(57)【要約】【課題】ダンパの減衰力をより効果的に引き出すとともに、ブレースやダンパの面外変形を抑制することの可能な制震構造を提案する。【解決手段】ブレース部材２１・２１・・・を回動自在にピン接合して形成した四辺形の一組の対角点をそれぞれ柱梁架構面４０の上下に設けた上支点１６及び下支点１７に回動可能にピン接合し、四辺形の他組の対角点である節点３０・３１間にダンパ２８を架設するとともに、節点３０・３１と柱部材側に設けた支点２３・２４との間に伸縮可能なアーム２７Ｌ・２７Ｒを架設した。さらに、アーム２７Ｌ・２７Ｒはアーム部材２５・２５をピン接合したクランク状アームとした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレース部材を回動自在にピン接合して形成した四辺形の一組の対角点をそれぞれ柱梁架構面の上下に設けた上支点及び下支点に回動可能にピン接合し、四辺形の他組の対角点である節点間にダンパを架設するとともに、該節点と柱部材側に設けた支点との間に伸縮可能なアームを架設したことを特徴とする制震構造。
【請求項２】
前記伸縮可能なアームは、柱梁架構面の面内方向に伸縮可能とした、請求項１に記載の制震構造。
【請求項３】
前記伸縮可能なアームを、複数のアーム部材をピン接合して構成したクランク状アームとした、請求項１又は請求項２に記載の制震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の振動を抑制する制震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オイルダンパが相対変位する二部材（梁間、柱間、柱梁間）に装着され、振動源側の一方の部材から他方の部材伝達される振動エネルギを熱エネルギ等に変換消失させることにより振動抑制効果を達成するように構成された制震構造が公知である。
【０００３】
制震構造として、例えば、図６（ａ）に示す斜め掛けブレース型を採用した場合、オイルダンパが大きく斜めに傾いた姿勢に取り付けられるために、水平方向の減衰力が低下してしまう。
制震構造として、例えば、図６（ｂ）に示すＶ字ブレース型を採用した場合、オイルダンパの減衰力により、Ｖ字状に組んだブレースの先端部が面外及び面内変形してしまい、オイルダンパの十分な減衰力が発揮されない。
制震構造として、例えば、図６（ｃ）に示すトグル型を採用した場合、住宅のような小規模建築の場合は開口が大きく十分な壁幅が確保できないためトグル倍率を大きくすることが困難である。
【０００４】
上述のような問題点に鑑みて、ダンパの減衰力をより効果的に引き出すための制震構造として、特許文献１乃至特許文献３に記載されているように、四本のブレース部材をピン接合して形成され、対角の二節点を構面の上部と下部にそれぞれ取り付けた四辺形のブレースと、残りの対角に位置する節点同士に架設したバネ又はダンパ等とから成る制震ブレース構造が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−２２８４７２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２０４４号公報
【特許文献３】
特開平１１−２２９６６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の特許文献１乃至特許文献３に記載の技術では、柱梁構面の面内変形に対して対応することができるが、面外変形に対する拘束力が無く、面外変形の発生するおそれがあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、ブレース部材を回動自在にピン接合して形成した四辺形の一組の対角点をそれぞれ柱梁架構面の上下に設けた上支点及び下支点に回動可能にピン接合し、四辺形の他組の対角点である節点間にダンパを架設するとともに、該節点と柱部材側に設けた支点との間に伸縮可能なアームを架設したものである。
【０００９】
請求項２においては、前記伸縮可能なアームは、柱梁架構面の面内方向に伸縮可能としたものである。
【００１０】
請求項３においては、前記伸縮可能なアームを、複数のアーム部材をピン接合して構成したクランク状アームとしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係る制震構造の全体的な構成を示した図、図２は地震発生時の制震構造の作用例を示す図、図３は地震発生時の制震構造の作用例を示す図、図４はアームの別実施例を示す図、図５はアームの取付位置の別実施例を示す図である。
図６は（ａ）斜め掛けブレース型、（ｂ）Ｖ字ブレース型、（ｃ）トグル型の従来の制震構造を示す図である。
【００１２】
図１に示す如く、構造物内部の左右の柱部材１１Ｌ・１１Ｒ及び上下の梁部材１２・１３によって形成される柱梁架構面４０に制震構造が構成されている。下部の梁部材１３は基礎とすることもできる。
左右一側（本実施例では紙面左側）の柱部材１１Ｌと上部の梁部材１２の交叉部と、左右他側（本実施例では紙面右側）の柱部材１１Ｒと下部の梁部材１３の交叉部とに、制震ブレース１０を支承するための支承プレート１４・１５がそれぞれ固設されている。但し、本実施例において、支承プレート１４・１５は柱部材１１Ｌ・１１Ｒ側に固設しているが、梁部材１２・１３側に固設することもできる。
