(57)【要約】【課題】架構の大きさに左右されず効率良く配置でき、架構に曲げ応力を発生させることなく、小地震時にも制振効果を発揮できるようにする。【解決手段】架構１６が右方向へ変位すると、短ブレース材２３及び長ブレース材２７が回転支承２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承の水平変位量より、油圧ダンパーの変位量が、増幅されて大きくなる。このため、油圧ダンパーの大きな変位によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物の小さな振動が効果的に制振される。【選択図】　　　　図２８
2004027832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱と梁で構築された架構内に配置され構造物の振動を抑えるトグル機構を用いた振動制御装置において、
前記架構の上階梁に一端が回転可能に取付けられた短ブレース材と、前記架構の下階梁に一端が回転可能に取付けられた長ブレース材と、前記短ブレース材と前記長ブレース材の自由端を回転可能に連結する回転支承と、構造物にエネルギーが入力されていない状態で、短ブレース材の前記一端と長ブレース材の前記一端を結ぶ線より前記下階梁側に位置する前記回転支承へ一端が回転可能に連結され、他端が上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置と、を有することを特徴とするトグル機構を用いた振動制御装置。
【請求項２】
柱と梁で構築された架構内に配置され構造物の振動を抑えるトグル機構を用いた振動制御装置において、
前記架構の上階梁に一端が回転可能に取付けられた長ブレース材と、前記架構の下階梁に一端が回転可能に取付けられた短ブレース材と、前記短ブレース材と前記長ブレース材の自由端回転可能に連結する回転支承と、構造物にエネルギーが入力されていない状態で、短ブレース材の前記一端と長ブレース材の前記一端を結ぶ線より前記上階梁側に位置する前記回転支承へ一端が回転可能に連結され、他端が上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置と、を有することを特徴とするトグル機構を用いた振動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の揺れを抑えるトグル機構を用いた振動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４７に示すように、建物１８は、地震や風等の外力によって振動し、梁１４と柱１２とで囲まれた架構１６に力と変形が生じる。この力と変形を抑えるために、架構１６内にエネルギーを吸収する制振用ダンパー装置７０（図４８参照）を設置したものがある（特開平５−２５６０４５号公報参照）。
【０００３】
図４８及び図４９に示すように、この制振用ダンパー装置７０は、架構１６が振動してピン８０が変位（δ１）した場合、ロッド７２の折曲部（ピン７４）で変位を拡大して抽出し（δ２となる）、このピン７４に連結されたダンパー７６によって振動吸収を行い、振動に対する建物の減衰性を向上させるものである。
【０００４】
ところで、上記の制振用ダンパー装置７０では、減衰性能を備えたダンパー７６が必要となるため、構成部品が多くなる。
【０００５】
また、ピン８０で柱１２に連結された一対のロッド７２の長さが等しいため（ピン７４とピン８０との距離が等しくＬ１となっている）、図５０に示すように、梁１４の長い架構１６に設置した場合、架構１６が左方向へ変形すると、ピン７４が梁１４に当たり、制振効果を発揮できないことが予想される。
【０００６】
また、ロッド７２を、架構１６の対角線上に連結するようになっているため、制振機構を効率良く構築できない。また、ロッド７２の軸線と柱１２の軸線とがなす角度θ１、θ２が大きいため、柱１２に曲げ応力が発生する。このため、極限状態に至ると、図４７に示すように、柱１２が先に崩壊してしまう可能性があり、建物１８の崩壊形態としては好ましいものと言えない。
【０００７】
また、上記の制振用ダンパー装置７０は、小地震や風による揺れを対象としており、想定している建物１８の変形量が小さいので、大地震等によって建物１８が大きく揺れた場合、装置自体が破壊される可能性がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は係る事実を考慮し、簡単な機構で、構造物の大きさに左右されずに効率良く配置でき、また、取付部位に曲げ応力を発生させることなく、大地震時にも制振効果を発揮できるトグル機構を用いた振動制御装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、柱と梁で構築された架構内に配置され構造物の振動を抑えるトグル機構を用いた振動制御装置において、前記架構の上階梁に一端が回転可能に取付けられた短ブレース材と、前記架構の下階梁に一端が回転可能に取付けられた長ブレース材と、前記短ブレース材と前記長ブレース材の自由端を回転可能に連結する回転支承と、構造物にエネルギーが入力されていない状態で、短ブレース材の前記一端と長ブレース材の前記一端を結ぶ線より前記下階梁側に位置する前記回転支承へ一端が回転可能に連結され、他端が上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置と、を有することを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、柱と梁で構築された架構内に配置され、構造物に作用する外力によって相対変形する上階梁と下階梁に取付けられている。
【００１１】
