制震構造体験装置
【課題】この発明は、建造物の制震構造の原理や仕組み、さらには、地震等の揺れを抑制・減衰する様子を顧客等に伝えるための制震構造体験装置に関する。
【解決手段】この発明の制震構造体験装置1は、振動台2上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体3間の下端部に横架された底部床板4と、該底部床板4と所定間隔をあけた上方に前記柱体3間に横架された上部床板5とを具備する家屋模型6に、振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパー7が設けられた制震構造体験装置1であって、ダンパー7が、図4に示すように、底部床板4上面に開口部8が上方に向くようにして設けられた箱体9と、該箱体9内部に設けられた抵抗体10と、上部床板5に一端側が取付けられ、他端側が箱体9内部の抵抗体10内に埋没する芯部材11とを具備している。
【解決手段】この発明の制震構造体験装置1は、振動台2上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体3間の下端部に横架された底部床板4と、該底部床板4と所定間隔をあけた上方に前記柱体3間に横架された上部床板5とを具備する家屋模型6に、振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパー7が設けられた制震構造体験装置1であって、ダンパー7が、図4に示すように、底部床板4上面に開口部8が上方に向くようにして設けられた箱体9と、該箱体9内部に設けられた抵抗体10と、上部床板5に一端側が取付けられ、他端側が箱体9内部の抵抗体10内に埋没する芯部材11とを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、建造物の制震構造の原理や仕組み、さらには、地震等の揺れを抑制・減衰する様子を顧客等に伝えるための制震構造体験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
日本に建てられている建造物は、日本の風土上、地震が頻繁に起こることを考慮して、地震の揺れに対する対策が施されている。そのような建築法としては、以下のようなものが考案されている。
【0003】
例えば、図10に示すように、柱101と梁102との間に形成される空間部分をブレース103で補強することによって、地震の揺れに耐え得る耐震構造104が挙げられる。しかし、このような耐震構造104においては、前述のように補強をすることで、1階等の低層階は地震の揺れに耐えることができるものの、揺れ幅は地上からの距離に略比例して大きくなる。そのため、高層の建造物においては、地震の揺れに耐えることができないと共に、低層の建造物においても、揺れが大きく、家具が倒れたり、窓ガラスが割れる等して、建造物内部の人が負傷する可能性があり、また、その揺れにより建造物内部の人が転倒し負傷する可能性がある。
【0004】
そして、図11に示すように、基礎部分105とその上部の建物部分106との間に免震装置107、すなわち、地震の揺れを吸収するための積層ゴムや、柱の真下に設置されたすべり材がPTFE等で表面処理を施された鋼板の上を滑る、滑り支承等を介在させることで、地震の揺れが建物部分106に伝わらないようにする免震構造108が挙げられる。しかし、このような免震構造108においては、上述したような構造を施工するための費用が高く、経済上の問題がある。さらに、地震の際には、建物部分106が地震の揺れ方向に若干動くため、その周囲に約数10センチ程度の余分な空間が必要となったり、また、免震装置107が正確に稼動するかどうかの定期点検が必要になる等の問題が生じる。
【0005】
そのため、上述した耐震構造や免震構造の問題点を解決すべく、制震構造が考案されている。すなわち制震構造とは、例えば、図12に示すように、中柱201と、外柱202と、横架材203とから構成される軸組フレーム204内に、複数の辺材205から構成されるやぐらフレーム206と、該やぐらフレーム206と横架材203との間に粘弾性ダンパー207が設けられたものである。そして粘弾性ダンパー207は、芯プレート208が、外プレート209内部の粘弾性体にその両側面を挟持されている。これにより、地震による建造物自体の揺れを抑制することができると共に、これらを建造物に設置する際には、上述の免震構造と比較して費用もかからないことから注目されている。(例えば特許文献1)
【0006】
【特許文献1】特開2005−282230号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、ダンパー等を用いた、例えば上述のような、制震構造を建造物に取入れる際には、顧客に対して該制震構造の原理や仕組みを説明する機会が多く存在し、また、会社における新人研修等においても制震構造の原理や仕組みを新入社員に十分に理解させる必要があった。しかし、制震構造の原理や仕組みを実物を見ただけでは到底理解することはできず、また、原理や仕組みを理解することができたとしても、地震の揺れを該制震構造がどのように抑制し、また、減衰していくのかということを、イメージすることは困難であった。さらに、原寸大の建造物の模型を作成し、地震発生装置にて該建造物を揺らす等の大掛かりな実験をその説明の度に行うわけにいかず、顧客等に制震構造の説明を行うのが困難であった。
【0008】
