JP7463214B2 - 支承及び制振システム - Google Patents
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Description
この制振材は接合材側取り付け部材と柱側取り付け部材が水平軸線回りに相対回転可能となるよう粘弾性体で形成され、地震発生時等には相対回転に伴うねじれ変形によって建物の振動エネルギーを吸収できる。
一般に、水平方向の抵抗を極力小さくする場合には、すべり支承や転がり支承が採用されることが多かった。
地震や強風等によって構造物が振動した際、第一部材及び第二部材が仲介部材を介して相対揺動しても第一軸及び第二軸と仲介部材との水平方向の摩擦抵抗が極めて小さく、第一拘束部材及び第二拘束部材の揺動を滑りによって第一部材に伝達することを抑制できる。しかも、第一部材から第一軸までの距離と第二部材から第二軸までの距離を短くすることで付加曲げモーメントを小さくできるためコンパクトな支承を実現できる。
第一軸及び第二軸と仲介部材との摩擦抵抗が極めて小さいため水平抵抗が小さい。
第一支持部に設けられた第一拘束部材と第二支持部に設けられた第二拘束部材によって仲介部材の表裏面を滑り可能に押圧しているため、構造物の振動時における摩擦抵抗を低減して水平方向に相対移動するため水平抵抗を低減できる。
第一部材及び第二部材が仲介部材を介して相対振動しても、仲介部材と第一拘束部材及び第二拘束部材とが相対的にすべるため、水平方向の抵抗を一層低減できる。
構造物に寸法誤差や施工誤差等があっても、第一拘束部材及び第二拘束部材の位置調整部材によって仲介部材の位置調整が容易で寸法誤差や施工誤差を吸収できるため、仲介部材の変形や座屈を抑制できる。
本発明による制振システムによれば、構造物に振動が発生したとしても、制振ダンパーの反力を仲介部材の可動域の範囲内で吸収できて、第一支持部及び第二支持部を介して第一部材に水平方向の反力を伝達しない。
また、第一拘束部材及び第二拘束部材によって仲介部材を押圧しているため、構造物の位置調整や施工誤差の吸収を行うことができて仲介部材の座屈を防止できる上に施工性に優れている。
図1乃至図4は実施形態による制振装置1を示すものである。図1に示す制振装置1は、例えば鉄筋コンクリート造の建造物BLの下層部の層間の架構に取り付けられている。なお、制振装置1の設置箇所は下層部に限らず上層部等、任意の層(階)に設置してもよい。制振装置1は、建造物BLの架構の相対変位可能な任意の二層間の空間(開口部)2に配設されている。この建造物BLは、例えば1フロアの左右の柱P1及び柱P2と上下の梁Q1及び梁Q2とで仕切られた空間2を上下左右に多数有している。
また、空間2の上側の梁Q1における下側の梁Q2に対向する面(下面)は第1構面6とされ、下側の梁Q2の上側の面(上面)は第2構面4とされている。上側の梁Q1の第1構面(下面)6側には、例えば断面略ロの字状をなす棒状の鋼材からなる補強部材7が配設されている。第1構面6の長手方向中央部には断面略コの字状の上受け部8が固定されている。補強部材7はその一部が第1構面6側に拡幅する拡幅部7aを形成し、この拡幅部7aが上受け部8内に収納されている。補強部材7は拡幅部7aによって上受け部8に設けた上部ピン10を中心に揺動可能に支持されている。
これら開口5a、11aを通して第一支持部5及び第二支持部11の内部に延びる仲介部材13が配設されている。仲介部材13は例えば長方形板状に形成されている。
球面状の第一軸受16、第二軸受17によって第一軸14及び第二軸15と仲介部材13との摩擦抵抗を極めて小さく設定することができる。そのため、第一軸受16、第二軸受17に支持された仲介部材13は第一支持部5及び第二支持部11の相対変位に対応して低摩擦で揺動可能とされ、H1方向の水平抵抗が極めて小さい。
