JPH10292666A

JPH10292666A - 制振装置及びこの制振装置を用いた耐震・耐風構造

Info

Publication number: JPH10292666A
Application number: JP11757097A
Authority: JP
Inventors: Isanari Soda; 五月也曽田; Kenichi Kashihara; 健一樫原; Yasuo Kuroki; 安男黒木; Hiroshi Ota; 寛太田
Original assignee: Konoike Construction Co Ltd
Current assignee: Konoike Construction Co Ltd
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【目的】粘弾性体を用いた制振装置の有する構造が簡
易で、かつ、低コストであるという利点を生かしなが
ら、地震や強風等の外乱によって生じる構造物の振動に
対して、大きな減衰能力と安定した減衰特性を有する制
振装置を提供すること。【構成】制振装置２を、一辺を建築構造物の柱１１ａ
に固定した板体２４ａと、一辺を柱１１ａに対向する建
築構造物の柱１１ｂに固定し、板体２４ａと略平行に配
設した板体２４ｂと、両方の板体２４ａ，２４ｂの間に
充填した粘弾性体２５とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震や強風等の外
力によって生じる構造物の振動を減衰させるために用い
られる制振装置及び制振装置を用いた耐震・耐風構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地震や強風等の外力に対する建築物の制
振又は耐震の方策が要望されているが、この要望に応え
るため、従来より、 (1) 柱・梁等の断面を大きくして構造物の剛性を向上さ
せる方法 (2) 壁あるいはブレースを設置して構造物の耐力を向上
させる方法 (3) 柱や梁の剪断補強等により靱性を向上させる方法 (4) 地震や強風等の外力のエネルギを構造物に入力させ
ない方法、具体的には、ＴＭＤ等の付加質量方式、ダン
パーを設置するパッシプ制振方式、それらを積極的に制
御するアクティブ制振方式、免震構造方式等が提案さ
れ、実用化されてきている。

【０００３】しかし、上記従来の制振方法のうち、(1)
の方法は、有効な居住内部空間が減少する等の問題があ
り、(2)の方法は、壁あるいはブレースを設置する個所
について制約を受け、高い耐力と剛性を持つために周囲
の本体構造物が先に破壊されることがある等の問題があ
り、(3)の方法は、周囲の本体構造物への影響は小さい
ものの、終局時の水平変位までは制御できず、施工が複
雑となり、工期及び建築コストの点で問題があり、(4)
の方法は、付加質量やダンパーと構造物自体の固有振動
数の同調が難しく、また、構造物の重量が大きくなる
と、制振装置や免震装置の構築コストが高くなる等の問
題があった。

【０００４】ところで、近年になって、構造が簡易で、
かつ、低コストの振動の減衰方法として、ブレース構造
に粘弾性体を用いた制振装置を組み込み、この制振装置
内に充填された粘弾性体の剪断変形によって地震や強風
等の外力によって生じる構造物の振動を減衰させる方法
が注目されてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このブ
レース構造に粘弾性体を用いた制振装置を組み込む方法
は、上記のとおり、構造が簡易で、かつ、低コストであ
るという利点を有するものの、ブレース構造に組み込む
粘弾性体を用いた制振装置の制振能力（粘弾性体の量）
が小さいため、大地震等により極めて大きな振動が構造
物に生じると、減衰能力が不足し、このため、構造物に
被害が生じることを完全には防止することができないと
いう問題点を有していた。

【０００６】また、このブレース構造に粘弾性体を用い
た制振装置を組み込む方法は、制振装置を配設する位置
に制約があるため、制振装置を配設することにより、構
造物の任意の位置に、任意の形状の開口部を形成するこ
とが困難になる等、構造物の設計の自由度が小さくなる
という問題点を有していた。

【０００７】本発明は、従来の粘弾性体を用いた制振装
置及びこの制振装置を用いた耐震・耐風構造の有する問
題点に鑑み、粘弾性体を用いた制振装置の有する構造が
簡易で、かつ、低コストであるという利点を生かしなが
ら、地震や強風等の外力によって生じる構造物の振動に
対して、大きな減衰能力と安定した減衰特性を有する制
振装置及びこの制振装置を用いた耐震・耐風構造を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の制振装置は、一辺を鉛直材に固定した板体
と、一辺を前記鉛直材に対向する鉛直材に固定し、前記
板体と略平行に配設した板体と、両方の板体の間に充填
した粘弾性体とから構成したことを特徴とする。

