JP2001049894A - 制震壁 - Google Patents
制震壁Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 粘性減衰壁の抵抗力を高めて「装置費／抵抗
力」のコストパフォーマンスを高めると同時に、装置抵
抗力の温度依存性の小さい粘性減衰壁を実現する。 【構成】 ２重構造の内壁・外壁鋼板と両者の隙間に充
填された粘性流体より構成されている壁形状の粘性減衰
壁に、内壁・外壁両鋼板を貫通する孔を設けてその孔に
鉛を充填する。両鋼板の相対運動によって発生する従来
の粘性抵抗力に鉛のせん断抵抗力を付加することによ
り、装置抵抗力を飛躍的に高め、且つ高温時における抵
抗力低下の小さい粘性減衰装置を実現したもの。
力」のコストパフォーマンスを高めると同時に、装置抵
抗力の温度依存性の小さい粘性減衰壁を実現する。 【構成】 ２重構造の内壁・外壁鋼板と両者の隙間に充
填された粘性流体より構成されている壁形状の粘性減衰
壁に、内壁・外壁両鋼板を貫通する孔を設けてその孔に
鉛を充填する。両鋼板の相対運動によって発生する従来
の粘性抵抗力に鉛のせん断抵抗力を付加することによ
り、装置抵抗力を飛躍的に高め、且つ高温時における抵
抗力低下の小さい粘性減衰装置を実現したもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物の振動エネルギ
ー吸収能力を高めて減衰性能の高い構造物とすることに
よって、構造物の耐震安全性を向上させると共に、風や
交通振動、その他の動的外力によって発生する構造物の
振動を効果的に抑制できる制震・制振構造物を経済的に
実現する方法に関するものである。
ー吸収能力を高めて減衰性能の高い構造物とすることに
よって、構造物の耐震安全性を向上させると共に、風や
交通振動、その他の動的外力によって発生する構造物の
振動を効果的に抑制できる制震・制振構造物を経済的に
実現する方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】建築物や工作物・塔状構造物など各種の構
造物の耐震安全性を高め、また風その他の動的外力によ
る構造物の振動を抑制して居住性能を改善するために、
構造物にエネルギー吸収装置（以下、「減衰装置」と表
現する場合もある）を取付け、構造物の減衰性能を高め
る方法が開発・実用化されてきている。これまでに実用
化されている建築構造物用の代表的な減衰装置として
は、鋼材や鉛の塑性変形を利用する金属履歴ダンパー、
高減衰ゴムや粘弾性材料を利用する粘弾性ダンパー、オ
イルダンパーや壁形状をした粘性減衰壁「制震壁」（特
許第１５７７５６８号）などの粘性ダンパーなどがあ
る。
造物の耐震安全性を高め、また風その他の動的外力によ
る構造物の振動を抑制して居住性能を改善するために、
構造物にエネルギー吸収装置（以下、「減衰装置」と表
現する場合もある）を取付け、構造物の減衰性能を高め
る方法が開発・実用化されてきている。これまでに実用
化されている建築構造物用の代表的な減衰装置として
は、鋼材や鉛の塑性変形を利用する金属履歴ダンパー、
高減衰ゴムや粘弾性材料を利用する粘弾性ダンパー、オ
イルダンパーや壁形状をした粘性減衰壁「制震壁」（特
許第１５７７５６８号）などの粘性ダンパーなどがあ
る。
【０００３】構造物の応答抑制という観点からは、速度
に比例した抵抗力を発生する粘性ダンパーが最も優れて
いる。粘性ダンパーの内、シリンダー形状のオイルダン
パーは、温度依存性が小さいという利点を有するが、作
動時には高い内部圧力を発生するため内部流体の漏れの
危険性があり、長期間に渡るシーリング（漏れ防止）性
能に不安がある。
に比例した抵抗力を発生する粘性ダンパーが最も優れて
いる。粘性ダンパーの内、シリンダー形状のオイルダン
パーは、温度依存性が小さいという利点を有するが、作
動時には高い内部圧力を発生するため内部流体の漏れの
危険性があり、長期間に渡るシーリング（漏れ防止）性
