制震装置および制震方法
【課題】地震力を吸収して構造物の損傷を抑制することを確保しつつ、構造が簡単で、コスト的に有利であり、かつ施工が容易な制震装置を提供する。
【解決手段】制震装置１は、複数の構造体からなる構造物２に用いられる制震装置であり、ケーブル６と、第１構造体３に固定可能であり、ケーブル６の一端部を定着する第１定着部材７と、ケーブル６に嵌合される嵌合部材８と、嵌合部材８を、第２構造体４に固定する固定部材９とを含み、嵌合部材８は、ケーブル６との間で所定の摩擦力が作用するようにケーブル６に嵌合しており、ケーブル６は、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに嵌合部材８に対して相対的にスライド移動する。
【解決手段】制震装置１は、複数の構造体からなる構造物２に用いられる制震装置であり、ケーブル６と、第１構造体３に固定可能であり、ケーブル６の一端部を定着する第１定着部材７と、ケーブル６に嵌合される嵌合部材８と、嵌合部材８を、第２構造体４に固定する固定部材９とを含み、嵌合部材８は、ケーブル６との間で所定の摩擦力が作用するようにケーブル６に嵌合しており、ケーブル６は、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに嵌合部材８に対して相対的にスライド移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋、建築物等の構造物に作用する地震力を制震する制震装置および制震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋、建築物等の構造物が地震により損傷を受けることを抑制するために制震技術が用いられている。制震技術は、構造物に作用する地震力を、該構造物に設置された特定の機構によって吸収させて、構造物の振動を低減することにより、構造物の損傷を抑制するものである。そのような制震技術は、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、建築物において適用され、柱梁に作用する地震力を吸収して建築物の損傷を抑制する座屈拘束ブレース材を開示している。座屈拘束ブレース材は、所定の降伏強さを有する第１鋼管と、第１鋼管に溶接で直列連結され、第１鋼管よりも大きい断面積を有する第２鋼管とを含む。前記所定の降伏強さは、第１鋼管が変形早期に降伏応力にまで達するように設定されている。
【０００４】
上記構成の座屈拘束ブレース材によれば、該座屈拘束ブレース材が設置された構造物が地震力を受けたとき、第２鋼管によって構造物に剛性が付与される一方で、第１鋼管が早期に変形するので、地震力が第１鋼管に吸収される。これにより、構造物の損傷が抑制される。
【０００５】
特許文献２は、落橋防止装置において適用され、橋桁に作用する地震力を吸収して橋桁の水平方向の変位を制限する変位制限装置を開示している。変位制限装置は、ケーブルに遊嵌された鋼管と、外周面が鋼管の内周面に接触すると共に、内周面がケーブルに固定されたウエッジプレートとを含む。
【０００６】
上記構成の変位制限装置によれば、橋桁が地震力によって水平方向に変位しようとするとき、ウエッジプレートが鋼管を拡径させつつ、鋼管内を移動する。この拡径作用に伴い、地震力が吸収される。これにより、橋桁の変位が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８８９１０号公報
【特許文献２】特開２００１−６４９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の座屈拘束ブレース材では、第１鋼管自身が変形することによって制震する構成であり、しかも、第１鋼管は、剛体材料である鋼製であるため、高い変形能を期待することはできない。したがって、地震力の十分な吸収は期待できない。このため、地震力を十分に吸収させるためには、座屈拘束ブレース材を多数設置する必要があり、コストが嵩みやすい。
【０００９】
特許文献２の変位制限装置では、地震力を十分に吸収させるためには、鋼管の拡径が周方向に均一に発生する必要がある。このためには、ウエッジプレートの軸心と鋼管の軸心とが正確に一致するように設定する必要があるので、変位制限装置の施工に手間がかかる。また、変位制限装置は、鋼管、ウエッジプレートを採用しているため複雑な構造を有しており、鋼管、ウエッジプレートを採用した分、コストが嵩む。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、地震力を吸収して構造物の損傷を抑制することを確保しつつ、構造が簡単で、コスト的に有利であり、かつ施工が容易な制震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る制震装置は、複数の構造体からなる構造物に用いられる制震装置であり、ケーブルと、前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、前記嵌合部材を、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定する固定部材とを含み、前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する。
【００１２】
本発明に係る制震装置によれば、例えば、第２構造体に地震力が作用して、嵌合部材に嵌合されたケーブルに引張力が作用したとしても、第１定着部材が第１構造体に固定されていることから、引張力が所定の摩擦力未満であれば、ケーブルの張力によって第２構造体の変位を抑制する。そして、前記引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、ケーブルは嵌合部材に対してスライド移動する。これにより、第２構造体に作用している地震力は、ケーブル長さの範囲内でケーブルのスライド移動によって吸収されて、第１定着部材が固定された第１構造体に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、第２構造体の損傷を抑制できるだけではなく、第１構造体の損傷も抑制できる。このように、本発明に係る制震装置は、ケーブルの嵌合部材に対するスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。
【００１３】
また、鋼管自身の変形能を利用して地震力の吸収を行う従来のブレース材と比較して、スライド移動による地震力の吸収は大きい。したがって、地震力を十分に吸収させるために多数設置する必要のあるブレース材と比較して、嵌合部材の設置数を少なくすることができるので、コスト的に有利である。さらに、制震装置の施工の際には、嵌合部材は固定部材によって第２構造体に設置するだけでよいので、施工が容易である。なお、ケーブルが嵌合部材に対して相対的にスライド移動するとは、嵌合部材がケーブルに対してスライド移動することも含み、両者の間で相対変位が生じることをいう。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、前記複数の構造体のうちの第３構造体に固定可能であり、前記ケーブルの他端部を定着する第２定着部材を含み、前記ケーブルは引張力に対して所定の限界荷重を有しており、前記第１定着部材および前記第２定着部材は、前記所定の限界荷重以上の力で前記第１構造体および前記第３構造体のそれぞれに固定されている。
【００１５】
この構成によれば、構造物の強度が上がるので、本発明に係る制震装置を、制震機能に加え、耐震機能を併せ持つ装置とすることができる。
【００１６】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記嵌合部材は、前記固定部材に固定され、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体から構成され、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間には、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤が介在している。
【００１７】
この構成によれば、制震効果を発揮する嵌合部材は筒体と増摩剤とで構成されているので、構造を簡単化できる。これにより、コスト性が向上する。また、嵌合部材の施工の際には、ケーブルが挿通された筒体を、固定部材を介して第２構造体に固定するだけよいので、施工が容易である。
【００１８】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋台と、前記第３構造体であり、前記第１橋台に対向配置された第２橋台と、前記第２構造体であり、前記第１橋台と前記第２橋台との間に配置された橋脚とを含む橋であり、前記第１定着部材は前記第１橋台に固定され、前記第２定着部材は前記第２橋台に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材によって前記橋脚に固定され、前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている。
【００１９】
橋は、一般的に地震の水平力の影響を受け易いが、この構成によれば、ケーブルは水平方向に延びるように定着されているので、水平力はケーブルのスライド移動によって吸収される。これにより、第１橋台、第２橋台および橋脚の損傷を抑制することができる。
【００２０】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記構造物は、所定の階数を有する建築物であって、前記第１構造体である基礎部と、前記第２構造体であり、前記建築物の第１の階に配設された第１柱または第１梁と、前記第３構造体であり、前記第１の階よりも高い第２の階に配設された第２柱または第２梁とを含み、前記第１定着部材は前記基礎部に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記第１柱または第１梁に固定され、前記第２定着部材は前記第２柱または第２梁に固定され、前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で斜め方向に延びている。
【００２１】
建築物が地震の水平力を受けた場合、一般的に、第２の階の第２柱または第２梁の変位量は、第１の階の第１柱または第１梁の変位量よりも大きくなる。しかしながら、この構成によれば、ケーブルのスライド移動によって第１柱または第１梁に作用している水平力を吸収することができ、そのうえ、ケーブルは基礎部から第２の階にかけて斜め方向に延びているので、第１柱または第１梁に作用している水平力の吸収に伴って第２柱または第２梁に作用している水平力も吸収する。これにより、建築物の損傷を抑制することができる。
【００２２】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記第２の階は前記建築物の最上階であり、前記ケーブルは前記基礎部から前記第２の階にかけて前記建築物の対角線方向に延びている。
【００２３】
建築物の最上階は地震の水平力による変位が最も大きい階であるが、この最上階の柱または梁には、第２定着部材が固定されるので、ケーブルのスライド移動によって最上階の柱または梁に作用する水平力を吸収することができる。そのうえ、ケーブルは建築物の対角線方向に延びているので、ケーブルのスライド移動による水平力の吸収効果を最大限に発揮させることができる。
【００２４】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記構造物は、前記第２構造体である柱と、前記第１構造体であり、前記柱に固定される第１梁と、前記第３構造体であり、前記柱を挟んで前記第１梁に対向配置された状態で前記柱に固定される第２梁とを含み、前記第１定着部材は前記第１梁に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記柱に固定され、前記第３定着部材は前記第２梁に固定され、前記ケーブルは前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている。
【００２５】
柱と第１梁および第２梁との接合部は、一般的に地震の水平力の影響を受け易く、水平力を受けた場合、柱が第１梁および第２梁に対して変位あるいは傾き易いが、この構成によれば、ケーブルは水平方向に延びるように定着されているので、柱に作用している水平力は、ケーブルのスライド移動によって吸収される。これにより、柱、第１梁および第２梁の損傷を抑制して、接合部の状態を良好に維持することができる。
【００２６】
