(57)【要約】【課題】ブレース耐力壁の中の空間に、ブレースを回避して制震装置を配置する必要があるため、制震装置の配設位置は耐力壁の上部又は下部に限定されることになる。従って、制震装置を支持する伝達部材の高さが高くなり、制震装置の性能を低下させないための工夫が必要となっていた。【解決手段】構造物の柱１３・１４、上下梁１１・１２から形成される垂直な壁面状空間において、下梁１２からの水平方向の振動を伝達する下伝達部材１６に一側端部を回動可能に油圧ダンパ１９を連結し、該油圧ダンパ１９の他側端部と上梁１１からの水平方向の振動を伝達する上伝達部材１５とを第一リンク１７で連結し、油圧ダンパ１９の他側端部と下伝達部材１６とを第二リンク１８で連結して、制震構造を構成した。【選択図】図２
2005068884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の柱及び上下梁から形成される垂直な壁面状空間に設けられる制震構造であって、
壁面状空間に設けられ、上下それぞれの梁からの水平方向の振動を伝達する枠組状の上下の伝達部材と、
上下の伝達部材間を連結する、互いに回動可能に連結された第一リンク及び第二リンクと、
壁面状空間の略上下中心に配設され、一側端部を第一リンク及び第二リンクの連結部分近傍に回動可能に連結され、他側端部を上下いずれか一方の伝達部材に回動可能に連結されたダンパ装置とを、
備えて成ることを特徴とする制震構造。
【請求項２】
構造物の柱間に形成される垂直な壁面状空間に設けられる制震構造であって、
壁面状空間に設けられ、柱間の上部及び下部にそれぞれ架設され、柱からの水平方向の振動を伝達する枠組状の上下の伝達部材と、
上下の伝達部材間を連結する、互いに回動可能に連結された第一リンク及び第二リンクと、
壁面状空間の略上下中心に配設され、一側端部を第一リンク及び第二リンクの連結部分近傍に回動可能に連結され、他側端部を上下いずれか一方の伝達部材に回動可能に連結されたダンパ装置とを、
備えて成ることを特徴とする制震構造。
【請求項３】
前記伝達部材を、左右に配設した主部材と、該主部材間に架設した補強部材とで構成した、請求項１又は請求項２に記載の制震構造。
【請求項４】
前記伝達部材のうち、上下一側の伝達部材は壁面状空間に少なくとも一頂点を有する形状とし、上下他側の伝達部材は壁面状空間に少なくとも二頂点を有する形状とした、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の制震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動を抑制する制震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧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に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】
特許文献１では、構造物の制動エネルギを吸収する油圧ダンパがブレースを備えた耐力壁内に取り付けられた制震構造が提案されている。
この技術では、構造物の上下梁と柱から形成される垂直な壁面状空間に、構造物の柱又は梁に結合され壁面状空間の対角方向に延在するようにブレースを配置するとともに、上下梁の一方の梁からの水平方向の振動を伝える伝達部材と、他方の梁との間に油圧ダンパを配設し、油圧ダンパの一端と伝達部材との間を連結する第一のリンクと、油圧ダンパの他端と壁面状空間の他方の梁との間を連結するように延在する第二のリンクとで、トグル機構を構成している。これにより、限られたスペースで減衰力を効率よく発生させながらブレース（筋交い）と交差しないように油圧ダンパを設けることを可能としている。さらに、トグル機構により構造物の変位に対する油圧ダンパのピストンストロークを増幅させることが可能になり、構造物の振動の大きさに応じたダンパ装置の減衰力を発生させて構造物の振動を効果的に抑制することを可能としている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５７０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記特許文献１に記載の技術では、住宅用ブレース耐力壁の中の空間に、ブレースを回避して制震装置を配置する必要があるため、制震装置の配設位置は耐力壁の上部又は下部に限定されることになる。従って、制震装置を支持する伝達部材の高さが高くなり、制震装置の性能を低下させないために、伝達部材に必要な剛性を高めるための工夫が必要となる。剛性を高める手段として、伝達部材を中実な剛性体とすることが考えられるが、この場合、伝達部材によって壁の重量が大きくなってしまい、壁材の搬送や組み立て作業が困難になったり、強固な壁の支持構造が必要となったり、という不具合が予測される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
