(57)【要約】【課題】振動に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる制振構造を提供することを目的とする。【解決手段】上部梁１と、下部梁２と、２本の柱３と、２本の柱３の上端寄りの位置に接合され該接合箇所から垂下した上部支持体１０と、２本の柱３の下端寄りの位置に接合され該接合箇所から起立した下部支持体２０と、上部支持体１０の下端部及び下部支持体２０の上端部に回動自在に接合された揺動体３０と、柱３に回動自在に接合されたオイルダンパ５０とを備え、オイルダンパ５０は、揺動体３０の上部支持体１０との接合箇所よりも上方向に延出した上部延出部３１、または下部支持体２０との接合箇所よりも下方向に延出した下部延出部３２に回動自在に接合されている。【選択図】図１
2014101639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部梁と、
下部梁と、
前記上部梁と前記下部梁との間に立設された２本の柱と、
前記２本の柱それぞれの上端寄りの位置に接合され、該接合箇所から垂下した上部支持体と、
前記２本の柱それぞれの下端寄りの位置に接合され、該接合箇所から起立した下部支持体と、
前記上部支持体及び前記下部支持体に回動自在に接合されるとともに、前記上部支持体との接合箇所よりも上方向に延出した上部延出部と前記下部支持体との接合箇所よりも下方向に延出した下部延出部とを有し、前記上部支持体と前記下部支持体との相対的変位に応じて揺動する揺動体と、
一端が前記２本の柱のうちのいずれか一方の柱に回動自在に接合され、前記上部延出部または前記下部延出部に回動自在に接合され、前記揺動体の揺動に伴って伸縮するオイルダンパと、を備えたことを特徴とする制振構造。
【請求項２】
前記上部支持体及び前記下部支持体は、前記柱に接合するための嵌合部を備え、
前記柱は、前記嵌合部が嵌め込まれる嵌合受け部を備え、
前記嵌合部及び前記嵌合受け部は、互いに当接すると共に水平方向に対して傾斜して形成される勾配面をそれぞれ有することを特徴とする請求項１記載の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時の建物の振動を減衰させる制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、制振構造については数多くの研究開発がなされており、特に、オイルダンパを用いた制振構造が公知となっている。特許文献１には、逆Ｖ字形状あるいはＶ字形状を成すブレースの先端部分と梁との間にオイルダンパが介装された構造物の制振構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３１１９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された制振構造のようにブレースと梁との間にオイルダンパを介装する場合、オイルダンパの伸縮量は層間変位（上層と下層との間の水平方向の相対的な変位）とほぼ等しくなるため伸縮量の調整が難しい。このため、伸縮量が不足して充分な減衰効果が得られなかったり、伸縮量が許容値を超えたりするおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、変位に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる制振構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る制振構造は、上部梁と、下部梁と、上部梁と下部梁との間に立設された２本の柱と、２本の柱それぞれの上端寄りの位置に接合され、該接合箇所から垂下した上部支持体と、２本の柱それぞれの下端寄りの位置に接合され、該接合箇所から起立した下部支持体と、上部支持体及び下部支持体に回動自在に接合されるとともに上部支持体との接合箇所よりも上方向に延出した上部延出部、または下部支持体との接合箇所よりも下方向に延出した下部延出部とを有し、上部支持体と下部支持体との相対的変位に応じて揺動する揺動体と、一端が２本の柱のうちのいずれが一方の柱に回動自在に接合され、他端が上方向に延出した上部延出部または下方向に延出した下部延出部に回動自在に接合され、揺動体の揺動に伴って伸縮するオイルダンパと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、制振構造に層間変形が生じると、上部梁及び上部支持体が下部梁及び下部支持体に対して水平方向に相対的に変位し、これに伴い揺動体が揺動することでオイルダンパが伸縮する。