(57)【要約】【課題】装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることのできる制震装置を提供する。【解決手段】建築構造物の下側梁部１６上に設置された粘性体貯溜槽１４と、建築構造物の上側梁部２０から垂下されて粘性体貯溜槽１４に貯えられた粘性体１２中に浸漬された面内振動抑制板１８とを備えた制震装置において、上側梁部１６と面内振動抑制板１８との間に履歴型振動減衰器２６を設け、この履歴型振動減衰器２６を介して面内振動抑制板１８を上側梁部２０に固定したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の下側梁部上に設置された粘性体貯溜槽と、前記構造物の上側梁部から垂下されて前記粘性体貯溜槽に貯えられた粘性体または粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、
前記面内振動抑制板もしくは前記粘性体貯溜槽に履歴型振動減衰体の一端面を固定し、この一端面と反対側の履歴型振動減衰体の他端面を前記粘性体貯溜槽もしくは前記面内振動抑制板に固定してフォークト型振動減衰機構を形成したことを特徴とする制震装置。
【請求項２】
構造物の下側梁部と上側梁部との間に粘性型振動減衰器を配置し、この粘性型振動減衰器を介して前記構造物の地震時等の架構の水平方向の横ずれを抑制するように構成した制震装置において、
前記粘性型振動減衰器に履歴型振動減衰装置を直列または並列の関係となるように接続して結合機構を形成し、この結合機構の一端を前記下側梁部に連結し、この一端と反対側の結合機構の他端を前記上側梁部に連結したことを特徴とする制震装置。
【請求項３】
構造物の架構に入力する振動エネルギを吸収する手段として、請求項１または２に記載の制震装置を用いたことを特徴とする制震構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の横揺れを抑制する制震装置および制震構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
中層及び高層の建築構造物や鉄道高架橋のような土木構造物は、一般に、その骨組としてラーメン構造を採用している。このため、地震力等によって上層階と下層階との間に層間変形が生じることがあり、この層間変形が横揺れとなって現れ、層間変形が増大すると、構造物の破壊につながる。
【０００３】
このような層間変形に起因する横揺れを抑制して構造物の健全性を保つために、従来より種々の制震装置が考案されており、その中の一つに粘性体または粘弾性体を利用して構造物の横揺れを抑制する制震装置が知られている（特許文献１）。
【０００４】
図２６は前記した制震装置の正面図で、図２７はその縦断面図である。図２６及び図２７において、制震装置１０は粘性体１２または粘弾性体を貯溜した箱形の粘性体貯溜槽１４を備えており、この粘性体貯溜槽１４は構造物の下側梁部１６上に固定されている。また、制震装置１０は方形状の面内振動抑制板１８を備えている。この面内振動抑制板１８は粘性体貯溜槽１４の内面と接触しない程度の大きさに形成され、構造物の上側梁部２０から垂下されて前記した粘性体１２中に浸漬されている。
【０００５】
このように構成される制震装置１０は、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に移動しようとすると、面内振動抑制板１８に粘性体または粘弾性体１２の粘性抵抗が作用するので、層間変形による横揺れを面内振動抑制板１８に作用する粘性抵抗によって抑制することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−９７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した制震装置においては、制震性能を高めるために、面内振動抑制板１８の表面積を大きくしようとすると、これに合わせて粘性体貯溜槽１４も容積の大きい粘性体貯溜槽にしなければならない。このため、装置の大型化を招き、架構空間に対する占有面積を増大させるという問題があった。
【０００８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることのできる制震装置および制震構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、構造物の下側梁部上に設置された粘性体貯溜槽と、前記構造物の上側梁部から垂下されて前記粘性体貯溜槽に貯えられた粘性体または粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、前記面内振動抑制板もしくは前記粘性体貯溜槽に履歴型振動減衰体の一端面を固定し、この一端面と反対側の履歴型振動減衰体の他端面を前記粘性体貯溜槽もしくは前記面内振動抑制板を固定してフォークト型振動減衰機構を形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、構造物の下側梁部と上側梁部との間に粘性型振動減衰器を配置し、この粘性型振動減衰器を介して前記構造物の地震時等の架構の水平方向の横ずれを抑制するように構成した制震装置において、前記粘性型振動減衰器に履歴型振動減衰装置を直列または並列の関係となるように接続して結合機構を形成し、この結合機構の一端を前記下側梁部に連結し、この一端と反対側の結合機構の他端を前記上側梁部に連結したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、構造物の架構に入力する振動エネルギを吸収する手段として、請求項１または２に記載の制震装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることのできる制震装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１の実施形態に係る制震装置の正面図で、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１及び図２において、本発明の第１の実施形態に係る制震装置２２は、構造物の下側梁部１６上に固定された粘性体貯溜槽１４を備えている。この粘性体貯溜槽１４は上部を開口させて箱形に形成されており、その内部には例えば炭素系化合物、シリコーンオイル等の粘性体もしくはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体１２が貯溜されているとともに、下側梁部１６と上側梁部２０との間に発生する層間変形を抑制する方形状の面内振動抑制板１８が挿入されている。
