JP2008106574A

JP2008106574A - 制振構造

Info

Publication number: JP2008106574A
Application number: JP2006292644A
Authority: JP
Inventors: Akira Nishimura; 章西村; Morihide Watanabe; 守秀渡辺; Ichiro Ishide; 一郎石出; Yasuhiko Kimura; 康彦木村; Tsutomu Nohira; 勉野平
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】梁構造体の構造に工夫を施すことにより、シンプルな構造で確実に、梁構造体に作用する鉛直振動を低減することができ、建物の内部空間を有効利用することができる、経済性に優れた制振構造を提供する。
【解決手段】両端が固定構造物２、２で支持された梁構造体１の鉛直振動を低減する制振構造であって、前記梁構造体１の端部と固定構造物２との連結部分に、当該梁構造体１に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収するダンパー部材３が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、両端が建物や建物の柱、橋脚等の固定構造物で支持された梁構造体の鉛直振動を低減する制振構造の技術分野に属し、更に云えば、長大スパンの梁、或いは橋梁等の梁構造体の鉛直振動を低減するのに好適な制振構造に関する。

両端が建物や建物の柱、橋脚等の固定構造物で支持された梁構造体について、特に、長大スパンの梁、橋梁等の梁構造体は、支点間距離が大きく、地震や風、或いは人の歩行によって鉛直振動が生じやすいので、梁構造体が上下に揺れて、人の歩行や建物の構造に支障をきたす虞があった。

梁構造体の鉛直振動を低減するには、梁の曲げ剛性を向上させることが考えられるが、梁構造体の大型化、重量化を招き、不経済に過ぎる上に建物の内部空間を有効利用できないという問題があった。

従来、鉛直振動を生じ易い梁構造体の制振技術として、梁構造体のスパン中央に上下移動自在の錘（マス）を設置し、鉛直振動が生じた際には錘で梁構造体の鉛直振動に抵抗を与えることにより、変位量を減少して制振する所謂マスダンパーが実施されている。
しかし、このマスダンパーは、梁構造体の曲げ剛性を向上させて鉛直振動を防止する技術と比して、梁構造体を小型、軽量に構成できるものの、錘として梁質量の１％程度の質量が必要となり、その錘、つまり付加質量による梁の曲げモーメントが大きくなり、やはり、梁構造体の大型化、大重量化は避けられず、依然として上記問題を解消するに至っていない。

そこで、鉛直振動を生じ易い梁構造体の制振技術として、梁に鉛直（上下）振動を低減するための力を伝達する伝達手段と、該伝達手段に前記力を出力する倍力手段と、該倍力手段に前記梁の振動変位を収束させるべき制振力を入力する制振力付与手段とを備えた制振装置が開示されている（特許文献１を参照）。
この特許文献１に係る制振技術によると、制振力付与手段によって倍力手段に入力される力は倍力手段により倍力され、伝達手段を介して梁に加えられるので、梁の鉛直振動を低減するためのパッシブ型制振装置を容易に構成できると共に、梁には伝達手段のみを接続すればよいので、従来のように梁の下方にバネや付加質量等の制振装置の構成要素を吊り下げる必要がなく、梁の下のスペースを有効に使用することができる等の効果を奏する。

特開平５−１８１３６号公報

上記特許文献１に係る技術は、上記したように、一応の効果は認められるものの、同文献１の段落[0011]、及び図１〜図５から明らかなように、部材点数が多い上に機構が複雑で、コストが嵩み、故障し易いという問題があり、改良の余地が残されている。

本発明の目的は、梁構造体の構造に工夫を施すことにより、シンプルな構造で確実に、梁構造体に作用する鉛直振動を低減（抑制）することができ、建物の内部空間を有効利用することができる、経済性に優れた制振構造を提供することである。