従って、層間変形による変位を、揺動体を介して確実にオイルダンパに伝達させることが可能となるため、オイルダンパを効果的に伸縮させることができ、振動の減衰効果を高めることができる。
【０００８】
さらに、上部支持体及び下部支持体は、柱に接合するための嵌合部を備え、柱は、嵌合部が嵌め込まれる嵌合受け部を備え、嵌合部及び嵌合受け部は、互いに当接すると共に水平方向に対して傾斜して形成される勾配面をそれぞれ有することが好適である。このように、構成することにより、単に接合面同士を当接させてボルト接合する場合と比較して滑りが抑制されることとなり、より一層効果的にオイルダンパを伸縮させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、変位に応じてオイルダンパを効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る制振構造の側面図である。
【図２】図１中の柱及び上部支持体の接合部分を示す断面図である。
【図３】図１中の揺動体における支点間距離と回転量との関係を説明する図である。
【図４】図１中の揺動体の上下方向の長さとオイルダンパの抵抗力との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
本発明の実施形態に係る制振構造について図１〜図４を参照して説明する。制振構造１００は、鉄骨造の建物に用いられる構造であり、この建物は、角形鋼管からなる柱とＨ形鋼からなる梁とを接合して構成された軸組を有する多層建物である。２本の柱に架け渡された梁によってＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネルからなる床が支持されており、各階層は下階の床と上階の床とによって挟まれた領域に形成される。制振構造１００は、建物の複数の階層のそれぞれに設けられている。以下、一つの階層を例に制振構造１００について説明する。
【００１３】
制振構造１００は、図１に示すように、水平方向に延びる上部梁１及び下部梁２と、上部梁１及び下部梁２の間に立設された２本の柱３と、２本の柱３の間に設けられた上部支持体１０及び下部支持体２０と、上部支持体１０及び下部支持体２０によって支持された揺動体３０と、柱３と揺動体３０との間に設けられた４個のオイルダンパ５０とを備えている。
【００１４】
柱３の上端部には、上部梁１との接合部となる柱頭部３ａが設けられており、柱３の下端部には、下部梁２との接合部となる柱脚部３ｂが設けられている。柱３は柱頭部３ａ及び柱脚部３ｂを介して夫々上部梁１及び下部梁２にボルト接合されている。
【００１５】
上部支持体１０は、略三角形状の板材からなる揺動支持部１５と、角パイプからなり、一端が揺動支持部１５に溶接された２本の斜材１３と、２本の斜材１３の夫々の他端に溶接された接合部１１と、を備え、全体として側面視で略Ｖ字形状をなしている。上部支持体１０は、接合部１１が２本の柱３それぞれの上端寄り（柱頭部３ａ近傍）の位置に接合されており、その結果として、上部支持体１０が、柱３との接合箇所から垂下した態様を具現化している。なお、逆三角形状となるように配置される上側の揺動支持部１５の頂点（下端）近傍には、揺動体３０を軸支するピンが挿通される孔が穿たれた軸支部１６が形成されている。
【００１６】
接合部１１は、図２に示すように、斜材１３の端部に溶接された板状の継手部１１ａと、継手部１１ａに対し柱３と対向するように溶接された座板部１１ｅと、座板部１１ｅの柱３に対向する面の上端及び下端寄りの位置に溶接された一対のクサビ部（嵌合部）１１ｃと、継手部１１ａと座板部１１ｅとに跨るように溶接された一対のリブ部１１ｄとを備えている。また、座板部１１ｅには、ボルト１１ｂを挿通するための４つの孔１１ｆが穿設されている。