本発明の他の態様に係る制震装置は、複数の構造体からなる構造物に適用される制震装置であり、ケーブルと、前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する定着部材と、前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、前記嵌合部材に当接すると共に、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定可能であり、前記ケーブルとの間で相対移動が可能なように前記ケーブルを遊嵌する遊嵌部材とを含み、前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する。
【００２７】
本発明の他の態様に係る制震装置によれば、例えば、第１構造体に地震力が作用して、ケーブルに引張力が作用したとしても、引張力が所定の摩擦力未満であれば、嵌合部材が遊嵌部材に当接されていることから、ケーブルの張力によって第１構造体の変位を抑制する。そして、前記引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、ケーブルは嵌合部材に対してスライド移動する。これにより、第１構造体に作用している地震力は、ケーブル長さの範囲内でケーブルのスライド移動によって吸収されて、遊嵌部材が固定された第２構造体に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、第１構造体の損傷を抑制できるだけではなく、第２構造体の損傷も抑制できる。このように、本発明に他の態様に係る制震装置は、ケーブルの嵌合部材に対するスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。
【００２８】
また、鋼管自身の変形能を利用して地震力の吸収を行う従来のブレース材と比較して、スライド移動による地震力の吸収は大きい。したがって、地震力を十分に吸収させるために多数設置する必要のあるブレース材と比較して、嵌合部材の設置数を少なくすることができるので、コスト的に有利である。さらに、制震装置の施工の際には、遊嵌部材を第２構造体に固定し、嵌合部材を遊嵌部材に当接させるだけでよいので、施工が容易である。なお、ケーブルが嵌合部材に対して相対的にスライド移動するとは、嵌合部材がケーブルに対してスライド移動することも含み、両者の間で相対変位が生じることをいう。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態では、前記遊嵌部材は、前記第２構造体に固定されるベース部と、前記ベース部から立ち上がる支持板と、前記支持板に形成され、前記ケーブルが挿通される遊嵌孔とを含み、前記嵌合部材は、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体と、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間に介在して、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤とを含む。
【００３０】
この構成によれば、制震効果を発揮する嵌合部材は筒体と増摩剤とで構成されているので、構造を簡単化できる。これにより、コスト性が向上する。また、嵌合部材の施工の際には、ケーブルが挿通された筒体を、遊嵌部材に当接させるだけよいので、施工が容易である。
【００３１】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋桁と、前記第２構造体であり、前記第１橋桁に隣り合う第２橋桁とを含む橋であり、前記第１定着部材は前記第１橋桁に固定され、前記遊嵌部材は前記第２橋桁に固定され、前記ケーブルは前記第１定着部材と前記遊嵌部との間で略水平方向に延びている。
【００３２】
橋を構成する橋桁は、一般的に地震の水平力の影響を受け易いが、この構成によれば、ケーブルは水平方向に延びるように設定されているので、水平力はケーブルのスライド移動によって吸収される。これにより、第１橋桁および第２橋桁の損傷を抑制することができる。
【００３３】
本発明に係る制震方法は、複数の構造体からなる構造物を制震する制震方法であり、前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定され、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、前記ケーブルに嵌合されていると共に、固定部材によって前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定された嵌合部材とを備えた装置が用いられ、前記ケーブルが、該ケーブルと前記嵌合部材との間で作用する所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動して、前記構造物を制震する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る制震装置によれば、地震力を吸収して構造物の損傷を抑制することを確保しつつ、構造が簡単で、コスト的に有利であり、かつ施工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制震装置の基本構成を示す図である。
【図２】制震装置の嵌合部材を示す断面図である。
【図３】嵌合部材の履歴特性を示す荷重‐変位曲線である。
【図４】制震装置が設置された橋の側面図である。
【図５】橋桁を省略した、図４に示す橋の上面図である。
【図６】制震装置が設置された建築物の側面図である。
【図７】地震によって建築物が傾いた状態を示す図である。
【図８】柱と梁との接合部の側面図であり、制震装置が設置された状態を概略的に示す。
【図９】図８の接合部において柱が梁に対して傾いた状態を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る制震装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態に係る制震装置１の基本構成およびその作用について説明する。制震装置１は、複数の構造体からなる構造物に設置され、いずれかの構造体に作用する地震力を吸収することにより構造物の損傷を抑制するものである。構造物２は、図１では、第１構造体３と、第１構造体３に隣り合う第２構造体４と、第２構造体４を挟んで第１構造体３に対向配置された第３構造体５とを含む。構造物２が橋である場合、例えば第１構造体３および第３構造体５は橋台であり、第２構造体４は橋脚である。
【００３８】
制震装置１は、図１に示すように、ケーブル６と、第１構造体３に固定可能であり、ケーブル６の一端部を定着する第１定着部材７と、ケーブル６に嵌合される嵌合部材８と、嵌合部材８を第２構造体４に固定する固定部材９と、第３構造体５に固定可能であり、ケーブル６の他端部を定着する第２定着部材１０とを含む。ケーブル６は、図１では左右方向に延びるように第１定着部材７および第２定着部材１０に定着されている。
【００３９】
ケーブル６は、例えばＰＣ鋼より線であり、両端部のそれぞれにはアンカー１１が固定されている。各アンカー１１の外周面には、図略の雄ねじ溝が形成されている。
【００４０】
第１定着部材７は、第１構造体３に固定されるベース部１２と、ベース部１２から略垂直に立ち上がる支持板１３と、支持板１３の強度を補強する補強板１４とを含む。ベース部１２は板状部材であり、第１構造体３に沿うように配設されている。支持板１３はケーブル６に対して略垂直に延びている。また、支持板１３には、ケーブル６の一端部および一端部に固定されたアンカー１１を挿通させるための挿通孔１５が形成されている。補強板１４は、ベース部１２から略垂直に立ち上がると共に、支持板１３の両端部に連結されて、ケーブル６に沿って延びている。第２定着部材１０は、第１定着部材７と左右対称の関係で同一の構成を有している。なお、第１定着部材７および第２定着部材１０の構成は、図１に示す構成に限定されるものでなく、ケーブル６の一端部および他端部を定着できるものであれば、特に限定されない。
【００４１】
嵌合部材８は、図２に示すように、ケーブル６が挿通可能な挿通孔１６を有する筒体であり、ケーブル６における、第１定着部材７に定着された一端部と第２定着部材１０に定着された他端部との間の所定の部位に嵌合されている。筒体８の外周面には、図略の雄ねじ溝が形成されている。
【００４２】
固定部材９は、第２構造体４に固定されるベース部１７と、ベース部１７から略垂直に立ち上がり、ケーブル６の長さ方向に対向する一対の第１保持板１８および第２保持板１９と、保持板１８，１９の強度を補強する補強板２０とを含む。ベース部１７は板状部材であり、第２構造体４に沿うように配設されている。第１保持板１８および第２保持板１９は、ケーブル６に対して略垂直に延びており、嵌合部材８を軸方向両側から挟み、嵌合部材８を保持する。また、第１保持板１８および第２保持板１９のそれぞれには、ケーブル６に嵌合された筒体８を挿通させるための挿通孔２１が形成されている。補強板２０は、ベース部１７から略垂直に立ち上がると共に、第１保持板１８の両端部と第２保持板１９の両端部とを連結して、ケーブル６に沿って延びている。なお、固定部材９の構成は、図１に示す構成に限定されるものでなく、嵌合部材８を第２構造体４に固定できるものであれば、特に限定されない。
【００４３】
ケーブル６は次のようにして第１定着部材７および第２定着部材１０に定着される。まず、ケーブル６の一端部およびアンカー１１を第１定着部材７の支持板１３の挿通孔１５に挿通させ、次に、定着ナット２２をアンカー１１にナット孔２２ａを介して螺合させる。そして、定着ナット２２を支持板１３に当接するまで締め付けると、ケーブル６の一端部は、他端部側への移動が規制される。次に、嵌合部材８である筒体を、固定部材９の第２保持板１９の挿通孔２１に挿通させ、保持板１８，１９間に位置させた後、予め保持板１８，１９間に配置した一対の定着ナット２３を用いて筒体８を保持板１８，１９間に固定させる。
【００４４】
具体的には、一方の定着ナット２３を筒体８における第２保持板１９側にナット孔２３ａを介して螺合させると共に、他方の定着ナット２３を筒体８における第１保持板１８側にナット孔２３ａを介して螺合させる。一方の定着ナット２３を第２保持板１９に当接するまで締め付けると共に、他方の定着ナット２３を第１保持板１８に当接するまで締め付けると、筒体８は保持板１８，１９間で固定された状態となる。
【００４５】
次に、ケーブル６の他端部およびアンカー１１を第２定着部材１０の支持板１３の挿通孔１５に挿通させた後、定着ナット２２をアンカー１１にナット孔２２ａを介して螺合させる。そして、定着ナット２２を支持板１３に当接するまで締め付けると、ケーブル６の他端部は、一端部側への移動が規制される。
【００４６】
最後に、第１定着部材７、筒体８および第２定着部材１０の各定着ナット２２，２３をさらに適宜締め付けることにより、ケーブル６は第１定着部材７および第２定着部材１０に定着され、第１構造体３、第２構造体４および第３構造体５は、ケーブル６による適正な張力によって互いに連結される。
【００４７】
なお、第１保持板１８および第２保持板１９のそれぞれは、半割り形状の一対の第１保持片および第２保持片を有する構成としてもよい。第１保持片は、ベース部１７に固定され、Ｕ字形または半円形の第１溝を有し、第２保持片は、第１保持片に固定可能であり、第１溝に対応する第２溝を有する。その場合、嵌合部材８を第１保持板１８の第１保持片と第２保持板１９の第１保持片との間に配置した状態でケーブル６を第１保持片の各第１溝内に案内した後、第１保持板１８の第１保持片に第２保持片を固定すると共に、第２保持板１９の第１保持片に第２保持片を固定する。次に、嵌合部材８の両端部に予め装着された一対の定着ナット２３を上述のように第１保持板１８および第２保持板１９に向けて締め付けることにより、嵌合部材８は第１保持板１８および第２保持板１９間で固定された状態となる。
【００４８】
嵌合部材８である筒体は、ケーブル６との間で所定の摩擦力が作用するようにケーブル６に嵌合されている。筒体８の内周面とケーブル６の周面との間には、図２に示すように、増摩剤２４が介在している。増摩剤２４により、筒体８とケーブル６との間に所定の摩擦力が作用する。前記所定の摩擦力は、ケーブル６の限界荷重未満に設定されている。増摩剤２４としては、断面が三角形の細い鋼線を極めて狭いピッチでねじることにより形成したコイルが挙げられる。コイルの他には、鉄粉やアランダムが挙げられる。
【００４９】
筒体８は、次のようにしてケーブル６に嵌合される。すなわち、まず、ケーブル６に増摩剤２４を配置し、増摩剤２４がコイルの場合にはケーブル６にコイルを装着し、コイルが装着されたケーブル６を筒体８に挿通させる。次に、筒体８をスリーブ加工、プレス加工、スエージ加工等により、筒体８が所定の減面率に到達するまで径方向外方から圧力をかける。これにより、コイルが筒体８の内周面とケーブル６の周面に食い込むので、筒体８とケーブル６との間で所定の摩擦力が作用することになる。
【００５０】
