JPH062450A - 多折れ線型減衰係数を持つ制震構造物用高減衰装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 受動型の制震構造物を実現するためのコンパ
クトで、減衰性能が高く、さらに安全性に優れた高減衰
装置を提供する。 【構成】 シリンダー形式のダンパーであり、構造物の
柱梁架構内に設置する。第１調圧弁１７ａ、１７ｂ、第
２調圧弁２７ａ、２７ｂ、及びリリーフ弁２９ａ、２９
ｂをピストン１２を貫通する流路に並列に設け、作動媒
体としての油が直接、反対側の油圧室１４ａ（または１
４ｂ）へ流れる構造とする。風外力に対しては、第１調
圧弁１７ａ、１７ｂが作動し、風外力による応答を低減
するための最適減衰係数ｃ_a を与える。風外力以上の振
動レベルを与える地震動に対しては、第２調圧弁２７
ａ、２７ｂが開き、地震動による応答を低減するための
最適減衰係数ｃ_b を与える。装置の許容耐力を越える荷
重を生ずる地震動に対しては、リリーフ弁２９ａ、２９
ｂが開き、高減衰装置１０の減衰係数を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地震や風等の振動外力に
対する構造物の応答について、高い減衰性を与え、その
振動を低減するための多折れ線型減衰係数を持つ制震構
造物用高減衰装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】出願人は構造物の柱梁架構内に、ブレー
スや壁等の形で可変剛性要素（耐震要素）を組み込み、
可変剛性要素自体の剛性、あるいは架構本体と可変剛性
要素との連結状態を可変とし、地震や風等の振動外力に
対し、振動外力の特性をコンピューターにより解析し
て、非共振となるよう構造物の剛性を変化させて構造物
の安全を図る能動型制震システム、可変剛性構造等を種
々開発している（例えば特開昭６２−２６８４７９号、
特開昭６３−１１４７７０号、特開昭６３−１１４７７
１号等）。

【０００３】また、装置の減衰係数を可変とした油圧式
の制震装置を用い、構造物の非共振性や減衰性を考慮し
た種々の能動型制震システムを提案している（例えば特
開平２−２０９５６８〜７１号等）。

【０００４】さらに、これらの能動型制震システムに利
用可能な制震装置として、例えば特開平３−１８６６０
２号のシリンダーロック装置等がある。シリンダーロッ
ク装置の基本原理は、シリンダー本体内の両ロッド形ピ
ストンの両側に油圧室を設け、両油圧室内の圧油を切換
弁により閉止し、または流動させることにより、前記ピ
ストンを固定し、または移動自在とするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の可変剛性要素を
組み込んだ形式の能動型制震システムは、主として地震
動等の卓越周期と、構造物の固有振動数との関係に着目
し、卓越周期に対し、構造物の固有振動数を能動的にず
らすことにより、共振現象を避け、応答量の低減を図っ
ている。

【０００６】しかし、能動型制震システムの場合、制御
用のコンピューターの他、駆動装置や、各種センサーを
用いるため、何らかの異常があった場合に対し、種々の
安全維持機構を必要とする等、制御機構が複雑となり、
コスト面での問題も考えられる。また、制御の遅れによ
り十分な効果を発揮するまで時間を要するような場合も
考えられる。

【０００７】これに対し、柱梁架構内にダンパーとして
の減衰装置を設置し、減衰装置の減衰係数ｃ（t/kine)
を適切な値に設定することで、建物の振動を低減する受
動型制振システムが構成されるが、この場合、振動低減
の目標とする外力が地震であるか、風外力であるかによ
って、最適な減衰係数ｃの値が異なる。

【０００８】例えば、風による構造物の揺れは、日常、
頻繁に起こるものであり、特に高層建物等では固有周期
が長くなるため、風により長周期の大きな揺れが生じや
すく、船酔い現象の原因となっている。このような風に
よる構造物の揺れは、構造物の１次振動モードが支配的
であるため、１次の減衰定数が大きいほど、構造物の応
答が低減される。また、構造物の剛性が大きい（短周
期）ほど、揺れは小さくなる。これに対し、比較的規模
の大きい地震を振動低減の目標と考えた場合、最適な減
衰係数ｃは、風外力に対する最適な減衰係数ｃに比べ、
小さい値となる。