【００１５】
前記面内振動抑制板１８は粘性体または粘弾性体１２中に浸漬された矩形状の板状部１８ａを有しており、この板状部１８ａと粘性体貯溜槽１４の内面との間には、予想される層間変形が生じても板状部１８ａが粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の隙間が形成されている。また、面内振動抑制板１８は上端部に板状の取付部１８ｂを有しており、この取付部１８ｂと上側梁部２０との間には、複数個（例えば３個）の履歴型振動減衰体２６が上側梁部２０の長手方向（面内水平方向）にほぼ等間隔で設けられている。
【００１６】
前記履歴型振動減衰体２６は、図３に示されるように、振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収体２８を備えており、この振動エネルギ吸収体２８の両端面は長方形状の取付板３０，３２を介して上側梁部２０の下面と取付部１８ｂの上面に固定されている。
【００１７】
振動エネルギ吸収体２８は、図４に示されるように、ゴム等の拘束層と金属層とを上下方向に交互に積層して形成された積層体３４と、この積層体３４の上面及び下面に加硫接着された二枚の金属板３６，３８とを備えており、これらの金属板３６，３８はそれぞれ複数本のボルト４０によって取付板３０，３２にそれぞれ固定されている。また、振動エネルギ吸収体２８は積層体３４内に埋設された円柱形状の鉛プラグ４２，４４を備えており、これら鉛プラグ４２，４４の両端面には、縞鋼板等からなる付着摩擦材４５が設けられている。つまり、振動エネルギ吸収体２８は振動エネルギを吸収する鉛プラグ４２，４４と、鉛プラグ４２，４４を拘束する積層体３４とから構成される。
【００１８】
取付板３０，３２は振動エネルギ吸収体２８よりも一回り大きい大きさに形成されており、これら取付板３０，３２の外縁部には、取付板３０，３２を図示しないボルトにより上側梁部２０および面内振動抑制板１８に固定するために多数の取付孔４６（図３参照）が穿設されている。
【００１９】
鉛プラグ４２，４４はその鉛直方向の断面形状が縦寸法に対し横寸法を大きく設定してあり、本実施形態では縦寸法Ｈを１としたとき、横寸法Ｌが１．５〜３程度に設定され、これにより積層体３４の水平方向の断面積に対する鉛プラグ４２，４４の水平方向の占める割合が大きくなっている。具体的には、積層体３４は長辺が６０〜９０ｃｍ程度で短辺が２５〜４０ｃｍ程度であり、鉛プラグ４２，４４の直径が１５〜２６ｃｍ程度であり、積層体３４の水平方向の断面積に対する鉛プラグ４２，４４の水平方向の断面積の割合は、２０〜５０パーセントに設定されている。この割合が小さいと、減衰性能そのものが小さくなるので、装置を大型化し、個数を多くする必要が生じる。また、上記割合が極端に大きい場合は鉛の拘束効果が低下することにより減衰性能が低下し、１５〜３５％程度に設定すると好適である。振動エネルギ吸収体２８は高さが５〜１０ｃｍ程度であり、全体形状は扁平な直方体形状をしている。
【００２０】
図５は、図１に示した制震装置２２を模式的に示す図である。同図において、符号Ｍ１は下側梁部１６の質量を示し、Ｍ２は上側梁部２０の質量を示している。また、符号Ｃｗは前記した粘性体貯溜槽１４、粘性体１２および面内振動抑制板１８から構成される粘性減衰系の減衰係数を示し、Ｋｆは前記した履歴型振動減衰体２６から構成される履歴減衰系の剛性を示している。
【００２１】
このように構成される本発明の第１実施形態に係る制震装置２２では、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に変位しようとすると、面内振動抑制板１８の表面に粘性体または粘弾性体１２の粘性抵抗が作用するとともに、履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板１８の反力に応じてせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。すなわち、粘性体貯溜槽１４、粘性体または粘弾性体１２および面内振動抑制板１８から構成される粘性減衰系は振動成分を速度に比例して減衰し、履歴型振動減衰体２６は振動成分を変位に比例して減衰する。
【００２２】
したがって、前記した第１の実施形態では、粘性減衰系Ｃｗと履歴減衰系Ｋｆとを直列に連結したマックスウェル型振動減衰機構が形成され、これにより面内振動抑制板１８の表面積を大きくしなくても地震動系の速度成分と変位成分に対しいつでもエネルギを吸収し、制震性能を高めることが可能となるので、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００２３】
図６は本発明の第２の実施形態に係る制震装置の正面図で、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図６及び図７において、本発明の第２の実施形態に係る制震装置は、構造物の下側梁部１６上に固定された粘性体貯溜槽１４を備えている。この粘性体貯溜槽１４は上部を開口させて箱形に形成されており、その内部には例えば炭素系化合物、シリコーンオイル等の粘性体もしくはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体１２が貯溜されているとともに、下側梁部１６と上側梁部２０との間に発生する層間変形を抑制する方形状の面内振動抑制板１８が挿入されている。
【００２４】
