(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右方向に沿って各２本の柱を備えた一対のラックユニットを結合し、左右方向外側の柱と左右方向内側の柱とでラックを支持すると共に、
ラックの各柱を少なくとも高さ方向の中間よりも下側で分割し、前記分割部で、上側の柱部材の上方向への移動を許容するジョイント部材で、上下の柱部材を接続し、かつ前記ジョイント部材は、地震時に上側の柱部材に働く引き抜き力で変形して上側の柱部材の上方向への移動を許容し、上側の柱部材に圧縮力が働くと元の形状に戻って上側の柱部材を元の位置に復帰させ、この間の変形により地震エネルギーを吸収するものであり、
さらに前記外側の柱部材間を接続するジョイント部材の上側の柱部材の上方向移動への抵抗を、前記内側の柱部材間を接続するジョイント部材の上側の柱部材の上方向移動への抵抗よりも大きくした、制震ラック。
【請求項２】
左右方向に沿って各２本の柱を備えた一対のラックユニットを結合し、左右方向外側の柱と左右方向内側の柱とでラックを支持すると共に、
ラックの各柱を少なくとも高さ方向の中間よりも下側で分割し、前記分割部で、上側の柱部材の上方向への移動を許容するジョイント部材で、上下の柱部材を接続し、かつ前記ジョイント部材は、地震時に上側の柱部材に引き抜き力が作用すると、引き抜き力が該ジョイント部材の降伏点を超える時点で変形を開始し、圧縮力が加わると元の形状に戻り、この間の変形により地震エネルギーを吸収するものであり、
さらに前記外側の柱部材間を接続するジョイント部材の降伏点を、前記内側の柱部材間を接続するジョイント部材の降伏点よりも大きくした、制震ラック。
【請求項３】
水平材を前記柱に取り付けた位置で、前記柱を上下に分割して、前記ジョイント部材で接続したことを特徴とする、請求項１または２の制震ラック。
【請求項４】
ラックの柱を高さ方向の中間よりも上部でも分割すると共に、該上部の分割部でも、上側の柱部材の上方向への移動を許容するジョイント部材で、前記上下の柱部材を接続したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの制震ラック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の利用分野】
この発明は、自動倉庫等に用いる制震ラックに関する。
【０００２】
【従来技術】
自動倉庫等に用いるラックには耐震性が要求され、特に高層になるほど、耐震性への要求は厳しくなる。そして必要な耐震性に合わせて柱等の剛性を高めると、柱の太さが著しく増す。
【０００３】
【発明の課題】
この発明の課題は、地震時などに柱に働く水平力を軽減して、柱を細くできるようにすることにある（請求項１〜４）。
【０００４】
【発明の構成】
この発明は、左右方向に沿って各２本の柱を備えた一対のラックユニットを結合し、左右方向外側の柱と左右方向内側の柱とでラックを支持すると共に、ラックの各柱を少なくとも高さ方向の中間よりも下側で分割し、前記分割部で、上側の柱部材の上方向への移動を許容するジョイント部材で、上下の柱部材を接続し、かつ前記ジョイント部材は、地震時に上側の柱部材に働く引き抜き力で変形して上側の柱部材の上方向への移動を許容し、上側の柱部材に圧縮力が働くと元の形状に戻って上側の柱部材を元の位置に復帰させ、この間の変形により地震エネルギーを吸収する。そして前記外側の柱部材間を接続するジョイント部材の上側の柱部材の上方向移動への抵抗を、前記内側の柱部材間を接続するジョイント部材の上側の柱部材の上方向移動への抵抗よりも大きくする(請求項１）。
またこの発明では、上下の柱部材を接続するジョイント部材は、地震時に上側の柱部材に引き抜き力が作用すると、引き抜き力が該ジョイント部材の降伏点を超える時点で変形を開始し、圧縮力が加わると元の形状に戻り、この間の変形により地震エネルギーを吸収する。そして前記外側の柱部材間を接続するジョイント部材の降伏点を、前記内側の柱部材間を接続するジョイント部材の降伏点よりも大きくする（請求項２）。なお以下で混同する恐れが無い場合、制震ラックを単にラックと呼ぶ。
【０００５】
好ましくは、水平材を前記柱に取り付けた位置で、前記柱を上下に分割して、前記ジョイント部材で接続する（請求項３）。この水平材は、例えばラックの水平構面をなすものとする。
また好ましくは、ラックの柱を高さ方向の中間よりも上部でも分割すると共に、該上部の分割部でも、上側の柱部材の上方向への移動を許容するジョイント部材で、前記上下の柱部材を接続する（請求項４）。
【０００６】
【発明の作用と効果】