【０００９】また、減衰係数ｃがすべての振動レベルに
ついて一定である場合、さらに規模の大きい大地震によ
り、減衰装置に装置の耐力以上の力が生じるという問題
がある。

【００１０】本発明の多折れ線型減衰係数を持つ制震構
造物用高減衰装置は、構造物に適切に設置することによ
り、コンピュータープログラム等による制御システムを
必要としない受動型の制震を可能とするものであり、遭
遇頻度の高い風外力と地震動の力の大きさに応じて、そ
れぞれ最適な減衰係数を与えることで、大きな振動低減
効果を与え、それにより快適な居住空間を提供するとと
もに、装置の能力以上の地震動に対しては装置の損傷、
破壊を防止することを目的としたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の高減衰装置は上
述したシリンダーロック装置と同様、構造物の柱梁架構
内に設置されるシリンダー形式のダンパー装置であり、
例えばシリンダー本体を架構の梁に連結し、シリンダー
本体より出入するピストンロッドをブレースまたは耐震
壁等の耐震要素側に連結する。構造物に地震等の振動外
力が作用した場合、架構と耐震要素間の相対変位に対
し、高減衰装置がその減衰係数に応じた抵抗力を与え、
構造物の振動を減衰させる。

【００１２】架構または耐震要素に対するシリンダー本
体及びロッドの連結関係は上述した場合の逆であっても
よく、また架構内の耐震要素間に設置し、耐震要素どう
しを連結する形でもよい。

【００１３】また、本発明の高減衰装置は大きな振動低
減効果を与えるための最適減衰係数が大きくなる風外力
と、通常、風外力の場合に比べ最適減衰係数が小さくな
る地震動の双方に機能するようにしたもので、装置が必
要とする能力は、構造物の規模や構造物内に設置する個
数にもよるが、コンパクトな装置で、例えば保持力１０
０ｔ、風外力に対しては減衰係数 100ｔ／kine、あるい
はそれ以上の保持力及び高減衰係数を想定している。ま
た、所定レベル（例えば２５kineレベル）を越えるよう
な地震に対しては装置部の荷重増加を生じないように減
衰係数を減少させる。

【００１４】このような条件を実現するため、本願の第
１の発明の高減衰装置は下記の構成要素を備えている。

【００１５】 構造物の架構または耐震要素に固定さ
れるシリンダー本体 前記シリンダー本体内を移動するピストン 前記シリンダー本体の一端から出入し、前記シリン
ダー本体が固定された架構または耐震要素と対向する架
構または耐震要素に固定されるピストンロッド 前記ピストンの両側に形成された油圧室 前記ピストンを貫通して前記両油圧室を連通させる
複数の流路 前記流路に設けられた第１調圧弁、第２調圧弁及び
リリーフ弁（前記両油圧室の一方から他方へ向かう各方
向についてそれぞれ分散させて設ける） 前記両油圧室を連結するバイパスに設けたアキュム
レーター アキュムレーターからそれぞれの油圧室へ向かう油
のみ流すための一対のチェック弁 前記各チェック弁と並列に設けられ、油圧室の圧ご
もりを解消するためのオリフィス。

【００１６】第１調圧弁、第２調圧弁及びリリーフ弁を
ピストン内に形成した流路に設けることで、シリンダー
外部への油漏れが防止され、高減衰性を得るためのシー
ル性が確保される。

【００１７】第１調圧弁は風外力に対する最適な減衰係
数ｃ_a を規定することを目的としたものであり、第２調
圧弁及び前記リリーフ弁が閉じた状態で、例えば 100ｔ
／kineといった減衰係数を装置に与える。

【００１８】第２調圧弁は一種のリリーフ弁であり、地
震動に対する最適な減衰係数ｃ_b （ｃ_b ＜ｃ_a ）を規定
することを目的とし、地震動によって装置の油圧が上昇
する際、所定の第１の油圧によって開くことで、第１調
圧弁とともに、例えば 100ｔ／kineといった減衰係数を
装置に与える。