前記所定の摩擦力は、増摩剤２４を選択し、筒体８の減面率、筒体８の長さ等を適宜変化させることによって調整することができる。増摩剤２４が前記コイルの場合は、コイル断面積を変化させて摩擦力を調整することができ、一般的に、コイル断面積や減面率が大きくなるにつれ、筒体８とケーブル６との間に作用する摩擦力は大きくなる。前記所定の摩擦力は、制震装置１が設置される構造物２に要求される制震レベルに応じて適宜設定すればよい。
【００５１】
このようにして筒体８とケーブル６との間に設定された所定の摩擦力によって、嵌合部材８とケーブル６とは摩擦結合されている。言い換えれば、嵌合部材８とケーブル６とは互いに完全に固定されていない。したがって、ケーブル６は、所定の摩擦力を超える引張力を受けたとき、保持板１８，１９間に固定されている嵌合部材８に対して相対的にスライド移動する。このスライド移動により、ケーブル６に対する引張力が吸収される。
【００５２】
図３は、嵌合部材８の履歴特性を示す荷重‐変位曲線である。縦軸が嵌合部材８に作用する荷重を表し、横軸が嵌合部材８の荷重による変位を表している。嵌合部材８が前記所定の摩擦力未満の荷重を受けた場合、嵌合部材８とケーブル６との間で相対的なスライド移動は生じないが、嵌合部材８はケーブル６のひずみに応じて変位する。一方、嵌合部材８が前記所定の摩擦力を超える荷重を受けた場合、ケーブル６は嵌合部材８に対してスライド移動するので、ケーブル６のスライド移動中、嵌合部材８は荷重を受けず、変位だけが大きくなる。図３の第１象限および第４象限における曲線は、嵌合部材８が例えば右方向に荷重を受けた場合の履歴を示しており、第２象限および第３象限における曲線は、嵌合部材８が逆方向である左方向に荷重を受けた場合の履歴を示している。
【００５３】
第１実施形態では、ケーブル６と嵌合部材８との間において相対的なスライド移動を可能とした構成により、地震力による構造物２の変位を抑制する。具体的には、例えば、第２構造体４を第３構造体５側に変位させる地震力が作用したとき、ケーブル６は矢印Ａで示すように図１では左方向に作用する引張力を受ける。
【００５４】
前記引張力が所定の摩擦力未満であれば、第１定着部材７が第１構造体３に固定されていることから、ケーブル６の張力によって第２構造体４の変位を抑制することができる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、嵌合部材８は引張力に従って矢印Ａの方向にケーブル６に対して相対的にスライド移動する。このスライド移動により、第２構造体４に作用している地震力が吸収されて、第１定着部材７が固定された第１構造体３に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、第２構造体４の損傷を抑制できるだけではなく、第１構造体３の損傷も抑制できる。このように、制震装置１は、ケーブル６の嵌合部材８に対するスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。
【００５５】
また、鋼管自身の変形能を利用して地震力の吸収を行う従来のブレース材と比較して、スライド移動による地震力の吸収は大きい。したがって、地震力を十分に吸収させるために多数設置する必要のあるブレース材と比較して、嵌合部材８の設置数を少なくすることができるので、コスト的に有利である。
【００５６】
さらに、スライド移動による地震力の吸収を可能にする嵌合部材８は、筒体８および増摩剤２４から構成されているので、構造を簡単化でき、コスト性が向上する。また、制震装置１の施工の際には、ケーブル６が挿通された筒体８を、固定部材９のベース部１７および保持板１８，１９を介して第２構造体４に固定するだけよいので、施工が容易である。
【００５７】
制震装置１は、上記の制震機能に加え、耐震機能も備えることもできる。具体的には、ケーブル６は、構造物２に作用する地震力に起因する引張力に対して所定の限界荷重を有しており、第１定着部材７および第２定着部材１０は、前記所定の限界荷重以上の力で第１構造体３および第２構造体４のそれぞれに固定されている。この構成により、第１構造体３と第２構造体４とはケーブル６を介して強固に連結され、その結果、構造物２の強度が上がるので、制震装置１を、制震機能に加え、耐震機能を併せ持つ装置とすることができる。
【００５８】
以下、図１に示す制震装置１を具体的な構造物に適用した実施例１〜３について説明する。
【００５９】
（実施例１）
まず、図４および図５を参照して、制震装置１Ａを橋３０に適用した例について説明する。図４は橋の側面図であり、図５は橋桁を省略した橋の上面図である。橋３０は、第１橋台３１（第１構造体）と、第１橋台３１に隣り合う橋脚３２（第２構造体）と、橋脚３２を挟んで第１橋台３１に対向配置された第２橋台３３（第３構造体）とを含む。第１橋台３１と橋脚３２との間、および第２橋台３３と橋脚３２との間には、それぞれ橋桁３４が架設されている。第１橋台３１および第２橋台３３の各上部には、連結基台３５が設けられている。第１定着部材７は、第１橋台３１の連結基台３５に固定されて、ケーブル６の一端部を定着し、第２定着部材１０は、第２橋台３３の連結基台３５に固定されて、ケーブル６の他端部を定着している。
【００６０】
橋脚３２には、第１橋台３１の連結基台３５および第２橋台３３の連結基台３５に対応した高さ位置に貫通孔３６が形成されている。貫通孔３６にはケーブル６が挿通されている。貫通孔３６の両開口部には、図略の固定部材９によって一対の嵌合部材８が固定されている。
【００６１】
ケーブル６は、第１定着部材７、第２定着部材１０および嵌合部材８によって略水平方向に延びている。ケーブル６は、実施例１では、図５に示すように並列関係で３本用いられている。
【００６２】
橋３０は、一般的に地震の水平力の影響を受け易いが、制震装置１Ａによれば、ケーブル６は水平方向に延びるように定着されているので、水平力は、ケーブル６の嵌合部材８に対するスライド移動によって吸収される。これにより、第１橋台３１、第２橋台３３および橋脚３２の損傷を抑制することができる。
【００６３】
具体的には、例えば、橋脚３２を第２橋台３３側に変位させる地震の水平力が作用したとき、ケーブル６は図４では左方向に作用する引張力を受ける。このとき、ケーブル６を介して、第１定着部材７が固定された第１橋台３１にも橋脚３２側に変位させようとする力が作用する。
【００６４】
前記引張力がケーブル６と嵌合部材８との間で作用する所定の摩擦力未満であれば、第１定着部材７が第１橋台３１に固定されていることから、ケーブル６の張力によって橋脚３２の変位を抑制することができる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、ケーブル６は引張力に従って嵌合部材８に対して左方向にスライド移動する。このスライド移動により、橋脚３２に作用している地震力は吸収されて、第１橋台３１に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、橋脚３２の損傷を抑制できるだけではなく、第１橋台３１の損傷も抑制できる。
【００６５】
（実施例２）
次に、図６および図７を参照して、制震装置１Ｂを建築物４０に適用した例について説明する。図６は、建築物４０の側面図であり、制震装置１Ｂが設置された状態を概略的に示しており、図７は、地震によって建築物４０が傾いた状態を示している。建築物４０は、所定の階数を有する建築物（図６では4階建ての建築物）であり、複数の柱および梁を有する。制震装置１Ｂは次のようにして設置することができる。第１定着部材７は、建築物４０の基礎部４１（第１構造体）に固定され、ケーブル６の一端部を定着し、第２定着部材１０は、最上階（図６では４階）の柱４２（第３構造体）に固定され、ケーブル６の他端部を定着している。嵌合部材８は、中間階の柱または梁（第２構造体）に固定されている。
【００６６】
嵌合部材８は、実施例２では複数設置されており、具体的には、２階の柱４３、２階と３階との間の梁４４、および３階と４階との間の梁４５に設置されている。ケーブル６は、実施例２では、第１定着部材７、第２定着部材１０および複数の嵌合部材８間で建築物４０の対角線方向に延びるように２本配設されている。なお、第１定着部材７、第２定着部材１０および嵌合部材８は、建築物４０の側壁の内面に配置してもよいし、または建築物４０の側壁の外面に配置してもよい。また、第２定着部材１０および嵌合部材８の配置は、図６に示すものに限定されるものではなく、建築物４０に応じて柱または梁に適宜配置される。
【００６７】
建築物４０が地震の水平力を受けた場合、一般的に、最上階の柱および梁の変位量Ｄ１は、図７に示すように、中間階の柱および梁の変位量Ｄ２，Ｄ３よりも大きくなる。しかしながら、制震装置１Ｂによれば、ケーブル６のスライド移動によって中間階の柱４３および梁４４，４５に作用している水平力を吸収することができる。これに伴い、最上階の柱４２および梁に作用している水平力も吸収される。これにより、建築物４０の損傷を抑制することができる。そのうえ、ケーブル６は建築物４０の対角線方向に延びているので、ケーブル６のスライド移動による水平力の吸収効果を最大限に発揮させることができる。
【００６８】
（実施例３）
次に、図８を参照して、制震装置１Ｃを建築物の柱５１と梁との接合部５０に適用した例について説明する。図８は、柱５１と梁５２，５３との接合部５０の側面図であり、制震装置１Ｃが設置された状態を概略的に示す。図８に示す接合部５０は、柱５１（第２構造体）と、柱５１に固定された第１梁５２（第１構造体）と、柱５１を挟んで第１梁５２に対向配置された状態で柱５１に固定された第２梁５３（第３構造体）とからなる。
【００６９】
実施例３では、２組の制震装置１Ｃが用いられており、次のようにして設置される。一方の制震装置１Ｃでは、第１定着部材７は、第１梁５２の上面５２ａに固定され、第１ケーブル６Ａの一端部を定着し、第２定着部材１０は、第２梁５３の上面５３ａに固定され、第１ケーブル６Ａの他端部を定着する。嵌合部材８は柱５１の側面に固定されている。第１ケーブル６Ａは第１定着部材７および第２定着部材１０間で略水平方向に延びている。他方の制震装置１Ｃは一方の制震装置１Ｃに対して対称的に設置される。すなわち、他方の制震装置１Ｃでは、第１定着部材７は、第１梁５２の下面５２ｂに固定され、第２ケーブル６Ｂの一端部を定着し、第２定着部材１０は、第２梁５３の下面５３ｂに固定され、第２ケーブル６Ｂの他端部を定着する。嵌合部材８は柱５１の側面に固定されている。第２ケーブル６Ｂも第１定着部材７および第２定着部材１０間で略水平方向に延びている。
【００７０】
柱５１と第１梁５２および第２梁５３との接合部５０は、一般的に地震の水平力の影響を受け易い。水平力を受けた場合、図９に示すように、柱５１が第１梁５２および第２梁５３に対して変位あるいは傾いて、柱５１と第１梁５２との間に隙間Ｇ１が生じ、柱５１と第２梁５３との間に隙間Ｇ２が生じる。このとき、柱５１が左方向に傾いている場合、一方の制震装置１Ｃの第１ケーブル６Ａは左方向に引っ張られ、他方の制震装置１Ｃの第２ケーブル６Ｂは右方向に引っ張られる。しかしながら、制震装置１Ｃによれば、第１ケーブル６Ａおよび第２ケーブル６Ｂは水平方向に延びるように定着されているので、柱５１に作用している水平力は、第１ケーブル６Ａおよび第２ケーブル６Ｂのスライド移動によって吸収される。これにより、柱５１、第１梁５２および第２梁５３の損傷を抑制して、接合部５０の状態を良好に維持することができる。
【００７１】
（第２実施形態）
以下、図１０を参照して、第２実施形態に係る制震装置６０について説明する。図１０に示す制震装置６０は、例えば、橋桁の落下を防止する落下防止装置として構成されており、ケーブル６と、第１橋桁５５（第１構造体）に固定可能であり、ケーブル６の一端部を定着する定着部材６１と、第２橋桁５６（第２構造体）に固定可能であり、ケーブル６との間で相対移動が可能なようにケーブル６を遊嵌する遊嵌部材６２と、遊嵌部材６２に当接しており、ケーブル６に嵌合される嵌合部材６３とを含む。なお、第１橋桁５５および第２橋桁５６は橋脚５７に架設されている。
【００７２】
ケーブル６は、例えばＰＣ鋼より線であり、一端部にはアンカー１１が固定されており、他端部にはストッパ６４が固定されている。アンカー１１の外周面には、図略の雄ねじ溝が形成されている。ストッパ６４は、ケーブル６の他端部が遊嵌部材６２から外れることを防止する抜け止め部材である。ケーブル６は定着部材６１および遊嵌部材６２間で略水平方向に延びている。
【００７３】
定着部材６１は、第１橋桁５５に固定されるベース部６５と、ベース部６５から立ち上がる支持板６６と、支持板６６に当接した支圧板６７と、ケーブル６の偏向を許容する偏向部材６８と、支持板６６の強度を補強する補強板６９とを含む。ベース部６５は板状部材であり、第１橋桁５５に沿うように配設されている。支持板６６および支圧板６７はケーブル６に対して略垂直に延びている。また、支持板６６および支圧板６７には、ケーブル６の一端部および一端部に固定されたアンカー１１を挿通させるための挿通孔７０が形成されている。補強板６９は、ベース部６５から略垂直に立ち上がると共に、支持板６６の両端部に連結されて、ケーブル６に沿って延びている。アンカー１１の外周面の雄ねじ溝には、定着ナット７１が螺合されている。なお、定着部材６１の構成は、図１０に示す構成に限定されるものではなく、ケーブル６の一端部を定着できるものであれば、特に限定されない。
