JP4879766B2 - 制震機構 - Google Patents

Description

本発明は、制震機構に関する。

例えばプレートなどからなる第１材と第２材との間に所定の厚さの粘弾性体層を接着状態に介設し、該第１材と第２材の相対移動でそれらの間の粘弾性体層をせん断変形させて、地震による揺れのエネルギーを吸収するようにした制震機構は、従来より知られている。
特開２００５−２２０６１４号公報

しかしながら、上記のような制震機構では、粘弾性体層の厚さを大きくすると、変形性能が高められ、大きな揺れに対して、それに耐えて多くの揺れエネルギーを吸収できるようになるが、小さな揺れに対しては、揺れのエネルギーを効率良く吸収できなくなり、反対に、粘弾性体層の厚さを小さくすると、変形性能が低くなり、小さな揺れに対しては、効率良くエネルギーを吸収できるようになるが、大きな揺れに対しては、それに耐えられなくなってしまい、そのため、一つの制震機構で大きな揺れに対しても小さな揺れに対しても揺れのエネルギーを効率良く吸収することができず、揺れの大きさに対応した制震機構を用意しなければならないという問題がある。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、一つの制震機構で大きな揺れに対しても小さな揺れに対しても揺れのエネルギーを効率良く吸収することができる制震機構を提供することを課題とする。

上記の課題は、第１材と第２材との間に中間材が配置されると共に、第１材と中間材との間、及び、第２材と中間材との間のそれぞれに、所定の厚さの第１，第２の粘弾性体層が接着状態に介設され、第１材と中間材の相対移動でそれらの間の第１粘弾性体層がせん断変形をして揺れのエネルギーを吸収し、第２材と中間材の相対移動でそれらの間の第２粘弾性体層がせん断変形をして揺れのエネルギーを吸収するようになされており、かつ、
前記中間材を第１材と第２材のいずれか一方と解除可能に一体化させる一体化機構が備えられると共に、
前記中間材が該一体化機構により前記一方と一体化してそれらの間に介設されている粘弾性体層をせん断変形させない一体化状態と、該一体化状態を解除してそれらの間の粘弾性体層のせん断変形を許容する一体化解除状態とを切り換える切換え機構が備えられていることを特徴とする制震機構によって解決される。

この制震機構では、一体化状態では、揺れに対して、一方の粘弾性体層のみがせん断変形をし、一体化解除状態では、揺れに対して、両方の粘弾性体層がせん断変形をするので、一体化状態において、小さな揺れのエネルギーをせん断変形をする前記一方の粘弾性体層に効率良く吸収させることができ、また、一体化解除状態において、大きな揺れに耐えて、その揺れエネルギーを両方の粘弾性体層に効率良く吸収させることができて、上記の状態の切換えによって、一つの制震機構で大きな揺れに対しても小さな揺れに対しても揺れのエネルギーを効率良く吸収することができる。

上記の制震機構において、前記切換え機構は、所定の大きさ以下の揺れでは一体化状態を保ち、該大きさを超える揺れによって一体化状態が解除される機構のものからなっているとよい。

この場合は、例えば、日常的に起こりうる中小地震による小さな揺れのエネルギーを一体化状態で効率良く吸収しつつ、大地震による大きな揺れが起こると、その揺れによって一体化状態が解除されて、そのような大きな揺れのエネルギーを効率良く吸収し、中小地震から大地震に至る広い範囲の揺れのエネルギーを効率良く吸収することができる。

本発明は、以上のとおりのものであるから、一つの制震機構で大きな揺れに対しても小さな揺れに対しても揺れのエネルギーを効率良く吸収することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に示す実施形態の制震機構は、壁用の制震パネル１に適用した場合のもので、２はパネルフレーム、３は制震デバイスである。

パネルフレーム２は、図２に示すように、上枠２ａと下枠２ｂと左右の側枠２ｃ，２ｃとで方形環状に組まれた鋼製フレームからなっており、上枠２ａにはＶ形フレームからなる上剛体４が固着垂下状態に設けられると共に、下枠２ｂには、逆Ｖ形フレームからなる下剛体５が固着立ち上がり状態に設けられ、上下の剛体４，５がパネルフレーム２の高さ方向中間部において制震デバイス３に連結されている。

