JPH11270623A

JPH11270623A - 張力構造用振動エネルギ―吸収装置及びその施工法

Info

Publication number: JPH11270623A
Application number: JP11014399A
Authority: JP
Inventors: Toru Takeuchi; 徹竹内; Hiroshi Nakamura; 博志中村; Mamoru Iwata; 衛岩田; Akio Harada; 昭穂原田; Kimio Saito; 公男斎藤
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-22
Publication date: 1999-10-05
Anticipated expiration: 2019-01-22
Also published as: JP3389521B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大きな空間を覆う構造物の鉛直方向の変形を
軽減させ、振動を減衰させる。【解決手段】第１張力材２の端部の周囲に心材５を固
着し、心材５の側面に粘弾性体シート７と鋼板６を交互
に単層又は複層で積層固着し、外側の鋼板の周囲を拘束
材で固着し、拘束材１０の一方の端部に前記第１張力材
の側面を包囲する蓋１２を固着し、心材５と蓋１２の間
にバネ１１を挿入し、拘束材１０の他方の端部に第２張
力材３を固着し、前記第１張力材は前記第２張力材と粘
弾性的に連結されている張力構造用振動エネルギー吸収
装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物その他の構
造物において、地震力、風力等の外力に対し、減衰効果
を与える張力材用の振動エネルギー吸収装置に関するも
のである。

【従来の技術】この種の従来技術としては、例えば図
６、図７、図２１及び図２２に示すものがある。図６に
示す例は、軸３５が中心孔に挿入されてなる２つの向き
合った第１と第２のカバー体３１、３２の間にバネ３３
を嵌挿し、且つその側面間に粘弾性体３４を挿入して圧
縮力が作用する下での振動エネルギー吸収装置（ＰＣＴ
国際公開ＷＯ９７／２１０４６）が示されている。図７
に示す例は、バネを含まず粘弾性体シートと鋼板を積層
状に圧着した高層建物用の粘弾性筋交い（特許２５８３
８０１号）を示し次のように構成されている。すなわち
図７（イ）、（ロ）に示されるように鉄骨柱３６及び鉄
骨梁３７からなる多階層建造物の骨組３８における鉄骨
梁３７の中央上部に、連結用透孔３９を有する鋼製中央
取付板４０が溶接により固着され、かつ鉄骨梁３７の端
部下面と鉄骨柱３６との間の上隅部に、連結用透孔４１
を有する鋼製隅部取付板４２が溶接により固着され、振
動抑制筋かい材４３における連結板４４、および内側筋
かい構成材４５の基端部は、中央取付板４０および隅部
取付板４２に当接されてボルト４６により固定されてい
る。振動抑制筋かい材４３は、筋かい長手方向に延長す
る一対の溝形鋼４７におけるウェブが間隔において平行
に配置され、かつ各溝形鋼４７のフランジの外面にわた
って帯状鋼板４８が当接されてボルト４９により固定さ
れ、各溝形鋼４７におけるウェブの基端部の間に、連結
用透孔５０を有する鋼製連結板４４および鋼製スペーサ
５１が介在されボルト５２により固定されて、鋼製外側
筋かい構成材５３が構成されている。筋かい長手方向に
延長する帯状鋼板からなる内側筋かい構成材４５の基端
部に連結用透孔５４が設けられ、その内側筋かい構成材
４５における基端部を除く部分は、前記外側筋交い構成
材５３における保持孔５５内に配置され、前記内側筋か
い構成材４５における保持孔５５内に配置された部分の
全周面と、その保持孔５５の内周面との間に粘弾性材料
５６が介在されて一体に固着され、前記外側筋かい構成
材５３内の奥部と前記内側筋かい構成材４５の先端部と
の間に伸縮許容間隙５７が設けられている。図７（ハ）
は、同図（イ）、（ロ）の形変形例で、内側筋かい構成
材４５の外側に粘弾性材料５６が被覆され、その外側に
セメント系硬化材５８が充填され、さらにその外側に管
体６０が嵌装された例が示されている。図２１に示す例
では、ケーブル長の中間にケーブルにクランプ７９を固
着して設け、一方、橋桁の前記クランプの下方位置に粘
弾性ゴム８０からなるダンパーを設け、該ダンパーと前
記クランプとの間をワイヤーロープ８１で連結したこと
を特徴とする斜張橋におけるケーブルＣと橋桁Ｇとの間
に設ける制振装置（特開平１０−３７１２７号）が示さ
れている。図２２に示す例では、ケーブルＣに二つ割の
クランプ８２を締め付けボルト８３で固定し、一方、橋
桁Ｇ上に円筒部材８７、蓋体８８、円筒部材８７の中に
収納されたばね受け筒体８９、ばね９０、該筒体８９の
底部中心に一端を固着し、他端を前記蓋体８８を貫通し
て設けられた連結杆８６および円筒部材８７内に注入さ
れた粘性流体からなるダンパー９２が前記連結杆８６が
直立するように取付けられており、筒体８９の底板にオ
リフィス９１が開けられ、筒体８９の外周壁と円筒部材
８７内壁の間には微小隙間ｇが設けられ、前記クランプ
８２の締め付けボルト８３と連結杆８６の間をワイヤー
ロープ８４で連結し、ワイヤーロープ８４の上端にアイ
スプライス８５を形成したことを特徴とする斜張橋にお
けるケーブルＣと橋桁Ｇとの間に設ける制振装置（特開
平５−５９７０３号）が示されている。