【００１９】また、リリーフ弁は装置に設計以上の力が
作用した場合に開き、油圧を逃がすことを目的としたも
ので、所定の第２の油圧によって開き、装置の減衰係数
を減少させることで、装置を破壊の危険から解放する。

【００２０】なお、第１調圧弁、第２調圧弁としては、
ポペット弁を使用することで、流体抵抗を乱流状態とし
て温度に依存しない減衰特性が実現される。

【００２１】アキュムレーターは主として負圧時に発生
する気泡によるガタの防止及び温度変化（火災時を含
む）による油の伸縮に対応するためのものであり、これ
により安定性、安全性が確保される。

【００２２】また、チェック弁と並列に設けたオリフィ
スは、地震時等にシリンダー本体とロッドが繰り返し相
対変位（振動）している際の油圧室における圧ごもりを
解消するとともに、装置の減衰特性を線形化する目的で
設けられている。

【００２３】本願の第２の発明の高減衰装置は、上記第
１の発明の高減衰装置の構成において、第１調圧弁及び
第２調圧弁を設ける代わりに、１つの調圧弁で油圧に応
じて、風外力に対する最適な減衰係数ｃ_a と、地震動に
対する最適な減衰係数ｃ_b （ｃ_b ＜ｃ_a ）を与えるよう
にしたもので、例えば、バルブ形状を上述した第１の油
圧で減衰係数が代わるような形状とすることにより、減
衰装置をｃ_a からｃ_bに移行させる。装置に設計以上の
力が作用した場合には、調圧弁と並列に設けたリリーフ
弁が開き、上記第１の発明の高減衰装置の場合と同様、
圧力を逃がし、装置を破壊を防止する。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の高減衰装置１０の基本構造を
示したもので、シリンダー１１内に両ロッド形式のピス
トン１２が組み込まれている。

【００２５】高減衰、高剛性を確保するための条件とし
ては、まずピストン１２移動方向と反対側の油圧室（図
中、左側の油圧室を１４ａ、右側の油圧室を１４ｂで示
している）を負圧としないことが必要で、そのためピス
トン１２を貫通する流路に第１調圧弁１７ａ、１７ｂを
設け、移動油量が直接的に反対側の油圧室へ流れる構造
としている。

【００２６】また、第１調圧弁１７ａ、１７ｂと並列
に、第２調圧弁２７ａ、２７ｂと、リリーフ弁２９ａ、
２９ｂが設けられており、地震動に対応する第１の油圧
において、第２調圧弁２７ａ、２７ｂが開き、所定レベ
ル以上の地震を想定した第２の油圧において、リリーフ
弁２９ａ、２９ｂが開く。

【００２７】図１(b) はピストン１２の断面における上
記第１調圧弁１７ａ、１７ｂ、第２調圧弁２７ａ、２７
ｂ、及びリリーフ弁２９ａ、２９ｂの配置例を示したも
ので、ピストン１２を貫通する１２の流路を形成し、両
方向の第１調圧弁１７ａ、１７ｂ、第２調圧弁２７ａ、
２７ｂ、及びリリーフ弁２９ａ、２９ｂを均等に配置し
ている。

【００２８】図２は高減衰装置１０全体を概略的に示し
たものである。ただし、図２の場合にはピストンロッド
は一方向のみシリンダー１１から突出し、その突出する
側のロッド１２ａ及びシリンダー１１の反対側に、耐震
要素または柱梁架構と連結するための取付部１５、１６
を設けている。

【００２９】また、本発明の高減衰装置１０では、作動
中の油の圧縮を考慮して不足油量を補償する必要がある
ので、補給用のアキュムレーター１８が必要となり、バ
イパス１９にはチェック弁２０ａ、２０ｂを設けてい
る。さらに停止すると、油が元の状態に戻る（膨張）の
で、補償された油をアキュムレーター１８に戻す必要が
あり、チェック弁２０ａ、２０ｂと並列にオリフィス
（絞り）２１ａ、２１ｂを設けている。

