JPH01284636A - 制震構造物用可変剛性装置ユニット - 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〕 この発明は制置４１４造物に用いられる可変剛性装置ユ
ニシトに関するものて、柱梁架構とその中に組み込んだ
壁、プレース等の制置要素とを接続したり、切り離した
りすることにより、構造物の剛性を可変とするものであ
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８１算し、安全性をチ
ェンクする動的設計が行われている。

耐震の方法としてる」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ば載置構法、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、壁あるいけ柱等にスリンＩ・を設
り、建物を最適の剛性心こ調整ずろ方法等がある。

ところで、現行の面・１震設計手法により設計された建
物の地震時におけろ安全性の確認は、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七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頼性の問題がある。

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
固有振動数を有するため、地震という不確定な入力に対
し、共振現象を避ＩＪて通ることはできない。

これに対し、出願人は特開昭６２−２６８４７９号Ｇこ
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
体の剛性を能動的に変化させ、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、プレース、壁並びδこそ
れらの接合部の全部もり、　＜　１よ−・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２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、トり地
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５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ろ。連結状態の調整は
固定状態と連結解除状態を油圧機構、電磁石等によのオ
ン、オフで調整するものや、固定状態、連結解除状態の
外、緊張力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。

この他、従来の可変剛性建物の考え方としては、例えば
柱と梁で囲まれろ構面内のプレースを伸縮させたり、プ
レース自体の剛性を可変としたり、あるいは柱または梁
とプレースとの連結状態のオン、オフの切換えにより架
構の剛性を変化させる等して制御を行っている（特開昭
６３−７０７３４号公報、特願昭６１−２５８７９４号
、特願昭６２−２８５０６９号、特願昭６２−２８５０
７０号、特願昭６２−２８９７８０号等参照）。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来の可変剛性建物においては、構造物構成要素ごと種
々の可変剛性機構が考えられているが、それぞれ機構が
胃なるため、Ｂｉｌ制御方法や個々の装置の機能等に応
じて制御ずろ必要があり、建物全体としての制御が複貨
１（こｌＩ′ろ思れがある。

、この発明心１Ｆ述のような問題を解決ずろごとを目的
とＵ７たもので、可変剛性機構をユニット化Ｕ７て汎用
性のある装置を得供するものてある。

Ｃ課題をｆηり決するための手段〕 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装置ユニットは接続状態を可変とし
またがｔ型２と雌型３とからなり、それぞれ２つの構造
物構成要素の対抗面の一方に固定され、ユニットの接続
状態を変えろことにより、構造物構成要素間の応力伝達
状態を可変としている。

圧縮型ユニノｌ”　Ｉとしては雌型３に１１を型２の棒
状嵌入部４を案内する案内孔５を設け、案内孔５内に制
御１代横からの指令により作動するス１ンパー６を設Ｌ
Ｊている。スｌ〜ツバ−６は案内孔５内において、が１
型２の嵌入部４の進入を■上する進入阻止位置（第１図
参照）と案内路より後退した進入許容位置（第２図参照
）との間で移動可能となっており、雄型２の嵌入部４の
進入を阻止することにより、ＩＪｌを型２および雌型３
間で圧縮力の伝達を可能としたり、ストッパー６を後退
させて＆Ｊｆｆ型２の嵌入部４の進入を許容ずろことに
より、圧縮力が伝達されない状態とすることができる。

また、引張型ユニット１１としてｔｉ：　Ｈ型Ｊ２の棒
状嵌入部１４の先端に拡大頭部１７を設げ、雌型１３の
案内孔１５に設りた圧縮型コーニソト１の場合と同様な
ストッパーＩ６で拡大頭部１７を係止して、嵌入部１４
の案内孔１５からの抜け出しを阻止ずろことにより雄型
１２および雌型１３間で引張力の伝達を可能とたり、ス
トッパー１６を後退させて、ｌｉｆ型１２の嵌入部１４
の抜り出しを許容するこ七により引張力が伝達さ求１な
い状態とずろことができる。