【００７４】
遊嵌部材６２は、第２橋桁５６に固定されるベース部７２と、ベース部７２から立ち上がる支持板７３と、支持板７３に形成され、ケーブル６が挿通される遊嵌孔７４と、支持板７３に当接し、ケーブル６が挿通可能な貫通孔７５を有するシムプレート７６と、ケーブル６の偏向を許容する偏向部材７７と、支持板７３の強度を補強する補強板７８とを含む。ベース部７２は板状部材であり、第２橋桁５６に沿うように配設されている。支持板７３はケーブル６に対して略垂直に延びている。シムプレート７６は半割り形状の一対の第１プレート片および第２プレート片を有し、第１プレート片がベース部７２に固定されている。第１プレート片および第２プレート片を合わせた状態で貫通孔７５が形成される。また、シムプレート７６の前記第２プレート片は、後述する筒体（嵌合部材）６３を遊嵌孔７４に通してから支持板７３と筒体６３との間の隙間に挿入され、前記第１プレート片に固定される。補強板７８は、ベース部７２から略垂直に立ち上がると共に、支持板７３の両端部からケーブル６に沿って延びている。ケーブル６は遊嵌孔７４によって水平方向に移動可能である。なお、遊嵌部材６２の構成は、図１０に示す構成に限定されるものではなく、ケーブル６との間で相対移動が可能なようにケーブル６を遊嵌するものであれば、特に限定されない。
【００７５】
嵌合部材６３は、ケーブル６が挿通可能な挿通孔を有する筒体から構成され、遊嵌部材６２とストッパ６４との間で遊嵌部材６２のシムプレート７６に当接した状態でケーブル６に嵌合されている。また、嵌合部材６３は、遊嵌部材６２に対して定着部材６１とは反対側から当接している。筒体６３の外径は、シムプレート７６の貫通孔７５の孔径よりも大きく設定されており、筒体６３はシムプレート７６のプレート面に当接している。なお、筒体６３をシムプレート７６に当接させる構成に代えて、筒体６３の外周面に雄ねじ溝を形成し、その雄ねじ溝にナットを螺合させることにより、筒体６３を前記ナットを介して支持板７３に当接させてもよい。または、ケーブル６が挿通可能なＵ字溝を有するプレートを、支持板７３と筒体６３との間に介在させて、筒体６３を前記プレートに当接させてもよい。筒体６３の当接形態は特に限定されない。
【００７６】
筒体６３は、ケーブル６との間で所定の摩擦力が作用するようにケーブル６に嵌合されている。筒体６３の内周面とケーブル６の周面との間には、増摩剤２４が介在している。増摩剤２４により、筒体６３とケーブル６との間に前記所定の摩擦力が作用する。増摩剤２４としては、上記したように、コイル、アランダム、鉄粉等が挙げられる。
【００７７】
第２実施形態においても、嵌合部材６３（筒体）とケーブル６とは所定の摩擦力によって摩擦結合されており、ケーブル６が所定の摩擦力を超える引張力を受けたとき、嵌合部材６３とケーブル６との間で相対的なスライド移動が生じる。このスライド移動により、ケーブル６に対する引張力が吸収される。
【００７８】
第２実施形態においても、ケーブル６および嵌合部材６３間でスライド移動を可能とした構成により、第１橋桁５５および第２橋桁５６に作用する地震力を吸収する。以下、スライド移動による地震力の吸収作用について具体的に説明する。
【００７９】
地震の水平力によって第１橋桁５５が第２橋桁５６に対して左方向に変位しようとするとき、ケーブル６は第１橋桁５５によって左方向に引張力を受けるので、シムプレート７６に当接した嵌合部材６３は遊嵌部材６２を押圧した状態となる。このとき、引張力が所定の摩擦力未満である場合、遊嵌部材６２が第２橋桁５６に固定されていることから、ケーブル６の張力によって第１橋桁５５の変位を抑制できる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合、ケーブル６が遊嵌部材６２を押圧している嵌合部材６３に対して左方向にスライド移動する。このスライド移動により、第１橋桁５５に作用している地震力が吸収されて、第２橋桁５６に水平力が伝わることを抑制できる。その結果、第１橋桁５５の落下の可能性を低減でき、そのうえ、第２橋桁５６が損傷することを抑制できる。
【００８０】
一方、地震の水平力によって第２橋桁５６が第１橋桁５５に対して右方向に変位しようとするとき、第２橋桁５６に固定された遊嵌部材６２は、シムプレート７６に当接している嵌合部材６３を右方向に押圧するので、ケーブル６は右方向に引張力を受ける。このとき、引張力が所定の摩擦力未満である場合、定着部材が第１橋桁５５に固定されていることから、ケーブル６の張力によって第２橋桁５６の変位を抑制できる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合、遊嵌部材６２に押圧されている嵌合部材６３がケーブル６に対して右方向にスライド移動するが、このスライド移動により、第２橋桁５６に作用している地震力が吸収されて、第１橋桁５５に水平力が伝わることを抑制できる。その結果、第２橋桁５６の落下の可能性を低減でき、そのうえ、第１橋桁５５が損傷することを抑制できる。
【００８１】
このように、制震装置６０は、ケーブル６および嵌合部材６３間のスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。また、嵌合部材６３は、筒体６３および増摩剤２４から構成されているので、構造を簡単化でき、コスト性が向上する。また、制震装置６０の施工の際には、ケーブル６が挿通された筒体６３を、遊嵌部材６２に当接させた状態で設置するだけよいので、施工が容易である。
【００８２】
また、第１橋桁５５に定着部材６１を固定した構成につき説明したが、定着部材６１に代えて、第１橋桁５５にも遊嵌部材６２を固定する構成を採用してもよい。この構成によれば、地震の水平力を一層吸収することができ、制震装置６０による制震効果が高まる。
【００８３】
以上、第２実施形態の制震装置６０を橋桁の落下防止装置として用いた場合につき説明してきたが、制震装置６０は、上記した、実施例１、実施例２および実施例３の各構造体に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１ 制震装置
２ 構造物
３ 第１構造体
４ 第２構造体
５ 第３構造体
６ ケーブル
７ 第１定着部材
８ 嵌合部材
９ 固定部材
１０ 第２定着部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋、建築物等の構造物に作用する地震力を制震する制震装置および制震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋、建築物等の構造物が地震により損傷を受けることを抑制するために制震技術が用いられている。制震技術は、構造物に作用する地震力を、該構造物に設置された特定の機構によって吸収させて、構造物の振動を低減することにより、構造物の損傷を抑制するものである。そのような制震技術は、例えば特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１は、建築物において適用され、柱梁に作用する地震力を吸収して建築物の損傷を抑制する座屈拘束ブレース材を開示している。座屈拘束ブレース材は、所定の降伏強さを有する第１鋼管と、第１鋼管に溶接で直列連結され、第１鋼管よりも大きい断面積を有する第２鋼管とを含む。前記所定の降伏強さは、第１鋼管が変形早期に降伏応力にまで達するように設定されている。
【０００４】
上記構成の座屈拘束ブレース材によれば、該座屈拘束ブレース材が設置された構造物が地震力を受けたとき、第２鋼管によって構造物に剛性が付与される一方で、第１鋼管が早期に変形するので、地震力が第１鋼管に吸収される。これにより、構造物の損傷が抑制される。
【０００５】
特許文献２は、落橋防止装置において適用され、橋桁に作用する地震力を吸収して橋桁の水平方向の変位を制限する変位制限装置を開示している。変位制限装置は、ケーブルに遊嵌された鋼管と、外周面が鋼管の内周面に接触すると共に、内周面がケーブルに固定されたウエッジプレートとを含む。
【０００６】
上記構成の変位制限装置によれば、橋桁が地震力によって水平方向に変位しようとするとき、ウエッジプレートが鋼管を拡径させつつ、鋼管内を移動する。この拡径作用に伴い、地震力が吸収される。これにより、橋桁の変位が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−８８９１０号公報
【特許文献２】特開２００１−６４９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の座屈拘束ブレース材では、第１鋼管自身が変形することによって制震する構成であり、しかも、第１鋼管は、剛体材料である鋼製であるため、高い変形能を期待することはできない。したがって、地震力の十分な吸収は期待できない。このため、地震力を十分に吸収させるためには、座屈拘束ブレース材を多数設置する必要があり、コストが嵩みやすい。
【０００９】
特許文献２の変位制限装置では、地震力を十分に吸収させるためには、鋼管の拡径が周方向に均一に発生する必要がある。このためには、ウエッジプレートの軸心と鋼管の軸心とが正確に一致するように設定する必要があるので、変位制限装置の施工に手間がかかる。また、変位制限装置は、鋼管、ウエッジプレートを採用しているため複雑な構造を有しており、鋼管、ウエッジプレートを採用した分、コストが嵩む。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、地震力を吸収して構造物の損傷を抑制することを確保しつつ、構造が簡単で、コスト的に有利であり、かつ施工が容易な制震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る制震装置は、複数の構造体からなる構造物に用いられる制震装置であり、ケーブルと、前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、前記嵌合部材を、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定する固定部材とを含み、前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する。
【００１２】
本発明に係る制震装置によれば、例えば、第２構造体に地震力が作用して、嵌合部材に嵌合されたケーブルに引張力が作用したとしても、第１定着部材が第１構造体に固定されていることから、引張力が所定の摩擦力未満であれば、ケーブルの張力によって第２構造体の変位を抑制する。そして、前記引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、ケーブルは嵌合部材に対してスライド移動する。これにより、第２構造体に作用している地震力は、ケーブル長さの範囲内でケーブルのスライド移動によって吸収されて、第１定着部材が固定された第１構造体に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、第２構造体の損傷を抑制できるだけではなく、第１構造体の損傷も抑制できる。このように、本発明に係る制震装置は、ケーブルの嵌合部材に対するスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。
【００１３】
また、鋼管自身の変形能を利用して地震力の吸収を行う従来のブレース材と比較して、スライド移動による地震力の吸収は大きい。したがって、地震力を十分に吸収させるために多数設置する必要のあるブレース材と比較して、嵌合部材の設置数を少なくすることができるので、コスト的に有利である。さらに、制震装置の施工の際には、嵌合部材は固定部材によって第２構造体に設置するだけでよいので、施工が容易である。なお、ケーブルが嵌合部材に対して相対的にスライド移動するとは、嵌合部材がケーブルに対してスライド移動することも含み、両者の間で相対変位が生じることをいう。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、前記複数の構造体のうちの第３構造体に固定可能であり、前記ケーブルの他端部を定着する第２定着部材を含み、前記ケーブルは引張力に対して所定の限界荷重を有しており、前記第１定着部材および前記第２定着部材は、前記所定の限界荷重以上の力で前記第１構造体および前記第３構造体のそれぞれに固定されている。
【００１５】
この構成によれば、構造物の強度が上がるので、本発明に係る制震装置を、制震機能に加え、耐震機能を併せ持つ装置とすることができる。