【００３０】図３は本発明の高減衰装置１０の具体的な
実施例を示したもので、基本的な構造は前述した通りで
あり、外部への油漏れ防止及び高減衰を得るためのシー
ル性を確保する目的で、第１調圧弁１７ａ、１７ｂがピ
ストン１２内に設置されている。また、図３中には示し
ていないが、上述した第２調圧弁２７ａ、２７ｂ及びリ
リーフ弁２９ａ、２９ｂもピストン１２内に設置されて
いる。なお、図３ではアキュムレーター１８部分を省略
して示している。

【００３１】この他、本実施例では、耐久性及び信頼性
の向上のため、ピストンシール３９ａに多段の金属シー
ルを用い、固定シールも金属シール３９ｂとしている。
また、メンテナンスに関してはロッド部についてフッ素
樹脂製シール３９ｃを２段設け、外側のシール３９ｃを
カートリッジ式として取り換え可能としている。このよ
うに、各部のシール性、精度を増すことにより、高い減
衰係数が可能となる。

【００３２】また、取付部１５については３方向回転自
由なクレビスを用いている。

【００３３】図４は第１調圧弁１７として用いられる円
錐形のポペット弁を示したもので、流体抵抗を乱流状態
として、温度に依存しない減衰特性を実現することがで
きる。この第１調圧弁１７は、弁本体に図に示すような
スリット２５を形成した比例弁であり、油圧により弁本
体がスプリング２６に抗して押し下げられるに従い、ス
リット２５位置の開口面積が広がり、スリット形状の規
定により、装置部における荷重と速度との関係が線形と
なり、風荷重に対する最適減衰係数ｃ_a を維持する。

【００３４】第２調圧弁２７も同様の構成とすることが
できるが、その場合、図４におけるスプリング２６に相
当する部材に圧縮側のプレストレスを導入しておき、所
定の第１の油圧で弁が作動するようにし、またスリット
形状を規定することで、第１調圧弁１７とともに、地震
荷重に対する最適減衰係数ｃ_b を維持できるようにす
る。

【００３５】図５はリリーフ弁２９の一例を示したもの
で、図中３０は開放圧力設定用スプリングである。リリ
ーフ弁２９は地震が所定レベル以上で、バルブ全面の流
入部における圧力が設計以上の圧力に達すると、スプリ
ング３０の抵抗に逆らってバルブが開き、圧力を解放す
る構造となっている。なお、弁の作動原理は上述した第
２調圧弁２７の作動原理と同じである。

【００３６】次に、本発明の高減衰装置１０の適用例と
して、鉄骨ラーメン構造の建家を対象とした高減衰構造
物の設計方法について説明する。

【００３７】図６は本発明の高減衰装置を用いた高層建
物１を概念的に示したもので、柱２、梁３等からなる柱
梁架構内に局所的に耐震要素としてのブレース４と減衰
装置１０を設置して、その部分で建家の振動エネルギー
を吸収する。図７は１つの柱梁架構内における逆Ｖ字型
ブレース４と減衰装置１０の納まりの一例を示したもの
である。

【００３８】図８は１層分を振動モデルとして表したも
ので、図中ｃは装置の減衰係数、ｋ_f は柱梁架構の剛
性、ｋ_b はブレースの剛性、ｍは１層分の質量である。

【００３９】このような高減衰装置１０を設けた構造物
について、減衰係数ｃを種々の値に変化させて複素固有
値解析を行うことで、それぞれの減衰係数ｃに応じて構
造物の複素固有値λ_i が求まる。

【００４０】この複素固有値から、まず、 ｈ_i ＝−Ｒｅ (λ_i ) ／｜λ_i ｜ …(1) （ただし、λ_i は構造物のｉ次振動モードを与える複素
固有値、Ｒｅ（λ_i ）はその実数部）によって求まる構
造物のｉ次振動モードに対するｉ次減衰定数ｈ_i の最大
値を与える減衰係数ｃ_i と、 Ｔ₁ ＝２π／Ｉｍａｇ (λ₁ ) …(2) （ただし、Ｉｍａｇ (λ₁ ) は複素固有値λ₁ の虚数
部） によって求まる１次固有周期Ｔ₁ が短くなってほぼ安定
する値を与える減衰係数ｃ_T を求める。

