JPH09242386A

JPH09242386A - 制振構造物

Info

Publication number: JPH09242386A
Application number: JP5209896A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Maeda; 信之前田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】外観を損なうことなく、制振効果を効果的に
発揮することができる制振構造物を提供することを課題
とする。【解決手段】制振構造物Ａを、既設の建屋１０と、建
屋１０の両側に沿うよう立設した増設フレーム１１，１
１と、これら増設フレーム１１，１１および建屋１０に
連続するよう取り回した制振ワイヤー１２と、制振ワイ
ヤー１２の変位を吸収するためその中間部に配設した減
衰装置１３とからなる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビル等の構
造物の既設，新設を問わず、その耐震性を高めるに際し
て用いて好適な制振構造物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビル等の構造物の耐震性を高める
制振構造の一例として、ワイヤー制振を用いたものがあ
る。例えば図１０（ａ）に示すように、建屋１の上面に
ワイヤー２の両端部が固定され、このワイヤー２が、建
屋１の両側面に沿って例えば建屋１の基礎部に設置され
た減衰機構３に導かれた構成の制振構造物がある。ま
た、他のワイヤー制振構造として、図１１に示すよう
に、建屋１の上面にワイヤー４の両端部が固定され、こ
のワイヤー４が各外壁面１ａに沿って略Ｘ字状に取り回
され、建屋１の例えば基礎部に設置された減衰機構３に
導かれた構成の制振構造物もある。

【０００３】図１０または図１１に示したようなワイヤ
ー２，４を用いた制振構造物では、地震や風等で建屋１
が例えば図中矢印（イ）方向に振動したときに、これに
伴うワイヤー２，４の軸線方向の変位を減衰機構３で減
衰し、ワイヤー２，４に引張力を生じさせることによっ
て建屋１の振動を制振するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の制振構造物には、以下のような問題が存
在する。まず、図１０または図１１において、ワイヤー
２，４が取り回されている略鉛直面と直交する方向（図
１０（ｂ）中矢印（ロ）方向）に地震や風による外力が
作用した場合には、ワイヤー２，４による制振効果が得
られないばかりか、外力によって変形しようとする建屋
１に、このワイヤー２，４によって過大な圧縮方向の軸
力が作用してしまい、建屋１に悪影響を及ぼす可能性が
ある。また、このような制振構造物の構成を、既設の建
屋１に適用しようとした場合、前記圧縮方向の軸力がこ
の建屋１の端部の柱の強度を上回ってしまうことも考え
られる。

【０００５】さらに、図１０に示したワイヤー２を用い
た制振構造物では、ワイヤー２が、建屋１の上面〜側面
〜底面と取り回されているため、ワイヤー２の端部から
制振装置３に至るまでの距離が長く、ワイヤー２自体の
伸びが制振効果の低下を招くという問題もある。

【０００６】一方、図１１に示したワイヤー４を用いた
制振構造物においては、ワイヤー４の取り回し長さが短
いために上記問題は回避できるものの、建屋１の外壁面
１ａに沿ってワイヤー４が取り回されているため、建屋
１の外観を損なってしまうという問題がある。

【０００７】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、外観を損なうことなく、制振効果を効果的
に発揮することができる制振構造物を提供することを課
題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
建屋と、該建屋の両側に立設された二基一対の増設フレ
ームと、前記増設フレームと前記建屋とに連続するよう
架設された引張材と、該引張材の軸線方向の変位を吸収
するよう介在された減衰装置とを備えてなることを特徴
としている。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載の制
振構造物において、前記増設フレームが、前記建屋に一
体に設けられた支持部材に、水平方向の変位を拘束しか
つ鉛直方向の変位を許容するよう支持されていることを
特徴としている。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載の制振構造物において、前記減衰装置に入力される
前記引張材の変位を増幅する増幅機構が備えられている
ことを特徴としている。

【００１１】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
のいずれかに記載の制振構造物において、前記引張材
が、前記増設フレーム内で取り回されていることを特徴
としている。

【００１２】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
のいずれかに記載の制振構造物において、前記引張材の
両端が前記建屋の上端部の両側にそれぞれ固定されてな
り、かつ前記引張材が、前記建屋の上端部の両側から斜
め上方に延在するよう取り回されていることを特徴とし
ている。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る制振構造物の
第一ないし第四の実施の形態の例を、図１ないし図９を
参照して説明する。

