JPH0559230B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は建物架構の可変剛性構造に関するも
ので、制震構造の建物に入力する地震、風等の外
力に応じて建物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せる方法、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
の塑性化を伴う履歴特性により吸収エネルギーが
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の地震
という不確定な入力に対し、共通現象を避けて通
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はなく、感
知した地震動に基づく応答予測システムの判断の
もとに建物自体の剛性を変化させ、共振領域外ま
たは共振の少ない状態とし、建物および建物内に
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。広域の地震感知装置は既設の地震
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、オフて調
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なつた
場合の実際の振動が検知でき、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。

〔発明の目的〕

この発明の建物架構の可変剛性構造は上述のよ
うな制震方法において、柱梁構面内に使用し、耐
震壁又はブレースをコンピユーター等で制御し、
耐震要素としてきかせたり、きかせなかつたりし
て、架構としての剛性を変化させることにより、
建物の応答を低減させ、建物の地震災害を防ぐと
ともに、中に居住する人や機械設備等を地震によ
る不快感、振動障害等から守ることを目的とした
ものである。

〔発明の構成〕

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（第１図参照）。

この発明の建物架構の可変剛性構造は左右柱と
上下梁とで構成された架構と、この架構の構面内
に設置されたブレースまたは壁との間に、前記架
構の剛性をばねの弾発力によつて変える圧縮コイ
ルばねを備えた可変剛性装置と、この可変剛性装
置を自動的に制御可能な油圧シリンダーからなる
駆動装置とを設置し、前記駆動装置により前記コ
イルばねの弾発力を変化させて、前記ブレースま
たは壁と前記架構との接合を応力伝達状態または
フリー状態に制御することにより、前記架構の剛
性に対する前記ブレースまたは壁の寄与度を可変
しうるように構成したものである。

〔実施例〕

以下、この発明に係る可変剛性構造を図示する
一実施例によつて説明する（第２図〜第５図参
照）。

左右柱１，１と上下梁２，２とによつて構成さ
れた柱梁構面内にブレース３，３が45°方向に沿
つて設置されている（第２図参照）。

ブレース３，３の一端には、可変制御装置４，
４が取付けられ、他端には、駆動装置５，５が設
置されている。

当該ブレース３と可変制御装置４及び駆動装置
５とは、ターンバツクル６によつて連結されてい
る。

また、可変制御装置４及び駆動装置５は柱１と
梁２とのコーナ部にガセツトプレート７，７を介
して連結され、これによりブレース３，３は柱梁
構面内に交差した状態に設置されている。

可変制御装置４，４は、油圧シリンダー８とシ
リンダー受け９と圧縮コイルバネ１０とから構成
されている（第３図参照）。

シリンダー受け９は、ガセツトプレート７，７
に取付ネジ１１，１１によつて取りつけられてい
る。

油圧シリンダー８は、ブレース３の長手方向に
長く、そのなかに圧縮コイルバネ１０が内蔵され
中央部にロツド１２が挿入されている。

ロツド１２の先端は、ブレース３とターンバツ
クル６によつて連結されている。

圧縮コイルバネ１０の一端は、油圧シリンダー
８に固定され、他端はロツド１２に固定されてい
る。

そして、ブレース３に引張力が作用すると圧縮
コイルバネ１０が圧縮され、その弾発力によつて
ブレース３の引張力が柱・梁の架構に伝達される
構成に成つている。

係る構成の可変制御装置４は、シリンダー受け
９のフランジ９ａ，９ａに連結ピン１４によつて
回転自在に取り付けられた構造である。

駆動装置５，５は、油圧シリンダー８であつ
て、油圧の働きによりピストンロツド１３が前後
移動するものである（第５図参照）。

当該油圧シリンダー８のピストンロツド１３と
ブレース３の他端部はターンバツクル６によつて
連結されている。

駆動装置５、即ち油圧シリンダー８には、電磁
弁やサーボ弁が接続され、この弁の開閉をコンピ
ユーターで制御することにより、駆動装置５の操
作即ち、ピストンロツド１３の操作が出来る構成
になつている。

係る構成の駆動装置５は、駆動装置受け１５に
取付ネジ１１によつて連結され、駆動装置受け１
５は、ガセツトプレート７，７に連結ピン１６，
１６によつて連結されている（第３図参照）。

係る構成において、駆動装置５のピストンロツ
ド１３をブレース３側に移動させると（この状態
ONとする。）、ブレース３は柱・梁に対してフリ
ーの状態となりブレース３には引張力は作用しな
い（第７図参照）。従つて架構としての剛性は小
さくなる。

一方、ピストンロツド１３を反対方向に移動さ
せた状態では可変制御装置４の圧縮コイルバル１
０が圧縮され、ブレース３と柱・梁架構間の応力
の伝達が可能になる（第６図参照）。従つて、架
構としての剛性が高められる。

第８図及び第９図は、架構と壁との間に駆動装
置５を設置した例を示したものであり。、第１０
図及び第１１図は、そのときの可変剛性の原理を
示したものである。

〔発明の効果〕 ブレース又は壁と梁または柱との間に設けた
駆動装置を油圧等によつて制御することにより
ブレース又は壁を耐震要素として効かせたり、
効かせなかつたりすることができ、建物架構と
しての剛性を自由に制御することができる。

コンピユーター等で油圧ポンプの駆動、弁の
開閉等を制御し、駆動装置による接合状態をコ
ントロールすることにより、個々の地震特性に
応じて建物全体の変形を制御できる。これによ
り、建物の安全性を高め、揺れの少ない快適な
居住空間が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す建物骨組
全体の正面図、第２図はその一部架構の側面図、
第３図は可変制御装置の一部破断側面図、第４図
はその平面図、第５図は駆動装置の構造を示す断
面図、第６図、第７図、第８図、及び第９図はブ
レース又は壁による可変剛性の原理を示す説明
図、第１０図及び第１１図は壁に使用した例を示
す説明図である。 １……柱、２……梁、３……ブレース、４……
可変制御装置、５……駆動装置、６……ターンバ
ツクル、７……ガセツトプレート、８……油圧シ
リンダー、９……シリンダー受け、１０……圧縮
コイルバネ、１１……取付ネジ、１２……ロツ
ド、１３……ピストンロツド、１４……連結ピ
ン、１５……駆動装置受け、１６……連結ピン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 左右柱と上下梁とで構成された架構と、この
   架構の構面内に設置されたブレースまたは壁との
   間に、前記架構の剛性をばねの弾発力によつて変
   える圧縮コイルばねを備えた可変剛性装置と、こ
   の可変剛性装置を自動的に制御可能な油圧シリン
   ダーからなる駆動装置とを設置し、前記駆動装置
   により前記コイルばねの弾発力を変化させて、前
   記ブレースまたは壁と前記架構との接合を応力伝
   達状態またはフリー状態に制御することにより、
   前記架構の剛性に対する前記ブレースまたは壁の
   寄与度を可変しうるように構成してあることを特
   徴とする建物架構の可変剛性構造。