上階梁には、短ブレース材の一端が回転可能に取付けられており、下階梁には、長ブレース材の一端が回転可能に取付けられている。そして、回転支承により、短ブレース材と長ブレース材の自由端が回転可能に連結されて、トグル機構を構成している。
【００１２】
ここで、回転支承は、構造物にエネルギーが入力されていない状態において、短ブレース材の一端と長ブレース材の一端を結ぶ線より下階梁側に位置しており、すなわち、トグル機構が、下階梁側に折れ曲がった形態を呈している。
【００１３】
このトグル機構によって、地震等により上階梁と下階梁が、小さく水平方向或いは鉛直方向へ相対変形しても、大きな変形に増幅され、上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置は大きく移動する。
【００１４】
このため、小さい変形×大きな力＝大きな変形×小さな力という関係が成立し、減衰装置が小さな力によって、構造物の振動を抑制する。また、上階梁と下階梁の小さな相対変形が、減衰装置の大きな変形に増幅されて構造物が制振されるので、中小の地震や風による小さな振動も効果的に制振することができ、さらに、耐震補強に活用することもできる。
【００１５】
また、短ブレース材及び長ブレース材の長さ或いは自由端の交角度を変えることにより、増幅倍率を任意に設定することができる。さらに、相対変形を生じる所であれば、取付場所は限定されず、短ブレース材と長ブレース材の長さを調整することでトグル機構を効率よく構築できる。
【００１６】
また、短ブレース材と長ブレース材が、下階梁側に折れ曲がった形態を呈しているので、トグル機構の特性上、上階梁が変形し難くなり、上階梁の剛性が見掛け上硬くなる。
【００１７】
さらに、高層ビル等において、せん断変形より曲げ変形が卓越するような場合でも、トグル機構を用いた振動制御装置は、水平変形だけでなく鉛直変形にも追従できるので、任意方向の振動を制振することができる。
【００１８】
なお、短ブレース材と長ブレース材を梁に連結することで、柱が崩壊する前に梁が崩壊して地震等のエネルギーを吸収するので、もし仮に、想定以上の外力が建物に作用し終局状態に至ったとしても、崩壊して倒壊に至るような大きな被害を受けることがない。
【００１９】
また、減衰装置としては、油圧ダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、及びワイヤダンパー等が使用できる。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、柱と梁で構築された架構内に配置され構造物の振動を抑えるトグル機構を用いた振動制御装置において、前記架構の上階梁に一端が回転可能に取付けられた長ブレース材と、前記架構の下階梁に一端が回転可能に取付けられた短ブレース材と、前記短ブレース材と前記長ブレース材の自由端回転可能に連結する回転支承と、構造物にエネルギーが入力されていない状態で、短ブレース材の前記一端と長ブレース材の前記一端を結ぶ線より前記上階梁側に位置する前記回転支承へ一端が回転可能に連結され、他端が上階梁又は下階梁に回転可能に取付けられた減衰装置と、を有することを特徴としている。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、トグルの形状が上階梁側へ折れ曲がっているか、下階梁側へ折れ曲がっているかの違いだけで、請求項１と同様に作用効果を奏する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明のトグル機構を用いた振動制御装置の１つの実施の形態として、図３及び図４に示す第１形態に係る制振装置１０を説明する。
【００２３】
第１形態に係る制振装置１０は、柱１２と梁１４と構成された架構１６内に上下に連層され、また、平面的に見て、建物１８の角部に制振方向が直交するように配設されている。なお、本形態では、制振装置１０を建物１８の角部に取付けたが、建物の形状を考慮して、スパン部分に取付けてもよく、取付位置が限定されるものではない。
【００２４】
図１及び図２に示すように、制振装置１０は、上階梁１４Ａに取付けられた回転支承２０に一端が固定された第１ブレースとしての短ブレース材２３と、下階梁１４Ｂに取付けられた回転支承２４に一端が固定された第２ブレースとしての長ブレース材２７とを備えている。
【００２５】
短ブレース材２３は長ブレース材２７より短く、それぞれの自由端は回転摩擦ダンパー２８で回動可能に所定の角度を持って連結され、トグル機構を構成している。ここで、短ブレース材２３の長さは、柱１２の長さより短くされており、架構１６が左側へ大きく変形しても（図６参照）、回転摩擦ダンパー２８が下階梁１４Ｂと接触しないようになっている。このため、架構１６の設計上の最大変形状態まで制振機能を発揮することができる。
【００２６】
次に、制振装置１０の機能を、図５〜図７に示す模式図を参照して説明する。
【００２７】
地震等によって、図５に示すように、架構１６が右方向へδ１水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ１水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する短ブレース材２３及び長ブレース材２７が回転支承２０、２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１より、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ２が増幅されて大きくなる。
【００２８】
このように、回転支承２０の小さな変位が回転摩擦ダンパー２８の大きな回転変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転摩擦ダンパー２８での小さな回転摩擦力によって、架構１６の振動が減衰され、中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００２９】