前記面内振動抑制板１８は粘性体または粘弾性体１２中に浸漬された矩形状の板状部１８ａを有しており、この板状部１８ａと粘性体貯溜槽１４の内面との間には、予想される層間変形が生じても板状部１８ａが粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の隙間が形成されている。また、面内振動抑制板１８は上端部に板状の取付部１８ｂを有しており、この取付部１８ｂと上側梁部２０との間には、複数個（例えば２個）の履歴型振動減衰体２６が上側梁部２０の長手方向（面内水平方向）にほぼ等間隔で設けられている。
【００２５】
前記履歴型振動減衰体２６は振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収体２８（図３参照）を備えており、この振動エネルギ吸収体２８の両端面は長方形状の取付板３０，３２を介して上側梁部２０の下面と取付部１８ｂの上面に固定されている。
【００２６】
また、前記面内振動抑制板１８の取付部１８ｂと上側梁部２０との間には、層間変形に伴う面内振動抑制板１８の変位を上側梁部２０の長手方向のみに許容する変位方向規制手段９０が設けられている。この方向規制手段９０は上側梁部２０の下面に固定された上側ガイド９２を有しており、この上側ガイド９２の下面にはガイド凸部（もしくはガイド凹部）９４が上側梁部２０の長手方向に沿って設けられている。また、方向規制手段９０は取付部１８ｂの上面に固定された下側ガイド９６を有しており、この下側ガイド９６の上面には前記ガイド凸部（もしくはガイド凹部）９４とスライド可能に係合する係合凹部（もしくは係合凸部）９８が設けられている。なお、下側ガイド９６の内部（もしくは上側ガイド９２の内部）には、ガイド凸部９４（もしくは係合凸部９８）と転接する複数のボールベアリング（図示せず）が設けられている。
【００２７】
このように構成される本発明の第２実施形態に係る制震装置では、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に変位しようとすると、面内振動抑制板１８の表面に粘性体または粘弾性体１２の速度成分に比例した粘性抵抗が作用するとともに、履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板１８の反力に応じてせん断変形を起こすことによって変位成分に比例した振動エネルギが吸収される。すなわち、粘性体貯溜槽１４、粘性体または粘弾性体１２および面内振動抑制板１８から構成される粘性減衰系は振動成分を速度に比例して減衰し、履歴型振動減衰体２６は振動成分を変位に比例して減衰する。
【００２８】
したがって、上述した第２の実施形態では、粘性減衰系と履歴減衰系とを直列に連結したマックスウェル型振動減衰機構が形成され、これにより面内振動抑制板１８の表面積を大きくしなくても制震性能を高めることが可能となるので、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００２９】
また、上述した第２の実施形態では、面内振動抑制板１８と上側梁部２０との間に面内振動抑制板１８の変位を上側梁部２０の長手方向のみに許容する変位方向規制手段９０を設けたことにより、地震時に面内振動抑制板１８を上側梁部２０の長手方向のみに変位させることができ、これにより面内振動抑制板１８の水平変形に伴う回転運動を抑制することができる。
【００３０】
なお、上述した第１及び第２の実施形態では面内振動抑制板１８と上側梁部２０との間に複数個の履歴型振動減衰体２６を設けたが、振動吸収能力の大きい履歴型振動減衰体であれば１個でも良い。
【００３１】
図８は本発明の第３の実施形態に係る制震装置の正面図で、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図８及び図９において、本発明の第３の実施形態に係る制震装置４８は上部を開口させて箱形に形成された粘性体貯溜槽１４を備えており、この粘性体貯溜槽１４内には例えば炭素系化合物、シリコーンオイル等の粘性体もしくはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体１２が貯溜されているとともに、下側梁部１６と上側梁部２０との間に発生する層間変形を抑制する面内振動抑制板１８が挿入されている。この面内振動抑制板１８は予想される層間変形が生じても粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の大きさに形成されている。つまり、面内振動抑制板１８と粘性体貯溜槽１４の内面との間には予想される層間変形が生じても面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の隙間が形成されており、面内振動抑制板１８の上端部は複数本のボルトによって上側梁部２０の下面に固定されている。
【００３２】
前記粘性体貯溜槽１４は下側梁部１６上に設置されており、この下側梁部１６と粘性体貯溜槽１４との間には、複数（例えば２個）の履歴型振動減衰器２６が下側梁部１６の長手方向（面内水平方向）にほぼ等間隔で設けられている。これらの履歴型振動減衰体２６は振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収体２８（図３参照）を備えており、この振動エネルギ吸収体２８の両端面は長方形状の取付板３０，３２を介して粘性体貯溜槽１４の下面と下側梁部１６の上面に固定されている。
【００３３】
このように構成される本発明の第３実施形態に係る制震装置４８では、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に変位しようとすると、面内振動抑制板１８の表面に粘性体または粘弾性体１２の粘性抵抗が作用するとともに、履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板１８の反力に応じてせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。すなわち、粘性体貯溜槽１４、粘性体または粘弾性体１２および面内振動抑制板１８から構成される粘性減衰系は振動成分を速度に比例して減衰し、履歴型振動減衰体２６は振動成分を変位に比例して減衰する。
【００３４】