【００１４】［第一の実施の形態］図１に示すように、
制振構造物Ａは、例えば平面視矩形で既設の建屋１０
と、建屋１０の両側に沿うよう立設された増設フレーム
１１，１１と、これら増設フレーム１１，１１および建
屋１０に取り回された制振ワイヤー（引張材）１２と、
制振ワイヤー１２の中間部に配設された減衰装置１３と
から概略構成されている。

【００１５】各増設フレーム１１は、例えば鉄骨製の立
体トラス構造で、その高さが建屋１０よりも所定寸法高
く設定され、かつその剛性が建屋１０よりも十分高く設
定されている。

【００１６】図１（ａ）に示すように、各増設フレーム
１１は、その上端部と中間部の複数箇所において、建屋
１０に支持部材１４を介して支持されている。図２およ
び図３に示すように、支持部材１４は、一端部が建屋１
０の側面１０ａに固定され、他端部には水平面内に位置
する平面視ロ字状の支持フレーム１４ａが形成されて、
ここに増設フレーム１１が挿通された形態となってい
る。そして、図３に示したように、支持フレーム１４ａ
の内側の四隅には、増設フレーム１１の四隅に当接する
ガイド部材１５，１５，…が設けられている。各ガイド
部材１５は、例えばベアリング等からなり、増設フレー
ム１１が上下方向に摺動自在となるよう支持する構成と
なっている。これにより、各増設フレーム１１は、支持
フレーム１４によって水平方向の変位が拘束され、かつ
上下方向の変位が許容されるよう支持された構成となっ
ている。

【００１７】図１（ａ）に示したように、制振ワイヤー
１２はその中間部１２ａが、建屋１０の上面１０ｂの中
央部において固定部材１６によって固定されており、建
屋１０の上面１０ｂの両端部に設けられたワイヤーガイ
ド１７，１７を介して両側の増設フレーム１１，１１に
導かれている。各ワイヤーガイド１７は、例えばＣ字状
あるいはリング状をなしており、そこに挿通される制振
ワイヤー１２の鉛直方向の変位を拘束し、軸線方向（水
平方向）の変位を許容するようになっている。そして、
この制振ワイヤー１２は、増設フレーム１１，１１の上
端部に設けられた滑車１８，１８によってその方向が変
換され、増設フレーム１１，１１の内方を通って略鉛直
下方に導かれ、さらに、増設フレーム１１，１１の下方
の基礎中に設けられた滑車１９，１９によってその方向
が水平に変換されている。このようにして建屋１０の下
方に導かれた制振ワイヤー１２は、その両端部１２ｂ，
１２ｂが前記減衰装置１３に固定されている。

【００１８】減衰装置１３には、二個一対のドラム２
０，２０が備えられており、これらドラム２０，２０に
制振ワイヤー１２の両端部１２ｂ，１２ｂがそれぞれ固
定されている。各ドラム２０は、回転軸２０ａを中心と
して回転自在に支持されており、これが回転することに
よって制振ワイヤー１２が巻取・繰出されるようになっ
ている。そして、双方のドラム２０，２０は、スプリン
グ等の付勢部材２１によって接続されており、これによ
って双方のドラム２０，２０が制振ワイヤー１２を巻き
取る方向に回転するよう付勢されている。

【００１９】さらに、制振ワイヤー１２の途中には、そ
の変位量を増幅するため、図４に示すような増幅機構２
２が備えられている。増幅機構２２は、制振ワイヤー１
２の中間部１２ａ側が接続される入力側ロッド２３と、
出力側ロッド２４と、入力側ロッド２３の変位を増速し
て出力側ロッド２４を変位させる増速ギヤ２５とからな
っている。これにより、制振ワイヤー１２の中間部１２
ａの変位が、入力側ロッド２３から入力されて増速ギヤ
２５で増幅され、出力側ロッド２４から制振ワイヤー１
２の端部１２ｂ側に伝達されるようになっている。この
増幅機構２２について、さらに詳しくは、特願平６−２
２７０６８号を参照されたい。

