JPH0280770A

JPH0280770A - 制振装置

Info

Publication number: JPH0280770A
Application number: JP23075788A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tatsumi; 栄司立見
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1990-03-20

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】（ａ）、産業上の利用分野本発明は、高層ビル等の建築物に組み込んで用いるに好
適な、変位増幅検知機構を有する制振装置に関する。

（ｂ）、従来の技術従来、建築物の骨組に減衰装置を組み込んで、地震時或
いは強風時の建築物の振動を低減しようとする際には、
粘性ダンパー、粘弾性ダンパ摩擦ダンパー、履歴ダンパ
ー等の各種のダンパーを組み込む方法が実施、又は提案
されている。

（Ｃ）１発明が解決しようとする問題点しかし、これで
は、大型のダンパーを組み込まなければ、十分な制振効
果が得られなかった。

本発明は、上ａｄの問題点を解消すべく、比較的小さい
ダンパーにより効果的に建築物の振動を増軸検知し、低
減することが出来る制振装置を提供することを目的とす
る。

（ｄ）６問題点を解決するための手段即ち、本発明は、躯体（１５）の上層骨組部材（１３Ａ
）と下層骨組部材（１３Ｂ）間に、４本の第１部材（７
）及びそれ等を四角形に接続する４個の回転自在継手（
３，６）からなるパンタグラフ（１１，１２）を、該パ
ンタグラフ（１１，１２）の長い方の対角線上の２個の
回転自在継手（６）を介して斜めに接続し、前記パンタ
グラフ（１１，１２）の短い方の対角線上の２個の回転
自在継手（３）　ｒｌｌｌｌに、ダンパー（９）を設け
て構成される。

また、２個のパンタグラフ（１，１，１２）を互いに交
差する形で設け、該パンタグラフ（１１，１２）同士を
、ダンパー（９）の両端に位置する回転自在継手（３）
を介して、４本の第２部材（１０）で矩形に連結するよ
うにして構成することも可能である。

また、躯体（１５）の接合部（５，５）を接続する形で
パンタグラフ（１１，１２）を設けて構成してもよい。

更に、ダンパー（９）と並列に弾性伸縮手段（２０）を
設けて構成することも出来る。

なお、括弧内の番号等は１図面における対応する要素を
示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ）、
作用」の欄についても同様である。

（ｅ）６作用上記した構成により、建築物（１６）の層間変位が、バ
ンクグラフ（１１，１２）により増１１１Ｉｌｉ＝４された形で粘性ダンパー（９）に伝わるように作用する
。

（ｆ）、実施例以下、図面に基づき、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による制振装置の一実施例を赤す正面図
、第２図は第１図の作動時の正面図、第３図は第１図の作動原理を示す模式図、第４図は本発
明による制振装置の一実施例が組み込まれた建築物の正
面図、第５図は本発明による制振装置の別の実施例を示す正面
図である。

建築物１６は、第４図に示すように、地上１７に立設さ
れた構造体１６ａを有しており、構造体１６ａは、垂直
方向に設置される複数の柱２及びそれ等柱２を水平方向
に接続する形で設けられた複数の梁１３等からなる骨組
部材を有している。

構造体１６ａの中央部には、本発明による制振装Ｗ１が
上下方向に積層する形で設置されており、制振装置１は
、第１図に示すように、隣接する２本の柱２と２本の梁
１３からなる四角形の躯体１５の４つの頂点、即ち柱２
と梁１３の４箇所の接合部５に固定さ九たパンタグラフ
組立体１９から構成されている。

パンタグラフ組立体１９は、第１図に示すように、対角
に位置する接合部５．５間にピン継手６を介して、互い
に交差する形で設けられた２個のパンタグラフ機構２１
．２２を有しており、パンタグラフ機構２１．２２は、
菱形のパンタグラフ１１．１２及びオイルダンパー９か
ら構成されている。各パンタグラフ１１．１２は、各接
合部５に回転自在に設けられた同じ長さの２本のロッド
７を有しており、各ロッド７は、該接合部５の対角に位
置する接合部５に回転自在に設けられた同じ長さの２本
のロッド７と各々ピン継手３を介して該ピン継手３の周
りに回転自在に接続されている。また、前記オイルダン
パー９は、該ビン継手３を接続する形で設けられている
。更に、２個のパンタグラフ機構２１．２２は、ピン継
手３を介して４本の連結ロット１０で平行四辺形をなす
形で結ばれている。