なお、雌型の案内孔内の奥行き方向２箇所にストンパー
を設け、一方（奥側）てｚｌを型の嵌入部の進入を阻止
可能とし、他方（手前側）で＆ｆｒ型の嵌入部に設けた
拡大頭部を係止可能とすることにより、圧縮、引張両方
向について制御可能な可変剛性装置ユニ、トとすること
もできろ。

〔実施例〕

次に図示Ｌ７だ実施例について説明する。

第１図〜第３図しＪごの発明におりる圧縮型ユニットの
一実施例を示したもので、対向する構造物構成要素２０
にＩＡＥ型２およびｌｌＩ型３をそれぞれに設りた定着
板９を介して、ポル１〜等で固定しである。

図に示すようにスＩ・ンパー６の作動によりＩＪｌｆｌ
型２の棒状嵌入部４の進入を阻止したり、嵌入部４の進
入を可１ｊヒことができる。ストッパー６ばばね７によ
って、嵌入部４の案内路側−・向けて付勢されており、
電磁石８のオン、オフにより案内路側−・とび出した位
置と後退した位置点の間で出し入れが可能となっている
。

第１図（：１圧縮力伝達状態を示したもので、電磁石８
をオフとしてヌトソバ−６を案内路側へとび出さ−υ、
ス１−ツバ−６と雄型２の嵌入部４の先端を当接させる
こ七により圧縮力が伝達される。

第２図は電磁石８をオンにしてストッパー６を後退させ
ることによりｌｉＦ、型２の嵌入部４の進入を可能とし
たもので、圧縮方向の力が作用しても圧縮力は伝達され
ない。この状態を弛緩状態−１と呼ぶ。

第３回は引張方向の力が作用した状態を示し７たもので
、この状態ではストッパー６の位置に関係なく力は伝達
されない。この状態を弛緩状ｐ−２と呼ぶ。

第４図はこの発明における引張型ユニソ１〜の一実施例
を示したもので、対向する（１４造物構成要素２０に雄
型１２および雌型１３をぞれぞれに設りた定着板１９を
介して、ボルト笠で固定しである。

引張型ユニッ１〜１１では雄型１２の嵌入部の先端に拡
大頭部１４゛を設け、この拡大頭部１４′をストッパー
１６で係止できるよう乙、ニな−っている。電磁石１８
をオフとしてストッパー１６を案内路側へとび出させ、
ストンパー１６でｈｊｆ型１２の嵌入部１４の拡大頭部
１４゛を係止することにより引張力が伝達される。電磁
石ＩＢをオンにしてストソパー１６を後退させれば、Ａ
ｔ型１２の嵌入部１４は自由に移動し、応力の伝達はな
（なる。

第５図〜第７回目柱梁架構の柱２１と壁２３間に圧縮型
７１−二ッｌ−１を設置した場合の装置の作動状態例を
示したものである。

第５図は圧縮型）−二ノト１を圧縮力伝達状態とし、柱
梁架構と壁２３を接続した状態であり、壁２３が柱２１
および梁２２と協同して働くので、高い建物剛性となる
。

第６図は圧縮型ユニット１が上述の弛緩状態−１にあり
、柱梁架構と壁２３とは接続されておらず、壁２３は制
置要素として働いていない。すなわち、建物の剛性とし
て硝低い状態にある。

第７図は第６図と同様であるが、圧縮型コーニソト１４
；ｌ：Ｊ−述の弛緩状態−２にある。

第８図〜第１０図はこの発明の可変剛性装置ユｓ／１・
の種々の使用例を示したものである。

第８図は複数の圧縮型コーニソト１により柱梁架構と１
ｉ２３を接続したもので、圧縮型ユニット１を対称に配
置し、建物の振動を制御できるようにしたものである。

圧縮型ユニット１の制御は電磁石のオン、オフを地震動
の卓越周期との関係で、適切な建物周期が実現できるよ
うにコントロールする。

第９図の実施例は鋼材等からなるプレース２４の中央部
に引張型ユニット１１を介在さ−ｌることにより、プレ
ース２４に作用する引張力に対し、プレース２４を効か
せたり、効かせなかったりして建物の剛性を制御するも
のである。