第一拘束部材22は、第一支持部5の表面5c及び背面5dに形成されたねじ穴24に螺合された雄ねじ部を有する位置調整部材25Aと位置調整部材25Aの先端に設けられた摩擦係数の小さい拘束板26Aとを備えている。同様に、第二拘束部材23も、第二支持部11の表面11c及び背面11dに形成されたねじ穴24に螺合された雄ねじ部を有する位置調整部材25Bと位置調整部材25Bの先端に設けられた摩擦係数の小さい拘束板26Bとを備えている。これら拘束板26A、26B(すべり部)もテフロン等の低摩擦材で形成されていることが好ましい。
また、柱P1、P2、梁Q1、Q2や第一支持部5、第二支持部11等に製造誤差や施工誤差等が生じた場合にも、位置調整部材25A、位置調整部材25Bの捻じ込み位置を調整することで仲介部材13を平面状に保持でき、揺動時の座屈を阻止できる。また、第一拘束部材22、第二拘束部材23の各位置調整部材25A、25Bの捻じ込み位置を調整した状態で、緩み止め用のナット28を締め込むことで位置調整部材25A、25Bを適宜位置で固定できる。
しかも、V字ブレース30の下端部の頂部30aは下側の梁Q2の第2構面4の近傍に延びており、その近傍には梁Q2の第2構面4に固定された下受け部34が設けられている。下受け部34は断面視略コの字状に形成され、下側の梁Q2の第2構面4における長手方向中央に締結ボルト等で固定されている。下受け部34とV字ブレース30の頂部30aとの間には制振ダンパー35が連結されている。制振ダンパー35は第2構面4の長手方向中央に配設されている。
制振ダンパー35はV字ブレース30の頂部30aと下受け部34の下部ピン36との間で水平方向に配設されており、柱P1、P2及び梁Q1、Q2間に生じる水平方向の振動を制振ダンパー35によって減衰させることができる。
そのため、地震時や強風時等に水平方向H1、H2の振動が生じても、第一拘束部材22及び第二拘束部材23によって仲介部材13が底摩擦で表裏面から押圧されているため、制振ダンパー35の反力が補強部材7を介して柱P1、P2に伝達されない。
また、柱P1、P2の第一支持部5と補強部材7の両端の第二支持部11とについて、第一軸14と第二軸15を介して接続し支持しているため、補強部材7について鉛直方向の支持力が大きい。しかも、水平方向の振動は第一軸14の第一軸受16及び第二軸15の第二軸受17で受けるため水平抵抗が極めて小さく、コンパクトな支承Sが得られる。
地震発生時や強風発生時等に基礎等の支持構造物が水平方向に振動すると、支持構造物に支持された建造物BLが応答して水平方向に振動する。建造物BLが地震等で振動して変形すると、架構の各空間2の上層と下層とに水平方向の層間変位が生じる。即ち、建造物BLの振動により、空間2を構成する柱P1、P2と梁Q1、Q2がそれぞれ水平方向に往復運動する。
また、図6及び図7において、仲介部材13及びその両端の第一軸14及び第二軸15による補強部材7の可動域は、一方の第一支持部5と第二支持部11が接近する領域ではt1であり、他方の離間する領域ではt2とされている。
しかも、第一支持部5と第二支持部11の間にt1からt2の範囲で可変の可動域を設けているため、可動域の範囲内で補強部材7が追随して変位する。補強部材7の水平方向の反力は、仲介部材13と第一軸14及び第二軸15により柱P1、P2への伝達を阻止する。
しかも、第一支持部5と第二支持部11の間に可変の可動域t1~t2を設けているため、可動域の範囲内で補強部材7が追随して変位する。補強部材7の水平方向の反力は、仲介部材13と第一軸14及び第二軸15により柱P1、P2への伝達を阻止する。
図8(a)、(b)において、仲介部材13は第一軸14に設けた第一軸受16と、第二軸15に設けた第二軸受17を介して第一支持部5及び第二支持部11に支持されている。しかも、仲介部材13は第一拘束部材22、第二拘束部材23の各位置調整部材25A、25Bによって表裏面側から位置調整可能に押圧支持されている。そのため、第一支持部5、第二支持部11、仲介部材13の寸法誤差や施工誤差等があっても、位置調整部材25A、25Bによる第一支持部5及び第二支持部11のねじ穴24に対する捻じ込み量を調整することで吸収することができる。
M1=N1×L1
M2=N2×L2