なお、パンタグラフ１１．１２は、既に述べたように、
菱形を形成しているので、矢印Ａ、　Ｂ方向及び矢印Ｃ
，Ｄ方向の２本の対角線は直交する。即ち、オイルダン
パー９はその作用方向（ス１−ロータ方向）が、オイル
ダンパー９がピン継手３、ロッド７を介して接続された
。対角に位置する２箇所のピン継手６を結ぶ直線（即ち
、矢印Ａ、Ｂ方向の直線）に対して直交する形で矢印Ｃ
，Ｄ方向に設定されている。また、パンタグラフ１１．
１２の対角線の内、ピン継手６同士を結ぶ矢印Ａ、Ｂ方
向の対角線は、ビン継手３同士を結ぶ矢印Ｃ１Ｄ方向の
対角線より長くなるように形成されている。

制振装置１は、以上のような構成を有するので、制振装
置１を組み込んだ建築物１６に対して地震や風圧が作用
すると、以下に述べる機構により、その振動を低減する
ことが出来る。即ち、地震等が発生すると、その水平力
により建築物１６を構成する梁１３が水平方向に変位す
るが、例えば、第２図に示すように、上層の梁１３Ａが
下層の梁１３Ｂに対して図中右側にずれ動いた場合につ
いて説明する。勿論、梁１３が左側にずれ動いた場合に
ついても同様である。

即ち、梁１３が右側にずれ動くと、第２図に示すように
、柱２Ａ、２Ｂが同量の層間変位量Ωを生ずるが、隣合
う接合部５．５間の水平距離は変わらないので、柱２Ａ
、２Ｂ及び梁３Ａ、３Ｂを４辺とする躯体１５は、変形
前の長方形から平行四辺形へと変形する。それに伴って
、制振装置１は、まずピン継手６Ａ、６０間の距離が短
くなり、ピン継手６Ｂ、６Ｂ間の距離が長くなる。する
と、ピン継手６Ａ、６Ｃを繋いでいるロット７Ａ、７Ｂ
、７Ｃ及び７Ｄを４辺とする菱形のパンタグラフ１１は
、ロッド７Ａ、７Ｂ及びロンドアＣ１７Ｄのなす角θ１
を大きくするように（従って、ロッド７Ａ、７Ｄ及びロ
ッド７Ｂ、７Ｃのなす角θ２を小さくするように）変形
する。一方、ピン継手６Ｂ、６Ｄを繋いでいるロッド７
Ｅ、７Ｆ、７Ｇ及び７　Ｈを４辺とする菱形のパンタグ
ラフ１２は、ロッド７Ｅ、７Ｆ及びロット７Ｇ、７Ｈの
なす角θ３を小さくするように（従って、ロン１−７Ｅ
、７Ｈ及びロッド７Ｆ、７Ｇのなす角θ４を大きくする
ように）変形する。

こうして、パンタグラフ１１．１２が上記のように変形
すると、パンタグラフ１１の頂点であるピン継手３Ｂ、
３Ｂ間の距離が長くなると共に、パンタグラフ１２の頂
点であるピン継手３Ａ、３０間の距離が短くなる。する
と、ピン継手３Ｂ、３Ｂ間に設置されたオイルダンパー
９Ａを伸長させ、ピン継手３Ａ、３０間に設置されたオ
イルダンパー９Ｂを収縮させるような力が発生する。し
かも、２個のオイルダンパー９Ａ、９Ｂは、既に述べた
ように、４本の連結ロット１０で平行四辺形をなす形で
連結されており、一方のオイルダンパー９Ａが伸びれば
他方のオイルダンパー９Ｂは縮むような機構になってい
る。そこで、この力に対して、オイルダンパー９Ａ、９
Ｂは各々伸長、収縮変形を低減吸収するように作用する
。

