JPH0711204B2

JPH0711204B2 - 構造物用振動減衰装置

Info

Publication number: JPH0711204B2
Application number: JP16608286A
Authority: JP
Inventors: 忠夫長久保; 宗孝久保田; 博多田; 恵三石川
Original assignee: Kajima Corp; Oiles Corp
Current assignee: Kajima Corp; Oiles Corp
Priority date: 1986-07-15
Filing date: 1986-07-15
Publication date: 1995-02-08
Anticipated expiration: 2010-02-08
Also published as: JPS6322974A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、建築物等の構造物に使用される振動減衰装
置いわゆる構造物用振動減衰装置に関し、更に詳しく
は、粘性せん断抵抗を利用する振動減衰装置に関する。

［従来の技術］この種の装置として、本出願人らは先に特公昭54−2822
6号公報のものを提案した。

すなわち、この振動減衰装置は、鋼などの板を２枚以上
間隙をもって重なり合うように組合わせてなる一方の組
の抵抗板と、該抵抗板を構成する各板の間に少くとも１
枚以上交互に重なり合うように挿入された板からなる他
方の組の抵抗板とを配設し、これら抵抗板の間隙には高
粘性物質が充填介在せしめられてなる。この各組の抵抗
板間に板面に沿った方向の相対運動を生ぜしめると、該
抵抗板には該粘性物質の粘性せん断抵抗によって、板面
に沿った方向に抵抗力を発生する。

このように構成された振動減衰装置を構築物の各階層の
柱及び梁によって画定される空間に配し、該装置の各組
の抵抗板を構築物の設計条件に応じて、相対向するかあ
るいは90度ずれた位置における部材またはその接合部に
固定された取付部材にそれぞれ固定せしめ、かくして構
築物のせん断、曲げ変形による変位を抵抗板に伝え、該
抵抗板間に相対運動を起こさせて上述した抵抗力を得る
ものである。

しかして、この先行技術によれば、微小変位に対してき
わめて敏感であるとともに即応性にすぐれた振動減衰作
用を発揮することができるものである。そして、この先
行技術の装置を構成する抵抗板並びにケーシングの主要
部材は鋼板より形成されているので十分な精度をもって
小型化を達成することができる。

一方、近年、建築物が高層化する傾向にあり、このため
この種装置においても大型化を図る必要が生じている
が、該先行技術では鋼板を使用するので重量上の制約並
びに製作時の溶接歪の点から、そのままでは大型化を達
成できないという問題点がある。

［本発明の技術的課題］本発明は上記実情に鑑み、建築物の高層化に対処できる
この種の振動減衰装置の改良を図るものであって、精度
を維持しつつ大型化でき、併せて施行の迅速化を達成す
ることのできる粘性せん断抵抗を利用する振動減衰装置
を提供することをその目的（技術的課題）とする。

［本発明の構成］本発明の構造物用振動減衰装置は上記目的を達成するた
め、次の構成（技術的手段）を採る。すなわち、多層構
造よりなる構造物において、上層に固定され、外面が
平滑に形成された移動板と、プレキャストコンクリー
ト製の固定側板により箱状に形成され、その内部空間に
おいて前記移動板を板面に沿う方向に移動自在に収容す
るとともに該移動板に対面する内面を平滑にされ、下層
にプレストレス力により固定されてなるケーシングと、
前記ケーシング内に充填された粘性体とからなり、
前記移動板の外面と前記ケーシングの内面とは微小間隙
をもって対置され、前記移動板の外面と前記ケーシン
グの内面と、並びにこれらの面の間に介在する粘性体と
により粘性せん断抵抗発生部位を形成してなる、ことを
特徴とする。

上記構成において、粘性体としては、通常の粘性体、例
えばシリコン油の外に、特に減衰特性の向上を図るべく
高粘度の粘性体、例えばポリイソブチレン、ポリプロピ
レン、ポリブテンなどの高分子粘性体、あるいはアスフ
ァルトなどが使用される。

本振動減衰装置は構造物の所要の階層において相対向し
て配されるかあるいは互いに90°位相をずらして設置さ
れる。

［作用］地震動あるいは風圧等の外力により構造物が強制振動す
ると、上層に固定された移動板と下層に固定されたケー
シングとは互いに板面に沿う方向に移動自在となってい
るので両者（移動板及びケーシング）の間に相対運動が
起こり、板面に沿う方向に相対変位が生ずる。そして、
この両者間には粘性体が介在しているので、両者の相対
向する面に粘性せん断抵抗が働き、構造物の各階層間の
相対運動を阻止する抵抗力となって作用する。

