JP7145621B2

JP7145621B2 - 制振装置の変形量検出装置

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Publication number: JP7145621B2
Application number: JP2018036145A
Authority: JP
Inventors: 一雅 ▲高▼宮; 一齋藤; 隆司南雲; 啓明岡田
Original assignee: 株式会社タカミヤ
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2022-10-03
Anticipated expiration: 2038-03-01
Also published as: JP2019151985A

Description

本発明は、地震や風圧等による構築物の揺れを抑えるための制振装置に用いられる変形量検出装置に係り、特に、軸力の作用による塑性変形で振動エネルギを吸収する芯材と、芯材の外周を覆い、圧縮力が作用した芯材が長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置に用いられる変形量検出装置に関する。

下記の特許文献１には、地震等による構築物の揺れを抑えるための制振装置が示され、この制振装置は、構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、長さ方向の他方の端部が、２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用による塑性変形により構築物の振動エネルギを吸収して振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、芯材の長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、芯材に圧縮力が作用したときに、芯材がこの芯材の長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されたものとなっている。

特許第６１８５６８０号公報

この制振装置では、地震等が発生したときに、芯材に軸力である引っ張り力や圧縮力が作用するため、芯材には、拘束部材に対して芯材の長さ方向への変形量である引っ張り量や圧縮量が生じる。この変形量の大きさは、制振装置が設置されている構築物の揺れの大きさに応じたものとなり、このため、変形量を検出することができれば、地震等による構築物の揺れの大きさ等を調べるうえで有意義である。

本発明の目的は、軸力が作用する芯材が拘束部材に対して芯材の長さ方向にどの程度変形したかを検出することができるようになる制振装置の変形量検出装置を提供するところにある。

本発明に係る制振装置の変形量検出装置は、構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、前記２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、前記長さ方向の他方の端部が、前記２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用による塑性変形により前記構築物の振動エネルギを吸収して振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、前記芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、前記芯材に圧縮力が作用したときに、前記芯材がこの芯材の前記長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置の前記芯材の前記拘束部材に対する前記芯材の前記長さ方向への変形量を検出するための変形量検出装置であって、前記拘束部材と前記芯材とのうち、一方に配設された表示部材と、他方に配設され、前記変形量が前記表示部材により表示される被表示部材とを含んで構成されていることを特徴とするものである。

このように本発明に係る制振装置の変形量検出装置は、拘束部材と芯材とのうち、一方に配設された表示部材と、他方に配設された被表示部材とを含んで構成されており、地震等が発生して芯材に軸力である引っ張り力や圧縮力が作用すると、芯材に、拘束部材に対する芯材の長さ方向への変形量が生ずることにより、この変形量が表示部材によって被表示部材に表示されることになる。これにより、制振装置が設置されている構築物の上下層間の水平方向へのずれ量や、水平方向への揺れ量や、芯材の塑性変形量、芯材の破断の有無等を調べることが可能となる。

なお、本発明において、表示部材を拘束部材に配設し、被表示部材を芯材に配設してもよく、あるいは、表示部材を芯材に配設し、被表示部材を拘束部材に配設してもよい。また、表示部材又は被表示部材を拘束部材に配設することは、表示部材又は被表示部材を拘束部材に直接配設することでもよく、あるいは、拘束部材の長さ方向の端部に、芯材の端部が突出する開口部が設けられた蓋部材を配置する場合には、表示部材又は被表示部材をこの蓋部材に配設することにより、表示部材又は被表示部材を、蓋部材を介して間接的に拘束部材に配設することでもよい。

また、被表示部材を芯材自体としてもよく、あるいは、拘束部材自体としてもよい。

以上の本発明において、表示部材を被表示部材に単に接触させるだけとしてもよいが、表示部材を被表示部材に弾圧接触させることが好ましい。

このように表示部材を被表示部材に弾圧接触させると、地震等により、芯材に、拘束部材に対する芯材の長さ方向への変形量が発生した際に、この変形量を表示部材によって被表示部材に明瞭に表示させることができる。

また、表示部材を被表示部材に弾圧接触させるためには、表示部材をコイルばね等の弾発部材により被表示部材側へ弾発付勢する構成としてもよく、あるいは、表示部材を、この表示部材を被表示部材に弾圧接触させるための弾性部材を介して、拘束部材と芯材とのうち、前記一方に取り付ける構成としてもよい。

そして、表示部材を、この表示部材を被表示部材に弾圧接触させるための弾性部材を介して、拘束部材と芯材とのうち、前記一方に取り付けるための構成とする場合における一例は、この弾性部材を、表示部材と、拘束部材と芯材とのうち、前記一方とを連結する板状の連結部材とし、この板状の連結部材を、表示部材を被表示部材に弾圧接触させるためのばね性を有するものとすることである。