したがって、上述した第３の実施形態では、粘性減衰系と履歴減衰系とを直列に連結したマックスウェル型振動減衰機構が形成され、これにより面内振動抑制板１８の表面積を大きくしなくても制震性能を高めることが可能となるので、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００３５】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る制震装置の正面図で、図１１は図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。図１０及び図１１において、本発明の第４の実施形態に係る制震装置は上部を開口させて箱形に形成された粘性体貯溜槽１４を備えており、この粘性体貯溜槽１４内には例えば炭素系化合物、シリコーンオイル等の粘性体もしくはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体１２が貯溜されているとともに、下側梁部１６と上側梁部２０との間に発生する層間変形を抑制する面内振動抑制板１８が挿入されている。この面内振動抑制板１８と粘性体貯溜槽１４の内面との間には予想される層間変形が生じても面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の隙間が形成されており、面内振動抑制板１８の上端部は複数本のボルトによって上側梁部２０の下面に固定されている。
【００３６】
前記粘性体貯溜槽１４は下側梁部１６上に設置されており、この下側梁部１６と粘性体貯溜槽１４との間には、複数（例えば２個）の履歴型振動減衰体２６が下側梁部１６の長手方向にほぼ等間隔で設けられている。これらの履歴型振動減衰体２６は振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収体２８（図３参照）を備えており、この振動エネルギ吸収体２８の両端面は長方形状の取付板３０，３２を介して粘性体貯溜槽１４の下面と下側梁部１６の上面に固定されている。
【００３７】
また、前記下側梁部１６と粘性体貯溜槽１４との間には、層間変形に伴う粘性体貯溜槽１４の変位を下側梁部１６の長手方向のみに許容する変位方向規制手段９０が設けられている。この方向規制手段９０は粘性体貯溜槽１４の下面に固定された上側ガイド９２を有しており、この上側ガイド９２の下面にはガイド凹部（もしくはガイド凸部）９４が下側梁部１６の長手方向に沿って設けられている。また、方向規制手段９０は下側梁部１６の上面に固定された下側ガイド９６を有しており、この下側ガイド９６の上面には前記ガイド凹部（もしくはガイド凸部）９４とスライド可能に係合する係合凸部（もしくは係合凹部）９８が設けられている。なお、上側ガイド９２の内部（もしくは下側ガイド９６の内部）には、係合凸部９８（もしくはガイド凸部９４）と転接する複数のボールベアリング（図示せず）が設けられている。
【００３８】
このように構成される本発明の第４実施形態に係る制震装置では、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に変位しようとすると、面内振動抑制板１８の表面に粘性体または粘弾性体１２の粘性抵抗が作用するとともに、履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板１８の反力に応じてせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。すなわち、粘性体貯溜槽１４、粘性体または粘弾性体１２および面内振動抑制板１８から構成される粘性減衰系は振動成分を速度に比例して減衰し、履歴型振動減衰体２６は振動成分を変位に比例して減衰する。
【００３９】
したがって、上述した第４の実施形態では、粘性減衰系と履歴減衰系とを直列に連結したマックスウェル型振動減衰機構が形成され、これにより面内振動抑制板１８の表面積を大きくしなくても制震性能を高めることが可能となるので、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００４０】
また、上述した第４の実施形態では、下側梁部１６と粘性体貯溜槽１４との間に粘性体貯溜槽１４の変位を下側梁部１６の長手方向のみに許容する変位方向規制手段９０を設けたことにより、地震時に粘性体貯溜槽１４を上側梁部２０の長手方向のみに変位させることができ、これにより面内振動抑制板１８の水平変形に伴う回転運動を抑制することができる。
【００４１】
図１２は本発明の第５の実施形態に係る制震装置の正面図で、図１３は図１２のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。図１２及び図１３において、本発明の第５の実施形態に係る制震装置４８は、構造物の下側梁部１６上に固定された粘性体貯溜槽１４を備えている。この粘性体貯溜槽１４は上部を開口させて箱形に形成されており、その内部には例えば炭素系化合物、シリコーンオイル等の粘性体もしくはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体１２が貯溜されているとともに、下側梁部１６と上側梁部２０との間に発生する層間変形を抑制する面内振動抑制板１８が挿入されている。
【００４２】
前記面内振動抑制板１８と粘性体貯溜槽１４の内面との間には予想される層間変形が生じても面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の隙間が形成されており、面内振動抑制板１８の上端部は複数本のボルトによって上側梁部２０の下面に固定されている。また、面内振動抑制板１８は方形状に形成されており、この面内振動抑制板１８の前面上部および背面上部と粘性体貯溜槽１４との間には、それぞれ複数個（例えば２個）の履歴型振動減衰体２６が設けられている。
【００４３】
前記履歴型振動減衰体２６は振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収体２８（図３参照）を備えており、この振動エネルギ吸収体２８の両端面は取付板３０，３２を介して粘性体貯溜槽１４の外面と面内振動抑制板１８の表面にそれぞれ固定されている。
