JP2011042974A - 振動制御装置、振動制御装置を備えた構造物、耐震装置及び耐震装置を備えた構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】間口の狭い構面に設置しても、耐震、制震機能を十分に発揮できる振動制御装置を提供する。
【解決手段】構造物の架構１の構面２内に設置される本実施の形態による振動制御装置１０は、耐震ブレース２０と、粘性系制震ダンパ５０とから構成される。
耐震ブレース２０は破断強度Ｑｃが加わるまでは地震動による外力に抵抗する。しかし、破断強度Ｑｃを超える荷重が加わるとその一部（シャーピン２９）が破断して、耐震ブレース２０は地震動に対する抵抗力を失う。耐震ブレース２０が抵抗力を失うと、振動制御装置１０は、粘性系制震ダンパ５０が作動して、大きな地震動に対して制震する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨、その他の構造物に設けられる振動制御装置に関する。

例えば構造物の柱，梁間に対角線状に挿設する斜材（ブレース：brace）は、一般に柱，梁間の変形に伴って生ずる引張り力又は圧縮力を支持する。ブレースの耐力は、引張り力に対しては降伏耐力、圧縮力に対しては降伏耐力よりも小さい座屈耐力で決まり、座屈後は耐荷力が低下する。ところが最近、座屈を拘束することにより、圧縮に対しても引張りと同等の耐力を保持させる構造を備えたブレースが開発されている。このブレースは、地震荷重のように引張り・圧縮の繰返し軸力（繰返し変位）が作用する際の軸力降伏型履歴ダンパ（以下、軸力降伏型ダンパと略記する）を含む。

軸力降伏型ダンパを含むブレースとして、例えば、特許文献１、特許文献２に開示されたものが知られている。
図９に示すように、特許文献２のブレース２００は、柱２０１と梁２０２間の対角接合部にそれぞれ取付けられた接合部材２０３，２０３と、ブレース２００の中間部に配された円形鋼管からなる中間材２０４と、それぞれ一端がこの中間材２０４に連結され、他端が端継手板２０５に固着された一対の軸力降伏型ダンパ部材２０６とで構成されており、端継手板２０５は接合部材２０３，２０３にボルトＢによって取付けられる。
軸力降伏型ダンパ部材２０６は、中間材２０４の端部２０４ａに取付けられた十字型割り込みガセットプレート２０７と、一端がこの十字型ガセットプレート２０７にすみ肉溶接接合され、他端が端継手板２０５にすみ肉溶接接合された複数の芯材２０６ａと、この複数（図では４本）の芯材２０６ａ同士を所定の間隔をおいて平行に配列する十字型スペーサ２０８と、この複数の芯材２０６ａと所定のすき間をあけて嵌合・外接する角形鋼管からなる補剛鋼管２０６ｂとで構成されている。

以上の構造部材の作用は以下の通りである。
例えば地震荷重が作用するとブレース２００は引張りと圧縮の交番軸力を受けるが、この軸力はブレース両端の接合部材２０３から端継手板２０５を介して軸力降伏型ダンパ２０６の芯材２０６ａを経て中間材２０４に伝わる。そして引張り軸力が芯材２０６ａの降伏軸力＋Ｎｙに達すると塑性変形＋δが生じ、圧縮軸力が芯材２０６ａの降伏軸力−Ｎｙに達すると塑性変形−δが生ずる。この際、圧縮軸力を受けた芯材２０６ａは座屈変形しようとするが、外接する補剛鋼管２０６ｂによってその変形が拘束されて座屈が防止される。こうしてブレース２００全体が履歴曲線を描いて応答し、その結果、地震エネルギが吸収されて振動は減衰する。

特開平６−５７８２０号公報 特開２００７−１３２５２４号公報

上述の軸力降伏型ダンパは、中小地震時や暴風時には降伏せず、大地震時には降伏してエネルギを吸収するが、柱間隔や梁間隔が狭い構造物に適用しようとすると、ブレースの長さの大部分をボルト連結に占有される。また、中小地震時や暴風時には上述の軸力降伏型ダンパは弾性であるが、その断面力が大きい場合、連結のためのボルト本数が多数になる。このような場合、ブレースの長さの大部分がボルト連結に占有されて、設計上必要なダンパ区間が確保できなくなるという課題があった。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、間口の狭い構面に設置しても、耐震、制震機能を十分に発揮できる振動制御装置を提供することを目的とする。