なお、本実施例では、制震ブレース１０の左上部を柱梁架構面４０の上部に、制震ブレース１０の右下部を柱梁架構面４０の下部に取り付けているが、本実施例と左右対称の構造とすることもできる。
【００１３】
制震ブレース１０は、略菱形に組まれた四本のブレース部材２１（２１ａ）・２１（２１ｂ）・２１（２１ｃ）・２１（２１ｄ）と、該ブレース部材２１・２１・・・と左右の柱部材１１Ｌ・１１Ｒ間を連結するクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒと、ブレース部材２１・２１・・・の中間節点３０・３１間及び左右のクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒ間、または、ブレース部材２１・２１・・・の中間節点３０・３１間若しくは左右のクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒ間を連結するダンパ２８とで構成されている。
【００１４】
四本のブレース部材２１・２１・・・のうち、二本のブレース部材２１（２１ａ）・２１（２１ｂ）はその一側端部が、上方の支承プレート１４において回動可能にピン接合されている。このピン支点を上支点１６とする。
また、四本のブレース部材２１・２１・・・のうち、二本のブレース部材２１（２１ｃ）・２１（２１ｄ）はその一側端部が、下方の支承プレート１５において回動可能にピン接合されている。このピン支点を下支点１７とする。
従って、上述の如く設けられた上支点１６と下支点１７とは、略矩形の柱梁架構面４０の対称位置に配置されている。
【００１５】
そして、上方の支承プレート１４にピン支承された二本のブレース部材２１（２１ａ）・２１（２１ｂ）のうち一本（紙面手前側）のブレース部材２１（２１ａ）と、下方の支承プレート１５にピン支承された二本のブレース部材２１（２１ｃ）・２１（２１ｄ）のうち一本（紙面手前側）のブレース部材２１（２１ｃ）とが、支承プレート１４・１５に枢結されたのとは他側端部において、回動可能にピン接合されている。このピン節点を中間節点３０とする。
同様に、上方の支承プレート１４にピン支承された二本のブレース部材２１（２１ａ）・２１（２１ｂ）のうち一本（紙面奥側）のブレース部材２１（２１ｂ）と、下方の支承プレート１５にピン支承された二本のブレース部材２１（２１ｃ）・２１（２１ｄ）のうち一本（紙面奥側）のブレース部材２１（２１ｄ）とが、支承プレート１４・１５に枢結されたのとは他側端部において回動可能にピン接合されている。このピン節点を中間節点３１とする。
【００１６】
上述の如く、上支点１６、下支点１７、中間節点３０・３１においてピン接合された四本のブレース部材２１・２１・・・は、菱形状に組まれており、そして、左右の中間節点３０・３１間には、ダンパ２８が回動可能に架設されている。但し、ブレース部材２１・２１・・・は四辺形に組めば良く、菱形（平行四辺形）状に限定されるものではない。
【００１７】
ダンパ（オイルダンパ）２８は、シリンダ２８ａとピストンロッド２８ｂで構成されており、シリンダ２８ａとピストンロッド２８ｂはそれぞれ中間節点３０・３１において回動可能にピン接合されている。
ダンパ２８は、制震ブレース１０の架構の一部材として機能し架構を補強することが可能であるだけでなく、架構の振動エネルギを吸収するように作用している。
【００１８】
そして、左右の中間節点３０・３１から、それぞれ近接する柱部材１１Ｌ・１１Ｒ間にクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒが架設されている。
左右の柱部材１１Ｌ・１１Ｒにはそれぞれクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒを支承するための支承プレート１８・１９が中間節点３０・３１に向かって突設されている。左右の支承プレート１８・１９は異なる高さ位置に取り付けられており、本実施例では紙面右側の支承プレート１９に対し紙面左側の支承プレート１８が低い位置となるように取り付けられている。
【００１９】
クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒは、二本のアーム部材２５（２５ａ）・２５（２５ｂ）のそれぞれの一側端部が回動可能にピン接合されて構成されている。このピン節点をクランク節点２６とする。
左側のクランク状アーム２７Ｌの一側（紙面左側）端部が支承プレート１８上のアーム支点２３に回動可能にピン接合されており、該クランク状アーム２７Ｌの他側（紙面右側）端部はブレース部材２１（２１ａ）・２１（２１ｃ）がピン接合されている中間節点３０に回動可能にピン接合されている。
また、右側のクランク状アーム２７Ｒの一側（紙面右側）端部が支承プレート１９上のアーム支点２４に回動可能にピン接合されており、該クランク状アーム２７Ｒの他側（紙面左側）端部はブレース部材２１（２１ｂ）・２１（２１ｄ）がピン接合されている中間節点３１に回動可能にピン接合されている。
【００２０】
従って、菱形（平行四辺形）状に組まれたブレース部材２１・２１・・・の中間節点３０・３１間がダンパ２８により連結されるだけでなく、左右のクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒ間もダンパ２８により連結されていることとなる。