これによると、表示部材を被表示部材に弾圧接触させるための弾性部材を、表示部材と、拘束部材と芯材とのうち、前記一方とを連結するための連結部材とすることができ、しかも、この連結部材は、表示部材を被表示部材に弾圧接触させるためのばね性を有する板状のものであるため、表示部材を被表示部材に弾圧接触させるための構造を、簡単な部品により容易に構成することができる。

なお、連結部材により表示部材を拘束部材に連結する場合には、この拘束部材自体に表示部材を連結部材により連結してもよく、あるいは、前述したように拘束部材の長さ方向の端部に、芯材の端部が突出する開口部が設けられた蓋部材を配置する場合には、この蓋部材に表示部材を連結部材によって連結することにより、拘束部材に連結部材と蓋部材を介して表示部材を連結してもよい。

また、以上の本発明において、表示部材は、墨等の液体を吐出する筆記部材でもよく、あるいは、けがき部材等の尖頭状部材でもよい。

表示部材を尖頭状部材とした場合には、この尖頭状部材の尖頭部によって被表示部材の一部が削られることにより、前記変形量の直線状のマークを被表示部材に付けることができる。

さらに、このように表示部材を尖頭状部材とし、この尖頭状部材の尖頭部によって被表示部材の一部を削ることにより、前記変形量の直線状のマークを被表示部材に付ける場合には、被表示部材は、拘束部材と芯材とのうち、前記他方に塗布された塗料によるものでもよく、あるいは、拘束部材と芯材とのうち、前記他方に取り付けられた金属製やプラスチック製の板部材でもよく、

被表示部材を、拘束部材と芯材とのうち、前記他方に塗布された塗料とすると、被表示部材を前記他方に安価なコストで簡単な作業により設けることができる。

また、被表示部材を、拘束部材と芯材とのうち、前記他方に塗布された塗料する場合には、この塗料を、一色の塗料を前記他方に塗布したものとしてもよく、あるいは、塗り重ねられた色違いの少なくとも２種類の塗料としてもよい。

このように被表示部材を、拘束部材と芯材とのうち、前記他方に塗布された塗料とし、しかもこの塗料を、塗り重ねられた色違いの少なくとも２種類の塗料とした場合には、表示部材となっている尖頭状部材の尖頭部によって表層の塗料が削り取られ、これにより、表層の塗料とは色違いの下層の塗料が露出するため、被表示部材に前記変形量の直線状のマークを明瞭に表示できるようになる。

また、被表示部材を、拘束部材と芯材とのうち、前記他方に取り付けられた板部材とすると、この板部材は安価であって、前記他方に両面粘着テープや接着剤により容易に取り付けることができるため、これによっても被表示部材を前記他方に安価なコストで簡単な作業により設けることができる。

以上説明した本発明に係る制振装置の変形量検出装置は、任意の構築物に設置される制振装置に適用できるものであり、この構築物は、建物でもよく、橋梁でもよく、タワー等でもよい。また、これらの構築物は新築のものでもよく、既存のものでもよい。

本発明によると、軸力が作用する芯材が拘束部材に対して芯材の長さ方向にどの程度変形したかを検出できるという効果を得られる。

図１は、本発明の一実施形態に係る変形量検出装置が取り付けられた制振装置が建物に設置されているときの状態を示す正面図である。図２は、変形量検出装置付きの制振装置だけを示す正面図である。図３は、制振装置の芯材を示し、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、正面図である。図４は、図３の芯材を構成する２本の芯部材同士を連結するための連結手段を分解した状態で示す斜視図である。図５は、図２のＳ５－Ｓ５線断面図である。図６は、図２のＳ６－Ｓ６線断面図である。図７は、図１の一部拡大図であって、本発明の一実施形態に係る変形量検出装置の制振装置での取付箇所を示す正面図である。図８は、図７の平面図である。図９は、図８の要部の拡大図である。図１０は、変形量検出装置の表示部材となっている尖頭状部材の尖頭部が被表示部材に弾圧接触し、拘束部材に対する芯材の変形量を被表示部材となっている塗料に直線状のマークで表示したときを示す図である。図１１は、建物の横荷重が作用したとき建物が変形することを示す図１と同様の図である。図１２は、制振装置の別実施形態に係る設置状態を示す図１と同様の図である。図１３は、被表示部材についての別実施形態を示す図９と同様の図である。図１４は、表示部材についての別実施形態を示す図１３と同様の図である。図１５は、表示部材についてのさらなる別実施形態を示す図１３と同様の図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る変形量検出装置５０が取り付けられた制振装置１が、構築物である建物に設置されているときの状態が示されている。この建物は、左右の間隔をあけて立設されているＨ型鋼等による柱２，３と、これらの柱２，３の間に上下の間隔をあけて架設されているＩ型鋼又はＨ型鋼等による梁４，５とが構造材となって構築されており、柱２と梁５との接合箇所には、ガセットプレート６が設けられ、柱３と梁４との接合箇所には、ガセットプレート７が設けられている。これらの柱２，３と梁４，５とガセットプレート６，７は、建物を構成する構成部材となっている。