即ち、請求項１においては、構造物の柱及び上下梁から形成される垂直な壁面状空間に設けられる制震構造であって、壁面状空間に設けられ、上下それぞれの梁からの水平方向の振動を伝達する枠組状の上下の伝達部材と、上下の伝達部材間を連結する、互いに回動可能に連結された第一リンク及び第二リンクと、壁面状空間の略上下中心に配設され、一側端部を第一リンク及び第二リンクの連結部分近傍に回動可能に連結され、他側端部を上下いずれか一方の伝達部材に回動可能に連結されたダンパ装置とを、備えて成る制震構造である。
【０００８】
請求項２においては、構造物の柱間に形成される垂直な壁面状空間に設けられる制震構造であって、壁面状空間に設けられ、柱間の上部及び下部にそれぞれ架設され、柱からの水平方向の振動を伝達する枠組状の上下の伝達部材と、上下の伝達部材間を連結する、互いに回動可能に連結された第一リンク及び第二リンクと、壁面状空間の略上下中心に配設され、一側端部を第一リンク及び第二リンクの連結部分近傍に回動可能に連結され、他側端部を上下いずれか一方の伝達部材に回動可能に連結されたダンパ装置とを、備えて成る制震構造である。
【０００９】
請求項３においては、前記伝達部材を、左右に配設した主部材と、該主部材間に架設した補強部材とで構成したものである。
【００１０】
請求項４においては、前記伝達部材のうち、上下一側の伝達部材は壁面状空間に少なくとも一頂点を有する形状とし、上下他側の伝達部材は壁面状空間に少なくとも二頂点を有する形状としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１及び請求項２においては、ダンパ装置を壁面状空間の上下略中央に配設するので、上下いずれかの伝達部材の高さを、極端に長くすることが無くなり、伝達部材を枠状
のものとしても、ダンパ装置の支持部材として十分な剛性を有する構造とすることが容易となる。そして、伝達部材を枠状とすることで軽量に構成することができる。また、トグル機構を採用するので構造物の変位に対する油圧ダンパのピストンストロークを増幅させることが可能になり、構造物の振動の大きさに応じたダンパ装置の減衰力を発生させて構造物の振動を効果的に抑制することを可能としている。
【００１３】
請求項３においては、伝達部材を軽量に構成することができ、制震装置の取り扱い性の向上に寄与することができる。
【００１４】
請求項４においては、ダンパ装置及びリンクから成るトグル機構の支持に必要な形状を最小限にて備え、ダンパ装置及びリンクを良好に支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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正面図、図２は制震構造の全体的な構成を示した正面図、図３は構造物が左方向に変位したときの制震動作を示す正面図、図４は構造物が右方向に変位したときの制震動作を示す正面図、図５は本発明に係る制震構造を間仕切り壁に適応させた一例を示す図である。
【００１６】
図１・図２に示す如く、制震装置としての油圧ダンパ（ダンパ装置）１９は、例えば一般住宅用建物等の壁パネル１０に組み込む構成となっている。油圧ダンパ１９は、ブレースが備えられた耐力壁以外の壁パネル１０に組み込まれて、ブレースに阻害されることなく、自由に制震装置の配置を選択することができるものとしている。
前記油圧ダンパ１９はシリンダ１９ｂとピストンロッド１９ａとを有し、シリンダ１９ｂ内にはピストンロッド１９ａの端部に設けられたピストンが摺動可能に挿入されている。また、シリンダ１９ｂは内部に所定の粘度を有する作動油が充填されており、ピストンには作動油が通過する過程で減衰力（抵抗力）を発生させるための通路が設けられている。そのため、油圧ダンパ１９はシリンダ１９ｂとピストンロッド１９ａの相対変位により減衰力（抵抗力）を構造物に付与することができる。
【００１７】
本実施例の油圧ダンパ１９は一階床と二階床との間に起立された柱１３・１４と、一階床に支持されるように横架された下梁１２（基礎）と、二階床を支持するように横架された上梁１１とにより形成された長方形状の壁面状空間のうち、略中央に配置されている。