この発明は上記のような種々の課題を解決することを目的としてなされたものであって、大掛かりな設備を必要とせず、また、大掛かりな実験を行うことなく、顧客等に対して建造物に取付けられた制震構造の原理や仕組み、さらには地震の揺れを減衰、または抑制する様子を容易に理解させることのできる制震構造体験装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、請求項1記載の制震構造体験装置は、地震を想定した揺れを再現する振動装置を内部に具備する振動台上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体間の下端部に横架された底部床板と、該底部床板と所定間隔をあけた上方に前記柱体間に横架された上部床板とを具備する家屋模型に、前記振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパーが設けられた制震構造体験装置であって、前記ダンパーが、前記底部床板上面に開口部が上方に向くようにして設けられた箱体と、該箱体内部に設けられた抵抗体と、前記上部床板に一端側が取付けられ、他端側が前記箱体内部の抵抗体内に埋没する芯部材とを具備することを特徴としている。
【0010】
請求項2記載の制震構造体験装置は、前記抵抗体が、複数の小片から形成されることを特徴としている。
【0011】
請求項3記載の制震構造体験装置は、前記小片が合成樹脂からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
請求項1記載の制震構造体験装置によれば、家屋模型にダンパーが設けられており、該ダンパーが、底部床板上面に開口部が上方に向くようにして設けられた箱体と、該箱体内部に設けられた抵抗体と、上部床板に一端側が取付けられ、他端側が箱体内部の抵抗体内に埋没する芯部材とを具備している。そのため、振動装置が発生する振動が振動台上面を振動させ、さらに、家屋模型を振動させた際に、ダンパーが該振動を吸収し、家屋模型の振動が抑制される。そのため、実際の構造からは、理解することが困難である制震構造の原理や仕組み、さらには該制震構造が振動を抑制・減衰する様子を、大掛かりな実験を行わずとも顧客等が容易に理解することができる。
【0013】
請求項2記載の制震構造体験装置によれば、抵抗体が、複数の小片から形成されてるので、家屋模型の振動が抑制・減衰される様子が、視覚的により一層理解しやすくなる。
【0014】
請求項3記載の制震構造体験装置によれば、抵抗体が合成樹脂からなるので、例えば、ゲルや粘性流体等と比較して取扱いが容易であり、また、装置本体のメンテナンスも容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
この発明における制震構造体験装置の最良の実施形態について、以下に説明する。この実施形態の制震構造体験装置1は、図2に示すように、地震を想定した揺れを再現する振動装置を内部に具備する振動台2上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体3間の下端部に横架された底部床板4と、該底部床板4と所定間隔をあけた上方に前記柱体3間に横架された上部床板5とを具備する家屋模型6に、振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパー7が設けられた制震構造体験装置1であって、ダンパー7が、図4に示すように、底部床板4上面に開口部8が上方に向くようにして設けられた箱体9と、該箱体9内部に設けられた抵抗体10と、上部床板5に一端側が取付けられ、他端側が箱体9内部の抵抗体10内に埋没する芯部材11とを具備している。そして、必要に応じて、抵抗体10が合成樹脂から形成されている。
【0016】
前記振動台2は、地震の揺れを再現する振動装置(不図示)を内部に具備している。そして、振動装置は、振動台2の上面のみを略水平方向に振動させるものであり、実際の地震における横揺れを想定した揺れを再現するものである。また、これらの機構は、例えば、モーターの主軸に設けられた偏心輪の偏心回転運動等によって振動を発生させるもの(不図示)であるが、これらの機構は特に限定されるものではなく、周知の技術を適宜選択して用いることができる。そして、振動台2の前側面には、図1に示すように、操作部12が設けられており、該操作部12には、振動装置の電源を入切可能とする主電源13と、該振動装置の振動の強弱を調節可能とするつまみ14とを具備している。また、操作部12には、図1に示すように、操作方法や、制震構造体験装置1の目的等が記載された説明パネル15が適宜設けられていてもよい。そして、振動装置を作動させ、振動台2の上面が振動している際には、振動台2本体も若干振動するため、該振動台2が床面と接する箇所には、これらの振動が床面に伝わらないように、例えばゴム製の防振板を設けたり、図1に示すように、ゴム製の足部16等が設けられていることが好ましい。
【0017】
前記家屋模型6は、図2に示すように、略垂直方向に互いに略平行に立設され、且つ、弾性を有する柱体3間の下端部に横架された底部床板4と、該底部床板4と所定間隔をあけた上方に前記柱体3間に横架された上部床板5とを具備している。そして、柱体3は、振動台2の上面が振動した際に、肉厚方向に変形可能となるように薄板状に形成され、図1に示すように、該振動台2の上面の振動方向と略垂直方向に幅広となるように立設されている。さらに、柱体3は、振動台2の上面が振動する際には、図2に示すように、該振動方向に撓むが、これらの撓みに対して塑性変形しないような、合成樹脂材料等が用いられる。しかし、これらの材料は、上述のような撓みに耐え得るものであれば、特に限定されるものではなく、金属製であってもよい。また、本実施形態においては、図1に示すように、家屋模型6を形成する際には、4本の柱体3が用いられているが、これらの本数は、他の部材を支持し、振動装置が発生する振動に耐え得るものであれば適宜変更することができる。