能に不安がある。
【０００４】粘性ダンパーの内、壁形状の粘性減衰壁
は、極めて単純な機構で構成されており、内部圧力も発
生しないのでメンテンスフリーで長期耐久性に優れ、作
動信頼性が高く、構造物に高い粘性減衰性能を付与でき
るので、阪神大震災以降、高層建物を中心にして採用事
例が増加している。
は、極めて単純な機構で構成されており、内部圧力も発
生しないのでメンテンスフリーで長期耐久性に優れ、作
動信頼性が高く、構造物に高い粘性減衰性能を付与でき
るので、阪神大震災以降、高層建物を中心にして採用事
例が増加している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、構造物用の
優れた減衰装置である粘性減衰壁「制震壁」の性能を更
に改善し、且つ低コストの装置に改良して経済的観点か
らも採用を容易にし、減衰性能の高い、耐震安全性能の
高い建築構造物の普及に貢献しようとするものである。
この粘性減衰壁は、以下のような改良すべき課題を有し
ている。
優れた減衰装置である粘性減衰壁「制震壁」の性能を更
に改善し、且つ低コストの装置に改良して経済的観点か
らも採用を容易にし、減衰性能の高い、耐震安全性能の
高い建築構造物の普及に貢献しようとするものである。
この粘性減衰壁は、以下のような改良すべき課題を有し
ている。
【０００６】粘性減衰壁は、非常に優れた長所を有する
粘性減衰装置であるが、粘性流体の粘性せん断機構を抵
抗力発生の基本原理としているため、抵抗力の大きさは
粘性流体の粘度に依存する。如何なる粘性流体であれそ
の粘度は温度によって異なるため、粘性減衰壁の発生抵
抗力は温度の影響を受けざるを得ない。これを温度依存
性と言うが、粘性制震壁は粘性流体の温度が高いと流体
の粘度が低下して抵抗力が下がり、逆に温度の低い冬季
には粘度が高くなり抵抗力が大きくなるという性質を有
している。即ち、粘性減衰壁に望まれる第一の改良課題
は温度依存性の解消、もしくは温度依存性の程度の緩
和、特に高温時における抵抗力の低下を防止する方法の
実現である。
粘性減衰装置であるが、粘性流体の粘性せん断機構を抵
抗力発生の基本原理としているため、抵抗力の大きさは
粘性流体の粘度に依存する。如何なる粘性流体であれそ
の粘度は温度によって異なるため、粘性減衰壁の発生抵
抗力は温度の影響を受けざるを得ない。これを温度依存
性と言うが、粘性制震壁は粘性流体の温度が高いと流体
の粘度が低下して抵抗力が下がり、逆に温度の低い冬季
には粘度が高くなり抵抗力が大きくなるという性質を有
している。即ち、粘性減衰壁に望まれる第一の改良課題
は温度依存性の解消、もしくは温度依存性の程度の緩
和、特に高温時における抵抗力の低下を防止する方法の
実現である。
【０００７】第二の課題は、経済性である。粘性減衰壁
の長所の一つは、抵抗力の大きさを鋼板間の隙間、粘性
流体の粘度および抵抗板壁板の面積によってかなり自由
に調整できることにある。しかし、隙間と粘性流体の粘
度の調整はかなり精密且つ微妙なものとなるため、性能
調整を最も行い易いのは壁板の面積である。即ち、大き
な抵抗力を得るためには大面積が必要であり、そのため
には大きな壁体を製作するか、壁板を２重３重と多重構
成にすれば良いが、いずれにしても装置費が高くならざ
るを得ない。この優れた減衰装置を広く普及させるため
には、大抵抗力の粘性減衰壁を低コストで供給できるこ
とが求められる。
の長所の一つは、抵抗力の大きさを鋼板間の隙間、粘性
流体の粘度および抵抗板壁板の面積によってかなり自由
に調整できることにある。しかし、隙間と粘性流体の粘
度の調整はかなり精密且つ微妙なものとなるため、性能
調整を最も行い易いのは壁板の面積である。即ち、大き
な抵抗力を得るためには大面積が必要であり、そのため
には大きな壁体を製作するか、壁板を２重３重と多重構
成にすれば良いが、いずれにしても装置費が高くならざ
るを得ない。この優れた減衰装置を広く普及させるため