【００４１】より具体的には、１次減衰定数ｈ₁ の最大
値を与える減衰係数ｃ₁ 、２次減衰定数ｈ₂ の最大値を
与える減衰係数ｃ₂ 、３次減衰定数ｈ₃ の最大値を与え
る減衰係数ｃ₃ 、及びｃ_T を求め、減衰特性が (a) 主として頻度の高い風振動に対応する第１振動レベ
ルに対しては、 ｃ₁ ＜ｃ＜ｃ_T …(3) (b) 第１振動レベルより大きい振動レベルであり、主と
して比較的規模の大きい地震動に対応する第２振動レベ
ル（高減衰装置１０についてみた場合、装置に前述した
第１の油圧以上の油圧が生ずる状態）に対しては、 ｃ₃ ＜ｃ＜ｃ₁ …(4) (c) 第２振動レベルより大きい振動レベルであり、高減
衰装置１０に所定の設計荷重Ｆ_y 以上の減衰力が生じる
第３振動レベル（高減衰装置１０についてみた場合、装
置に前述した第２の油圧以上の油圧が生ずる状態）に対
しては、 ｃ＜ｃ₃ …(5) となるよう高減衰装置１０の第１調圧弁１７、第２調圧
弁２７、及びリリーフ弁２９の設定を行う。

【００４２】図９は固有値解析結果をまとめて示したも
のである。

【００４３】まず、減衰係数ｃと、１次減衰定数ｈ₁ 及
び１次固有周期Ｔ₁ との関係をみると、１次減衰定数ｈ
₁ は、減衰係数ｃが増大するに従いが次第に増大し、あ
る減衰係数ｃ₁ でピークに達した後、減少する。一方、
１次固有周期Ｔ₁ は減衰係数ｃが小さい状態では長い周
期で安定し、ある減衰係数の近傍で短い周期に移行した
後、短い周期で安定する。この１次固有周期Ｔ₁ が短く
なってほぼ安定するときの減衰係数をｃ_T とする。

【００４４】風による構造物の揺れは、１次減衰定数ｈ
₁ が大きいほど、構造物の応答が低減され、また構造物
の剛性が大きい（短周期）ほど、揺れが小さくなるとい
う特性があるため、主として頻度の高い風振動に対応す
る第１振動レベルの範囲においては、減衰係数ｃを、 ｃ₁ ＜ｃ＜ｃ_T …(3) となるよう設定することによって、風応答制御として最
適の減衰効果が得られる。

【００４５】すなわち、減衰係数ｃがｃ₁ 以下では、そ
の値が小さくなるにつれ、急激に構造物の減衰性が減少
するとともに、１次固有周期Ｔ₁ が長いため、揺れも大
きくなる。また、減衰装置として、減衰係数ｃをｃ_T 以
上とすることは困難であり、可能であるとしても装置の
コストが増す他、構造物の減衰性も徐々に減少するの
で、かえって揺れ低減効果も小さくなる。

【００４６】また、好ましくは、減衰係数ｃを、１次固
有周期Ｔ₁ が比較的安定するｃ_T 寄りに近づけることが
望ましく、図４においては、より好ましい範囲として、 ｃ_T1＜ｃ＜ｃ_T …(3') となる範囲ａを与えている。

【００４７】次に、第１振動レベルより大きく、主とし
て地震動が問題となる第２振動レベルについては、各次
の減衰定数ｈ₁ 、ｈ₂ 、ｈ₃ が１０〜４０％を示す範囲
ｂに、減衰係数ｃを設定すれば、地震動に対し大きな応
答低減効果が得られる。この範囲ｂとしては、３次減衰
定数ｈ₃ のピークと１次減衰定数ｈ₁ のピークの間が適
当である。すなわち、３次のモードに対する減衰定数ｈ
₃ の最大値を与える減衰係数ｃ₃ と、１次のモードに対
する減衰定数ｈ₁ の最大値を与える減衰係数ｃ₁ とを求
め、前記高減衰装置の減衰係数ｃが ｃ₃ ＜ｃ＜ｃ₁ …(4) となるように設定すればよい。