また、これらの構成部材のうち、ガセットプレート６，７は、本実施形態の制振装置１を建物の２つの箇所の間に架け渡すために、この建物に設けられた板状の部材であり、ガセットプレート６，７は高さの差をもって建物に配設されているため、柱２，３と梁４，５からなる四角形フレームの内側に配置されている制振装置１は、水平方向に対する傾き角度をもって建物に設置され、また、この制振装置１は、柱２，３と梁４，５とで形成される鉛直構面内に配置されている。

図２には、制振装置１だけが示されており、この制振装置１は、拘束部材１０の内部に芯材２０を、この芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂを外部に露出させて移動自在に挿通したものであり、このため、拘束部材１０が配置されている箇所では、芯材２０の外周が、芯材２０の長さ方向が長さ方向となっている拘束部材１０により覆われている。拘束部材１０は、アルミ又はアルミ合金の押し出し成形品又は引き抜き成形品を所定の長さ寸法で切断したものであり、このため、拘束部材１０は、拘束部材１０の長さ方向と直交する箇所における断面形状が同一形状となって拘束部材１０の長さ方向に連続したものとなっており、この断面形状は、拘束部材１０の長さ方向の一方の端部から他方の端部まで連続している。

図３には芯材２０が示されており、（Ａ）は芯材２０の平面図であり、（Ｂ）は芯材２０の正面図である。芯材２０は、細長の板状となっている２個の芯部材２１の間に、２個の板状のスペース部材２２を介入配置したものであり、これらの２個の芯部材２１とスペース部材２２は、板厚方向に重ね合されて溶接で結合されている。そして、芯材２０は、図３（Ａ）からも分かるように、芯材２０全体でも細長の板状となっており、芯部材２１とスペース部材２２のそれぞれの厚さ方向は、建物の板状の構成部材となっているガセットプレート６，７の厚さ方向と同じ方向である。金属製の２個の芯部材２１は、同じ材質、同じ寸法及び同じ形状で形成されており、それぞれの芯部材２１の長さ方向の途中箇所、一層具体的には、それぞれの芯部材２１の長さ方向の中央箇所には、芯材２０の長さ方向と直交する方向である上下方向の幅寸法が小さくなっているくびれ部２１Ａが設けられ、このくびれ部２１Ａは、後述するように地震等による引っ張り力や圧縮力が芯材２０に軸力として作用したときに塑性変形する塑性化部となっており、芯部材２１の長さ方向への長さをもって形成されているくびれ部２１Ａの長さ方向両側は、芯部材２１の長さ方向の端部に向かって上下方向の幅寸法が次第に大きくなる幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃとなっている。

これらの幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃの長さ方向外側は、幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃの最大幅寸法と同じ幅寸法で芯部材２１の長さ方向の端部に向かって延出している延出部２１Ｄ，２１Ｅとなっており、これらの延出部２１Ｄ，２１Ｅのうち、芯部材２１の長さ方向の端部の近傍には、芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート６，７に結合するための結合具３０（図１を参照）となっているボルトの軸部を挿通するためのボルト孔２３が複数形成されている。

上述したように２個の芯部材２１の間に配置されていて、これらの芯部材２１に溶接で結合されている板状のスペース部材２２は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示されているように、芯材２０の長さ方向に離れて２個あり、これらのスペース部材２２は、芯部材２１の延出部２１Ｄ，２１Ｅのうち、ボルト孔２３が形成されていない箇所に配設されている。このため、スペース部材２２は、芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート６，７に結合具３０で結合したときに、ガセットプレート６，７と干渉しない箇所、言い換えると、ガセットプレート６，７を避けることができる箇所において、芯材２０に配設されている。また、これらのスペース部材２２が配設されている芯材２０における箇所は、それぞれの芯部材２１の上述した塑性化部となっているくびれ部２１Ａから外れた箇所になっており、これらのスペース部材２２の配設箇所は、このくびれ部２１Ａと連続して芯部材２１に形成されている幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃからも外れた箇所になっている。

