JP6416527B2 - 鉄骨構造物の制振方法及び構造、並びにこれを用いたラック式倉庫 - Google Patents

Description

本発明は、地震や強風などの外力による鉄骨構造物の振動を抑制する鉄骨構造物の制振方法及び構造、並びにこれを用いたラック式倉庫に関する。

近年、物流システムの効率化のため、ラック式自動倉庫（立体自動倉庫）が増加している。一般にこの種のラック式自動倉庫は、建屋と、建屋内に並列に設置される複数のラックと、各ラック間に設置されるスタッカクレーンとからなる。各ラックは、建屋内の設置面となる床に、鉄骨の柱と梁とにより、複数の収納部が多層かつ多列状に組み立てられ、建屋とは独立した構造になっている。スタッカクレーンは、主柱、及び主柱に沿って昇降可能な荷台と、荷の積み下ろしを行うためのフォークとを備え、各ラック間の床上に敷設されたレール上に走行可能に設置される。このようにしてラック式自動倉庫では入庫された荷物をパレットに載せてラックの収納部に自動搬送により格納し、荷物を出庫する時は反対に荷物を格納先の収納部から自動搬送により搬出するようになっている。

ところで、このようなラック式自動倉庫の構造では、ラックに地震などの大きな外力が作用すると、ラックそれ自体には大きな被害が生じていなくても、ラックの揺れによってラックに格納されている荷物が荷崩れしたりラックから落下したりする恐れがあり、荷物が落下することになれば、その破損による被害、損害が発生することは勿論のこと、落下した荷物の除去や現状回復のための清掃や整備に要する労力とコストは甚大となる。なお、東日本大震災では、その大きな揺れによってラックから荷物が落下し、スタッカクレーンが運行不能となり、倉庫機能は長期間に亘り停止する事態となった。

そこで、この種の倉庫では、種々の制振対策が講じられており、これが、例えば特許文献１、２などにより提案されている。
特許文献１は倉庫に関するもので、この文献１の倉庫の制振構造は、ラックとラックを覆う建屋との間に、粘弾性ダンパー又は粘性ダンパーと摩擦ダンパーが直列に接続された制振ダンパーが介在されて、この制振ダンパーにより、建物とラックの揺れの違いにより、制振ダンパーが揺れを吸収して、ラックの揺れを低減する形式になっている。
特許文献２はラック倉庫の耐震化構造および方法に関するもので、この文献２のラック倉庫の制振構造は、ラック構造体の最上部にラック列並び方向のラック構造体同士を固定する固定梁部材が設けられ、この固定梁部材に固定手段、アームを介して吊り下げ部が設けられて、そこに少なくともラック列並び方向に質量を可動としたチューンド・マス・ダンパー（ＴＭＤ）からなる制震手段が固定され、このＴＭＤによりラックの揺れを低減する形式になっている。

特開２０１３−１５９４５０公報 特開２００３−１６５６０２公報

しかしながら、上記従来のラック式倉庫（特許文献１、２）の制振構造では、次のような問題がある。
（１）特許文献１の倉庫の制振構造では、粘弾性ダンパー又は粘性ダンパーと摩擦ダンパーとからなる制振ダンパーのための大きな設置スペースが必要で、ラック上部と建物との間に十分なスペースを確保する必要があり、制振ダンパーの設置上の自由度が制限される。また、この場合、建物の架構の状況によっては（つまり架構の強度が弱いと）、建物本体の補強が必要になる。
（２）特許文献２のラック倉庫の制振構造のようなＴＭＤ方式の場合、荷物の収納状況により質量が大きく異なるラックにおいては、ＴＭＤのラックの揺れを低減する制振効果を常に発揮させることは困難であり、またＴＭＤの質量の設定も一義的に決めることが難しい。また、ＴＭＤの十分な制振効果を得るために付加質量を大きくすると、ＴＭＤが大型化し設置スペースが大きくなり、設置上の制約も大きくなる。