【００１６】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記嵌合部材は、前記固定部材に固定され、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体から構成され、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間には、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤が介在している。
【００１７】
この構成によれば、制震効果を発揮する嵌合部材は筒体と増摩剤とで構成されているので、構造を簡単化できる。これにより、コスト性が向上する。また、嵌合部材の施工の際には、ケーブルが挿通された筒体を、固定部材を介して第２構造体に固定するだけよいので、施工が容易である。
【００１８】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋台と、前記第３構造体であり、前記第１橋台に対向配置された第２橋台と、前記第２構造体であり、前記第１橋台と前記第２橋台との間に配置された橋脚とを含む橋であり、前記第１定着部材は前記第１橋台に固定され、前記第２定着部材は前記第２橋台に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材によって前記橋脚に固定され、前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている。
【００１９】
橋は、一般的に地震の水平力の影響を受け易いが、この構成によれば、ケーブルは水平方向に延びるように定着されているので、水平力はケーブルのスライド移動によって吸収される。これにより、第１橋台、第２橋台および橋脚の損傷を抑制することができる。
【００２０】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記構造物は、所定の階数を有する建築物であって、前記第１構造体である基礎部と、前記第２構造体であり、前記建築物の第１の階に配設された第１柱または第１梁と、前記第３構造体であり、前記第１の階よりも高い第２の階に配設された第２柱または第２梁とを含み、前記第１定着部材は前記基礎部に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記第１柱または第１梁に固定され、前記第２定着部材は前記第２柱または第２梁に固定され、前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で斜め方向に延びている。
【００２１】
建築物が地震の水平力を受けた場合、一般的に、第２の階の第２柱または第２梁の変位量は、第１の階の第１柱または第１梁の変位量よりも大きくなる。しかしながら、この構成によれば、ケーブルのスライド移動によって第１柱または第１梁に作用している水平力を吸収することができ、そのうえ、ケーブルは基礎部から第２の階にかけて斜め方向に延びているので、第１柱または第１梁に作用している水平力の吸収に伴って第２柱または第２梁に作用している水平力も吸収する。これにより、建築物の損傷を抑制することができる。
【００２２】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記第２の階は前記建築物の最上階であり、前記ケーブルは前記基礎部から前記第２の階にかけて前記建築物の対角線方向に延びている。
【００２３】
建築物の最上階は地震の水平力による変位が最も大きい階であるが、この最上階の柱または梁には、第２定着部材が固定されるので、ケーブルのスライド移動によって最上階の柱または梁に作用する水平力を吸収することができる。そのうえ、ケーブルは建築物の対角線方向に延びているので、ケーブルのスライド移動による水平力の吸収効果を最大限に発揮させることができる。
【００２４】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記構造物は、前記第２構造体である柱と、前記第１構造体であり、前記柱に固定される第１梁と、前記第３構造体であり、前記柱を挟んで前記第１梁に対向配置された状態で前記柱に固定される第２梁とを含み、前記第１定着部材は前記第１梁に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記柱に固定され、前記第３定着部材は前記第２梁に固定され、前記ケーブルは前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている。
【００２５】
柱と第１梁および第２梁との接合部は、一般的に地震の水平力の影響を受け易く、水平力を受けた場合、柱が第１梁および第２梁に対して変位あるいは傾き易いが、この構成によれば、ケーブルは水平方向に延びるように定着されているので、柱に作用している水平力は、ケーブルのスライド移動によって吸収される。これにより、柱、第１梁および第２梁の損傷を抑制して、接合部の状態を良好に維持することができる。
【００２６】
本発明の他の態様に係る制震装置は、複数の構造体からなる構造物に適用される制震装置であり、ケーブルと、前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する定着部材と、前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、前記嵌合部材に当接すると共に、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定可能であり、前記ケーブルとの間で相対移動が可能なように前記ケーブルを遊嵌する遊嵌部材とを含み、前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する。
【００２７】
本発明の他の態様に係る制震装置によれば、例えば、第１構造体に地震力が作用して、ケーブルに引張力が作用したとしても、引張力が所定の摩擦力未満であれば、嵌合部材が遊嵌部材に当接されていることから、ケーブルの張力によって第１構造体の変位を抑制する。そして、前記引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、ケーブルは嵌合部材に対してスライド移動する。これにより、第１構造体に作用している地震力は、ケーブル長さの範囲内でケーブルのスライド移動によって吸収されて、遊嵌部材が固定された第２構造体に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、第１構造体の損傷を抑制できるだけではなく、第２構造体の損傷も抑制できる。このように、本発明に他の態様に係る制震装置は、ケーブルの嵌合部材に対するスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。
【００２８】
また、鋼管自身の変形能を利用して地震力の吸収を行う従来のブレース材と比較して、スライド移動による地震力の吸収は大きい。したがって、地震力を十分に吸収させるために多数設置する必要のあるブレース材と比較して、嵌合部材の設置数を少なくすることができるので、コスト的に有利である。さらに、制震装置の施工の際には、遊嵌部材を第２構造体に固定し、嵌合部材を遊嵌部材に当接させるだけでよいので、施工が容易である。なお、ケーブルが嵌合部材に対して相対的にスライド移動するとは、嵌合部材がケーブルに対してスライド移動することも含み、両者の間で相対変位が生じることをいう。
【００２９】
本発明の好ましい実施形態では、前記遊嵌部材は、前記第２構造体に固定されるベース部と、前記ベース部から立ち上がる支持板と、前記支持板に形成され、前記ケーブルが挿通される遊嵌孔とを含み、前記嵌合部材は、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体と、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間に介在して、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤とを含む。
【００３０】
この構成によれば、制震効果を発揮する嵌合部材は筒体と増摩剤とで構成されているので、構造を簡単化できる。これにより、コスト性が向上する。また、嵌合部材の施工の際には、ケーブルが挿通された筒体を、遊嵌部材に当接させるだけよいので、施工が容易である。
【００３１】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋桁と、前記第２構造体であり、前記第１橋桁に隣り合う第２橋桁とを含む橋であり、前記第１定着部材は前記第１橋桁に固定され、前記遊嵌部材は前記第２橋桁に固定され、前記ケーブルは前記第１定着部材と前記遊嵌部との間で略水平方向に延びている。
【００３２】
橋を構成する橋桁は、一般的に地震の水平力の影響を受け易いが、この構成によれば、ケーブルは水平方向に延びるように設定されているので、水平力はケーブルのスライド移動によって吸収される。これにより、第１橋桁および第２橋桁の損傷を抑制することができる。
【００３３】
本発明に係る制震方法は、複数の構造体からなる構造物を制震する制震方法であり、前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定され、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、前記ケーブルに嵌合されていると共に、固定部材によって前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定された嵌合部材とを備えた装置が用いられ、前記ケーブルが、該ケーブルと前記嵌合部材との間で作用する所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動して、前記構造物を制震する。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係る制震装置によれば、地震力を吸収して構造物の損傷を抑制することを確保しつつ、構造が簡単で、コスト的に有利であり、かつ施工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制震装置の基本構成を示す図である。
【図２】制震装置の嵌合部材を示す断面図である。
【図３】嵌合部材の履歴特性を示す荷重‐変位曲線である。
【図４】制震装置が設置された橋の側面図である。
【図５】橋桁を省略した、図４に示す橋の上面図である。
【図６】制震装置が設置された建築物の側面図である。
【図７】地震によって建築物が傾いた状態を示す図である。
【図８】柱と梁との接合部の側面図であり、制震装置が設置された状態を概略的に示す。
【図９】図８の接合部において柱が梁に対して傾いた状態を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る制震装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
まず、図１を参照して第１実施形態に係る制震装置１の基本構成およびその作用について説明する。制震装置１は、複数の構造体からなる構造物に設置され、いずれかの構造体に作用する地震力を吸収することにより構造物の損傷を抑制するものである。構造物２は、図１では、第１構造体３と、第１構造体３に隣り合う第２構造体４と、第２構造体４を挟んで第１構造体３に対向配置された第３構造体５とを含む。構造物２が橋である場合、例えば第１構造体３および第３構造体５は橋台であり、第２構造体４は橋脚である。
【００３８】
制震装置１は、図１に示すように、ケーブル６と、第１構造体３に固定可能であり、ケーブル６の一端部を定着する第１定着部材７と、ケーブル６に嵌合される嵌合部材８と、嵌合部材８を第２構造体４に固定する固定部材９と、第３構造体５に固定可能であり、ケーブル６の他端部を定着する第２定着部材１０とを含む。ケーブル６は、図１では左右方向に延びるように第１定着部材７および第２定着部材１０に定着されている。
【００３９】
ケーブル６は、例えばＰＣ鋼より線であり、両端部のそれぞれにはアンカー１１が固定されている。各アンカー１１の外周面には、図略の雄ねじ溝が形成されている。
【００４０】
第１定着部材７は、第１構造体３に固定されるベース部１２と、ベース部１２から略垂直に立ち上がる支持板１３と、支持板１３の強度を補強する補強板１４とを含む。ベース部１２は板状部材であり、第１構造体３に沿うように配設されている。支持板１３はケーブル６に対して略垂直に延びている。また、支持板１３には、ケーブル６の一端部および一端部に固定されたアンカー１１を挿通させるための挿通孔１５が形成されている。補強板１４は、ベース部１２から略垂直に立ち上がると共に、支持板１３の両端部に連結されて、ケーブル６に沿って延びている。第２定着部材１０は、第１定着部材７と左右対称の関係で同一の構成を有している。なお、第１定着部材７および第２定着部材１０の構成は、図１に示す構成に限定されるものでなく、ケーブル６の一端部および他端部を定着できるものであれば、特に限定されない。
