(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り制震構造において、
制震構造物は、その全体が複数個の吊り手段によって主構造物から下方へ吊り下げて略水平に支持されており、
前記複数個の吊り手段はそれぞれ、複数本の吊り材を一組として構成され、一組をなす吊り材同士は、その上部吊り点の間隔が下部吊り点の間隔より広いＶ字形状に、又は下部吊り点の間隔が上部吊り点の間隔より広い逆Ｖ字形状に配置されており、
前記吊り材は非抗圧縮性部材で構成され、上記制震構造物を主構造物から吊り下げた静止状態において前記吊り手段を構成する一組をなす複数本の吊り材はそれぞれ弾性限度内の伸びを生じて釣り合い状態を保ち、
制震構造物が、吊り手段を構成する全ての吊り材に引っ張り力が残存する範囲内の水平力を受けている場合は、軸剛性を保持して耐震機能を発揮し、
同制震構造物が、吊り手段において水平力の作用方向前側に位置する吊り材の引張り力が消滅して弛む以上の水平力を受けた場合は、引っ張り力が残存する他の吊り材のみで吊られて水平剛性が小さくなり、固有振動が長周期化した制震機能を発揮する構成であることを特徴とする、吊り制震構造。
【請求項２】
吊り制震構造において、
制震構造物は、その全体が複数個の吊り手段によって主構造物から下方へ吊り下げて略水平に支持されており、
前記複数個の吊り手段はそれぞれ、複数本の吊り材を一組として構成され、一組をなす吊り材同士は、その上部吊り点の間隔が下部吊り点の間隔より広いＶ字形状に、又は下部吊り点の間隔が上部吊り点の間隔より広い逆Ｖ字形状に配置されており、
前記各吊り材の上部又は下部の吊り点は吊り材が略軸線方向に逃げる移動が可能な構成とされており、
前記吊り材は抗圧縮性部材で構成され、上記制震構造物を主構造物から吊り下げた静止状態において前記吊り手段を構成する一組をなす複数本の吊り材はそれぞれ弾性限度内の伸びを生じて釣り合い状態を保ち、
制震構造物が、吊り手段を構成する全ての吊り材に引っ張り力が残存する範囲内の水平力を受けている場合は、軸剛性を保持して耐震機能を発揮し、
同制震構造物が、吊り手段において水平力の作用方向前側に位置する吊り材の引張り力が消滅する以上の水平力を受けた場合は、引っ張り力が残存する他の吊り材のみで吊られて水平剛性が小さくなり、固有振動が長周期化した制震機能を発揮する構成であることを特徴とする、吊り制震構造。
【請求項３】
吊り手段を構成する一組をなす複数本の吊り材は多角錐形状に配置されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した吊り制震構造。
【請求項４】
吊り手段を構成する各吊り材の上部は主構造物を貫通させ、又は同吊り材の下部は制震構造物を貫通させ、各々の端部に設けられた係止部によって主構造物又は制震構造物へ軸線方向に逃げる移動が可能に係止されていること、
前記係止部と主構造物又は制震構造物との間に、弾性体及びダンパー等によるエネルギー吸収機構が設けられていることを特徴とする、請求項２又は３に記載した吊り制震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制震構造物の全体を、複数本の吊り材を一組として構成した吊り手段を複数個使用して主構造物から下方へ吊り下げて支持する構成により、中・小規模の水平力には耐震機能を発揮し、大規模な水平力には構造物の固有振動を長周期化する制震機能に切り替わる吊り制震構造の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
吊り制震構造は、振り子の原理を利用した制震構造であって、構造物の固有振動を長周期化することができる技術として知られている。
【０００３】
しかし、構造物の固有振動を長周期化すると云うことは、同時に当該制震構造が低剛性であることを意味し、中小の地震や風、環境振動等の中、小規模の外乱に対して構造物の水平変位が大きくなる。そのため、通例は構造物と主構造物との間に水平付加バネやダンパー等を設け、中、小規模な外乱に対して耐震機能を発揮する構成とされている。
【０００４】
ところが、（ｉ）水平付加バネやダンパー等を設置する余分なスペースや費用が必要である。（ii）大規模な外乱に対しても水平付加バネやダンパー等の剛性や減衰力が発揮され、吊り制震構造の本来の目的である固有振動の長周期化を妨げる虞がある。などの問題点が生じる。
