生じる、これに対し有効な対策は今だ実施されていない。

高層建築の骨組に各階の高さの数倍の長さをもつ、筋違い引張材を用い又、液圧による制御を用いて揺れの振幅を減少させようとする

高層建築のように剛性の低い建物の地震による揺れを軽減するため通常の各階毎のブレースを取付ける施工法に代り、その数倍の長さのブレース５を数階上の梁３よりその階の下の梁３まで途中の階を通過して傾斜して取付け、又この長いブレース５を多数本、交叉する様に配置して取付け、数階（２〜４階）の広い範囲の階層の間の骨組の変形を制御しうるようにする。

そのために長い移動距離にわたり、所要の重荷重を一定の状態で制動できるようにした引張荷重制動装置６をこの長尺のブレース５内に組込むこととし、建物の骨組の変形により、この長尺のブレース５が引張られるとき、これに直結したピストン１１は、ピストン軸１２側のシリンダー７内部に充満している高圧の液体に支えられて強く抵抗し、そして抵抗しながらピストン１１に設けられた細孔１３及び始動時に限りシリンダー内面に設けられた逃がし溝２４により液体は、反対側のシリンダー７内に押流されることによりピストンは徐々に所要の距離まで引きずられ、その間一定の重荷重を制動し続けて、建物の骨組１の変形の進行を遅らせて、地震の揺れが反転するまでの建物の骨組１の変形量を著しく減少させる。

そして地震の揺れが零になり、ブレース５の張力が零になるとピストン１１を蔓巻圧縮バネ１７の力により元の位置に戻される、この蔓巻圧縮バネ１７はシリンダー７の外に設置でき充分な空間をもつため、大形の形状にできて長い復元距離と強い復元力を持ち、これによってシリンダー頭部８側のシリンダー７内部の液体は、ピストンの細孔１３及び逆止弁１４を通じてピストン軸１２側のシリンダー７内に短時間に送り戻されて、ブレース５の引張を解除するようにする。

本発明の実施により高層建築の長期振動による振幅の大きな揺れを低減する、特に建物の側面（妻側）の幅が小さい高層の住宅においては揺れを低減する効果は大きい。

本発明の実施形態の一例として、引張荷重制御装置を組込んだ長尺のブレースを、高層建物側面の骨組に取付けた時の正面図図１の一部拡大面本発明の実施形態の一例として引張荷重制動装置の断面図本発明の実施形態の一例として伸縮連結具とターンバックの断面図

鉄骨構造の高層建築、特に高層住宅は建物の側面（妻側）の幅は小さいため、長期振動による揺れが大きい、図１及び図２に示す鉄骨構造の３０階建の住宅の場合はその最大揺れは２０００〜３０００ｍｍに達すると云われている、この大きな骨組の変形を防ぐためには、従来行われている各階毎の短いブレースではその揺れを防ぐことは出来ない、そのため本発明では、その数倍の長さのブレース５を数階上の梁３よりその階の下の梁３まで途中の階を通過して傾斜して取付け、又この長いブレース５を多数本、交叉する様に配置して取付け、数階（２〜４階）の広い範囲の階層の間の骨組の変形を制御しうるようにする

図２では外壁側の柱２と梁３下の隅に設けられた取付用板２５より、骨組の中央柱２と梁３上の隅に設けられた取付用板２５の間に、２本の梁３を通過して３階層の間に長尺のブレース５を取付けている、最大揺れを２０００ｍｍとするとき、この３階層の間の揺れは２００ｍｍとなり、従ってブレース５は約１３０ｍｍ引伸ばされることになる、しかも一住居毎に区割りする壁の骨組にブレース５を設置するとして、その各々のブレース５は数１０００ｋｇの引張力を受けることになり、この引伸ばされる距離と強大な引張力に対応するには、バネによる反力では無理である、しかもバネの反力は撓み始めは零より始まり、最後に所要の反力になり、到底大きな一定の反力を出すことは不可能である。

このため長い移動距離にわたり所要の重荷重を一定の状態で制動するために図３に示した引張荷重制動装置６をこの長尺ブレース５に組込むこととし、建物が骨組の変形により、この長尺のブレース５が引張られるとき、これに直結したピストン１１はピストン軸１２側のシリンダー７内部に充満している高圧の液体に支えられて強く抵抗し、そして抵抗しながらピストン１１に設けられた細孔１３より液体を、反対側のシリンダー７内に逃がすことにより徐々に所要の距離まで引きずられ、その間一定の重荷重を制動し続けて建物の骨組１の変形を遅らせて、地震の揺れが反転するまでの建物の骨組１の変形量を約半減させることが出来る、シリンダー７内の液体の圧力はピストン１１に設けられた細孔の大きさにより決められ、シリンダー７内径の寸法を７０ｍｍとするとき、一定した約５０００ｋｇの引張力に耐えることが可能であり、重荷重及び制動距離をシリンダー７の内径及び長さを増すことにより自由に選択することが可能である。