また、図５に示すように、長ブレース材２７と下階梁１４Ｂのなす角度θ１が小さくなるように、短ブレース材２３と長ブレース材２７の交角度θ２を設定することで、長ブレース材２７の軸力によって、下階梁１４Ｂに余分な曲げ応力を発生させない。
【００３０】
なお、短ブレース材２３と上階梁１４Ａとのなす角度θ３が大きくなっているが、図３に示すように、上下階の回転支承２４と回転支承２０の位置が鉛直線上に位置するように制振装置１０を建物１８に連層することで、短ブレース材２３の軸力が梁１４の上下面で互いに打ち消され、梁１４に余分な曲げ応力が発生しない。
【００３１】
次に、図６に示すように、架構１６が左方向へδ４水平変形したとすると、短ブレース材２３の長さは、柱１２の長さより短いので、回転摩擦ダンパー２８が下階梁１４Ｂと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ３は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ４より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００３２】
しかし、図３及び図４に示すように、建物１８内に制振装置１０を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。また、図８に示すように、架構１６内に左右対称に制振装置１０を配置してもよい。
【００３３】
また、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位方向と、回転摩擦ダンパー２８の変位方向が逆になっているため、架構１６の動きを抑制する作用が働くことになる。このため、架構１６の見掛け上の剛性が大きくなる。すなわち、トグル機構を上下組み変えることで、架構１６の剛性を見掛け上、硬したり軟らかくしたりすることができる。
【００３４】
一方、図７に示すように、架構１６が、水平変形（δ５）及び鉛直変形（δ６）しても、回転可能に連結された短ブレース材２３及び長ブレース材２７はこの動きに追従する。このため、高層ビルにおいて顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
【００３５】
また、例えば、図５に示すように、短ブレース材２３と長ブレース材２７が伸び切って、架構１６が最大変形状態に到っても、ブレース材は梁１４に取付けられているので、柱１２が崩壊する前に梁１４が崩壊して地震等のエネルギーを吸収し、建物全体が崩壊して倒壊に至るような大きな被害を受けることがない。
【００３６】
なお、本形態では、短ブレース材２３と長ブレース材２７との長さを相違させたが、同じ長さでも、本発明の効果を奏することができる。
【００３７】
また、図９に示すように、短ブレース材２３及び長ブレース材２７の自由端側に補助質量５２を取付けてもよい。このように、変形が増幅される部位に入力低減手段としての補助質量５２を設けることで、制振効果がさらに向上する。
【００３８】
さらに、図１０に示すように、回転摩擦ダンパー２８へ入力低減手段としての付加質量５４を直接取付けることによって、入力されるエネルギーを低減するようにしてもよい。また、付加質量５４を回転摩擦ダンパー２８に直接取付けることによって、短ブレース材２３及び長ブレース材２７に曲げ応力が作用しないので、軸力を受ける部材としてブレース材を設計することができる。なお、回転摩擦ダンパー２８を回転支承に替え、入力低減手段としての付加質量５４を取付けることで、入力されるエネルギーを低減することができる。
【００３９】
また、回転支承２０、２４を回転摩擦ダンパーに替えることによって、回転摩擦ダンパー２８との間で、エネルギーを分散して吸収することができ、大きな制振効果を発揮できる。さらに、短ブレース材２３及び長ブレース材２７を重量性のある材質で成形すれば、ブレース材全体が付加質量となり入力低減効果を発揮する。
【００４０】
また、図１１に示す制振装置では、上階梁１４Ａと下階梁１４Ｂに弾塑性ダンパー５６が取付けられており、この弾塑性ダンパー５６に短ブレース材２３と長ブレース材２７が連結される回転支承２０、２４が取付けられている。
【００４１】
この弾塑性ダンパー５６は、極低降伏点を有する鉄、鉛等で成形されており、スリット５６Ａの大きさや数によって、降伏点の値を調整できるようになっている。
【００４２】
このように、弾塑性ダンパー５６を配置することで、大地震時等に架構１６が想定以上に変形した場合、例えば、短ブレース材２３と長ブレース材２７とが伸び切った状態において、弾塑性ダンパー５６の履歴減衰により、建物１８の振動が抑えられ、かつ、フェイルセーフとして機能する。
【００４３】
なお、上述した制振装置では、回転支承を設けて、短ブレース材２３、長ブレース材２７を回転可能としたが、図１２に示すように、板ばね６２の弾性変位量又は弾性域を利用して回動させてもよい。このように、板ばね６２を設けることによって、この部分でもエネルギーを吸収することができる。また、板ばね６２の撓み動作が阻害されないように、弾塑性ダンパー５６のテーパー面５６Ｂに板ばね６２が連結されている。
【００４４】
さらに、この制振装置では、短ブレース材２３、長ブレース材２７の自由端が、板ばね５７を介して付加質量５５に回転可能に連結されており、この付加質量５５で入力されるエネルギーを低減させるようになっている。
【００４５】
また、図１３に示す制振装置では、長ブレース材２７の自由端側に付加質量５９が取付けられており、板ばね６１で短ブレース材２３と長ブレース材２７とが連結されている。このため、使用する板ばねの点数を削減することができる。