本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、上記従来の制振構造とは異なる簡易な方法及び構造で、地震や強風などの外力によるラック式倉庫のラックなどの鉄骨構造物の振動を確実に抑制することのできる鉄骨構造物の制振方法及び構造、並びにこれを用いたラック式倉庫を提供すること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明（イ）は、
多層構造の鉄骨構造物に外力によって発生する曲げ変形の繰り返しによる振動を抑制する鉄骨構造物の制振方法であって、
前記鉄骨構造物の上層部又は中間層部に上部支点を設けるとともに、前記鉄骨構造物の設置面で前記鉄骨構造物から所定の距離離れた位置に下部支点を設けて、
各一端を重合させて又は相互に近接させて回動可能に接続し略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アームと各一端を重合させて又は相互に近接させて回動可能に接続し略Ｖ字形を呈する一対の下部アームとを前記一対の上部アームの各他端と前記一対の下部アームの各他端とを相互に回動可能に接続してなる変位増幅機構に、高減衰性のゴム又は合成樹脂の粘弾性を利用した粘弾性ダンパー、液体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパー、摩擦抵抗を利用した摩擦ダンパーを含む制振ダンパーを前記一対の上部アームの各他端と前記一対の下部アームの各他端の間に連結して組み込んだ前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構を、前記一対の上部アームの各一端を前記上部支点に回動可能に取り付けるとともに、前記一対の下部アームの各一端を前記下部支点に回動可能に取り付けることにより、前記上部支点と前記下部支点との間に斜めに架設して、前記鉄骨構造物の上部支点から下方の前記鉄骨構造物の面と前記鉄骨構造物の設置面と前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構との間が三角形をなす取り付け形式とし、
前記変位増幅機構により前記鉄骨構造物の曲げ変形による前記鉄骨構造物の鉛直方向の変位を増幅して前記制振ダンパーに伝達し、前記制振ダンパーにより前記鉄骨構造物の振動を抑制する、
ことを要旨とする。

上記目的を達成するために、本発明（ロ）は、建屋と、前記建屋内に前記建屋とは独立した構造で設置される鉄骨構造のラックとを備え、各種荷物を格納するラック式倉庫において、上記（イ）に記載の鉄骨構造物の制振方法を用いた、ことを要旨とする。

上記目的を達成するために、本発明（ハ）は、
多層構造の鉄骨構造物に外力によって発生する曲げ変形の繰り返しによる振動を抑制する鉄骨構造物の制振構造であって、
前記鉄骨構造物の上層部又は中間層部に上部支点が、前記鉄骨構造物の設置面で前記鉄骨構造物から所定の距離離れた位置に下部支点がそれぞれ設けられて、
各一端を重合されて又は相互に近接して前記上部支点に回動可能に接続される略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アームと、各一端を重合されて又は相互に近接して前記下部支点に回動可能に接続され、各他端を前記一対の上部アームの各他端に相互に回動可能に接続される略Ｖ字形を呈する一対の下部アームとを有し、前記鉄骨構造物の振動により前記上部支点と前記下部支点とを結ぶ直線方向に伸縮し前記鉄骨構造物の振動による変位を増幅する変位増幅機構と、
前記一対の上部アームの各他端と前記一対の下部アームの各他端の間に連結して前記変位増幅機構に組み込まれ、前記変位増幅機構の伸縮により動作し、前記鉄骨構造物の振動エネルギーを吸収する高減衰性のゴム又は合成樹脂の粘弾性を利用した粘弾性ダンパー、液体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパー、摩擦抵抗を利用した摩擦ダンパーを含む制振ダンパーと、
を備え、
前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構が前記上部支点と前記下部支点との間に斜めに架設されて、前記鉄骨構造物の上部支点から下方の前記鉄骨構造物の面と前記鉄骨構造物の設置面と前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構との間が三角形をなす取り付け形式とし、
前記変位増幅機構により前記鉄骨構造物の曲げ変形による前記鉄骨構造物の鉛直方向の変位を増幅して前記制振ダンパーに伝達し、前記制振ダンパーにより前記鉄骨構造物の振動を抑制する、
ことを要旨とする。

上記目的を達成するために、本発明（ニ）は、建屋と、前記建屋内に前記建屋とは独立した構造で設置される鉄骨構造のラックとを備え、各種荷物を格納するラック式倉庫において、上記（ハ）に記載の鉄骨構造物の制振構造を用いた、ことを要旨とする。

本発明（イ）−（ニ）によれば、鉄骨構造物の上層部又は中間層部に上部支点を設けるとともに、鉄骨構造物の設置面で鉄骨構造物から所定の距離離れた位置に下部支点を設けて、略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アームと略Ｖ字形を呈する一対の下部アームとを相互の各他端を回動可能に接続してなる変位増幅機構に、制振ダンパーを一対の上部アームの各他端と一対の下部アームの各他端の間に連結して組み込んだ制振ダンパーを含む変位増幅機構を、一対の上部アームの各一端を上部支点に回動可能に取り付けるとともに、一対の下部アームの各一端を下部支点に回動可能に取り付けることにより、上部支点と下部支点との間に斜めに架設して、鉄骨構造物の上部支点から下方の鉄骨構造物の面と鉄骨構造物の設置面と制振ダンパーを含む変位増幅機構との間が三角形をなす取り付け形式とし、変位増幅機構により鉄骨構造物の曲げ変形による鉄骨構造物の鉛直方向の変位を増幅して制振ダンパーに伝達し、制振ダンパーにより鉄骨構造物の振動を抑制するようにしたので、従来の制振構造とは異なる簡易な構造で、地震や強風などの外力によるラック式倉庫のラックなどの鉄骨構造物の振動を確実に抑制することができる、という本発明独自の格別な効果を奏する。