【発明が解決しようとする課題】競技場施設、産業施設
など、大きな空間を覆う構造物においては、地震、風等
により鉛直方向の振動が構造体に大きな影響を与える可
能性がある。このときの振動性状はスパン中央部に大き
な振幅を持つ変形を伴うため、従来の柱支持点における
水平、あるいは鉛直方向の振動を制御する支承型のエネ
ルギー吸収装置ではこれらの振動を制御できない問題点
があった。これを解決するためには構造体の屋根中央部
と床などの固定面とを初期張力を伴う張力材で接合し、
この間に減衰装置を設置するのが最も効果的である。し
かしながら従来の鉛直変位用エネルギー吸収装置では引
張力を伝達できない問題点があった。例えば図６の装置
（PCT国際公開WO97/21046）に引張力を作用させるとバ
ネ３３が各カバー体３１、３２より離間してしまい、粘
弾性体３４はせん断力に耐えられないため引張力を伝達
できない。また、高層建物用の粘弾性筋交い（特許第25
83801号）は、初期張力のような静的荷重に対し、変形
が進行してしまい、張力を維持できない問題点があっ
た。また、例えば図２１の制振装置（特開平１０−３７
１２７号）においても張力がワイヤーロープ８１に生じ
ると、粘弾性ゴム８０が張力を維持することができず、
この張力により変形してしまう問題点があった。さら
に、図２２の制振装置（特開平５−５９７０３号）は、
粘性流体を使用しているため、ダンパー９２の取り替え
及び使用時に液漏れが生じる可能性があり、かかる場合
は、周囲を汚染したり、液補充しなければならないとい
う問題がある。また、粘弾性体は温度依存性が高く、粘
弾性体の温度が下がるほどせん断剛性が急激に高くなる
性質がある。温度によっては粘弾性体を支持している装
置に過大な応力が作用する問題があった。さらに構造物
の剛性寄与も考慮した粘弾性体による振動減衰効果につ
いての有効且つ簡便な評価法がない。本発明は、競技場
施設、産業施設などの大きな空間を覆う構造物の鉛直方
向の変形を軽減させ、速やかに振動を減衰させることが
でき、且つメンテナンスフリーである装置を提供するこ
とを目的とする。また、予め導入された初期張力を取り
付け時までの間保持する装置、初期張力導入方法及び施
工法を提供する。さらに、粘弾性体の温度依存性を緩和
させた振動エネルギー吸収装置及び、張力構造用振動エ
ネルギー吸収装置の等価減衰を評価する設計法を提供す
ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するためになされたものであり、下記のように構成
される。本発明の張力構造用振動エネルギー吸収装置
は、第１張力材の端部の周囲に心材を固着し、前記心材
の側面に粘弾性体シートと鋼板を交互に単層または複層
で積層固着し、且つ外側の鋼板の周囲を拘束材で固着
し、前記拘束材の一方の端部に前記第１張力材の側面を
包囲する蓋を固着し、前記心材と前記蓋との間にバネを
挿入し、前記拘束材の他方の端部に第２張力材を固着
し、前記第１張力材は前記第２張力材と粘弾性的に連結
されて構成される。また、前記張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置は、第１張力材の端部に心材を固着し、前記
心材の側面に粘弾性体シートと鋼板を交互に単層または
複層で積層固着し、外側鋼板の一方の端部に前記第１張
力材の側面を包囲する蓋を固着し、前記心材と前記蓋と
の間にバネを挿入し、前記外側鋼板を直接定着部に固着
し又は定着部に固着した第2張力材に固着することでも
構成することができる。さらに、前記蓋の上面に第１張
力材に導入された初期張力を保持することができる初期
張力保持用ナットを設けた前記記載の張力構造用振動エ
ネルギー吸収装置により構成される。また、前記第１張
力材及び前記第２張力材に鋼棒を用いた前記記載の張力
構造用振動エネルギー吸収装置により構成される。ま
た、前記心材に箱形断面鋼材、外側鋼板に前記心材の各
側面に平行な平板を用いた前記記載の張力構造用振動エ
ネルギー吸収装置により構成される。さらに、前記心材
に円形鋼管、外側鋼板に複数の円弧状に曲げた鋼板を用
いた前記記載の張力構造用振動エネルギー吸収装置によ
り構成される。また、前記張力構造用振動エネルギー吸
収装置は、前記第１張力材に前記定着部又は前記第２張
力材と反対方向へ軸力を作用させ、前記心材と前記蓋と
の間に挿入された前記バネに圧縮変形を生じさせた状態
で前記初期張力保持用ナットを前記蓋に締め付けること
により前記第１張力材に初期張力を導入し、製作工場よ
り設置個所に搬入し、張力材組み立て後に前記初期張力
保持用ナットを開放することにより施工する。さらに、
前記第1張力材及び前記第2張力材の剛性を前記粘弾性体
シートの設計平均温度時の剛性の4倍以下とすることに
より、張力構造用振動エネルギー吸収装置に与える前記
粘弾性体シートの温度依存性の影響を緩和させる。また
前記張力構造振動エネルギー吸収装置による構造物の等
価減衰を下式により評価する。 n ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の数 ηa ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の損失係数 θ ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の振動入力方
向に対する傾き Kf ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の設置される
構造物の剛性 ηd ：粘弾性体シートの損失係数 Kd ：粘弾性体シートの貯蔵せん断剛性 Ks ：バネのバネ定数 Kb ：第１張力材又は第２張力材軸剛性 Ka ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の貯蔵軸剛性

【発明の実施の形態】次に本発明を図示の例によって詳
細に説明する。図１に（イ）、（ロ）、（ハ）、
（ニ）、（ホ）は本発明における張力構造用振動エネル
ギー吸収装置４の適用例を示す図であって、各図におい
てエネルギー吸収装置４の両端から第１張力材２と第２
張力材３が導出され、又は前記エネルギー吸収装置４の
一方の端部から第１張力材２が導出されていて、この第
１と第２の張力材２、３の端部が、あるいは前記エネル
ギー吸収装置が直接に競技場施設、産業施設など、大き
な空間を覆う構造物１に図示の配置で固定されている。
図１において、（イ）は水平振動、（ロ）は上下振動、
（ハ）は円筒屋根の上下振動、（ニ）及び（ホ）は競技
場スタンド屋根の上下振動に対する適用例を示す図であ
る。

