JPH04250278A - 制振装置を備えた架構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、制振装置を備えた架
構、特に、水平荷重が作用した時に大きな変形を示す鉄
骨造の架構における制振装置の梃子、ダンパー等の構成
、配置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の架構の変形を抑制する装置には、
ダンパーと梃子との組み合わせによる制振装置、チュー
ンドマスダンパー等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の梃子とダンパー
との組み合わせによる制振装置は、水平変位および運動
速度を梃子比倍させ、それにより減衰抵抗の増幅を図る
ものであるが、ダンパーと梃子との組み合わせの採用は
、ダンパー、梃子等を支持する支持構造が大形化し、有
効な室空間を狭めてしまう欠点がある。また、チューン
ドマスダンパーの採用は、定常的な水平力、あるいは地
震による架構の後揺れを抑制するには非常に有効である
。しかし、地震動の比較的初期に存在するパルス的な最
大波に対しては決して有効とはいえない。特に、２５ｃ
ｍ／ｓｅｃを超えるレベルの地震に対しては、架構が塑
性変形領域まで変形することになり、ダンパーのチュー
ニングが著しくずれ、ダンパー採用の効果の低減は避け
られない。この発明の解決しようとする課題は、ダンパ
ー、梃子等からなる制振装置をコンパクトに組み着けた
架構を提供することにあり、また、２５ｃｍ／ｓｅｃを
超えるレベルの地震動に対しても架構変形を有効に抑制
し得る制振装置を備えた架構を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この出願の発明は前記課
題を解決するための手段として、次の構成を採用する。 　　この発明の構成は、垂直方向に配置される縦部材と
水平方向に配置される横部材とを結合して構成される架
構において、縦部材の側面に面して梃子を配し、横部材
の側面に面してダンパーを置し、縦部材の側面の間隔を
おいた二つの位置で前記梃子の一端と中途を軸支し、ダ
ンパーの一端を横部材の側面に連結し、ダンパーの他端
を前記梃子の他端に連結し、側面視で梃子およびダンパ
ーが縦部材および横部材の側面内に略位置するようにし
たことを特徴とする制振装置を備えた架構にある。この
発明の好ましい実施形態においては、架構を柱鉄骨と梁
鉄骨とを梁鉄骨の端部の結合部において結合して構成し
、柱鉄骨の側面の前記結合部の近傍の部分に支持腕の一
端を固定し、柱鉄骨の前記結合部から前記支持腕の他端
の部分よりも離れた柱鉄骨の部分にわたる柱鉄骨の側面
に面して梃子を配し、梃子の一端を支持腕の他端の部分
よりも結合部から離れた柱鉄骨の部分の側面に軸支し、
梃子の中途を支持腕の下部に軸支し、梁鉄骨の前記結合
部よりの部分の側面に面してダンパーを配し、ダンパー
の一端を梁鉄骨の側面の部分に連結し、ダンパーの他端
と前記梃子の他端とを連結するようにする。そして、支
持腕の上端と柱鉄骨の側面への固定および梃子の下部の
梁鉄骨への軸支は柱鉄骨の側面に溶接等により固定した
支持突片を介して行い、ダンパーの一端の梁鉄骨の側面
への連結は梁鉄骨の側面に溶接等により固定した支持片
を介して行う。

【０００５】柱鉄骨と梁鉄骨とを梁鉄骨の端部の結合部
において結合して構成した架構において、前記結合部の
近傍に架構面に対して直角な方向に延びる部材が存在す
る場合は、たとえば、略垂直方向に延びる垂直部分と、
略水平方向に延びる水平部分と、垂直部分と水平部分と
を結ぶ斜めに延びる斜部分とからなり、垂直部分の中途
部および下部に軸支部があり、水平部分の端部にダンパ
ーとの連結部がある梃子を使う。この発明の好適な実施
形態においては、ダンパーとして、ダンパーの発生する
抵抗力がそのストロークあるいは変形の開始位置等によ
り殆ど変わらない、いわゆる摩擦型のヒステリシスを有
するダンパーを使う。たとえば、鉛押出しダンパーを使
う。外部からの振動エネルギを材料の塑性変形の型で吸
収するダンパーにおいて、塑性材料として鉛を用いる理
由は、再結晶あるいは結晶粒の回復が常温で起こること
、回復時間が極めて短いこと（数秒以下）、および金属
疲労現象を示さないことにあり、安定したエネルギ吸収
能力が得られることにある。この明細書においては、縦
部材（または柱鉄骨）と横部材（または梁鉄骨）とから
なる架構の架構面に考え、架構面に平行な縦部材（また
は柱鉄骨）の面をその「側面」といい、架構面に平行な
横部材（または梁鉄骨）の面をその「側面」という。 また、この明細書において使う「梁鉄骨」という語は梁
として使われるトラスを包含するものとする。