【００２０】上述した構成からなる制振構造物Ａでは、
風や地震等により建屋１０が水平方向に振動する場合に
は、これに伴って変位しようとする制振ワイヤー１２の
変位が減衰装置１３によって減衰され、建屋１０の振動
が制振されるようになっている。このときに、増設フレ
ーム１１，１１は、支持部材１４，１４，…によって、
水平方向の変位が拘束され、かつ鉛直方向の変位が許容
された構成となっている。したがって、図５（ａ）に示
すように、建屋１０が剪断変形する場合には、増設フレ
ーム１１，１１の水平方向の変形により、制振ワイヤー
１２の全長が伸びる方向に変位するため、この変位を減
衰装置１３で減衰するようになっている。また、図５
（ｂ）に示すように、建屋１０が曲げ変形する場合に
は、支持部材１４，１４，…によって、増設フレーム１
１，１１は曲げ変形せずに単に水平方向に変形するのみ
であるので、この場合にも制振ワイヤー１２が、その全
長が伸びる方向に変位することになり、この変位が減衰
装置１３で減衰されるようになっている。しかも、この
場合、建屋１０の鉛直方向の変形が制振ワイヤー１２を
介して増設フレーム１１，１１に伝達されるので、鉛直
方向の付加軸力はこれら増設フレーム１１，１１によっ
て支持されることになる。

【００２１】また、制振ワイヤー１２には、減衰装置１
３に入力される制振ワイヤー１２の変位を増幅する増幅
機構２２が備えられた構成となっている。これにより、
建屋１０の微少な変位も、増幅機構２２で増幅すること
によって減衰装置１３で減衰することが可能となるの
で、制振効果をより効果的なものとすることができる。
さらには、建屋１０が変形能の低い既存の建物であるの
で、特に好適に適用することが可能である。

【００２２】［第二の実施の形態］次に、本発明に係る
制振構造物の第二の実施の形態ついて、図６を参照して
説明する。この図において、前記第一の実施の形態と共
通する構成については同符号を付し、その説明を省略す
る。

【００２３】図６に示すように、制振構造物Ｂは、建屋
１０と、その両側に立設された増設フレーム３０，３０
と、これら建屋１０と増設フレーム３０，３０とに配設
された制振ワイヤー（引張材）３１と、制振ワイヤー３
１の変位を減衰する減衰装置１３とから概略構成されて
いる。

【００２４】増設フレーム３０，３０は、建屋１０に対
して十分高い剛性を有しており、建屋１０と略同じ高さ
を有している。各増設フレーム３０は、フレームのみと
してもよいし、また、その内部空間を建物として利用す
ることも可能である。

【００２５】制振ワイヤー３１は、その両端部３１ａ，
３１ａが建屋１０の上部の両端部に固定されており、増
設フレーム３０，３０の上端部の建屋１０側に設けられ
た滑車３２，３２によってその方向が変換され、増設フ
レーム３０，３０の下方の建屋１０から離間した側に設
けられた滑車３３，３３に向けて斜め下方に取り回され
ている。そして、滑車３３，３３によって建屋１０の下
方に導かれた制振ワイヤー３１の中間部３１ｂに前記減
衰装置１３が接続された構成となっている。さらに、こ
の制振ワイヤー３１には、図４に示したような増幅機構
２２が配設されている。

【００２６】上述した制振構造物Ｂでは、前記第一の実
施の形態で示した制振構造物Ａと同様、建屋１０に生じ
た振動を、制振ワイヤー３１と減衰装置１３とによって
制振することができる。しかも、この制振構造物Ｂで
は、制振ワイヤー３１が増設フレーム３０内に取り回さ
れており、建屋１０自体にはその両端部３１ａ，３１ａ
が固定されているのみであるので、建屋１０の外観を損
なうこともなく、また施工中に既設の建屋１０の使用を
中止する必要がない。しかも、増設フレーム３０を建物
として利用すれば、空間の有効利用を図ったうえでその
制振性能の向上を図ることも可能である。

【００２７】［第三の実施の形態］次に、本発明に係る
制振構造物の第三の実施の形態について、図７を参照し
て説明する。この図において、前記第一および第二の実
施の形態と共通する構成については同符号を付し、その
説明を省略する。

【００２８】図７に示すように、制振構造物Ｃは、建屋
１０と、その両側に立設された増設フレーム４０，４０
と、これら建屋１０と増設フレーム４０，４０とに配設
された制振ワイヤー（引張材）４１と、制振ワイヤー４
１の変位を減衰する減衰装置１３とから概略構成されて
いる。

【００２９】増設フレーム４０，４０は、建屋１０に対
して十分高い剛性を有しており、建屋１０よりも所定寸
法高く設定されている。各増設フレーム４０は、前記第
二の実施の形態における増設フレーム３０と同様、フレ
ームのみとしてもよいし、また、その内部空間を建物と
して利用することも可能である。