以上、地震等により建築物１６が変形した場合に発生す
る力及び変形の伝達経路について説明したが、この過程
において１層間液位景℃がオイルダンパー９の伸縮量（
即ち、ピン継手３Ｂ、３Ｂ間の距離の伸長量及びピン継
手３Ａ、ａｃ間の距離の収縮量）に変換されるとき、１
：１ではなく、何倍かに拡大される。なぜなら、例えば
ピン継手６Ｂ、６Ｂ間の距離の半分の長さＬは、第３図
に示すように、眉間変位により長さδだけ長くなり、そ
れに伴って、ピン継手３Ａ、３Ｃ間の距離の半分の長さ
Ｈは、長さεだけ短くなる。ここで、ロッド７の長さを
Ｒとすると、収縮量εはε　＝Ｈ−Ｒｓｉｎ　θ 但し、θ＝　ａｒｃ　ｃｏｓ（（Ｌ＋δ）／Ｒ）と表せ
る。また、長さり、Ｈ及びＲの間には、三平方の定理に
よりＨ′＝Ｒ２−Ｌ２なる関係がある。ここで、ロッド７の長さＲは一定であ
るので、上式をＬについて微分するとｄＨ／ｄＬ＝−（
Ｌ／Ｈ）となる。前述の伸長量δが微小量であれば、収縮並εも
微小量となるので、上式において　ｄＬ＝δ、ｄＨ＝−
ε　（Ｅの前の「−」の符号は　εが減少量であるため
）と置くと ε／δ＝Ｌ／Ｈとなり、既に述べたように、Ｌ）Ｈであるので、矢印Ａ
、Ｂ方向の微小量の変位は、矢印Ｃ，Ｄ方向に変換され
るとき、（Ｌ／Ｈ）倍に拡大されることになる。

以上、建築物１６の変形によるピン継手６Ｂ、６Ｄ間の
距離の伸長量δが拡大変換されることを説明したが、建
築物１６の変形によるピン継手６Ａ、６０間の距離の収
縮意も同様にして拡大変換される。しかも、既に述べた
ように、ピン継手３Ａ、３Ｂ、３Ｃ：及び３Ｄの隣合う
もの同士は、互いに連結ロッド１０で連結されているの
で、ピン継手３Ｂ、３Ｄが遠ざかるように変形すれば、
強制的にピン継手３Ａ、３Ｃは近づくように変形する。

即ち、２つのパンタグラフ機構２１．２２を躯体１５の
両対角線方向に設置して、両者を連結ロッド１０で連結
させることにより、１つのパンタグラフ機構２１を設置
した場合の２倍以上の減衰効果が期待出来る。

従って、眉間変位による躯体１５の対角線方向の伸縮は
、拡大されてオイルダンパー９の両端部に伝わるので、
オイルダンパー９は、眉間変位を鋭敏に捉えて振動エネ
ルギーを有効に吸収することが出来る。換言すれば、従
来のものより小さいオイルダンパー９を使っても、上記
変位拡大機構により従来のものと同等以上の減衰効果を
発揮することが可能となる。

また、各パンタグラフ１１．１２のピン継手３．３間に
、第５図に示すように、オイルダンパ９と伸縮可能な状
態のバネ２０を並列に矢印Ｃ１Ｄ方向に設置すると、該
バネ２０が弾性を有するので、眉間変位によるパンタグ
ラフ１１．１２の変形を抑制し、回復するように作用す
るので、制振装置１をプレースとしても機能させること
が可能となる。

なお、上述の実施例においては、互いに交差する２個の
パンタグラフ機構２１．２２を有する制振装置１につい
て説明したが、１個のパンタグラフ機構２またけでも、
パンタグラフ１１により変位が拡大変換されるので、従
来法と比べて優れた減衰効果を発揮するのは言うまでも
ない。また、パンタグラフ機構２１．２２は、必ずしも
躯体１５の対角線上に設けなくても、眉間変位によりパ
ンタグラフ機構２１．２２が伸縮変形を生ずる形で設け
る限り、どのように設けてもよい。

