JP2009280963A - 複合型ダンパによる制振架構 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】建造物の架構1の面内に略V字状に配置される一対の鋼材系履歴型ダンパ10と、一対の鋼材系履歴型ダンパ10の相互の交点に設けられた継手材20と接続された粘弾性体ダンパ30と、継手材20が架構1の面外方向へ変形することを抑制するための当て板40と、を備える。例えば、当て板40を、鋼材系履歴型ダンパ10の外部、又は粘弾性体ダンパ30の外部に設ける。また、当て板40を、架構1の面外方向から継手材20を挟むように配置し、継手材20と直接的又は間接的に当接するように設ける。
【選択図】図1
Description
まず実施の形態1について説明する。この実施の形態1は、面外変形抑制手段を制振架構の外部に設けた形態である。
図1は実施の形態1に係る複合型ダンパによる制振架構の正面図、図2は図1の要部拡大図である。この複合型ダンパによる制振架構は、架構1、鋼材系履歴型ダンパ10、継手材20、粘弾性体ダンパ30、及び当て板40を備えて構成されている。
架構1は、上下の梁部材2、3と、左右の柱部材4、5とを組み合わせて構成されている。以下では、これら上下の梁部材2、3、及び左右の柱部材4、5によって形成された略方形状の平面の内部を「架構1の面内」と称する。この架構1の構造形式は任意であるが、例えばラーメン構造やアーチ構造が該当する。また、この架構1の具体的な構成材は任意であるが、例えば、鉄筋コンクリート構造、鋼構造、又は木造構造等が該当する。
一対の鋼材系履歴型ダンパ10は、特許請求の範囲における大振幅用減衰手段に対応するもので、架構1の面内において上梁部材2の部材軸方向の中心点近傍に備えられた継手材20から下梁部材3の部材軸方向の端部近傍に至るように配置されており、このように一対の鋼材系履歴型ダンパ10を配置することによって全体としてV字型の制振架構が構成されている。この鋼材系履歴型ダンパ10は、連結部材11、鋼材系履歴型ダンパ本体12、及び拘束部材13を備える。
継手材20は、特許請求の範囲における接続部に対応するもので、鋼材を用いた中空の直方体として構成され、一対の鋼材系履歴型ダンパ10の延長線上の交点に配置されている。
一対の粘弾性体ダンパ30は、減衰特性によって架構1の振動エネルギーを吸収するものであり、特許請求の範囲における小振幅用減衰手段に対応する。この一対の粘弾性体ダンパ30は、継手材20を中心として略左右対称に設けられており、架構1の面内において継手材20の水平端部から略水平方向に沿って配置されている。
次に、当て板40について説明する。図4は図2のB−B矢視断面図、図5は図4の要部拡大図である。一対の当て板40は、曲げ抵抗によって継手材20の架構1の面外方向の変形を抑制するものであり、特許請求の範囲における面外変形抑制手段に対応する。この一対の当て板40は、略板状の鋼板から形成されており、上梁部材2の下端部から略鉛直方向に沿って継手材20を挟み込むように立設され、当て板40の側面が継手材20の側面と対向する位置に設けられ、上梁部材2に対して溶接等により固着されている。
また、図8は変形例に係る当て板40の一例を示す正面図、図9は図8のD−D矢視断面図である。この変形例では、当て板40に略板状のリブ材45が設けられている。具体的には、上梁部材2の下フランジ幅が当て板40の配置間隔よりも広げられた場合である。リブ材45は、当て板40の側面に対して略直角に配置され、上梁部材2及び当て板40の側面とは溶接やボルト等で固着されている。この構造によれば、リブ材45を備えた一対の当て板40によって、継手材20の面外方向の変形を一層強固に抑制できる。
このように実施の形態1によれば、当て板40によって継手材20の面外方向の変形を拘束することで、鋼材系履歴型ダンパ10の面外方向の変形を拘束でき、鋼材系履歴型ダンパ10の座屈耐力を向上させることができる。
次に、実施の形態2について説明する。この実施の形態2は、実施の形態1で備えていたものと類似の当て板に加えて、方杖を設けた形態である。実施の形態2の構成は、特記する場合を除いて実施の形態1の構成と略同一であり、実施の形態1の構成と略同一の構成についてはこの実施の形態1で用いたのと同一の符号を必要に応じて付して、その説明を省略する(実施の形態3、4においても同じ)。