【第１実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第１実施形態を図２を参照しつつ説明す
る。第１実施形態による張力構造用振動エネルギー吸収
装置４は、図２の第１張力材２の端部の周囲に心材５を
固着し、前記心材５の側面に粘弾性体シート７と、鋼板
ストッパー９により固定した鋼板６を交互に積層固着し
て振動エネルギー吸収部８を構成し、図２（ロ）、
（ハ）、（ニ）に同図（イ）のＡ−Ａ線に沿って切断し
た３つの変形例として示すように鋼板６の周囲を断面が
矩形または円形の拘束材１０で固着し、前記拘束材１０
の一方の端部に前記第１張力材２の側面を包囲する蓋１
２を固着し、前記心材５と前記蓋１２との間にバネ１１
を挿入し、前記拘束材１０の他方の端部に第２張力材３
を連結材１３により固着したものである。心材５は、図
２（イ）に示すように第１張力材２を固着するためのネ
ジ穴を空け、鋼板６は図２（ロ）、（ハ）、（ニ）に示
すように心材５と拘束材１０の形状に合わせた曲面また
は平面状の鋼片であり、心材５の外周面と鋼板６の内周
面で粘弾性体シート７を圧着により貼り付けて振動エネ
ルギー吸収部８を構成する。鋼板６は拘束材１０に取り
付けられた鋼板ストッパー９と連結材１３により拘束材
１０に固着されている。鋼板ストッパー９は、鋼板６を
固着するために設けるとともに、拘束材１０の中でのバ
ネ１１の位置を固定する役目を併せ持つ。心材５は第１
張力材２に固着させ、且つバネ１１によって拘束材１０
と弾性的に連結されている。第２張力材３は、連結材１
３により拘束材１０と固着させ、これにより第１張力材
２または第２張力材３から伝達される振動エネルギーの
張力構造用振動エネルギー吸収装置４への入力を可能と
している。心材５と拘束材１０の断面形状は、目的、設
置場所等の条件により、各種の形状のものを設計及び実
施することができる。また、粘弾性体シート７と鋼板６
も心材５と拘束材１０に付随して各種の断面形状のもの
を設計及び実施することができる。ここでは、図２
（ロ）は心材５が矩形で拘束材１０が円形、図２（ハ）
は心材５と拘束材１０とも矩形、図２（ニ）は心材５と
拘束材１０とも円形の断面形状のものを例として示す。
第１張力材２及び／または第２張力材３に鋼棒を用いる
ことにより、振動エネルギーをより効果的に吸収するこ
とができる。第１張力材２及び／または第２張力材３に
構造物からの引張力による振動エネルギーが入力される
とバネ１１が弾性的に振動するとともに、心材５の外周
面と鋼板６の内周面に積層固着された粘弾性体シート７
は心材５及び／または鋼板６からの振動エネルギーをせ
ん断変形により吸収するように作用する。これにより第
１張力材２及び第２張力材３の振動は急激に減衰し、優
れた制振効果を発揮することができる。

【第２実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第２実施形態を図３を参照しつつ説明す
る。振動エネルギー吸収装置８は、第１付加鋼板１４を
第１付加鋼板固定材１９により鋼板６に固着し、第２付
加鋼板１５を第２付加鋼板固定材１８により心材５に固
着した点、粘弾性体シート７を心材５の外周面と第１付
加鋼板１４の内周面で圧着し、第１付加粘弾性体シート
１６を第１付加鋼板１４の外周面と第２付加鋼板１５の
内周面で圧着し、第２付加粘弾性体シート１７を第２付
加鋼板１５の外周面と鋼板６の内周面で圧着した点が、
図２に示す第１実施形態の張力構造用振動エネルギー吸
収装置４とは異なっている。つまり、図２の振動エネル
ギー吸収部８は、粘弾性体シート７と鋼板６の組が１層
構造あるのに対して、図３において、振動エネルギー吸
収部８には、粘弾性体シート７と第１付加鋼板１４の
組、第１付加粘弾性体シート１６と第２付加鋼板１５の
組、及び第２付加粘弾性体シート１７と鋼板６の組、の
３層構造としている。こうした構造はもちろん３層だけ
でなく、付加鋼板と付加粘弾性体シートを組み合わせて
さらに層を増やして設けるようにしてもよい。鋼板６は
連結材１３と鋼板ストッパー９で固着されている。ま
た、心材５、第２付加鋼板固定材１８及び第２付加鋼板
１５はバネ１１により弾性的に拘束材１０に連結されて
いる。このように付加鋼板と付加粘弾性体シートを積層
化した構造で、矢印方向の張力による振動に対して、並
列に設けられた粘弾性体シートのせん断変形により振動
エネルギーを吸収することができる張力構造用振動エネ
ルギー吸収装置４を形成することができる。また、減衰
効果を第１実施形態よりさらに効果的に得ることができ
る。