（ｇ）６発明の効果以上、説明したように本発明は、躯体１５の上層と下層
の梁１３Ａ、１３Ｂ等の上層骨組部材と下層骨組部材間
に、４本のロンドア等の第１部材及びそれ等を四角形に
接続する４個のピン継手３．６等の回転自在継手からな
るパンタグラフ１１．１２を、該パンタグラフ１１．１
２の長い方の対角線上の２個のピン継手６等の回転自在
継手を介して斜めに接続し、前記パンタグラフ１１．１
２の短い方の対角線上の２個のピン継手３．３等の回転
自在継手間に、オイルダンパー９等のダンパーを設けて
構成したので、パンタグラフ１１．１２により建築物１
６の振動を増幅検知し、振動エネルギーを有効に吸収す
ることが出来る。逆に、従来法と同等の減衰性を得るに
は、小さいダンパーで十分であり、従来のような大型の
ダンパーの組み込みが不要となる。

また、２個のパンタグラフ１１．１２を互いに交差する
形で設け、該パンタグラフ１１．１２間士を、オイルダ
ンパー９等のダンパーの両端に位置するピン継手３等の
回転自在継手を介して、４本の連結ロッド１０等の第２
部材で矩形に連結するようにして構成すると、第２部材
の作用により、１つのパンタグラフを設置した場合の２
倍の減衰効果が期待出来る。

また、躯体１５の接合部５．５を接続する形でパンタグ
ラフ１１．１２を設けて構成すると、接合部間の層間変
位を最大限に捉えることが出来、減衰効果を最大限に発
揮させることが出来る。

更に、オイルダンパー９等のダンパーと並列にハネ２０
等の弾性伸縮手段を設けて構成すると、弾性伸縮手段の
弾性により、眉間変位によるパンタグラフ１１．１２の
変形が抑制、回復されるので、制振装置１に剛性を持つ
プレースとしての機能も合わせ持たせることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制振装置の一実施例を示す正面図
、第２図は第１図の作動時の正面図、第３図は第１図の作動原理を示す模式図、第４図は本発
明による制振装置の一実施例が組み込まれた建築物の正
面図、第５図は本発明にょる制振装置の別の実施例を示す正面
図である。１・・・・・・制振装置２・・・・・・骨組部材（柱）３．６・・・・・・回転自在継手（ピン継手）７・・・
・・・第１部材（ロッド）９・・・・・・ダンパー（オイルダンパー）１０・・・
・・・第２部材（連結ロッド）１１．１２・・・・・・
パンタグラフ１３・・・・・・骨組部材（梁）１３Ａ・・・・・・上層骨組部材（上層の梁）１３Ｂ・
・・・・・下層骨組部材（下層の梁）１５・・・・・・
躯体１６・・・・・・建築物

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、建築物の骨組部材からなる躯体に組み込むこと
により、該建築物の振動を低減する制振装置において、前記躯体の上層骨組部材と下層骨組部材間に、４本の第
１部材及びそれ等を四角形に接続する４個の回転自在継
手からなるパンタグラフを、該パンタグラフの長い方の
対角線上の２個の回転自在継手を介して斜めに接続し、前記パンタグラフの短い方の対角線上の２個の回転自在
継手間に、ダンパーを設けて構成した制振装置。
（２）、２個のパンタグラフを互いに交差する形で設け
、該パンタグラフ同士を、前記ダンパーの両端に位置する
回転自在継手を介して、４本の第２部材で矩形に連結す
るようにして構成した特許請求の範囲第１項記載の制振
装置。
（３）、躯体の接合部を接続する形で前記パンタグラフ
を設けて構成した特許請求の範囲第１項又は第２項記載
の制振装置。
（４）、ダンパーと並列に弾性伸縮手段を設けて構成し
た特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載の制
振装置。