【0018】
前記底部床板4は、図4に示すように、略矩形に形成された板状の部材であって、4本の柱体3の下端部に、図3に示すように、該底部床板4の両側面がネジ17aにより該柱体3と固定されている。また、底部床板4は、本実施形態のように、軽量で成形性の容易な合成樹脂等から形成されていることが好ましいが、金属製の部材を用いてもよい。そして、底部床板4は、図2示すように、固定部材18を介して振動台2の上面とネジ17bにより固定されており、また、固定部材18と底部床板4とは、接着剤やネジ止め、さらには、該固定部材18と該底部床板4とが一体となって成形される等して、連結されている。
【0019】
前記上部床板5は、図1に示すように、底部床板4と同様の材料で略矩形に形成された部材であって、図3に示すように、底部床板4と所定間隔をあけた上方に、該上部床板5の両側面が支持部材19を介して柱体3と固定されている。そして、支持部材19は、図5に示すように、上部床板5の側面に取付けられた凸状部材19aと、該凸状部材19aと嵌合するように形成された凹状部材19bと、該凸状部材19aと該凹状部材19bとに形成された軸孔19cに挿通される軸部19dとを具備している。そして、凸状部材19aと上部床板5の側面とは接着剤等で取付けられており、また、該凸状部材19aと凹状部材19bとは、それぞれに設けられた軸孔19cに軸部19dが挿通されることで連結され、さらに、凹状部材19bと柱体3とは、該凹状部材19bに形成されたネジ孔19eを用いて、ネジ17cで固定されている。このようにして、支持部材19を介して上部床板5と柱体3とが回動自在に連結されることによって、図2に示すように、振動装置が発生する振動により、家屋模型6が略水平方向に揺れる際には、柱体3に固定された上部床板5が家屋模型6全体の揺れを制限することがないので、ダンパー7が吸収する揺れを正確に視認することができる。
【0020】
さらに、柱体3の上端部には、図2に示すように、切妻屋根形状に形成された屋根部材20が、上部床板5と所定間隔をあけた上方に、該屋根部材20の両側面が該柱体3とネジ17dで固定されている。また、屋根部材20の形状は、本実施形態の形状に限定されるものではなく、その他の例えば陸屋根や片流れ屋根等であってもよい。
【0021】
前記ダンパー7は、底部床板4上面に開口部8が上を向くように設けられた箱体9と、該箱体9内部に設けられた抵抗体10と、上部床板5に一端側が取付けられ、他端側が前記抵抗体10内に埋没する芯部材11とを具備している。そして、箱体9は略直方体に形成されると共に、図4に示すように、該箱体9の底部には開口部8の面積よりも若干大きく形成された底板21が設けられており、該底板21を介して底部床板4とネジ17eにより固定されている。また、箱体9は内部の抵抗体10や芯部材11の様子が外部から視認することができるように、透明な合成樹脂等から形成されていることが好ましい。そして、振動台2の上面が振動した際に、芯部材11の両側面と、箱体9の内側面とが接触しないように、振動方向に長尺に形成されている。
【0022】
前記抵抗体10は、図4に示すように、箱体9内部に設けられており、これらは本実施形態においては、米粒程度の大きさの略球状の合成樹脂からなる多数の小片が用いられている。そして、抵抗体10は、ゲルや粘性流体等などの芯部材11の動きに対して、抵抗を与えるものであれば特に限定されるものではなく適宜選択することができるが、外見上の振動の抑制や減衰の程度や、メンテナンス等を考慮すると本実施形態のように、合成樹脂等の小片を使用することが好ましい。さらに、小片の形状も、本実施形態のものに限定されるものではなく、例えば楕円体や直方体等その他の形状であってもよい。また、抵抗体10を合成樹脂とすることで、特別な加工を施すことなく、例えばポリプロピレンのペレット等をそのまま使用することも可能であるが、その他にガラス製のビーズ等を使用することも可能である。そして、抵抗体10は、図4に示すように、芯部材11の下端部が、例えば1〜3cm程度埋没するように設けられており、また、箱体9の開口部8付近にまで抵抗体10が設けられている場合には、振動台2の上面の振動により、抵抗体10が箱体9外部に飛出す可能性があるため、該開口部8から抵抗体10の最上面までは、例えば少なくとも1cm程度の間隔を設けてあることが好ましい。また、本実施形態においては、透明の箱体9に対して、透明の抵抗体10を使用した際には、該抵抗体10の存在を外部から視認しずらいので、例えば、水色や薄いピンク等に着色している。
【0023】
前記芯部材11は、図4に示すように、振動台2の上面の振動方向に幅広に形成された板状の部材であって、本実施形態のように真鍮や、アルミニウム等の金属を始めとして、その他合成樹脂等から形成することができる。また、芯部材11の上端には該芯部材11と垂直方向に固定板部22が設けられている。そして、固定板部22の略中央から垂直下方に伸びる芯部材11は、上部床板5を上下方向に貫通するように形成された貫通孔23に挿通されると共に、該固定板部22が該上部床板5の上面にネジ17fで固定されている。また、芯部材11の上部床板5への取付方法は、上述のように該上部床板5に貫通孔23を設けずに、固定板部22を該上部床板5の下面に直接取付けてもよい。また、芯部材11の下端部は、上述したように、抵抗体10に例えば1〜3cm程度埋没している。さらに、芯部材11は箱体9と非接触となるように上部床板5に固定されると共に、振動台2上面が振動した際にも、芯部材11の振動方向の両側面と箱体9の内側面とが接触しないように、該芯部材11の幅方向の長さは、箱体9の幅方向の長さよりも小さく形成されている。また、図4に示す芯部材11の振動方向の両側面の面積は、家屋模型6の揺れが抑制される程度に応じて適宜変更することができ、該芯部材11の形状も、本実施形態のような板状の部材ではなく、例えば球体等その他の形状であってもよい。