図10は実施の形態2に係る制振架構の構成を示す正面図、図11は図10のE−E矢視断面図である。一対の方杖50は、軸力抵抗によって継手材20の架構1の面外変形を抑制するものであり、床部材6から継手材20に至るように側面V字状に設けられ、床部材6に対して溶接やボルト等により固定されている。この一対の方杖50は、鋼材から形成されており、その先端部には、固定構造を除いて実施の形態1と同様に構成された当て板40が溶接等により固着されている。この方杖50はH型鋼にて形成しているが、これに限らず、断面形状を略方形状や略円形状とする鋼材にて形成してもよい。また、当て板40に対する方杖50の固着位置は、継手材20の面外方向の変形力の中心位置と一致させることが好ましく、この場合には継手材20の面外方向の変形力を効率よく方杖50に伝達できる。また、1枚の当て板40に固着される方杖50は、1本に限らず、複数の方杖50を固着してもよい。
次に、方杖50の機能について詳細に説明する。実施の形態2の制振架構において、地震や風等による架構1の面外方向の揺れに対して、継手材20が当て板40と当接すると、床部材6に支持された方杖50に軸力が作用することで、方杖50が継手材20の面外方向の変形に対して抵抗するので、継手材20の面外方向の変形は抑制される。
このように実施の形態2によれば、実施の形態1と略同様の効果に加えて、継手材20の変形に対して方杖50の軸力により抵抗することができるので、鋼材系履歴型ダンパ10の座屈耐力を一層向上させることができる。
次に、実施の形態3について説明する。この実施の形態3は、実施の形態1の当て板に代えて、リニアスライダを備える形態である。
図12は実施の形態3に係る制振架構の構成を示す正面図、図13は図12のF−F矢視断面図、図14は図13の要部拡大図である。上梁部材2と継手材20との相互間には、リニアスライダ60が配置されている。このリニアスライダ60は、特許請求の範囲におけるスライダ部に対応するもので、固定体61、ガイドレール62、複数の回転子63、及び可動体64を備えて構成されている。
次に、リニアスライダ60の機能について詳細に説明する。地震や風等による架構1の面内の揺れが生じた場合、可動体64がガイドレール62に沿って移動することで、継手材20の架構1の面内方向の変形が許容され、粘弾性体ダンパ30又は鋼材系履歴型ダンパ10による振動エネルギーの吸収が可能となる。一方、可動体64がガイドレール62と嵌合することで、継手材20の面外方向の変形が抑制される。
このように実施の形態3によれば、リニアスライダ60によって継手材20の面外方向の変形を拘束することで、鋼材系履歴型ダンパ10の面外方向の変形を拘束でき、鋼材系履歴型ダンパ10の座屈耐力を向上させることができる。
次に、実施の形態4について説明する。この実施の形態4は、粘弾性体ダンパにスペーサを設けた形態である。
図15は本実施の形態に係る図2のA−A矢視断面図である。粘弾性体ダンパ30の内部には、複数のベアリング71が設けられている。このベアリング71は、粘弾性体30bの積層方向の変形を抑制するものであって、粘弾性体ダンパ30の端部において、抵抗プレート30aの相互間に配置されている。このベアリング71は、例えば、鋼製のボールベアリング又はローラーベアリングとして形成され、抵抗プレート30aに形成された凹部に回動可能に配置されている。これらベアリング71は、当該抵抗プレート30aに隣接する他の抵抗プレート30aに接する位置及び形状にて配置されており、抵抗プレート30aが粘弾性体30bのせん断変形に追随して水平方向に移動することを許容する一方で、抵抗プレート30aが粘弾性体30bの積層方向に変形することを抑制する。
このように実施の形態4によれば、実施の形態1と略同様の効果に加えて、ベアリング71やゴム体72は粘弾性体ダンパ30の工場組立時に取り付け可能であることから、現場での作業性を簡略化することができる。また、ベアリング71やゴム体72は、粘弾性体ダンパ30の内部に設けられており外部に露出しないので、室内空間の有効利用にも寄与できると共に、意匠性を一層向上することができる。
以上、本発明に係る各実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、前記に記載されていない課題を解決したり、前記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。