【００４６】
なお、上述した図９及び図１０において、回転支承２０、２４に換えて板ばねを使用することも無論可能である。
【００４７】
次に、第２形態に係る制振装置を説明する。
【００４８】
図１４に示すように、長ブレース材２２は短ブレース材２６より長く、それぞれの自由端は回転摩擦ダンパー２８で回動可能に所定の角度を持って連結され、トグル機構を構成している。ここで、短ブレース材２６の長さは、柱１２の長さより短くされており、架構１６が左側へ大きく変形しても（図１６参照）、回転摩擦ダンパー２８が上階梁１４Ａと接触しないようになっている。このため、架構１６の設計上の最大変形状態まで制振機能を発揮することができる。
【００４９】
次に、制振装置１１の機能を、図１５〜図１７に示す模式図を参照して説明する。
【００５０】
地震等によって、図１５に示すように、架構１６が右方向へδ７水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ７水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する長ブレース材２２及び短ブレース材２６が回転支承２０、２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ７より、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ８が増幅されて大きくなる。
【００５１】
このように、回転支承２０の小さな変位が回転摩擦ダンパー２８の大きな回転変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転摩擦ダンパー２８での小さな回転摩擦力によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００５２】
また、図１５に示すように、長ブレース材２２と上階梁１４Ａとのなす角度θ４が短ブレース材２６と下階梁１４Ｂのなす角度θ６より小さくなるように、長ブレース材２２と短ブレース材２６の交角度θ５を設定することで、長ブレース材２２の軸力によって、上階梁１４Ａに余分な曲げ応力を発生させない。
【００５３】
なお、短ブレース材２６と下階梁１４Ｂとのなす角度θ６が長ブレース材２２と上階梁１４Ａのなす角度θ４より大きくなっているが、上下階の回転支承２４と回転支承２０の位置が鉛直線上に位置するように制振装置１１を建物１８に連層することで、短ブレース材２６の軸力が梁１４の上下面で互いに打ち消され、梁１４に余分な曲げ応力が発生しない。
【００５４】
次に、図１６に示すように、架構１６が左方向へ変形したとすると、短ブレース材２６の長さは、柱１２の長さより短いので、回転摩擦ダンパー２８が上階梁１４Ａと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転摩擦ダンパー２８の変位量δ１０は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ９より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００５５】
しかし、建物１８内に制振装置１１を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。また、架構１６内に左右対称に制振装置１１を配置してもよい。
【００５６】
また、第１形態の制振装置１０と比較すると、第２形態では、架構１６が左右どちらの方向へ変形しても、回転摩擦ダンパー２８の部分が同方向に変位する。すなわち、上階梁１４Ａの見掛け上の剛性が軟らかくなっていることを示している。
【００５７】
一方、図１７に示すように、架構１６が、水平変形（δ１１）及び鉛直変形（δ１２）しても、回転可能に連結された長ブレース材２２及び短ブレース材２６はこの動きに追従する。このため、高層ビルにおいて顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
【００５８】
次に、第３形態に係る制振装置１３を説明する。
【００５９】
図１８に示すように、第１形態で説明された、短ブレース材２３と長ブレース材２７が、回転摩擦ダンパー２８に替えて回転支承３３で連結され、トグル機構を構成している。回転支承３３には、油圧ダンパー３０のロッド３２が連結され、シリンダー部３４が、上階梁１４Ａに取付けられた回転支承３６に固定されている。この油圧ダンパー３０は、一例として速度依存型のダンパーで、ロッド３２の移動速度が速い程（単位時間当たりの移動量が大きい程）、減衰効果を発揮する。なお、減衰装置としてのダンパーは、油圧ダンパーに限られず、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、及びワイヤダンパー等でもよい。
【００６０】
次に、制振装置１３の機能を、図１９〜図２２に示す模式図を参照して説明する。
【００６１】
地震等によって、架構１６が右方向へδ１３水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ１３水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する短ブレース材２３及び長ブレース材２７が回転支承２０、２４を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１３より、回転支承３３の変位量δ１４が増幅されて大きくなる。
【００６２】
このように、回転支承２０の小さな水平変位が回転支承３３の大きな回転変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転支承３３に連結された油圧ダンパー３０によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００６３】