【００１７】
一方、柱３における上部支持体１０の接合部１１が接合される部位の表面には、クサビ部１１ｃに対応して上下一対のクサビ受け部（嵌合受け部）３ｃが溶接されている。また、一対のクサビ受け部３ｃの中間位置には所定間隔の空間を形成するためのスペーサ３ｅが溶接されている。また、孔１１ｆに対応してボルト１１ｂが挿通される孔３ｆが穿設されている。柱３の内部側には、裏当て板３ｄが溶接されており、裏当板３ｄの孔３ｆに対応する位置には、ボルト１１ｂと螺合する為のタップ孔が形成されている。
【００１８】
上部支持体１０と柱３とは、孔１１ｆと孔３ｆとの位置合わせを行って、ボルト１１ｂを挿通し、裏当て板３ｄのタップ孔に螺合することで接合されているが、接合部１１のクサビ部１１ｃと柱３のクサビ受け部３ｃには、それぞれ勾配面１１ｇ，３ｇが形成されており、ボルト１１ｂの螺合によって勾配面１１ｇ，３ｇ同士が摺接してクサビ部１１ｃがクサビ受け部３ｃに嵌り込むことで強固に接合される。
【００１９】
下部支持体２０（図１参照）は、上部支持体１０と実質的に同一の構成であり、上部支持体１０と上下を反転させて、２本の柱３それぞれの下端寄り（柱脚部３ｂ近傍）の位置に、接合部１１が接合されており、その結果として、下部支持体２０が、柱３との接合箇所から起立した態様を具現化している。なお、三角形状となるように配置される下側の揺動支持部１５の頂点（上端）近傍には軸支部２６が形成されており、この軸支部２６の機能は軸支部１６と実質的に同じである。
【００２０】
揺動体３０は、長尺の板状部材であり、上部支持体１０の軸支部１６及び下部支持体２０の軸支部２６の位置に対応して、ピンを挿通する２つの孔が穿たれており、当該孔及び軸支部１６，２６の孔に挿通されたピンを介して、上部支持体１０及び下部支持体２０に回動自在に接合されている。揺動体３０は、軸支部１６よりも上方向に延出した上部延出部３１と、軸支部２６よりも下方向に延出した下部延出部３２とを有する。
【００２１】
オイルダンパ５０は、オイルが封入された筒状のケーシング５０ａとケーシング５０ａから出没するピストンロッド５０ｂとを備え、一端が柱頭部３ａのブラケット３ｍまたは柱脚部３ｂのブラケット３ｎに、他端が揺動体３０の上下端部に、夫々ピンを介して回動自在に軸支されている。
【００２２】
次に、制振構造１００に水平方向の力が作用して層間変形が生じたときの動作について説明する。まず、例えば、上部梁１に図１における右方向への力Ｐ１が加えられると、上部梁１が下部梁２に対して相対的に右側に移動する（この際の相対的な変位量がいわゆる「層間変位」である）。これに伴い、２本の柱３が右側に傾き、上部支持体１０が下部支持体２０に対し相対的に右方向に平行移動して両者に「層間変位」に等しい相対的な変位が生じ、この変位に応じて、軸支部１６，２６で軸支された揺動体３０は時計回りに傾く。この際、上部延出部３１と下部延出部３２との間にも相対的変位が生じるがその変位量は増幅され「層間変位」よりも大きくなるので、上部延出部３１は、右側の柱３の柱頭部３ａには接近し、左側の柱３の柱頭部３ａからは離隔する。このような動きに伴って、右上のオイルダンパ５０は圧縮されて短縮し、左上のオイルダンパ５０は引っ張られて伸長する。同様の原理で、右下のオイルダンパ５０は引っ張られて伸長し、左下のオイルダンパ５０は圧縮されて短縮する。一方、上部梁１に図１における左方向への力が加えられた場合は、各部材の移動方向が左右逆転して、各オイルダンパ５０の伸縮動作が逆となる。このような動作の繰り返しにより、振動が減衰される。
【００２３】
以上、制振構造１００では、層間変形が生じると、上部梁１及び上部支持体１０が下部梁２及び下部支持体２０に対して相対的に変位し、これに伴い揺動体３０が傾くと共に、オイルダンパ５０が伸縮するようになっている。従って、層間変形による変位を揺動体３０を介して確実にオイルダンパ５０に伝達させることが可能となるため、オイルダンパ５０を効果的に伸縮させることができ振動の減衰効果を高めることができる。