この発明では、制震ラックの上下の柱部材を、上側の柱部材の上方向への移動を許容するジョイント部材で接続する。このため地震時に制震ラックに加わる力は、上側の柱部材が上方向に移動することで逃がすことができる。即ち地震時に上側の柱部材に引き抜き力が作用すると、例えば降伏点以上の力で上下の柱部材を接続するジョイント部材が変形を開始するなどにより、上側の柱部材の上方向への移動を許容し、上側の柱部材に圧縮力が働くと、元の形に復帰する。そしてこの間の変形により地震エネルギーを吸収する。次に地震時に制震ラックに働く曲げモーメントは、ラックの高さ方向の中間よりもやや上側でほぼ０となる場所（反曲点）があり、この場所から下に下がるほど曲げモーメントが大きく作用する。そこでラックの高さ方向中間よりも下側でラックの柱を上下に分割し、そこに前記のジョイント部材を設けると、効率的に制震できる。この結果、地震時等に柱に働く水平力を軽減し、柱を細くできる（請求項１）。さらにこの発明では、一対のラックユニットを結合する。この場合、外側の柱には内側の柱よりも大きな曲げモーメントが働く。そこで外側の柱部材間を接続するジョイント部材の降伏点などを、前記内側の柱部材間を接続するジョイント部材の降伏点などよりも大きくする。  
【０００７】
好ましくは前記のジョイント部材を、柱間を水平方向に接続する水平材の位置で設ける。この位置であればジョイント部材の取り付けや、柱の上下への分割が容易になる。
高層のラックの場合、ラックの上層でも地震時に大きな曲げモーメントが加わる。そこでラックの柱を高さ方向の中間よりも上部でも分割し、柱を高さ方向に合計少なくとも３本以上に分割する。そして上部の分割部でも、上下の柱部材を、上側の柱部材の上方向移動を許容するジョイント部材で接続する。上側の分割部を設ける高さは、反曲点よりも上側とすることが好ましい。このようにすれば高層のラックでも、水平力を軽減でき、柱を細くできる。
【０００８】
【実施例】
図１〜図９に実施例を示す。図１に制震ラック２の短辺方向の構造を示すと、制震ラック２は、一対のラックユニット３，４を結合したものである。６〜９は柱で、このうち両端の柱６，７は対称な等しい柱で、内側の柱８，９も同様に対称な等しい柱である。制震ラック２は、自動倉庫のラック等として用い、長辺方向に柱６〜９を多数本配置して短辺方向よりも長く構成する。ここでは一対のラックユニット３，４を連結した制震ラック２を示すが、単一のラックユニットのみで制震ラックを構成しても良い。また制震ラック２の両側にはスタッカークレーンの走行レールなどを敷設して、自動倉庫とする。
【０００９】
１０〜２４は水平構面で、このうち水平構面２４は頂部でラックユニット３，４を連結し、水平構面１０〜２３はラックユニット３，４間を高さ方向の中間で接続する。各水平構面１０〜２４は水平材と斜材とで構成されたトラス構造をしており、柱６〜９に水平材が結合されている。上下の柱６，８や柱９，７も、同様にトラス構造をしている。
【００１０】
地震時に、制震ラック２に働く曲げモーメントの分布を図１の右側に示す。ラックの高さ方向の中間よりもやや上側に、地震時の曲げモーメントがほぼ０となり、地震時の変形の節となる反曲点Ｐが存在する。そして反曲点Ｐの高さは、一般にラック２の高さの１／２以上である。制震ジョイントの取付位置は反曲点Ｐよりも低い位置とし、曲げモーメントの大きい位置に取り付けることが好ましいため、ラック２の高さ方向の中間よりも下側に設ける。好ましい取付位置は、ラック２の高さの５０％以下の位置で、水平構面１０〜１５を設けた位置である。ラック２の高さが増すと、ラック２の上部での曲げモーメントも大きくなる。このような曲げモーメントを吸収するため、水平構面２０〜２３のようにラック２の高さの１／２以上の高さの位置で、特に反曲点Ｐよりも高い位置で、上部の制震ジョイントを取り付けるのが好ましい。上部の制震ジョイントの取付位置は、水平構面２０〜２３を設けた位置が好ましい。
【００１１】
図２に制震ジョイント３１，３２の取り付けを示す。２８は水平構面に設けた水平材で、２５，２６は柱部材で、前記の柱６〜９を上下に分割したものである。なお柱６，７側と、柱８，９側とでは、柱部材２６や柱部材２５の太さ等が異なることもある。３０は斜材で、柱６，８や柱７，９を用いてトラス構造にするためのものである。制震ジョイント３１，３２には、外側の制震ジョイント３１と内側の制震ジョイント３２の２つの種類がある。実施例では、柱部材２５，２６の接続部で、同じ制震ジョイントを上下対称に配置して、同じ力で制震ジョイントが上下対称に変形するようにする。
【００１２】
図２の下部に示すように、制震ラック２に、例えばラックユニット４の右端を中心とする曲げモーメントが加わっている場合、柱６に加わる曲げモーメントは、柱８，９に加わる曲げモーメントの合計値の約２倍となる。このため制震ジョイント３１が柱部材２５の上方移動に対して与える抵抗は、制震ジョイント３２の抵抗の約４倍とすることが好ましい。実施例では、制震ジョイント３１，３２に、金属の塑性変形を用いるので、外側の制震ジョイント３１の降伏点を内側の制震ジョイント３２の降伏点の約４倍とすることが好ましい。このようにラックユニット３２，４の外側柱６，７の制震ジョイントの柱部材の上移動への抵抗を、ラックユニット３，４の内側柱８，９の制震ジョイントの抵抗よりも大きくし、好ましくは約４倍とする。