【0024】
以上のようにして、制震構造体験装置1が構成されており、さらに、本実施形態においては、図1に示すように、該制震構造体験装置1と比較対象となる、耐震構造体験装置24と、免震構造体験装置25と、参照構造体26とが、該制震構造体験装置1と共に振動台2上に配置されている。
【0025】
耐震構造体験装置24は、図7に示すように、制震構造体験装置1に用いられるものと同様の構成を具備する家屋模型6において、柱体3が、底部床板4と上部床板5との間に振動方向に形成する面、及び、柱体3が、該上面床板5と屋根部材20との間に振動方向に形成する面に、対角線上にブレース27が設けられている。また、ブレース27は、本実施形態においては、伸縮性を有する材料から形成されているが、これらは伸縮性を有しない材料を用いてもよく、適宜選択することができる。
【0026】
免震構造体験装置25は、図8に示すように、制震構造体験装置1に用いられるものと同様の構成を具備する家屋模型6において、固定部材18と、底部床板4との間に、免震部材28を具備している。そして、免震部材28は、回転ローラー28aを具備し、振動台2の上面の振動方向と同方向に摺動可能となっており、また、該免震部材28から上方の家屋模型6が滑り落ちることのないような構造となっている(不図示)。
【0027】
参照構造体26は、図9に示すように、制震構造体験装置1に用いられるものと同様の構成を具備する家屋模型6と同様であって、該参照構造体26は、地震対策がなされていない建造物を想定し、上述したような、制震構造体験装置1、耐震構造体験装置24、及び免震構造体験装置25等の地震対策がなされた構造との比較のために用いられる。
【0028】
以上のように構成された、本実施形態に係る制震構造体験装置1の使用方法を以下に説明する。
【0029】
図1に示す振動台2の操作部12の主電源13を入れ、適宜つまみ14を回転させ、家屋模型6の固有振動と一致するように振動台2上面の振動の強さを調節する。これにより、図2に示すように、制震構造体験装置1の家屋模型6において、該家屋模型6の底部床板4に、振動台2上面の振動が伝わるが、ダンパー7の抵抗体10によって該振動が吸収される。そのため、図9に示すように、激しく揺れる参照構造体26と比較して、家屋模型6の揺れが抑制・減衰されていることを容易に視認することができる。さらに、図6に示すように、家屋模型6の背面に、該家屋模型6の揺れの程度の確認を容易にするために、その表面に目盛り29が刻まれた目盛板30が設けられていてもよい。また、図1に示すように、制震構造体験装置1の周囲に配置された耐震構造体験装置24においては、図7に示すように、家屋模型6の底部床板4に、振動台2上面の振動が伝わるが、ブレース27が該振動を抑制するため、図9に示す参照構造体26と比較して、家屋模型6の揺れが若干抑制されていることを容易に視認することができる。また、制震構造体験装置1の周囲に配置された免震構造体験装置25においては、図8に示すように、家屋模型6の底部床板4に、振動台2上面の振動が伝わるが、免震部材28を具備するため、該免震部材28の上方の家屋模型6に該振動がほとんど伝わることがないので、図9に示す参照構造体26と比較して、家屋模型6の揺れが抑制されていることを容易に視認することができる。
【0030】
さらに、各体験装置を互いに比較することで、制震構造、耐震構造、及び免震構造が地震の際にどのようにその揺れを抑制・減衰しているかを容易に比較することができると共に、視覚を通じて、建造物に用いられる制震構造を始めとした、これらの構造の原理や仕組みを理解することができる。また、図1に示す各体験装置等の配置は、本実施形態に限定されるものではなく適宜変更することができ、また、制震構造体験装置1の周囲に配置される体験装置も、上述したものを始めその他の地震対策が施された体験装置であってもよく、適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明に係る制震構造体験装置1は、本実施形態のように顧客等に説明する状況だけでなく、物理学の実験等においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本実施形態に係る制震構造体験装置とその他の体験装置の全体斜視図
【図2】本実施形態に係る制震構造体験装置の正面図
【図3】本実施形態に係るダンパーの拡大正面図
【図4】本実施形態に係るダンパーの拡大斜視図
【図5】本実施形態に係る支持部材の拡大斜視図
【図6】他の実施形態に係る制震構造体験装置の正面図
【図7】本実施形態に係る耐震構造体験装置の正面図
【図8】本実施形態に係る免震構造体験装置の正面図
【図9】本実施形態に係る参照構造体の正面図
【図10】従来の耐震構造を示す概略図
【図11】従来の免震構造を示す概略図
【図12】従来の制震構造に使用される部材の拡大図
【符号の説明】
【0033】
1 制震構造体験装置
2 振動台
3 柱体
4 底部床板
5 上部床板
6 家屋模型
7 ダンパー
8 開口部
9 箱体
10 抵抗体
11 芯部材
【技術分野】
【0001】
この発明は、建造物の制震構造の原理や仕組み、さらには、地震等の揺れを抑制・減衰する様子を顧客等に伝えるための制震構造体験装置に関する。
【背景技術】
【0002】
日本に建てられている建造物は、日本の風土上、地震が頻繁に起こることを考慮して、地震の揺れに対する対策が施されている。そのような建築法としては、以下のようなものが考案されている。
【0003】