【００４４】
図１４は、図１２及び図１３に示した制震装置４８を模式的に示す図である。同図において、符号Ｍ１は下側梁部１６の質量を示し、Ｍ２は上側梁部２０の質量を示している。また、符号Ｃｗは前記した粘性体貯溜槽１４、粘性体または粘弾性体１２および面内振動抑制板１８から構成される粘性減衰系の減衰係数を示し、Ｋｆは前記した履歴型振動減衰器２６から構成される履歴減衰系の剛性を示している。
【００４５】
このように構成される本発明の第５の実施形態に係る制震装置４８は、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に変位しようとすると、面内振動抑制板１８に粘性体または粘弾性体１２の粘性抵抗が作用するとともに、履歴型振動減衰器２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板１８の反力に応じてせん断変形を起こすことによって同時に振動エネルギが吸収される。
【００４６】
したがって、前記した第５の実施形態では、粘性減衰系の減衰係数Ｃｗと履歴減衰系の剛性Ｋｆとを並列に連結したフォークト型振動減衰機構が形成され、これにより面内振動抑制板１８の表面積を大きくしなくても制震性能を高めることが可能となるので、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００４７】
図１５は本発明の第６の実施形態に係る制震装置の正面図で、図１６は図１５のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。図１５及び図１６において、本発明の第６実施形態に係る制震装置は、構造物の下側梁部１６上に固定された粘性体貯溜槽１４を備えて構成されている。この粘性体貯溜槽１４は上方を開口させて箱形に形成されており、その内部には例えば炭素系化合物、シリコーンオイル等の粘性体もしくはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体１２が貯溜されていると共に面内振動抑制板１８が挿入されている。
【００４８】
前記面内振動抑制板１８と粘性体貯溜槽１４の内面との間には予想される層間変形が生じても面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４の内面に接触しない程度の隙間が形成されており、面内振動抑制板１８の大部分は粘性体または粘弾性体１２中に浸漬されている。また、面内振動抑制板１８は方形状に形成されており、その上端部は複数本のボルトによって上側梁部２０の下面に固定されている。さらに、面内振動抑制板１８は上側梁部２０の下面にボルト接合される取付板１８ｂを有しており、この取付板１８ｂの下面には複数個（例えば６個）の履歴型振動減衰体２６が取り付けられている。
【００４９】
前記履歴型振動減衰体２６は、面内振動抑制板１８を間に挟んで取付板１８ｂの両側に配設されている。また、履歴型振動減衰体２６は取付板１８ｂの下面に上面を固定された上側取付板３０と、この上側取付板３０の下面に上面を固定された振動エネルギ吸収体２８と、この振動エネルギ吸収体２８の下面に上面を固定された下側取付板３２とからなり、この下側取付板３２の下面はブラケット２９を介して粘性体貯溜槽１４の外面に固定されている。
【００５０】
このように構成される本発明の第６の実施形態に係る制震装置は、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより面内振動抑制板１８が粘性体貯溜槽１４に対して水平方向に変位しようとすると、面内振動抑制板１８に粘性体または粘弾性体１２の粘性抵抗が作用するとともに、履歴型振動減衰器２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板１８の変位量に応じてせん断変形を起こすことによって同時に振動エネルギが吸収される。
【００５１】
したがって、前記した第６の実施形態では、粘性減衰系の減衰係数Ｃｗと履歴減衰系の剛性Ｋｆとを並列に連結したフォークト型振動減衰機構が形成され、これにより面内振動抑制板１８の表面積を大きくしなくても制震性能を高めることが可能となるので、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００５２】
なお、上述した第６の実施形態では履歴型振動減衰器２６を面内振動抑制板１８の両面に取り付けたが、振動吸収能力の大きい履歴型振動減衰器であれば、面内振動抑制板１８の片面のみに設けても同様の効果を得ることが可能である。
【００５３】
図１７は、本発明の第７の実施形態に係る制震装置の正面図である。この第７実施形態に係る制震装置は、下側梁部１６の上面中央部に設置されたブラケット８２と、このブラケット８２の上面中央部から上側梁部２０の下面両端部に向かって斜めに延設された粘性型振動減衰器１００，１００と、この粘性型振動減衰器１００，１００と上側梁部２０の下面両端部とを接続する接続部材１０１，１０１とから構成され、ブラケット８２と下側梁部１６との間には、複数個の履歴型振動減衰体２６が設けられている。
【００５４】
粘性型振動減衰器１００は、図１８に示されるように、構造物の上側梁部２０に連結される第１の連結部材１０２と、上記ブラケット８２に連結される第２の連結部材１０４と、これら両連結部材１０２，１０４の一方（例えば連結部材１０４）に固定された固定外筒１０６と、この固定外筒１０６内に回転可能に収容された回転内筒１０８と、この回転内筒１０８の一端に取り付けられた案内ナット１１０とを備えており、この案内ナット１１０には、連結部材１０２，１０４の一方（例えば連結部材１０２）に設けられた案内ねじ１１２がボールベアリング１１４を介して螺合している。また、固定外筒１０６の内周面と回転内筒１０８の外周面との間に間隙が形成されており、この間隙には粘性体または粘弾性体１１６が封入されている。
【００５５】
履歴型振動減衰体２６は、図３及び図４に示したものと同様のものであり、履歴型振動減衰体２６の取付板３０はブラケット８２の下面に固定され、履歴型振動減衰体２６の取付板３２は下側梁部１６の上面に固定されている。この実施形態では、履歴型振動減衰体２６は粘性型振動減衰器１００，１００と協働してマックスウェル型の振動減衰機構を構成している。