【０００９】この制振装置は、一辺をそれぞれ対向する
鉛直材に固定した板体間に粘弾性体を充填して構成して
いるため、制振能力を大きくすることができ、地震や強
風等の外力によって生じる構造物の振動に対して大きな
減衰能力を有するとともに、構造物の水平変位に対して
有効に抵抗できる形状をしているため、安定した減衰特
性を有するものとなる。また、この制振装置は、制振装
置を配設する位置に制約が少ないため、構造物の設計の
自由度が大きく、構造物の任意の位置に、任意の形状の
開口部を形成することが可能となる。

【００１０】この場合において、前記板体の一辺を形鋼
等から構成される補強材を介して鉛直材に固定するよう
にすることができる。

【００１１】これにより、制振装置の固定を簡易、かつ
確実に行うことができるとともに、板体の面内の曲げ強
度を向上することができ、制振装置の耐久性を向上する
ことができる。

【００１２】そして、この制振装置は、制振装置の板体
の一辺を構造物の柱に固定して用いたり、制振装置の板
体の一辺を補助柱に固定し、該補助柱の上下端を構造物
の対向する梁間に固定して用いることができる。

【００１３】これにより、特に、制振装置の板体の一辺
を補助柱に固定し、補助柱の上下端を構造物の対向する
梁間に固定することにより、制振装置の制振能力が大き
くなるように、制振装置の形状及び設置位置を設定する
ことができる。

【００１４】また、制振装置に作用する過大な引張応力
と圧縮応力に対して、これらの応力を開放する応力解放
機構を配設することができる。

【００１５】これにより、通常の振動に対しては、制振
装置の変形によってこれを減衰させ、大きな振動に対し
ては、応力解放機構によって過大な応力を開放するよう
にし、これにより、制振装置及び周囲の構造物が降伏、
破損することを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の制振装置及びこの
制振装置を用いた耐震・耐風構造の実施の形態を図面に
基づいて説明する。

【００１７】図１〜図２は、本発明の制振装置を用いた
耐震・耐風構造の第１実施例を示す。この耐震・耐風構
造１Ａに用いる制振装置２は、図２に示すように、一方
の補強材２１ａに、対向する柱１１ａ，１１ｂ及び梁１
２ａ，１２ｂにより区画される部分の大きさに応じて、
間隔を調整する隔調整用の連結部材２２ａ及び副補強材
２３ａを介して端部を固定した１枚の板体２４ａと、他
方の補強材２１ｂに、隔調整用の連結部材２２ｂ及び副
補強材２３ｂを介して端部を固定し、補強材２１ａに固
定した板体２４ａを挟持するように配設した２枚の板体
２４ｂ，２４ｂと、補強材２１ａに固定した板体２４ａ
と補強材２１ｂに固定した板体２４ｂ，２４ｂとの間に
充填した粘弾性体２５，２５とから構成する。

【００１８】ところで、一辺を一方の柱１１ａに固定し
た板体２４ａと他方の柱１１ｂに固定した板体２４ｂ，
２４ｂとの間に粘弾性体２５，２５を充填して構成した
制振装置２のダンパー有効率ｅp（式（１）による。）
は、従来のブレース構造に組み込むようにした粘弾性を
用いた制振装置のダンパー有効率ｅb（式（２）によ
る。）と比較して、表１に示すように、対向する柱１１
ａ，１１ｂ及び梁１２ａ，１２ｂにより区画される部分
の大きさ、形状にかかわらず、大きくなることから（特
に、幅（スパン）Ｄ≧高さ（階高）Ｈの場合に顕著とな
る。）、地震や強風等の外力によって生じる構造物の振
動に対して大きな減衰能力を有するとともに、構造物の
水平変位に対して有効に抵抗できる形状をしているた
め、安定した減衰特性を有するものとなる。

【００１９】ｅp＝Ｄ²／Ｈ² ・・・・・（１）ｅb＝Ｄ²／（Ｄ²＋Ｈ²）・・・・・（２）ここで、Ｄ：幅（スパン）Ｈ：高さ（階高）である。

【００２０】

【表１】

【００２１】この場合において、補強材２１ａに固定し
た板体２４ａ及び補強材２１ｂに固定した板体２４ｂ，
２４ｂの枚数は、本実施例のものに限定されず、両方を
１枚ずつとしたり、一方を２枚以上とし、他方を、一方
の板体を挟持するように配設した、それより１枚多い複
数枚とし、それぞれの板体の間に粘弾性体を充填して構
成することができ、これにより、制振装置の制振能力を
調節することができる。