また、この実施形態の芯材２０では、それぞれの芯部材２１が、これらの芯材２０の長さ方向の中央部において、連結手段４０によって厚さ方向に連結され、この連結手段４０は、上下２個設けられている。図４には、連結手段４０の構造が分解斜視図として示されている。それぞれの芯部材２１のくびれ部２１Ａの上下部には突起２１Ｆが形成され、２個の芯部材２１の間には、これらの突起２１Ｆの箇所において、長寸ナット４１が介入配置されている。２個の芯部材２１のそれぞれの突起２１Ｆには、孔２１Ｇが形成されており、それぞれの芯部材２１ごとに用意された２本のボルト３９の軸部３９Ａを、突起２１Ｆの外面に当接させた筒状部材４３の内部に挿入した後に、さらに孔２１Ｇにも挿入し、これらのボルト３９の軸部３９Ａを長寸ナット４１に螺入して締め付けることにより、２個の芯部材２１は、くびれ部２１Ａにおいて、長寸ナット４１やボルト３９等で構成される連結手段４０により連結される。図４では、芯部材２１の上下両部分に設けられている突起２１Ｆのうち、上側の突起２１Ｆと対応して長寸ナット４１とボルト３９と筒状部材４３が示されているが、これらの長寸ナット４１とボルト３９と筒状部材４３は、下側の突起２１Ｆに対しても設けられている。

なお、図４では、孔２１Ｇに挿入されるボルト３９の軸部３９Ａを、上下方向からこの孔２１Ｇに挿入することができるようにするために、孔２１Ｇは溝２１Ｈにより外部に連通したものとなっているが、このような溝２１Ｈは省略してもよい。

芯部材２１の材質は、制振装置１が設置される建物に求められる制振性能に応じて適宜に選択され、その一例は、ＪＩＳ規格でＳＮ４９０ＢやＳＮ４００Ｂである。また、スペース部材２２は、芯部材２１と同じ材質の金属で製造してもよく、芯部材２１とは異なる金属で製造してもよい。

図５は、図２のＳ５－Ｓ５線断面図であって、芯材２０におけるスペース部材２２が配設されている箇所での断面図であり、図６は、図２のＳ６－Ｓ６線断面図であって、芯材２０の芯部材２１におけるくびれ部２１Ａでの断面図である。前述したように、アルミ又はアルミ合金の押し出し成形品又は引き抜き成形品となっている拘束部材１０は、図５及び図６に示されているように、八角形の閉断面形状を有する外輪郭部１０Ａの内部に、上下方向に延びる２個の隔壁部１０Ｂ，１０Ｃが芯材２０の厚さ方向に離間して平行に形成されたものとなっている。これらの隔壁部１０Ｂ，１０Ｃの間は、芯材２０が挿通された縦長の挿通部１１となっており、また、隔壁部１０Ｂ，１０Ｃよりも芯材２０の厚さ方向両側は、複数のリブ部１０Ｄにより補強された空間部１２，１３となっている。挿通部１１と空間部１２，１３のうち、挿通部１１だけに充填材（グラウト材）としてモルタル１４が充填されており、このため、芯材２０の全長のうち、拘束部材１０に覆われている箇所の外周は、モルタル１４によっても覆われている。

また、芯材２０の外面には、言い換えると、拘束部材１０の挿通部１１に挿通されていて、外周がモルタル１４によって覆われている２本の芯部材２１とスペース部材２２の外面には、これらの外面にモルタル１４が付着することを防止し、芯材２０が拘束部材１０及びモルタル１４に対し移動することを許容するためのクリアランス材（アンボンド材）２５が固定されている。

また、図２に示されているように、拘束部材１０の長さ方向の両端面には、蓋部材１５がビス等の止着具により取り付けられ、これらの蓋部材１５には、２個の芯部材２１とスペース部材２２を貫通させるための窓孔が形成されており、これらの窓孔から、２個の芯部材２１とスペース部材２２とからなる芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂが拘束部材１０の外部へ突出している。

図１に示されているように、芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂが建物の構成部材となっているガセットプレート６，７に結合具３０で結合されることにより、制振装置１が建物に設置されているときに、地震や風圧による横荷重Ｆが建物に作用すると、柱２，３と梁４，５によって形成されている四角フレームが変形し、芯材２０に軸力として作用する引っ張り力や圧縮力により、芯材２０の構成部材となっている２個の芯部材２１に塑性化部として設けられているくびれ部２１Ａが降伏点を越えて塑性変形し、くびれ部２１Ａの軸方向塑性変形である引っ張り塑性変形や圧縮塑性変形により、横荷重Ｆによる建物の振動エネルギは吸収、減衰されるため、建物の振動は抑制される。また、芯材２０に大きな圧縮力が作用したときに、芯材２０がこの芯材の長さ方向と角度をなす方向に大きく変形することは、モルタル１４及び拘束部材１０により拘束され、芯材２０が大きく横座屈することが防止される。

なお、本実施形態に係る芯材２０は、２本の芯部材２１同士を芯材２０の長さ方向の中央部で連結手段４０により連結したものとなっているため、芯材２０に軸力として作用する引っ張り力や圧縮力は、それぞれの芯部材２１について、長さ方向の中央部を中心に長さ方向に対称的に生じ、これらの軸力によるそれぞれの芯部材２１の引っ張り変形や圧縮変形も、それぞれの芯部材２１について、長さ方向の中央部を中心に長さ方向に対称的に生じることになる。

