JPH0522028B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は制震構造物に用いられる可変剛性ブ
レースに関するもので、構造物に入力する地震、
風等の外力に応じて架構の剛性を変化させ、地震
等に対処させるものである。

〔従来の技術〕

従来、高層建築や重要構造物等の耐震設計にお
いては地震時の地盤の動きや建物の応答を計算
し、安全性をチエツクする動的設計が行われてい
る。

耐震の方法としては建物と基礎の間に積層ゴム
支承やダンパーを介在させた免震構法あるいは減
震構法、建物構成部材のうち、非主要部材の破壊
により地震エネルギーを消費さる方法、壁あるい
は柱等にスリツトを設け、建物を最適の剛性に調
整する方法等がある。

ところで、現行の耐震設計手法により設計され
た建物の地震時における安全性の確認は、構造物
の塑性化を伴なう履歴特性による吸収エネルギー
が構造物に作用する地震エネルギーを上回るとい
う基本思想によるが、これには履歴ループ特性に
対する信頼性の問題がある。

また、従来の方法はいずれも地震や風等の自然
外力に対し、受身の耐震構造を与えるものであ
り、建物が特定の固有振動数を有するため、地震
という不確定な入力に対し、共振現象を避けて通
ることはできない。

これに対し、出願人は特開昭62−268479号にお
いて、上述のような受身の耐震方法でなく、感知
した地震動に基づく応答予測システムの判断のも
とに建物事体の剛性を能動的に変化させ、共振領
域外または共振の少ない状態とし、建物および建
物内の機器、居住者等の安全を図つた制震方法を
提案している。

上記の制震方法では柱、はり、ブレース、壁並
びにそれらの接合部の全部もしくは一部、または
建物と基礎あるいは隣接する建物との間に、コン
ピユーターの指令により連結状態が変化する制御
装置を設け、次のようにして、建物の制震を行な
う。

地震の発生を建物を中心に狭域および広域に
配置した地震感知装置により感知し、観測デー
タを有線、無線の通信網によりコンピユーター
に伝達する。広域の地震感知方法は既設の地震
観測点における地震計あるいは専用に設置した
ものをマイクロ回線あるいは電話回線等で結
ぶ。また狭域の地震感知装置は建物の周辺ある
いは周辺地盤内に設けた地震計や、建物基部や
建物内に設置した振動センサーからなり、風力
等の影響は建物内の振動センサーで感知する。

感知した地震について、コンピユーターによ
り地震の規模の判断、周波数特性の分析、応答
量の予測等を行ない、建物の振動を制御すべき
か否か、また制御すべき場合の制御量につい
て、共振をかわし、地震応答量の少ない最適剛
性（固有振動数）を与えるものとして判断を下
す。

コンピユーターの指令を建物の各部の制御装
置に伝え、建物の剛性をコンピユーターの予測
に基づく最適剛性となるように制御装置を作動
させる。連結状態の調整は固定状態と連結解除
状態を油圧機構、電磁石等によりオン、オフで
調整するものや、固定状態、連結解除状態の
外、緊張力の導入や任意の位置での固定を油圧
機構あるいは特殊合金等を用いて調整するもの
等が考えられる。

また、建物内に配した振動センサーにより、
建物各部における応答量並びに制御を行つた場
合の実際の振動が感知でき、これをフイードバ
ツクして、制御量の修正等を行なうことができ
る。

この他、従来の可変剛性建物の考え方として
は、例えば柱と梁で囲まれる構面内のブレースを
伸縮させたり、ブレース自体の剛性を可変とした
り、あるいは柱まは梁とブレースとの連結状態の
オン、オフの切換えにより架構の剛性を変化させ
る等して制御を行つている（特開昭63−70734号
公報、特開昭63−114770号、特開平１−127741
号、特開平１−127742号、特開平１−131741号等
参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述のような可変剛性建物において
その効果を十分発揮させるためには、剛性変化が
瞬時に行え、機械的な遅れが最小限に抑えられる
必要がある。

この発明は可変剛性建物に使用される可変剛性
装置として、構造が簡単でかつ素早く、確実に作
動する可変剛性ブレースを提供することを目的と
したものである。

〔課題を解決するための手段〕

以下、この発明の概要を実施例に対応する図面
の符号を用いて説明する。

この発明の制震構造物用可変剛性ブレースは、
中央部にヒンジ５を有し、両端を柱梁架構に対し
ピン接合としたブレース３，４と、ヒンジ５と柱
１または梁２を連結し、ヒンジ５位置の拘束状態
を制御可能な拘束装置６と、地震動に応じて拘束
装置６による拘束状態を制御する制御装置とから
なる。