【００４１】
嵌合部材８は、図２に示すように、ケーブル６が挿通可能な挿通孔１６を有する筒体であり、ケーブル６における、第１定着部材７に定着された一端部と第２定着部材１０に定着された他端部との間の所定の部位に嵌合されている。筒体８の外周面には、図略の雄ねじ溝が形成されている。
【００４２】
固定部材９は、第２構造体４に固定されるベース部１７と、ベース部１７から略垂直に立ち上がり、ケーブル６の長さ方向に対向する一対の第１保持板１８および第２保持板１９と、保持板１８，１９の強度を補強する補強板２０とを含む。ベース部１７は板状部材であり、第２構造体４に沿うように配設されている。第１保持板１８および第２保持板１９は、ケーブル６に対して略垂直に延びており、嵌合部材８を軸方向両側から挟み、嵌合部材８を保持する。また、第１保持板１８および第２保持板１９のそれぞれには、ケーブル６に嵌合された筒体８を挿通させるための挿通孔２１が形成されている。補強板２０は、ベース部１７から略垂直に立ち上がると共に、第１保持板１８の両端部と第２保持板１９の両端部とを連結して、ケーブル６に沿って延びている。なお、固定部材９の構成は、図１に示す構成に限定されるものでなく、嵌合部材８を第２構造体４に固定できるものであれば、特に限定されない。
【００４３】
ケーブル６は次のようにして第１定着部材７および第２定着部材１０に定着される。まず、ケーブル６の一端部およびアンカー１１を第１定着部材７の支持板１３の挿通孔１５に挿通させ、次に、定着ナット２２をアンカー１１にナット孔２２ａを介して螺合させる。そして、定着ナット２２を支持板１３に当接するまで締め付けると、ケーブル６の一端部は、他端部側への移動が規制される。次に、嵌合部材８である筒体を、固定部材９の第２保持板１９の挿通孔２１に挿通させ、保持板１８，１９間に位置させた後、予め保持板１８，１９間に配置した一対の定着ナット２３を用いて筒体８を保持板１８，１９間に固定させる。
【００４４】
具体的には、一方の定着ナット２３を筒体８における第２保持板１９側にナット孔２３ａを介して螺合させると共に、他方の定着ナット２３を筒体８における第１保持板１８側にナット孔２３ａを介して螺合させる。一方の定着ナット２３を第２保持板１９に当接するまで締め付けると共に、他方の定着ナット２３を第１保持板１８に当接するまで締め付けると、筒体８は保持板１８，１９間で固定された状態となる。
【００４５】
次に、ケーブル６の他端部およびアンカー１１を第２定着部材１０の支持板１３の挿通孔１５に挿通させた後、定着ナット２２をアンカー１１にナット孔２２ａを介して螺合させる。そして、定着ナット２２を支持板１３に当接するまで締め付けると、ケーブル６の他端部は、一端部側への移動が規制される。
【００４６】
最後に、第１定着部材７、筒体８および第２定着部材１０の各定着ナット２２，２３をさらに適宜締め付けることにより、ケーブル６は第１定着部材７および第２定着部材１０に定着され、第１構造体３、第２構造体４および第３構造体５は、ケーブル６による適正な張力によって互いに連結される。
【００４７】
なお、第１保持板１８および第２保持板１９のそれぞれは、半割り形状の一対の第１保持片および第２保持片を有する構成としてもよい。第１保持片は、ベース部１７に固定され、Ｕ字形または半円形の第１溝を有し、第２保持片は、第１保持片に固定可能であり、第１溝に対応する第２溝を有する。その場合、嵌合部材８を第１保持板１８の第１保持片と第２保持板１９の第１保持片との間に配置した状態でケーブル６を第１保持片の各第１溝内に案内した後、第１保持板１８の第１保持片に第２保持片を固定すると共に、第２保持板１９の第１保持片に第２保持片を固定する。次に、嵌合部材８の両端部に予め装着された一対の定着ナット２３を上述のように第１保持板１８および第２保持板１９に向けて締め付けることにより、嵌合部材８は第１保持板１８および第２保持板１９間で固定された状態となる。
【００４８】
嵌合部材８である筒体は、ケーブル６との間で所定の摩擦力が作用するようにケーブル６に嵌合されている。筒体８の内周面とケーブル６の周面との間には、図２に示すように、増摩剤２４が介在している。増摩剤２４により、筒体８とケーブル６との間に所定の摩擦力が作用する。前記所定の摩擦力は、ケーブル６の限界荷重未満に設定されている。増摩剤２４としては、断面が三角形の細い鋼線を極めて狭いピッチでねじることにより形成したコイルが挙げられる。コイルの他には、鉄粉やアランダムが挙げられる。
【００４９】
筒体８は、次のようにしてケーブル６に嵌合される。すなわち、まず、ケーブル６に増摩剤２４を配置し、増摩剤２４がコイルの場合にはケーブル６にコイルを装着し、コイルが装着されたケーブル６を筒体８に挿通させる。次に、筒体８をスリーブ加工、プレス加工、スエージ加工等により、筒体８が所定の減面率に到達するまで径方向外方から圧力をかける。これにより、コイルが筒体８の内周面とケーブル６の周面に食い込むので、筒体８とケーブル６との間で所定の摩擦力が作用することになる。
【００５０】
前記所定の摩擦力は、増摩剤２４を選択し、筒体８の減面率、筒体８の長さ等を適宜変化させることによって調整することができる。増摩剤２４が前記コイルの場合は、コイル断面積を変化させて摩擦力を調整することができ、一般的に、コイル断面積や減面率が大きくなるにつれ、筒体８とケーブル６との間に作用する摩擦力は大きくなる。前記所定の摩擦力は、制震装置１が設置される構造物２に要求される制震レベルに応じて適宜設定すればよい。
【００５１】
このようにして筒体８とケーブル６との間に設定された所定の摩擦力によって、嵌合部材８とケーブル６とは摩擦結合されている。言い換えれば、嵌合部材８とケーブル６とは互いに完全に固定されていない。したがって、ケーブル６は、所定の摩擦力を超える引張力を受けたとき、保持板１８，１９間に固定されている嵌合部材８に対して相対的にスライド移動する。このスライド移動により、ケーブル６に対する引張力が吸収される。
【００５２】
図３は、嵌合部材８の履歴特性を示す荷重‐変位曲線である。縦軸が嵌合部材８に作用する荷重を表し、横軸が嵌合部材８の荷重による変位を表している。嵌合部材８が前記所定の摩擦力未満の荷重を受けた場合、嵌合部材８とケーブル６との間で相対的なスライド移動は生じないが、嵌合部材８はケーブル６のひずみに応じて変位する。一方、嵌合部材８が前記所定の摩擦力を超える荷重を受けた場合、ケーブル６は嵌合部材８に対してスライド移動するので、ケーブル６のスライド移動中、嵌合部材８は荷重を受けず、変位だけが大きくなる。図３の第１象限および第４象限における曲線は、嵌合部材８が例えば右方向に荷重を受けた場合の履歴を示しており、第２象限および第３象限における曲線は、嵌合部材８が逆方向である左方向に荷重を受けた場合の履歴を示している。
【００５３】
第１実施形態では、ケーブル６と嵌合部材８との間において相対的なスライド移動を可能とした構成により、地震力による構造物２の変位を抑制する。具体的には、例えば、第２構造体４を第３構造体５側に変位させる地震力が作用したとき、ケーブル６は矢印Ａで示すように図１では左方向に作用する引張力を受ける。
【００５４】
前記引張力が所定の摩擦力未満であれば、第１定着部材７が第１構造体３に固定されていることから、ケーブル６の張力によって第２構造体４の変位を抑制することができる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、嵌合部材８は引張力に従って矢印Ａの方向にケーブル６に対して相対的にスライド移動する。このスライド移動により、第２構造体４に作用している地震力が吸収されて、第１定着部材７が固定された第１構造体３に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、第２構造体４の損傷を抑制できるだけではなく、第１構造体３の損傷も抑制できる。このように、制震装置１は、ケーブル６の嵌合部材８に対するスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。
【００５５】
また、鋼管自身の変形能を利用して地震力の吸収を行う従来のブレース材と比較して、スライド移動による地震力の吸収は大きい。したがって、地震力を十分に吸収させるために多数設置する必要のあるブレース材と比較して、嵌合部材８の設置数を少なくすることができるので、コスト的に有利である。
【００５６】
さらに、スライド移動による地震力の吸収を可能にする嵌合部材８は、筒体８および増摩剤２４から構成されているので、構造を簡単化でき、コスト性が向上する。また、制震装置１の施工の際には、ケーブル６が挿通された筒体８を、固定部材９のベース部１７および保持板１８，１９を介して第２構造体４に固定するだけよいので、施工が容易である。
【００５７】
制震装置１は、上記の制震機能に加え、耐震機能も備えることもできる。具体的には、ケーブル６は、構造物２に作用する地震力に起因する引張力に対して所定の限界荷重を有しており、第１定着部材７および第２定着部材１０は、前記所定の限界荷重以上の力で第１構造体３および第２構造体４のそれぞれに固定されている。この構成により、第１構造体３と第２構造体４とはケーブル６を介して強固に連結され、その結果、構造物２の強度が上がるので、制震装置１を、制震機能に加え、耐震機能を併せ持つ装置とすることができる。
【００５８】
以下、図１に示す制震装置１を具体的な構造物に適用した実施例１〜３について説明する。
【００５９】
（実施例１）
まず、図４および図５を参照して、制震装置１Ａを橋３０に適用した例について説明する。図４は橋の側面図であり、図５は橋桁を省略した橋の上面図である。橋３０は、第１橋台３１（第１構造体）と、第１橋台３１に隣り合う橋脚３２（第２構造体）と、橋脚３２を挟んで第１橋台３１に対向配置された第２橋台３３（第３構造体）とを含む。第１橋台３１と橋脚３２との間、および第２橋台３３と橋脚３２との間には、それぞれ橋桁３４が架設されている。第１橋台３１および第２橋台３３の各上部には、連結基台３５が設けられている。第１定着部材７は、第１橋台３１の連結基台３５に固定されて、ケーブル６の一端部を定着し、第２定着部材１０は、第２橋台３３の連結基台３５に固定されて、ケーブル６の他端部を定着している。
【００６０】
橋脚３２には、第１橋台３１の連結基台３５および第２橋台３３の連結基台３５に対応した高さ位置に貫通孔３６が形成されている。貫通孔３６にはケーブル６が挿通されている。貫通孔３６の両開口部には、図略の固定部材９によって一対の嵌合部材８が固定されている。
【００６１】
ケーブル６は、第１定着部材７、第２定着部材１０および嵌合部材８によって略水平方向に延びている。ケーブル６は、実施例１では、図５に示すように並列関係で３本用いられている。
【００６２】
橋３０は、一般的に地震の水平力の影響を受け易いが、制震装置１Ａによれば、ケーブル６は水平方向に延びるように定着されているので、水平力は、ケーブル６の嵌合部材８に対するスライド移動によって吸収される。これにより、第１橋台３１、第２橋台３３および橋脚３２の損傷を抑制することができる。
【００６３】
具体的には、例えば、橋脚３２を第２橋台３３側に変位させる地震の水平力が作用したとき、ケーブル６は図４では左方向に作用する引張力を受ける。このとき、ケーブル６を介して、第１定着部材７が固定された第１橋台３１にも橋脚３２側に変位させようとする力が作用する。
【００６４】
前記引張力がケーブル６と嵌合部材８との間で作用する所定の摩擦力未満であれば、第１定着部材７が第１橋台３１に固定されていることから、ケーブル６の張力によって橋脚３２の変位を抑制することができる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合には、ケーブル６は引張力に従って嵌合部材８に対して左方向にスライド移動する。このスライド移動により、橋脚３２に作用している地震力は吸収されて、第１橋台３１に地震力が伝わることを抑制できる。その結果、橋脚３２の損傷を抑制できるだけではなく、第１橋台３１の損傷も抑制できる。
【００６５】
（実施例２）
次に、図６および図７を参照して、制震装置１Ｂを建築物４０に適用した例について説明する。図６は、建築物４０の側面図であり、制震装置１Ｂが設置された状態を概略的に示しており、図７は、地震によって建築物４０が傾いた状態を示している。建築物４０は、所定の階数を有する建築物（図６では4階建ての建築物）であり、複数の柱および梁を有する。制震装置１Ｂは次のようにして設置することができる。第１定着部材７は、建築物４０の基礎部４１（第１構造体）に固定され、ケーブル６の一端部を定着し、第２定着部材１０は、最上階（図６では４階）の柱４２（第３構造体）に固定され、ケーブル６の他端部を定着している。嵌合部材８は、中間階の柱または梁（第２構造体）に固定されている。
【００６６】