【第３実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第３実施形態を図４を参照しつつ説明す
る。第１張力材２の側面を包囲して拘束材１０の一方の
端部に固着させた蓋１２の上面に、前記第１張力材２に
導入された初期張力を保持することができる初期張力保
持用ナット２０を設けた点が図２に示す第１実施形態の
張力構造用振動エネルギー吸収装置４とは異なってい
る。初期張力保持用ナット２０は、蓋１２の上面の位置
で第１張力材２にネジ等で固着させ、これを調整するこ
とで、第１張力材２に初期張力を導入し、バネ１１に初
期変位を与えた状態で構造物１に取り付けるまでの間、
自己釣り合い状態にすることができる。従って、初期張
力が導入された張力構造用振動エネルギー吸収装置４を
構造物１に取り付けた後、初期張力保持用ナット２０を
解放することによって、自動的に所定の初期張力を導入
することが可能である。これにより、構造物１に取り付
けた後、初期張力を導入する場合に比べて、粘弾性体シ
ート７の初期せん断変形を抑制することができ、第１張
力材２及び／または第２張力材３からの振動に対し、粘
弾性体シートの変形性能をより有効に利用することがで
きる。

【第４実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第４実施形態を図５を参照しつつ説明す
る。第１張力材２の側面を包囲して拘束材１０の一方の
端部に固着させた蓋１２の上面に、前記第１張力材２に
導入された初期張力を保持することができる初期張力保
持用ナット２０を設けた点、が図３に示す第２実施形態
の張力構造用振動エネルギー吸収装置４とは異なってい
る。第３実施形態と同様に初期張力保持用ナット２０
は、蓋１２の上面の位置で第１張力材２にネジ等で固着
させ、これを調整することで、第１張力材２に初期張力
を導入し、バネ１１に初期変位を与えた状態で構造物１
に取り付けるまでの間、自己釣り合い状態にすることが
できる。従って、初期張力が導入された張力構造用振動
エネルギー吸収装置４を構造物１に取り付けた後、初期
張力保持用ナット２０を解放することによって、自動的
に所定の初期張力を導入することが可能である。これに
より、構造物１に取り付けた後、初期張力を導入する場
合に比べて、粘弾性体シート７、第１付加粘弾性体シー
ト１６及び第２付加粘弾性体シート１７の初期せん断変
形を抑制することができ、第１張力材２及び／または第
２張力材３からの振動に対し、粘弾性体シートの変形性
能をより有効に利用することができる。

【第５実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第５実施形態を図８を参照しつつ説明す
る。第５実施形態による張力構造用振動エネルギー吸収
装置４は、図８の第１張力材２の端部に心材５を固着
し、心材５の側面に粘弾性体シート７と外側鋼板６１を
交互に積層固着して振動エネルギー吸収部８を構成し、
図８（ハ）、（ニ）に同図（イ）、（ロ）のＡ−Ａ線に
沿って切断した２つの変形例として示すように断面が矩
形または円形に構成された外側鋼板６1を補剛材６２で
連結し、外側鋼板６１の一方の端部に第１張力材２の側
面を包囲する蓋１２を固着し、心材５と蓋１２との間に
バネ１１を挿入し、外側鋼板６１の他方の端部に第２張
力材３を固着したものである。外側鋼板６１は図８
（ハ）、（ニ）に示すように心材５の形状に合わせた曲
面または平面状の鋼片であり、心材５の外周面と外側鋼
板６１の内周面で粘弾性体シート７を圧着により貼り付
けて振動エネルギー吸収部８を構成する。心材５は第１
張力材２に固着させ、且つバネ１１によって外側鋼板６
１と弾性的に連結されている。第２張力材３は、外側鋼
板６１と固着させ、これにより第１張力材２または第２
張力材３から伝達される振動エネルギーの張力構造用振
動エネルギー吸収装置４への入力を可能としている。心
材５と外側鋼板６１の断面形状は、目的、設置場所等の
条件により、各種の形状のものを設計及び実施すること
ができる。また、粘弾性体シート７も心材５と外側鋼板
６１に付随して各種の断面形状のものに実施することが
できる。第１張力材２又は第２張力材３に鋼棒を用いる
ことにより第１張力材２又は第２張力材３の軸剛性が高
くなり、振動エネルギーをより効果的に吸収することが
できる。張力構造用振動エネルギー吸収装置４は、図８
（ロ）に示すように蓋１２の上面に、第１張力材２に導
入された初期張力を保持するための初期張力保持用ナッ
ト２０を設けてもよい。第１張力材２及び／または第２
張力材３に構造物からの引張力による振動エネルギーが
入力されるとバネ１１が弾性的に振動するとともに、心
材５の外周面と外側鋼板６１の内周面に積層固着された
粘弾性体シート７は心材５及び／または外側鋼板６１か
らの振動エネルギーをせん断変形により吸収するように
作用する。これにより第１張力材２及び第２張力材３の
振動は急激に減衰し、優れた制振効果を発揮することが
できる。

【第６実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第６実施形態を図９を参照しつつ説明す
る。第６実施形態による張力構造用振動エネルギー吸収
装置４は、図９の外側鋼板６１の側面にシアースタッド
６３を取り付け、直接定着部と固着させた点が図８に示
す第５実施形態の張力構造用振動エネルギー吸収装置４
とは異なる。張力構造用振動エネルギー吸収装置４を定
着部へ埋め込むことで、シアースタッド６３は外側鋼板
６１の軸力をせん断抵抗力で直接定着部へ伝達するよう
に作用する。これにより張力構造用振動エネルギー吸収
装置４が外部より見えにくくすることが可能となり、建
築意匠上効果的である。

【第７実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第７実施形態を図１０を参照しつつ説明す
る。第７実施形態による張力構造用振動エネルギー吸収
装置４は、図１０の外側鋼板６１の側面にブラケット６
４を取り付け、直接定着部と固着させた点が図８に示す
第５実施形態の張力構造用振動エネルギー吸収装置４と
は異なる。張力構造用振動エネルギー吸収装置４を定着
位置に挿入し、ブラケットを定着部に固着させること
で、ブラケット６４は外側鋼板６１の軸力をせん断抵抗
力で直接定着部へ伝達するように作用する。これにより
張力構造用振動エネルギー吸収装置４が外部より見えに
くくすることで建築意匠上効果的であり、第６実施形態
の図９に示すシアースタッド６３の埋め込み長さが確保
できないような場合に有効に利用することができる。