【０００５】
そこで、本出願人らは上記（ｉ）、（ii）の問題点を解決するべく、以下の技術を開発し特許出願をするに至った。
（Ｉ）主構造物に、下部吊り点の幅よりも上部吊り点の幅が広いＶ字状に配置した２本を一組とする複数の吊り材で制震構造物を吊り下げ支持した。具体的には、前記吊り材は一例として抗圧縮性部材で構成され、制震構造物の水平変位に対して、引っ張り側の吊り材によって復元力が働き、同時に圧縮側となる吊り材の抵抗によって自己減衰力が働く構成とし、制震構造物が中小規模な外乱に対して大きく変位しない構成とした（特許文献１）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７０１７６号公報
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
上記（Ｉ）の従来技術は、水平付加バネやダンパー等を設けないでも、中、小規模の外乱に対して耐震機能を発揮する点を注目できる。しかし、制震構造物の水平変位に対して圧縮側の吊り材が抵抗する構成であるため、大規模な外乱に対しても抵抗し、吊り制震構造の本来の目的である固有振動の長周期化を妨げる虞があり、上記（ii）の問題点を解決するに至っていない。
【０００８】
即ち、中、小規模な外乱に対して耐震機能を発揮し、大規模な外乱に対して制震機能を発揮する吊り制震構造は見聞することができない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、水平付加バネやダンパー等を設けないでも、中、小規模の外乱に対して所謂トリガー機構によって耐震機能を発揮し、また、大規模な外乱に対しては制震機能を発揮することができる吊り制震構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る吊り制震構造は、
吊り制震構造において、
制震構造物１は、その全体が複数個の吊り手段２によって主構造物３から下方へ吊り下げて略水平に支持されており、
前記複数個の吊り手段２、２はそれぞれ、複数本の吊り材４、４’を一組として構成され、一組をなす吊り材４、４’同士は、その上部吊り点４ａ、４ａ’の間隔が下部吊り点４ｂ、４ｂ’の間隔より広いＶ字形状に、又は下部吊り点の間隔が上部吊り点の間隔より広い逆Ｖ字形状に配置されており、
前記吊り材４、４’は非抗圧縮性部材で構成され、上記制震構造物１を主構造物３から吊り下げた静止状態において前記吊り手段２を構成する一組をなす複数本の吊り材４、４’はそれぞれ弾性限度内の伸びを生じて釣り合い状態を保ち、
制震構造物１が、吊り手段２を構成する全ての吊り材４、４’に引っ張り力が残存する範囲内の水平力を受けている場合は、軸剛性を保持して耐震機能を発揮し、
同制震構造物１が、吊り手段２において水平力の作用方向前側に位置する吊り材４又は４’の引張り力が消滅して弛む以上の水平力を受けた場合は、引っ張り力が残存する他の吊り材のみで吊られて水平剛性が小さくなり、固有振動が長周期化した制震機能を発揮することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明に係る吊り制震構造は、
吊り制震構造において、
制震構造物１は、その全体が複数個の吊り手段２、２によって主構造物３から下方へ吊り下げて略水平に支持されており、
前記複数個の吊り手段２、２はそれぞれ、複数本の吊り材４、４’を一組として構成され、一組をなす吊り材４、４’同士は、その上部吊り点４ａ、４ａ’の間隔が下部吊り点４ｂ、４ｂ’の間隔より広いＶ字形状に、又は下部吊り点の間隔が上部吊り点の間隔より広い逆Ｖ字形状に配置されており、
前記各吊り材４、４’の上部又は下部の吊り点４ａ、４ａ’又は４ｂ、４ｂ’は吊り材４、４’が略軸線方向に逃げる移動が可能な構成とされており、
前記吊り材４、４’は抗圧縮性部材で構成され、上記制震構造物１を主構造物３から吊り下げた静止状態において前記吊り手段２を構成する一組をなす複数本の吊り材４、４’はそれぞれ弾性限度内の伸びを生じて釣り合い状態を保ち、
制震構造物１が、吊り手段２を構成する全ての吊り材４、４’に引っ張り力が残存する範囲内の水平力を受けている場合は、軸剛性を保持して耐震機能を発揮し、