【００４８】減衰係数ｃがｃ₃ より小さいと、各次減衰
定数ｈ₁ 、ｈ₂ 、ｈ₃ が急激に小さくなり、またｃ₁ よ
り大きいと、減衰定数が徐々に減少して行くとともに、
１次固有周期Ｔ₁ について示されているように、構造物
の固有周期が短くなり、地震動に共振しやすくなり、架
構の変形が大きくなる傾向にある。

【００４９】図１０は地震応答スペクトルでみた応答低
減効果を示したものである。実線が高減衰装置１０を用
いない通常の建物の場合（減衰定数ｈ≒２％）であり、
破線が高減衰装置１０の減衰係数ｃを上記ｂの範囲に設
定した場合（減衰定数ｈ≒１０〜４０％）である。図に
示すように、地震応答に関しては、周期が長くなるにつ
れ応答が低減する傾向にある。

【００５０】以上は、高減衰装置１０の減衰係数ｃを規
定して解析を行ったものであるが、本発明では高減衰装
置１０の許容耐力も考慮する。すなわち、装置に作用す
る荷重は地震の速度に略比例しており、減衰係数ｃが一
定の場合、地震のレベルに応じて装置に作用する荷重も
大きくなる。これに対し、上記第２振動レベル以上の大
きな地震を想定した所定以上のレベルの地震（例えば２
５kineレベル）を第３振動レベルとして、減衰係数ｃ
が、 ｃ＜ｃ₃ …(5) となるよう減少させ、高減衰装置１０の破壊を防止する
ことができる。そのため、本発明では、設計荷重以上の
荷重に対し、リリーフ弁２９を作動させ、流路の抵抗を
十分小さくして、減衰係数ｃを減少させることで、装置
保護面での確実性を期している。

【００５１】図１１は本発明の高減衰装置１０につい
て、上述の各振動レベルに応じて減衰係数を設定した場
合の、その特性を示したものである。

【００５２】すなわち、頻度の高い風振動時に生じる減
衰力Ｆ_c まで（第１振動レベル）は、ｃ＝ｃ_a （ｃ_T1＜
ｃ_a ＜ｃ_T ）とし、地震時にそれ以上の減衰力に対して
（第２振動レベル）は、ｃ＝ｃ_b （ｃ₃ ＜ｃ_b ＜ｃ₁ ）
に変化させる。また、装置の保護及び設計の簡便性を図
るために、設計荷重Ｆ_y 以上の力が生じる場合（第３振
動レベル）は、さらに減衰係数ｃを低下させる。

【００５３】図１２は図１１の特性を第１調圧弁１７、
第２調圧弁２７、及びリリーフ弁２９との関係で示した
もので、(a) 第１振動レベルの範囲において、所定の減
衰係数ｃ_a （ｃ₁ ＜ｃ_a ＜ｃ_T ）を与える第１調圧弁１
７と並列に、(b) 第１振動レベルの範囲において生じる
減衰力Ｆ_c に対応する第１の油圧によって開き、第１調
圧弁１７とともに所定の減衰係数ｃ_b （ｃ₃ ＜ｃ_b ＜ｃ
₁ ）を与える第２調圧弁２７と、(c) 設計荷重Ｆ_y に対
応する第２の油圧によって開き、減衰係数ｃを十分減少
させる（流路抵抗をできるだけ小さくする）リリーフ弁
２９とを設けることで、(d) 高減衰装置１０の減衰特性
が図７(d) の形となる。

【００５４】なお、減衰係数ｃの値の設定は、第１調圧
弁１７、第２調圧弁２７、リリーフ弁２９の形状等の設
計（第２リリーフ弁２９については、流路抵抗をできる
だけ小さくする）により実現され、また第２調圧弁２
７、リリーフ弁２９の作動圧はこれらの弁を閉じる方向
に付勢するスプリングのバネ値の設計等により実現され
る。