例えば、図10に示すように、柱101と梁102との間に形成される空間部分をブレース103で補強することによって、地震の揺れに耐え得る耐震構造104が挙げられる。しかし、このような耐震構造104においては、前述のように補強をすることで、1階等の低層階は地震の揺れに耐えることができるものの、揺れ幅は地上からの距離に略比例して大きくなる。そのため、高層の建造物においては、地震の揺れに耐えることができないと共に、低層の建造物においても、揺れが大きく、家具が倒れたり、窓ガラスが割れる等して、建造物内部の人が負傷する可能性があり、また、その揺れにより建造物内部の人が転倒し負傷する可能性がある。
【0004】
そして、図11に示すように、基礎部分105とその上部の建物部分106との間に免震装置107、すなわち、地震の揺れを吸収するための積層ゴムや、柱の真下に設置されたすべり材がPTFE等で表面処理を施された鋼板の上を滑る、滑り支承等を介在させることで、地震の揺れが建物部分106に伝わらないようにする免震構造108が挙げられる。しかし、このような免震構造108においては、上述したような構造を施工するための費用が高く、経済上の問題がある。さらに、地震の際には、建物部分106が地震の揺れ方向に若干動くため、その周囲に約数10センチ程度の余分な空間が必要となったり、また、免震装置107が正確に稼動するかどうかの定期点検が必要になる等の問題が生じる。
【0005】
そのため、上述した耐震構造や免震構造の問題点を解決すべく、制震構造が考案されている。すなわち制震構造とは、例えば、図12に示すように、中柱201と、外柱202と、横架材203とから構成される軸組フレーム204内に、複数の辺材205から構成されるやぐらフレーム206と、該やぐらフレーム206と横架材203との間に粘弾性ダンパー207が設けられたものである。そして粘弾性ダンパー207は、芯プレート208が、外プレート209内部の粘弾性体にその両側面を挟持されている。これにより、地震による建造物自体の揺れを抑制することができると共に、これらを建造物に設置する際には、上述の免震構造と比較して費用もかからないことから注目されている。(例えば特許文献1)
【0006】
【特許文献1】特開2005−282230号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、ダンパー等を用いた、例えば上述のような、制震構造を建造物に取入れる際には、顧客に対して該制震構造の原理や仕組みを説明する機会が多く存在し、また、会社における新人研修等においても制震構造の原理や仕組みを新入社員に十分に理解させる必要があった。しかし、制震構造の原理や仕組みを実物を見ただけでは到底理解することはできず、また、原理や仕組みを理解することができたとしても、地震の揺れを該制震構造がどのように抑制し、また、減衰していくのかということを、イメージすることは困難であった。さらに、原寸大の建造物の模型を作成し、地震発生装置にて該建造物を揺らす等の大掛かりな実験をその説明の度に行うわけにいかず、顧客等に制震構造の説明を行うのが困難であった。
【0008】
この発明は上記のような種々の課題を解決することを目的としてなされたものであって、大掛かりな設備を必要とせず、また、大掛かりな実験を行うことなく、顧客等に対して建造物に取付けられた制震構造の原理や仕組み、さらには地震の揺れを減衰、または抑制する様子を容易に理解させることのできる制震構造体験装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、請求項1記載の制震構造体験装置は、地震を想定した揺れを再現する振動装置を内部に具備する振動台上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体間の下端部に横架された底部床板と、該底部床板と所定間隔をあけた上方に前記柱体間に横架された上部床板とを具備する家屋模型に、前記振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパーが設けられた制震構造体験装置であって、前記ダンパーが、前記底部床板上面に開口部が上方に向くようにして設けられた箱体と、該箱体内部に設けられた抵抗体と、前記上部床板に一端側が取付けられ、他端側が前記箱体内部の抵抗体内に埋没する芯部材とを具備することを特徴としている。
【0010】
請求項2記載の制震構造体験装置は、前記抵抗体が、複数の小片から形成されることを特徴としている。
【0011】
請求項3記載の制震構造体験装置は、前記小片が合成樹脂からなることを特徴としている。
【発明の効果】
【0012】
請求項1記載の制震構造体験装置によれば、家屋模型にダンパーが設けられており、該ダンパーが、底部床板上面に開口部が上方に向くようにして設けられた箱体と、該箱体内部に設けられた抵抗体と、上部床板に一端側が取付けられ、他端側が箱体内部の抵抗体内に埋没する芯部材とを具備している。そのため、振動装置が発生する振動が振動台上面を振動させ、さらに、家屋模型を振動させた際に、ダンパーが該振動を吸収し、家屋模型の振動が抑制される。そのため、実際の構造からは、理解することが困難である制震構造の原理や仕組み、さらには該制震構造が振動を抑制・減衰する様子を、大掛かりな実験を行わずとも顧客等が容易に理解することができる。
【0013】
請求項2記載の制震構造体験装置によれば、抵抗体が、複数の小片から形成されてるので、家屋模型の振動が抑制・減衰される様子が、視覚的により一層理解しやすくなる。
【0014】
請求項3記載の制震構造体験装置によれば、抵抗体が合成樹脂からなるので、例えば、ゲルや粘性流体等と比較して取扱いが容易であり、また、装置本体のメンテナンスも容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