猶、最初ブレース５が引張られたとき、ピストン１１に急激な抵抗力が発生する、これを緩和するためピストンに設けられた細孔１３に加えてシリンダー７の内面に細幅の逃がし溝２４を設け、ここより高圧液の一部を逃がす方法を用いることにより建物に加えられる衝撃を緩和することができる。

地震の揺れが零になりブレース５の張力が零になるとピストン１１を蔓巻圧縮バネ１７の力により元の位置に戻す、この蔓巻圧縮バネ１７はシリンダー７の外に設置でき、充分な空間をもつため大形の形状にできて、長い復元距離と強い復元力をもち、これによってシリンダー頭部８側のシリンダー７内部の液体をピストン細孔１３及び逆止弁１４を通じて、ピストン軸１２側のシリンダー７内に短時間に送り戻してブレース５の引張を解除する。

シリンダー内に使用する液体は温度変化による粘性の変化の少ない水溶液が望ましい、但しこれに不凍液、防腐剤の適度の混入を必要とする。

建物が反対方向に揺れ、ブレース５が圧縮されるときは引張荷重制動装置６のピストン軸１２にたるみ吸収連結具２０を連結して、連結中子２２を連結スリーブ２１内に押し進めることにより圧縮代を吸収することができる。

１・・・骨組２・・・柱
３・・・梁４・・・取付板
５・・・ブレース６・・・引張荷重制動装置
７・・・シリンダー８・・・シリンダー頭部
９・・・シリンダー注入孔１０・・・シリンダー排水孔
１１・・・ピストン１２・・・ピストン軸
１３・・・ピストンの細孔１４・・・ピストンの逆止弁
１５・・・ピストン逆止弁用バネ１６・・・ピストン軸シールパッキング
１７・・・蔓巻圧縮バネ１８・・・蔓巻圧縮バネ受金
１９・・・蔓巻圧縮バネ支持函２０・・・たるみ吸収連結具
２１・・・連結具スリーブ２２・・・連結具中子
２３・・・ターンバック２４・・・シリンダー内面の逃がし溝
２５・・・骨組につけたブレース取付用板

Claims

建物の揺れ防止装置の構造において、高層建築のように剛性の低い建物の地震による揺れを軽減するため通常の各階毎のブレースを取付ける施工法に代り、その数倍の長さのブレース（５）を数階上の梁（３）よりその階の下の梁（３）まで途中の階を通過して傾斜して取付け、又この長いブレース（５）を多数本、交叉する様に配置して取付け、数階（２〜４階）の広い範囲の階層の間の骨組の変形を制御しうるようにし、そのために長い移動距離にわたり、所要の重荷重を一定の状態で制動できるようにした引張荷重制動装置（６）をこの長尺のブレース（５）内に組込むこととし、建物の骨組の変形により、この長尺のブレース（５）が引張られるとき、これに直結したピストン（１１）は、ピストン軸（１２）側のシリンダー（７）内部に充満している高圧の液体に支えられて強く抵抗し、そして抵抗しながらピストン（１１）に設けられた細孔（１３）及び始動時に限りシリンダー側面に設けられた逃がし溝（２４）により液体は、反対側のシリンダー（７）内に押流されることによりピストンは徐々に所要の距離まで引きずられ、その間一定の重荷重を制動し続けて、建物の骨組（１）の変形の進行を遅らせ、地震の揺れが反転するまでの建物の骨組（１）の変形量を著しく減少させ、そして地震の揺れが零になり、ブレース（５）の張力が零になるとピストン（１１）は蔓巻圧縮バネ（１７）の力により元の位置に戻される、この蔓巻圧縮バネ（１７）はシリンダー（７）の外に設置でき充分な空間をもつため、大形の形状にできて長い復元距離と強い復元力を持ち、これによってシリンダー頭部（８）側のシリンダー（７）内部の液体は、ピストンの細孔（１３）及び逆止弁（１４）を通じてピストン軸（１２）側のシリンダー（７）内に短時間に送り戻されて、ブレース（５）の引張を解除するようにした建物の揺れ防止装置の構造。