上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る制振構造は、両端が固定構造物で支持された梁構造体の鉛直振動を低減する制振構造であって、
前記梁構造体の端部と固定構造物との連結部分に、当該梁構造体に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収するダンパー部材が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した制振構造において、前記梁構造体はトラス構造で構成されており、前記トラス構造の両端部における下弦材又は上弦材に相当する部位にダンパー部材が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した制振構造において、前記ダンパー部材は、オイルダンパー、鋼材ダンパー、粘弾性ダンパー、或いは大振幅用ダンパーに小振幅用ダンパーを直列状に結合して成る複合型ダンパーであることを特徴とする。

請求項１〜請求項３に係る制振構造によれば、地震や風、或いは人の歩行によって梁構造体１に鉛直振動が作用すると、梁構造体１は、図４Ａ、Ｂに示したように、上下に揺れ、その両端部の下弦材に相当する部位に設けたダンパー部材３、３がともに伸張・収縮を交互に繰り返して当該梁構造体１に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収することができるので、その結果、前記梁構造体１に作用する鉛直振動を吸収し、低減（抑制）することができる。
よって、従来技術と比して、梁構造体１を大型化・大重量化する必要はないので、コスト削減に寄与することができる。よって、経済性に優れている。また、これに伴い、梁構造体１、ひいては柱梁架構全体をスリム化することができるので、経済性に非常に優れていると共に、建物の内部空間を有効利用することができる。
さらに、上記特許文献１に係る技術と比して、構造が非常にシンプルで故障する虞が少ない上に、ダンパーが老朽化した場合の取り替え作業も簡易に行うことができ、非常に合理的、且つ経済的である。

図１は、請求項１に記載した発明に係る制振構造を模式的に簡略化して示している。この制振構造は、両端が固定構造物２、２で支持された梁構造体１の鉛直振動を低減する制振構造であって、前記梁構造体１の端部と固定構造物２との連結部分に、当該梁構造体１に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収するダンパー部材３が設けられていることを特徴とする（請求項１記載の発明）。

前記梁構造体１は、その長手方向の両端部が固定構造物２、２間に剛結されてほぼ水平に架設されている。前記梁構造体１は、固定構造物２、２間に一段（又は二段以上）架設され、図示は省略するが、当該梁構造体１の上部に床スラブが敷設されている。なお、図示例に係る梁構造体１は、固定構造物（例えば柱、メガ柱等の柱部材）２、２間に架設した長大スパンの梁１を示しているが、これに限定されるものではなく、橋脚間に架設した長大スパンの橋梁でもほぼ同様に実施できる。

また、本実施例に係る梁構造体１は、トラス構造で構成されている。このトラス構造は、Ｈ形鋼等の鋼材４から成る上弦材及び下弦材をほぼ水平に設け、これらの間に斜材５（必要に応じてつか材）を組み込んで構成されており、前記トラス構造の両端部における下弦材（又は上弦材）に相当する部位にダンパー部材３が設けられている（請求項２記載の発明）。

前記ダンパー部材３は、図３に示したように、その一端部は、固定構造物２である柱部材２の側面部に設けたブラケット２ａに、高力ボルトや溶接等の接合手段で強固に剛結され、他端部は、前記鋼材（下弦材）４の端部にやはり、高力ボルトや溶接等の接合手段で強固に剛結されている。また、ダンパー部材３が設けられていない側の上弦材（又は下弦材）は、固定構造物（柱部材）２に直接、高力ボルトや溶接等の接合手段で強固に剛結されている。

なお、図示例に係るダンパー部材３と柱部材２との連結手段は、柱部材２に設けたブラケット２ａを介して行っているが、該ブラケット２ａを使用しないで直接、ダンパー部材３と柱部材２とを連結して実施することも勿論できる。また、図示例に係る梁構造体１は、図２に示したように、計４本のダンパー部材３を使用しているが、本数はこれに限定されず、梁構造体１の構造に応じて適宜増減可能である。さらに、本実施例では、前記梁構造体１としてトラス構造で実施しているがこれに限定されず、Ｈ形鋼材等で構成されるトラス構造でない梁構造体でもほぼ同様に実施できる。