【００１３】
図３〜図５に、制震ジョイント３１の構造の例を示す。なお前記のように、制震ジョイント３２は制震ジョイント３１の約１／４の抵抗で、上側の柱部材の上方移動を許容する。そして制震ジョイント３２も、制震ジョイント３１も、構造自体が同等で、図３〜図５では、制震ジョイント３１を例に図示する。
【００１４】
３４は制震ジョイントの中央のフランジ部で、ここに柱部材２５，２６を例えば溶接で固着し、その両外側に変形部３６を設け、変形部３６の外側の制震ジョイントの両端部に接続部３８を設けて、上下の制震ジョイントを例えばボルト４０とナット４２とで固着する。
【００１５】
変形部３６は、制震ジョイントの降伏点を超える引き抜き力が作用した際に変形する部分である。地震時に働く水平力は、制震ラックを曲げ変形させようとする曲げモーメントとして働き、制震ラックの一端には圧縮力として作用し、他端には引き抜き力として作用する。そしてこの引き抜き力が変形部３６の降伏点を超えると、制震ラックは上下に開いて塑性変形する。
【００１６】
次にフランジ部３４では、柱部材２５，２６を固着してあるため、変形は起こり難い。接続部３８では実施例の場合、制震ジョイントの肉厚を増して強度を増してある。そこで変形部３６で変形が生じることになる。
【００１７】
ここでは変形部３６の肉厚を接続部３８よりも薄くすることにより変形を起こさせるようにしたが、変形部３６の幅を狭くしたり、切れ込みや穴等を設けたりしても良い。また制震ジョイントには、変形部の塑性変形を用いたもの以外に、ダンパーやバネ、あるいは粘弾性材料の変形などを用いたものでも良い。
【００１８】
地震時に上側の柱部材２５に引き抜き力が作用すると、その力が変形部３６の降伏点を超える時点で、制震ジョイントは上下対称に開き始め、図５の右側の状態から左側の状態に変化する。これによって引き抜き力を逃がすと共に、次に圧縮力が加わった時点で、制震ジョイントは図５の右側の状態へと圧縮されて戻り、この間の塑性変形により地震エネルギーを吸収する。そして地震が終了すると、制震ジョイントは図５右側の閉じた状態に戻る。これは開閉を繰り返す間、平均して制震ラック２の自重分だけ、制震ジョイントは閉じる方向への力を受けるからである。
【００１９】
図６〜図９に、実施例の制震ラックの試験結果を示す。比較例として、制震ジョイント３１，３２に代えて、単なる平板からなるフランジに上下の柱部材を溶接し、フランジ間をボルト止めしたものを用いた。地震波として十勝沖地震（震度５〜６程度）に相当するものを加えた場合の応答をシミュレーションすると、実施例では高さ５０ｍのラックでラック最上部の最大揺れ幅は約７７cm、これに対して比較例では８７cmであった。
【００２０】
次に図６に示すサイクルの頂部水平変位を、制震ラックと比較例のラックとに加え、実際の応答を測定して、シミュレーション値と比較した。制震ジョイントは、例えば図１の水平構面１０，１１に対応する位置に設けた。図７は、比較例での頂部の水平変位と頂部水平荷重との関係を示している。なお図７は、図６のサイクル２までの試験結果である。図８は、実施例でのサイクル２までの頂部水平変位と頂部水平荷重との関係を示している。図９は図８に続いてサイクル３の振動を加えた際の、実施例での頂部水平変位と頂部水平荷重との関係を示している。
【００２１】
比較例では頂部の水平変位が増すほど、頂部の水平荷重が増す。実施例ではこれに対して、頂部水平変位を大きくしても、頂部の水平荷重は頭打ちで増加しなくなり、水平力を制限できた。また図９でのヒステリシスループの面積は、地震エネルギーの吸収を表している。
【００２２】
図１０に、制震ジョイント３１間にライナー５０を介在させた変形例を示す。なお図１０では各部材を平面視で示し、上下の制震ジョイント３１，３１とその間のライナー５０の、上下方向の重ね合わせの関係を示している。図１０の上部には、上側の制震ジョイント３１の表面（上側の柱部材との接続面）が見え、下部には下側の制震ジョイント３１の裏面が見えている。ライナー５０は板状部材で、例えば普通鋼製である。ライナー５０は図１０の上下で非対称な形状をしており、図１０でのライナー５０の上側がラックの外側に、下側がラックの内側に位置するように用いる。
【００２３】