【００３０】制振ワイヤー４１は、その両端部４１ａ，
４１ａが建屋１０の上部の両端部に固定され、増設フレ
ーム４０，４０の上端部の建屋１０側に設けられた滑車
４２，４２によって斜め上方に向けて導かれた後にその
方向が変換され、増設フレーム４０，４０の下方におい
て建屋１０から離間した側に設けられた滑車４３，４３
に向けて、斜め下方に取り回されている。そして、滑車
４３，４３によって建屋１０の下方に導かれた制振ワイ
ヤー４１の中間部４１ｂに前記減衰装置１３が接続され
た構成となっている。さらに、この制振ワイヤー４１に
は、図４に示したような増幅機構２２が配設されてい
る。

【００３１】上述した制振構造物Ｃでは、前記第二の実
施の形態の制振構造物Ｂと全く同様の効果を奏すること
ができる。さらにこの制振構造物Ｃでは、建屋１０の両
端部に固定された制振ワイヤー４１の両端部４１ａ，４
１ａが、建屋１０よりも高い増設フレーム４０，４０の
上端部に設けられた滑車４２，４２によって、斜め上方
に取り回された構成となっている。これにより、建屋１
０が振動したときには、制振ワイヤー４１によって建屋
１０に伝達される減衰力（軸力）を斜め上方に作用させ
ることができる。

【００３２】［第四の実施の形態］次に、本発明に係る
制振構造物の第四の実施の形態について、図８を参照し
て説明する。この図において、前記第一ないし第三の実
施の形態と共通する構成については同符号を付し、その
説明を省略する。

【００３３】図８に示すように、制振構造物Ｄは、建屋
１０と、その両側に立設された増設フレーム５０，５０
と、これら建屋１０と増設フレーム５０，５０とに配設
された制振ワイヤー（引張材）５１と、制振ワイヤー５
１の変位を減衰する減衰装置５２とから概略構成されて
いる。

【００３４】増設フレーム５０，５０は、建屋１０に対
して十分高い剛性を有しており、建屋１０よりも所定寸
法高く設定されている。各増設フレーム５０は、前記第
二の実施の形態における増設フレーム３０と同様、フレ
ームのみとしてもよいし、また、その内部空間を建物と
して利用することも可能である。

【００３５】制振ワイヤー５１は、その両端部５１ａ，
５１ａが増設フレーム５０，５０の上端部の建屋１０側
に固定されており、建屋１０の上面に沿って配設されて
いる。さらに制振ワイヤー５１の中間部５１ｂには、建
屋１０の上面に設置された減衰装置５２が接続された構
成となっている。さらに、この制振ワイヤー５１には、
図４に示したような増幅機構２２が配設されている。

【００３６】上述した制振構造物Ｄでは、前記第二の実
施の形態の制振構造物Ｂと全く同様の効果を奏すること
ができる。さらにこの制振構造物Ｄでは、制振ワイヤー
５１が、建屋１０の上面に沿って取り回されてその両端
部５１ａ，５１ａが増設フレーム５０，５０の上端部に
固定された構成となっているので、前記第一ないし第三
の実施の形態で示した制振構造物Ａ，Ｂ，Ｃの制振ワイ
ヤー１２，４１，５１に比較して、その全長を短くする
ことができる。したがって、制振ワイヤー５１自体の伸
びも抑えることができ、その制振効果をより効果的に発
揮することができる。さらには、制振ワイヤー５１の配
設工事が、建屋１０の上面のみで行われるため、工事中
の建屋１０の使用に差し支えが生じることがない。

【００３７】なお、上記第一ないし第四の実施の形態に
おいて、建屋１０については、既設、新設を問うもので
はない。

【００３８】また、増設フレーム１１，３０，４０，５
０については、その剛性を確保するため、鉄骨トラス構
造以外の、例えば充填コンクリート造等の構造を採用し
てもよい。