特許文献２に開示されている軸力降伏型ダンパは、荷重を弾性域で受ける部分と、降伏した後にダンパとして機能しエネルギを吸収する部分とが直列にかつ一体的に配列されていたので、ブレースとして相当の長さが必要であった。
そこでなされた本発明の振動制御装置は、構造物の架構の構面内に設置され、外力による構造物の揺れを低減する振動制御装置であって、破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を有する耐震機材と、粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備える。
この耐震機材は、構造物の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Ｑｃを超えてトリガ部材が破断するまで構造物の振動に抵抗する。
また、粘性系又は摩擦系の制震ダンパ（以下、制震ダンパ、と総称することがある）は、構造物の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Ｑｃを超えてトリガ部材が破断すると、構造物の振動エネルギを吸収する。
本発明の振動制御装置は、耐震機材と粘性系又は摩擦系の制震ダンパとを独立して備えており、構面内に耐震機材と制震ダンパとを並列に設置できるし、また、構面内に耐震機材と制震ダンパとを交差させて設置できる。したがって、従来の軸力降伏型ダンパに比べて、全長を短くできるので、その機能を落とすことなく間口の狭い構面に設置することができる。

本発明の振動制御装置は耐震機材を備える。耐震とは、よく知られているように、構造物を堅牢にすることで地震の力に抵抗し、地震力を受けても構造物の損傷を軽減させることをいう。本発明における耐震機材は、この耐震機能を発揮する。ただし、大きな揺れに対して耐震機材のみで抵抗するのは限界があることから、本発明では破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を設ける。
本発明は、粘性系又は摩擦系の制震ダンパを備える。制震とは、地震動によるエネルギを吸収して構造物の揺れを抑え、構造物の損傷を軽減させることをいう。本発明は、トリガ部材が破断した以降は制震ダンパが、揺れのエネルギを吸収して構造物の揺れを抑える。

本発明の振動制御装置において、耐震機材は、トリガ部材を着脱自在に設けることが好ましい。そうすれば、破断したトリガ部材を新たなトリガ部材に交換することで、地震によりトリガ部材が破断した振動制御装置を容易に復旧できる。つまり、この耐震機材は、繰り返して使用できる。

この耐震機材をブレースとして具体化した例として、一端部が架構の一部に結合される第１負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、第１負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第２負荷伝達体と、第１負荷伝達体と第２負荷伝達体とを貫通して第１負荷伝達体と第２負荷伝達体の相対変位を拘束するトリガ部材と、を備える構成が提案される。
この耐震機材は、構造物が揺れると、第１負荷伝達体と第２負荷伝達体が相対的に接近し又は離間するように変位しようとする。この変位に伴って、第１負荷伝達体と第２負荷伝達体を貫通するトリガ部材には、せん断力が負荷される。この負荷がトリガ部材の破断強度Ｑｃを超えると、トリガ部材は破断する。着脱自在なトリガ部材としては、第１負荷伝達体、第２負荷伝達体に形成される貫通孔に装着される例えばシャーピンを用いることができる。

耐震機材は、以上のほかに、ブレースと梁の間に介在させることもできる。この耐震機材は、互いに相対変位が可能に配置される第３負荷伝達体及び第４負荷伝達体と、第３負荷伝達体と第４負荷伝達体とを貫通して第３負荷伝達体と第４負荷伝達体の相対変位を拘束するトリガ部材と、を備える構成にできる。この場合、第３負荷伝達体はブレースに固定され、第４負荷伝達体は梁に固定される。
この耐震機材は、構造物が揺れると、第３負荷伝達体と第４負荷伝達体が相対的に接近し又は離間するように変位しようとする。この変位に伴って、第３負荷伝達体と第４負荷伝達体を貫通するトリガ部材には、せん断力が負荷される。この負荷がトリガ部材のせん断強度Ｑｃを超えると、トリガ部材は破断する。着脱自在なトリガ部材としてシャーピンを使用できるのは、上述のとおりである。

本発明は、以上説明した振動制御装置を備えた構造物を提供する。つまり本発明は、１又は２以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、構面内に設置され、外力による構造物本体の揺れを低減する振動制御装置と、を備え、振動制御装置が、破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を設ける耐震機材と、粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備える。この耐震機材は、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Ｑｃを超えてトリガ部材が破断するまで構造物の振動に抵抗する。また、制震ダンパは、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Ｑｃを超えてトリガ部材が破断すると、構造物本体の振動エネルギを吸収する。
本発明の構造物に、上述した耐震機材の構成を採用できることはいうまでもない。