には、大抵抗力の粘性減衰壁を低コストで供給できるこ
とが求められる。
【０００８】第三課題は、粘性減衰壁の力学特性に関す
るものである。粘性減衰壁は、粘性流体を抵抗要素にし
ているため、復元ばね特性を有していない。これが粘弾
性ダンパーとの大きな相違であり、相対変位が大きくな
っても抵抗力が高くならない大きな長所である。しか
し、施工中の位置決めや残留変形の防止などある程度の
復元バネ特性を有していることが好ましい場合もある。
復元ばね特性が望まれる場合にはばね特性を有する粘性
減衰壁にできることが第三の課題である。
るものである。粘性減衰壁は、粘性流体を抵抗要素にし
ているため、復元ばね特性を有していない。これが粘弾
性ダンパーとの大きな相違であり、相対変位が大きくな
っても抵抗力が高くならない大きな長所である。しか
し、施工中の位置決めや残留変形の防止などある程度の
復元バネ特性を有していることが好ましい場合もある。
復元ばね特性が望まれる場合にはばね特性を有する粘性
減衰壁にできることが第三の課題である。
【０００９】第四課題は、粘性減衰壁の抵抗力発生の効
率に関するものである。この装置は、立ち上がり壁と垂
下壁の水平相対変位を抵抗力発生の基本的な運動モード
としている。壁板に抵抗力が発生すると、その取り付け
部には回転モーメントが作用するため、壁板抵抗板には
回転しようとする動きが生じる。もし、壁板に取り付け
部を中心とした回転変位が生じると、両壁板間の相対水
平変位が減殺され、発生抵抗力が大きく失われることに
なる。従って、この回転変位を拘束し、水平せん断変位
のみが発生する機構にできれば、抵抗力の発生効率が大
きく向上することになる。この回転変位拘束方法の実現
が第四の課題である。
率に関するものである。この装置は、立ち上がり壁と垂
下壁の水平相対変位を抵抗力発生の基本的な運動モード
としている。壁板に抵抗力が発生すると、その取り付け
部には回転モーメントが作用するため、壁板抵抗板には
回転しようとする動きが生じる。もし、壁板に取り付け
部を中心とした回転変位が生じると、両壁板間の相対水
平変位が減殺され、発生抵抗力が大きく失われることに
なる。従って、この回転変位を拘束し、水平せん断変位
のみが発生する機構にできれば、抵抗力の発生効率が大
きく向上することになる。この回転変位拘束方法の実現
が第四の課題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、先ず第一課題
と第二課題を同時に解決できる方法を採用する。第一課
題である粘性減衰壁の温度依存性を解決するために、本
発明は温度依存性のない、もしくは温度依存性の小さい
抵抗力機構を組み合わせたハイブリッドダンパーとする
ことにより、相対的に温度依存性の小さい減衰装置を実
現する。
と第二課題を同時に解決できる方法を採用する。第一課
題である粘性減衰壁の温度依存性を解決するために、本
発明は温度依存性のない、もしくは温度依存性の小さい
抵抗力機構を組み合わせたハイブリッドダンパーとする
ことにより、相対的に温度依存性の小さい減衰装置を実
現する。
【００１１】この異種抵抗機構をハイブリッド化して抵
抗力を付加して粘性減衰壁の抵抗力を上昇させ、従来よ
りも小型の制震壁で従来以上の抵抗力とエネルギー吸収
性能を発生させることにより、従来よりも低コストの装
置が誕生する。
抗力を付加して粘性減衰壁の抵抗力を上昇させ、従来よ
りも小型の制震壁で従来以上の抵抗力とエネルギー吸収
性能を発生させることにより、従来よりも低コストの装
置が誕生する。
【００１２】このハイブリッド化する付加抵抗力機構
は、次の長所を有するものとする。 温度依存性がないか、極めて小さいこと。 粘性減衰機構の最大の長所である速度依存型抵抗力、
いわゆる粘性特性が失われないこと、 粘性流体使用の大きな長所である疲労破壊の恐れがな
いという利点が失われないこと これらの要求条件を満足し得る解決方法として、本発明