ライナー５０には、カット部５２と、変形部対応部５４と、ボルト穴５６とを設け、ボルト穴５６は制震ジョイント３１のボルト穴５８と連通するように設けてある。カット部５２は、制震ジョイントのフランジ部に対応する位置で、ラックの外側を向いた大きな切り欠きからなる。変形部対応部５４は、制震ジョイント３１の変形部３６の形状に合わせた切り欠きで、制震ジョイント３１側で変形部に切り欠きを設けず肉厚を薄くする場合等は、変形部対応部５４は不要である。
【００２４】
ライナー５０は、図１のラック２での外側の柱６，７の制震ジョイント３１、３１間に用い、内側の柱８，９の制震ジョイント３２側には設けなくても良い。仮に内側の柱８，９の制震ジョイント３２側にも設ける場合、図１０での上下双方にカット部を奥行きがより小さな切り欠きとして設け、ライナー５０の中央部で図１０の上下方向での幅を、他の部分に比べ狭くする。
【００２５】
図１のラック２で、地震等により水平力が加わると、一方の柱には圧縮力が、他方の柱には引き抜き力が加わり、引き抜き力により制震ジョイント３１の変形部３６が変形して、上側の柱部材が上方へ移動する。この時、圧縮力が加わった側の柱では、上側の柱部材がラックの外側へ僅かに回動すれば、水平力をより効果的に逃がすことができる。ここで制震ジョイント３１，３１間にライナー５０を設け、カット部５２がラックの外側を向いていると、上側の柱部材がラックの外側へ回動するのが容易になる。このためラックの、水平力への耐久性がさらに向上する。
【００２６】
なおライナー５０は、上下の制震ジョイント間に設ける板状の部材で、両端付近に上下の制震ジョイントとの取り付け部を設け、その間のライナー中央部を、ラックの外側への上側の柱部材の回動を、内側への回動よりも容易にするように構成した部材であれば良い。例えば、カット部５２に変えて、カット部５２の部分を肉薄にしても良い。またラックの上部と下部の各々に制震ジョイントを設ける場合、上側の制震ジョイントにはライナーを設けなくても良い。さらにライナーは全く設けなくても良い。
【００２７】
実施例では金属の降伏点を利用した制震ジョイントを示したが、これに限るものではなく、ダンパーやバネ等を用いたものでも良く、上下の柱部材の接続で上側の柱部材の上方向移動を許容し、水平方向への相対移動を許容しない部材であればよい。また実施例では一対のラックユニット３，４を連結したものを示したが、これに限るものではない。実施例の制震ジョイントでは、上下のジョイントが対称変形する必要があるため、基礎と柱６〜９との接続部には制震ジョイントを設けることができない。そこで制震ジョイントの好ましい取付位置は、実施例の場合、ラックの高さの１／２以下で、基礎よりも上の水平構面がある位置となる。ただしバネやダンパーを用いた制震ジョイントでは、基礎へのラックの取り付け部からラックの１／２の高さまでの高さ位置で、水平構面がある位置が、取り付けに好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】    実施例の制震ラックを示す正面図
【図２】    実施例の制震ラックへの水平方向に沿った曲げモーメントの分布を示す図
【図３】    実施例で用いた制震ジョイントの平面図
【図４】    実施例の制震ジョイントの側面図
【図５】    実施例での制震ジョイントの塑性変形による振動の吸収を示す図で、左側が塑性変形後の状態を、右側が塑性変形前の状態を示す
【図６】    制震ラックに加えた頂部水平変位を示す特性図
【図７】    従来例のラックで、サイクル２での頂部水平変位と頂部水平荷重との関係を示す特性図
【図８】    実施例の制震ラックで、サイクル２での頂部水平変位と頂部水平荷重との関係を示す特性図
【図９】    実施例の制震ラックで、サイクル３での頂部水平変位と頂部水平荷重との関係を示す特性図
【図１０】  制震ジョイントの間にライナーを介在させた変形例での、上側の制震ジョイントとライナーと下側の制震ジョイントとの関係を示す図
【符号の説明】
２                制震ラック
３，４            ラックユニット
６〜９            柱
１０〜２４        水平構面
２５，２６        柱部材
２８              水平材
３０              斜材
３１，３２        制震ジョイント
３４              フランジ部
３６              変形部
３８              接続部
４０              ボルト
４２              ナット
５０              ライナー
５２              カット部
５４              変形部対応部
５６，５８        ボルト穴
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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