振動制御装置を構成する耐震機材は、制震ダンパとともに使用される他、耐震装置として単独で使用できる。つまり本発明は、構造物の架構の構面内にブレースとして設置され、外力による構造物の揺れに抵抗する耐震装置であって、一端部が架構の一部に結合される第１負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、第１負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第２負荷伝達体と、第１負荷伝達体と第２負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられるトリガ部材と、を備えることを特徴とする。
同様に本発明は、構造物の架構の構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による構造物の揺れに抵抗する耐震装置であって、互いに相対変位が可能に配置される第３負荷伝達体及び第４負荷伝達体と、第３負荷伝達体と第４負荷伝達体とを貫通して第３負荷伝達体と第４負荷伝達体の相対変位を拘束するトリガ部材と、を備え、第３負荷伝達体はブレースに固定され、かつ第４負荷伝達体は梁に固定される構成にできる。

また本発明は、上記耐震装置を単独で備える以下の構造物を提供する。つまりこの構造物は、１又は２以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、構面内に設置され、外力による構造物本体の揺れを低減する耐震ブレースとして機能する耐震装置と、を備える。そして、この耐震装置は、破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を有し、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Ｑｃを超えてトリガ部材が破断するまで構造物本体の振動に抵抗する。さらに、この振動制御装置は、一端部が架構の一部に結合される第１負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、第１負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第２負荷伝達体と、第１負荷伝達体と第２負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられるトリガ部材と、を備えることを特徴とする。
同様に本発明の構造物は、１又は２以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による構造物本体の揺れを低減する耐震機材として機能する耐震装置と、を備える。そして耐震装置は、破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を有し、構造物本体の振動によりトリガ部材に印加される負荷が破断強度Ｑｃを超えてトリガ部材が破断するまで構造物の振動に抵抗し、互いに相対変位が可能に配置される第３負荷伝達体及び第４負荷伝達体を有し、第３負荷伝達体はブレースに固定され、かつ第４負荷伝達体は梁に固定される。そして、トリガ部材は、第３負荷伝達体と第４負荷伝達体とを貫通して第３負荷伝達体と第４負荷伝達体の相対変位を拘束する構造物とすることが好ましい。

本発明によれば、耐震機材と制震ダンパとを独立して備えており、構面内に耐震機材と制震ダンパとを並列に設置できるし、また、構面内に耐震機材と制震ダンパとを交差させて設置できる。したがって、従来の軸力降伏型ダンパに比べて、全長を短くできるので、その機能を落とすことなく間口の狭い構面に設置することができる。

本実施形態による振動制御装置を示す図である。 本実施形態による振動制御装置の耐震ブレースの構成を示し、（ａ）は平面図（ｂ）は（ａ）の２ｂ−２ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の２ｃ−２ｃ矢視断面図である。 本実施形態による振動制御装置の設置例を示す図である。 本実施形態による振動制御装置の変更例を示す図である。 本実施形態による振動制御装置の他の変更例を示す図である。 本実施形態による振動制御装置の他の変更例を示す図である。 本実施形態による振動制御装置の他の変更例を示す図である。 本実施形態による振動制御装置の他の変更例を示す図である。 （ａ）は特許文献２（図１）に開示された軸力降伏型ダンパを含む構造部材の全体構成を示し、（ｂ），（ｃ）は特許文献２に開示された軸力降伏型ダンパの断面を示し、（ｂ）が特許文献２の図３、（ｃ）が特許文献２の図４に対応する。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいて本発明の耐震装置を詳細に説明する。
構造物の架構１の構面２内に設置される本実施の形態による振動制御装置１０は、図１に示すように、耐震ブレース（耐震機材）２０と、粘性系制震ダンパ５０とから構成される。振動制御装置１０は、架構１を構成する柱３，３と梁４，４によって囲まれた間口５内において、耐震ブレース２０と粘性系制震ダンパ５０とが並列に設置されている。柱３，３と梁４，４の交差部には、ガゼットプレート６，７が固定されている。