は超塑性金属である鉛のせん断抵抗機構を利用する。
は、次の長所を有するものとする。 温度依存性がないか、極めて小さいこと。 粘性減衰機構の最大の長所である速度依存型抵抗力、
いわゆる粘性特性が失われないこと、 粘性流体使用の大きな長所である疲労破壊の恐れがな
いという利点が失われないこと これらの要求条件を満足し得る解決方法として、本発明
は超塑性金属である鉛のせん断抵抗機構を利用する。
【００１３】第三の課題の解決には、必要に応じて超弾
性材料であるゴムの復元ばねを利用する。また、第四課
題の解決には、上記の鉛による付加抵抗力発生機構を制
震壁の回転変形を妨げる抵抗要素として利用すると共
に、制震壁の作動機構に水平方向運動は妨げないが、回
転運動は妨げるガイド機構を導入することによって解決
する。
性材料であるゴムの復元ばねを利用する。また、第四課
題の解決には、上記の鉛による付加抵抗力発生機構を制
震壁の回転変形を妨げる抵抗要素として利用すると共
に、制震壁の作動機構に水平方向運動は妨げないが、回
転運動は妨げるガイド機構を導入することによって解決
する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて
説明する。
説明する。
【００１５】図１は、これまでの粘性減衰壁「制震壁」
の立面形状（１）と断面構成（２）を示している。外壁
鋼板４と内壁鋼板５間の隙間には粘性流体６が充填され
ており、両壁板間の相対変位によりその相対速度差に応
じた粘性抵抗力が発生する。
の立面形状（１）と断面構成（２）を示している。外壁
鋼板４と内壁鋼板５間の隙間には粘性流体６が充填され
ており、両壁板間の相対変位によりその相対速度差に応
じた粘性抵抗力が発生する。
【００１６】内壁・外壁鋼板間の隙間を一定に保つこと
が極めて重要であり、その為に図２に示す鞘管と通しボ
ルトを組み合わせたスペーサー７が一定間隔に配置され
ている。また、内壁鋼板のスペーサー周囲部には、内壁
鋼板の動きを妨げないように可動用穴５１が設けられて
いる。
が極めて重要であり、その為に図２に示す鞘管と通しボ
ルトを組み合わせたスペーサー７が一定間隔に配置され
ている。また、内壁鋼板のスペーサー周囲部には、内壁
鋼板の動きを妨げないように可動用穴５１が設けられて
いる。
【００１７】この従来型の粘性減衰壁の力学的性能（復
元力特性）は、図３の（１）に示すようなほぼ楕円形の
履歴ループを有している。この抵抗力を縦軸に、相対変
位を横軸として図示される履歴ループの囲む面積がこの
装置の吸収エネルギー量を表しているが、粘性流体の温
度が上昇すると粘性流体の粘度が低下し、その結果粘性
抵抗力が低下して履歴ループ面積が小さくなり、エネル
ギー吸収能力が低下するのがこれまでの粘性制震壁の弱
点であった。
元力特性）は、図３の（１）に示すようなほぼ楕円形の
履歴ループを有している。この抵抗力を縦軸に、相対変
位を横軸として図示される履歴ループの囲む面積がこの
装置の吸収エネルギー量を表しているが、粘性流体の温
度が上昇すると粘性流体の粘度が低下し、その結果粘性
抵抗力が低下して履歴ループ面積が小さくなり、エネル
ギー吸収能力が低下するのがこれまでの粘性制震壁の弱
点であった。
【００１８】本発明は、従来の粘性抵抗力に超塑性金属
である鉛のせん断変形に伴う塑性履歴減衰によるエネル
ギー吸収機構を付加するものである。即ち、図３の
（２）に示すように鉛は、振幅が小さい段階から塑性化
によるエネルギー吸収性能を発現し、その抵抗力は変形
量と共に増大し、ある一定以上の変形でその抵抗力がほ
ぼ一定値に達する特性を有している。従って、鉛の抵抗
力発現は履歴減衰機構ではあるものの、従来の粘性制震
壁と組み合わせた場合に、装置全体としての抵抗力は、
図３（３）に示すように水平変位ゼロ位置で最大抵抗力
を発揮する粘性減衰としての特長を保持したまま、その
抵抗力が大きくなり、大きなエネルギー吸収性能を有す
る装置となる。
である鉛のせん断変形に伴う塑性履歴減衰によるエネル