【第８実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第８実施形態を図１１を参照しつつ説明す
る。図１１の振動エネルギー吸収部８は、第１付加鋼板
１４を外側鋼板６１に固着し、第２付加鋼板１５を心材
５に固着した点、粘弾性体シート７を心材５の外周面と
第１付加鋼板１４の内周面で圧着し、第１付加粘弾性体
シート１６を第１付加鋼板１４の外周面と第２付加鋼板
１５の内周面で圧着し、第２付加粘弾性体シート１７を
第２付加鋼板１５の外周面と外側鋼板６１の内周面で圧
着した点が、図８に示す第５実施形態の張力構造用振動
エネルギー吸収装置４とは異なっている。つまり、図８
の振動エネルギー吸収部８は、粘弾性体シート７と外側
鋼板６１の組が１層構造あるのに対して、図１１に示す
振動エネルギー吸収部８には、粘弾性体シート７と第１
付加鋼板１４の組、第１付加粘弾性体シート１６と第２
付加鋼板１５の組、及び第２付加粘弾性体シート１７と
外側鋼板６１の組、の３層構造としている。こうした構
造はもちろん３層だけでなく、付加鋼板と付加粘弾性体
シートを組み合わせてさらに層を増やして設けるように
してもよい。また、図９の第６実施形態及び図１０の第
７実施形態に示したシアースタッド６３又はブラケット
６４を用いて直接定着部と固着してもよい。このように
付加鋼板と付加粘弾性体シートを積層化した構造で、矢
印方向の張力による振動に対して、並列に設けられた粘
弾性体シートのせん断変形により振動エネルギーを吸収
することができる張力構造用振動エネルギー吸収装置４
を形成することができ、減衰効果を第５実施形態よりさ
らに効果的に得ることができる。

【第９実施形態】本発明による張力構造用振動エネルギ
ー吸収装置の第９実施形態を図１２を参照しつつ説明す
る。図１２の心材５は第１張力材２の端部に弾性バネ１
１を包囲する側へ向けて固着した点が、図８に示す第５
実施形態の張力構造用振動エネルギー吸収装置４とは異
なっている。また、図９の第６実施形態及び図１０の第
７実施形態に示したシアースタッド６３又はブラケット
６４を用いて直接定着部と固着してもよい。さらに図１
３に示すように張力構造用振動エネルギー吸収装置４を
固定金物６５を用いて定着部に固着してもよい。振動エ
ネルギー吸収効果をより発揮させることを目的として、
図１４に示すように振動エネルギー吸収部８を複層にす
ることもでき、さらに、図１５のように心材５を伸ばし
て単層又は複層で構成される振動エネルギー吸収部８を
拡長することができる。心材５を第１張力材２に弾性バ
ネ１１の側へ向けて固着することで、振動エネルギー吸
収装置８を弾性バネ１１の外側側面上に形成することが
でき、張力構造用振動エネルギー吸収装置４の全長を短
くすることが可能となる。これにより張力構造用振動エ
ネルギー吸収装置４を設置する空間が狭い場合に、効果
的に利用することができる。

【第１０実施形態】本発明による張力構造用振動エネル
ギー吸収装置の施工法である第１０実施形態を図１６、
図１７及び図１８を参照しつつ説明する。第１０実施形
態による張力構造用振動エネルギー吸収装置４の施工法
は、まず初期張力導入方法の１例として図１６（イ）に
示すように第１張力材２に定着部又は第２張力材３と反
対方向へ第１張力材軸力６６を作用させ、心材５と蓋１
２との間に挿入されたバネ１１はバネ圧縮力６７により
圧縮変形６８を生じ、図１６（ロ）に示すように拘束材
１０又は外側鋼板６１の一方の端部を蓋１２と固着し、
図１６（ハ）に示すように初期張力保持用ナット２０を
蓋１２に締め付けることにより実施される。第１張力材
軸力６６を作用させた後に、外側鋼板６１又は拘束材１
０を蓋１２と固着させ、初期張力保持用ナット２０を締
め付けることで、図１６（ハ）のように張力構造用振動
エネルギー吸収装置４には、バネ圧縮力６７に釣合い、
第１張力材軸力６６相当の初期張力が導入でき、且つ初
期張力により粘弾性体シート７がほとんどせん断変形す
ることがないため、外部から入力された振動エネルギー
を効果的に吸収することができる。本発明による張力構
造用振動エネルギー吸収装置４を製作工場より競技場施
設、産業施設などの大きな空間を覆う構造物１に設置す
る個所に搬入し、例えば、以下のような手順で施工が実
施される。（１）設置個所に搬入された張力構造用振動エネルギー
吸収装置４は、図１７（イ）では定着部７１の上に設置
された仮設固定治具７２により支持され、図１７（ロ）
では定着部７１に埋め込まれることにより支持され、図
１７（ハ）では下から挿入してアンカーボルト７３
で定着部７１に固定することによりに支持され、図
１７（ニ）では固定金物６５と定着部７１をアンカ
ーボルト７３で固定することで支持される。この時、初
期張力の導入済みである張力構造用振動エネルギー
吸収装置４には、第１張力材２及び第２張力材３に
ピンブロック７０及びカプラー６９を取り付ける。（２）図１８（イ）より、オープンソケット７４を取り
付けた第１張力材２を構造物１より吊り下げる。（３）図１８（ロ）より、仮設加力治具７５を設置し、
これに取り付けられたオイルジャッキ７６により第１張
力材２を下向きに引き込み、第１張力材２に張力構造用
振動エネルギー吸収装置４と同程度の初期張力を導入す
る。（４）図１８（ハ）より、第１張力材２に張力導入状態
でカプラー６９を回転させることでピンブロック７０を
上下に調整し、オープンソケット７４とピン７７で連結
する。（５）図１８（ニ）より、オイルジャッキ７６の張力を
除去し、初期張力保持用ナット２０が浮き上がったこと
を確認してから仮設加力治具７５を撤去し、初期張力保
持用ナット２０をカプラー６９側へ寄せる。（６）図１８（ホ）より、張力構造用振動エネルギー吸
収装置４周りに防水カバーなどの防水工事７８を行う。
この施工法により、張力構造用振動エネルギー吸収装置
４を構造物１に有効に設置するすることができる。

