JPH0716859U - 建物の剛性可変構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 建物に外力が入力された場合に、その外力が
大きいときには建物各部の変位速度に関わらず、建物の
保全のために建物を剛構造とし、また前記外力が小さい
ときには建物を保全する必要がないから、前記変位速度
に関わりなく建物を柔構造にする。 【構成】 建物１において外力により相対的に変位する
梁３及びブレース２の間にシリンダ装置４を介在させ、
このシリンダ装置４を、梁３に支持されるシリンダチュ
ーブと、ブレース２前記シリンダチューブ内で進退して
シリンダチューブ内に圧縮室を画成するピストンと、か
ら構成し、前記圧縮室内には、所定圧力以上においては
液体となり且つ所定圧力未満においては気体となる変態
物質を収容する構成とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、建物に地震力や風力等の外力が入力されたときに、建物を入力が 小さいときには柔構造とし、入力が大きいときには剛構造とするものである。

【０００２】

【従来の技術】

建物の剛性を可変とするために、従来は相対的に変位する２つの部位間にショ ックアブソーバを架設する手段が採用されていた。このショックアブソーバは、 シリンダチューブ内でのピストンの進退により内部の複数の流体室間で流体を移 動させ、この移動時に流体が通過する絞りにより前記流体に流通抵抗を与えるこ とによって、２つの部位間を変位させるための入力を減衰していた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、建物に外力が入力された場合に、その外力が大きいときには建物各 部の変位速度に関わらず、建物の保全のために建物を剛構造とし、また前記外力 が小さいときには建物を保全する必要がないから、前記変位速度に関わりなく建 物を柔構造にするという要請がある。

【０００４】 ところが、前記従来の建物の剛性可変構造にあってはショックアブソーバを用 いていたために、２つの部位間の変位の速度により建物の剛性が変化することに なり、入力された外力の大きさとは関係なく建物の剛性が変化した。すなわち、 前記入力が例えば高周波振動であるときのように建物各部の変位速度が大である ときには、ショックアブソーバのピストンが高速で移動しようとする結果、流体 が高速で絞りを通過しようとするが、絞りの流通抵抗によって流体がロックされ てピストンの移動もロックされることになる。このため、前記２つの部位間の変 位速度が大であるときには建物が剛構造となり、前記変位速度が小であるときに は建物が柔構造になっていた。

【０００５】 したがって、前記従来の構造によっては、入力された外力の大きさに応じて建 物の剛性を可変とすることができないという不具合があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案の建物の剛性可変構造は、建物において外力により相対的に変位する 第１及び第２の部位の間にシリンダ装置を介在させ、このシリンダ装置を、前記 第１の部位に支持されるシリンダチューブと、前記第２の部位に支持されて前記 シリンダチューブ内で進退してシリンダチューブ内に圧縮室を画成するピストン とから構成し、前記圧縮室内には、所定圧力以上においては液体となり且つ所定 圧力未満においては気体となる変態物質を収容してなる。

【０００７】

【作用】

建物に外力が入力されて第１及び第２の部位間に変位が生じると、シリンダ装 置のシリンダチューブとピストンとの相対位置が変位して圧縮室内を圧縮する。 このとき、前記外力が大きくないときには圧縮室の圧縮量も大きくないから、圧 縮室内の圧力は小さく、したがって変態物質は気体のまま変化しない。よって変 態物質のばね定数は小さいから、第１及び第２の部位間で容易に変位して建物が 変形する。

【０００８】 一方、前記外力が大きくなると圧縮室の圧縮量も大きくなり、圧縮室内の圧力 が所定以上になって変態物質が液化するから、その変態物質のばね定数は大にな り、シリンダチューブとピストンとの間の剛性が大になるため、第１及び第２の 部位間の変位量は小さくなる。よって建物は剛性が大となって建物のそれ以上の 変形が抑制される。

【０００９】

【実施例】

図１はこの考案を示す模式図であり、建物１の床部分から山形に立ち上げられ たブレース２と梁３との間にシリンダ装置４が水平に架設されている。このシリ ンダ装置４は、図２に示すように、シリンダチューブ５とピストン６とピストン ロッド７と端蓋８とからなり、シリンダチューブ５とピストン６とにより圧縮室 ９が画成されている。６ａはピストンリングである。シリンダチューブ５は建物 １の梁３に支持され、またピストンロッド７の外端はブレース２の頂部に支持さ れていて、梁３とブレース２との相対変位によりシリンダチューブ５内でピスト ン６が移動するようになっている。而して、梁３が建物１の第１の部位をなし且 つブレース２が第２の部位をなす。

【００１０】 シリンダ装置４の圧縮室９には、所定圧力（変態圧力）以上においては液体と なり且つ所定圧力未満においては気体となる変態物質１１と、常時液体を保つ非 変態液として油液１２とが収容されている。変態物質１１としては、例えばフロ ン，炭酸ガス，メタン，エタン，プロパン，液化石油ガス，液化天然ガス等のよ うに圧縮すれば液体となり、また減圧すれば気体となる物質であれば公知の物質 の中から選択して広く使用することができる。

【００１１】 変態物質１１はその種類によって固有の変態圧力をもつから、材質，構造，強 度，第１及び第２の部位間の許容相対変位量等の建物１の条件に応じて、圧縮室 ９の長さ，ピストン６の断面積等のシリンダ装置４の条件と、変態物質１１の種 類及び量とを設定するものとする。ここで、シリンダ装置４において変態物質１ １を圧縮する力は、ピストン６の断面積とシリンダチューブ５内の圧力との積で 求められるから、ピストン６の断面積を設定することにより変態物質１１の変態 に要する入力の大きさを調整することができる。