この発明における制震構造体験装置の最良の実施形態について、以下に説明する。この実施形態の制震構造体験装置1は、図2に示すように、地震を想定した揺れを再現する振動装置を内部に具備する振動台2上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体3間の下端部に横架された底部床板4と、該底部床板4と所定間隔をあけた上方に前記柱体3間に横架された上部床板5とを具備する家屋模型6に、振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパー7が設けられた制震構造体験装置1であって、ダンパー7が、図4に示すように、底部床板4上面に開口部8が上方に向くようにして設けられた箱体9と、該箱体9内部に設けられた抵抗体10と、上部床板5に一端側が取付けられ、他端側が箱体9内部の抵抗体10内に埋没する芯部材11とを具備している。そして、必要に応じて、抵抗体10が合成樹脂から形成されている。
【0016】
前記振動台2は、地震の揺れを再現する振動装置(不図示)を内部に具備している。そして、振動装置は、振動台2の上面のみを略水平方向に振動させるものであり、実際の地震における横揺れを想定した揺れを再現するものである。また、これらの機構は、例えば、モーターの主軸に設けられた偏心輪の偏心回転運動等によって振動を発生させるもの(不図示)であるが、これらの機構は特に限定されるものではなく、周知の技術を適宜選択して用いることができる。そして、振動台2の前側面には、図1に示すように、操作部12が設けられており、該操作部12には、振動装置の電源を入切可能とする主電源13と、該振動装置の振動の強弱を調節可能とするつまみ14とを具備している。また、操作部12には、図1に示すように、操作方法や、制震構造体験装置1の目的等が記載された説明パネル15が適宜設けられていてもよい。そして、振動装置を作動させ、振動台2の上面が振動している際には、振動台2本体も若干振動するため、該振動台2が床面と接する箇所には、これらの振動が床面に伝わらないように、例えばゴム製の防振板を設けたり、図1に示すように、ゴム製の足部16等が設けられていることが好ましい。
【0017】
前記家屋模型6は、図2に示すように、略垂直方向に互いに略平行に立設され、且つ、弾性を有する柱体3間の下端部に横架された底部床板4と、該底部床板4と所定間隔をあけた上方に前記柱体3間に横架された上部床板5とを具備している。そして、柱体3は、振動台2の上面が振動した際に、肉厚方向に変形可能となるように薄板状に形成され、図1に示すように、該振動台2の上面の振動方向と略垂直方向に幅広となるように立設されている。さらに、柱体3は、振動台2の上面が振動する際には、図2に示すように、該振動方向に撓むが、これらの撓みに対して塑性変形しないような、合成樹脂材料等が用いられる。しかし、これらの材料は、上述のような撓みに耐え得るものであれば、特に限定されるものではなく、金属製であってもよい。また、本実施形態においては、図1に示すように、家屋模型6を形成する際には、4本の柱体3が用いられているが、これらの本数は、他の部材を支持し、振動装置が発生する振動に耐え得るものであれば適宜変更することができる。
【0018】
前記底部床板4は、図4に示すように、略矩形に形成された板状の部材であって、4本の柱体3の下端部に、図3に示すように、該底部床板4の両側面がネジ17aにより該柱体3と固定されている。また、底部床板4は、本実施形態のように、軽量で成形性の容易な合成樹脂等から形成されていることが好ましいが、金属製の部材を用いてもよい。そして、底部床板4は、図2示すように、固定部材18を介して振動台2の上面とネジ17bにより固定されており、また、固定部材18と底部床板4とは、接着剤やネジ止め、さらには、該固定部材18と該底部床板4とが一体となって成形される等して、連結されている。
【0019】
前記上部床板5は、図1に示すように、底部床板4と同様の材料で略矩形に形成された部材であって、図3に示すように、底部床板4と所定間隔をあけた上方に、該上部床板5の両側面が支持部材19を介して柱体3と固定されている。そして、支持部材19は、図5に示すように、上部床板5の側面に取付けられた凸状部材19aと、該凸状部材19aと嵌合するように形成された凹状部材19bと、該凸状部材19aと該凹状部材19bとに形成された軸孔19cに挿通される軸部19dとを具備している。そして、凸状部材19aと上部床板5の側面とは接着剤等で取付けられており、また、該凸状部材19aと凹状部材19bとは、それぞれに設けられた軸孔19cに軸部19dが挿通されることで連結され、さらに、凹状部材19bと柱体3とは、該凹状部材19bに形成されたネジ孔19eを用いて、ネジ17cで固定されている。このようにして、支持部材19を介して上部床板5と柱体3とが回動自在に連結されることによって、図2に示すように、振動装置が発生する振動により、家屋模型6が略水平方向に揺れる際には、柱体3に固定された上部床板5が家屋模型6全体の揺れを制限することがないので、ダンパー7が吸収する揺れを正確に視認することができる。
【0020】
さらに、柱体3の上端部には、図2に示すように、切妻屋根形状に形成された屋根部材20が、上部床板5と所定間隔をあけた上方に、該屋根部材20の両側面が該柱体3とネジ17dで固定されている。また、屋根部材20の形状は、本実施形態の形状に限定されるものではなく、その他の例えば陸屋根や片流れ屋根等であってもよい。
【0021】