第１０図の実施例は一対のワイヤーからなるプレース２
５の中央部に圧縮型ユニット１をワイヤー間に挾まれる
ように介在させたものである。ｉツイヤ−に引張方向の
力が作用した場合、圧縮コーニソト１を圧縮力伝達状態
とすることによりワイ・ト−プレース２５が引張力を負
担し、圧縮型ユニッ１１を弛緩状態−１とすることによ
りワイヤーブし・−ス２５が引張力を１″１但しない、
Ｊ−うになる。

〔発明の効果］ この発明では可変剛性機構をユニット化し、壁にもブし
・−スにも汎用的に使用できるようにしているため、制
置構造物の設計が容易で、また制御機構も統一されるた
め、制御回路等が簡略化される。

また、可変剛性機構を−々設計する必要がなく、装置ユ
ニットの大量生産も可能となり、装置がユニット化され
ることにより、メインテナンスや装置の交換も容易とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の一実施例における可変剛性
装置の構造および機能を示す断面図、第４図は他実施例
を示す断面図、第５図〜第７図は制置壁と組み合わせた
場合の装置の作動状態を示す説明図、第８図〜第１０図
は種々の使用例を示す説明図である。 ′　　　１・・・圧縮型ユニット、２・・・雄型、３・
・・雌型、４・・・嵌入部、５・・・案内孔、６・・・
ストッパー、７・・・ばね、８・・・電磁石、９・・・
定着板、１１・・・引張型ユニット、１２・・・雄型、
１３・・・雌型、１４・・・嵌入部、１４°・・・拡大
頭部、１５・・・案内孔、１６・・・ストッパー、１７
・・・ばね、１８・・・電磁石、１９・・・定着板、 ２０・・・構造物構成要素、２１・・・柱、２２・・・
梁、２３・・・壁、２４・・・プレース、２５・・・プ
レース第　３　　図 符開半１−２８４ｔｊ３６　Ｇ）） 第５図 。。ｈ−耐」。−

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの構造物構成要素の対抗面の一方に固定され
   る棒状の嵌入部を有する雄型と、他方に固定され前記雄
   型の嵌入部を案内する案内孔を有する雌型とからなり、
   前記案内孔には制御機構からの指令により前記嵌入部の
   案内孔内の案内路への進入を阻止する進入阻止位置と前
   記案内路より後退した進入許容位置との間で移動可能な
   ストッパーを設けてあることを特徴とする可変剛性装置
   ユニット。
2. （２）前記ストッパーはばねによって、前記進入阻止位
   置に向けて付勢され、電磁石のオンによって、進入許容
   位置に保持される請求項１記載の可変剛性装置ユニット
   。
3. （３）前記ストッパーは油圧等の動力により進入阻止位
   置あるいは進入許容位置に保持される請求項１記載の可
   変剛性装置ユニット。
4. （４）２つの構造物構成要素の対抗面の一方に固定され
   、先端に拡大頭部を有する棒状の嵌入部を有する雄型と
   、他方に固定され前記雄型の嵌入部を案内する案内孔を
   有する雌型とからなり、前記案内孔には制御機構からの
   指令により前記嵌入部の拡大頭部を係止し、該嵌入部の
   案内孔内の案内路からの抜け出し方向への移動を阻止す
   る抜け出し阻止位置と前記案内路より後退した抜け出し
   許容位置との間で移動可能なストッパーを設けてあるこ
   とを特徴とする可変剛性装置ユニット。
5. （５）前記ストッパーはばねによって、前記進入阻止位
   置に向けて付勢され、電磁石のオンによって、進入許容
   位置に保持される請求項４記載の可変剛性装置ユニット
   。
6. （６）前記ストッパーは油圧等の動力により進入阻止位
   置あるいは進入許容位置に保持される請求項４記載の可
   変剛性装置ユニット。