【００１２】 そこで、地震等の外力により建物１のブレース２と梁３との間に水平方向の変 位が発生すると、シリンダ装置４のシリンダチューブ５とピストン６との相対位 置が変位して圧縮室９内を圧縮する。このとき、前記外力が大きくないときには 圧縮室９の圧縮量も大きくないから、圧縮室９内の圧力は図３に示す変態圧力P₁ より小さく、したがって変態物質１１は気体のまま変化しない。よって変態物質 １１のばね定数は小さいから、図３に示す通り、圧縮室９内の圧力に比してブレ ース２と梁３との相対変位量が大きいため、容易に建物１が変形する。

【００１３】 一方、前記外力が大きくなると圧縮室９の圧縮量も大きくなり、圧縮室９内の 圧力が図３に示す変態圧力P₁以上になって変態物質１１が液化するから、圧力増 加に対する変位量の増加が少なく、すなわち変態物質１１のばね定数が大になり 、シリンダチューブ５とピストン６との間の剛性が大になるため、第１及び第２ の部位間の変位量は小さくなる。よって建物１は剛性が大となって建物１のそれ 以上の変形が抑制される。

【００１４】 なお、変態物質１１の量を多くすることによって変態圧力P₁に至るまでの変位 量を大きくすることができるし、変態物質１１の量が同じならピストン６の断面 積を小さくすることによって変態圧力P₁に至るまでの変位量を大きくすることが できる。 図１の例では、図２に示すシリンダ装置４がブレース２の頂部に対して左右に 合計２つ対称且つ水平に配置されるため、地震による左右往復の揺れのような外 力に対して有効であり、さらに前後に向けて水平に配置して合計４つのシリンダ 装置４を配置すれば水平方向における全ての方向に対応できる。一方、例えば一 方向からの風による建物１の変形の対策のためには、前記シリンダ装置４は１つ であってもよい。また、図１の例ではシリンダ装置４を水平に設置することによ って水平方向の変位を抑制しているが、シリンダ装置４を１つ又は上下対称な２ つを垂直に設置することによって垂直方向の変位を抑制するものであってもよい 。さらに、図２に示したシリンダ装置４は圧縮室９に変態物質１１と油液１２と が収容されているが、変態物質１１のみを圧縮室９に収容したものでもよい。

【００１５】 なお、変態物質１１と油液１２とを圧縮室９に収容した場合には、圧縮室９に おいて圧縮及びその解放とを繰り返すと、油液１２の粘性によっては図４に示す ように、油液１２内に変態物質１１が分散されるようになる。しかしこの状態に おいても変態物質１１の変態による前記機能には変わりはない。 図５に示すシリンダ装置４は、シリンダチューブ５内をピストン６によって２ つの圧縮室９に画成し、各圧縮室９に変態物質１１と油液１２とを収容した例で ある。端蓋８にはピストンロッド７との間のシール８ａが設置されている。この 図５のシリンダ装置４によれば、ピストン６の往復いずれにおいても、いずれか の圧縮室９が圧縮されることになるから、図１に示すような２つのシリンダ装置 ４を必要とすることはない。他の点においては前記の説明と同一である。

【００１６】 なお、この考案が適用される建物としては、住居，事務棟，工場，倉庫，その 他の構築物を広く指称するものとする。また、相対的に変位する第１及び第２の 部位としては、建物躯体とこれに取付けられた建具との関係のように、相対的に 変位する部位間であれば広く適用することができることも勿論である。

【００１７】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案によれば、建物に外力が入力されて第１及び第 ２の部位間に変位が生じると、シリンダ装置のシリンダチューブとピストンとの 相対位置が変位して圧縮室内を圧縮し、前記外力が大きくないときには圧縮室内 の圧力は小さく、変態物質は気体のまま変化しないから、変態物質のばね定数は 小さい。一方、前記外力が大きくなると圧縮室内の圧力が所定以上になって変態 物質が液化するから、シリンダチューブとピストンとの間の剛性が大になるため 、第１及び第２の部位間の変位量は小さくなり、建物は剛性が大となって建物の それ以上の変形が抑制される。このため、この考案によれば、建物に入力された 外力が大きいときには建物各部の変位速度に関わらず、建物の保全のために建物 が剛構造となり、また前記外力が小さいときには建物を保全する必要がないから 、前記変位速度に関わりなく建物が柔構造になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示す模式図。

【図２】シリンダ装置の一例を示す断面図。

【図３】圧縮室内の圧力と建物変位量との関係を示すグ
ラフ。

【図４】油液と変態物質との関係を示す概略図。

【図５】シリンダ装置の他の例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 建物 ２ ブレース ３ 梁 ４ シリンダ装置 ５ シリンダチューブ ６ ピストン ９ 圧縮室 １１ 変態物質

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 太田 雅昭 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物において外力により相対的に変位す
   る第１及び第２の部位の間にシリンダ装置を介在させ、
   このシリンダ装置を、前記第１の部位に支持されるシリ
   ンダチューブと、前記第２の部位に支持されて前記シリ
   ンダチューブ内で進退してシリンダチューブ内に圧縮室
   を画成するピストンとから構成し、前記圧縮室内には、
   所定圧力以上においては液体となり且つ所定圧力未満に
   おいては気体となる変態物質を収容したことを特徴とす
   る建物の剛性可変構造。