嵌合部材８は、実施例２では複数設置されており、具体的には、２階の柱４３、２階と３階との間の梁４４、および３階と４階との間の梁４５に設置されている。ケーブル６は、実施例２では、第１定着部材７、第２定着部材１０および複数の嵌合部材８間で建築物４０の対角線方向に延びるように２本配設されている。なお、第１定着部材７、第２定着部材１０および嵌合部材８は、建築物４０の側壁の内面に配置してもよいし、または建築物４０の側壁の外面に配置してもよい。また、第２定着部材１０および嵌合部材８の配置は、図６に示すものに限定されるものではなく、建築物４０に応じて柱または梁に適宜配置される。
【００６７】
建築物４０が地震の水平力を受けた場合、一般的に、最上階の柱および梁の変位量Ｄ１は、図７に示すように、中間階の柱および梁の変位量Ｄ２，Ｄ３よりも大きくなる。しかしながら、制震装置１Ｂによれば、ケーブル６のスライド移動によって中間階の柱４３および梁４４，４５に作用している水平力を吸収することができる。これに伴い、最上階の柱４２および梁に作用している水平力も吸収される。これにより、建築物４０の損傷を抑制することができる。そのうえ、ケーブル６は建築物４０の対角線方向に延びているので、ケーブル６のスライド移動による水平力の吸収効果を最大限に発揮させることができる。
【００６８】
（実施例３）
次に、図８を参照して、制震装置１Ｃを建築物の柱５１と梁との接合部５０に適用した例について説明する。図８は、柱５１と梁５２，５３との接合部５０の側面図であり、制震装置１Ｃが設置された状態を概略的に示す。図８に示す接合部５０は、柱５１（第２構造体）と、柱５１に固定された第１梁５２（第１構造体）と、柱５１を挟んで第１梁５２に対向配置された状態で柱５１に固定された第２梁５３（第３構造体）とからなる。
【００６９】
実施例３では、２組の制震装置１Ｃが用いられており、次のようにして設置される。一方の制震装置１Ｃでは、第１定着部材７は、第１梁５２の上面５２ａに固定され、第１ケーブル６Ａの一端部を定着し、第２定着部材１０は、第２梁５３の上面５３ａに固定され、第１ケーブル６Ａの他端部を定着する。嵌合部材８は柱５１の側面に固定されている。第１ケーブル６Ａは第１定着部材７および第２定着部材１０間で略水平方向に延びている。他方の制震装置１Ｃは一方の制震装置１Ｃに対して対称的に設置される。すなわち、他方の制震装置１Ｃでは、第１定着部材７は、第１梁５２の下面５２ｂに固定され、第２ケーブル６Ｂの一端部を定着し、第２定着部材１０は、第２梁５３の下面５３ｂに固定され、第２ケーブル６Ｂの他端部を定着する。嵌合部材８は柱５１の側面に固定されている。第２ケーブル６Ｂも第１定着部材７および第２定着部材１０間で略水平方向に延びている。
【００７０】
柱５１と第１梁５２および第２梁５３との接合部５０は、一般的に地震の水平力の影響を受け易い。水平力を受けた場合、図９に示すように、柱５１が第１梁５２および第２梁５３に対して変位あるいは傾いて、柱５１と第１梁５２との間に隙間Ｇ１が生じ、柱５１と第２梁５３との間に隙間Ｇ２が生じる。このとき、柱５１が左方向に傾いている場合、一方の制震装置１Ｃの第１ケーブル６Ａは左方向に引っ張られ、他方の制震装置１Ｃの第２ケーブル６Ｂは右方向に引っ張られる。しかしながら、制震装置１Ｃによれば、第１ケーブル６Ａおよび第２ケーブル６Ｂは水平方向に延びるように定着されているので、柱５１に作用している水平力は、第１ケーブル６Ａおよび第２ケーブル６Ｂのスライド移動によって吸収される。これにより、柱５１、第１梁５２および第２梁５３の損傷を抑制して、接合部５０の状態を良好に維持することができる。
【００７１】
（第２実施形態）
以下、図１０を参照して、第２実施形態に係る制震装置６０について説明する。図１０に示す制震装置６０は、例えば、橋桁の落下を防止する落下防止装置として構成されており、ケーブル６と、第１橋桁５５（第１構造体）に固定可能であり、ケーブル６の一端部を定着する定着部材６１と、第２橋桁５６（第２構造体）に固定可能であり、ケーブル６との間で相対移動が可能なようにケーブル６を遊嵌する遊嵌部材６２と、遊嵌部材６２に当接しており、ケーブル６に嵌合される嵌合部材６３とを含む。なお、第１橋桁５５および第２橋桁５６は橋脚５７に架設されている。
【００７２】
ケーブル６は、例えばＰＣ鋼より線であり、一端部にはアンカー１１が固定されており、他端部にはストッパ６４が固定されている。アンカー１１の外周面には、図略の雄ねじ溝が形成されている。ストッパ６４は、ケーブル６の他端部が遊嵌部材６２から外れることを防止する抜け止め部材である。ケーブル６は定着部材６１および遊嵌部材６２間で略水平方向に延びている。
【００７３】
定着部材６１は、第１橋桁５５に固定されるベース部６５と、ベース部６５から立ち上がる支持板６６と、支持板６６に当接した支圧板６７と、ケーブル６の偏向を許容する偏向部材６８と、支持板６６の強度を補強する補強板６９とを含む。ベース部６５は板状部材であり、第１橋桁５５に沿うように配設されている。支持板６６および支圧板６７はケーブル６に対して略垂直に延びている。また、支持板６６および支圧板６７には、ケーブル６の一端部および一端部に固定されたアンカー１１を挿通させるための挿通孔７０が形成されている。補強板６９は、ベース部６５から略垂直に立ち上がると共に、支持板６６の両端部に連結されて、ケーブル６に沿って延びている。アンカー１１の外周面の雄ねじ溝には、定着ナット７１が螺合されている。なお、定着部材６１の構成は、図１０に示す構成に限定されるものではなく、ケーブル６の一端部を定着できるものであれば、特に限定されない。
【００７４】
遊嵌部材６２は、第２橋桁５６に固定されるベース部７２と、ベース部７２から立ち上がる支持板７３と、支持板７３に形成され、ケーブル６が挿通される遊嵌孔７４と、支持板７３に当接し、ケーブル６が挿通可能な貫通孔７５を有するシムプレート７６と、ケーブル６の偏向を許容する偏向部材７７と、支持板７３の強度を補強する補強板７８とを含む。ベース部７２は板状部材であり、第２橋桁５６に沿うように配設されている。支持板７３はケーブル６に対して略垂直に延びている。シムプレート７６は半割り形状の一対の第１プレート片および第２プレート片を有し、第１プレート片がベース部７２に固定されている。第１プレート片および第２プレート片を合わせた状態で貫通孔７５が形成される。また、シムプレート７６の前記第２プレート片は、後述する筒体（嵌合部材）６３を遊嵌孔７４に通してから支持板７３と筒体６３との間の隙間に挿入され、前記第１プレート片に固定される。補強板７８は、ベース部７２から略垂直に立ち上がると共に、支持板７３の両端部からケーブル６に沿って延びている。ケーブル６は遊嵌孔７４によって水平方向に移動可能である。なお、遊嵌部材６２の構成は、図１０に示す構成に限定されるものではなく、ケーブル６との間で相対移動が可能なようにケーブル６を遊嵌するものであれば、特に限定されない。
【００７５】
嵌合部材６３は、ケーブル６が挿通可能な挿通孔を有する筒体から構成され、遊嵌部材６２とストッパ６４との間で遊嵌部材６２のシムプレート７６に当接した状態でケーブル６に嵌合されている。また、嵌合部材６３は、遊嵌部材６２に対して定着部材６１とは反対側から当接している。筒体６３の外径は、シムプレート７６の貫通孔７５の孔径よりも大きく設定されており、筒体６３はシムプレート７６のプレート面に当接している。なお、筒体６３をシムプレート７６に当接させる構成に代えて、筒体６３の外周面に雄ねじ溝を形成し、その雄ねじ溝にナットを螺合させることにより、筒体６３を前記ナットを介して支持板７３に当接させてもよい。または、ケーブル６が挿通可能なＵ字溝を有するプレートを、支持板７３と筒体６３との間に介在させて、筒体６３を前記プレートに当接させてもよい。筒体６３の当接形態は特に限定されない。
【００７６】
筒体６３は、ケーブル６との間で所定の摩擦力が作用するようにケーブル６に嵌合されている。筒体６３の内周面とケーブル６の周面との間には、増摩剤２４が介在している。増摩剤２４により、筒体６３とケーブル６との間に前記所定の摩擦力が作用する。増摩剤２４としては、上記したように、コイル、アランダム、鉄粉等が挙げられる。
【００７７】
第２実施形態においても、嵌合部材６３（筒体）とケーブル６とは所定の摩擦力によって摩擦結合されており、ケーブル６が所定の摩擦力を超える引張力を受けたとき、嵌合部材６３とケーブル６との間で相対的なスライド移動が生じる。このスライド移動により、ケーブル６に対する引張力が吸収される。
【００７８】
第２実施形態においても、ケーブル６および嵌合部材６３間でスライド移動を可能とした構成により、第１橋桁５５および第２橋桁５６に作用する地震力を吸収する。以下、スライド移動による地震力の吸収作用について具体的に説明する。
【００７９】
地震の水平力によって第１橋桁５５が第２橋桁５６に対して左方向に変位しようとするとき、ケーブル６は第１橋桁５５によって左方向に引張力を受けるので、シムプレート７６に当接した嵌合部材６３は遊嵌部材６２を押圧した状態となる。このとき、引張力が所定の摩擦力未満である場合、遊嵌部材６２が第２橋桁５６に固定されていることから、ケーブル６の張力によって第１橋桁５５の変位を抑制できる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合、ケーブル６が遊嵌部材６２を押圧している嵌合部材６３に対して左方向にスライド移動する。このスライド移動により、第１橋桁５５に作用している地震力が吸収されて、第２橋桁５６に水平力が伝わることを抑制できる。その結果、第１橋桁５５の落下の可能性を低減でき、そのうえ、第２橋桁５６が損傷することを抑制できる。
【００８０】
一方、地震の水平力によって第２橋桁５６が第１橋桁５５に対して右方向に変位しようとするとき、第２橋桁５６に固定された遊嵌部材６２は、シムプレート７６に当接している嵌合部材６３を右方向に押圧するので、ケーブル６は右方向に引張力を受ける。このとき、引張力が所定の摩擦力未満である場合、定着部材が第１橋桁５５に固定されていることから、ケーブル６の張力によって第２橋桁５６の変位を抑制できる。そして、引張力が所定の摩擦力を超えた場合、遊嵌部材６２に押圧されている嵌合部材６３がケーブル６に対して右方向にスライド移動するが、このスライド移動により、第２橋桁５６に作用している地震力が吸収されて、第１橋桁５５に水平力が伝わることを抑制できる。その結果、第２橋桁５６の落下の可能性を低減でき、そのうえ、第１橋桁５５が損傷することを抑制できる。
【００８１】
このように、制震装置６０は、ケーブル６および嵌合部材６３間のスライド移動を利用するという簡単な構成で十分な制震効果を発揮する。また、嵌合部材６３は、筒体６３および増摩剤２４から構成されているので、構造を簡単化でき、コスト性が向上する。また、制震装置６０の施工の際には、ケーブル６が挿通された筒体６３を、遊嵌部材６２に当接させた状態で設置するだけよいので、施工が容易である。
【００８２】
また、第１橋桁５５に定着部材６１を固定した構成につき説明したが、定着部材６１に代えて、第１橋桁５５にも遊嵌部材６２を固定する構成を採用してもよい。この構成によれば、地震の水平力を一層吸収することができ、制震装置６０による制震効果が高まる。
【００８３】
以上、第２実施形態の制震装置６０を橋桁の落下防止装置として用いた場合につき説明してきたが、制震装置６０は、上記した、実施例１、実施例２および実施例３の各構造体に適用してもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１ 制震装置
２ 構造物
３ 第１構造体
４ 第２構造体
５ 第３構造体
６ ケーブル
７ 第１定着部材
８ 嵌合部材
９ 固定部材
１０ 第２定着部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の構造体からなる構造物に用いられる制震装置であって、
ケーブルと、
前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、
前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、
前記嵌合部材を、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定する固定部材と、
を備え、
前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、
前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する制震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制震装置において、前記複数の構造体のうちの第３構造体に固定可能であり、前記ケーブルの他端部を定着する第２定着部材を備え、
前記ケーブルは引張力に対して所定の限界荷重を有しており、