なお、本発明に係る制震構造は、本実施例で示すように構造物の一階と二階の間に配置される外壁に適用されることに限定されるものではなく、その階層は何階であっても、また、図５にも示す如く、外壁でなく間仕切り壁にも制震構造を備えるよう、適応させることができる。間仕切り壁に適応させる場合、間仕切り壁の壁パネル３０内に、上下方向両脇に立設した支柱３３・３４に、上伝達部材１５と下伝達部材１６とを支持させる。
さらに、制震構造は、本実施例に対して、上下反対配置であっても、或いは、左右反対配置であっても、本実施例に係る制震構造と同様の機能を発揮することができる。
【００１８】
前記壁パネル１０の壁面状空間内には、油圧ダンパ１９の他に下梁１２に固定される下伝達部材１６と、上梁１１に固定される上伝達部材１５とが設けられている。
上伝達部材１５は、左右二本の主部材である主杆２０・２１と、上梁１１とで略三角形状を形成するように組まれ、主杆２０・２１の間には剛性を高めるために補強部材である補強杆２２が架設され、三角形となるように連結固定して変形を防いでいる。従って、上伝達部材１５は略三角形の剛性体であり、その下部に一頂点１５ａを有している。
下伝達部材１６は、左右二本の主杆２３・２４と、下梁１２と、補強杆２５とで略四角形状を形成するように組まれ、主杆２３・２４の間には剛性を高めるために補強杆２５・２５・・・が架設されて、三角形となるように連結固定して変形を防いでいる。従って、下伝達部材１６は略四角形の剛性体であり、左右二本の主杆２３・２４の上部にそれぞれ頂点１６ａ・１６ｂを有し、下伝達部材１６として異なる左右の二頂点を有している。
上述の如く、上伝達部材１５を三角形状、下伝達部材１６を四角形状として、最小限の構造にて後述するリンク１７・１８及び油圧ダンパ１９を良好に支持することができるようにして、伝達部材１５・１６を軽量に構成することに寄与している。
【００１９】
前記上伝達部材１５は、壁パネル１０の壁面状空間の上半分に配置され、前記下伝達部材１６は、壁パネル１０の壁面状空間の下半分に配置され、上伝達部材１５と下伝達部材１６とを合わせた上下方向の長さは壁面状空間の上下方向の長さより短いものとされている。
さらに、前記上下の伝達部材１５・１６を構成する主杆２０・２１・２３・２４及び補強杆２２・２５は、中空角型鋼、Ｔ字鋼、Ｌ字鋼のうちいずれかの鋼材により構成され、これらの鋼材が組まれて接合された枠状（フレーム状）構造となっている。これにより、伝達部材を軽量としている。
【００２０】
そして、上伝達部材１５の一頂点１５ａに一側端部が回動可能に連結されている第一リンク１７の他側端部には、下伝達部材１６の一頂点１６ａに一側端部が回動可能に連結されている第二リンク１８の他側端部が回動可能に連結されており、これら第一リンク１７及び第二リンク１８で、上伝達部材１５と下伝達部材１６との間を連結している。
【００２１】
さらに、前記第一リンク１７の他側端部２７には、油圧ダンパ１９のピストンロッド１９ａの先端が回動可能に連結され、すなわち、ピストンロッド１９ａの先端が第一リンク１７と第二リンク１８との連結部近傍において、第一リンク１７に回動可能に連結されている。油圧ダンパ１９は、直接には柱１３・１４や上下の梁１１・１２に連結されず、上伝達部材１５や下伝達部材１６を介して構造物の振動を受けるように構成されている。なお、第一リンク１７と第二リンク１８との連結部と、第一リンク１７とピストンロッド１９ａとの連結部とを重複させることもできる。
上述の第一リンク１７、第二リンク１８及び油圧ダンパ１９により、上伝達部材１５と下伝達部材１６との間をトグル機構２６により連結している。
【００２２】
油圧ダンパ１９のピストンロッド１９ａの端部は、第一リンク１７及び第二リンク１８によって位置規制されており、該油圧ダンパ１９は第一リンク１７及び第二リンク１８の回動操作角度に応じた位置に揺動することになる。
なお、第一リンク１７の全長は第二リンク１８の全長よりも短いものとする。
【００２３】
上述の如く配置される油圧ダンパ１９は、壁パネル１０の壁面状空間内において、上下略中央に位置することになる。つまり、主杆２０・２１・２３・２４の長さの差が大きくならないようにする。そして、制震装置としての油圧ダンパ１９を、壁パネル１０の中央付近の高さに配置することにより、それを留め付ける上下の伝達部材１５・１６の上下方向高さを低く抑えることができる。すなわち、上下の伝達部材１５・１６のいずれかの上下方向高さが極端に長くなることの無い配置とされている。
さらに、制震装置にトグル機構２６を備えることにより、単純に油圧ダンパ１９を水平に上下の伝達部材１５・１６間に架設するよりも、油圧ダンパ１９を支承する伝達部材１５・１６の上下方向高さを低く抑えることができる。