耐震ブレース２０は、一端が継手４１によりガゼットプレート６に取付けられ、他端が継手４２によりガゼットプレート７に取付けられている。継手４１はガゼットプレート６に対して、また、継手４２はガゼットプレート７に対して、リベット等の締結部材により固定されている。耐震ブレース２０は、一端（負荷伝達体２１）が継手４１に対して回転可能に、また、他端（負荷伝達体２２）が継手４２に対して回転可能に、ボルトＢ等の締結部材により取付けられている。
粘性系制震ダンパ５０は、一端が継手５１によりガゼットプレート６に取付けられ、他端が継手５２によりガゼットプレート７に取付けられている。継手５１はガゼットプレート６に対して回転可能に、また、継手５２はガゼットプレート７に対して回転可能に、ボルトＢ等の締結部材により取付けられている。

振動制御装置１０において、耐震ブレース２０は破断強度Ｑｃが加わるまでは地震動による外力に抵抗する。しかし、破断強度Ｑｃを超える荷重が加わるとその一部（シャーピン２９）が破断して、耐震ブレース２０は地震動に対する抵抗力を失う。耐震ブレース２０が抵抗力を失うと、振動制御装置１０は、粘性系制震ダンパ５０が作動して、大きな地震動に対して制震する。このように、制震装置１０は、耐震ブレース２０と粘性系制震ダンパ５０を架構１に並列に設け、各々に異なる機能を持たせる機能分離型の振動制御装置と位置づけられる。

＜耐震ブレース２０＞
図１、図２を参照しながら、耐震ブレース２０をより詳しく説明する。
耐震ブレース２０は、継手４１を介して架構１のガゼットプレート６に接続される負荷伝達体２１と、継手４２を介して架構１のガゼットプレート７に接続される負荷伝達体２２を備える。負荷伝達体２１と負荷伝達体２２は、厚さが同じ平板状の鋼材（例えば、軟鋼、極軟鋼）から構成され、負荷伝達体２１の方が負荷伝達体２２よりも長く作製されている。なお、耐震ブレース２０の他の構成部材も、特に断らない限り、同様の鋼材から構成されている。
負荷伝達体２１の幅方向の端縁には、スライダ２３,２３が所定間隔を空けて固定されている。スライダ２３,２３は、負荷伝達体２１の幅方向の両縁に設けられている。スライダ２３,２３は、ベアリング材等の摺動性のよい材料から構成されるのが好ましい。

耐震ブレース２０は、負荷伝達体２１，２２を挟み、所定の間隔を空けて対向配置される一対のフレーム板２５,２５を備える。フレーム板２５，２５には、後述するシャーピン（トリガ部材）２９が貫通する貫通孔３２，３４が形成されている。
また、フレーム板２５,２５は、幅方向の端部が接続片２６,２６に固定され、接続片２６,２６とともに、フレーム２７を構成する。フレーム２７は、接続片２６,２６の内面側にレール２４,２４を設けている。
レール２４,２４には、負荷伝達体２１に固定されるスライダ２３,２３が摺動可能に設置されている。したがって、負荷伝達体２１は、後述するシャーピン２９による拘束がなければ、フレーム２７の一端側において進退可能である。また、負荷伝達体２２は、フレーム２７の他端側の内部にその一部が挿入されるとともに、フレーム２７に固定される。負荷伝達体２１，２２には、フレーム２７から突出した部分に、継手４１,４２との取付けのためのボルトＢが貫通する貫通孔３０，３１が設けられている。また、負荷伝達体２１には、フレーム２７内に隠れる部分に、シャーピン２９が貫通する貫通孔３３が設けられている。負荷伝達体２１が本発明の第１負荷伝達体（又は第２負荷伝達体）を構成し、負荷伝達体２２とフレーム２７とで本発明の第２負荷伝達体（又は第１負荷伝達体）を構成する。

耐震ブレース２０は、シャーピン２９を備える。シャーピン２９は、フレーム板２５の貫通孔３２、負荷伝達体２１の貫通孔３３及びフレーム板２５の貫通孔３４を貫通して、耐震ブレース２０に配置される。そうすることにより、フレーム２７に対する負荷伝達体２１の相対的な変位（以下単に変位）が拘束される。フレーム２７に負荷伝達体２２が固定されているので、負荷伝達体２１と負荷伝達体２２との相対的な変位も拘束される。
シャーピン２９の頂部とフレーム板２５の間、及びシャーピン２９の先端部とフレーム板２５の間にはピン固定具２８が介在している。ピン固定具２８は、ワッシャの機能を有するとともに、シャーピン２９が耐震ブレース２０から抜け出るのを防ぐ機能を有する。