本発明の一実施の形態に鉄骨構造物の制振方法及び構造を示す図（（ａ）は概略側面図（ｂ）は概略背面図） 同制振方法及び構造に用いる変位増幅機構及び制振ダンパーの構成を示す図 同制振方法及び構造の作用を示す図 同制振方法及び構造による鉄骨構造物の制振効果を示す図（（ａ）は地震前の状態（ｂ）は地震時の状態） 同制振方法及び構造を用いたラック式自動倉庫の構成を示す図（（ａ）は概略側面図（ｂ）は概略背面図） 同ラック式自動倉庫のラックの制振効果を示す図（（ａ）は地震前の状態（ｂ）は地震時の状態）

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１に鉄骨構造物の制振方法を示している。なお、この場合、鉄骨構造物は、建屋内の設置面上に、鉄骨の柱と梁とにより、縦に長い多層状（多段状）に組み立てられ、建屋とは独立した構造になっている。また、この鉄骨構造物の場合、正面及び背面が長辺方向の面で、左右両側面が短辺方向の面になっている。
図１に示すように、この鉄骨構造物の制振方法は、多層構造の鉄骨構造物Ｓに地震などの外力によって発生する曲げ変形の繰り返しによる振動を抑制しようとするもので、鉄骨構造物Ｓの上層部に上部支点Ｐ１を設けるとともに、鉄骨構造物の設置面Ｇ上で鉄骨構造物Ｓから所定の距離離れた位置に下部支点Ｐ２を設けて、これら上部支点Ｐ１及び下部支点Ｐ２間に、鉄骨構造物Ｓの振動による変位を増幅する変位増幅機構１と、変位増幅機構１によって増幅された鉄骨構造物Ｓの変位が伝達されて鉄骨構造物Ｓの振動エネルギーを吸収する制振ダンパー２とを斜めに架設し、鉄骨構造物Ｓの曲げ変形を利用して鉄骨構造物Ｓの振動エネルギーを吸収する。
この場合、変位増幅機構１及び制振ダンパー２は長辺方向の両面に設けてもよく、一方の面にのみ設けてもよい。また、この変位増幅機構１及び制振ダンパー２を長辺方向、短辺方向の各面に設けてもよい。
また、この場合、変位増幅機構１は、一端を上部支点Ｐ１に回動可能に取り付け、略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アーム１１，１１と、一端を下部支点Ｐ２に回動可能に取り付け、他端を各上部アーム１１，１１の他端に回動可能に連結する略Ｖ字形を呈する一対の下部アーム１２，１２とにより、全体として略菱形に構成することが好ましい。制振ダンパー２は、高減衰性のゴム又は合成樹脂の粘弾性を利用した粘弾性ダンパー、液体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパー、摩擦抵抗を利用した摩擦ダンパーなど、一般に制振ダンパーとして知られている各種のエネルギー吸収部材から適宜選択すればよい。
なお、変位増幅機構１及び制振ダンパー２は必要により増設してもよく、この場合、複数の変位増幅機構１及び制振ダンパー２を横方向に並列に設置する。また、この場合、複数の変位増幅機構１及び制振ダンパー２の配列方向中間に設置するものは、変位増幅機構１及び制振ダンパー２を少し小型化し、鉄骨構造物Ｓの中間層部に設けた上部支点Ｐ１と鉄骨構造物の設置面Ｇで鉄骨構造物Ｓから所定の距離離れた位置に設けた下部支点Ｐ２との間に斜めに架設するようにしてもよい（図５参照）。