前記第１定着部材および前記第２定着部材は、前記所定の限界荷重以上の力で前記第１構造体および前記第３構造体のそれぞれに固定されている制震装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制震装置において、前記嵌合部材は、前記固定部材に固定され、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体から構成され、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間には、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤が介在している制震装置。
【請求項４】
請求項２に記載の制震装置であって、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋台と、前記第３構造体であり、前記第１橋台に対向配置された第２橋台と、前記第２構造体であり、前記第１橋台と前記第２橋台との間に配置された橋脚とを含む橋であり、
前記第１定着部材は前記第１橋台に固定され、前記第２定着部材は前記第２橋台に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材によって前記橋脚に固定され、
前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている制震装置。
【請求項５】
請求項２に記載の制震装置であって、前記構造物は、所定の階数を有する建築物であって、前記第１構造体である基礎部と、前記第２構造体であり、前記建築物の第１の階に配設された第１柱または第１梁と、前記第３構造体であり、前記第１の階よりも高い第２の階に配設された第２柱または第２梁とを含み、
前記第１定着部材は前記基礎部に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記第１柱または第１梁に固定され、前記第２定着部材は前記第２柱または第２梁に固定され、
前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で斜め方向に延びている制震装置。
【請求項６】
請求項５に記載の制震装置において、前記第２の階は前記建築物の最上階であり、
前記ケーブルは前記基礎部から前記第２の階にかけて前記建築物の対角線方向に延びている制震装置。
【請求項７】
請求項２に記載の制震装置であって、前記構造物は、前記第２構造体である柱と、前記第１構造体であり、前記柱に固定される第１梁と、前記第３構造体であり、前記柱を挟んで前記第１梁に対向配置された状態で前記柱に固定される第２梁とを含み、
前記第１定着部材は前記第１梁に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記柱に固定され、前記第３定着部材は前記第２梁に固定され、
前記ケーブルは前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている制震装置。
【請求項８】
複数の構造体からなる構造物に適用される制震装置であって、
ケーブルと、
前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する定着部材と、
前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、
前記嵌合部材に当接すると共に、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定可能であり、前記ケーブルとの間で相対移動が可能なように前記ケーブルを遊嵌する遊嵌部材と、
を備え、
前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、
前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する制震装置。
【請求項９】
請求項８に記載の制震装置において、前記遊嵌部材は、前記第２構造体に固定されるベース部と、前記ベース部から立ち上がる支持板と、前記支持板に形成され、前記ケーブルが挿通される遊嵌孔とを含み、
前記嵌合部材は、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体と、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間に介在して、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤とを含む制震装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の制震装置において、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋桁と、前記第２構造体であり、前記第１橋桁に隣り合う第２橋桁とを含む橋であり、
前記第１定着部材は前記第１橋桁に固定され、前記遊嵌部材は前記第２橋桁に固定され、
前記ケーブルは前記第１定着部材と前記遊嵌部との間で略水平方向に延びている制震装置。
【請求項１１】
複数の構造体からなる構造物を制震する制震方法であって、
前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定され、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、前記ケーブルに嵌合されていると共に、固定部材によって前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定された嵌合部材とを備えた装置が用いられ、
前記ケーブルが、該ケーブルと前記嵌合部材との間で作用する所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動して、前記構造物を制震する制震方法。
【請求項１】
複数の構造体からなる構造物に用いられる制震装置であって、
ケーブルと、
前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、
前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、
前記嵌合部材を、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定する固定部材と、
を備え、
前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、
前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する制震装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制震装置において、前記複数の構造体のうちの第３構造体に固定可能であり、前記ケーブルの他端部を定着する第２定着部材を備え、
前記ケーブルは引張力に対して所定の限界荷重を有しており、
前記第１定着部材および前記第２定着部材は、前記所定の限界荷重以上の力で前記第１構造体および前記第３構造体のそれぞれに固定されている制震装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の制震装置において、前記嵌合部材は、前記固定部材に固定され、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体から構成され、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間には、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤が介在している制震装置。
【請求項４】
請求項２に記載の制震装置であって、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋台と、前記第３構造体であり、前記第１橋台に対向配置された第２橋台と、前記第２構造体であり、前記第１橋台と前記第２橋台との間に配置された橋脚とを含む橋であり、
前記第１定着部材は前記第１橋台に固定され、前記第２定着部材は前記第２橋台に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材によって前記橋脚に固定され、
前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている制震装置。
【請求項５】
請求項２に記載の制震装置であって、前記構造物は、所定の階数を有する建築物であって、前記第１構造体である基礎部と、前記第２構造体であり、前記建築物の第１の階に配設された第１柱または第１梁と、前記第３構造体であり、前記第１の階よりも高い第２の階に配設された第２柱または第２梁とを含み、
前記第１定着部材は前記基礎部に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記第１柱または第１梁に固定され、前記第２定着部材は前記第２柱または第２梁に固定され、
前記ケーブルは、前記第１定着部材および前記第２定着部材間で斜め方向に延びている制震装置。
【請求項６】
請求項５に記載の制震装置において、前記第２の階は前記建築物の最上階であり、
前記ケーブルは前記基礎部から前記第２の階にかけて前記建築物の対角線方向に延びている制震装置。
【請求項７】
請求項２に記載の制震装置であって、前記構造物は、前記第２構造体である柱と、前記第１構造体であり、前記柱に固定される第１梁と、前記第３構造体であり、前記柱を挟んで前記第１梁に対向配置された状態で前記柱に固定される第２梁とを含み、
前記第１定着部材は前記第１梁に固定され、前記嵌合部材は前記固定部材を介して前記柱に固定され、前記第３定着部材は前記第２梁に固定され、
前記ケーブルは前記第１定着部材および前記第２定着部材間で略水平方向に延びている制震装置。
【請求項８】
複数の構造体からなる構造物に適用される制震装置であって、
ケーブルと、
前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定可能であり、前記ケーブルの一端部を定着する定着部材と、
前記ケーブルに嵌合される嵌合部材と、
前記嵌合部材に当接すると共に、前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定可能であり、前記ケーブルとの間で相対移動が可能なように前記ケーブルを遊嵌する遊嵌部材と、
を備え、
前記嵌合部材は、前記ケーブルとの間で所定の摩擦力が作用するように前記ケーブルに嵌合しており、
前記ケーブルは、前記所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動する制震装置。
【請求項９】
請求項８に記載の制震装置において、前記遊嵌部材は、前記第２構造体に固定されるベース部と、前記ベース部から立ち上がる支持板と、前記支持板に形成され、前記ケーブルが挿通される遊嵌孔とを含み、
前記嵌合部材は、前記ケーブルが挿通される挿通孔を有する筒体と、前記筒体の内周面と前記挿通孔に挿通された前記ケーブルとの間に介在して、前記筒体と前記ケーブルとの間で前記所定の摩擦力を作用させる増摩剤とを含む制震装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の制震装置において、前記構造物は、前記第１構造体である第１橋桁と、前記第２構造体であり、前記第１橋桁に隣り合う第２橋桁とを含む橋であり、
前記第１定着部材は前記第１橋桁に固定され、前記遊嵌部材は前記第２橋桁に固定され、
前記ケーブルは前記第１定着部材と前記遊嵌部との間で略水平方向に延びている制震装置。
【請求項１１】
複数の構造体からなる構造物を制震する制震方法であって、
前記複数の構造体のうちの第１構造体に固定され、前記ケーブルの一端部を定着する第１定着部材と、前記ケーブルに嵌合されていると共に、固定部材によって前記複数の構造体のうちの第２構造体に固定された嵌合部材とを備えた装置が用いられ、
前記ケーブルが、該ケーブルと前記嵌合部材との間で作用する所定の摩擦力を超える引張力を受けたときに前記嵌合部材に対して相対的にスライド移動して、前記構造物を制震する制震方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２８５７７７（Ｐ２０１０−２８５７７７Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３９０１５（Ｐ２００９−１３９０１５）
【出願日】平成２１年６月１０日（２００９．６．１０）
【出願人】（０００１９２６２６）神鋼鋼線工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１０日（２００９．６．１０）
【出願人】（０００１９２６２６）神鋼鋼線工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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