また、油圧ダンパー３０のシリンダー部３４は、上階梁１４Ａに回転支承３６を介して回転可能に取付けられているので、回転支承３３のどのような挙動に対しても追従して、減衰効果を発揮することができるが、図２２に示すように、回転支承３３の移動軌跡が描く円Ｍの接線上を、ロッド３２が伸縮するように油圧ダンパー３０を配置することで、減衰性能をさらに向上させることができる。
【００６４】
次に、図２０に示すように、架構１６が左方向へδ１５水平変形したとすると、短ブレース材２３の長さは、柱１２の長さより短いので、回転支承３３が上階梁１４Ａと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転支承３３の変位量δ１６は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１５より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００６５】
しかし、建物１８内に制振装置１３を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。
【００６６】
また、図２１に示すように、架構１６が、水平変形（δ１７）及び鉛直変形（δ１８）しても、回転可能に連結された短ブレース材２３及び長ブレース材２７はこの動きに追従する。このため、高層ビルの上層部において顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
また、本発明の振動制御装置は、免震構造の基礎免震にも適用できる。ここでは、図２３に示すように、第３形態の制振装置で説明するが、今までに説明した他の制振装置でも同様に、免震構造の基礎免震に適用できる。
【００６７】
すなわち、制振装置１３を配置することで、建物１８の振動を減衰することができ、並びに、入力低減効果が期待でき、また、免震装置４０（高減衰積層ゴム、鉛プラグ入り積層ゴム等で構成されている）のねじれ振動等を止めることができる。また、トグル機構を用いた振動制御装置１３は、上下動の制御もできるので、建物１８のロッキング（傾倒する方向へ振れる現象）を抑えることもできる。
【００６８】
さらに、新耐震設計法（昭和５６年施行）前の設計基準で施工された建物及び耐震補強を必要とする建物に取付ければ、減衰機能によって地震力の低減を図ることができるので、耐震壁等を設けなくても耐震補強が可能となる。制振装置１３は、免震構造の基礎免震だけでなく、図２４に示す中間層の免震や、レトロフィットへの適応が可能である。
【００６９】
さらに、図２５に示すように、上下の基礎部９２と基礎部９４との間に免震部材９０を配置した基礎免震構造において、上側の基礎部９４に回転支承２４を、下側の基礎部９２に回転支承２０、３６を固定し、第ブレース材２３及び長ブレース材２７で平面内にトグル機構を構成して、回転支承３３と回転支承３６の間に油圧ダンパー３０を配置するようにしてもよい。
【００７０】
このとき、制振装置１３は、平面的に見て建物の対角状に左右対称となる大きなトグル機構を構成しており、建物の平面内における捻じれを効率良く抑えることができる。なお、建物が平面的及び立面的に不整形な場合、制振装置１３は、最も効果的な位置に配設される。
【００７１】
一方、図２６では、制振装置１３が、架構１６内に設けられた耐震壁４２に左右対称に一対配設されている。耐震壁４２には、長ブレース材２７が回転支承２４を介して回転可能に連結され、また、上階梁１４Ａには、短ブレース材２３及び油圧ダンパー３０が、回転支承２０、３６を介して回転可能に連結されている。
【００７２】
このように、耐震壁４２を設けることによって、架構１６が大きい場合でも、短ブレース材２３及び長ブレース材２７を長くすることなく、トグル機構をコンパクトに構築することができる。なお、図２７に示すように、耐震壁に替えて、Ｋ型ブレース４１を適用してもよい。
【００７３】
また、図２８に示すように、油圧ダンパー３０が連結された回転支承３３の対角線上の下階梁１４Ｂに回転支承４４を設け、ガイドシリンダー４６を連結し、ガイドロッド４８を回転支承３３に連結するようにしてもよい。これによって、短ブレース材２３及び長ブレース材２７が、振れることなく安定した状態で回転するので、減衰効果が向上する。なお、ガイドシリンダー４６に替えて、補助用の油圧ダンパーを取付けることで、減衰効果を増大させることができる。このとき、油圧ダンパー３０は必ずしも必要でない。
【００７４】
さらに、図２９に示すように、油圧ダンパーに換えてガイドシリンダー５０を設け、短ブレース材２３及び長ブレース材２７の自由端側に補助質量５２を取付けることもできる。このように、変形が増幅される部位に補助質量５２を設けることで、入力低減手段として機能し、制振効果がさらに向上する。なお、無論、ガイドシリンダー５０に換えて油圧ダンパーであっても構わない。
【００７５】
また、図３０に示すように、回転支承３３へ付加質量５４を直接取付けることによって、短ブレース材２３及び長ブレース材２７に曲げ応力が作用しないので、軸力を受ける部材としてブレース材を設計することができる。
【００７６】
なお、短ブレース材２３及び長ブレース材２７を重量性のある材質で成形すれば、ブレース材全体が動吸振機として機能する。
【００７７】
また、図３１に示すように、上階梁１４Ａと下階梁１４Ｂに弾塑性ダンパー５６を取付け、この弾塑性ダンパー５６に短ブレース材２３と長ブレース材２７が連結される回転支承２０、２４を取付けてもよい。弾塑性ダンパー５６は、極低降伏点を有する鉄や鉛で成形されており、スリット５６Ａの大きさや数によって、降伏点の値を調整できるようになっている。