【００５６】
このように構成される本発明の第７の実施形態では、下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより上側梁部２０が水平方向に相対変位しようとすると、粘性型振動減衰器１００の外筒１０６と内筒１０８との間に粘性体または粘弾性体１１６の粘性抵抗が作用し、この粘性体または粘弾性体１１６の粘性抵抗によって上側梁部２０の水平方向変位が抑制される。また、このとき粘性型振動減衰器１００，１００と共にマックスウェル型振動減衰機構を構成する履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４がせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。したがって、上述した第７の実施形態では前記した第１乃至第６の実施形態と同様に、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００５７】
図１９は、本発明の第８の実施形態に係る制震装置の正面図である。この第８実施形態に係る制震装置は、上側梁部２０と下側梁部１６との間に設けられたＶ形ブレース構造体１１７と、このＶ形ブレース構造体１１７を介して上側梁部２０と下側梁部１６との層間変形を抑制する粘性型振動減衰器１１８，１１８とから構成されている。Ｖ形ブレース構造体１１７は下側梁部１６の上面中央部に設置されたブラケット１１７ａと、このブラケット１１７ａの上面中央部から上側梁部２０と柱１１９との角部に向かって斜めに延設されたＶ形ブレース構成部材１１７ｂ，１１７ｂとからなり、ブラケット１１７ａと下側梁部１６との間には、履歴型振動減衰体２６，２６が設けられている。
【００５８】
粘性型振動減衰器１１８は、図２０に示されるように、筒状部材１２０を介してブラケット１１７ａまたは柱１１９に連結されたシリンダ１２２と、シリンダ１２２内に摺動可能に設けられたピストン１２４とを備えており、シリンダ１２２内には粘性体１２６が封入されている。また、粘性型振動減衰器１１８は、ピストン１２４にピストンロッド１２８を介して連結された連結部材１３０を備えており、連結部材１３０は柱１１９またはブラケット１１７ａに連結されている。
【００５９】
履歴型振動減衰体２６は、図３及び図４に示したものと同様のものであり、履歴型振動減衰体２６の取付板３０はブラケット１１７ａの下面に固定され、履歴型振動減衰体２６の取付板３２は下側梁部１６の上面に固定されている。この実施形態では、履歴型振動減衰体２６は粘性型振動減衰器１１８，１１８と協働して、フォークト型の振動減衰機構を構成している。
【００６０】
このように構成される本発明の第８の実施形態では、下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより上側梁部２０が水平方向に相対変位しようとすると、粘性型振動減衰器１１８のピストン１２４に粘性体または粘弾性体１２６の粘性抵抗が作用し、この粘性体または粘弾性体１２６の粘性抵抗によって上側梁部２０の水平方向変位が抑制される。また、このとき粘性型振動減衰器１１８，１１８と共にフォークト型振動減衰機構を構成する履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４がせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。したがって、上述した第８の実施形態では前記した第１乃至第７の実施形態と同様に、装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００６１】
図２１は、本発明の第９の実施形態に係る制震装置の正面図である。同図において、符号５０は本発明の第９の実施形態に係る制震装置を示し、この制震装置は粘性型振動減衰器５０と履歴型振動減衰体２６とから構成されている。
【００６２】
粘性型振動減衰器５０は、構造物の下側梁部１６と上側梁部２０との間に略水平に設けられている。また、この粘性型振動減衰器５０は炭素系高分子化合物、シリコーンオイル等の粘性体またはアスファルトやゴム質材等の粘弾性体が封入されたシリンダ５０ａを備えており、このシリンダ５０ａの後端部には、履歴型振動減衰体２６上に固定された水平サポート部材５２から上方に延設された鉛直サポート部材５４の上端部が水平ピン５６を介して連結されている。さらに、粘性型振動減衰器５０はシリンダ５０ａ内に摺動可能に収容されたピストン５０ｂを備えており、このピストン５０ｂから前方に延設されたピストンロッド５０ｃの先端部には、上側梁部２０から鉛直に垂設された鉛直サポート部材５８の下端部が水平ピン６０を介して連結されている。
【００６３】
一方、履歴型振動減衰体２６は、図３に示されるように、上面と下面が長方形状に形成された直方体形の振動エネルギ吸収体２８と、この振動エネルギ吸収体２８の上面と下面に固定された長方形状の取付板３０及び３２とから構成されている。
【００６４】
振動エネルギ吸収体は、図４に示されるように、ゴム等の振動吸収層と金属層とを上下方向に交互に積層して形成された積層体３４と、この積層体３４の上面と下面に加硫接着された二枚の金属板３６，３８を備えており、これらの金属板３６，３８はそれぞれ複数本のボルト４０によって前記した取付板３０，３２に固定されている。さらに、振動エネルギ吸収体２８は円柱形状の鉛プラグ４２，４４を備えており、これらの鉛プラグ４２，４４はその両端面を金属板３６，３８の表面から露出させて積層体３４内に埋設されている。
【００６５】
取付板３０，３２は振動エネルギ吸収体２８よりも一回り大きい大きさに形成されており、取付板３０，３２の外縁部には、取付板３０，３２を図示しないボルトにより前記した下側梁部１６の上面と水平サポート部材５２の下面に固定するために複数の取付孔４６（図３参照）が穿設されている。
【００６６】