各実施の形態において説明した構成は、任意の組み合わせで、相互に組み合わせることができる。例えば、実施の形態1の当て板40と、実施の形態4のベアリング71やゴム体72を、同一の架構1に同時に適用してもよい。
大振幅用減衰手段は、鋼材系履歴型ダンパ10に限らず、粘性ダンパ、あるいは摩擦ダンパとしてもよい。鋼材系履歴型ダンパ10を用いる場合においても、その配置方法は任意であり、例えば、V字型に代えて、A字型又はX字型となるように配置してもよい。また、小振幅用減衰手段は、粘弾性体ダンパ30に限られず、鋼材系履歴型ダンパ10、粘性ダンパ、あるいは摩擦ダンパとしてもよい。
鋼材系履歴型ダンパ10として、材料強度が高ひずみ速度感受性を有した超塑性金属材料(例えば亜鉛−アルミ合金など)は、小振幅用減衰手段として適している。
減衰手段としての粘性ダンパは、シリンダ内にオイル等の粘性材料を封入したオイルダンパなどが適している。特に、変位増幅機構を備えた粘性ダンパは、小振幅用減衰手段として適している。
実施の形態1〜4では、面外変形抑制手段を、継手材20の外部や、粘弾性体ダンパ30の内部に配置したことを説明したが、鋼材系履歴型ダンパ10の外部に設けてもよい。例えば、実施の形態1の一対の当て板40を架構1の左右の柱部材4、5から鋼材系履歴型ダンパ10の上端部に至るように延出し、この当て板40によって鋼材系履歴型ダンパ10を面外方向から挟むようにしてもよい。この場合、一つの鋼材系履歴型ダンパ10に対して複数組の当て板40を設けてもよい。
2 上梁部材
3 下梁部材
4 左柱部材
5 右柱部材
6 床部材
10 鋼材系履歴型ダンパ
11、31 連結部材
12 鋼材系履歴型ダンパ本体
13 拘束部材
20 継手材
21 相手材
30 粘弾性体ダンパ
30a 抵抗プレート
30b 粘弾性体
30c ピン孔
30d ピン
30e 脱落防止ピン
32 ブラケット
40 当て板
41 滑り材
42 嵌合部材
43 長孔
44 貫通ボルト
45 リブ材
50 方杖
60 リニアスライダ
61 固定体
62 ガイドレール
63 回転子
64 可動体
71 ベアリング
72 ゴム体
73 ストッパ
Claims (7)
- 建造物の架構の面内に略V字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、
前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、
前記接続部が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段と、
を備えることを特徴とする複合型ダンパによる制振架構。 - 前記面外変形抑制手段を、
前記大振幅用減衰手段の外部、又は前記小振幅用減衰手段の外部に設けたこと、
を特徴とする請求項1に記載の複合型ダンパによる制振架構。 - 前記面外変形抑制手段は、前記架構の面外方向から前記接続部を挟むように配置されたものであって、前記接続部と直接的又は間接的に当接する一対の当接部を備えること、
を特徴とする請求項2に記載の複合型ダンパによる制振架構。 - 前記当接部は、前記架構を構成する梁又は柱に支持された平板材であって、前記接続部の外側面に沿って略平行に配置された平板材を含むこと、
を特徴とする請求項3に記載の複合型ダンパによる制振架構。 - 前記架構により支承された床部に固定された一対の方杖を備え、
前記一対の方杖の先端部に、前記当接部を設けたこと、
を特徴とする請求項3に記載の複合型ダンパによる制振架構。 - 前記架構を構成する梁又は柱に設けられたものであって、前記接続部を当該梁又は当該柱の部材軸方向に沿って往復移動可能とするスライダ部を設けたこと、
を特徴とする請求項2に記載の複合型ダンパによる制振架構。 - 建造物の架構の面内に略V字状に配置される一対の大振幅用減衰手段と、
前記一対の大振幅用減衰手段の相互の接続部と接続された小振幅用減衰手段と、
前記大振幅用減衰手段が前記架構の面外方向へ変形することを抑制するための面外変形抑制手段を、前記小振幅用減衰手段の内部に設けたこと、
を特徴とする複合型ダンパによる制振架構。
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