JPH0686747B2 - 可変剛性装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は制震構造物に用いられる可変剛性装置に関する
もので、柱梁架構とその中に組み込んだ壁またはブレー
ス等の制震要素との接続状態を変えることにより、構造
物の剛性を可変とするものである。

〔従来の技術〕

出願人は特開昭62-268479号において、従来の受身の耐
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った制震方法を提案し
ている。

また、剛性を変化させる手段としては、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、あるいは柱また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
させるものを種々提案している（特開昭63-70734号公
報、特開昭63-114770号、特願昭62-285069号、特願昭62
-285070号、特願昭62-289780号等参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は上述のような可変剛性建物における剛性可変の
一手段として、新たに建物の変形状態を任意の変形状態
で変えることのできる効率の良い可変剛性装置を提供し
ようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

以下、本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。

本発明の可変剛性装置Ａは流動体を閉じ込めた３つのシ
リンダー、すなわち中央の第１シリンダー１と、第１シ
リンダー１の両側に対称に設けた２個の第２シリンダー
1a,1bとからなる。第１シリンダー１の両端は軸方向に
中空ロッド状に延び、第２ロッド3a,3bとして先端には
第２シリンダー1a,1b内を移動する第２ピストン2a,2bが
一体に形成されている。一方、第１シリンダー１内を移
動する第１ピストン２は軸方向両側に延びる第１ロッド
３を有し、この第１ロッド３は、第２シリンダー1a,1b
の第２ロッド3a,3b内および第２ピストン2a,2b内を摺動
可能であり、さらに第２シリンダー1a,1bを貫通する。
流動体を封入した各シリンダー1,1a,1bの各ピストン2,2
a,2bの両側の油圧室はそれぞれ開閉バルブ5,5a,5bを有
する連結管4,4a,4bで連結されている。また第２ピスト
ン2a,2bと第２シリンダー1a,1bの内壁とは所定のバネ定
数を有するバネ6a,6bを介して連結されている。

この可変剛性装置Ａを構造物に適用する場合には柱梁架
構（以下、フレームという）と、フレーム内のブレース
13あるいは壁といった耐震要素との連結部に可変剛性装
置Ａを介在させ、例えば第１ロッド３をフレームの梁12
と連結し、両第２シリンダー1a,1bをフレーム内のブレ
ース13または壁と連結する（第６図参照）。逆に、第１
ロッド３をブレース13または壁と連結し、第２シリンダ
ー1a,1bを梁12と連結してもよく、また第１ロッド３で
なく、第１シリンダー１を連結するようにしてもよい。

〔作用〕

次に、本発明の可変剛性装置Ａの駆動状態を第３図〜第
４図の駆動図を参照しながら説明する。なお、図中△は
フレームの梁12への連結位置を示し、▲はブレース13へ
の連結位置を示し、これらは第６図の連結状態に対応す
る。

（１）第２図はバルブ5,5a,5bの全てが閉状態であり、
ピストン2,2a,2bと全シリンダー1,1a,1bは全てロックさ
れる。

この状態はブレース13の剛性が全て効いて一番高い剛性
となる。また、周期は一番短い。

（２）第３図は第２シリンダー側のバルブ5a,5bが開状
態、第１シリンダー側のバルブ５が閉状態であり、第１
ピストン２と第１シリンダー１はロックされているが、
第２ピストン2a,2bと第２シリンダー1a,1bはバネ6a,6b
を介してつながっているため、バネ6a,6bの剛性が効い
てくる。