【００２１】
なお、各ブレース部材２１・２１・・・及びアーム部材２５・２５・・・は、鋼管から成る鉄骨部材であって、これら各部材の端部には貫通孔を備えた接続プレート２２・２２・・・が固設されている。この接続プレート２２・２２・・・に穿設された貫通孔にピン軸が挿通されることによって、各ブレース部材２１・２１・２１、各アーム部材２５・２５、ブレース部材２１とアーム部材２５、各ブレース部材２１と支承プレート１４・１５、各アーム部材２５と支承プレート１８・１９、が回動自在にピン接合されている。
但し、各ブレース部材２１・２１・・・及びアーム部材２５・２５・・・はここでは鋼管としているが、形鋼等のあらゆる鉄骨部材で構成することができる。
【００２２】
また、中間節点３０・３１と、左右の柱部材１１Ｌ・１１Ｒ側に設けられたアーム支点２３・２４との間に架設されるアームは、クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒに限定されるものではなく、柱梁構面４０の面内方向に伸縮可能であって、引っ張り及び圧縮に対して抵抗無く伸縮することができ、支点軸方向（紙面表裏方向）への回動を規制できる部材であれば構わない。
例えば、図４に示す如く、中間節点３０側に一側端部を回動可能にピン接合された筒体３３ａと、該筒体３３ａ内に一側を滑動自在に収納されるとともに他側端部をアーム支点２３にピン接合されたアーム部材３３ｂとで、アーム２７Ｌ’を構成することもできる。
【００２３】
また、中間節点３０・３１と、左右の柱部材１１Ｌ・１１Ｒ側に設けられたアーム支点２３・２４との間に架設されるクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒは、例えば、図５に示す如く、左右の柱部材１１Ｌ・１１Ｒ側に設けられたアーム支点２３・２４と、ブレース部材２１（２１ｃ）・２１（２１ｂ）上に設けたアーム支点３４・３４との間に架設することもできる。このように、ブレース部材２１・２１側のアーム支点３４・３４を、ブレース部材２１・２１上であって中間節点３０・３１以外の場所に設けることによって、各部材の接合点を集中しないようにして、制震ブレース１０の面外方向への厚みの低減を図ることができる。
【００２４】
柱梁構面４０内に上述の如く構成した制震ブレース１０を備えた制震構造において、図１に示す状態を中立状態とすると、図２に示す如く、地震によって下の梁１３（又は基礎）に対し、上の梁１２が紙面左方向（Ｘ１方向）に移動する剪断力が発生したときには、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂが短縮されて中立状態と比較して中間節点３０・３１間の距離が縮まり、中間節点３０・３１と柱１１Ｌ・１１Ｒ間の距離が増長される。このとき、クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒはクランク支点２６においてピン接合されているアーム部材２５・２５同士の相対角を変化させることにより、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂの短縮に追従し、その左右長を伸長させる。
そして、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂが伸長されるとともに、これに追従してクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒがその左右長を短縮させ、中立状態に復帰する。
【００２５】
一方、図３に示す如く、地震によって下の梁１３（又は基礎）に対し、上の梁１２が紙面右方向（Ｘ２方向）に移動する剪断力が発生したときには、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂが伸長されて中立状態と比較して中間節点３０・３１間の距離が拡がり、中間節点３０・３１と柱１１Ｌ・１１Ｒ間の距離が短縮される。このとき、クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒは、クランク支点２６においてピン接合されているアーム部材２５・２５同士の相対角を変化させることにより、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂの伸長に追従し、その左右長を短縮させる。
そして、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂが短縮されるとともに、これに追従してクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒがその左右長を伸長させ、中立状態に復帰する。
【００２６】
このようにして、下の梁１３に対する上の梁１２の、左方向（Ｘ１方向）への移動と、右方向（Ｘ２方向）への移動とが繰り返されることにより、振動が減衰される。
【００２７】