【００３９】さらに、制振ワイヤー１２，３１，４１，
５１の変位を減衰する減衰装置１３，５２は、上記のも
のに限定するものではない。例えば、図９（ａ）に示す
ように、ドラム２０と、これを支持する支持台５５との
間に粘弾性体５６を介在させる構成としたり、図９
（ｂ）に示すように、ドラム２０の回転をオイルダンパ
ーや引張降伏型の鋼材ダンパー５７で付勢するようにし
てもよいし、さらには図９（ｃ）に示すように、ドラム
２０の回転を、剪断降伏型の鋼材ダンパーや粘弾性体を
用いたダンパー５８で付勢するようにしてもよい。さら
に、制振ワイヤー１２，３１，４１，５１については、
その全長をワイヤーで構成する必要はなく、その一部を
鋼製のロッド等で構成するようにしてもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る制
振構造物によれば、建屋と、建屋の両側に立設した増設
フレームと、前記増設フレームと前記建屋とに連続する
よう架設した引張材と、該引張材の軸線方向の変位を吸
収する減衰装置とを備えてなる構成となっている。ま
た、請求項２に係る制振構造物によれば、増設フレーム
を、建屋に設けた支持部材によって、水平方向の変位を
拘束しかつ鉛直方向の変位を許容するよう支持する構成
とした。これにより、風や地震等により建屋が水平方向
に振動した場合には、これに伴なう引張材の変位が減衰
装置で減衰されて、建屋の振動を制振することができ
る。このときに、増設フレームが水平方向の変位が拘束
され、かつ鉛直方向の変位が許容された構成となってい
るので、建屋の変位の方向に拘わらず、制振効果を発揮
することができる。しかも、建屋の鉛直方向の変形が引
張材を介して増設フレームに伝達されるので、鉛直方向
の付加軸力はこれら増設フレームによって支持されるこ
とになり、建屋の端部の柱に過度な軸力が作用するのを
防止することができる。

【００４１】請求項３に係る制振構造物によれば、減衰
装置に入力される引張材の変位を増幅する増幅機構を備
える構成とした。これにより、建屋の微少な変位も、増
幅機構で増幅することによって減衰装置で減衰すること
が可能となるので、制振効果をより効果的なものとする
ことができ、さらには、変形能の低い既存の建物に適用
するにも好適である。

【００４２】請求項４に係る制振構造物によれば、引張
材を増設フレーム内で取り回す構成とした。これによ
り、建屋の外観を損なうこともなく、また、建屋が既設
のものである場合にも、施工中に建屋の使用を中止する
ことなく、円滑に工事を行うことができる。

【００４３】請求項５に係る制振構造物によれば、引張
材の両端を、建屋の上端部の両側にそれぞれ固定し、か
つこの引張材を、建屋の上端部の両側から斜め上方に延
在するよう取り回す構成とした。これにより、建屋が振
動したときには、引張材によって建屋に伝達される減衰
力（軸力）を斜め上方に作用させることができる。さら
には、引張材の配設工事が、建屋の上面の両側でのみ行
われるため、建屋が既設のものである場合にも、工事中
の建屋の使用に差し支えが生じることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制振構造物の第一の実施の形態を
示す図であって、（ａ）立断面図、（ｂ）平面図であ
る。

【図２】前記制振構造物の一部を示す立断面図である。

【図３】図２の平断面図である。

【図４】前記制振構造物に備えた引張材の変位の増幅機
構の一例を示す斜視図である。

【図５】前記制振構造物の変形モデル図である。

【図６】本発明に係る制振構造物の第二の実施の形態を
示す立断面図である。

【図７】本発明に係る制振構造物の第三の実施の形態を
示す立断面図である。

【図８】本発明に係る制振構造物の第四の実施の形態を
示す立断面図である。

【図９】前記制振構造物に備えた減衰機構の他の例を示
す立断面図である。

【図１０】従来の制振構造物の一例を示す立断面図であ
る。

【図１１】従来の制振構造物の他の一例を示す立断面図
である。

【符号の説明】

１０建屋１１，３０，４０，５０増設フレーム１２，３１，４１，５１制振ワイヤー（引張材）１３，５２減衰装置１４支持部材２２増幅機構Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ制振構造物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建屋と、該建屋の両側に立設された二基
一対の増設フレームと、前記増設フレームと前記建屋と
に連続するよう架設された引張材と、該引張材の軸線方
向の変位を吸収するよう介在された減衰装置とを備えて
なることを特徴とする制振構造物。
【請求項２】請求項１記載の制振構造物において、前
記増設フレームが、前記建屋に一体に設けられた支持部
材に、水平方向の変位を拘束しかつ鉛直方向の変位を許
容するよう支持されていることを特徴とする制振構造
物。
【請求項３】請求項１または２記載の制振構造物にお
いて、前記減衰装置に入力される前記引張材の変位を増
幅する増幅機構が備えられていることを特徴とする制振
構造物。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載の制
振構造物において、前記引張材が、前記増設フレーム内
で取り回されていることを特徴とする制振構造物。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかに記載の制
振構造物において、前記引張材の両端が前記建屋の上端
部の両側にそれぞれ固定されてなり、かつ前記引張材
が、前記建屋の上端部の両側から斜め上方に延在するよ
う取り回されていることを特徴とする制振構造物。