JP4734526B2 - Structure damping device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の制振装置に係わり、特に、木造建築物や鉄骨建築物等の構造物に用いて好適な制振装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、木造建築物や鉄骨建築物等の構造物にあっては、地震等の振動による被害を抑えるために種々の対策が施されており、その一つとして、図7に示すように、柱1と、この柱1の上下に取り付けられる支持構造体(例えば、梁や天井、床や基礎等)2との間に、筋交い状に緩衝部材(たとえば、オイルダンパ)3を設置し、構造体に加わる振動を、前記緩衝部材3の緩衝作用によって早期に減衰させるようにした技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の技術においては、つぎのような改善すべき問題点が残されている。
【0004】
すなわち、前述したように緩衝部材3を、柱1と支持構造体2との間に筋交い状に設置すると、前記柱1と支持構造体2との間の空間部が、前記緩衝部材3によって占められてしまうといった問題点である。
【0005】
このような問題点は、前記緩衝部材3が、構造体の埋め殺しの壁部分に設置される場合には、その影響が少ないが、前記壁に窓を設ける必要がある場合、あるいは、前記柱1が床の中心部に設けられて、前記柱1のまわりがフロアとなされている場合等には、前記緩衝部材3によって窓の設置スペースが制限され、あるいは、前記緩衝部材3が前記フロアーの上部に位置させられて、フロアーの有効利用が図れないといった不具合の原因となる。
また、木造建築等の場合には、梁柱の接合部分も弱く、ダンパの取り付けが困難であり、特に、伝統的な木造建築物の修復には、大口径の柱の入手が難しく、傾斜復元力を期待することも困難であった。
【0006】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、構造物に対する制振機能を確保しつつ、柱とこの柱が取り付けられる支持構造体との間に大きな空間部を確保することのできる構造物の制振装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の構造物の制振装置は、前述した目的を達成するために、構造体の柱と、この柱が取り付けられる上部構造体と下部構造体との間に設けられる制振装置であって、前記上部構造体に一端部が固定され、他端部が前記下部構造体に固定され、かつ、前記柱の長さよりも長いロープと、前記柱に一端部が回転可能に取り付けられたメインアームと、このメインアームの他の回転端部に一端部が回転可能に連結され、他端部が前記ロープの中間部に固定されるサブアームとを備え、前記メインアームとサブアームとの連結部と、前記上部構造体あるいは下部構造体との間に緩衝部材を介装するとともに、前記メインアームあるいはサブアームと前記上部構造体あるいは下部構造体との間に、前記ロープに張力を与える付勢部材を介装してなることを特徴とする。
本発明の請求項2に記載の構造物の制振装置は、請求項1に記載の前記メインアーム、サブアーム、および、緩衝部材が、前記柱の上端部と、この上端部が取り付けられる上部構造体との間に設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項3に記載の構造物の制振装置は、請求項1に記載の前記メインアーム、サブアーム、および、緩衝部材が、前記柱の下端部と、この下端部が取り付けられる下部構造体との間に設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項4に記載の構造物の制振装置は、請求項1に記載の前記メインアーム、サブアーム、および、緩衝部材が、前記柱の両端部と、これらの各端部が取り付けられる上部構造体および下部構造体との間に設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の構造物の制振装置は、請求項1ないし請求項4の何れかに記載の前記緩衝部材が、オイルダンパであることを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の構造物の制振装置は、請求項1ないし請求項4の何れかに記載の前記緩衝部材が、粘弾性体あるいは弾塑性体であることを特徴とする。
本発明の請求項7に記載の構造物の制振装置は、請求項1ないし請求項4の何れかに記載の前記付勢部材が、弾性体あるいは弾塑性体であることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図1および図2を参照して説明する。
本実施形態に係わる構造物の制振装置12は、構造体の柱10と、この柱10が取り付けられる上部構造体(梁)11と下部構造体(下階の梁若しくは基礎)16との間に設けられる制振装置であって、前記上部構造体11に一端部が固定され、他端部が前記下部構造体16に固定され、かつ、前記柱10の長さよりも長いロープ17と、前記柱10に一端部が回転可能に取り付けられたメインアーム13と、このメインアーム13の他の回転端部に一端部が回転可能に連結され、他端部が前記ロープ17の中間部に固定されるサブアーム14とを備え、前記メインアーム13とサブアーム14との連結部と、前記上部構造体11との間に緩衝部材15を介装するとともに、前記メインアーム13あるいはサブアーム14と前記上部構造体11との間に、前記ロープに張力を与える付勢部材30を介装した基本構成となっている。
【0009】
ついで、これらの詳細について説明すれば、前記メインアーム13は、その一端部が、前記柱10の上端部側面に設けられたブラケット18に、ピン19を介して回転可能に連結されている。