制震デバイス３は、図１（イ）（ロ）に示すように、第１材としての鋼製のプレート６と、第２材としての鋼製のプレート７との間に、中間材としての鋼製のプレート８が配置され、第１プレート６と中間プレート８との間、及び、第２プレート７と中間プレート８との間のそれぞれに、所定の厚さの第１，第２の粘弾性体層９，１０が接着状態に介設されている。本実施形態では、第１プレート６を挟む両側に、第２プレート７と中間プレート８と第１，第２の粘弾性体層９，１０とが備えられたダブル構造となっている。

そして、該制震デバイス３は、その一端側において、第１プレート６が外方に突出し、該突出プレート部６ａを継ぎ手部として上剛体４の下端部がボルト・ナット１１…で連結され、また、他端側において、対の第２プレート７，７が外方に突出し、該突出部がベースプレート１２に溶接等で一体化されると共に、該ベースプレート１２に継ぎ手プレート１３が外方に突出するように溶接等で取り付けられ、該継ぎ手プレート１３に下剛体５の上端部がボルト・ナット１１で連結されて、パネルフレーム２に組み込まれ、各中間プレート８，８とベースプレート１２とが一体化兼用の切換え機構１４，１４を介して連結されている。

各一体化兼用切換え機構１４は、一体化機構と切換え機構とを兼ね備えたもので、一体化機構は、中間プレート８を第２プレート７に対して解除可能に一体化させる機能を備え、切換え機構は、中間プレート８が一体化機構により前記第２プレート７と一体化してそれらの間に介設されている第２粘弾性体層１０をせん断変形させない一体化状態と、該一体化状態を解除してそれらの間の第２粘弾性体層１０のせん断変形を許容する一体化解除状態とを切り換える機能を備えたもので、切換え機構は、所定の大きさ以下の揺れでは一体化状態を保ち、該大きさを超える揺れによって一体化状態が解除される機構のものからなっている。

該機構１４の具体的構成内容に制限はないが、例えば、図１（ハ）に示すように、ベースプレート１２から内方に突出させたプレート部１５と中間プレート８とを一部重ね合わせ状態にし、重ね合わせ部にピン１６を通した連結構造とし、所定の大きさ以下の揺れではピン１６による連結作用で第２プレート７と中間プレート８とが一体化状態を保持し、該大きさを超える揺れによってピン１６が破断をして第２プレート７と中間プレート８との一体化状態が解除されるようになされたものを用いることができる。

また、図１（ニ）に示すように、ベースプレート１２から内方に突出させた対のプレート部１７，１７間に中間プレート８の一部を突出させ、これらを重なり部において、締め合わせ機構１８、例えば、バネを用いてボルトで締め合わせるような機構などによって締め合わせ、所定の大きさ以下の揺れでは対のプレート部１７，１７と中間プレート８との静止摩擦抵抗力によって第２プレート７と中間プレート８とが一体化状態を保持し、該大きさを超える揺れによって対のプレート部１７，１７と中間プレート８とが滑って第２プレート７と中間プレート８との一体化状態が解除されるようになされたものを用いることもできる。

なお、本実施形態では、切換え機構は、日常的に起こりうる中小地震による揺れでは一体化状態を解除せず、大地震によってはじめて一体化状態が解除されるような設定がなされている。

上記の制震パネル１では、図２に示すような地震による水平方向の揺れにおいて、その揺れが、日常的に起こりうる中小地震のような所定の大きさ以下の揺れである場合は、図３（イ）（ロ）に示すように、各第２プレート７，７と中間プレート８，８との一体化状態が保持されて、各第１粘弾性体層９，９のみがせん断変形をして、そのような小さな揺れのエネルギーを効率良く吸収することができる。

そして、揺れが、大地震のような所定の大きさを越える大きな揺れである場合は、図３（ハ）（ニ）に示すように、各第２プレート７，７と中間プレート８との一体化状態が解除されて、各第１粘弾性体層９，９と各第２粘弾性体層１０，１０とがせん断変形をして、そのような大きな揺れに耐えて、揺れのエネルギーを効率良く吸収することができる。