これにより、ブレース13はバネ6a,6bとの連成系とな
り、中間的な剛性が実現できる。

（３）第４図はバルブ5,5a,5bの全てが開状態であり、
ピストン2,2a,2bはそれぞれシリンダー1,1a,1bに対して
自由に動くことができる。

これにより、ブレース13は全く効かなくなり、フレーム
のみの軟らかい剛性となる（バルブ５のみの開状態でも
効果は同じ）。

〔実施例〕

次に図示した実施例について説明する。

第５図は本発明の可変剛性装置Ａの設置例を示したもの
で、可変剛性装置Ａの内部構造を第１図に示している。

本実施例では両側の柱11は上下の梁12で構成されるフレ
ームと該フレーム内にハ字状に配したブレース13の頂部
とを切り離し、可変剛性装置Ａで連結している。

第１図に示されるように、中央の第１シリンダー１のピ
ストン２は軸方向両側にロッド３が延び、内部の流動体
はバルブ５が開のとき連結管４を流れる。両側の第２シ
リンダー1a,1bとピストンロッド3a,3bは第１シリンダー
１と一体の中空ロッドであり、内部を第１シリンダーの
ロッド３が貫通している。ピストン2a,2bはバルブ5a,5b
が開のとき流動体が連結管4a,4bを流れ、第１シリンダ
ー１と一体に移動する。また、第２シリンダーのピスト
ン2a,2bは第２シリンダー1a,1bの内壁とバネ6a,6bで連
結されており、前述のように第１シリンダーのバルブ５
が閉で、第２シリンダーのバルブ5a,5bが開のとき、バ
ネ6a,6bの剛性が効き、中間的な剛性が得られる。

第７図はこのような３段階の剛性を荷重変位図として示
したもので、フレーム剛性をk_F、ブレース剛性をk_B、装
置バネ剛性をk_Sとしたとき、上述の中間的な剛性は、 k_F+(1/k_B+1/k_S)^-1 となる。

第６図は第５図における取付け部の詳細を示したもの
で、ハ字状のブレース13の頂部のガセットプレート14と
第２シリンダー1a,1bを連結プレート15,16を介してボル
トで連結している。この連結部分は上下の変形を吸収す
るため、ボルト孔17を長孔としている。第１ロッド３の
両端はクレビス接合により、連結部材18に接合され、こ
の連結部材18の梁12への固定位置にはリブ状の補強プレ
ート19が取付けられている。

〔発明の効果〕 流動体を閉じ込めた３つのシリンダーを上述のように
連結し、バルブを開閉することで、ピストンの移動を拘
束、自由、バネ抵抗の３状態に制御することができる。

ピストンがどの位置にあっても、バルブを開閉するこ
とで、３状態を実現でき、建物の剛性を任意の変形状態
で変えることができる。

ピストン拘束時は流動体の圧縮性により、保持力を発
揮するため、バルブの駆動装置は小さな制御力で済み、
例えば電磁バルブなども使用することができる。

中間的な剛性をバネで実現するため、バルブの開度で
調整するのに比べて、ダンパー効果が過大とならず、安
定して一定の剛性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の可変剛性装置の構造の概要を示す鉛直
断面図、第２図〜第４図は可変剛性装置の作用を説明す
るための断面図、第５図は可変剛性装置の組込み位置の
一例を示す正面図、第６図は第５図における装置取付け
の詳細を示す正面図、第７図は本発明の可変剛性装置に
よる３段階の剛性の関係を示す荷重変位図である。 Ａ……可変剛性装置、 １……第１シリンダー、1a,1b……第２シリンダー、２
……第１ピストン、2a,2b……第２ピストン、３……第
１ロッド、3a,3b……第２ロッド、4,4a,4b……第２連結
管、5,5a,5b……開閉バルブ、6a,6b……バネ、 11……柱、12……梁、13……ブレース

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央の第１シリンダーと該第１シリンダー
   の両側に対称に設けた２個の第２シリンダーとからな
   り、前記両第２シリンダー内を移動する第２ピストンは
   前記第１シリンダーの両端より軸方向に延びる中空の第
   ２ロッドを有し、該第１シリンダーと一体に形成され、
   前記第１シリンダー内を移動する第１ピストンは該第１
   ピストンの両側軸方向に延び、前記第２シリンダーの第
   ２ロッド、第２ピストンおよび該第２シリンダーを貫通
   する第１ロッドを有し、流動体を封入した前記各シリン
   ダーのピストン両側の油圧室はそれぞれ開閉バルブを有
   する連結管で連結され、かつ前記第２ピストンと前記第
   ２シリンダーの内壁とがバネを介して連結されているこ
   とを特徴とする可変剛性装置。