図１はまた鉄骨構造物の制振構造を示している。なお、この鉄骨構造物は、既述のとおり、建屋内の設置面上に、鉄骨の柱と梁とにより、縦に長い多層状（多段状）に組み立てられ、建屋とは独立した構造になっている。また、この鉄骨構造物は、正面及び背面が長辺方向の面で、左右両側面が短辺方向の面になっている。
図１に示すように、この鉄骨構造物の制振構造は、多層構造の鉄骨構造物Ｓに地震などの外力によって発生する曲げ変形の繰り返しによる振動、特に鉄骨構造物Ｓの短辺方向の振動を抑制するもので、鉄骨構造物Ｓの長辺方向の一方の面の上層部に設けられる上部支点Ｐ１と鉄骨構造物の設置面Ｇに設けられる下部支点Ｐ２との間に介装され、鉄骨構造物Ｓの振動による変位を増幅する変位増幅機構１と、変位増幅機構１に組み込まれ、変位増幅機構１によって増幅された鉄骨構造物Ｓの変位が伝達されて鉄骨構造物Ｓの振動エネルギーを吸収する制振ダンパー２とを備える。

変位増幅機構１は、図２に示すように、一端が上部支点Ｐ１に回動可能に取り付けられ、略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アーム１１，１１と、一端が下部支点Ｐ２に回動可能に取り付けられ、他端が各上部アーム１１，１１の他端に回動可能に連結される略Ｖ字形を呈する一対の下部アーム１２，１２とを備え、全体として略菱形に構成される。この場合、上下部各一対のアーム１１，１１、１２，１２は同じ大きさ、形状の鋼製のアーム部材からなる。一対の上部アーム１１，１１はそれぞれ、一端が重合されて又は相互に近接して鉄骨構造物の上部支点にピンジョイントにより回動可能に接続されて、他端側が所定の角度の略逆Ｖ字形に開放される。一対の下部アーム１２，１２はそれぞれ、一端が重合されて又は相互に近接して鉄骨構造物の設置面の下部支点Ｐ２にピンジョイントにより回動可能に接続されて、他端側が所定の角度の略逆Ｖ字形に開放される。そしてこれら各一対のアーム１１，１１、１２，１２の他端は相互に対向配置され、片側一方の各他端と片側他方の各他端との間に後述する制振ダンパー２がピン接続され、これにより各アーム１１，１１、１２，１２の回動を確保される。

制振ダンパー２は、高減衰性のゴム又は合成樹脂の粘弾性を利用した粘弾性ダンパー、液体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパー、摩擦抵抗を利用した摩擦ダンパーを含む、一般に制振ダンパーとして知られている各種のエネルギー吸収部材から適宜選択される。この場合は、制振ダンパー２に粘弾性ダンパーが採用される。この粘弾性ダンパーは、鋼板の間に、粘性抵抗の大きい粘性体（高減衰性のゴム又は合成樹脂）が鋼板に対し粘着させた状態で挟み込まれて、振動が加わった際に鋼板の間の粘弾性体がせん断変形して振動エネルギーを吸収する形式で、両側に作動連結部を有する。この粘弾性ダンパーは、一対の上部アーム１１，１１と一対の下部アーム１２，１２との間に配置され、（粘弾性ダンパーの）両側の作動連結部が各一対のアーム１１，１１、１２，１２の対向配置の各他端に相互に回動可能にピン接続されて連結される。このようにして粘弾性ダンパーが一対の上部アーム１１，１１と一対の下部アーム１２，１２との間に連結される。