構造物はその固有振動数により振動するものであるの
で、振動を繰り返すごとに本装置による抵抗力は方向を
反転させ、構造物の強制振動を速やかに減衰させること
になる。

なお、粘性せん断抵抗は間隙に反比例し、流体の浸って
いる部分の面積及び２面の相対速度に正比例するから、
流体の浸っている部分の面積や相対速度が大きいほど、
そして移動板の外面とケーシング内面との間隙が小さい
ほど大きな抵抗力を得ることができる。

そして、粘性体に高粘度の高分子粘性体を用いるとき、
この傾向は一層顕著になる。すなわち、この粘性体は非
ニュートン流体特性、すなわち擬塑性流体特性（流体の
速度が大きくなる程高粘度から低粘度に変化して流動し
易くなり、抵抗力の増加の度合が小さくなる現象。抵抗
力は速度のほぼ0.5〜0.6乗に比例する。）を示し、振動
する構造物に対し、より効果的な減衰特性を発揮するこ
とになる。

［効果］本発明の構造物用振動減衰装置は、上記構成よりなり、
作用を奏するものであるので、以下の特有の効果を有す
る。

ケーシングはコンクリート製プレキャスト材により
構成されるので、移動板の外面に対向し粘性せん断抵抗
面を形成する内面の平面度を大面積となっても比較的容
易に確保することができる。このため、装置全体の大型
化に対処することができる。

上記と相まって、ケーシング内面の平面度の確保
は製作時においては容易になされるので製造コストを低
減することができる。また、使用状態においては長期に
わたって歪みが生じないのでそれだけ本装置の耐久性が
向上する。

ケーシングを主体として装置全体はプレキャスト材
により構成されるのでその組立ては容易かつ迅速になさ
れ、施工の迅速化が図れる。

ケーシングはプレストレス力により下層に固定され
るので、該ケーシング内に生ずる粘性せん断抵抗力によ
って該ケーシングに転倒モーメントが作用してもケーシ
ング回りの接合部は液密を確保することができ、粘性体
のもれはなく、かつこのプレストレス力によりケーシン
グ自体の強度を補い装置全体を軽量化することができ
る。

［実施例］本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図は本発明の構造物用振動減衰装置の一
実施例を示す。

本装置Ｈは、構造物の架構の上層１と下層２との間に介
装され、上層１の下面より垂設された移動板３と、この
移動板３を所要の間隔（後述する粘性せん断抵抗発生部
位の微小間隙部及び移動板３の移動域）を存してその内
部空間Ｉに収容するケーシング４、並びに該ケーシング
４内に充填される粘性体５とからなる。

上層１は建築物における梁または床スラブ、あるいは特
別に設置された梁部材であってもよい。下層２も同様と
する。

移動板３はコンクリートで形成され、その両側の板面3A
は平滑（鏡面状）に仕上げられている。コンクリート板
としての移動板３は適宜の補強材（例えばFRP製繊維、
鋼製繊維、鉄筋網等）で補強される。移動板３の上縁部
にはねじ孔部材７が複数箇所にわたって埋設固定されて
いる。ボルト８を上層１のボルト貫通孔1aに挿通させ、
ねじ孔部材７に螺合させて、移動板３を上層１に固定す
る。移動板３の上層１への固定はその他の適宜の態様
（例えばアンカー部材による固定、溶接による固定等）
を採ることができる。

ケーシング４は、実質的に相対向する固定側板10,10か
らなるが、本実施例では更に該固定側板10,10の両端に
配された間隔部材11,11が付加される。間隔部材11は固
定側板10,10相互の間隔を保持するものであって、固定
側板10の形状によっては適宜省略される。固定側板10並
びに間隔部材11はコンクリート製のプレキャスト部材で
あり、工場で生産される。

固定側板10と間隔部材11とにより形成されるケーシング
４の内部空間Ｉ内に移動板３が挿入されることになる
が、この内部空間Ｉの移動板３の板面直角方向の隙間は
わずかであり、また、移動板３の板面に沿う方向の隙間
は十分な移動域を存する。

移動板３の板面3Aに対向するケーシング４の内面、換言
すれば固定側板10の内面は、移動板３の板面3Aと同様、
平滑（鏡面状）に仕上げられる。

ケーシング４は、相対向する固定側板10,10の両端に間
隔部材11,11を挟み込んでこれらの部材を貫通して緊張
部材（PC鋼棒）12を配し、該緊張部材12を緊張すること
により、側面部への液密が図られる。

ケーシング４は更に固定側板10を上下に貫通する緊張部
材（PC鋼棒、PCワイヤ）14により下層２に緊張力をもっ
て固定され、下層２との液密が確保される。間隔部材11
もまた適宜に緊張材（図示せず）をもって下層２に固定
されうる。