同制震構造物１が、吊り手段２において水平力の作用方向前側に位置する吊り材４又は４’の引張り力が消滅する以上の水平力を受けた場合は、引っ張り力が残存する他の吊り材のみで吊られて水平剛性が小さくなり、固有振動が長周期化した制震機能を発揮することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した吊り制震構造において、
吊り手段２，２を構成する一組をなす複数本の吊り材４，４’は多角錐形状に配置されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載した発明は、請求項２又は３に記載した吊り制震構造において、
吊り手段２，２を構成する各吊り材４，４’の上部は主構造物３を貫通させ、又は同吊り材４，４’の下部は制震構造物１を貫通させ、各々の端部に設けられた係止部４ｃによって主構造物３又は制震構造物１へ軸線方向に逃げる移動が可能に係止されていること、
前記係止部４ｃと主構造物３又は制震構造物１との間に、弾性体及びダンパー等によるエネルギー吸収機構８が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、請求項１〜４に記載した発明に係る吊り制震構造の実施形態を、図１〜図８に基づいて説明する。
【００１５】
図１（Ａ）〜（Ｃ）は、請求項１に記載した発明に係る吊り制震構造の動作を概略的に示している。
図１の吊り制震構造は、（Ａ）に示すように、制震構造物１の全体が２組の吊り手段２、２によって主構造物３から下方へ略水平に吊り下げ支持されている。前記吊り手段２は、それぞれ２本の吊り材４、４’を一組として構成され、その上端部は主構造物３に間隔を開けて設けられた連結用ブラケット５ａ、５ａ’へそれぞれ連結されている。吊り材４、４’の下端部は、制震構造物１に設けられた連結用ブラケット５ｂを共通に使用して連結されている。その結果、吊り材４と４’の上部吊り点４ａと４ａ’の間隔は、下部吊り点４ｂ（４ｂ’）の間隔より広いＶ字形状に配置されている。
【００１６】
前記吊り材４、４’はワイヤー等の非抗圧縮性部材で構成されている。上記のように制震構造物１を吊り下げ支持すると、当該吊り材４、４’は前記制震構造物１を略水平に吊り下げた静止状態において、弾性限度内で伸び釣り合い状態を保つ。本発明の吊り制震構造は、前記弾性限度内の伸びを積極的に生じさせ、中、小規模の外乱に対して耐震機能を発揮させ、また、大規模な外乱に対しては制震機能を発揮する構成としている。
【００１７】
図２は、本発明の吊り制震構造の原理図を示している。本発明の吊り制震構造は振り子の原理に基づいていることを、以下に説明する。
図２の「状態Ａ」は、制震構造物１と見立てたおもり６を吊り材４、４’に吊り下げる前の状態を示している。「状態Ｂ」はおもり６を吊り下げた後の状態を示している。おもり６が吊り下げられた２本の吊り材４、４’にそれぞれ、引張力Ｔ１、Ｔ２が生じ、弾性限度内の変位λだけ鉛直下方に伸びる。このとき吊り材４と４’には、引張力Ｔ１とＴ２がそれぞれ生じている。すなわち、軸剛性を保持した状態であり、２本の吊り材４と４’の軸剛性が系全体の水平剛性に寄与している。
【００１８】
「状態Ｂ」のおもり６に、中、小規模の外乱に相当する比較的小さな水平力Ｐが加わると、水平力Ｐの作用方向前側（図２では右側）の吊り材４は弛み側となって引張力Ｔ１は減少し、伸びは収束に向かう。前記引張力Ｔ１は減少しながらも、吊り材４に生じているので、吊り材４’はもとより吊り材４の軸剛性も保持されたままである。従って、両方の吊り材４と４’の軸剛性が系全体の水平剛性に寄与している。
【００１９】
前記水平力Ｐの作用方向前側の吊り材４の引張力Ｔ１は、水平力Ｐが大きくなるにつれて消滅し、伸びは収束する。すなわち、上記の状態は水平力Ｐが、吊り材４の引張力Ｔ１が消滅し伸びが収束する大きさの水平力Ｐ１（そのときの水平変位ｕ１、図３を参照）と等しくなるまで続く。したがって、吊り材４の引張力Ｔ１が消滅するまでの比較的小さな水平力Ｐに対しては、両方の吊り材４と４’の軸剛性が系全体の水平剛性に寄与するので、おもり６の水平変位ｕは抑制される。つまり、吊り制震構造では耐震機能を発揮することを意味する。上記の状態は図２の「状態Ｃ」として示し、吊り材４の引張力Ｔ１が消滅し伸びが収束した状態を図２の「状態Ｄ」として示している。