ギー吸収機構を付加するものである。即ち、図３の
（２）に示すように鉛は、振幅が小さい段階から塑性化
によるエネルギー吸収性能を発現し、その抵抗力は変形
量と共に増大し、ある一定以上の変形でその抵抗力がほ
ぼ一定値に達する特性を有している。従って、鉛の抵抗
力発現は履歴減衰機構ではあるものの、従来の粘性制震
壁と組み合わせた場合に、装置全体としての抵抗力は、
図３（３）に示すように水平変位ゼロ位置で最大抵抗力
を発揮する粘性減衰としての特長を保持したまま、その
抵抗力が大きくなり、大きなエネルギー吸収性能を有す
る装置となる。
【００１９】鉛のせん断抵抗力は、粘性流体に比べて温
度依存性が小さいので、高温時における抵抗力の低下が
小さく、高温時でも大きな抵抗力を保持することが可能
となる。また、鉛は塑性変形を受けても金属組織が再結
晶し回復する特性を有しているため、多数回の繰り返し
変形を与えても疲労破断が発生せず、従来の粘性減衰壁
の特長である疲労耐久性が高いという利点が失われな
い。
度依存性が小さいので、高温時における抵抗力の低下が
小さく、高温時でも大きな抵抗力を保持することが可能
となる。また、鉛は塑性変形を受けても金属組織が再結
晶し回復する特性を有しているため、多数回の繰り返し
変形を与えても疲労破断が発生せず、従来の粘性減衰壁
の特長である疲労耐久性が高いという利点が失われな
い。
【００２０】図４は、従来の粘性減衰壁に鉛のせん断抵
抗力を組み合わせる構成方法を示すものである。（１）
はその基本構成を示すもので、壁体外側にある２枚の外
壁鋼板とそれに挟まれている内壁鋼板の全てに貫通孔を
設け、その孔に鉛コアを充填し、外壁鋼板外側に鉛が外
部へ漏出しないように蓋板を配置している。これが特許
請求項１に示されている部分であり、粘性流体による粘
性抵抗機構と鉛のせん断抵抗機構を並列配置することに
より、両者の抵抗力が複合されて発揮されるようにした
本発明の基本構成である。
抗力を組み合わせる構成方法を示すものである。（１）
はその基本構成を示すもので、壁体外側にある２枚の外
壁鋼板とそれに挟まれている内壁鋼板の全てに貫通孔を
設け、その孔に鉛コアを充填し、外壁鋼板外側に鉛が外
部へ漏出しないように蓋板を配置している。これが特許
請求項１に示されている部分であり、粘性流体による粘
性抵抗機構と鉛のせん断抵抗機構を並列配置することに
より、両者の抵抗力が複合されて発揮されるようにした
本発明の基本構成である。
【００２１】但し、粘性減衰壁の内壁鋼板と外壁鋼板の
間には粘性流体が充填されている隙間が存在するため、
このままでは鉛が厳しいせん断変形を受けた際にこの隙
間部分に漏出し、その結果鉛のせん断抵抗力が低下する
可能性がある。この鉛の内部漏出を防止するために、図
４の（２）（３）に示すように、鉛コア周囲の隙間部分
を鋼板で拘束し、鉛に純せん断変形を強制する方法が請
求項２である。図４（２）は鉛コア周囲の拘束板を外壁
鋼板側に固定した場合、図４（３）は、拘束板を内壁鋼
板と一体化した場合を示している。
間には粘性流体が充填されている隙間が存在するため、
このままでは鉛が厳しいせん断変形を受けた際にこの隙
間部分に漏出し、その結果鉛のせん断抵抗力が低下する
可能性がある。この鉛の内部漏出を防止するために、図
４の（２）（３）に示すように、鉛コア周囲の隙間部分
を鋼板で拘束し、鉛に純せん断変形を強制する方法が請
求項２である。図４（２）は鉛コア周囲の拘束板を外壁
鋼板側に固定した場合、図４（３）は、拘束板を内壁鋼
板と一体化した場合を示している。
【００２２】図５は、鉛コアの周囲の拘束板を複数枚の
拘束リングとすることにより、鉛コアのせん断変形がよ
り滑らかに生じるようにしたものである。図５の（１）
は、内壁・外壁鋼板間の隙間部分の鉛コア周囲に１枚以
上の拘束リングを配置する請求項３の方法を示してい
る。この拘束リングは内壁・外壁鋼板には固定されてお
らず、鉛コアの周囲を囲っているため、鉛のせん断変形