移動板３とケーシング４の固定側板10との対向面間には
スペーサ20が配される。

スペーサ20は移動板３と固定側板10との間隙を保持する
とともに移動板３及び又は固定側板10とのすべりを図
る。

第３図及び第４図にスペーサ20の取付け態様を示す。

第３図はスペーサ20を移動板３に埋め込んで固着した態
様を示し、固定側板10との間で摺接する。スペーサ20を
固定側板10に埋め込んで固定し、移動板３との間で摺接
する逆の態様も勿論可能である。

第４図（ａ）はスペーサ20を浮遊状態で配する態様を示
す。スペーサ20は固定側板10（または移動板３）に固定
支持されたスペーサ保持体21に囲まれて脱落することな
く支持される。スペーサ保持体21の取付けは複数による
もの（第４図（ｂ）参照）、１本の鈎状部材によるもの
（第４図（ｃ）参照）等があるが、その他の適宜の態様
を採ることができる。

粘性体５はケーシング４の内部空間Ｉ内に充分に満たさ
れる。

しかして、ケーシング４内には移動板３の外面3Aと固定
側板10の内面4Aとの対向面、及びこの対向面間に介在す
る粘性体５により「粘性せん断抵抗発生部」が構成され
る。

第５図は本装置Ｈの構造物における配置態様を示す。

図は高層架構Ｊの平面を示し、Ｐは柱部材であり、各柱
部材Ｐ間に梁部材Ｂが架け渡されている。本装置HxとH
x、及びHyとHyとは互いにｘ方向及びｙ方向に相平行し
て配され、HxとHyとは90°位相をずらせて配されてい
る。

本装置Ｈは高層架構Ｊの所要の階層に配されるものであ
るが、場合によっては２層を貫通して取り付けることも
できる。

更に、独立の高層架構に限らず、鉄道、道路等の高層架
構Ｋ（第５図点線表示）にも適用されるものである。

次に、本実施例装置Ｈの作用について延べる。

今、構造物J,Kに地震、風その他の原因による変位を惹
起する外力が加わったとすると、構造物J,Kは強制振動
を起こし、構造物J,Kの各階層間に相対変位が生ずる。
本装置の設置された階層において、上層１には移動板３
が固定され、下層２にはケーシング４が固定されてお
り、また、スペーサ20により板面3A、4Aの隙間を保持す
る以外は変位が自由とされているので、上記の相対変位
は移動板３とケーシング４との板面に沿う方向の相対変
位となってあらわれる。そして、この両者間には粘性体
５が介在しているので、両者の相対向する面に粘性せん
断抵抗が働き、構造物の各階層間の相対運動を阻止する
抵抗力となって作用する。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能
である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内
に包含されるものである。

移動板３はコンクリート製の外、鋼板あるいは合成
樹脂製好ましくは繊維強化合成樹脂製の板等の適宜のも
のを採用することができる。

ケーシング４は第６図（ａ）〜（ｃ）（いずれも平
面図）に示すように固定側板10のみで構成されうる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はその一実施例の
側断面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線断面図、第３図及
び第４図は本装置のスペーサの取付け態様図、第５図は
構造物における本装置の配置態様図、第６図はケーシン
グの他の態様を示す平面図である。１…上層、２…下層、３…移動板、3A…移動板外面、４
…ケーシング、4A…ケーシング内面、５…粘性体、10…
固定側板、14…緊張部材、20…スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川恵三神奈川県大和市西鶴間１―９―４ (56)参考文献特公平３−72783（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多層構造よりなる構造物において、上層（１）に固定され、外面（3A）が平滑に形成された
移動板（３）と、プレキャストコンクリート製の固定側板（10,10）によ
り箱状に形成され、その内部空間（Ｉ）において前記移
動板（３）を板面に沿う方向に移動自在に収容するとと
もに該移動板（３）に対面する内面（4A）を平滑にさ
れ、下層（２）にプレストレス力により固定されてなる
ケーシング（４）と、前記ケーシング（４）内に充填された粘性体（５）とか
らなり、前記移動板（３）の外面（3A）と前記ケーシング（４）
の内面（4A）とは微小間隙をもって対置され、前記移動板（３）の外面（3A）と前記ケーシング（４）
の内面（4A）と、並びにこれらの面（3A,4A）の間に介
在する粘性体（５）とにより粘性せん断抵抗発生部位を
形成してなる、ことを特徴とする構造物用振動減衰装置。
【請求項２】移動板はコンクリート製である特許請求の
範囲第１項に記載の構造物用振動減衰装置。