【０００６】

【作　　用】この発明は、縦部材の側面に面して梃子を
配し、横部材の側面に面してダンパーを置し、縦部材の
側面の間隔をおいた二つの位置で前記梃子の一端と中途
を軸支し、ダンパーの一端を横部材の側面に連結し、ダ
ンパーの他端を前記梃子の他端に連結し、側面視で梃子
およびダンパーが縦部材および横部材の側面内に略位置
するようになっているから、梃子とダンパーとからなる
制振装置を縦部材と横部材からなる架構の側面内にコン
パクトに収容することができる。ダンパーとして、摩擦
型のヒステリシスを有するダンパー、たとえば、鉛押出
しダンパーを使うことにより、２５ｃｍ／ｓｅｃを超え
るレベルの地震動に対しても、架構変形を有効に抑制す
ることができる。

【０００７】

【実施例】この発明の実施例を、水平荷重が作用した時
に大きな変形を示す鉄骨構造物として、図１ないし図３
に示すような、大スパンの屋根トラスを備え、かつ建物
の桁行方向の両側壁の上部にクレーンガーダーＣＧを備
えた工場等として使われる鉄骨造の建物１０を例に挙げ
て説明する。建物１０は、通常、その桁行方向の長さが
大きく梁間方向の長さが比較的に短い矩形の平面形状に
造られ、その長い桁行方向の両側壁は、建物の桁行方向
に所定の間隔をおいて建てた多数の大型の鉄骨柱１１を
含み、各鉄骨柱１１は桁材、ブレース等により桁行方向
に連結されている。Ｈ型の鋼材からなる小型の鉄骨柱１
２がそれぞれの鉄骨柱１１の上端の外側の部分に立設さ
れ、Ｈ型断面の成の高い鋼材からなるクレーンガーダー
ＣＧが各鉄骨柱１１の内側の上端に桁行方向に配設され
ている。建物１０の側壁の互いに対向する鉄骨柱１２の
間に、それぞれ上弦材１３、下弦材１４、斜材１５ａお
よびつか材１５ｂ等からなる大スパンの屋根トラス１６
が架渡され、屋根トラス１６の両端が鉄骨柱１２に固定
されている。各鉄骨柱１２は上弦材１７、下弦材１８、
斜材等からなるトラス梁１９で桁行方向にも連結されて
いる。ところが、建物１０は、桁行方向には多数の鉄骨
柱１１、１２、トラス梁１９等があるため、地震発生時
等に桁行方向に水平荷重が作用しても変形する恐れは殆
どない。これに対して、建物１０は、その梁間方向には
２本の鉄骨柱１２と屋根トラス１６しか存在しないから
、地震発生時等に梁間方向に水平荷重が作用すると、大
きく変形する恐れがある。

【０００８】そのため、鉄骨柱１２と屋根トラス１６と
からなる架構に制振装置２０を取付け、建物（架構）１
０の変形を抑制する。図２および図３に示すように、下
弦材１８の下方の鉄骨柱１２の部分の桁行方向の両側面
に、それぞれ支持突片２１を溶接等により固定し、下部
に支軸２３を設けた支持腕２２の上端を前記支持突片２
１に溶接等により固定する。鉄骨柱１１の上端に近い鉄
骨柱１２の下部の桁行方向の両側面にも支持突片２４を
溶接等により固定し、この支持突片２４に支持軸２５を
突設する。梃子２６は、図１および図４に示すように、
垂直部分２６ａと水平部分２６ｂとこれらを結ぶ斜部分
２６ｃとからなり、垂直部分２６ａの中央部と下部にそ
れぞれ軸孔２６ｄ、２６ｅがあり、水平部分２６ｂの端
部には縦溝２６ｆが形成され、縦溝２６ｆに対応する部
分に軸孔２６ｇが形成されている。屋根トラス１６の一
部を構成するＨ形断面の下弦材１４の鉄骨柱１２から所
定距離はなれた部分の桁行方向の両側面に、図４に示す
ように、それぞれＨ型断面の鋼材からなる支持片２７を
溶接等により固定し、支持片２７および下弦材１４の下
面に固定したガセットプレート２８ａに斜部材２８ａの
両端を固定する。支持片２７は、その端部の鉄骨柱１２
側の面に軸孔のある支片２９が溶接等により固定してあ
る。