上述したように横荷重Ｆが建物に作用して柱２，３と梁４，５からなる四角フレームが変形すると、芯材２０は拘束部材１０に対して芯材２０の長さ方向に引っ張り変形や圧縮変形するため、この変形量を検出するために、図１で示されているように、本実施形態に係る変形量検出装置５０が制振装置１に取り付けられている。この変形量検出装置５０の制振装置１への取り付けは、芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂがガセットプレート６，７に結合具３０で結合されることで制振装置１が建物に設置された後に行われるため、制振装置１への変形量検出装置５０の取付作業を容易に行えるようにするために、変形量検出装置５０は、水平方向に対し傾斜して建物に設置されている制振装置１の長さ方向の両端部のうち、下側の端部に取り付けられている。

図７及び図８には、このように制振装置１の長さ方向の両端部のうち、下側の端部に取り付けられている変形量検出装置５０が拡大されて示されている。変形量検出装置５０は、拘束部材１０に配設された表示部材となっている尖頭状部材５１と、芯材２０に配設された被表示部材となっていて、尖頭状部材５１により拘束部材１０に対する芯材２０の変形量が表示される塗料５２とを含んで構成されたものとなっており、図８の一部拡大図である図９に示されているように、先端が尖頭部５１Ａとなっていて、棒状部材となっている尖頭状部材５１は、この尖頭部５１Ａが塗料５２に接触して拘束部材１０に配設されている。

そして、尖頭状部材５１を拘束部材１０に配設することは、本実施形態では、拘束部材１０の長さ方向の両端面に結合されている前述の蓋部材１５のうち、拘束部材１０の下側の端面に結合されている蓋部材１５に取り付けられた板状の連結部材５３を介して行われ、このため、尖頭状部材５１は、連結部材５３と蓋部材１５を介して拘束部材１０に取り付けられている。連結部材５３は、芯材２０と直角又は略直角をなし、蓋部材１５に接着やビス等で止着されたベース部５３Ａと、芯材２０と平行又は略平行となっている保持部５３Ｂと、これらのベース部５３Ａと保持部５３Ｂとを湾曲して繋いでいる湾曲部５３Ｃとからなる。尖頭部５１Ａを除く全部又は略全部の外周面に雄ねじ５１Ｂが刻設されている尖頭状部材５１は、保持部５３Ｂに形成されている孔に挿入され、保持部５３Ｂを挟んで雄ねじ５１Ｂに螺合されている２個のナット５４の締め付けにより、尖頭状部材５１は連結部材５３の保持部５３Ｂに固定保持されている。

尖頭状部材５１により拘束部材１０に対する芯材２０の変形量が表示される塗料５２は、図９に示されているように、芯材２０の構成部材として平行に配置されている２個の芯部材２１のうち、尖頭状部材５１側に配置されている芯部材２１における外面２１Ｊ、すなわち、尖頭状部材５１を保持している連結部材５３の保持部５３Ｂと対面する芯部材２１の外面２１Ｊに塗布されている。本実施形態に係るこの塗料５２は、塗り重ねられた色違いの２種類の塗料５２Ａ，５２Ｂからなり、芯部材２１の外面２１Ｊに直接塗布されている下層の塗料５２Ａは、例えば、白色塗料であり、この下層の塗料５２Ａの上に塗り重ねられている表層の塗料５２Ｂは、例えば、黒色塗料であり、表層の塗料５２Ｂに対して下層の塗料５２Ａは目立つ色となっている。

表示部材となっている尖頭状部材５１を連結部材５３の保持部５３Ｂに固定保持させることは、芯部材２１の外面２１Ｊに２種類の塗料５２Ａ，５２Ｂを被表示部材として塗布することにより設けて、これらの塗料５２Ａ，５２Ｂが乾燥固化した後に行われる。尖頭状部材５１を連結部材５３の保持部５３Ｂに固定保持させるためには、はじめに、尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａを塗料５２側に向けて、この尖頭状部材５１を、ベース部５３Ａが拘束部材１０の蓋部材１５に止着されている連結部材５３の保持部５３Ｂに形成されている前述の孔に挿入することにより、尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａを表層の塗料５２Ｂに接触させる。次いで、保持部５３Ｂを挟んで雄ねじ５１Ｂに螺合させておいた２個のナット５４を回転操作することにより、保持部５３Ｂを、前述の湾曲部５３Ｃを中心に塗料５２から離れる方向に傾斜させて、図１０に示されているように、この保持部５３Ｂを、塗料５２が塗布されている芯部材２１の外面２１Ｊに対して角度θ分傾斜させ、この後に、２個のナット５４の締め付け操作を行うことにより、尖頭状部材５１を連結部材５３の保持部５３Ｂに固定保持させる。