そのため、所定量の荷重N1、N2に対して距離L1、L2を短く設定することで付加曲げモーメントM1、M2を小さくできる。
しかも、仲介部材13を支持する第一軸14及び第二軸15にそれぞれ設けた第一軸受16及び第二軸受17によって仲介部材13の両端を支持したため、仲介部材13の摩擦抵抗及び水平抵抗が極めて小さい。
よって、第一支持部5及び第二支持部11の間に設けられた可動域t1~t2の範囲内で水平方向の変位に補強部材7を追随できる。
第一支持部5及び第二支持部11に摩擦抵抗の小さい第一拘束部材22及び第二拘束部材23を設けて仲介部材13を押圧支持し、位置調整部材25A、25Bの調整代の範囲内で仲介部材13の挟持位置を調整可能としたため座屈を防止できる。しかも、仲介部材13を位置調整することで建造物BLの寸法誤差や施工誤差を吸収できる。
しかし、本発明は上述した構成に限定されない。変形例として、図12に示すように、下側の梁Q2に補強部材7を設けてその両端の第二支持部11を、柱P1、P2の下部にそれぞれ設けた第一支持部5に仲介部材13を介して連結してもよい。この場合、補強部材7に設けたV字ブレース30と梁Q1に設けた上受け部8の上部ピン10との間に制振ダンパー35を接続することができる。
また、制振装置1及び支承Sは建造物BLの任意の場所に設置することができ、かつ設置数も適宜選択できる。また、上述した実施形態では建造物BLに装着した支承S及び制振装置1について説明したが、本発明は建造物BLに限定されるものではなく、建造物BL以外に各種の施設や設備等を含む構造物にも適用できる。
4 第2構面
5 第一支持部
6 第1構面
7 補強部材
8 上受け部
10 上部ピン
11 第二支持部
13 仲介部材
14 第一軸
15 第二軸
16 第一軸受
17 第二軸受
20 すべり板
22 第一拘束部材
23 第二拘束部材
24 ねじ穴
25A、25B 位置調整部材
26A、26B 拘束板
28 ナット
30 V字ブレース
34 下受け部
35 制振ダンパー
36 下部ピン
P1、P2 柱
Q1、Q2 梁
Claims (6)
- 構造物の第一部材に設けられた第一支持部及び前記構造物の第二部材に設けられた第二支持部を相対揺動可能に接続した仲介部材と、
前記第一支持部に設けられていて前記仲介部材の一端部を低摩擦で相対回転可能に支持する第一軸と、
前記第二支持部に設けられていて前記仲介部材の他端部を低摩擦で相対回転可能に支持する第二軸と、
前記第一支持部に設けられていて前記仲介部材を滑り可能に押圧する第一拘束部材と、
前記第二支持部に設けられていて前記仲介部材を滑り可能に押圧する第二拘束部材と、
を備えたことを特徴とする支承。 - 前記第一軸は前記仲介部材を相対回転可能に支持する第一軸受を有しており、
前記第二軸は前記仲介部材を相対回転可能に支持する第二軸受を有している請求項1に記載された支承。 - 前記第一拘束部材及び前記第二拘束部材は前記仲介部材の表裏面をそれぞれ押圧している請求項1または2に記載された支承。
- 前記仲介部材の表裏面には前記第一拘束部材及び前記第二拘束部材によってそれぞれ押圧される低摩擦のすべり部材が設けられている請求項1から3のいずれか1項に記載された支承。
- 前記第一拘束部材及び第二拘束部材は、前記第一支持部及び第二支持部にそれぞれ螺合されていて進退調整可能な位置調整部材と、前記仲介部材に押圧される低摩擦のすべり部と、をそれぞれ有している請求項1から4のいずれか1項に記載された支承。
- 層を成す建造物の制振システムであって、
前記建造物の層における層間に設けられた前記第一部材と、
前記第一部材に連結される前記第二部材と、
前記第二部材に設置されているブレース部材と、
前記第二部材に対向する梁と前記ブレース部材との間に設けられていて水平方向の振動を減衰させる制振ダンパーと、
請求項1から5のいずれか1項に記載された前記支承と、
を備えたことを特徴とする制振システム。
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