【０００９】ダンパー３０は、図５に示すように、シリ
ンダ３１、押し棒３２、ベアリング片等で構成され、シ
リンダ３１には途中に段３１ａのある円筒状の開口３１
ｂ、３１ｃがあり、その端部３１ｄに軸支体３１ｅが溶
接等により固定され、この軸支体３１ｅには軸孔３１ｆ
がある。押し棒３２は円柱状の棒体３２ａの略中央に球
状に膨出させた膨出部分３２ｂを備え、膨出部分３２ｂ
を含む棒体３２ａの周囲に前記開口３１ｂの内径に等し
い径の鉛の層３３を形成する。鉛の層３３の左側の棒体
３２ａの部分にベアリング片３４Ａの孔を嵌め、棒体３
２ａの左側の端に近い部分に形成したねじ部を、軸支体
３２ｃに形成したねじ孔にねじ込み、棒体３２ａにその
長手方向に沿って位置調整可能に軸支体３２ｃを取付け
る。調整位置はロックナットにて固定する。軸支体３２
ｃには軸孔３２ｄが形成してある。ベアリング片３４Ｂ
の開口を鉛の層３３の右側の棒体３２ａの部分に通し、
棒体３２ａの右側の端部に案内リング３２ｆを固定する
。ベアリング片３４Ａ、３４Ｂ、鉛の層３３、案内リン
グ３２ｆ等を取付けた棒体３２ａをシリンダ３１の開口
３１ｂ、３１ｃ中に挿入し、ベアリング片３４Ａをシリ
ンダ３１の端部にねじ、溶接等の適宜の固定手段により
固定して、ダンパー３０を構成する。

【００１０】上端に鉄骨柱１２が取付けてある多数の鉄
骨柱１１を所定位置に建て、対向する鉄骨柱１２の上部
に屋根トラス１６の両端を固定してから、梃子２６の垂
直部分２６ａの中央部の軸孔２６ｄを、鉄骨柱１２に固
定した支持腕２２の支持軸２３に嵌めて、支持軸２４を
中心にして回動し得るように梃子２５を支持する。同時
に、梃子２６の垂直部分２６ａの下部の軸孔２６ｅを鉄
骨柱１２に固定した支持突片２４の支持軸２５に嵌めて
、支持軸２５を中心にして回動し得るように梃子２６を
支持する。ダンパー３０の軸支体３１ｅの軸孔３１ｆの
ある部分を支持片２７の先端の支片２９間に差し込み、
支片２９の軸孔および軸支体の軸孔３１ｆに軸を通して
連結し、かつダンパー３０の軸支体３２ｃの軸孔３２ｄ
のある部分を梃子２６の水平部分２６ｂの端部の縦溝２
５ｆに嵌め、各軸孔２５ｇ、３２ｄに軸を通して連結す
る。