そして、この制振構造では、図１に示すように、変位増幅機構１のための下部支点Ｐ２が鉄骨構造物の設置面Ｇ上で鉄骨構造物Ｓから外側へ所定の距離離れた位置に設定されて、変位増幅機構１は、上部支点Ｐ１と下部支点Ｐ２との間に斜めに架設される。
この場合、鉄骨構造物Ｓの上部支点Ｐ１は鉄骨柱の最上部に設定され、下部支点Ｐ２は鉄骨構造物の設置面Ｇにおいて鉄骨構造物Ｓの一方の長辺方向の面の外側の領域で、特に上部支点Ｐ１を設定された鉄骨柱の下端から鉄骨構造物Ｓの長辺方向に対して直角方向に少し離れた適宜の位置に設定されて、上部支点Ｐ１から鉛直方向への直線と上部支点Ｐ１と下部支点Ｐ２とを結ぶ直線が重なり合うようにして、一対の上部アーム１１，１１の一端が上部支点Ｐ１にピンジョイントにより回動可能に取り付けられ、一対の下部アーム１２，１２の一端が下部支点Ｐ２に取り付けられて、変位増幅機構１が上部支点Ｐ１と下部支点Ｐ２との間に、鉄骨構造物の設置面Ｇに対して鈍角をなす斜めに取り付けられる。この場合、鉄骨構造物Ｓの一方の長辺方向の面と鉄骨構造物の設置面Ｇと制振ダンパー２を含む変位増幅機構１との間は、側面視縦方向に長い三角形をなす。
このような三角形の取り付けにより、図３（ａ）に示すように、鉄骨構造物Ｓの高さＬｓと変位増幅機構１の長さＬ１が異なるので、それぞれ下部支点Ｇ、Ｐ２を中心として回転すると、それぞれの軌跡はＲｓ、Ｒ１となり、各部材（鉄骨構造物Ｓの鉄骨柱と変位増幅機構１）の長さが異なるため、軌跡Ｒｓ、Ｒ１に差が生じることになる。ここで、変位増幅機構１の鉄骨構造物Ｓ側の支点はＰ１であり、必ず軌跡Ｒｓ上を移動するため、軌跡Ｒ１と軌跡Ｒｓの差分だけ変位が変化することになり、変位増幅機構１の長さに変化が生じ、これが制振ダンパー２に伝達される。なお、このような三角形の取り付けに代えて、図３（ｂ）に示すように、鉄骨構造物Ｓに対して変位増幅機構１を近接して平行な取り付けにした場合、鉄骨構造物Ｓの高さＬｓと変位増幅機構１の長さＬ１は等しく、それぞれの下部支点Ｇ、Ｐ２間の距離も近いため、軌跡Ｒｓと軌跡Ｒ１は略重なり、差が生じない。したがって、鉄骨構造物Ｓ自体が軸方向に変形しない限り、変位増幅機構１の長さに変化が生じないため、制振ダンパー２は機能しない。
このようにこの制振構造は鉄骨構造物Ｓの曲げ変形を利用して鉄骨構造物Ｓの振動エネルギーを吸収する形式になっている。

図４に鉄骨構造物Ｓの地震による変形とこの制振方法及び構造による鉄骨構造物Ｓの制振効果を示している。図４に示すように、縦に長い鉄骨構造物Ｓの場合、地震の発生により振動すると、せん断変形よりも曲げ変形が卓越するため、特に鉄骨構造物Ｓの上層部側が短辺方向に曲げ変形を繰り返し、振動する。この制振方法及び構造では、特にこの地震時の卓越する曲げ変形を利用して、この振動を抑制する。すなわち、地震の発生により、鉄骨構造物Ｓに外力が加えられ、鉄骨柱が曲げ変形すると、鉄骨構造物Ｓの一方の長辺方向の面と鉄骨構造物の設置面Ｇと制振ダンパー２を含む変位増幅機構１との間に三角形が形成されており、鉄骨構造物Ｓ（鉄骨柱）の高さと、鉄骨構造物Ｓから下部支点Ｐ２までの距離は一定なので、鉄骨構造物Ｓ全体の曲げ変形は変位増幅機構１の軸（縦軸及び横軸）方向の変位に置き換えられる。この場合、鉄骨柱の曲げ変形により、変位増幅機構１を構成する上部、下部の各一対のアーム１１，１１、１２，１２の縦軸方向（この場合、各一対のアーム１１，１１、１２，１２の各一端間を結ぶ直線方向、言い換えれば上部支点Ｐ１と下部支点Ｐ２とを結ぶ直線方向）の伸長又は圧縮により横軸方向（この場合、各一対のアーム１１，１１、１２，１２の各他端間を結ぶ直線方向、言い換えれば制振ダンパー２の各作動連結部間を結ぶ直線方向）が圧縮又は伸長する動作により、鉄骨柱の鉛直方向の変位を増幅して制振ダンパー２に伝達し、これが制振ダンパー２の粘弾性体にせん断力として作用し粘弾性体自体のせん断変形により、鉄骨構造物Ｓの振動エネルギーは効果的に吸収され、鉄骨構造物Ｓの振動が抑制される。