前記ダンパー7は、底部床板4上面に開口部8が上を向くように設けられた箱体9と、該箱体9内部に設けられた抵抗体10と、上部床板5に一端側が取付けられ、他端側が前記抵抗体10内に埋没する芯部材11とを具備している。そして、箱体9は略直方体に形成されると共に、図4に示すように、該箱体9の底部には開口部8の面積よりも若干大きく形成された底板21が設けられており、該底板21を介して底部床板4とネジ17eにより固定されている。また、箱体9は内部の抵抗体10や芯部材11の様子が外部から視認することができるように、透明な合成樹脂等から形成されていることが好ましい。そして、振動台2の上面が振動した際に、芯部材11の両側面と、箱体9の内側面とが接触しないように、振動方向に長尺に形成されている。
【0022】
前記抵抗体10は、図4に示すように、箱体9内部に設けられており、これらは本実施形態においては、米粒程度の大きさの略球状の合成樹脂からなる多数の小片が用いられている。そして、抵抗体10は、ゲルや粘性流体等などの芯部材11の動きに対して、抵抗を与えるものであれば特に限定されるものではなく適宜選択することができるが、外見上の振動の抑制や減衰の程度や、メンテナンス等を考慮すると本実施形態のように、合成樹脂等の小片を使用することが好ましい。さらに、小片の形状も、本実施形態のものに限定されるものではなく、例えば楕円体や直方体等その他の形状であってもよい。また、抵抗体10を合成樹脂とすることで、特別な加工を施すことなく、例えばポリプロピレンのペレット等をそのまま使用することも可能であるが、その他にガラス製のビーズ等を使用することも可能である。そして、抵抗体10は、図4に示すように、芯部材11の下端部が、例えば1〜3cm程度埋没するように設けられており、また、箱体9の開口部8付近にまで抵抗体10が設けられている場合には、振動台2の上面の振動により、抵抗体10が箱体9外部に飛出す可能性があるため、該開口部8から抵抗体10の最上面までは、例えば少なくとも1cm程度の間隔を設けてあることが好ましい。また、本実施形態においては、透明の箱体9に対して、透明の抵抗体10を使用した際には、該抵抗体10の存在を外部から視認しずらいので、例えば、水色や薄いピンク等に着色している。
【0023】
前記芯部材11は、図4に示すように、振動台2の上面の振動方向に幅広に形成された板状の部材であって、本実施形態のように真鍮や、アルミニウム等の金属を始めとして、その他合成樹脂等から形成することができる。また、芯部材11の上端には該芯部材11と垂直方向に固定板部22が設けられている。そして、固定板部22の略中央から垂直下方に伸びる芯部材11は、上部床板5を上下方向に貫通するように形成された貫通孔23に挿通されると共に、該固定板部22が該上部床板5の上面にネジ17fで固定されている。また、芯部材11の上部床板5への取付方法は、上述のように該上部床板5に貫通孔23を設けずに、固定板部22を該上部床板5の下面に直接取付けてもよい。また、芯部材11の下端部は、上述したように、抵抗体10に例えば1〜3cm程度埋没している。さらに、芯部材11は箱体9と非接触となるように上部床板5に固定されると共に、振動台2上面が振動した際にも、芯部材11の振動方向の両側面と箱体9の内側面とが接触しないように、該芯部材11の幅方向の長さは、箱体9の幅方向の長さよりも小さく形成されている。また、図4に示す芯部材11の振動方向の両側面の面積は、家屋模型6の揺れが抑制される程度に応じて適宜変更することができ、該芯部材11の形状も、本実施形態のような板状の部材ではなく、例えば球体等その他の形状であってもよい。
【0024】
以上のようにして、制震構造体験装置1が構成されており、さらに、本実施形態においては、図1に示すように、該制震構造体験装置1と比較対象となる、耐震構造体験装置24と、免震構造体験装置25と、参照構造体26とが、該制震構造体験装置1と共に振動台2上に配置されている。
【0025】
耐震構造体験装置24は、図7に示すように、制震構造体験装置1に用いられるものと同様の構成を具備する家屋模型6において、柱体3が、底部床板4と上部床板5との間に振動方向に形成する面、及び、柱体3が、該上面床板5と屋根部材20との間に振動方向に形成する面に、対角線上にブレース27が設けられている。また、ブレース27は、本実施形態においては、伸縮性を有する材料から形成されているが、これらは伸縮性を有しない材料を用いてもよく、適宜選択することができる。
【0026】
免震構造体験装置25は、図8に示すように、制震構造体験装置1に用いられるものと同様の構成を具備する家屋模型6において、固定部材18と、底部床板4との間に、免震部材28を具備している。そして、免震部材28は、回転ローラー28aを具備し、振動台2の上面の振動方向と同方向に摺動可能となっており、また、該免震部材28から上方の家屋模型6が滑り落ちることのないような構造となっている(不図示)。
【0027】
参照構造体26は、図9に示すように、制震構造体験装置1に用いられるものと同様の構成を具備する家屋模型6と同様であって、該参照構造体26は、地震対策がなされていない建造物を想定し、上述したような、制震構造体験装置1、耐震構造体験装置24、及び免震構造体験装置25等の地震対策がなされた構造との比較のために用いられる。
【0028】
以上のように構成された、本実施形態に係る制震構造体験装置1の使用方法を以下に説明する。
【0029】