【００１１】地震発生時等に、建物１０に水平荷重が作
用すると、建物１０自体の構成により、梁間方向に大き
く揺れる。すなわち、鉄骨柱１２と屋根トラス１６とか
らなる架構が第６図に示す状態から第７図に示す状態に
変形する。支持腕２２は、その上部が下弦材１８の鉄骨
柱１２への結合部分の下方に支持突片２１を介して固定
され、その下部が自由端になっているから、鉄骨柱１２
と屋根トラス１６とからなる架構の変形に応じて、支持
腕２２自体は変形せず、支持腕２２の支持軸２３の下弦
材１４に対する位置の変化は小さい。これに対して、支
持軸２５は支持突片２４を介して鉄骨柱１２に固定され
ていて、鉄骨柱１２と屋根トラス１６とからなる架構の
変形に応じて、鉄骨柱１２自体が変形するから、支持軸
２５の下弦材１４に対する位置の変化は大きくなる。そ
のため、支持軸２３、２５に取付けられている梃子２６
は、その上部が水平方向に移動する。梃子２６の水平部
分にはダンパー３０の軸支体３２ｃが連結されているか
ら、ダンパー３０の押し棒３２が水平方向に移動し、押
し棒３２の膨出部分３２ｂは鉛の層３３を押して変形さ
せながら移動することになるから、鉄骨柱１２と屋根ト
ラス１６とからなる架構の変形を抑えることができる。 ダンパー３０は鉛の層３３の変形を使っているから、地
震動の比較的初期に存在するパルス的な最大波に対して
も有効に作用する。特に、２５ｃｍ／ｓｅｃを超えるレ
ベルの地震に対しても充分に対応することができる。梃
子２６は、その上方の部分に斜部分２６ｃがあり、く字
状になっているから、屋根トラス１６の下弦材１４の鉄
骨柱１２への連結部の近傍に桁行方向のトラス梁１９の
下弦材１８が結合されていても、前記下弦材１８が邪魔
になることがなく、クレーンガーダーＣＧのレールＲ上
を移動するクレーンの上限Ｌが、梃子２６やダンパー３
０により狭められることがない。

【００１２】

【発明の効果】この発明は、縦部材の側面に面して梃子
を配し、横部材の側面に面してダンパーを置し、縦部材
の側面の間隔をおいた二つの位置で前記梃子の一端と中
途を軸支し、ダンパーの一端を横部材の側面に連結し、
ダンパーの他端を前記梃子の他端に連結し、側面視で梃
子およびダンパーが縦部材および横部材の側面内に略位
置するようになっているから、梃子とダンパーとからな
る制振装置を縦部材と横部材からなる架構の側面内にコ
ンパクトに収容することができ、架構によって囲まれる
有効な空間を狭めることなく、それを有効に利用するこ
とができる。略垂直方向に延びる垂直部分と、略水平方
向に延びる水平部分と、垂直部分と水平部分とを結ぶ斜
めに延びる斜部分とからなり、垂直部分の中途部および
下部に軸支部があり、かつ水平部分の端部にダンパーと
の連結部がある梃子を使うと、縦部材と横部材との結合
部の近傍に、架構面に対して直角な方向に延びる部材が
存在する架構においても、縦部材と横部材からなる架構
により囲まれる有効な空間を大幅に狭めることなく、梃
子とダンパーとからなる制振装置を収容することができ
る。ダンパーとして、摩擦型のヒステリシスを有するダ
ンパー、たとえば、鉛押出しダンパーを使うことにより
、２５ｃｍ／ｓｅｃを超えるレベルの地震動に対しても
、架構変形を有効に抑制することができるから、地震動
の比較的初期に存在するパルス的な最大波に十分に耐え
うる架構を容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の架構を含む建物の要部の側
面図

【図２】図１のものの端面図

【図３】図１の建物の要部から梃子等を除いた側面図

【
図４】図１の建物の要部の一部の平面図

【図５】シリン
ダーの部分のみを断面したダンパーの側面図

【図６】実施例の架構の作用等を概略的に示す側面図

【
図７】実施例の架構の作用等を概略的に示す側面図

【符号の説明】

１０　　鉄骨造の建物 １２　　柱鉄骨 １３　　上弦材 １４　　下弦材 １６　　屋根トラス １９　　トラス梁 ２０　　制振装置 ２１　　支持突片 ２４　　支持突片 ２２　　支持腕 ２３　　支持軸 ２５　　支持軸 ２６　　梃子 ２６ａ　　垂直部分 ２６ｂ　　水平部分 ２６ｃ　　斜部分 ２６ｄ　　軸孔 ２６ｅ　　軸孔 ２６ｆ　　縦溝 ２６ｇ　　軸孔 ２７　　支持片 ３０　　ダンパー ３１　　シリンダ ３１ｅ　　軸支体 ３２ｃ　　軸支体 ３２　　押し棒 ３２ａ　　棒体 ３２ｂ　　膨出部分 ３３　　鉛の層 ３４Ａ　　ベアリング片 ３４Ｂ　　ベアリング片