このように、油圧ダンパ１９を壁面状空間内の上方又は下方に偏って配置するときと比較して、上下の伝達部材１５・１６の上下方向高さを低く抑えることができ、これにより、伝達部材１５・１６として必要な剛性を軽量なフレーム組みの剛性体にて備えることができ、また、該伝達部材１５・１６に支持されている油圧ダンパ１９の性能がより効果的に発揮される。
【００２４】
次に、本実施例に係る制震構造の制震動作について説明する。図３は構造物が左方向に変位したときの制動動作であって、壁パネル１０の上部が左方向の振動を受け、変形した場合を示しており、実際には下梁１２側も移動するが、ここでは下梁１２側を基準としたときの上部構造の層間変形を考える。
【００２５】
壁パネル１０の上部が左方向に距離Ｘだけ移動すると、リンク１７・１８がそれぞれ反時計方向に回転して、油圧ダンパ１９のピストンロッド１９ａの端部を回転させる。同時に、ピストンロッド１９ａの端部は左上方向に移動することとなる。
その結果、油圧ダンパ１９はピストンロッド１９ａが伸びる方向に摺動してシリンダ１９ｂからピストンロッド１９ａが引き出される。これにより油圧ダンパ１９の全長Ｌは、変位Ｘにトグル機構２６の増幅率βを掛けた値に伸長する。この伸長した油圧ダンパ１９の全長Ｌａは（Ｌａ＝βＸ＋Ｌ）となり、その変位量βＸは、水平方向の変位Ｘよりも増幅されている。
【００２６】
ここで、油圧ダンパ１９の減衰係数をＣ、下梁１２と上梁１１の相対速度（ｄｘ／ｄｔ）をＶとすると、油圧ダンパ１９が発生する減衰力はＣβＶとなる。そしてこのときトグル機構２６は挺子として作用するため、上梁１１と下梁１２との間に生じる減衰力は、β倍だけ増幅されてＣβ２Ｖとなる。
そのため、油圧ダンパ１９は入力された振動の振幅に対して減衰力（抵抗力）を安定的に増幅させた形で発生させることができる。従って、油圧ダンパ１９においては、実際の振幅よりも大きいストロークで伸縮動作させることができ、振幅の小さい振動に対しても振動（加速度、変形等）を減衰するように制震動作する。
【００２７】
図４は構造物が右方向へ変位したときの制震動作であって、壁パネル１０の上部が右方向の振動（加速度）を受け、変形した場合を示しており、実際には下梁１２側も移動するが、ここでは、下梁１２側を基準としたときの上部構造の層間変形を考える。
【００２８】
壁パネル１０の上部が右方向に距離Ｘだけ移動すると、リンク１７・１８がそれぞれ時計方向に回転して、油圧ダンパ１９の端部を時計方向に回転させる。
その結果、油圧ダンパ１９はシリンダ１９ｂのピストンが縮む方向に摺動してピストンロッド１９ａがシリンダ１９ｂ内へ挿入される。これにより、油圧ダンパ１９の全長Ｌは、トグル機構２６の増幅率βを掛けた値に縮み、この圧縮された油圧ダンパ１９の全長Ｌｂは（Ｌｂ＝Ｌ−βＸ）となり、その変位量βＸは水平方向の変位量Ｘよりも増幅されている。
そのため、油圧ダンパ１９は入力された振動の増幅に対して増幅した減衰力（抵抗力Ｃβ２Ｖ）を安定的に発生させることができる。従って、油圧ダンパ１９においては実際の振幅よりも大きいストロークで伸縮動作させることができ、振幅の小さい振動に対しても振動を減衰するように制震動作する。
【００２９】
このように、第一リンク１７と第二リンク１８から成るトグル機構２６により構造物の変位に対する油圧ダンパ１９のピストンストロークを増幅させることができ、このため、油圧ダンパ１９は実際の振幅よりも大きいストロークで減衰力を発生させることができ、振幅の小さい振動に対しても振動（加速度）を効果的に減衰するよう制震動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【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正面図。
【図２】制震構造の全体的な構成を示した正面図。
【図３】構造物が左方向に変位したときの制震動作を示す正面図。
【図４】構造物が右方向に変位したときの制震動作を示す正面図。
【図５】本発明に係る制震構造を間仕切り壁に適応させた一例を示す図。
【符号の説明】
【００３１】
１０    壁パネル
１１    上梁
１２    下梁
１３・１４    柱
１５    上伝達部材
１６    下伝達部材
１７    第一リンク
１８    第二リンク
１９    油圧ダンパ（ダンパ装置）
【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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