に伴ってずれることが可能である。
拘束リングとすることにより、鉛コアのせん断変形がよ
り滑らかに生じるようにしたものである。図５の（１）
は、内壁・外壁鋼板間の隙間部分の鉛コア周囲に１枚以
上の拘束リングを配置する請求項３の方法を示してい
る。この拘束リングは内壁・外壁鋼板には固定されてお
らず、鉛コアの周囲を囲っているため、鉛のせん断変形
に伴ってずれることが可能である。
【００２３】このリング状拘束鋼板のせん断変形のずれ
を均一化し、且つ鉛コアの隙間への漏れだしを防止する
ためには、このリング状拘束鋼板間にゴム層を配置し、
積層ゴム体のリング状拘束体とすることができる。これ
が、図５の（２）に示すもので、請求項３の後半部分に
示す方法である。
を均一化し、且つ鉛コアの隙間への漏れだしを防止する
ためには、このリング状拘束鋼板間にゴム層を配置し、
積層ゴム体のリング状拘束体とすることができる。これ
が、図５の（２）に示すもので、請求項３の後半部分に
示す方法である。
【００２４】次に、本発明の第三課題である粘性減衰壁
に弾性復元力を付与する方法が図６であり、請求項４で
ある。図６の（１）は、外壁鋼板と内壁鋼板を連結する
ようにゴム層を配置することにより、粘性減衰壁にゴム
による復元力を複合させるもので、ゴム層が内壁鋼板の
左右各１層で構成されている場合が図６の（１）、複数
層の積層ゴム体で連結されている場合が図６の（２）で
ある。
に弾性復元力を付与する方法が図６であり、請求項４で
ある。図６の（１）は、外壁鋼板と内壁鋼板を連結する
ようにゴム層を配置することにより、粘性減衰壁にゴム
による復元力を複合させるもので、ゴム層が内壁鋼板の
左右各１層で構成されている場合が図６の（１）、複数
層の積層ゴム体で連結されている場合が図６の（２）で
ある。
【００２５】内壁鋼板と外壁鋼板を積層ゴム体で連結す
る場合には、その中央に鉛コアを組み合わすことによ
り、図５（２）と図６の（２）を一体化することが可能
となり、これが鉛コアを内蔵する積層ゴム体により内壁
・外壁鋼板が連結された請求項５に示す制震壁である。
る場合には、その中央に鉛コアを組み合わすことによ
り、図５（２）と図６の（２）を一体化することが可能
となり、これが鉛コアを内蔵する積層ゴム体により内壁
・外壁鋼板が連結された請求項５に示す制震壁である。
【００２６】図７の（１）は、従来の粘性減衰壁の上部
の液溜まり部分を示している。この部分は粘性流体を貯
留するために内壁・外壁鋼板間の隙間が広くなっている
ため、両鋼板を連結する部材を配置しやすい条件が整っ
ている。即ち、図７（２）は、この液溜まり部分に両鋼
板を連結するゴム体を配置した場合。図７（３）は両鋼
板を連結するゴム体を積層ゴム体とし、その内部に鉛コ
アを内蔵した場合を示している。図７（４）も基本構成
は（３）と同様であるが、内壁鋼板の左右に分割される
鉛コア内蔵積層ゴム体を一体成型し、内壁鋼板に孔をあ
けて取り付けた場合を示している。これらは、いずれも
請求項６に示す構成例を示すものである。
の液溜まり部分を示している。この部分は粘性流体を貯
留するために内壁・外壁鋼板間の隙間が広くなっている
ため、両鋼板を連結する部材を配置しやすい条件が整っ
ている。即ち、図７（２）は、この液溜まり部分に両鋼
板を連結するゴム体を配置した場合。図７（３）は両鋼
板を連結するゴム体を積層ゴム体とし、その内部に鉛コ
アを内蔵した場合を示している。図７（４）も基本構成
は（３）と同様であるが、内壁鋼板の左右に分割される
鉛コア内蔵積層ゴム体を一体成型し、内壁鋼板に孔をあ
けて取り付けた場合を示している。これらは、いずれも
請求項６に示す構成例を示すものである。
【００２７】本発明の第四課題、即ち制震壁の回転変形
は拘束し、水平変形のみを許すためには、内壁鋼板と外
壁鋼板に水平方向には相対変位が可能であるが、鉛直方
向の動きができないように水平方向のガイドを設けるこ
とによって解決している。図８の（１）は内壁鋼板取り