【0010】
また、前記サブアーム14は、その一端部が、前記メインアーム13の回転端部にピン20を介して回転自在に連結されている。
【0011】
前記緩衝部材15は、本実施形態においてはオイルダンパが用いられ、その一端部が、前記ピン20に回転可能に連結され、他端部が、前記梁11の下端面に設けられたブラケット21に、ピン22を介して回転可能に連結されている。
そして、この緩衝部材15は、前記オイルダンパに代えて、コイルバネ等の弾塑性部材によって構成することも可能であり、あるいは、高減衰ゴム等の粘弾性体によって構成することも可能である。
【0012】
さらに、前記ロープ17は、前記梁11の、前記柱10と前記緩衝部材15が連結されたブラケット21との間に装着された固定部材23と、前記基礎16の、前記柱10の下端部近傍に固着されたアンカーボルト24との間に張設されている。
そして、前記ロープ17の途中に、前記サブアーム14の一端部が固定され、かつ、このサブアーム14の一端部は、前記メインアーム13よりも下方に位置させられ、さらに、前記サブアーム14メインアーム13との連結部と、前記梁11との間に、前記付勢部材30が介装されている。
この付勢部材30は圧縮スプリングであり、前記サブアーム14メインアーム13との連結部を下方に付勢することによって、前記ロープ17を緩みなく緊張状態に保持するようになっている。
【0013】
このような構成により、前記メインアーム13の一端部が前記柱10にピン19を介して支持され、また、前記サブアーム14の一端部が前記ロープ17によって固定され、さらに、前記メインアーム13の他端部とサブアーム14の他端部とがピン20によって連結されていることから、これらのメインアーム13およびサブアーム14は、これらの挟み角度を維持した状態に保持されている。
【0014】
ここで、構造体に振動が加わり、たとえば、前記柱10が、図2に矢印(イ)で示す方向に傾動させられると、図2において柱10の右側においては、前記柱10と梁11とが、その挟角が狭まるように相対移動させられ、柱10の左側においては、その挟角が広がるように相対移動させられる。
【0015】
ここで、前記メインアーム13とサブアーム14とが、前述したように、これらの挟み角度が一定となるように維持されていることから、これの連結部に一端が固定されている前記緩衝部材15に、柱10の右側においては、付勢部材30の作用により、図2に矢印(ロ)で示すように引張り方向の外力が加わり、柱10の左側においては、図2に矢印(ハ)で示すように、圧縮方向の外力が加わる。
これはロープ17が、張弦形式のトグルを構成しており、柱10の右側においてはピン19の矢印(イ)方向の移動量より、サブアーム14の支持点25の移動量が大きくなるためであり、柱10の左側においては、ピン19の矢印(イ)方向の移動量よりもサブアーム14の支持点25の移動量が大きくなるためである。
こうした作用により、前記サブアーム14メインアーム13との連結部(ピン20)の移動距離は、これらのサブアーム14メインアーム13とによって狭角度で構成されるトグル機構によって、前記梁11の矢印(イ)の水平方向の移動量よりも増幅され、この増幅された移動量の分が、前記緩衝部材15の作動量となる。
【0016】
このように、各緩衝部材15に前述したような外力が加わると、これらの緩衝部材15が伸縮動作させられて緩衝機能が生じ、この緩衝機能によって、前記柱10や梁11で構成される構造物の振動エネルギが吸収される。
しかも、前述した柱10の移動量に対して、前記緩衝部材15の作動量が増幅されていることにより、そのエネルギ吸収作用が増幅される。
この結果、構造体の振動が抑制される。
【0017】
そして、前記制振装置12を構成するメインアーム13やサブアーム14、および、緩衝部材15が、前記柱10の上部で、前記梁11との間に形成される角部に納められ、かつ、前記サブアーム14の一端部を支持するロープ17が、前記柱10に沿って配置されることから、前記柱10と梁11との間に形成される空間部Aが大きく開放される。
したがって、前記柱10がフロアの途中に配置されている場合にあっても、そのまわりの空間を大きく開放することができ、フロアの有効利用を図ることができる。
また、ロープ17は張力を与える構成になっているので、柱10には、それに伴う圧縮力が付加される。これは、構造物の重量が増加することと同様の効果があり、伝統的木造建築物に本システムを適用した場合、傾斜復元力も増大させることとなるとともに、振動エネルギ吸収効果も与えることが可能となる。
さらに、前記柱10の移動量を増幅して前記緩衝部材15に作用させるものであるから、前記メインアーム13やサブアーム14、あるいは、前記緩衝部材15の取り付け部分にがたがあったとしても、このがた分が吸収されて、前記緩衝部材15の作動が確実に行われる。
【0018】
なお、前記実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。
【0019】
たとえば、図3に示すように、前記制振装置12を構成するメインアーム13、サブアーム14、および、緩衝部材15を、前記柱10の下端部と、下部構造体である基礎(あるいは床や下階の梁)16との間に設置することも可能である。
そして、前記実施形態も同様であるが、この制振装置12にあっては、前記柱10まわりの空間部を大きく確保することができるので、図3に示すように、壁部分に設置した場合にあっても、前記柱10間に大きな空間部を確保することができ、この結果、窓26の設置が可能となり、あるいは、大きな窓の設置が可能となる。
【0020】
さらに、図4に示すように、前記制振装置12を構成するメインアーム13、サブアーム14、および、緩衝部材15を、前記柱10の下端部と、下部構造体である基礎(あるいは床)16との間、および、前記柱10の上端部と、上部構造体である梁(あるいは天井)11とのそれぞれに設置することも可能である。