以上説明したように、この鉄骨構造物の制振方法及び構造によれば、鉄骨構造物Ｓの上層部に上部支点Ｐ１を設けるとともに、鉄骨構造物の設置面Ｇで鉄骨構造物Ｓから所定の距離離れた位置に下部支点Ｐ２を設けて、これら上部支点Ｐ１及び下部支点Ｐ２間に、制振ダンパー２が組み込まれた変位増幅機構１を斜めに架設し、鉄骨構造物Ｓの曲げ変形を利用して鉄骨構造物Ｓに減衰作用を付加し鉄骨構造物Ｓの振動エネルギーを吸収するようにしたので、従来の制振構造とは異なる簡易な構造で、地震などの外力による鉄骨構造物Ｓの振動を確実に抑制して、鉄骨構造物Ｓを補強することができる。
また、このような簡易な構造で鉄骨構造物Ｓの地震エネルギーを吸収することができるので、変位増幅機構１及び制振ダンパー２の大きさ、容量を小さくすることができ、鉄骨構造物Ｓに作用する付加軸力を小さくすることができ、さらに、変位増幅機構１及び制振ダンパー２の大きさ、容量を小さくすることで、建屋内の鉄骨構造物Ｓの周囲のスペースが狭い場合でも変位増幅機構１及び制振ダンパー２の設置が可能であり、設置工事も容易に行うことができる。
さらに、この制振構造は、鉄骨構造物Ｓの上層部に設けた上部支点Ｐ１と、鉄骨構造物の設置面Ｇで鉄骨構造物Ｓから所定の距離離れた位置に設けた下部支点Ｐ２との間に設置されるので、新設の鉄骨構造物の場合、その組み立てとともに施工することができ、既存の鉄骨構造物の場合は、後付けで取り付けることができる。

なお、この制振構造では、変位増幅機構１及び制振ダンパー２は長辺方向の一方の面に設けたが、必要に応じて、長辺方向の両面に設けてもよく、さらに長辺方向、短辺方向の各面に設けてもよく、このようにすることにより、鉄骨構造物Ｓの制振効果、補強効果をさらに向上させることができる。
また、変位増幅機構１及び制振ダンパー２は必要により増設されてもよく、この場合、複数の変位増幅機構１及び制振ダンパー２が横方向に並列に設置される。また、この場合、複数の変位増幅機構１及び制振ダンパー２の配列方向中間に設置されるものは、変位増幅機構１及び制振ダンパー２が少し小型化され、鉄骨構造物Ｓの中間層部に設けた上部支点Ｐ１と鉄骨構造物の設置面Ｇで鉄骨構造物から所定の距離離れた位置に設けた下部支点Ｐ２との間に斜めに架設されるようにしてもよい。
さらに、この制振構造では屋内の鉄骨構造物に適用するものとしたが、屋外の鉄骨構造物にも同様に適用することができ、地震や強風などの外力による鉄骨構造物の振動を確実に抑制して、鉄骨構造物を補強することができる。

図５にこの制振方法及び構造を用いたラック式自動倉庫を例示している。
図５に示すように、ラック式自動倉庫Ｗは、建屋（図示省略）と、建屋内に並列に設置される複数のラックＲ（図４にはラックＲを１基のみ図示）と、各ラックＲ間に設置されるスタッカクレーン（図示省略）とにより構成される。この場合、各ラックＲは、建屋内の設置面となる床Ｆに、鉄骨の柱Ｒ１と梁Ｒ２とにより、複数の収納部Ｒ０が多層かつ多列状に組み立てられ、建屋とは独立した構造になっている。また、各ラックＲは、各収納部Ｒ０への荷物の搬入、搬出側となる一方の面及びその反対側の他方の面が長辺方向の面で、一方の面の両側の面が短辺方向の面になっている。スタッカクレーンは、主柱、及び主柱に沿って昇降可能な荷台と、荷の積み下ろしを行うためのフォークとを備え、各ラック間の床上に敷設されたレール上に走行可能に設置される。このようにして入庫された荷物はパレットに載せてラックの収納部に自動搬送により格納し、荷物を出庫する時は反対に荷物を格納先の収納部から自動搬送により搬出するようになっている。
このようなラック式自動倉庫Ｗにおいて、ラックＲの長辺方向の一方の面（この場合、荷物の搬入、搬出側とは反対側の面）と床Ｆとの間に複数の変位増幅機構１及び制振ダンパー２が並列に設置される。この場合、ラックＲの長辺方向の一方の面の両側に大型の変位増幅機構１及び制振ダンパー２が使用され、ラックＲの上部層部に設けられた上部支点Ｐ１と床Ｆ上でラックＲから所定の距離離れた位置に設けられた下部支点Ｐ２との間に斜めに架設され、複数の変位増幅機構１及び制振ダンパー２の配列方向中間に小型の変位増幅機構１及び制振ダンパー２が使用され、ラックＲの中間層部に設けられた上部支点Ｐ１と床Ｆ上でラックＲから所定の距離離れた位置に設けられた下部支点Ｐ２との間に斜めに架設される。
なお、上下各支点Ｐ１，Ｐ２の設定、変位増幅機構１及び制振ダンパー２の構成、上下各支点Ｐ１，Ｐ２間への取り付け方は既述のとおりである。