耐震ブレース２０には、地震動により構造物の架構１が揺れると、図２（ｃ）に白抜き矢印で示すように圧縮力が負荷される。同様に、耐震ブレース２０には、図２（ｃ）に黒塗り矢印で示すように引張り力が負荷される。耐震ブレース２０は、圧縮力（又は引張り力）が負荷伝達体２１，２２に負荷されると、負荷伝達体２１と負荷伝達体２２とは、近接する向き（又は離間する向き）に変位しようとする。ところが、フレーム２７に対してスライド可能な負荷伝達体２１が、負荷伝達体２２に対して固定されたフレーム２７とともに、シャーピン２９によりピン止めされている。

耐震ブレース２０に圧縮力又は引張り力が負荷されると、フレーム板２５と負荷伝達体２１とが逆向きの力を受けるので、シャーピン２９には、平行で逆向きの２つの力が作用し、せん断力Ｑが負荷される。このせん断力Ｑが、シャーピン２９のせん断による破断強度Ｑｃ未満であれば、負荷伝達体２１は、負荷伝達体２２に近接する向きへの変位が拘束される。なお、シャーピン２９の弾性変形、塑性変形による微小な変形は、ここでいう変位に考慮していない。
せん断力Ｑが破断強度Ｑｃを超えると、シャーピン２９は破断するので、負荷伝達体２１は変位の拘束が解ける。したがって、負荷伝達体２１は、圧縮力又は引張り力に応じて、負荷伝達体２２に近接する向き又は離間する向きに変位する。

以上のように作動する耐震ブレース２０は、地震動に伴う圧縮力又は引張り力により生ずるせん断力Ｑがシャーピン２９の破断強度Ｑｃ未満の範囲において、地震動に抵抗する。シャーピン２９の径、その他の仕様を調整することにより、中小の地震、暴風による構造物の揺れに対して抵抗する破断強度Ｑｃを設定できる。振動制御装置１０は、破断強度Ｑｃを超えるせん断力がシャーピン２９に負荷される大地震に対しては、粘性系制震ダンパ５０が地震動による入力エネルギを吸収する。
大地震によりシャーピン２９が破断しても、破断したシャーピン２９に替えて新たなシャーピン２９をその後に取付けることにより、耐震ブレース２０を容易に復旧できる。

＜粘性系制震ダンパ５０＞
振動制御装置１０は、耐震ブレース２０のシャーピン２９が破断した後に、粘性系制震ダンパ５０が地震動による入力エネルギを吸収して、構造物の振動を低減する。
粘性系制震ダンパ５０は、地震動による入力エネルギを粘性材や粘弾性材による熱エネルギに変換することで振動を低減する。粘性系制震ダンパ５０は、一般に、オイルダンパ、粘性ダンパ及び粘弾性ダンパに分類されるが、各々が公知であるので、ここでの説明は省略する。粘性系制震ダンパ５０として、以上のように分類されるいずれのダンパをも用いることができる。粘性系制震ダンパ５０は、軸力降伏型ダンパに比べてコンパクトにできるので、間口５が狭い構面２にも無理なく適用できる。
粘性系制震ダンパ５０に代えて摩擦系制震ダンパを用いることができる。この場合でも、耐震ブレース２０のシャーピン２９が破断した後に、地震動による入力エネルギを摩擦系制震ダンパが吸収して、構造物の振動を低減する。また、摩擦系制震ダンパも、軸力降伏型ダンパに比べてコンパクトにできるので、間口５が狭い構面２にも無理なく適用できる。

＜効果＞
耐震ブレース２０及び粘性系制震ダンパ５０を構面２に並設した振動制御装置１０は、エネルギが相対的に小さい中小の地震、暴風に対して、耐震ブレース２０が抵抗することにより構造物の振動を低減する。エネルギが相対的に大きい大地震に対して振動制御装置１０は、粘性系制震ダンパ５０がエネルギを吸収して構造物の振動を低減する。
振動制御装置１０は、耐震ブレース２０と粘性系制震ダンパ５０とに機能を分離して並設する構成を採用したので、従来の直列に機能が並んだ軸力降伏型ダンパに比べて、長さを短くできる。したがって、間口５の狭い架構１に設置した場合にも、高い耐震性能を持たせることができる。