【００２２】この制振装置２は、図１に示すように、そ
の一方の補強材２１ａを構造物の一方の柱１１ａに固定
するとともに、他方の補強材２１ｂを一方の柱１１ａに
対向する構造物の他方の柱１１ｂに固定するようにす
る。

【００２３】ところで、本実施例において、各部材の接
合は、柱１１ａ，１１ｂと補強材２１ａ，２１ｂとをボ
ルト（柱１１ａ，１１ｂが鉄筋コンクリート柱の場合に
は、アンカーボルト等）・ナット１３ａ，１３ｂによ
り、補強材２１ａ，２１ｂと連結部材２２ａ，２２ｂと
をボルト・ナット２６ａ，２６ｂにより、連結部材２２
ａ，２２ｂと副補強材２３ａ，２３ｂとを変形の自由度
を高めるためピン２７ａ，２７ｂにより、また、副補強
材２３ａ，２３ｂと板体２４ａ，２４ｂ，２４ｂとを溶
接により、それぞれ接合するようにしているが、各部材
の接合方法は、それぞれ任意の接合方法を採用すること
ができる。

【００２４】また、通常の振動に対しては、制振装置２
の変形によってこれを減衰させるようにし、大きな振動
に対しては、過大な応力を開放するようにして、制振装
置２及び周囲の構造物が降伏、破損することを防止する
ようにする応力解放機構を配設することができる。図３
は、この応力解放機構の一例を示し、補強材２１ａと副
補強材２３ａを接続する連結部材２２ａのボルト挿通孔
２８ａを長孔に形成することにより、制振装置２に過大
な応力が作用した場合に、ボルト・ナット２６ａによる
締付力（摩擦力）に打ち勝って、補強材２１ａ及び副補
強材２３ａと連結部材２２ａとに相対的なすべりを生じ
させ、これにより、過大な応力を開放するようにするも
のである。

【００２５】また、本実施例においては、制振装置２の
補強材２１ａ，２１ｂに、隔調整用の連結部材２２ａ，
２２ｂ及び副補強材２３ａ，２３ｂを介して板体２４
ａ，２４ｂ，２４ｂを固定するようにしたが、対向する
柱１１ａ，１１ｂ及び梁１２ａ，１２ｂにより区画され
る部分の大きさによっては、図４に示す第２実施例の制
振装置を用いた耐震・耐風構造１Ｂのように、隔調整用
の連結部材２２ａ，２２ｂ及び副補強材２３ａ，２３ｂ
を省略して、柱１１ａ，１１ｂに固定する補強材２１
ａ，２１ｂに、板体２４ａ，２４ｂ，２４ｂをそれぞれ
直接固定することもできる。

【００２６】この場合、さらに補強材２１ａ，２１ｂを
省略して、柱１１ａ，１１ｂに、板体２４ａ，２４ｂ，
２４ｂをそれぞれ直接固定することもできる。

【００２７】また、上記第１〜第２実施例においては、
制振装置２を、対向する柱１１ａ，１１ｂ及び梁１２
ａ，１２ｂにより区画される部分の略全面を覆うように
配設するようにしたが、構造物の形状や設計上の都合等
により、図５に示す第３実施例の制振装置を用いた耐震
・耐風構造１Ｃのように、その一部に開口３１，３２を
残して、制振装置２を配設することができる。この場
合、本実施例に示すように、制振装置２の一方の補強材
２１ａを、さらに、補助柱２０ａを介して、構造物の対
向する梁１２ａ，１２ｂ間に架設するように固定するこ
とができる。また、本実施例においては、梁１２ａ，１
２ｂと補助柱２０ａとをボルト（梁１２ａ，１２ｂが鉄
筋コンクリート梁の場合には、アンカーボルト等）・ナ
ット１４ａ，１４ｂにより接合するようにしているが、
接合方法は、これに限定されず、任意の接合方法を採用
することができる。そして、本実施例のように、補助柱
２０ａを用いて制振装置２を固定することにより、制振
装置２のダンパー有効率ｅpが大きくなるように、幅
（スパン）Ｄと高さ（階高）Ｈの関係を任意に設定する
ことができる。