このようにして尖頭状部材５１を連結部材５３の保持部５３Ｂに固定保持させたときには、保持部５３Ｂは湾曲部５３Ｃを中心に塗料５２Ａから離れる方向に角度θ分傾斜しているため、板状の金属製の部品となっている連結部材５３のばね性により、尖頭状部材５１の先端の尖頭部５１Ａは塗料５２に弾圧接触しているとともに、この尖頭部５１Ａは、図１０に示されているように、表層の塗料５２Ｂを貫通して下層の塗料５２Ａに達している。

以上のようにして尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａが表層の塗料５２Ｂを貫通して下層の塗料５２Ａに達しているときに、前述したように地震や風圧等による横荷重Ｆが建物に作用して柱２，３と梁４，５からなる四角フレームが変形すると、芯材２０は、この芯材２０に軸力として作用する引っ張り力や圧縮力により、拘束部材１０に対して芯材２０の長さ方向に引っ張り変形や圧縮変形するため、図１０に示されているように、尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａが、下層の塗料５２Ａと表層の塗料５２Ｂのそれぞれの一部を直線的に削り取り、この削り取りによって塗料５２には、直線状のマーク５５が尖頭状部材５１により付けられることになる。このマーク５５の長さ寸法は、芯材２０の長さ方向における引っ張り変形量と圧縮変形量との合計値と同じになっている。

図１１には、横荷重Ｆが建物に作用することにより、建物内の上層のＡ点、Ｂ点が下層に対してＡ’点、Ｂ’点に水平移動したときを示している。下層に対する上層の水平方向へのずれ量となっているＢ点とＢ’点との間の距離Ｌ１は、柱２と柱３との間の距離や制振装置１の全体長さ寸法等と比較して極めて小さいため、制振装置１の水平方向に対する設置傾斜角度をαとしたときに、図１１における角度βは、傾斜角度αと近似値的に同じであるとみなすことができ、このため、距離Ｌ１と、横荷重Ｆにより芯材２０が拘束部材１０に対して引っ張り変形する変形量Ｌ２は、Ｌ２／Ｌ１＝ｃｏｓαの関係となる。

そして、このときの変形量Ｌ２は、横荷重Ｆによる芯材２０全体の引っ張り変形量であり、前述したように、本実施形態に係る芯材２０は、２本の芯部材２１同士を芯材２０の長さ方向の中央部で連結手段４０により連結したものとなっているため、この長さ方向の中央部を中心に芯材２０には同じ長さの引っ張り変形量が対称的に生じ、これらの引っ張り変形量の合計値が、図１１で示されている芯材２０全体の引っ張り変形量Ｌ２となっている。また、変形量検出装置５０の尖頭状部材５１により塗料５２に付けられる直線状のマーク５５には、地震等の発生時において、芯材２０に引っ張り変形と交互に生ずるや圧縮変形による分が含まれており、この圧縮変形による圧縮変形量は、引っ張り変形量と同じ又は略同じになっている。

このため、変形量検出装置５０の尖頭状部材５１で塗料５２に付けられた直線状のマーク５５の長さ寸法は、図１１の距離Ｌ２と同じになり、これにより、本実施形態に係る変形量検出装置５０を、前述したように、制振装置１の長さ方向の一方の端部だけに配置しても、下層に対する上層の水平方向へのずれ量となっている距離Ｌ１の大きさを、Ｌ２／Ｌ１＝ｃｏｓαに基づき、Ｌ１＝Ｌ２／ｃｏｓαとして算出することができる。

以上説明したように本実施形態によると、拘束部材１０には、表示部材となっている尖頭状部材５１を蓋部材１５と連結部材５３を介して配設し、芯材２０には、被表示部材となっている塗料５２を塗布したため、地震や風圧等により芯材２０が拘束部材１０に対して芯材２０の長さ方向に変形したときには、塗料５２に、尖頭状部材５１により芯材２０の長さ方向への変形量を示す直線状のマーク５５を表示させることができ、これにより、拘束部材１０に対する芯材２０の変形量を検出することができるため、この検出により、制振装置１が設置されている建物の上下層間の水平方向へのずれ量や、水平方向への揺れ量、さらには、芯材２０の塑性変形量、芯材２０の破断の有無等を調べることが可能となる。

また、尖頭状部材５１は、連結部材５３と蓋部材１５を介して拘束部材１０に配設され、この配設は、連結部材５３における尖頭状部材５１を保持している保持部５３Ｂを、塗料５２が塗布されている芯部材２１の外面２１Ｊに対して連結部材５３の湾曲部５３Ｃを中心に角度θ分傾斜させることにより、尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａを連結部材５３自体が有するばね力によって塗料５２に弾圧接触させて行っているため、拘束部材１０に対する芯材２０の長さ方向への変形量が発生した際に、この変形量を尖頭状部材５１によって塗料５２に明瞭に表示させることができる。

