JPH01131741A - 可変剛性ブレース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は制御装置の作動により、剛性変化を可能とし
た可変剛性フレーズに関するもので、制置構造の建物に
入力する地震、風等の外力に応じて建物架構の剛性を変
化させ、地震等に対処させるものである。

〔従来の技術〕

従来、高層建築や重要構造物等の耐震設計においては地
震時の地盤の動きや建物の応答を計算し、安全性をチエ
ツクする動的設計が行われている。

耐震の方法としては建物と基礎の間に積層ゴム支承やダ
ンパーを介在させた免震構法あるいは減震構法、建物構
成部材のうち、非主要部材の破壊により地震エネルギー
を消費させる方法、壁あるいは柱等にスリットを設け、
建物を最適の剛性に調整する方法等がある。

ところで、現行の耐震設計手法により設計された建物の
地震時における安全性の確認は、構造物の塑性化を伴な
う履歴特性による吸収エネルギーが構造物に作用する地
震エネルギーを上回るという基本思想によるが、これに
は履歴ループ特性に対する信転性の問題がある。

また、従来の方法はいずれも地震や風等の自然外力に対
し、受身の耐震構造を与えるものであり、建物が特定の
固有振動数を存するため地震という不確定な入力に対し
、共振現象を避けて通ることはできない。

これに対し、出願人は特願昭６１−１１２０２６号にお
いて、上述のような受身の耐震方法でなく、感知した地
震動に基づく応答予測システムの判断のもとに建物自体
の剛性を変化させ、共振領域外または共振の少ない状態
とし、建物および建物内の機器、居住者等の安全を図っ
た制置方法を提案している。

上記の制置方法では柱、はり、フレーズ、壁並びにそれ
らの接合部の全部もしくは一部、または建物と基礎ある
いは隣接する建物との間に、コンピューターの指令によ
り連結状態が変化する制御装置を設け、次のようにして
、建物の制置を行なう。

■　地震の発生を建物を中心に狭域および広域に配置し
た地震感知装置により感知し、観測データを有線、無線
の通信網によりコンピューターに伝達する。広域の地震
感知装置は既設の地震観測点における地震計あるいは専
用に設置したものをマイクロ回線あるいは電話回線等で
結ぶ。

また狭域の地震感知装置は建物の周辺あるいは周辺地盤
内に設けた地震計や、建物基部や建物内に設置した振動
センサーからなり、風力等の影響は建物内の振動センサ
ーで感知する。

■　感知した地震について、コンピューターにより地震
の規模の判断、周波数特性の分析、応答量の予測等を行
ない、建物の振動を制御すべきか否か、また制御すべき
場合の制御量について、共振をかわし、地震応答量の少
ない最適剛性（固有振動数）を与えるものとして判断を
下す。

■　コンピューターの指令を建物の各部の制御装置に伝
え、建物の剛性をコンピューターの予測に基づく最適剛
性となるよう制御装置を作動させる。連結状態の調整は
固定状態と連結解除状態を油圧機構、電磁石等によりオ
ン、オフで調整するものや、固定状態、連結解除状態の
外、緊張ガの導入や任意の位置での固定を油圧機構ある
いは特殊合金等を用いて調整するもの等が考えられる。

また、建物内に配した振動センサーにより、建物各部に
おける応答量並びに制御を行った場合の実際の振動が検
知でき、これをフィードバックして、制御量の修正等を
行なうことができる。

〔発明の目的〕

この発明の可変剛性フレーズは上述のような制置方法に
おいて、柱梁構面内あるいは床スラブ構面内等に使用し
、架構の地震時の変形を制御することにより、建物の応
答を低減させ、建物の地震災害を防ぐとともに、中に居
住する人や機械設備等を地震による不快感、振動障害等
から守ることを目的としたものである。

〔発明の構成〕

以下、この発明の概要を実施例に対応する図面の符号を
用いて、説明する。

この発明の可変剛性フレーズ３は第１フレーズ４と、こ
れと平行に配した第２フレーズ５とからなり、第１フレ
ーズ４と第２フレーズ５とは連結装置６を作動させるこ
とにより、一体化され、または分離される。

第１フレーズ４は両端が柱１、梁２等で構成される建物
架構に連結され、単独では低い剛性のフレーズとして機
能する。一方、第２フレーズ５は連結装置６を作動させ
ることにより、第１フレーズ４と一体化され、可変剛性
フレーズ３全体としての剛性を高める。また、連結装置
６を拘束解除の方向に作動させることにより、元の剛性
に戻すことができる。

連結装置６は第１フレーズ４の長平方向に複数設けてお
くことにより、第１フレーズ４と第２フレーズ５の拘束
位置間について、第２フレーズの剛性が加算されること
になり、可変剛性フレーズ３に種々の剛性を与えること
ができる。連結装置６が１つの場合は、少なくとも１箇
所で、あらかじめ第１フレーズ４と第２フレーズ５とを
連結しておき、連結装置６の作動により、第２フレーズ
５を第１フレーズ４側に拘束したり、拘束を解除したり
することにより、低い剛性と高い剛性との間で可変とす
ることができる。

このようにして、可変剛性フレーズ３の剛性を変化させ
ることにより、架構の剛性を地震特性に応じ、高い剛性
すなわち固有振動数が大きい状態と、低い剛性すなわち
固有振動数が小さい状態との間で自由に変えることがで
きる。従って、連結装置６による切り換え操作をコンビ
エータ−の指令によって行うことにより、建物全体とし
ての剛性をコントロールすることができる。