拘束装置６としては油圧、空圧、電磁式等のブ
レーキ機構、油圧の解放等により拘束状態を解除
可能とした油圧シリンダー、拘束状態を解除可能
としたダンパー等の使用が考えられる。拘束装置
６の制御によりヒンジ５の位置を拘束したり、フ
リーにしたりし、ヒンジ５を組み込んだブレース
３，４を効かせたり、効かせなかつたりすること
により、建物全体の剛性を可変とすることでき
る。

〔実施例〕

次に図示した実施例について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示したもので、
柱１と梁２で囲まれた構面内において、ハの字形
に設置された２本のブレース３，４の各中央部に
それぞれヒンジ５を設け、このヒンジ５と柱１、
梁２の交点とを油圧シリンダー形式の拘束装置６
を結んでいる。

各ブレース３，４の両端および拘束装置６の両
端はそれぞれピン接合されており、自由に回転す
ることができる。

この第１図は架構の初期状態を示したもので、
あらかじめブレース３，４のヒンジ５位置に所定
のライズ（図中Ｈで示す）を設けてある。すなわ
ち、各ブレース３，４の両端を結ぶ直線に対し、
ヒンジ５位置をＨだけずらしてあり、柱梁架構が
変形した際、ヒンジ５がスムーズに回転できるよ
うにするとともに、架構の変形でブレース３，４
の一方に作用する引張力に対してもブレース３，
４が効かない状態とすることが可能となる。この
ライズＨにより建物の最大変形時にもブレース
３，４が伸びきらないようにすることが可能であ
る。

第２図および第３図は可変剛性ブレースの作動
状態を示したものである。

架構が変形する際、ブレース３，４の中央部の
ヒンジ５は動こうとするが、これを拘束装置６で
拘束すればブレース３，４は引張力並びに圧縮力
を負担することができる。第２図はこのブレース
緊張状態を示したものである。

また、拘束装置６の拘束状態を解除して緩めれ
ば、ブレース３，４の中央部のヒンジ５は自由に
動くことができ、ブレース３，４は力を負担しな
い。第３図はこのブレース弛緩状態を示したもで
ある。

可変剛性制御の考え方は従来の技術の項で述べ
たものと同様に行うことができ、拘束装置６を拘
束状態とするか、弛緩状態とするかは、別途、地
震動の卓越周期成分等との関係で、コンピユータ
ー等を用いた制御装置により選定された適切な建
物剛性が実現するようコントロールされる。

第４図〜第６図はこの発明の制震構造物用可変
剛性ブレースの種々の変形例を示したものであ
る。

第１図の実施例ではブレース３，４をハの字形
に設置していたのに対し、第４図および第５図で
はＸ形にブレース３′，４′を設置し、第４図の実
施例でぱブレース３′，４′の中央部と柱１、梁２
の交点とを拘束装置６で結び、第５図の実施例で
はブレース３′，４′の中央部と下側の梁２を拘束
装置６で結んでいる。

また、第６図の実施例ではハの字形に設置した
ブレース３，４の中央部と下側の梁２の中央部を
拘束装置６を結んでいる。

〔発明の効果〕 ブレースの中央部に設けたヒンジと柱梁架構
間を連結する拘束装置の拘束状態を調整するこ
とにより、柱梁架構に組み込んだブレースを効
かせたり、効かせなかつたりすることができ、
建物の剛性を可変とすることができる。

ヒンジ位置の拘束および拘束解除により制御
するため、ブレースには無理な力が作用せず、
摩擦力も小さいため、機械的な遅れが少なく、
即座に作動させることができる。特に、ヒンジ
位置に初期たわみとして、所定のライズを設け
ておくことにより、架構変形時にヒンジをスム
ーズに回転させることができる。

ブレース自体は中央部にヒンジを設けるだけ
であり、特に複雑な断面変化を必要としないた
め、設計が容易で、構造も単純であるため、作
動における信頼性も高い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す正面図、第
２図および第３図は装置の作動状態を示す概要
図、第４図〜第６図は種々の変形例を示す概要図
である。 １……柱、２……梁、３，４……ブレース、５
……ヒンジ、６……拘束装置、７……ピン接合
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央部にヒンジを有し、両端を柱梁架構に対
   しピン接合としたブレースと、前記ヒンジと柱ま
   たは梁を連結し、前記ヒンジ位置の拘束状態を制
   御可能な拘束装置と、地震動に応じて前記拘束装
   置による拘束状態を制御する制御装置とからなる
   ことを特徴とする制震構造物用可変剛性ブレー
   ス。 ２ 前記拘束装置は柱と梁の交点と前記ヒンジと
   を連結している請求項１記載の制震構造物用可変
   剛性ブレース。