また、尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａをばね力によって塗料５２に弾圧接触させるための本実施形態の弾性部材は、尖頭状部材５１を蓋部材１５を介して拘束部材１０に連結するための板状の連結部材５３となっているため、尖頭状部材５１を塗料５２に弾圧接触させるための構造を、ばね性を有する板状の部品により構成することができ、この構造を簡単な部品により容易に構成できる。

また、尖頭状部材５１により芯材２０の拘束部材１０に対する変形量が表示される被表示部材は、芯材２０の１個の芯部材２１の外面２１Ｊに塗布された塗料５２であるため、この被表示部材を外面２１Ｊに安価なコストで簡単な作業により設けることができる。

また、塗料５２は、塗り重ねられた色違いの２種類の塗料５２Ａ，５２Ｂからなるため、拘束部材１０に対する芯材２０の変形量が生じた際に、尖頭状部材５１の尖頭部５１Ａによって表層の塗料５２Ｂが削り取られ、これにより、表層の塗料５２Ｂとは色違いの色となっていて、表層の塗料５２Ｂに対して目立つ色となっている下層の塗料５２Ａが露出するため、被表示部材となっている塗料５２に、拘束部材１０に対する芯材２０の変形量を示す直線状のマーク５５を明瞭に表示できるようになる。

図１２は、建物の左右の柱４２，４３と上下の梁４４，４５により構成された四角形フレームの内側に、水平方向に対する傾き方向が互いに逆となっている２個の制振装置１を設置した実施形態を示している。この実施形態では、左右の柱４２，４３間のスパンが大きくなっており、梁４４に設けたガセットプレート４６に、２個の制振装置１におけるそれぞれの芯材２０の一方の端部２０Ａが結合具３０により結合され、２個の制振装置１のうち、一方の制振装置１における芯材２０の他方の端部２０Ｂは、柱４２と梁４５との接合箇所に設けられたガセットプレート４７に結合具３０により結合され、他方の制振装置１における芯材２０の他方の端部２０Ｂは、柱４３と梁４５との接合箇所に設けられたガセットプレート４８に結合具３０により結合されている。この実施形態でも、ガセットプレート４６，４７，４８は、柱４２，４３及び梁４４，４５と同様に、建物を構成する板状の構成部材となっている。

この実施形態によると、建物に横荷重が作用し、これにより、２個の制振装置１のうち、一方の制振装置１の芯材２０に圧縮力が作用したときには、他方の制振装置１の芯材２０に引っ張り力が作用し、横荷重の向きが逆になると、一方の制振装置１の芯材２０に引っ張り力が作用して、他方の制振装置１の芯材２０に圧縮力が作用するため、振動エネルギの吸収が２個の制振装置１により有効に行われ、建物の揺れを一層有効に抑制できる。

このように２個の制振装置１を、柱４２，４３及び梁４４，４５で構成される四角フレームの内部に配置する場合には、本実施形態に係る変形量検出装置５０を両方の制振装置１に取り付けもよく、一方の制振装置１だけに取り付けもよい。

図１３には、芯材２０の拘束部材１０に対する変形量が尖頭状部材５１によって表示される被表示部材についての別実施形態が示されている。この実施形態の被表示部材は、金属製の薄板による板部材６２となっている。芯材２０の芯部材２１の外面２１Ｊに両面粘着テープや接着剤等で取り付けられる板部材６２は、この板部材６２に前述のように尖頭部５１Ａが弾圧接触する尖頭状部材５１により、芯材２０の拘束部材１０に対する長さ方向の変形量を明瞭に表示できるようにするために、尖頭部５１Ａが弾圧接触する表面に色つきの表面層を設けたものとなっており、このような板部材６２は、例えば、表面に黒色のアルマイト処理が行われたアルミ板や、表面に亜鉛メッキ処理が行われた鉄板や合金板によって得ることができる。また、板部材６２は、表面が色つき塗料で塗装された鉄板や合金板でもよい。

この実施形態でも、板部材６２は安価であって、芯材２０の芯部材２１の外面２１Ｊに両面粘着テープや接着剤等で容易に取り付けることができるため、被表示部材を外面２１Ｊに安価なコストで簡単な作業により設けることができる。

図１４は、表示部材となっている尖頭状部材５１についての別実施形態を示す。この別実施形態に係る尖頭状部材５１は、尖頭部５１Ａを被表示部材となっている板部材６２や図９で示した塗料５２に弾圧接触等させるために、２個のナット５４を緩めているときに、尖頭状部材５１をスパナー等の工具により容易に回転させることができる六角頭部５１Ｃを、尖頭部５１Ａとは反対側の端部に設けたものとなっている。また、図１５の別実施形態に係る尖頭状部材５１は、尖頭部５１Ａとは反対側の端部に、六角頭部５１Ｃの代わりに、ドライバー等の工具を挿入することができる溝５１Ｄを設けたものとなっている。
これらの六角頭部５１Ｃや溝５１Ｄにより、２個のナット５４を緩めているときに、尖頭状部材５１を工具により容易に回転させることができるため、尖頭部５１Ａを被表示部材に弾圧接触させる作業を容易に行うことができる。