【0021】
また、図5に示すように、前記サブアーム14の一端部を、前記メインアーム13の上方に位置させることも可能である。
このような構成とする場合には、前記ロープ17を緊張させさせるために、前記付勢部材30を引っ張りスプリングとする必要がある。
すなわち、前記付勢部材30の種類や設置位置等は、前記メインアーム13やサブアーム14、緩衝部材15、および、ロープ17の設置状態に応じて変更可能であり、要は、前記ロープ17に張力を発生させるように設置すればよい。
【0022】
さらに、図6に示すように、前記緩衝部材15を、前記メインアーム13とサブアーム14との連結部と、前記下部構造体としての基礎16との間に設けることも可能であり、この緩衝部材15内に前記付勢部材30を内装することも可能である。
【0023】
図8および図10に示すように、前記付勢部材30に加えて、前記サブアーム14の支持点25に、前記ロープ17に張力を発生させる第2の付勢部材31を設けることも可能であり、また、図9および図11に示すように、第2の付勢部材31を設けて、前記付勢部材30を省略することも可能である。
このように、前記サブアーム14の支持点25に前記第2の付勢部材31を設けることにより、サブアーム14の不用意な動きを拘束して、装置のぐらつき等を抑制することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係わる構造物の制振装置によれば、制振装置の主要構成部材を、柱と、この柱の各端部が取り付けられる支持構造体とで形成される角部に収納することができ、あるいは、柱や支持構造体に沿って配置することができ、これによって、柱まわりに大きな空間部を確保することができる。
したがって、前記柱がフロアの途中に配置されている場合にあっても、そのまわりの空間を大きく開放することができ、フロアの有効利用を図ることができる。
しかも、構造体へ振動が発生した場合において、制振装置の緩衝部材を確実に作動させて、前記振動に伴うエネルギを確実に吸収し、構造体に対する制振機能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す要部の概略正面図である。
【図2】本発明の一実施形態の作用説明するための要部の概略正面図である。
【図3】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図4】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図5】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図6】本発明の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図7】一従来例を示す要部の正面図である。
【図8】図1の変形例を示す概略正面図である。
【図9】図1のさらに他の変形例を示す概略正面図である。
【図10】図5の変形例を示す概略正面図である。
【図11】図5のさらに他の変形例を示す概略正面図である。
【符号の説明】
1 柱
2 梁
3 緩衝部材
10 柱
11 上部構造体(梁)
12 制振装置
13 メインアーム
14 サブアーム
15 緩衝部材
16 下部構造体(下階の梁若しくは基礎)
17 ロープ
18 ブラケット
19 ピン
20 ピン
21 ブラケット
22 ピン
23 固定部材
24 アンカーボルト
25 サブアームの支持点
26 窓
30 付勢部材
31 第2の付勢部材
A 空間部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vibration damping device for a structure, and more particularly to a vibration damping device suitable for use in a structure such as a wooden building or a steel frame building.
[0002]
[Prior art]
In recent years, various measures have been taken to suppress damage caused by vibrations such as earthquakes in structures such as wooden buildings and steel structures. As one example, as shown in FIG. 1 and a support structure (for example, a beam, a ceiling, a floor, a foundation, etc.) 2 attached to the upper and lower sides of the pillar 1, a buffer member (for example, an oil damper) 3 is installed in a brace shape. A technique has been proposed in which applied vibration is damped at an early stage by the buffering action of the buffer member 3.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a conventional technique, the following problems to be improved remain.