図1に示す振動台2の操作部12の主電源13を入れ、適宜つまみ14を回転させ、家屋模型6の固有振動と一致するように振動台2上面の振動の強さを調節する。これにより、図2に示すように、制震構造体験装置1の家屋模型6において、該家屋模型6の底部床板4に、振動台2上面の振動が伝わるが、ダンパー7の抵抗体10によって該振動が吸収される。そのため、図9に示すように、激しく揺れる参照構造体26と比較して、家屋模型6の揺れが抑制・減衰されていることを容易に視認することができる。さらに、図6に示すように、家屋模型6の背面に、該家屋模型6の揺れの程度の確認を容易にするために、その表面に目盛り29が刻まれた目盛板30が設けられていてもよい。また、図1に示すように、制震構造体験装置1の周囲に配置された耐震構造体験装置24においては、図7に示すように、家屋模型6の底部床板4に、振動台2上面の振動が伝わるが、ブレース27が該振動を抑制するため、図9に示す参照構造体26と比較して、家屋模型6の揺れが若干抑制されていることを容易に視認することができる。また、制震構造体験装置1の周囲に配置された免震構造体験装置25においては、図8に示すように、家屋模型6の底部床板4に、振動台2上面の振動が伝わるが、免震部材28を具備するため、該免震部材28の上方の家屋模型6に該振動がほとんど伝わることがないので、図9に示す参照構造体26と比較して、家屋模型6の揺れが抑制されていることを容易に視認することができる。
【0030】
さらに、各体験装置を互いに比較することで、制震構造、耐震構造、及び免震構造が地震の際にどのようにその揺れを抑制・減衰しているかを容易に比較することができると共に、視覚を通じて、建造物に用いられる制震構造を始めとした、これらの構造の原理や仕組みを理解することができる。また、図1に示す各体験装置等の配置は、本実施形態に限定されるものではなく適宜変更することができ、また、制震構造体験装置1の周囲に配置される体験装置も、上述したものを始めその他の地震対策が施された体験装置であってもよく、適宜選択することができる。
【産業上の利用可能性】
【0031】
本発明に係る制震構造体験装置1は、本実施形態のように顧客等に説明する状況だけでなく、物理学の実験等においても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本実施形態に係る制震構造体験装置とその他の体験装置の全体斜視図
【図2】本実施形態に係る制震構造体験装置の正面図
【図3】本実施形態に係るダンパーの拡大正面図
【図4】本実施形態に係るダンパーの拡大斜視図
【図5】本実施形態に係る支持部材の拡大斜視図
【図6】他の実施形態に係る制震構造体験装置の正面図
【図7】本実施形態に係る耐震構造体験装置の正面図
【図8】本実施形態に係る免震構造体験装置の正面図
【図9】本実施形態に係る参照構造体の正面図
【図10】従来の耐震構造を示す概略図
【図11】従来の免震構造を示す概略図
【図12】従来の制震構造に使用される部材の拡大図
【符号の説明】
【0033】
1 制震構造体験装置
2 振動台
3 柱体
4 底部床板
5 上部床板
6 家屋模型
7 ダンパー
8 開口部
9 箱体
10 抵抗体
11 芯部材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
地震を想定した揺れを再現する振動装置を内部に具備する振動台上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体間の下端部に横架された底部床板と、該底部床板と所定間隔をあけた上方に前記柱体間に横架された上部床板とを具備する家屋模型に、前記振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパーが設けられた制震構造体験装置であって、
前記ダンパーが、前記底部床板上面に開口部が上方に向くようにして設けられた箱体と、
該箱体内部に設けられた抵抗体と、
前記上部床板に一端側が取付けられ、他端側が前記箱体内部の抵抗体内に埋没する芯部材とを具備することを特徴とする制震構造体験装置。
【請求項2】
前記抵抗体が、複数の小片から形成されることを特徴とする請求項1記載の制震構造体験装置。
【請求項3】
前記小片が合成樹脂からなることを特徴とする請求項2記載の制震構造体験装置。
【請求項1】
地震を想定した揺れを再現する振動装置を内部に具備する振動台上面に載置固定され、且つ、略垂直方向に互いに略平行に立設され弾性を有する柱体間の下端部に横架された底部床板と、該底部床板と所定間隔をあけた上方に前記柱体間に横架された上部床板とを具備する家屋模型に、前記振動装置が発生する振動を吸収するためのダンパーが設けられた制震構造体験装置であって、
前記ダンパーが、前記底部床板上面に開口部が上方に向くようにして設けられた箱体と、
該箱体内部に設けられた抵抗体と、
前記上部床板に一端側が取付けられ、他端側が前記箱体内部の抵抗体内に埋没する芯部材とを具備することを特徴とする制震構造体験装置。
【請求項2】
前記抵抗体が、複数の小片から形成されることを特徴とする請求項1記載の制震構造体験装置。
【請求項3】
前記小片が合成樹脂からなることを特徴とする請求項2記載の制震構造体験装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2008−176182(P2008−176182A)
【公開日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−11271(P2007−11271)
【出願日】平成19年1月22日(2007.1.22)
【出願人】(000198787)積水ハウス株式会社 (748)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年7月31日(2008.7.31)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年1月22日(2007.1.22)
【出願人】(000198787)積水ハウス株式会社 (748)
【Fターム(参考)】
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