なお、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂが伸縮するときと伸長するときとの単位荷重が略等しければ、下の梁１３に対し上の梁１２が、左方向（Ｘ１方向）に移動する場合と、右方向（Ｘ２方向）とに移動する場合とでは、上の梁１２の同一移動量に対し、ダンパ２８の変位量（ピストンロッド２８ｂの短縮量又は伸長量）が異なる。
そこで、ダンパ２８のピストンロッド２８ｂを伸長するときの単位荷重に対し、短縮するときの単位荷重が小さくなるようにして、下の梁１３に対する上の梁１２の左右方向の同一移動量に対し、ダンパ２８の変形量が略等しくなるように調整し、制振ブレース１０の左右方向の減衰力のバランスの向上を図ることもできる。
【００２８】
上述の如く地震に対して作用する制振ブレース１０を備えた制震構造において、各ブレース部材２１・２１・・・はピン接合されているために、軸方向の軸方向の力のみが発生し、曲げ（ねじれ）方向の力は発生しない。よって、ブレース部材２１・２１・・・自身の面内変形（柱梁構面４０と略平行方向の変形）は極めて微少となる。また、面内の方向に伸縮するクランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒによって各ブレース部材２１・２１・・・の面外変形（柱梁構面４０と略直交方向への変形）が抑制されている。
【００２９】
そして、上部の梁部材１２及び下部の梁部材１３（又は基礎）に対して、ブレース部材２１・２１・・・がピン接合されるとともに、ブレース部材２１・２１・・・に対して、ダンパ２８がピン接合されているため、ダンパ２８とブレース部材２１・２１・・・の連結部である中間節点３０・３１に加わる負荷（ねじれ方向への力や引張力や圧縮力）が低減され、ダンパ２８の減衰力を有効に働かせることが可能となる。
【００３０】
また、前記クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒはアーム部材２５・２５同士がピン接合されているために、クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒ自身の面内変形は極めて微少となる。また、クランク状アーム２７Ｌ・２７Ｒは支承距離（アーム支点２３と中間節点３０の距離、アーム支点２４と中間節点３１の距離）が短いため面外変形は微少に抑えられ、ダンパ２８の端部をピン接合する中間節点３０・３１を面内方向へ移動させる力を優位にさせ、ダンパ２８の面外変形と、各ブレース部材２１・２１・・・の面外変形を拘束することができる。
【００３１】
さらに、上述の如く構成した制振ブレース１０を備えた制震構造は、ブレース部材２１・２１・・・によって形成される菱形（平行四辺形）状の架構の左右幅は、該ブレース部材２１・２１・・・の部材長を変更させることにより、また、ダンパ２８の取付角度を変更させることにより、伸縮可能である。従って、制振ブレース１０に必要とされる左右幅は、Ｖ字ブレース型やトグル型の制震構造と比較して、小さくしたとしても十分な制震機能が期待される。よって、縦横比の大きい壁により構成される建築物、すなわち、住宅のような開口部の多い建築物にも本発明に係る制震構造を組み込むことが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００３３】
即ち、請求項１に示す如く、ブレース部材を回動自在にピン接合して形成した四辺形の一組の対角点をそれぞれ柱梁架構面の上下に設けた上支点及び下支点に回動可能にピン接合し、四辺形の他組の対角点である節点間にダンパを架設するとともに、該節点と柱部材側に設けた支点との間に伸縮可能なアームを架設したので、ダンパの減衰力を効果的に利用することができ、また、ダンパ及びブレース部材の面外方向への変形を抑制することができる。
【００３４】
請求項２に示す如く、前記伸縮可能なアームは、柱梁架構面の面内方向に伸縮可能としたので、ダンパ及びブレース部材の面外方向への変形を効果的に抑制することができる。そして、面外方向への変形が抑えられるので、揺れをダンパに確実に伝えて効率良く減衰させることができる。
【００３５】
請求項３に示す如く、前記伸縮可能なアームを、複数のアーム部材をピン接合して構成したクランク状アームとしたので、引張力及び圧縮力に対して殆ど抵抗無く伸縮することができ、また、ダンパの伸縮に追従して引張力及び圧縮力に対して殆ど抵抗無く伸縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る制震構造の全体的な構成を示した図。
【図２】地震発生時の制震構造の作用例を示す図。
【図３】地震発生時の制震構造の作用例を示す図。
【図４】アームの別実施例を示す図。
【図５】アームの取付位置の別実施例を示す図。
【図６】（ａ）斜め掛けブレース型、（ｂ）Ｖ字ブレース型、（ｃ）トグル型の従来の制震構造を示す図。
【符号の説明】
１０  制震ブレース
１１Ｌ・１１Ｒ  柱部材
１２・１３  梁部材
１６  上支点
１７  下支点
２１  ブレース部材
２３・２４  アーム支点
２５  アーム部材
２６  クランク節点
２７Ｌ・２７Ｒ  クランク状アーム
２８  ダンパ
３０・３１  中間節点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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