[0004]
That is, as described above, when the buffer member 3 is installed in a brace between the column 1 and the
[0005]
Such a problem is less affected when the buffer member 3 is installed on the wall portion of the structure to be buried, but when the window needs to be provided on the wall, or the pillar 1 is provided in the center of the floor, and the space around the pillar 1 is a floor, the window installation space is limited by the buffer member 3, or the buffer member 3 is It is located in the upper part, causing a problem that the floor cannot be used effectively.
In addition, in the case of wooden buildings, the joints of the beam columns are also weak and it is difficult to install dampers. Particularly, for restoration of traditional wooden buildings, it is difficult to obtain large-diameter columns, and slope restoration It was also difficult to expect power.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and secures a large space portion between a pillar and a support structure to which the pillar is attached while securing a vibration damping function for the structure. An object of the present invention is to provide a structure damping device that can be used.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The structure damping device according to claim 1 of the present invention is provided between the pillar of the structure and the upper structure and the lower structure to which the pillar is attached in order to achieve the above-described object. A vibration damping device having one end fixed to the upper structure, the other end fixed to the lower structure, and a rope longer than the length of the column and one end rotatable to the column A main arm attached to the main arm, and a sub arm whose one end is rotatably connected to the other rotation end of the main arm and whose other end is fixed to an intermediate portion of the rope. And a buffer member between the upper structure or the lower structure and tension between the main arm or sub arm and the upper structure or the lower structure. Giving force And characterized by being interposed.
The structure damping device according to
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vibration damping device for a structure, wherein the main arm, the sub arm, and the buffer member according to the first aspect are provided with a lower end portion of the pillar and a lower structure to which the lower end portion is attached. It is provided between the body.
The structure damping device according to claim 4 of the present invention has the main arm, the sub arm, and the shock-absorbing member according to claim 1 attached to both ends of the column and each end thereof. It is provided between the upper structure and the lower structure.
The structure damping device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the buffer member according to any one of claims 1 to 4 is an oil damper.
A structure damping device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the buffer member according to any one of the first to fourth aspects is a viscoelastic body or an elastic-plastic body.
The vibration damping device for a structure according to claim 7 of the present invention is characterized in that the urging member according to any one of claims 1 to 4 is an elastic body or an elastic-plastic body.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The
[0009]
Next, these details will be described. One end of the
[0010]
Further, one end of the
[0011]
In the present embodiment, an oil damper is used for the
And this
[0012]
Further, the
One end of the
This
[0013]
With such a configuration, one end of the
[0014]
Here, when vibration is applied to the structure, for example, when the
[0015]
Here, since the
This is because the
By such an action, the moving distance of the connecting portion (pin 20) to the
[0016]
As described above, when the external force as described above is applied to each
In addition, the amount of operation of the
As a result, the vibration of the structure is suppressed.
[0017]
The
Therefore, even when the
In addition, since the
Further, since the movement amount of the
[0018]
Note that the shapes, dimensions, and the like of the constituent members shown in the above embodiment are merely examples, and various changes can be made based on design requirements and the like.
[0019]
For example, as shown in FIG. 3, the
The embodiment is also the same, but in this
[0020]
Further, as shown in FIG. 4, the
[0021]
In addition, as shown in FIG. 5, one end of the
In the case of such a configuration, the urging
That is, the type and installation position of the urging
[0022]
Furthermore, as shown in FIG. 6, the
[0023]
As shown in FIGS. 8 and 10, in addition to the biasing
As described above, by providing the second urging
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the vibration damping device for a structure according to the present invention, the main component of the vibration damping device is an angle formed by a column and a support structure to which each end of the column is attached. Can be housed in a portion, or can be disposed along a pillar or a support structure, thereby ensuring a large space around the pillar.
Therefore, even when the pillar is arranged in the middle of the floor, the space around it can be greatly opened, and the floor can be effectively used.
In addition, when vibration is generated in the structure, it is possible to reliably actuate the buffer member of the vibration damping device to reliably absorb the energy associated with the vibration and to secure a vibration damping function for the structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a main part showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view of the main part for explaining the operation of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic front view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic front view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a schematic front view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic front view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view of a main part showing a conventional example.
FIG. 8 is a schematic front view showing a modification of FIG. 1;
FIG. 9 is a schematic front view showing still another modification of FIG. 1;
10 is a schematic front view showing a modification of FIG.
FIG. 11 is a schematic front view showing still another modification of FIG. 5;
[Explanation of symbols]
1
12 Damping
17
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