図６にラックＲの地震による変形とこの制振方法及び構造によるラックＲの制振効果を示している。図６に示すように、縦に長いラックＲの場合、地震の発生により振動すると、せん断変形よりも曲げ変形が卓越し、特にラックＲの上層部側が短辺方向に曲げ変形を繰り返し、振動する。この制振方法及び構造では、特にこの地震時の卓越する曲げ変形を利用して、この振動を抑制する。すなわち、地震の発生により、ラックＲに外力が加えられ、ラックＲの縦軸方向、この場合、鉄骨柱Ｒ１が曲げ変形すると、ラックＲの一方の長辺方向の面と床Ｆと制振ダンパー２を含む変位増幅機構１との間に三角形が形成され、ラックＲ（鉄骨柱Ｒ１）の高さと、ラックＲから下部支点Ｐ２までの距離は一定なので、ラックＲ全体の曲げ変形は変位増幅機構１の軸（縦軸及び横軸）方向の変位に置き換えられる。この場合、鉄骨柱Ｒ１の曲げ変形により、変位増幅機構１を構成する上部、下部の各一対のアーム１１，１１、１２，１２の縦軸方向（この場合、各一対のアーム１１，１１、１２，１２の一端間を結ぶ直線方向）の伸長又は圧縮により横軸方向（この場合、各一対のアーム１１，１１、１２，１２の他端間を結ぶ直線方向）が圧縮又は伸長する動作により、鉄骨柱Ｒ１の鉛直方向の変位を増幅して制振ダンパー２に伝達し、これが制振ダンパー２の粘弾性体にせん断力として作用し粘弾性体自体のせん断変形により、ラックＲの振動エネルギーは効果的に吸収され、ラックＲの振動が抑制される。

以上説明したように、このラック式自動倉庫Ｗによれば、ラックＲの長辺方向の一方の面（この場合、荷物の搬入、搬出側とは反対側の面）でその両側にそれぞれ大型の変位増幅機構１及び制振ダンパー２をラックＲの上部層部に設けた上部支点Ｐ１と床Ｆ上でラックＲから所定の距離離れた位置に設けた下部支点Ｐ２との間に斜めに架設し、その間に小型の変位増幅機構１及び制振ダンパー２を、ラックＲの中間層部に設けた上部支点Ｐ１と床Ｆ上でラックＲから所定の距離離れた位置に設けた下部支点Ｐ２との間に斜めに架設し、ラックＲの曲げ変形を利用してラックＲに減衰作用を付加しラックＲの振動エネルギーを吸収するようにしたので、従来の制振構造とは異なる簡易な構造で、地震などの外力によるラックＲの揺れを確実に抑制して、各収納部Ｒ０の荷物の荷崩れや落下を確実に防止することができる。
この場合、ラックＲの変形を変位増幅機構１で増幅して制振ダンパー２に伝達し、制振ダンパー２で効率的に地震エネルギーを吸収するので、ラックＲの荷物の収納状況に拘わらず、確実に制振効果を発揮することができる。したがって、ラックＲの荷物の収容量は減少しない。そして、このようにラックＲの地震エネルギーを効率的に吸収できるので、変位増幅機構１及び制振ダンパー２の大きさ、容量を小さくすることができ、ラックＲに作用する付加軸力も小さくすることができる。さらに、この変位増幅機構１及び制振ダンパー２の大きさ、容量を小さくできることで、建屋内のラックＲの周囲のスペースが狭い場合でも変位増幅機構１及び制振ダンパー２の設置が可能であり、各部材を軽量にして設置工事も容易に行うことができる。また、この場合、変位増幅機構１及び制振ダンパー２をラックＲの荷物の搬入、搬出側とは反対側の面に取り付けるため、ラックＲに荷物を収納した状態で、取り付け工事を行うことができる。
さらに、この制振構造は、ラックＲの上層部又は中間層部に設けた上部支点Ｐ１と、床Ｆ上でラックＲから所定の距離離れた位置に設けた下部支点Ｐ２との間に設置するので、新設のラック式（自動）倉庫の場合、ラックの組み立てとともに施工することができ、既存のラック式（自動）倉庫の場合は、ラックに後付けで取り付けることができる。

なお、この制振構造では、変位増幅機構及び制振ダンパーは長辺方向の一方の面に設けたが、必要に応じて、短辺方向の面に設けてもよく、このようにすることにより、ラックの制振効果、補強効果をさらに向上させることができる。