【００７８】
このように、弾塑性ダンパー５６を配置することで、大地震時等に架構１６が想定以上に変形した場合、例えば、短ブレース材２３と長ブレース材２７とが伸び切った状態において、弾塑性ダンパー５６の履歴減衰により、建物１８の振動が抑えられ、かつ、フェイルセーフとして機能する。また、図３２に示すように、油圧ダンパー３０と対向する位置に、補助油圧ダンパー６０を取付けてもよい。
【００７９】
さらに、図３３に示すように、板ばね６２の弾性変位量又は弾性域を利用して、付加質量６４へ短ブレース材２３及び長ブレース材２７を回転可能に連結させてもよい。このように、板ばね６２を設けることによって、この部分でも入力低減効果を発揮させることができる。また、板ばね６２の撓み動作が阻害されないように、弾塑性ダンパー５６のテーパー面５６Ｂに板ばね６２が連結されている。
【００８０】
また、図３４に示すように、油圧ダンパー３０のロッド３２を板ばね６２を介して、長ブレース材２７へ直接連結することも可能である。さらに、図３５に示すように、長ブレース材２７の自由端に付加質量６３を付けることで、入力低減効果を発揮させることができる。
【００８１】
次に、第４形態に係る制振装置１５を説明する。
【００８２】
図３６に示すように、短ブレース材２６と長ブレース材２２が、回転支承２９で連結され、トグル機構を構成している。回転支承２９には、油圧ダンパー３０のロッド３２が連結され、シリンダー部３４が、下階梁１４Ｂに取付けられた回転支承３６に固定されている。
【００８３】
次に、制振装置１５の機能を、図３７〜図４０に示す模式図を参照して説明する。
【００８４】
地震等によって、架構１６が右方向へδ１９水平変形したとし、便宜上、柱１２の伸縮を無視して、上階梁１４Ａもδ１９水平変形したとする。このとき、架構１６内において、トグル機構を構成する短ブレース材２６及び長ブレース材２２が回転支承２４、２０を中心に回転運動を行うため、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ１９より、回転支承２９の変位量δ２０が増幅されて大きくなる。
【００８５】
このように、回転支承２０の小さな水平変位が回転支承２９の大きな変位に増幅され、小さい変位×大きな力＝大きな変位×小さな力という関係が成立する。そして、回転支承２９に連結された油圧ダンパー３０によって、架構１６の振動が減衰され、大地震は元より中小の地震や風による建物１８の小さな振動が効果的に制振される。
【００８６】
また、油圧ダンパー３０のシリンダー部３４は、下階梁１４Ｂに回転支承３６を介して回転可能に取付けられているので、回転支承２９のどのような挙動に対しても追従して、減衰効果を発揮することができるが、図４０に示すように、回転支承２９の移動軌跡が描く円Ｍの接線上を、ロッド３２が伸縮するように油圧ダンパー３０を配置することで、減衰性能をさらに向上させることができる。
【００８７】
次に、図３８に示すように、架構１６が左方向へδ２１水平変形したとすると、短ブレース材２６の長さは、柱１２の長さより短いので、回転支承２９が上階梁１４Ａと接触しない。このとき、トグル機構の特性上、架構１６が右方向へ変形した場合と比較すると、回転支承２９の変位量δ２２は、上階梁１４Ａの回転支承２０の水平変位量δ２１より若干大きくなる程度で、変形の増幅倍率が余り大きくない。
【００８８】
しかし、建物１８内に制振装置１５を左右対称に配置することで、揺れ方向に関係なく制振効果を発揮できる。
【００８９】
また、図３９に示すように、架構１６が、水平変形（δ２３）及び鉛直変形（δ２４）しても、回転可能に連結された短ブレース材２６及び長ブレース材２２はこの動きに追従する。このため、高層ビルの上層部において顕著に見られる曲げ変形を制御することができる。
次に、第４形態に係る制振装置１５が、建物６５の外側に取付けられた例を説明する。この建物６５は、高さが約２０Ｍ程度あり、屋上部６５Ａには、剛体６７が設置されている。剛体６７には、建物６５から外側に張り出すようにして回転支承６９が２つ取付けられている。
【００９０】
回転支承６９には、左右対称となるように、短ブレース材７１が連結されている。この短ブレース材７１の自由端は、長ブレース材７３と回転支承７５で連結され、長ブレース材７３の下端は、地上に設けられた基礎７７へ回転支承７９を介して連結され、地上と建物６５との間にトグル機構を構成している。
【００９１】
また、回転支承７５には、油圧ダンパー８１のロッド８３が連結され、シリンダー部８５が、基礎７７に取付けられた回転支承８７に固定されている。
【００９２】
このように、建物全体を対象として、左右一対のトグル機構を構築することによって、地上部と屋上部との相対変形が大きくなるため、小さな揺れでも、制振効果が発揮でき、また、外付けタイプであるので、既存の建物でも容易に取付けることができる。
【００９３】
なお、第３形態において、図２３〜図３５を参照して、制振装置の使用例、変形例を説明したが、このような、実施態様は、トグル機構の挙動が異なるだけで、第４形態の制振装置においてもそのまま適用できるので説明は割愛する。
【００９４】
次に、第５形態に係る制振装置を説明する。
【００９５】
図４２に示すように、第５形態の制振装置１７は、上階梁１４Ａに取付けられた回転支承２０に平行で長さの等しい一対の短ブレース材９０の一端が固定され、下階梁１４Ｂに取付けられた回転支承２４に平行で長さの等しい一対の長ブレース材９２の一端が固定されている。短ブレース材９０は長ブレース材９２より短く、それぞれの自由端は回転摩擦ダンパー２８で回動可能に所定の角度を持って連結され、トグル機構を構成している。
【００９６】