〔実施例〕

次に図示した実施例について説明する。

第１図はこの発明の可変剛性フレーズを柱梁構面内に適
用した場合の概要を示したものである。

第１フレーズ４はその両端が柱梁接合部のガセットプレ
ート７にボルト８で接合されている。第２フレーズ５は
第１フレーズ４を両側から挟み込むように配され、この
実施例では斜めのフレーズ３の上部で第１フレーズと連
結され、下部で連結装置６を介して連結されるようにな
っている。下部の連結装置６による連結位置では、第１
フレーズ４とこれを挟み込む第２フレーズ５との間に摩
擦板１１を設け、連結装置６の作動（仮にオンの状態と
する）により、これらを締め付け、摩擦力でより第１フ
レーズ４と第２フレーズ５を連結することができる。ま
た、連結装置６の拘束解除の方向の作動（仮にオフの状
態とする）により、第２フレーズ５がフリーの状態とな
る。

上述のオフの状態では可変剛性フレーズ３の剛性は第１
フレーズ４のみの剛性となり、オンの状態では上部連結
部と下部連結部である連結装置６位置との間で、第２フ
レーズ５の剛性が可変剛性フレーズ３の剛性として加算
される。また、図中２点鎖線で示すように、連結装置６
を可変剛性フレーズ３の長手方向中間にも設けることに
より、連結装置６による連結位置を種々変化させて、可
変剛性フレーズ３の剛性を制御することができる。

なお、この実施例では、柱１への梁２の接合部をピンジ
ヨイントとすることにより、架構においてフレーズ３の
剛性が支配的となるようにしである。すなわち、可変剛
性フレーズ３の剛性変化により、架構としても大きな剛
性変化が可能となる。

図中、９はスプライスプレート、１０はボルトである。

第２図は連結装置６部分の構造の一例を示したもので、
第１フレーズ４と第２フレーズ５とをボルト１３が貫通
しており、ボルト１３の一端にはモーター１２が、他端
にはナツト１４が付いている。モーター１２を回転させ
ることにより、ボルト１３に張力が加わり、第１フレー
ズ４と第２フレーズ５の間にある摩擦板１１に摩擦力が
生じる。

この摩擦力により、第１フレーズ４と第２フレーズ５と
をつなぐことができ、モーター１２を逆回転させれば、
摩擦力は解除される。

第３図は連結装置６部分の構造について、他の例を示し
たもので、第１フレーズ４と第２フレーズ５とを鋼棒１
６が貫通しており、鋼棒１６の一端にはジヤツキ１５が
、他端にはアンカープレート１７が付いている。ジヤツ
キ１５により、鋼棒１６に張力を加え、第１フレーズ４
と第２フレーズ５の間にある摩擦板１１に摩擦力を生じ
させる。

この摩擦力により、第１フレーズ４と第２フレーズ５と
をつなぐことができ、張力を解除すれば、摩擦力はなく
なり、第２フレーズ５はフリーとなる。

なお１以上の実施例において、連結装置６は摩擦板１１
による摩擦力を利用したものであるが、摩擦ダンパーと
しての機能も兼ねている。

また、第１図の実施例では、一対の柱１と梁２によって
囲まれる構面との関係で説明したが、多層階の建物に適
用する場合、この可変剛性フレーズを多数配置し、建物
全体として剛性を変化させることもできる。

〔発明の効果〕

■　連結装置の作動により第２フレーズの剛性を可変剛
性フレーズ全体の剛性に加えたり、外したりすることが
でき、また、連結装置を複数段ければ、段階的な剛性変
化が可能となる。

■　装置としての機構が簡単であり、設計やメンテナン
スも容易である。

■　第１フレーズと第２フレーズをつなぐ連結装置に摩
擦ダンパーを兼ねさせることも可能である。

■　第１フレーズの剛性と第２フレーズの剛性との差を
大きくしておくことにより、剛性変化の幅を大きくとる
ことができ、適用範囲が広くなる。

■　連結装置の動作をコンピューターで制御し、フレー
ズおよび架構の剛性を変化させることにより、個々の地
震特性に応じて建物全体の変形を制御できる。これによ
り、建物の安全性を高め、揺れの少ない快適な居住空間
が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概要を示す架構の正面図、第２図お
よび第３図はそれぞれ連結装置部分の構造を示す正面図
である。　　　　。 １・・・柱、２・・・梁、３・・・可変剛性フレーズ、
４・・・第１フレーズ、５・・・第２フレーズ、６・・
・連結装置、７・・・ガセットプレート、８・・・ボル
ト、９・・・スプライスプレート、１０・・・ボルト、
１１・・・摩擦板、１２・・・モーター、１３・・・ボ
ルト、１４・・・ナツト、１５・・・ジヤツキ、１６・
・・鋼棒、１７・・・アンカープレート 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端を建物架構に連結した第１フレーズと、該第
   １フレーズに対し、連結装置を介在させて平行に配置し
   た第２フレーズとからなり、前記第２フレーズは前記連
   結装置の作動により第１フレーズと一体化されるよう構
   成したことを特徴とする可変剛性フレーズ。
2. （２）連結装置は第１フレーズの長手方向に複数設けて
   ある特許請求の範囲第１項記載の可変剛性フレーズ。