JPH0639806B2 - 構造物の剛性可変装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はブレース等のフレーム等に対する移動状態を
拘束、自由と切り替えることによりフレームの剛性を調
整し、構造物を制震構造化する、構造物の剛性可変装置
に関するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

高層建築物を制震構造化する方法には従来、振動エネル
ギーを熱エネルギーに変換する、または塑性変形能力を
保有させる等により吸収する方法があるが、こうしたエ
ネルギー吸収方法とは別に出願人は、ブレース等の架
構、すなわちフレームに対する接続状態を制御すること
によりフレームの剛性、そして建物自身の固有振動数を
変えて各種の振動数で入力する地震動に対処する方法を
種々提案している。

この発明はこうした一連の剛性可変の一手段としてなさ
れたもので、フレームの剛性を変化させる装置を新たに
提案しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明ではフレーム内に一方が切り離された状態に架設
されるブレース、または上下階梁それぞれに取り付き、
互いに切り離される抵抗フレーム、あるいはまた免震装
置で絶縁された上部構造体の動きを油圧シリンダで制御
することによりフレーム等の剛性を可変状態とし、構造
物の固有周期を変化させる。

ブレースは一方がフレームに固定され、他方が切り離さ
れた状態に架設され、油圧シリンダは切り離される側の
ブレース端部を挟み込む位置のフレームに固定され、ブ
レースは油圧シリンダのピストンロッド伸長時にフレー
ムに対する相対水平移動が拘束されてフレームの剛性を
上げ、逆にピストンロッドの収縮時に相対移動が自由と
なり、フレームの剛性を低下させる。

抵抗フレームはフレームを構成する上下階梁の中間部か
ら柱に平行に、並列して垂下、もしくは立ち上がるそれ
ぞれ垂下柱、立上り柱の先端間に水平に連結ビームを架
設して形成され、上下部抵抗フレームの一方の連結ビー
ムに突起が、他方の連結ビームに油圧シリンダがそれぞ
れ固定され、ピストンロッドの伸縮により突起を係止、
解除することによって抵抗フレームの水平力に対する抵
抗力が制御され、フレームの剛性が調整される。

免震装置で上部構造体が下部構造体から絶縁される場
合、突起は上部構造体の下面と下部構造体の上面のいず
れか一方に、他方に油圧シリンダが固定される。

そして油圧シリンダの操作によって上部構造体を下部構
造体とともに挙動させ、または絶縁させることにより構
造物の固有周期を変える。

〔実施例〕

以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて説明する。

まず第１請求項記載の発明を説明する。

この発明の剛性可変装置Ａは第１図に示すようにフレー
ムＦ内に架設されるブレース１と油圧シリンダ２とから
なり、油圧シリンダ２の操作によってブレース１の効き
を制御するものである。

図示するようにブレース１の一方はフレームＦに固定さ
れ、他方はフレームＦから切り離される。

この切り離された側のブレース１端部を、フレームＦ面
内の水平方向両側から挟み込む位置のフレームＦに油圧
シリンダ２，２が固定される。

実施例はＫ型ブレースの場合を示したものであるが、ブ
レース１の切り離される側のブラケット３にはその部分
の詳細を示す第２図−Ｉのように油圧シリンダ２のピス
トンロッド２ａに当接する受板３ａが接合され、ブラケ
ット３とフレームＦの梁Ｂ及び油圧シリンダ２，２間に
は衝突を避けるためのクリアランスが設けられる。

ブレース１は第２図−Ｉに示すように油圧シリンダ２，
２のピストンロッド２ａ，２ａの伸長時に両側からブラ
ケット３部分で挟み込まれてフレームＦに固定された状
態となり、上下階の相対水平変形時に水平力に抵抗し、
フレームＦの剛性を上げて構造物の固有周期を短くし、
一方IIに示すようにピストンロッド２ａ，２ａの収縮時
にはブレース１は拘束が解けて移動が自由となり、外力
には抵抗せず、フレームＦの剛性を小さくして構造物を
長周期化することになる。