【００２０】
一方、「状態Ｂ」のおもり６に、大規模な外乱を想定して上記水平力Ｐ１よりも大きな水平力Ｐを加えると、おもり６は一気に「状態Ｄ」となり、水平力Ｐの作用方向前側の吊り材４の引張力Ｔ１が消滅し伸びが収束する。その後、前記吊り材４は弛みを生じ、おもり６は他方側の吊り材４’のみで吊られ、いわゆる振り子状態となる。即ち、系全体の水平剛性が小さくなるので固有振動が長周期化する。つまり、吊り制震構造では制震機能を発揮することを意味する。上記の状態は図２の「状態Ｅ」として示している。
【００２１】
図３は、上記状態Ａ〜Ｅまでの水平力Ｐと水平変位ｕとの関係を示している。図３に示すように、水平力Ｐが「状態Ｄ」での水平力Ｐ１より小さい場合、又は水平変位ｕが「状態Ｄ」での水平変位ｕ１より小さい場合は所謂トリガー機構によって耐震機能を発揮し、水平力ＰがＰ１より大きい場合、又は水平変位ｕがｕ１より大きい場合は制震機能を発揮することが確認できる。
【００２２】
以上より、本発明の吊り制震構造は、水平力Ｐが図３中の水平力Ｐ１よりも小さい場合、言い換えると水平変位ｕが図３中の水平変位ｕ１よりも小さい場合にはダンパー等を設けなくても、中小地震や風、環境振動等の中、小規模の外乱に対しては、所謂トリガー機能によって耐震機能を発揮し、制震建物としては、振動の少ない良好な居住環境を維持できる（図１（Ｂ）を参照）。一方、水平力Ｐが図３中の水平力Ｐ１よりも大きい場合、言い換えると水平変位ｕが図３中の水平変位ｕ１よりも大きい大規模な外乱に対しては、自動的に耐震構造から制震構造に切り替わり、制震機能を発揮できる（図１（Ｃ）を参照）。
【００２３】
また、吊り材４の材質、長さ、断面寸法、Ｖ字（逆Ｖ字）の角度などを適宜選択し、「状態Ｂ」での鉛直変位λを変えることによって、簡単に耐震構造から制震構造に切り替わる水平力Ｐ１又は水平変位ｕ１の大きさを設定することができ、構造物に応じた特性を創り出すことができる。
【００２４】
図４及び図５は、図１に示した吊り制震構造の異なる実施形態を示している。図１に示した吊り制震構造の一組の吊り材４、４’はＶ字形状に配置しているが、図４に示すように、逆ハ字形状に配置しても略同様に実施できる。また、図５に示すように、下部吊り点４ｂ、４ｂ’の幅が上部吊り点４ａ、４ａ’の幅より広い逆Ｖ字形状に配置しても略同様に実施できる。
【００２５】
図６は、図１に示した吊り制震構造の更に異なる実施形態を示している。
図６に示す吊り制震構造は、図１に示した吊り制震構造と略同様に、制震構造物１が２組の吊り手段２、２によって主構造物３から略水平に吊り支持されている。前記吊り手段２は２本の吊り材４、４’を一組として構成され、上部吊り点４ａ、４ａ’の間隔が下部吊り点４ｂ、４ｂ’の間隔より広いＶ字形状に配置されている。そして、上記制震構造物１を略水平に吊り下げた状態において前記吊り材４、４’が弾性限度内で伸びて釣り合い状態を保つ。
【００２６】
但し、図６の吊り材４、４’は抗圧縮性部材で構成され、上記一組の吊り材４、４’それぞれの上部吊り点４ａ、４ａ’は略軸線方向に逃げる移動が可能な構成とされている（請求項２記載の発明）。具体的には、前記吊り材４、４’それぞれの上端部に係止部４ｃが設けられている。主構造物３には、前記係止部４ｃが略上下方向に移動できる縦孔７が形成され、前記縦孔７の下端部に係止部４ｃの引っ掛け片３ａが形成されている。すなわち、吊り材４、４’それぞれの係止部４ｃは、主構造物３の引っ掛け片３ａに引っ掛けられ主構造物３の縦孔７内を略上下方向に移動可能な構成とされている。
【００２７】
上記吊り制震構造も、制震構造物１に加わる水平力が、同水平力の作用方向前側の吊り材４の引張り力が消滅する大きさの水平力（図３中のＰ１）より小さい場合は、図１に示した吊り制震構造と同様に耐震機能の動きをする。一方、前記水平力が、吊り材４の引張り力が消滅する大きさの水平力より大きい場合は、水平力の作用方向前側に位置する吊り材４の係止部４ｃが縦孔７の側面に沿って迫り上がって逃げ、吊り材４は水平力に対して抵抗しないから系全体の水平剛性が小さくなり固有振動が長周期化し制震機能を発揮する。かくして、図１に示した吊り制震構造と同様に、ダンパー等を設けなくても、中小地震、風、環境振動等の中、小規模な外乱に対しては耐震機能を発揮し、制震建物として振動の少ない良好な居住環境を維持できる。一方、大規模な外乱に対しては、自動的に耐震構造から制震構造に切り替わり、制震機能を発揮できる。