【００５５】図１３は本発明の高減衰装置１０の他の実
施例を示したもので、図１に示される高減衰装置１０の
構成において、第１調圧弁１７ａ，１７ｂ及び第２調圧
弁２７ａ，２７ｂを設ける代わりに、１種類の調圧弁３
１ａ，３１ｂで油圧に応じて、風外力に対する最適な減
衰係数ｃ_a と、地震動に対する最適な減衰係数ｃ_b （ｃ
_b ＜ｃ_a ）を与えるようにしたものである。

【００５６】図１４は図１３の実施例に用いる調圧弁３
１の一例を示したもので、基本原理は図４で説明したス
リット２５を有する比例弁と同様であるが、調圧弁３１
の上下に形成したスリット３２について、風外力に対す
る減衰係数ｃ_a を与える第１区間３３と地震動に対する
減衰係数ｃ_b を与える第２区間３４とで、スリット３２
部分の勾配を代えている。このようなバルブ形状によ
り、前面の油圧Ｐに応じて、１つの調圧弁で２つの減衰
係数ｃ_a ，ｃ_b を与えることができる。また、図１１を
参照し、設計荷重Ｆ_y に対応する第２の油圧によって、
リリーフ弁２９が開き、減衰係数ｃを減少させる。

【００５７】

【発明の効果】 油圧シリンダー形式の簡単な機構
で、かつコンパクトな装置で高減衰性能を実現してお
り、構造物内への適用が容易である。

【００５８】 調圧弁及びリリーフ弁をピストン内部
に設けた構造であり、シール性を確保することで、性能
安定性及び信頼性の高い装置が作れる。

【００５９】 調圧弁としてポペット弁を用いること
により、温度変化による性能変動の少ない装置が作れ
る。

【００６０】 多折れ線型減衰係数を有する装置であ
り、風外力、地震動に応じて、それぞれ最適な減衰係数
を実現し、構造物の振動を効果的に抑制することができ
る。

【００６１】 所定以上のレベルの大地震に対しては
リリーフ弁により減衰係数を減少させることで、装置に
作用する荷重を減少させることができ、装置の保護が図
れる。

【００６２】また、建物等、各階に設置する減衰装置の
数が規定でき、装置に過大な荷重がかからないことで、
設計が容易となり、取り付け構造等の周りの部材の省力
化も図れ、コンパクトな納まりを実現できる。

【００６３】 本発明の装置を構造物に適用すること
により、受動型の高減衰構造物が実現でき、高い制震効
果が得られる。これにより地震、風等の外乱による揺れ
を大幅に低減でき、建物の構造安全性を高めるととも
に、快適な居住空間を提供できる。

【００６４】 受動的制震機構を与えるものであるた
め、設置の際の構造物の特性に応じた設計及び調整を必
要とするだけであり、複雑な制御システムや付帯設備を
必要とせず、能動型制震機構に比べ低コストで設置する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高減衰装置の基本構造を示したもの
で、(a) は鉛直断面図、(b) はそのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図２】本発明の高減衰装置全体の概要を示すモデル図
である。

【図３】本発明の高減衰装置の一実施例を示す断面図で
ある。

【図４】第１調圧弁の例を示したもので、(a) は正面
図、(b) は側面図（一部断面）である。

【図５】リリーフ弁の一例を示す断面図である。

【図６】本発明に係る高減衰構造物を概念的に示した立
面図である。

【図７】柱梁架構内における高減衰装置と耐震要素とし
てのブレースの配置の一例を示す立面図である。

【図８】本発明を適用した構造物の一層分の振動モデル
図である。

【図９】減衰係数ｃと、複素固有値解析より求めた架構
の１〜３次の減衰定数ｈ₁ 、ｈ₂ 、ｈ₃ 及び１次固有周
期Ｔ₁ との関係を１つにまとめたグラフである。

【図１０】地震応答スペクトルでみた応答低減効果を示
すグラフである。

【図１１】本発明の高減衰装置によって与えられる減衰
係数に関する減衰特性を概略的に示すグラフである。

【図１２】本願の第１の発明の高減衰装置における減衰
係数設定方法を説明するためのグラフである。

【図１３】本願の第２の発明の高減衰装置の基本構造を
示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) はそのＢ−Ｂ断
面図である。