【第１１実施形態】本発明による張力構造用振動エネル
ギー吸収装置の温度依存緩和方法である第１１実施形態
を図１９を参照しつつ説明する。第１１実施形態による
張力構造用振動エネルギー吸収装置４の温度依存緩和方
法は、張力構造用振動エネルギー吸収装置４の第１張力
材２及び第２張力材３の軸剛性を振動エネルギー吸収部
８の粘弾性体シート７、第１付加粘弾性体シート１６又
は第２付加粘弾性体シート１７のせん断剛性の４倍以下
にすることで張力構造用振動エネルギー吸収装置４の温
度依存性を緩和させるものである。図１９は構造物１に
張力構造用振動エネルギー吸収装置４を設置したことに
よる等価減衰heq(%)と温度T(℃)の関係を示している。
同図中において、Tiは構造物１の固有周期、Kdは振動エ
ネルギー吸収部８の粘弾性体シート７、第１付加粘弾性
体シート１６又は第２付加粘弾性体シート１７のせん断
剛性、Ksはバネ１１のばね定数、Kbは第１張力材２又は
第２張力材３の軸剛性である。図１９において、Kb/Kd=
20のとき、すなわち第１張力材２及び第２張力材３の剛
性Kbが、粘弾性体シート７、第１付加粘弾性体シート１
６又は第２付加粘弾性体シート１７のせん断剛性Kdの２
０倍程度だと温度が低下するに従い等価減衰heqが高く
なるが、Kb/Kdが４以下になると温度による等価減衰の
変化は減少し、温度依存性が緩和される傾向にある。張
力構造用振動エネルギー吸収装置４の温度依存性が緩和
されることで、構造物１の振動エネルギーを温度に関係
なく安定して吸収させることができ、また張力構造用振
動エネルギー吸収装置４に過大な軸力が作用するのを防
ぐことができる。

【第１２実施形態】本発明による張力構造用振動エネル
ギー吸収装置の設置された構造物１の、等価減衰評価設
計法である第１２実施形態を図２０を参照しつつ説明す
る。第１２実施形態による張力構造用振動エネルギー吸
収装置４の設置された構造物１の等価減衰評価設計法
は、図２０に示すように張力構造用振動エネルギー吸収
装置４を設置した競技場施設、産業施設など、大きな空
間を覆う構造物１を１質点系せん断バネモデルにモデル
化し、例えば温度T=20℃について以下に示すように等価
減衰heqを計算し、評価するものである。（１）構造物１の剛性Kfの計算１質点系せん断バネモデルにおける構造物１の剛性Kfを
計算する。構造物１の質点の質量Mと固有周期Tiが既知
であるならばKf=M(2π/Ti)²で求めてもよい。例えば、T
i=0.3秒、M=0.228tf・s²/cmとするとKfは以下のように
なる。（２）粘弾性体シートの貯蔵せん断剛性Kdの計算振動エネルギー吸収部８の粘弾性体シート７、第１付加
粘弾性体シート１６又は第２付加粘弾性体シート１７の
全せん断面積をS=12500cm²、厚さをd=1.0cm、粘弾性体
の貯蔵せん断係数をG'=0.004tf/cm²とすると貯蔵せん断
剛性Ksは以下のようになる。（３）等価減衰heqの計算張力構造用振動エネルギー吸収装置４を設置した構造物
１の等価減衰heqを計算する。バネ１１のばね定数Ks=50
tf/cm、第１張力材２及び第２張力材３の軸剛性Kb=200t
f/cm、粘弾性体シート７、第１付加粘弾性体シート１６
又は第２付加粘弾性体シート１７の損失係数ηd=1.0、
振動入力方向に対する傾きθ=45゜、張力構造用振動エ
ネルギー吸収装置の数n=1とすると、よって、構造物１の張力構造用振動エネルギー吸収装置
４により付加される等価減衰heqは4%となる。これによ
り構造物の減衰性能を簡便、且つ有効に評価することが
できる。