付けた水平ガイド用突出鋼板を、外壁鋼板に取り付けた
２本の突出鋼板が鋏みこむ場合、図８（２）はその逆の
場合を示している。
は拘束し、水平変形のみを許すためには、内壁鋼板と外
壁鋼板に水平方向には相対変位が可能であるが、鉛直方
向の動きができないように水平方向のガイドを設けるこ
とによって解決している。図８の（１）は内壁鋼板取り
付けた水平ガイド用突出鋼板を、外壁鋼板に取り付けた
２本の突出鋼板が鋏みこむ場合、図８（２）はその逆の
場合を示している。
【００２８】以上の本発明による複合制震壁の全体構成
を示した例が図９〜図１１である。図９の（１）が立面
図、（２）が断面図を示しており、従来の一定間隔で配
置されているスペーサー７の４隅位置に鉛コア体８が組
み込まれており、その上下に両鋼板の水平相対変位のみ
を可能にする水平ガイド９が内蔵されている制震壁であ
る。
を示した例が図９〜図１１である。図９の（１）が立面
図、（２）が断面図を示しており、従来の一定間隔で配
置されているスペーサー７の４隅位置に鉛コア体８が組
み込まれており、その上下に両鋼板の水平相対変位のみ
を可能にする水平ガイド９が内蔵されている制震壁であ
る。
【００２９】鉛コアのせん断抵抗力を発揮させるために
は、外壁鋼板の面外孕みだしを拘束し、鉛コアに純せん
断変形を強制することが重要な条件である。図１０は、
鉛コア部の面外孕みだしを防止するための拘束リブを有
する制震壁の構成例を示している。また、図１１は、制
震壁上部の液溜まり部分に鉛コアを内蔵した復元ばね用
積層ゴム体を配置した実施例を示したものである。
は、外壁鋼板の面外孕みだしを拘束し、鉛コアに純せん
断変形を強制することが重要な条件である。図１０は、
鉛コア部の面外孕みだしを防止するための拘束リブを有
する制震壁の構成例を示している。また、図１１は、制
震壁上部の液溜まり部分に鉛コアを内蔵した復元ばね用
積層ゴム体を配置した実施例を示したものである。
【００３０】
【発明の効果】本発明の制震壁は、阪神大震災以降、そ
の効果と重要性が評価され、特に高層建築物の耐震安全
性向上のために採用事例が増加している粘性減衰壁の性
能を飛躍的に改善し、実用性を大きく高めた減衰装置で
ある。その効果と利点を整理して以下に示す。 従来の粘性減衰壁の抵抗力に鉛のせん断抵抗力を加え
たことにより、装置全体の抵抗力を大きく高めることが
容易にできる。 装置の抵抗力を飛躍的に高めることができるので、粘
性減衰壁の大きさを小型化することができる。その結
果、装置費を大幅にコストダウンすることが可能となっ
た。 鉛のせん断抵抗力は、粘性流体ほど大きな温度依存性
を有していないので、従来型の粘性制震壁よりも高温時
における抵抗力低下が小さくなり、装置特性として温度
依存性が小さくなるので、温度変化に対して鈍感な装置
となり、制震構造物の設計が容易となった。 最大抵抗力が変位ゼロ付近で最大となる粘性減衰装置
としての特長は、本装置でも保持されている。 多数回の繰り返し加力に対して疲労破壊を生じないと
いう粘性減衰装置の特長も、本装置では保持されてい
る。
の効果と重要性が評価され、特に高層建築物の耐震安全
性向上のために採用事例が増加している粘性減衰壁の性
能を飛躍的に改善し、実用性を大きく高めた減衰装置で
ある。その効果と利点を整理して以下に示す。 従来の粘性減衰壁の抵抗力に鉛のせん断抵抗力を加え
たことにより、装置全体の抵抗力を大きく高めることが
容易にできる。 装置の抵抗力を飛躍的に高めることができるので、粘
性減衰壁の大きさを小型化することができる。その結
果、装置費を大幅にコストダウンすることが可能となっ
た。 鉛のせん断抵抗力は、粘性流体ほど大きな温度依存性
を有していないので、従来型の粘性制震壁よりも高温時
における抵抗力低下が小さくなり、装置特性として温度
依存性が小さくなるので、温度変化に対して鈍感な装置
となり、制震構造物の設計が容易となった。 最大抵抗力が変位ゼロ付近で最大となる粘性減衰装置