また、振動制御装置１０は、耐震ブレース２０のシャーピン２９が破断した後はばね剛性を失うため、構造（架構１）は振動が長周期化し、慣性力が従来の軸力降伏型ダンパに比べて低減される。
さらに、従来の軸力降伏型ダンパは鋼材が降伏を繰り返すために軸力を受ける回数に制限があるのに対して、振動制御装置１０の粘性系制震ダンパ５０はそのような繰り返しの制限がない。

＜振動制御装置１０の設置例＞
振動制御装置１０は図１に示す以外の任意の形態で架構１に設置できる。図３を参照して説明する。
はじめに、振動制御装置１０は、架構１の構面２の全てに設置する必要はない。次に、振動制御装置１０を設ける傾斜の向きは、右上がり、左上がりのいずれでもよい。
また、１つの構面２に設置される振動制御装置１０は１つに限らない。２つの振動制御装置１０を八の字型に配置し、あるいは２つの振動制御装置１０を交差させて配置できる。
さらに、２つの振動制御装置１０を交差させた組を、１つの構面２内に２組設置することもできる。このように、架構１の構造、強度に応じて、振動制御装置１０を必要な箇所に設けることができる。なお、図３において、２本の線が１つの振動制御装置１０を示している。

＜変更例 その１＞
振動制御装置１０は、１つの耐震ブレース２０と１つの粘性系制震ダンパ５０の組合せを示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図４に示すように、１つの耐震ブレース２０と２つの粘性系制震ダンパ５０を組み合わせて振動制御装置１００を構成することができる。この場合、２つの粘性系制震ダンパ５０は、ダンパ特性を同じにするのが一般的であるが、これに限るものではない。また、１つの耐震ブレース２０と２つの粘性系制震ダンパ５０の配列は、耐震ブレース２０を間に挟んだ対称の形態に限らず、耐震ブレース２０を端に配置し、その側に２つの粘性系制震ダンパ５０を並べて配置することもできる。また、図示しないが、２つの耐震ブレース２０と１つの粘性系制震ダンパ５０を組み合わせることもできる。

＜変更例 その２＞
振動制御装置１０は、１つの耐震ブレース２０と１つの粘性系制震ダンパ５０を平行に配置した例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図５に示すように、耐震ブレース２０と粘性系制震ダンパ５０を交差させて配置できる。このように配置しても、耐震ブレース２０、粘性系制震ダンパ５０は各々上述した通りの機能を発揮する。また、このように配置すれば、１つのガゼットプレート６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂを小さくできるので、より狭い間口５へ振動制御装置１０を取り付けることができる。なお、この場合、耐震ブレース２０と粘性系制震ダンパ５０は、奥行き方向の干渉を避けて配置される。

＜変更例 その３＞
架構１には、風、温度変化による熱変形が常時加わる。したがって、耐震ブレース２０のトリガ部材としてシャーピン２９を使用する場合、応力変動がシャーピン２９に加わり、シャーピン２９を疲労させる虞がある。そうすると、シャーピン２９の破断強度Ｑｃが低下し、予め設定された大きさの揺れに耐震ブレース２０が抵抗できないことも想定される。
以上の破断強度Ｑｃの低下を回避するためには、図６（ａ）に示すように、フレーム板２５に形成される貫通孔３２，３４の開口径をシャーピン２９の径よりも大きくする。そうすれば、シャーピン２９には応力変動が加わらないか、加わったとしてもわずかにできる。
図６（ａ）に示す例は、フレーム板２５の貫通孔３２，３４の開口径を大きくする例を示すが、負荷伝達体２１の貫通孔３３の開口径を大きくしても同様の効果を得ることができる。
さらに、図６（ｂ）に示すように、負荷伝達体２１を継手４１に取付けるための貫通孔３０、負荷伝達体２２を継手４２に取付けるための貫通孔３１の開口径を大きくしても同様の効果を得ることができる。
貫通孔３０，３１，３２，３３，３４の開口径をシャーピン２９の径よりもどの程度大きくするかは、適宜定められるべきものであって、一義的に定まるものでない。