なお、一体化兼用切換え機構１４が、図１（ハ）に示すようなピン１６を用いた機構からなる場合は、大地震後に、破断ピンを交換すれば、それ以降の地震に効かすことができ、また、図１（ニ）に示すような摩擦を利用した機構からなる場合は、大地震後もそのような修復作業をすることなくそれ以降の地震に効かすことができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、中小地震の揺れか大地震の揺れかで一体化状態から一体化解除状態への切換えが行われる場合を示したが、その他の基準に基づいて切換えが行われるようになされていてもよい。

また、上記の実施形態では、壁用の制震パネル１に適用した場合を示したが、適用する対象に制限はなく、建物を始めとする各種構造物の種々の部位に適用して用いることができるものである。

また、上記の実施形態では、粘弾性体層を挟む部材がリニアな相対移動をして粘弾性体層にせん断変形をさせるようになされている場合を示したが、粘弾性体層を挟む部材が相対的な回転変位をして粘弾性体層にせん断変形をさせるようになされた制震機構に構成されていてもよい。

また、第１，第２の材や中間材の具体的形態についての制限もないし、中間材は、粘弾性体層を接着状態にサンドイッチにした複数の中間材からなっていて、一体化状態と一体化解除状態との切換えが２段階を越える複数段階で行われるようになされていてもよい。

更に、上記の実施形態では、切換え機構は、所定の大きさ以下の揺れでは一体化状態を保ち、該大きさを超える揺れによって一体化状態が解除される機構のものからなっている場合を示したが、本発明では、切換え機構に対する切換えの操作によって、所定の大きさ以下の揺れを対象としてその揺れのエネルギーを吸収する制震機構にしたり、該大きさを超える揺れを対象とし、その揺れのエネルギーを吸収する制震機構にしたりすることができる切換え操作型の制震機構に構成されていてもよい。

実施形態の制震機構を示すもので、図（イ）は制震機構を構成する制震デバイスの正面図、図（ロ）は同平面図、図（ハ）は一体化兼用切換え機構の一例を示す拡大平面図、図（ニ）は一体化兼用切換え機構の他の例を示す拡大平面図である。 図１の制震デバイスを適用した制震パネルの正面図である。 図（イ）（ロ）はそれぞれ一体化状態における制震デバイスの作動状態を示す平面図、図（ハ）（ニ）はそれぞれ一体化解除状態における制震デバイスの作動状態を示す平面図である。

符号の説明

３…制震デバイス（制震機構）
６…第１プレート（第１材）
７…第２プレート（第２材）
８…中間プレート（中間材）
９…第１粘弾性体層
１０…第２粘弾性体層
１４…一体化兼用切換え機構

Claims (2)

1. 制震対象構造物に連結された継ぎ手部を備える第１材と、同じく制震対象構造物に連結された継ぎ手部を備える第２材との間に中間材が配置されると共に、第１材と中間材との間、及び、第２材と中間材との間のそれぞれに、所定の厚さの第１，第２の粘弾性体層が接着状態に介設され、制震対象構造物の揺れにより、第１材と中間材の相対移動でそれらの間の第１粘弾性体層がせん断変形をして揺れのエネルギーを吸収し、第２材と中間材の相対移動でそれらの間の第２粘弾性体層がせん断変形をして揺れのエネルギーを吸収するようになされており、かつ、
   前記中間材を第１材と第２材のいずれか一方と解除可能に一体化させる一体化機構が備えられると共に、
   前記中間材が該一体化機構により前記一方と一体化してそれらの間に介設されている粘弾性体層をせん断変形させない一体化状態と、該一体化状態を解除してそれらの間の粘弾性体層のせん断変形を許容する一体化解除状態とを切り換える切換え機構が備えられていることを特徴とする制震機構。
2. 前記切換え機構は、所定の大きさ以下の揺れでは一体化状態を保ち、該大きさを超える揺れによって一体化状態が解除される機構のものからなっている請求項１に記載の制震機構。

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