【発明の効果】本発明においては、第１張力材の端部の
周囲に心材が固着し、前記心材の側面に粘弾性体シート
と鋼板が交互に単層または複層で積層固着し、且つ外側
の鋼板の周囲を箱形または円筒形の拘束材で固着し、前
記拘束材又は外側鋼板の一方の端部に前記第１張力材の
側面を包囲する蓋を固着し、前記心材と前記蓋との間に
バネを挿入し、前記拘束材の他方の端部に第２張力材を
固着又は前記外側鋼板を定着部に直接定着し、前記第１
張力材は前記第２張力材又は前記外側鋼板と粘弾性的に
連結することにより、引張力による振動エネルギーが第
１張力材または／及び第２張力材に入力される場合には
粘弾性体シートのせん断変形により振動エネルギーを吸
収し減衰させる。これにより競技場施設、産業施設など
の大きな空間を覆う構造物の鉛直方向の変形を軽減さ
せ、速やかに振動を減衰させることができる。また、心
材、鋼板及び粘弾性体シートからなる振動エネルギー吸
収部は、粘弾性体シートを心材の外周面と鋼板の内周面
で圧着して構成することができる。本発明の張力構造用
振動エネルギー吸収装置は、かかる構成によるものであ
り、従来の技術の場合には定常的な引張力が作用する部
位ではこの引張力を維持することができず、変形が生
じ、引張力作用下でのエネルギー吸収装置としては有効
に作用せず、またシート状の粘弾性体の装着は挿入する
方法しかなく圧着できなかったという問題点を解決し、
また本発明の張力構造用振動エネルギー吸収装置はメン
テナンスフリーであり粘性流体を使った制振装置におけ
る液漏れ、液補充の問題を解決し、さらに初期張力保持
用ナットを使って予め導入された初期張力を取り付け時
までの間保持する機構を有するという点、またこれによ
り高い初期張力を導入することができるようになった点
で、新規の発明となっている。さらに、本発明の張力構
造用振動エネルギー吸収装置の施工法、第１張力材或い
は第２張力材の剛性を調整することで張力構造用振動エ
ネルギー吸収装置の温度依存性を緩和させるという点及
び張力構造用振動エネルギー吸収装置を設置したときに
構造物に付加される等価減衰を評価する設計手法という
点で新規の発明となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における張力構造用振動エネルギー吸収
装置の適用例を示す概要図であって、（イ）は水平振
動、（ロ）は上下振動、（ハ）は円筒屋根の水平振動、
（ニ）及び（ホ）は競技場スタンド屋根の上下振動に対
する適用例を示す図である。

【図２】本発明における張力構造用振動エネルギー吸収
装置の第１実施形態を示す図であって、（イ）は縦断面
図、（ロ）は同図（イ）のA-A断面図（心材５は矩形、
拘束材１０は円形）の一例、（ハ）は同じくA-A断面
図、（心材５、拘束材１０とも矩形）の別の例、（ニ）
は同じくA-A断面図（心材５、拘束材１０とも円形）の
もう一つ別の例である。

【図３】本発明による張力構造用振動エネルギー吸収装
置の第２実施形態を示す図であって、（イ）は縦断面
図、（ロ）は同図（イ）のＢ-Ｂ断面図（心材５は矩
形、拘束材１０は円形）の一例、（ハ）は同じくＢ-Ｂ
断面図（心材５、拘束材１０とも矩形）の別の例、
（ニ）は同じくＢ-Ｂ断面図（心材５、拘束材１０とも
円形）のもう一つ別の例である。

【図４】本発明における張力構造用振動エネルギー吸収
装置の第３実施形態を示す図であって、（イ）は縦断面
図、（ロ）は同図（イ）のＣ-Ｃ断面図（心材５は矩
形、拘束材１０は円形）の一例、（ハ）は同じくＣ-Ｃ
断面図、（心材５、拘束材１０とも矩形）の別の例、
（ニ）は同じくＣ-Ｃ断面図（心材５、拘束材１０とも
円形）のもう一つ別の例である。

【図５】本発明における張力構造用振動エネルギー吸収
装置の第４実施形態を示す図であって、（イ）は縦断面
図、（ロ）は同図（イ）のＤ-Ｄ断面図（心材５は矩
形、拘束材１０は円形）の一例、（ハ）は同じくＤ-Ｄ
断面図（心材５、拘束材１０とも矩形）の別の例、
（ニ）は同じくＤ-Ｄ断面図（心材５、拘束材１０とも
円形）のもう一つ別の例である。

【図６】従来の技術を示す図であって、振動エネルギー
吸収装置の一部縦断面側面図である。

【図７】従来の技術を示す図であって、（イ）は建造物
の振動抑制装置の概念図、（ロ）は断面図、（ハ）は
（ロ）の変形例の一部断面である。

【図８】本発明における張力構造用振動エネルギー吸収
装置の第５実施形態を示す図であって、（イ）は縦断面
図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持用
ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同図
（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同じ
く同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図９】本発明における張力構造用振動エネルギー吸収
装置の第６実施形態を示す図であって、（イ）は縦断面
図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持用
ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同図
（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同じ
く同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１０】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の第７実施形態を示す図であって、（イ）は縦断
面図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持
用ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同
図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同
じく同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１１】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の第８実施形態を示す図であって、（イ）は縦断
面図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持
用ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同
図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同
じく同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１２】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の第９実施形態を示す図であって、（イ）は縦断
面図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持
用ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同
図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同
じく同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１３】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の第９実施形態を示す図であって、（イ）は縦断
面図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持
用ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同
図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同
じく同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１４】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の第９実施形態を示す図であって、（イ）は縦断
面図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持
用ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同
図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同
じく同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１５】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の第９実施形態を示す図であって、（イ）は縦断
面図の一例、（ロ）は同じく同図（イ）に初期張力保持
用ナット２０を付加した縦断面図の別の例、（ハ）は同
図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の一例、（ニ）は同
じく同図（イ）及び（ロ）のＡ-Ａ断面図の別の例であ
る。

【図１６】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の施工法の第１０実施形態を示す図であって、
（イ）は初期張力導入過程における縦断面図の一例、
（ロ）は同じく初期張力導入過程における縦断面図の別
の例、（ハ）は同じく初期張力導入過程における縦断面
図のもう一つ別の例である。

【図１７】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の施工法の第１０実施形態を示す図であって、
（イ）は定着状況の側面図の一例、（ロ）は定着状況の
側面図の別の例、（ハ）は定着状況の側面図のもう一つ
別の例、（ニ）は定着状況の側面図のさらにもう一つ別
の例である。

【図１８】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の施工法の第１０実施形態を示す図であって、
（イ）は施工過程における側面図の一例、（ロ）は施工
過程における側面図の別の例、（ハ）は施工過程におけ
る側面図の一つ別の例、（ニ）は施工過程における側面
図のもう一つ別の例、（ホ）は施工過程における側面図
のさらにもう一つ別の例である。