＜変更例 その４＞
以上ではブレースが耐震機材を兼ねる耐震措置を説明したが、以下説明するように、本発明は構面内であって梁とブレースの間に耐震機材を介在させることもできる。
この振動制御装置１５０は、図７、図８に示すように、耐震機材６０と、摩擦系制震ダンパ７０とから構成される。振動制御装置１５０は、架構１を構成する柱３ａ，３ｂと梁４ａ，４ｂによって囲まれた間口５内にブレース６５，６６が逆Ｖ型に挿入される構面２において、耐震機材６０と摩擦系制震ダンパ７０とが並列に設置されている。

ブレース６５，６６は、各々の下端が梁４ａに固定され、各々の上端は耐震機材６０を介して梁４ｂに固定される。ブレース６５と柱３ａの間、ブレース６６と柱３ｂの間には、各々摩擦系制震ダンパ７０が設けられている。摩擦系制震ダンパ７０としては、金属製のロッドをダイスに挿入し、各々を内筒・外筒で覆い、両端を固定する構造のもの、金属板を摺動可能に積層する構造のもの等、種々の形態のものを用いることができる。摩擦系制震ダンパ７０を粘性系ダンパに置き換えることができることはいうまでもない。

耐震機材６０は、図８に示すように、負荷伝達体６１と、負荷伝達体６２を備える。ともに矩形状の部材である負荷伝達体６１及び負荷伝達体６２は、負荷伝達体６１がブレース６５及びブレース６６に固定され、負荷伝達体６２が梁４ｂのフランジ１４の上面に固定されている。負荷伝達体６１はその上面がフランジ１４の下面に接しており、機械的な拘束がなければ、負荷伝達体６１とフランジ１４（負荷伝達体６２）とは互いに軸線方向に相対変位が可能である。
負荷伝達体６１、フランジ１４及び負荷伝達体６２には、鉛直方向に沿った軸を中心に貫通する貫通孔６１ｈ，１４ｈ，６２ｈが所定間隔を空けて２箇所に形成されている。貫通孔６１ｈ，１４ｈ，６２ｈには、シャーピン６３が嵌挿される。このシャーピン６３により、負荷伝達体６１及び負荷伝達体６２はその軸線方向、つまり水平方向の相対変位が拘束される。

耐震機材６０に水平方向の力が負荷されると、シャーピン６３にはせん断力Ｑが負荷される。このせん断力Ｑが、シャーピン６３のせん断による破断強度Ｑｃ未満であれば、負荷伝達体６１と負荷伝達体６２はその軸線方向の相対変位が拘束される。
せん断力Ｑが破断強度Ｑｃを超えると、シャーピン６３は破断するので、負荷伝達体６１と負荷伝達体６２の拘束が解ける。したがって、負荷される力の向きに応じて、負荷伝達体６１、つまりブレース６５，６６は、負荷伝達体６２、つまり構面２に対して変位する。

以上のように作動する耐震機材６０は、地震動に伴う揺れにより生ずるせん断力Ｑがシャーピン６３の破断強度Ｑｃ未満の範囲において、地震動に抵抗する。シャーピン６３の径、その他の仕様を調整することにより、中小の地震、暴風による構造物の揺れに対して抵抗する破断強度Ｑｃを設定できる。振動制御装置１５０は、破断強度Ｑｃを超えるせん断力がシャーピン６３に負荷される大地震に対しては、摩擦系制震ダンパ７０が地震動による入力エネルギを吸収する。
大地震によりシャーピン６３が破断しても、破断したシャーピン６３に替えて新たなシャーピン６３をその後に取付けることにより、耐震機材６０を容易に復旧できる。
また、耐震機材６０は、摩擦系制震ダンパ７０を除いて、単独で使用することができることはいうまでもない。

以上以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。

１…架構、２…構面、３…柱、４…梁
１０，１００，１５０…振動制御装置
２０…耐震ブレース（耐震機材）
２１，２２…負荷伝達体、２３…スライダ、２４…レール、
２５…フレーム板、２６…接続片、２７…フレーム、２８…ピン固定具、
２９…シャーピン
５０…粘性系制震ダンパ
６０…耐震機材
６１，６２…負荷伝達体、６３…シャーピン、６５，６６…ブレース
７０…摩擦系制震ダンパ

Claims (9)

