JPH0572490B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は制御装置の作動により、剛性変化を
可能とした可変剛性ブレースに関するもので、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
する信頼制の問題がある。

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、出願人は特願昭61−112026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
内に配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
態等を油圧機構、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〕

この発明の可変剛性ブレースは上述のような制
震方法において、柱梁構面内あるいは床スラブ構
面内等に使用し、架構の地震等の変形を制御する
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。

この発明の可変剛性ブレース３は第１ブレース
４と、これと平行に配した第２ブレース５とから
なり、第１ブレース４と第２ブレース５とは連結
装置６を作動させることにより、一体化され、ま
たは分離される。

第１ブレース４は両端が柱１、梁２等で構成さ
れる建物架構に連結され、単独では低い剛性のブ
レースとして機能する。一方、第２ブレース５は
連結装置６を作動させることにより、第１ブレー
ス４と一体化され、可変剛性ブレース３全体とし
ての剛性を高める。また、連結装置６を拘束解除
の方向に作動させることにより、元の剛性に戻す
ことができる。

連結装置６は第１ブレース４の長手方向に複数
設けておくことにより、第１ブレース４と第２ブ
レース５の拘束位置間について、第２ブレースの
剛性が加算されることになり、可変剛性ブレース
３に種々の剛性を与えることができる。連結装置
６が１つの場合は、少なくとも１箇所で、あらか
じめ第１ブレース４と第２ブレース５とを連結し
ておき、連結装置６の作動により、第２ブレース
５を第１ブレース４側に拘束したり、拘束を解除
したりすることにより、低い剛性と高い剛性との
間で可変することができる。

このようにして、可変剛性ブレース３の剛性を
変化させることにより、架構の剛性を地震特性に
応じ、高い剛性すなわち固有振動数が大きい状態
と、低い剛性すなわち固有振動数が小さい状態と
の間で自由に変えることができる。従つて、連結
装置６による切り換え操作をコンピユーターの指
令によつて行うことにより、建物全体としての剛
性をコントロールすることができる。

〔実施例〕

次に図示した実施例について説明する。

第１図はこの発明の可変剛性ブレースを柱梁構
面内に適用した場合の概要を示したものである。

第１ブレース４はその両端が柱梁接合部のガセ
ツトプレート７にボルト８で接合されている。第
２ブレース５は第１ブレース４を両側から挟み込
むように配され、この実施例では斜めのブレース
３の上部で第１ブレースと連結され、下部で連結
装置６を介して連結されるようになつている。下
部の連結装置６による連結位置では、第１ブレー
ス４とこれを挟み込む第２ブレース５との間に摩
擦板１１を設け、連結装置６の作動（仮にオンの
状態とする）により、これらを締め付け、摩擦力
でより第１ブレース４と第２ブレース５を連結す
ることができる。また、連結装置６の拘束解除の
方向の作動（仮にオフの状態とする）により、第
２ブレース５がフリーの状態となる。

上述のオフの状態では可変剛性ブレース３の剛
性は第１ブレース４のみの剛性となり、オンの状
態では上部連結部と下部連結部である連結装置６
位置との間で、第２ブレース５の剛性が可変剛性
ブレース３の剛性として加算される。また、図中
２点鎖線で示すように、連結装置６を可変剛性ブ
レース３の長手方向中間にも設けることにより、
連結装置６による連結位置を種々変化させて、可
変剛性ブレース３の剛性を制御することができ
る。

なお、この実施例では、柱１への梁２の接合部
をピンジヨイントとすることにより、架構におい
てプレース３の剛性が支配的となるようにしてあ
る。すなわち、可変剛性ブレース３の剛性変化に
より、架構としても大きな剛性変化が可能とな
る。図中、９はスプライスプレート、１０はボル
トである。

第２図は連結装置６部分の構造の一例を示した
もので、第１ブレース４と第２ブレース５とをボ
ルト１３が貫通しており、ボルト１３の一端には
モーター１２が、他端にはナツト１４が付いてい
る。モーター１２を回転させることにより、ボル
ト１３に張力が加わり、第１ブレース４と第２ブ
レース５の間にある摩擦板１１に摩擦力が生じ
る。この摩擦力により、第１ブレース４と第２ブ
レース５とをつなぐことができ、モーター１２を
逆回転させれば、摩擦力は解除される。

第３図は連結装置６部分の構造について、他の
例を示したもので、第１ブレース４と第２ブレー
ス５とを鋼棒１６が貫通しており、鋼棒１６の一
端にはジヤツキ１５が、他端にはアンカープレー
ト１７が付いている。ジヤツキ１５により、鋼棒
１６に張力を加え、第１ブレース４と第２ブレー
ス５の間にある摩擦板１１に摩擦力を生じさせ
る。この摩擦力により、第１ブレース４と第２ブ
レース５とをつなぐことができ、張力を解除すれ
ば、摩擦力はなくなり、第２ブレース５はフリー
となる。

なお、以上の実施例において、連結装置６は摩
擦板１１による摩擦力を利用したものであるが、
摩擦ダンパーとしての機能も兼ねている。

また、第１図の実施例では、一対の柱１と梁２
によつて囲まれる構面との関係で説明したが、多
層階の建物に適用する場合、この可変剛性ブレー
スを多数配置し、建物全体として剛性を変化させ
ることもできる。

〔発明の効果〕 連結装置の作動により第２ブレースの剛性を
可変剛性ブレース全体の剛性に加えたり、外し
たりすることができ、また、連結装置を複数設
ければ、段階的な剛性変化が可能となる。

装置としての機構が簡単であり、設計やメン
テナンスも容易である。

第１ブレースと第２ブレースをつなぐ連結装
置に摩擦ダンパーを兼ねさせることも可能であ
る。

第１ブレースの剛性と第２ブレースの剛性と
の差を大きくしておくことにより、剛性変化の
幅を大きくとることができ、適用範囲が広くな
る。

連結装置の動作をコンピユーターで制御し、
ブレースおよび架構の剛性を変化させることに
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図はこの発明の概要を示す架構の正面図、
第２図および第３図はそれぞれ連結装置部分の構
造を示す正面図である。 １……柱、２……梁、３……可変剛性ブレー
ス、４……第１ブレース、５……第２ブレース、
６……連結装置、７……ガセツトプレート、８…
…ボルト、９……スプライスプレート、１０……
ボルト、１１……摩擦板、１２……モーター、１
３……ボルト、１４……ナツト、１５……ジヤツ
キ、１６……鋼棒、１７……アンカープレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両端を建物架構に連結した第１ブレースと、
   該第１ブレースに対し、連結装置を介在させて平
   行に配置した第２ブレースとからなり、前記第２
   ブレースは前記連結装置の電気的な切り換え操作
   による作動により第１ブレースと一体化または分
   離されるよう構成したことを特徴とする可変剛性
   ブレース。 ２ 連結装置は第１ブレースの長手方向に複数設
   けてある特許請求の範囲第１項記載の可変剛性ブ
   レース。