【図１９】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の温度依存性緩和に関する第１１実施形態を示す
図である。

【図２０】本発明における張力構造用振動エネルギー吸
収装置の等価減衰を評価する設計法の第１２実施形態を
示す図である。

【図２１】従来の技術を示す図であって、制振装置の一
部縦断面側面図である。

【図２２】従来の技術を示す図であって、制振装置の一
部縦断面側面図である。

【符号の説明】

１競技場施設、産業施設など、大きな空間を覆う構
造物２第１張力材３第２張力材４張力構造用振動エネルギー吸収装置５心材６鋼板７粘弾性体シート８振動エネルギー吸収部９鋼板ストッパー１０拘束材１１バネ１２蓋１３連結材１４第１付加鋼板１５第２付加鋼板１６第１付加粘弾性体シート１７第２付加粘弾性体シート１８第２付加鋼板固定材１９第１付加鋼板固定材２０初期張力保持用ナット３１第１カバー体３２第２カバー体３３バネ３４粘弾性材３５軸３６鉄骨柱３７鉄骨梁３８骨組３９連結用透孔４０鋼製中央取付板４１連結用透孔４２鋼製隅部取付板４３振動抑制筋かい材４４連結板４５内側筋かい構成材４６ボルト４７溝型鋼４８帯状鋼板４９ボルト５０連結用透孔５１鋼製スペーサ５２ボルト５３鋼製外側筋かい構成材５４連結用透孔５５保持孔５６粘弾性材層５７伸縮許容間隙５８セメント系硬化材６０管体６１外側鋼板６２補剛材６３シアースタッド６４ブラケット６５固定金物６６第１張力材軸力６７バネ圧縮力６８圧縮変形６９カプラー７０ピンブロック７１定着部７２仮設固定治具７３アンカーボルト７４オープンソケット７５仮設加力治具７６オイルジャッキ７７ピン７８防水工事７９クランプ８０粘弾性ゴム８１ワイヤーロープ８２クランプ８３ボルト８４ワイヤーロープ８５アイスプライス８６連結杆８７円筒部材８８蓋体８９筒体９０ばね９１オリフィス９２ダンパー

フロントページの続き (72)発明者原田昭穂東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者斎藤公男埼玉県浦和市原山四丁目11番３号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１張力材の端部の周囲に心材を固
着し、前記心材の側面に粘弾性体シートと鋼板を交互に
単層または複層で積層固着し、且つ外側の鋼板の周囲を
拘束材で固着し、前記拘束材の一方の端部に前記第１張
力材の側面を包囲する蓋を固着し、前記心材と前記蓋と
の間にバネを挿入し、前記拘束材の他方の端部に第２張
力材を固着し、前記第１張力材は前記第２張力材と粘弾
性的に連結されている張力構造用振動エネルギー吸収装
置。
【請求項2】第１張力材の端部に心材を固着し、
前記心材の側面に粘弾性体シートと鋼板を交互に単層ま
たは複層で積層固着し、外側鋼板の一方の端部に前記第
１張力材の側面を包囲する蓋を固着し、前記心材と前記
蓋との間にバネを挿入し、前記外側鋼板を直接定着部に
固着し又は定着部に固着した第2張力材に固着し、前記
第１張力材は前記第２張力材又は前記外側鋼板と粘弾性
的に連結されている張力構造用振動エネルギー吸収装
置。
【請求項3】前記蓋の上面に第１張力材に導入さ
れた初期張力を保持することができる初期張力保持用ナ
ットを設けた請求項１及び２記載の張力構造用振動エネ
ルギー吸収装置。
【請求項4】前記第1張力材及び前記第2張力材
に、鋼棒を用いた請求項1〜3記載の張力構造用振動エネ
ルギー吸収装置。
【請求項5】前記心材に箱形断面鋼材、外側鋼板
に前記心材の各側面に平行な平板を用いることを特徴と
した請求項１〜４記載の張力構造用振動エネルギー吸収
装置。
【請求項6】前記心材に円形鋼管、外側鋼板に複
数の円弧状に曲げた鋼板を用いることを特徴とした請求
項１〜４記載の張力構造用振動エネルギー吸収装置。
【請求項7】前記第１張力材に、前記定着部又は
前記第２張力材と反対方向へ第１張力材軸力を作用さ
せ、前記心材と前記蓋との間に挿入された前記バネにバ
ネ圧縮力により圧縮変形を生じさせた状態で前記初期張
力保持用ナットを前記蓋に締め付けることにより前記第
１張力材に初期張力を導入し、製作工場より設置個所に
搬入し、各張力材組み立て後、前記初期張力保持用ナッ
トを開放する請求項１〜６記載の張力構造用振動エネル
ギー吸収装置の施工法。
【請求項8】前記第1張力材及び前記第2張力材の
軸剛性を前記粘弾性体シートの設計平均温度時の剛性の
4倍以下とすることにより、前記粘弾性体シートの温度
依存性の影響を緩和させた請求項1 〜６記載の張力構造
用振動エネルギー吸収装置。
【請求項9】前記請求項１〜８記載の張力構造用
振動エネルギー吸収装置による構造物の等価減衰を下式
により評価する設計法。ただし、 θ ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の振動入力方
向に対する傾き n ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の数 Kf ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の設置される
構造物の剛性 ηa ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の損失係数 ηd ：粘弾性シートの損失係数 Kd ：粘弾性シートの貯蔵せん断剛性 Kb ：第１張力材又は第２張力材軸剛性 Ks ：バネのバネ定数 Ka ：張力構造用振動エネルギー吸収装置の貯蔵軸剛性