【００２８】
また、吊り材４、４’の材質、長さ、断面寸法、Ｖ字（逆Ｖ字）の角度などを適宜選択し、静止状態での鉛直変位を変えることによって、簡単に耐震構造から制震構造に切り替わる水平力又は水平変位の大きさを設定することができ、構造物に応じた特性を創り出すことができる。
【００２９】
図７は、図６に示した上部吊り点の構造と異なる構造を示している。
図７に示す吊り材４、４’の上部は主構造物３の貫通孔３ｂへ通され、その端部に設けられた係止部４ｃによって主構造物３に係止されている。そして、前記係止部４ｃと主構造物３との間にバネ等の弾性体及びダンパー等のエネルギー吸収機構８（以下、エネルギー吸収機構等８と省略する。）が設けられている（請求項４記載の発明）。制震構造物１が復元する際に前記エネルギー吸収機構等８が減衰力を発揮するので、制震構造物１の固有振動を好適に収束させることができる。
【００３０】
なお、図６及び図７に示した吊り材４、４’はＶ字形状に配置されているが、この限りでない。前記吊り材４、４’は逆Ｖ字形状に配置されても良く、下部吊り点４ｂ、４ｂ’は制震構造物１を貫通させ、その端部に設けられた係止部によって制震構造物１に係止される（請求項２及び４記載の発明）。
【００３１】
図８（Ａ）〜（Ｃ）は、吊り手段２を構成する一組の複数本の吊り材４…の異なる配置の態様を示している。図８（Ａ）は３本の吊り材４‥が三角錐形状に配置されている。図８（Ｂ）は４本の吊り材４…が四角錐形状に配置されている。図８（Ｃ）は６本の吊り材４…が六角錐形状に配置されている。吊り手段２を構成する一組の複数本の吊り材４を立体的に配置することで、図８のＸ方向だけでなく、Ｙ方向への水平力に対しても耐震、制震機能を発揮することができる。
【００３２】
なお、図１及び図４から図６に示した吊り制震構造は、制震構造物と主構造物との間にエネルギー吸収機構等が設けられていないが、エネルギー吸収機能を上げるためにエネルギー吸収機構等が設けられても良い。
【００３３】
【本発明の奏する効果】
請求項１〜４に記載した発明に係る吊り制震構造は、ダンパー等を設けなくても、中小地震や風、環境振動等の中、小規模の外乱に対しては、所謂トリガー機構によって耐震機能を発揮し、制震建物として構成すると、振動の少ない良好な居住環境を維持できる。また、大規模な外乱に対しては、自動的に耐震構造から制震構造に切り替わり、制震機能を発揮できる。
【００３４】
また、吊り材の材質、長さ、断面寸法、Ｖ字（逆Ｖ字）の角度などを適宜選択し、静止状態での前記吊り材の伸びを変えることによって、簡単に耐震構造から制震構造に切り替わる水平力又は水平変位の大きさを設定することができ、構造物に応じた特性を創り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の吊り制震構造の実施形態を概念的に示した立面図である。
【図２】本発明の吊り制震構造の原理図を示している。
【図３】図２の水平力と水平変位との関係を示した図である。
【図４】本発明の吊り制震構造の異なる実施形態を示した立面図である。
【図５】本発明の吊り制震構造の更に異なる実施形態を示した立面図である。
【図６】本発明の吊り制震構造の更に異なる実施形態を示した立面図である。
【図７】図６の吊り材の上部吊り点の異なる構成を示した図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、吊り材の配置例を示した図である。
【符号の説明】
３          主構造物
２          吊り手段
１          制振構造物
４、４      吊り材
４ａ、４ａ’上部吊り点
４ｂ、４ｂ’下部吊り点
７          縦孔
８          エネルギー吸収機構
【図１】
0004286574.tif 000002
【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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