この制振装置１７の基本的な機能は、第１形態の制振装置１０と同じであるが、ブレース材をシングルでなくダブルで構成することにより、回転摩擦ダンパー２８が安定した状態でブレース材に支持される。また、これによって、回動変位がし易くなるので、制振効果が向上する。
【００９７】
なお、制振装置１７の実施態様として、図４３に示すように、付加質量９４をブレース材の連結部に付けたもの、図４４に示すように、油圧ダンパー９６を取付けたもの、図４５に示すように、油圧ダンパー９６と付加質量９４で構成したもの、図４６に示すように、回転支承を板ばね９８に替え、付加質量１００に連結したもの等があるが、他の制振装置と作用は同様なので、説明は割愛する。
【００９８】
なお、第２形態〜第４形態の制振装置を構成するブレース材をダブルにしてもよいことは言うまでもない。
【００９９】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、簡単な機構で、構造物の大きさに左右されずに効率良く配置でき、また、取付部位に曲げ応力を発生させることなく、大地震時にも制振効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置を示す斜視図である。
【図２】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図３】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が配置された建物の立面図である。
【図４】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が配置された建物の平断面図である。
【図５】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図６】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図７】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図８】トグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が架構内へ左右対称に配置された状態を示す斜視図である。
【図９】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１０】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１１】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１２】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１３】第１形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図１４】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図１５】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図１６】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図１７】第２形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図１８】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図１９】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２０】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２１】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２２】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図２３】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置が基礎免震に利用された状態を示す立面図である。
【図２４】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置が中間層免震に利用された状態を示す立面図である。
【図２５】（Ａ）は第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が架構の平面内に配置された状態を示す平面図であり、（Ｂ）はその立面図である。
【図２６】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置が耐震壁に配置された状態を示す立面図である。
【図２７】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置がＫ型ブレースに配置された状態を示す立面図である。