本実施例に係るダンパー部材３は、オイルダンパーを使用しているが、オイルダンパーの他、鋼材ダンパー、粘弾性ダンパー、或いは大振幅用ダンパーに小振幅用ダンパーを直列状に結合して成る複合型ダンパーを、構造設計に応じて適宜選択して適用することが好ましい（請求項３記載の発明）。
ちなみに、前記複合型ダンパーは、一例として、本出願人が先に出願した特開平１０−２８０７２７号公報に開示された複合型ダンパーが好適に使用される。具体的に、前記複合型ダンパーを構成する大振幅用ダンパーは、圧縮力によって座屈しない設計で、普通の鋼材に比して小さな応力で降伏する極軟鋼の如き弾塑性部材でＨ形鋼や円形鋼管を製作し、これに座屈防止用の補剛材を添わせたアンボンドブレース等が好適に採用される。前記小振幅用ダンパーには、弾塑性ダンパー、粘弾性ダンパーのほか、摩擦ダンパー、粘性体ダンパーその他のあらゆる種類、タイプのダンパーが適用される（前記公報の段落[0011]等、及び図５〜図１０を参照）。

したがって、上記構成の制振構造によれば、地震や風、或いは人の歩行によって梁構造体１に鉛直振動が作用すると、梁構造体１は、図４Ａ、Ｂに示したように、上下に揺れ、その両端部の下弦材に相当する部位に設けたダンパー部材３、３がともに伸張・収縮を交互に繰り返して当該梁構造体１に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収することができるので、その結果、前記梁構造体１に作用する鉛直振動を吸収し、低減（抑制）することができるのである。よって、従来技術と比して、梁構造体１を大型化・大重量化する必要はないので、コスト削減に寄与することができる。よって、経済性に優れている。また、これに伴い、梁構造体１、ひいては柱梁架構全体をスリム化することができるので、経済性に非常に優れていると共に、建物の内部空間を有効利用することができる。

なお、図示は省略するが、前記梁構造体１について、本実施例では、トラス構造の両端部における下弦材に相当する部位にダンパー部材３を設けて実施しているが、これに限定されず、トラス構造の構成部材の取り付け位置を、上下方向に反転するなど設計変更することにより、トラス構造の両端部における上弦材に相当する部位にダンパー部材３を設けて実施することもでき、ほぼ同様の作用効果を奏することもできる（請求項２記載の発明）。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

たとえば、本実施例では、固定構造物２、２をほぼ同様の大きさ・形状で実施しているが故に、梁構造体１の両端部にダンパー部材３を設けて実施しているが（請求項２記載の発明）、いずれか一方の固定構造物（柱部材、橋脚、或いは建物）２を遙かに大きくして実施する等、梁構造体１の変形が異なる場合には、変形の大きい固定構造物２側の端部のみにダンパー部材３を設けるのみで実施できる場合がある（請求項１記載の発明）。

本発明に係る制振構造を模式的に簡略化して示した立面図である。図１のＸ−Ｘ線断矢視断面図である。ダンパー部材の連結構造を具体的に示した正面図である。Ａ、Ｂはそれぞれ、梁構造体に鉛直振動が作用した場合の梁構造体の挙動を示した立面図である。

符号の説明

１梁構造体（梁、或いは橋梁）
２固定構造物（柱部材、橋脚、或いは建物）
２ａブラケット
３ダンパー部材
４Ｈ形鋼等の鋼材
５斜材

Claims

両端が固定構造物で支持された梁構造体の鉛直振動を低減する制振構造であって、
前記梁構造体の端部と固定構造物との連結部分に、当該梁構造体に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収するダンパー部材が設けられていることを特徴とする、制振構造。
前記梁構造体はトラス構造で構成されており、前記トラス構造の両端部における下弦材又は上弦材に相当する部位にダンパー部材が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載した制振構造。
前記ダンパー部材は、オイルダンパー、鋼材ダンパー、粘弾性ダンパー、或いは大振幅用ダンパーに小振幅用ダンパーを直列状に結合して成る複合型ダンパーであることを特徴とする、請求項１又は２に記載した制振構造。