このように構成される本発明の第９の実施形態に係る制震装置では、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより上側梁部２０が水平方向に相対変位しようとすると、粘性型振動減衰器５０のピストン５０ｂに粘性体または粘弾性体の粘性抵抗が作用し、この粘性抵抗によって上側梁部２０の水平方向変位が抑制される。また、このとき粘性型振動減衰器５０と共にマックスウェル型振動減衰機構を構成する履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４がせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。
【００６７】
したがって、前記した第９の実施形態ではピストン５０ｂの表面積を大きくしなくても制震性能を高めることができ、これにより装置の大型化（シリンダ５０ａの大径化）を招いたり、あるいは架構空間を大きく塞ぐことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００６８】
なお、上述した第９の実施形態では粘性型振動減衰器５０に接続された履歴型振動減衰体２６を下側梁部１６に連結したが、粘性型振動減衰器５０のピストンロッド５０ｃを鉛直サポート部材５４を介して下側梁部１６に連結すると共に粘性型振動減衰器５０に接続された履歴型振動減衰体２６を上側梁部２０に連結しても良い。
【００６９】
図２２は本発明の第１０実施形態に係る制震装置の正面図で、図２３は図２２に示したＧ部の詳細構成を示す図である。図２２及び図２３において、本発明の第１０実施形態に係る制震装置６２は構造物の下側梁部１６上に支持台６４を介して固定された皿状の粘性体貯留槽６６（図２３参照）を備えており、この粘性体貯留槽６６内には、炭素系高分子化合物、シリコーンオイル等の粘性体またはアスファルトゴム質からなるゲルのような粘弾性体６８が貯溜されている。
【００７０】
また、制震装置６２は構造物の上側梁部２０から粘性体貯留槽６６に向けて垂設されたサポート部材７０を備えており、このサポート部材７０の下端には、面内振動抑制板７２が支柱部材７４、フランジ板７６、履歴型振動減衰体２６、フランジ板７８および支柱部材８０を介して水平に保持されている。この面内振動抑制板７２は鋼板等から形成され、前記した粘性体または粘弾性体６８中に浸漬されている。
【００７１】
履歴型振動減衰体２６は、図３に示されるように、上面と下面が長方形状に形成された直方体形の振動エネルギ吸収体２８と、この振動エネルギ吸収体２８の上面と下面に固定された長方形状の取付板３０及び３２とから構成されている。
【００７２】
振動エネルギ吸収体２８は、図４に示されるように、ゴム等の振動吸収層と金属層とを上下方向に交互に積層して形成された積層体３４と、この積層体３４の上面と下面に加硫接着された二枚の金属板３６，３８とを備えており、これらの金属板３６，３８はそれぞれ複数本のボルト４０によって前記した取付板３０，３２に固定されている。さらに、振動エネルギ吸収体２８は円柱形状の鉛プラグ４２，４４を備えており、これらの鉛プラグ４２，４４はその両端面を金属板３６，３８の表面から露出させて振動エネルギ吸収体３４内に埋設されている。
【００７３】
取付板３０，３２は減衰器本体２８よりも一回り大きい大きさに形成されており、取付板３０，３２の外縁部には、取付板３０，３２を図示しないボルトにより前記した前記したフランジ板７８，７６に固定するために複数の取付孔４６（図３参照）が穿設されている。
【００７４】
履歴型振動減衰体２６は、粘性体貯留槽６６および面内振動抑制板７２等からなる粘性型振動減衰機構と協働して、マックスウェル型の振動減衰機構を構成している。
【００７５】
このように構成される本発明の第１０の実施形態に係る制震装置６２では、たとえば下側梁部１６と上側梁部２０との間に地震力による層間変形が生じ、これにより上側梁部２０が水平方向に相対変位しようとすると、面内振動抑制板７２に粘性体６８の粘性抵抗が作用し、この粘性抵抗によって上側梁部２０の水平方向変位が抑制される。また、このとき履歴型振動減衰体２６の振動エネルギ吸収体２８の鉛プラグ４２，４４が面内振動抑制板７２の反力に応じてせん断変形を起こすことによって振動エネルギが吸収される。
【００７６】
したがって、前記した第１０の実施形態においては、面内振動抑制板７２の表面積を大きくしなくても制震性能を高めることができ、これにより装置の大型化を招くことなく制震性能の向上を図ることができる。
【００７７】
なお、上述した第１０実施形態では、面内振動抑制板７２と支柱部材８０との間に履歴型振動減衰体２６を介在させてマックスウェル型振動減衰機構を構成したが、図２４に示される第１１実施形態のように、面内振動抑制板７２を支柱部材８０の下端に直接的に取り付け、履歴型振動減衰体２６を支柱部材８０に固定された上側水平板８２と粘性体貯留槽６６に固定された下側水平板８４との間に介在させてフォークト型振動減衰機構を構成しても同様の効果を得ることができる。
【００７８】
また、上述した第１乃至第１１の各実施形態では履歴型振動減衰器２６の振動エネルギ吸収体２８がゴム等の振動吸収層と金属層とを交互に積層して形成されていると説明したが、履歴型振動減衰器２６の振動エネルギ吸収体２８を図２５に示すように単層ゴム体で形成しても良いし、あるいは軟鋼もしくはハニカム構造材等で形成しても良い。
【００７９】
また、本発明はビルのような建築構造物のみに適用されるものではなく、鉄道高架橋や工作物等の土木構造物あるいは自動ラック倉庫のようなラーメン構造物に適用することも耐震的に有効であることは明白である。さらに、本発明は一層の架構のみに適用されるものではなく、１階から数階離れた階間（例えば４階）に設置することも有効な手段であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１及び図２に示した履歴型振動減衰体の分解斜視図である。
【図４】図１及び図２に示した履歴型振動減衰体の縦断面図である。
【図５】図１に示した制震装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図１３】図１２のＥ−Ｅ線に沿う断面図である。