1. 構造物の架構の構面内に設置され、外力による前記構造物の揺れを低減する振動制御装置であって、
   前記振動制御装置は、
   破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を有する耐震機材と、
   粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備え、
   前記耐震機材は、前記構造物の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Ｑｃを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗する前記構面を保持し、
   粘性系又は摩擦系の前記制震ダンパは、前記構造物の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Ｑｃを超えて前記トリガ部材が破断すると、前記構造物の振動エネルギを吸収する、
   ことを特徴とする振動制御装置。
2. 前記耐震機材は、前記トリガ部材が着脱自在に設けられ、
   破断したトリガ部材を新たなトリガ部材に交換が可能であることを特徴とする請求項１に記載の振動制御装置。
3. 前記耐震機材は、
   一端部が前記架構の一部に結合される第１負荷伝達体と、
   一端部が前記架構の他の部分に結合され、前記第１負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第２負荷伝達体と、
   前記第１負荷伝達体と前記第２負荷伝達体とを貫通して第１負荷伝達体と第２負荷伝達体の相対変位を拘束する前記トリガ部材と、
   を備え、ブレースとして機能することを特徴とする請求項１又は２に記載の振動制御装置。
4. 前記耐震機材は、ブレースと梁の間に介在し、
   互いに相対変位が可能に配置される第３負荷伝達体及び第４負荷伝達体と、
   前記第３負荷伝達体と前記第４負荷伝達体とを貫通して前記第３負荷伝達体と前記第４負荷伝達体の前記相対変位を拘束するトリガ部材と、を備え、
   前記第３負荷伝達体は前記ブレースに固定され、かつ
   前記第４負荷伝達体は前記梁に固定される請求項１又は２に記載の振動制御装置。
5. １又は２以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、
   前記構面内に設置され、外力による前記構造物本体の揺れを低減する振動制御装置と、を備え、
   前記振動制御装置は、
   破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を設ける耐震機材と、
   粘性系又は摩擦系の制震ダンパと、を独立して備え、
   前記耐震機材は、前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Ｑｃを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗し、
   粘性系又は摩擦系の制震ダンパは、前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Ｑｃを超えて前記トリガ部材が破断すると、前記構造物の振動エネルギを吸収する、
   ことを特徴とする構造物。
6. 構造物の架構の構面内にブレースとして設置され、外力による前記構造物の揺れに抵抗する耐震装置であって、
   一端部が前記架構の一部に結合される第１負荷伝達体と、
   一端部が前記架構の他の部分に結合され、前記第１負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第２負荷伝達体と、
   前記第１負荷伝達体と前記第２負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられるトリガ部材と、
   を備えることを特徴とする耐震装置。
7. １又は２以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、
   前記構面内に設置され、外力による前記構造物本体の揺れを低減する耐震ブレースとして機能する耐震装置と、を備え、
   前記耐震装置は、
   破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を有し、
   前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Ｑｃを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗し、
   前記トリガ部材は、一端部が架構の一部に結合される第１負荷伝達体と、一端部が架構の他の部分に結合され、前記第１負荷伝達体と軸方向に沿って配列される第２負荷伝達体と、前記第１負荷伝達体と前記第２負荷伝達体とを貫通し、かつ着脱自在に設けられることを特徴とする構造物。
8. 構造物の架構の構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による前記構造物の揺れに抵抗する耐震装置であって、
   互いに相対変位が可能に配置される第３負荷伝達体及び第４負荷伝達体と、
   前記第３負荷伝達体と前記第４負荷伝達体とを貫通して前記第３負荷伝達体と前記第４負荷伝達体の前記相対変位を拘束するトリガ部材と、を備え、
   前記第３負荷伝達体は前記ブレースに固定され、かつ
   前記第４負荷伝達体は前記梁に固定されることを特徴とする耐震装置。
9. １又は２以上の構面を有する架構からなる構造物本体と、
   前記構面内であって梁とブレースの間に設置され、外力による前記構造物本体の揺れを低減する耐震機材として機能する耐震装置と、を備え、
   前記耐震装置は、
   破断強度Ｑｃで破断するトリガ部材を有し、
   前記構造物本体の振動により前記トリガ部材に印加される負荷が前記破断強度Ｑｃを超えて前記トリガ部材が破断するまで前記構造物の振動に抵抗し、
   互いに相対変位が可能に配置される第３負荷伝達体及び第４負荷伝達体を有し、
   前記第３負荷伝達体は前記ブレースに固定され、かつ前記第４負荷伝達体は前記梁に固定され、
   前記トリガ部材は、前記第３負荷伝達体と前記第４負荷伝達体とを貫通して前記第３負荷伝達体と前記第４負荷伝達体の前記相対変位を拘束することを特徴とする構造物。

Images