【００２４】
また、上部支持体１０及び下部支持体２０と２本の柱３との接合部において、継手部１１ａ側のクサビ部１１ｃの勾配面１１ｇと柱３側のクサビ受け部３ｃの勾配面３ｇとが当接するように構成されているので、単に接合面同士を当接させてボルト接合する場合と比較して滑りが抑制され、より一層効果的にオイルダンパ５０を伸縮させることができる。
【００２５】
なお、本実施形態において、上部支持体１０の軸支部１６と下部支持体２０の軸支部２６との離隔寸法を増減することにより、所定の層間変位に対するオイルダンパ５０の伸縮量の増減が可能である。
【００２６】
具体的には、例えば図３（ａ）及び（ｂ）に示す、上側の軸支部１６と下側の軸支部，２６間の離隔寸法のみが異なる２つの制振構造（図３（ａ）の方が軸支部１６，２６間の離隔寸法が小さい）に対し、等しい層間変位ｘを与えて、揺動体３０の上部延出部３１、及び下部延出部３２の先端の変位を比較した場合、図３（ａ）に示す軸支部１６，２６間の離隔寸法の小さな制振構造の方が変位が大きくなり、上部延出部３１、及び下部延出部３２の先端に接合されるオイルダンパ５０の伸縮量も大きくなる。
【００２７】
このように、軸支部１６，２６間の離隔寸法を変えることにより、オイルダンパ５０の伸縮量を適宜調整することが可能となり、例えばオイルダンパ５０の伸縮量を大きくすることにより減衰効果を高めることができ、また、例えばオイルダンパ５０の伸縮量を小さくすることによりオイルダンパ５０の変形限界を超えないようにすることができる等、制振構造１００の設計上の意図を反映させるための各種調整を行うことが可能となる。
【００２８】
また、揺動体３０の長さを増減することでも、オイルダンパ５０の伸縮量の増減が可能である。具体的には、例えば図４に示すように、軸支部１６，２６間の離隔寸法等は等しく、揺動体３０の長さのみが異なる２つの制振構造（図４（ａ）の揺動体３０の方が図４（ｂ）の揺動体３０よりも長い）に対し、等しい層間変位を与えて揺動体３０の上部延出部３１、及び下部延出部３２の先端の変位を比較すると、揺動体３０の長さの大きな方（図４（ａ）参照）が変位は大きくなり、オイルダンパ５０の伸縮量も大きくなる。
【００２９】
以上、本発明について実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、図１に示す柱頭部３ａの代わりに、上部梁１から柱３に水平方向の力のみを伝達し、鉛直方向の力とモーメントは伝達しない鉛直ローラー接合部を用いて柱３と上部梁１とを接合させてもよい。このように鉛直ローラー接合とすることで、上部梁１から２本の柱３に対して鉛直方向の力が伝わらなくなり、鉛直方向の力が上階及び下階に伝わらなくなるため、上記制振構造１００の設置位置を考慮することなく各階に対して独立した構造検討を行うことが可能となる。すなわち、上記制振構造１００の位置を変更する際の構造計算が不要となるため、建物の構造計算を簡略化させることができる。
【００３０】
また、揺動体３０は、上部延出部３１、及び下部延出部３２のいずれか一方のみが設けられたものでもよい。また、オイルダンパ５０は、少なくとも１個設けられていればよく、柱３や揺動体３０との接合位置も適宜調整してよい。また、上部支持体１０及び下部支持体２０、嵌合部１１ｃ及び嵌合受け部３ｃ、揺動体３０等についても適宜異なる形状のものを用いてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１…上部梁、２…下部梁、３…柱、３ｃ…クサビ受け部（嵌合受け部）、３ｇ…勾配面（水平方向に対して傾斜して形成される勾配面）、１０…上部支持体、１１ｃ…クサビ部（嵌合部）、１１ｇ…勾配面（水平方向に対して傾斜して形成される勾配面）、２０…下部支持体、３０…揺動体、３１…上部延出部、３２…下部延出部、５０…オイルダンパ、１００…制振構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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