【図１４】図１２及び図１３に示した制震装置を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図１６】図１５のＦ−Ｆ線に沿う断面図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図１８】図１７に示す粘性型振動減衰器の断面図である。
【図１９】本発明の第８の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図２０】図１９に示す粘性型振動減衰器の断面図である。
【図２１】本発明の第９の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図２２】本発明の第１０の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図２３】図２２に示したＧ部の詳細構成を示す図である。
【図２４】本発明の第１１の実施形態に係る制震装置の正面図である。
【図２５】履歴型振動減衰器の他の実施例を示す図である。
【図２６】従来の制震装置の正面図である。
【図２７】図２６に示す制震装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１２，６８  粘性体
１４，６６  粘性体貯溜槽
１６  下側梁部
１８，７２  面内振動抑制板
２０  上側梁部
２６  履歴型振動減衰器
２８  振動エネルギ吸収体
３０，３２  取付板
３４，３６  金属板
４２，４４  鉛プラグ
５０，１００，１１８  粘性型振動減衰器
５０ａ  シリンダ
５０ｂ  ピストン
５０ｃ  ピストンロッド
７６，７８  フランジ板
【図１】
2008215071.tif 000003
【図２】
2008215071.tif 000004
【図３】
2008215071.tif 000005
【図４】
2008215071.tif 000006
【図５】
2008215071.tif 000007
【図６】
2008215071.tif 000008
【図７】
2008215071.tif 000009
【図８】
2008215071.tif 000010
【図９】
2008215071.tif 000011
【図１０】
2008215071.tif 000012
【図１１】
2008215071.tif 000013
【図１２】
2008215071.tif 000014
【図１３】
2008215071.tif 000015
【図１４】
2008215071.tif 000016
【図１５】
2008215071.tif 000017
【図１６】
2008215071.tif 000018
【図１７】
2008215071.tif 000019
【図１８】
2008215071.tif 000020
【図１９】
2008215071.tif 000021
【図２０】
2008215071.tif 000022
【図２１】
2008215071.tif 000023
【図２２】
2008215071.tif 000024
【図２３】
2008215071.tif 000025
【図２４】
2008215071.tif 000026
【図２５】
2008215071.tif 000027
【図２６】
2008215071.tif 000028
【図２７】
2008215071.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月14日(2008.5.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の下側梁部上に設置された粘性体貯溜槽と、前記構造物の上側梁部から垂下されて前記粘性体貯溜槽に貯えられた粘性体または粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、
前記面内振動抑制板もしくは前記粘性体貯溜槽に履歴型振動減衰体の一端面を固定し、この一端面と反対側の履歴型振動減衰体の他端面を前記粘性体貯溜槽もしくは前記面内振動抑制板に固定して二つの柱材と天井相当部分の梁との両交叉部分から斜めに垂設され、水平材上で下端が連結される二つの斜材等の付帯材を使用して振動減衰機構を形成することを特徴とする制震装置。
【請求項２】
構造物の下側梁部と上側梁部との間に粘性型振動減衰器を配置し、この粘性型振動減衰器を介して前記構造物の地震時等の架構の水平方向の横ずれを抑制するように構成した制震装置において、
前記粘性型振動減衰器に履歴型振動減衰装置を並列の関係となるように接続して結合機構を形成し、この結合機構の履歴型振動減衰器の一端を前記下側梁部に連結し、この履歴型振動減衰器の一端と反対側の結合機構の他端を柱フランジ部に連結したことを特徴とする制震装置。
【請求項３】
構造物の架構に入力する振動エネルギを吸収する手段として、請求項１または２に記載の制震装置を用いたことを特徴とする制震構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、構造物の下側梁部上に設置された粘性体貯溜槽と、前記構造物の上側梁部から垂下されて前記粘性体貯溜槽に貯えられた粘性体または粘弾性体中に浸漬された面内振動抑制板とを備えた制震装置において、前記面内振動抑制板もしくは前記粘性体貯溜槽に履歴型振動減衰体の一端面を固定し、この一端面と反対側の履歴型振動減衰体の他端面を前記粘性体貯溜槽もしくは前記面内振動抑制板に固定して二つの柱材と天井相当部分の梁との両交叉部分から斜めに垂設され、水平材上で下端が連結される二つの斜材等の付帯材を使用して振動減衰機構を形成することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２の発明は、構造物の下側梁部と上側梁部との間に粘性型振動減衰器を配置し、この粘性型振動減衰器を介して前記構造物の地震時等の架構の水平方向の横ずれを抑制するように構成した制震装置において、前記粘性型振動減衰器に履歴型振動減衰装置を並列の関係となるように接続して結合機構を形成し、この結合機構の履歴型振動減衰器の一端を前記下側梁部に連結し、この履歴型振動減衰器の一端と反対側の結合機構の他端を柱フランジ部に連結したことを特徴とする。