【００２８】また、上記第１〜第２実施例においては、
この制振装置２を、その一方の補強材２１ａを構造物の
一方の柱１１ａに固定するとともに、他方の補強材２１
ｂを一方の柱１１ａに対向する構造物の他方の柱１１ｂ
に固定するようにしたが、構造物の形状や設計上の都合
等により、図６に示す第４実施例の制振装置を用いた耐
震・耐風構造１Ｄのように、制振装置２を固定した両方
の補助柱２０ａ，２０ｂを構造物の対向する梁１２ａ，
１２ｂ間に架設するように固定することができる。この
場合、制振装置２を、梁１２ａ，１２ｂの反曲点の近
傍、特に、反曲点を含むように配設することにより、安
定した減衰特性を得ることができる。また、本実施例に
おいては、梁１２ａ，１２ｂと補助柱２０ａ，２０ｂと
をボルト（梁１２ａ，１２ｂが鉄筋コンクリート梁の場
合には、アンカーボルト等）・ナット１４ａ，１４ｂに
より接合するようにしているが、接合方法は、これに限
定されず、任意の接合方法を採用することができる。そ
して、本実施例のように、補助柱２０ａ，２０ｂを用い
て制振装置２を固定することにより、制振装置２のダン
パー有効率ｅpが大きくなるように、幅（スパン）Ｄと
高さ（階高）Ｈの関係を任意に設定することができる。

【００２９】なお、本発明の制振装置２は、上記第１〜
第４実施例に示すように、対向する柱１１ａ，１１ｂ及
び梁１２ａ，１２ｂにより区画される部分に配設するこ
とができるため、例えば、集合住宅等のスパン中央部に
存在する束壁の外面に設置したり、腰壁を利用して設置
することができるほか、無梁版構造の構造物にも設置す
ることができ、その適用範囲は、新設、既設の構造物を
問わず、極めて広いものである。

【００３０】

【発明の効果】本発明の制振装置は、一辺をそれぞれ対
向する鉛直材に固定した板体間に粘弾性体を充填して構
成しているため、制振能力を大きくすることができ、地
震や強風等の外力によって生じる構造物の振動に対して
大きな減衰能力を有するとともに、構造物の水平変位に
対して有効に抵抗できる形状をしているため、安定した
減衰特性を有するものとなる。また、この制振装置は、
その配設位置に制約が少ないため、構造物の設計の自由
度が大きく、構造物の任意の位置に、任意の形状の開口
部を形成することが可能となる。

【００３１】また、板体の一辺を補強材を介して構造物
の柱に固定するようにすることにより、制振装置の固定
を簡易、かつ確実に行うことができるとともに、板体の
面内の曲げ強度を向上することができ、制振装置の耐久
性を向上することができる。

【００３２】また、制振装置の板体の一辺を補助柱に固
定し、補助柱の上下端を構造物の対向する梁間に固定す
ることにより、制振装置の制振能力が大きくなるよう
に、制振装置の形状及び設置位置を設定することができ
る。

【００３３】また、制振装置に作用する過大な引張応力
と圧縮応力に対して、これらの応力を開放する応力解放
機構を配設することにより、通常の振動に対しては、制
振装置の変形によってこれを減衰させ、大きな振動に対
しては、応力解放機構によって過大な応力を開放するよ
うにし、これにより、制振装置及び周囲の構造物が降
伏、破損することを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制振装置を用いた耐震・耐風構造の第
１実施例を示す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線の拡大断面図である。

【図３】応力解放機構の一例を示す断面図である。

【図４】本発明の制振装置を用いた耐震・耐風構造の第
２実施例を示す正面図である。

【図５】本発明の制振装置を用いた耐震・耐風構造の第
３実施例を示す正面図である。

【図６】本発明の制振装置を用いた耐震・耐風構造の第
４実施例を示す正面図である。

【符号の説明】

１１ａ柱１１ｂ柱１２ａ梁１２ｂ梁２制振装置２０ａ補助柱２０ｂ補助柱２１ａ補強材２１ｂ補強材２４ａ板体２４ｂ板体２５粘弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田寛大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号株式会社鴻池組内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一辺を鉛直材に固定した板体と、一辺を
前記鉛直材に対向する鉛直材に固定し、前記板体と略平
行に配設した板体と、両方の板体の間に充填した粘弾性
体とから構成したことを特徴とする制振装置。
【請求項２】前記板体の一辺を補強材を介して鉛直材
に固定するようにしたことを特徴とする請求項１記載の
制振装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の制振装置を用いた
耐震・耐風構造において、制振装置の板体の一辺を構造
物の柱に固定したことを特徴とする耐震・耐風構造。
【請求項４】請求項１又は２記載の制振装置を用いた
耐震・耐風構造において、制振装置の板体の一辺を補助
柱に固定し、該補助柱の上下端を構造物の対向する梁間
に固定したことを特徴とする耐震・耐風構造。
【請求項５】制振装置に作用する過大な引張応力と圧
縮応力に対して、これらの応力を開放する応力解放機構
を配設したことを特徴とする請求項３又は４記載の耐震
・耐風構造。