また、以上説明したそれぞれの実施形態の尖頭状部材５１は、この尖頭状部材５１が挿入された孔が形成されている連結部材５３の保持部５３Ｂに２個のナット５４により固定保持されるものとなっていたが、保持部５３Ｂに雌ねじ孔を形成し、この雌ねじ孔に尖頭状部材５１の外周に形成されている雄ねじ５１Ｂを螺合させて、尖頭状部材５１をこの雌ねじ孔に単に挿入させるだけの構造としてもよい。

本発明は、地震や風圧等による構築物の揺れを抑えるための制振装置であって、芯材の外周を囲む拘束部材に対して芯材が長さ方向に変形することで振動エネルギを吸収する制振装置について、芯材の長さ方向の変形量を検出するために利用することができる。

１制振装置
６，７，４６，４７，４８構築物の構成部材であるガセットプレート
１０拘束部材
１１挿通部
１４充填材であるモルタル
１５蓋部材
２０芯材
２１芯部材
２２スペース部材
５０変形量検出装置
５１表示部材である尖頭状部材
５１Ａ尖頭部
５２被表示部材である塗料
５２Ａ，５２Ｂ塗り重ねられた色違いの塗料
５３弾性部材でもある連結部材
５５直線状のマーク
６２被表示部材である板部材

Claims

構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、前記２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、前記長さ方向の他方の端部が、前記２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用による塑性変形により前記構築物の振動エネルギを吸収して振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、前記芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、前記芯材に圧縮力が作用したときに、前記芯材がこの芯材の前記長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置の前記芯材の前記拘束部材に対する前記芯材の前記長さ方向への変形量を検出するための変形量検出装置であって、
前記拘束部材と前記芯材とのうち、一方に配設された表示部材と、他方に配設され、前記変形量が前記表示部材により表示される被表示部材とを含んで構成されており、
前記拘束部材の前記長さ方向の端部に、前記芯材を貫通させるための窓孔が形成された蓋部材が取り付けられ、この蓋部材と板状の連結部材を介して前記表示部材が前記拘束部材に取り付けられており、
前記板状の連結部材は、前記芯材と直角又は略直角をなし、前記蓋部材における前記拘束部材の前記長さ方向の外面に止着されたベース部と、このベース部と前記芯材側において接続され、前記芯材と平行又は略平行となっている保持部とを有するものとなっており、
前記表示部材が前記保持部に保持されており、
前記板状の連結部材は、前記ベース部と前記保持部とを湾曲して繋いでいる湾曲部を有するものとなっており、
前記保持部が前記湾曲部を中心に前記被表示部材から離れる方向に傾斜することにより、前記表示部材は、ばね性を有する前記板状の連結部材によって前記被表示部材に弾圧接触していることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項１に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記表示部材は前記保持部に形成された孔に挿入されており、前記表示部材の外周面に刻設された雄ねじ部に前記保持部を挟んで２個にナットが螺合されることにより、前記表示部材が前記保持部に保持されていることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項２に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記表示部材は尖頭状部材であり、この尖頭状部材は、先端の尖頭部により前記被表示部材の一部を削って前記変形量を示す直線状のマークを前記被表示部材に付けるとともに、前記先端とは反対側の端部に、工具で前記尖頭状部材を回転させるための部分が設けられているものとなっていることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項３に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記部分は六角頭部であることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項３に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記部分は溝であることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項３～５のいずれかに記載の制振装置の変形量検出装置において、前記被表示部材は、前記芯材に塗布された塗料によるものとなっていることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項６に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記塗料は、塗り重ねられた色違いの少なくとも２種類の塗料となっていることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項７に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記塗り重ねられた色違いの少なくとも２種類の塗料は、下層の塗料と、この下層の塗料の上に塗り重ねられた表層の塗料とを含むものであり、前記表層の塗料に対して前記下層の塗料は目立つ色となっており、前記尖頭状部材の前記尖頭部は、前記表層の塗料を貫通して前記下層の塗料に達していることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項３～５のいずれかに記載の制振装置の変形量検出装置において、前記被表示部材は、前記芯材に取り付けられた板部材となっていることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。
請求項９に記載の制振装置の変形量検出装置において、前記板部材は、前記尖頭状部材の前記尖頭部が接触する表面に表面層が設けられたものとなっていることを特徴とする制振装置の変形量検出装置。