【図１４】本願の第２の発明の高減衰装置に用いる調圧
弁の例を示す概略的な断面図である。

【符号の説明】

１…高減衰構造物、２…柱、３…梁、４…ブレース、１
０…高減衰装置、１１…シリンダー、１２…ピストン、
１４…油圧室、１５、１６…取付部、１７…第１調圧
弁、１８…アキュムレーター、１９…バイパス、２０…
チェック弁、２１…オリフィス、２５…スリット、２６
…スプリング、２７…第２調圧弁、２９…リリーフ弁、
３０…スプリング、３１…調圧弁、３２…スリット、３
３…第１区間、３４…第２区間、３５…スプリング、３
９ａ…ピストンシール、３９ｂ…金属シール、３９ｃ…
フッ素樹脂製シール

フロントページの続き (72)発明者 小堀 鐸二 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 高橋 元一 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 栗野 治彦 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 鎭目 武治 神奈川県相模原市麻溝台１丁目12番１号 カヤバ工業株式会社相模工場内 (72)発明者 古川 邦雄 神奈川県相模原市麻溝台１丁目12番１号 カヤバ工業株式会社相模工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダー本体と、前記シリンダー本体
   内を移動するピストンと、前記シリンダー本体の一端か
   ら出入するピストンロッドと、前記ピストンの両側に形
   成された油圧室と、前記ピストンを貫通して前記両油圧
   室を連通させる複数の流路と、前記両油圧室を連結する
   バイパスに設けたアキュムレーターと、前記バイパスの
   前記油圧室のそれぞれと前記アキュムレーターとの間に
   設けられ、前記油圧室からの油の流出を阻止するための
   一対のチェック弁と、前記バイパスに前記各チェック弁
   と並列に設けたオリフィスとを有し、前記ピストンを貫
   通する前記複数の流路に、前記両油圧室の一方から他方
   へ向かう各方向の第１調圧弁と、各方向の第２調圧弁
   と、各方向のリリーフ弁とを並列に分散配置してなり、
   前記第１調圧弁は前記第２調圧弁及び前記リリーフ弁が
   閉じた状態で、所定の減衰係数ｃ_a を与え、前記第２調
   圧弁は所定の第１の油圧によって開き、前記第１調整圧
   弁とともに所定の減衰係数ｃ_b （ｃ_b ＜ｃ_a ）を与え、
   前記リリーフ弁は前記第１の油圧より大きい所定の第２
   の油圧によって開き、装置の減衰係数を減少させるよう
   設定したことを特徴とする多折れ線型減衰係数を持つ制
   震構造物用高減衰装置。
2. 【請求項２】 シリンダー本体と、前記シリンダー本体
   内を移動するピストンと、前記シリンダー本体の一端か
   ら出入するピストンロッドと、前記ピストンの両側に形
   成された油圧室と、前記ピストンを貫通して前記両油圧
   室を連通させる複数の流路と、前記両油圧室を連結する
   バイパスに設けたアキュムレーターと、前記バイパスの
   前記油圧室のそれぞれと前記アキュムレーターとの間に
   設けられ、前記油圧室からの油の流出を阻止するための
   一対のチェック弁と、前記バイパスに前記各チェック弁
   と並列に設けたオリフィスとを有し、前記ピストンを貫
   通する前記複数の流路に、前記両油圧室の一方から他方
   へ向かう各方向の調圧弁と、各方向のリリーフ弁とを並
   列に分散配置してなり、前記調圧弁は前記リリーフ弁が
   閉じた状態で、所定の第１の油圧までは、所定の減衰係
   数ｃ_a を与え、前記第１の油圧から該第１の油圧より大
   きい所定の第２の油圧までは、所定の減衰係数ｃ_b （ｃ
   _b ＜ｃ_a ）を与え、前記リリーフ弁は前記第２の油圧に
   よって開き、装置の減衰係数を減少させるよう設定した
   ことを特徴とする多折れ線型減衰係数を持つ制震構造物
   用高減衰装置。