Ｓ 鉄骨構造物
Ｇ 鉄骨構造物の設置面
Ｗ ラック式自動倉庫
Ｒ ラック
Ｒ０ 収納部
Ｒ１ 鉄骨柱
Ｒ２ 鉄骨梁
Ｐ１ 上部支点
Ｐ２ 下部支点
１ 変位増幅機構
１１ 上部アーム
１２ 下部アーム
２ 制振ダンパー

Claims (4)

1. 多層構造の鉄骨構造物に外力によって発生する曲げ変形の繰り返しによる振動を抑制する鉄骨構造物の制振方法であって、
   前記鉄骨構造物の上層部又は中間層部に上部支点を設けるとともに、前記鉄骨構造物の設置面で前記鉄骨構造物から所定の距離離れた位置に下部支点を設けて、
   各一端を重合させて又は相互に近接させて回動可能に接続し略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アームと各一端を重合させて又は相互に近接させて回動可能に接続し略Ｖ字形を呈する一対の下部アームとを前記一対の上部アームの各他端と前記一対の下部アームの各他端とを相互に回動可能に接続してなる変位増幅機構に、高減衰性のゴム又は合成樹脂の粘弾性を利用した粘弾性ダンパー、液体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパー、摩擦抵抗を利用した摩擦ダンパーを含む制振ダンパーを前記一対の上部アームの各他端と前記一対の下部アームの各他端の間に連結して組み込んだ前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構を、前記一対の上部アームの各一端を前記上部支点に回動可能に取り付けるとともに、前記一対の下部アームの各一端を前記下部支点に回動可能に取り付けることにより、前記上部支点と前記下部支点との間に斜めに架設して、前記鉄骨構造物の上部支点から下方の前記鉄骨構造物の面と前記鉄骨構造物の設置面と前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構との間が三角形をなす取り付け形式とし、
   前記変位増幅機構により前記鉄骨構造物の曲げ変形による前記鉄骨構造物の鉛直方向の変位を増幅して前記制振ダンパーに伝達し、前記制振ダンパーにより前記鉄骨構造物の振動を抑制する、
   ことを特徴とする鉄骨構造物の制振方法。
2. 建屋と、前記建屋内に前記建屋とは独立した構造で設置される鉄骨構造のラックとを備え、各種荷物を格納するラック式倉庫において、
   請求項１に記載の鉄骨構造物の制振方法を用いた、
   ことを特徴とするラック式倉庫。
3. 多層構造の鉄骨構造物に外力によって発生する曲げ変形の繰り返しによる振動を抑制する鉄骨構造物の制振構造であって、
   前記鉄骨構造物の上層部又は中間層部に上部支点が、前記鉄骨構造物の設置面で前記鉄骨構造物から所定の距離離れた位置に下部支点がそれぞれ設けられて、
   各一端を重合されて又は相互に近接して前記上部支点に回動可能に接続される略逆Ｖ字形を呈する一対の上部アームと、各一端を重合されて又は相互に近接して前記下部支点に回動可能に接続され、各他端を前記一対の上部アームの各他端に相互に回動可能に接続される略Ｖ字形を呈する一対の下部アームとを有し、前記鉄骨構造物の振動により前記上部支点と前記下部支点とを結ぶ直線方向に伸縮し前記鉄骨構造物の振動による変位を増幅する変位増幅機構と、
   前記一対の上部アームの各他端と前記一対の下部アームの各他端の間に連結して前記変位増幅機構に組み込まれ、前記変位増幅機構の伸縮により動作し、前記鉄骨構造物の振動エネルギーを吸収する高減衰性のゴム又は合成樹脂の粘弾性を利用した粘弾性ダンパー、液体の粘性抵抗を利用した粘性ダンパー、摩擦抵抗を利用した摩擦ダンパーを含む制振ダンパーと、
   を備え、
   前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構が前記上部支点と前記下部支点との間に斜めに架設されて、前記鉄骨構造物の上部支点から下方の前記鉄骨構造物の面と前記鉄骨構造物の設置面と前記制振ダンパーを含む前記変位増幅機構との間が三角形をなす取り付け形式とし、
   前記変位増幅機構により前記鉄骨構造物の曲げ変形による前記鉄骨構造物の鉛直方向の変位を増幅して前記制振ダンパーに伝達し、前記制振ダンパーにより前記鉄骨構造物の振動を抑制する、
   ことを特徴とする鉄骨構造物の制振構造。
4. 建屋と、前記建屋内に前記建屋とは独立した構造で設置される鉄骨構造のラックとを備え、各種荷物を格納するラック式倉庫において、
   請求項３に記載の鉄骨構造物の制振構造を用いた、
   ことを特徴とするラック式倉庫。

Images