【図２８】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図２９】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３０】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３１】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３２】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３３】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３４】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３５】第３形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図３６】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図３７】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図３８】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図３９】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図４０】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の動きを示した模式図である。
【図４１】第４形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４２】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の立面図である。
【図４３】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４４】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４５】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４６】第５形態に係るトグル機構を用いた振動制御装置を利用した制振装置の変形例を示す立面図である。
【図４７】建物の崩壊形態を示した概念図である。
【図４８】従来の制振装置を示した模式図である。
【図４９】従来の制振装置の取付状態を示した模式図である。
【図５０】従来の制振装置を大きな架構に取付けた状態を示した模式図である。
【符号の説明】
１４Ａ　上階梁
１４Ｂ　下階梁
２０　　回転支承
２２　　短ブレース材
２３　　短ブレース材
２４　　回転支承
２６　　長ブレース材
２７　　長ブレース材
２８　　回転摩擦ダンパー（回転型減衰装置、エネルギー低減吸収手段）
３０　　油圧ダンパー（エネルギー低減吸収手段、減衰装置）
３３　　回転支承（エネルギー低減吸収手段）
３６　　回転支承
４１　　Ｋ型ブレース
４２　　耐震壁
４６　　ガイドシリンダー（ガイド手段）
５２　　付加質量（補助質量）
５４　　付加質量（補助質量）
５６　　弾塑性ダンパー
９０　　短ブレース材
９２　　長ブレース材
【図１】
2004027832.tif 000003
【図２】
2004027832.tif 000004
【図３】
2004027832.tif 000005
【図４】
2004027832.tif 000006
【図５】
2004027832.tif 000007
【図６】
2004027832.tif 000008
【図７】
2004027832.tif 000009
【図８】
2004027832.tif 000010
【図９】
2004027832.tif 000011
【図１０】
2004027832.tif 000012
【図１１】
2004027832.tif 000013
【図１２】
2004027832.tif 000014
【図１３】
2004027832.tif 000015
【図１４】
2004027832.tif 000016
【図１５】
2004027832.tif 000017
【図１６】
2004027832.tif 000018
【図１７】
2004027832.tif 000019
【図１８】
2004027832.tif 000020
【図１９】
2004027832.tif 000021
【図２０】
2004027832.tif 000022
【図２１】
2004027832.tif 000023
【図２２】
2004027832.tif 000024
【図２３】
2004027832.tif 000025
【図２４】
2004027832.tif 000026
【図２５】
2004027832.tif 000027
【図２６】
2004027832.tif 000028
【図２７】
2004027832.tif 000029
【図２８】
2004027832.tif 000030
【図２９】
2004027832.tif 000031
【図３０】
2004027832.tif 000032
【図３１】
2004027832.tif 000033
【図３２】
2004027832.tif 000034
【図３３】
2004027832.tif 000035
【図３４】
2004027832.tif 000036
【図３５】
2004027832.tif 000037
【図３６】
2004027832.tif 000038
【図３７】
2004027832.tif 000039
【図３８】
2004027832.tif 000040
【図３９】
2004027832.tif 000041
【図４０】
2004027832.tif 000042
【図４１】
2004027832.tif 000043
【図４２】
2004027832.tif 000044
【図４３】
2004027832.tif 000045
【図４４】
2004027832.tif 000046
【図４５】
2004027832.tif 000047
【図４６】
2004027832.tif 000048
【図４７】
2004027832.tif 000049
【図４８】
2004027832.tif 000050
【図４９】
2004027832.tif 000051
【図５０】
2004027832.tif 000052