油圧シリンダ２の操作は、振動センサー等の地震感知装
置で感知された地震動の卓越周期を判断し、それに基づ
いて地震動との共振を回避するための構造物の最適剛性
を選択するコンピュータの指令により油圧シリンダ２に
接続された電磁弁やサーボ弁を開閉することにより行わ
れる。

この油圧シリンダ２の操作によって本剛性可変装置Ａは
ブレース１の効き、つまりフレームＦの剛性、そして構
造物の固有周期を制御する仕組になっている。

次に第２請求項記載の発明を説明する。

この発明の剛性可変装置Ａは第３図に示すようにフレー
ムＦを構成する上階梁Ｂ_１と下階梁Ｂ_２に取り付くそれ
ぞれ上部抵抗フレームｆ_１，下部抵抗フレームｆ_２と、
その一方に固定される突起４及び他方に固定される油圧
シリンダ２，２とからなり、油圧シリンダ２，２によっ
て上下部抵抗フレームｆ_１，ｆ_２の抵抗力を制御するも
のである。

上部抵抗フレームｆ_１は図示するように上階梁Ｂ_１の中
間部から柱Ｃに平行に、並列して垂下する垂下柱５，５
とその先端間に水平に架設される連結ビーム６とから、
また下部抵抗フレームｆ_２は下階梁Ｂ_２の同じく中間部
から柱Ｃに平行に、並列して立ち上がる立上り柱７，７
とその先端間に架設される連結ビーム８とからそれぞれ
構成され、対向する連結ビーム６，８間には間隔が設け
られる。

この上部抵抗フレームｆ_１と下部抵抗フレームｆ_２のい
ずれか一方の連結ビーム８（６）に突起４が突設され、
他方の連結ビーム６（８）の、突起４の両側位置に油圧
シリンダ２，２が固定される。

突起４が固定される側の抵抗フレームｆ_２は、第３図の
ように油圧シリンダ２，２のピストンロッド２ａ，２ａ
の伸長時に突起４がこれに係止して拘束された状態とな
り、第４図−Ｉに示すように油圧シリンダ２，２が固定
される側の抵抗フレームｆ_１、すなわちフレームＦとと
もに挙動して水平力に抵抗し、フレームＦの剛性を高
め、逆にピストンロッド２ａ，２ａの収縮時にはIIに示
すように両抵抗フレームｆ_１，ｆ_２が互いに切り離され
た状態となり、水平力には抵抗せず、フレームＦの剛性
を低下させることになる。

油圧シリンダ２の操作は前述の通りであり、本発明では
油圧シリンダ２の操作により両抵抗フレームｆ_１，ｆ_２
の抵抗力、すなわちフレームＦの剛性を切り替えること
によって第１請求項発明と同じく構造物の固有周期が変
えられる。

続いて第３請求項記載の発明を説明する。

この発明の剛性可変装置Ａは第２請求項発明の突起４と
油圧シリンダ２，２を第５図に示すように、免震装置９
で下部構造体Ｄ_２から絶縁された上部構造体Ｄ_１と下部
構造体Ｄ_２間に設置し、第２請求項発明と同様に油圧シ
リンダ２，２の操作によって上部構造体Ｄ_１の挙動、す
なわち免震装置９の免震効果を制御するものである。

突起４と油圧シリンダ２，２は図示するように上部構造
体Ｄ_１の下面と下部構造体Ｄ_２の上面のいずれか一方側
にそれぞれ固定され、油圧シリンダ２，２は第２請求項
発明と同じく突起４の両側に配置される。

そして油圧シリンダ２のピストンロッド２ａが伸長した
際、突起４がピストンロッド２ａに係止してその移動が
拘束され、上部構造体Ｄ_１は下部構造体Ｄ_２とともに挙
動する。このとき免震装置９の免震効果は発揮されず、
上部構造体Ｄ_１のフレームＦの剛性が上がり、構造物の
固有周期が短くなる。

逆にピストンロッド２ａの収縮の際は突起４の拘束状態
が解かれて上部構造体Ｄ_１は下部構造体Ｄ_２に対する相
対水平移動が自由な状態となり、免震装置９の免震効果
が発揮され、構造物の固有周期が長くなる。

油圧シリンダ２の操作は第１，第２請求項発明と全く同
様である。

〔発明の効果〕

この発明は以上の通りであり、油圧シリンダの操作によ
りピストンロッドを伸縮させることによってブレース、
抵抗フレームの抵抗力、または免震装置の絶縁効果を制
御するものであるため構造物の剛性、すなわち固有周期
を任意に調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１請求項発明の実施例を示した立面図、第２
図−Ｉ，IIはそれぞれピストンロッドの伸長時、収縮時
の様子を示した拡大図、第３図は第２請求項発明の実施
例を示した立面図、第４図−Ｉ，IIはそれぞれ抵抗フレ
ームの抵抗、無抵抗時の様子を示した曲げモーメント
図、第５図は第３請求項発明の実施例を示した立面図で
ある。 Ａ……剛性可変装置、Ｆ……フレーム、 １……ブレース、２……油圧シリンダ、 ２ａ……ピストンロッド、３……ブラケット、 ３ａ……受板、Ｂ……梁、Ｂ_１……上階梁、 Ｂ_２……下階梁、ｆ_１……上部抵抗フレーム、 ｆ_２……下部抵抗フレーム、４……突起、 ５……垂下柱、６……連結ビーム、７……立上り柱、８
……連結ビーム、Ｃ……柱、 Ｄ_１……上部構造体、Ｄ_２……下部構造体、 ９……免震装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム内に一方が固定され、他方が切り
   離された状態に架設されるブレースと、切り離される側
   のブレース端部をフレーム面内の水平方向両側から挟み
   込む位置に、フレームに固定される油圧シリンダとから
   なり、ブレースは油圧シリンダのピストンロッド伸長時
   にフレームに対する相対水平移動が拘束され、ピストン
   ロッド収縮時に相対移動が自由となり、その効きが油圧
   シリンダの操作で制御されていることを特徴とする構造
   物の剛性可変装置。
2. 【請求項２】フレームを構成する上階梁の中間部から柱
   に平行に、並列して垂下する垂下柱とその先端間に水平
   に架設される連結ビームとからなる上部抵抗フレーム
   と、下階梁の同じく中間部から柱に平行に、並列して立
   ち上がる立上り柱とその先端間に水平に架設される連結
   ビームとからなる下部抵抗フレームと、両抵抗フレーム
   の対向する連結ビームのいずれか一方側に突設される突
   起と、他方側に、突起をフレーム面内の水平方向両側か
   ら挟み込む位置に固定される油圧シリンダとからなり、
   突起側の抵抗フレームは油圧シリンダのピストンロッド
   伸長時に突起がピストンロッドに係止して油圧シリンダ
   側抵抗フレームとともに挙動し、ピストンロッド収縮時
   に油圧シリンダ側抵抗フレームに対する相対移動が自由
   となり、上下部抵抗フレームの水平力に対する抵抗力が
   油圧シリンダの操作で制御されていることを特徴とする
   構造物の剛性可変装置。
3. 【請求項３】免震装置で下部構造体から絶縁された上部
   構造体の下面と下部構造体の上面のいずれか一方に突設
   される突起と、他方側に、突起をフレーム面内の水平方
   向両側から挟み込む位置に固定される油圧シリンダとか
   らなり、上部構造体は油圧シリンダのピストンロッド伸
   長時に突起がピストンロッドに係止して下部構造体とと
   もに挙動し、ピストンロッド収縮時に下部構造体に対す
   る相対水平移動が自由となり、免震装置の免震効果が油
   圧シリンダの操作で制御されていることを特徴とする構
   造物の剛性可変装置。