としての特長は、本装置でも保持されている。 多数回の繰り返し加力に対して疲労破壊を生じないと
いう粘性減衰装置の特長も、本装置では保持されてい
る。
【００３１】以上のとおり、本発明は、粘性減衰壁の有
する従来の優れた特長は保存したまま、任意の抵抗力増
大を容易に実現可能とし、温度依存性が大きいという弱
点を大幅に解消することを可能としたものである。本制
震壁は、従来の粘性減衰壁を更に強力にし、しかも経済
的に提供可能としたものであるので、低層建物から超高
層建物まで大きなエネルギー吸収性能を経済的に付与す
ることが可能となり、優れた制震構造物の実現と普及に
大きく貢献するものである。
する従来の優れた特長は保存したまま、任意の抵抗力増
大を容易に実現可能とし、温度依存性が大きいという弱
点を大幅に解消することを可能としたものである。本制
震壁は、従来の粘性減衰壁を更に強力にし、しかも経済
的に提供可能としたものであるので、低層建物から超高
層建物まで大きなエネルギー吸収性能を経済的に付与す
ることが可能となり、優れた制震構造物の実現と普及に
大きく貢献するものである。
【図１】従来型の粘性減衰壁 （１）従来型の粘性減衰壁の立面形状図 （２）従来型の粘性減衰壁の断面構成図
【図２】 従来型の粘性減衰壁のスペーサーの構成詳
細図
細図
【図３】 従来型の粘性減衰壁と本発明の制震壁の性
能説明図 （１）従来型の粘性減衰壁の粘性減衰による性能履歴ル
ープ （２）鉛コアのせん断履歴ループによる付加性能 （３）粘性減衰ループと鉛のせん断履歴ループの和とな
る 本発明の制震壁の性能履歴ループ
能説明図 （１）従来型の粘性減衰壁の粘性減衰による性能履歴ル
ープ （２）鉛コアのせん断履歴ループによる付加性能 （３）粘性減衰ループと鉛のせん断履歴ループの和とな
る 本発明の制震壁の性能履歴ループ
【図４】せん断型鉛コアの制震壁への組み込み方法 （１）内壁・外壁鋼板を貫通する鉛コアと両端部蓋の基
本構成 （２）内壁・外壁鋼板間の隙間部分の鉛コアを拘束する
拘束板を外壁鋼板に一体化した場合 （３）内壁・外壁鋼板間の隙間部分の鉛コアを拘束する
拘束板を内壁鋼板に一体化した場合
本構成 （２）内壁・外壁鋼板間の隙間部分の鉛コアを拘束する
拘束板を外壁鋼板に一体化した場合 （３）内壁・外壁鋼板間の隙間部分の鉛コアを拘束する
拘束板を内壁鋼板に一体化した場合
【図５】鉛コアの拘束方法 （１）内壁・外壁鋼板間の隙間部分に鉛コアを拘束する
拘束リング鋼板を配置している例 （２）内壁・外壁鋼板間の隙間部分に鉛コアを拘束する
拘束リングをゴム層とリング鋼板の積層ゴム体としてい
る例
拘束リング鋼板を配置している例 （２）内壁・外壁鋼板間の隙間部分に鉛コアを拘束する
拘束リングをゴム層とリング鋼板の積層ゴム体としてい
る例
【図６】制震壁に復元力を付与する方法 （１）内壁・外壁鋼板をゴム体で連結して復元力を付与
した場合 （２）内壁・外壁鋼板を積層ゴム体で連結して復元力を
付与した場合
した場合 （２）内壁・外壁鋼板を積層ゴム体で連結して復元力を
付与した場合
【図７】制震壁の液溜まり部分に本発明の付加ユニット
を配置する方法 （１）従来型の粘性減衰壁上部の粘性流体液溜まり部分
の構成 （２）液溜まり部分に復元力を与えるゴム体を配置した
例 （３）液溜まり部分に復元力と減衰力の両者を付加する
鉛コア内蔵積層ゴム体を配置した例 （４）液溜まり部分に復元力と減衰力の両者を付加する
鉛コア内蔵積層ゴム体（内壁鋼板を貫通する一体成形
体）を配置した例
を配置する方法 （１）従来型の粘性減衰壁上部の粘性流体液溜まり部分
の構成 （２）液溜まり部分に復元力を与えるゴム体を配置した
例 （３）液溜まり部分に復元力と減衰力の両者を付加する
鉛コア内蔵積層ゴム体を配置した例 （４）液溜まり部分に復元力と減衰力の両者を付加する
鉛コア内蔵積層ゴム体（内壁鋼板を貫通する一体成形
体）を配置した例
【図８】水平方向可動ガイドの断面構成 （１）内壁鋼板側突出ガイドを外壁側突出ガイドで挟む
場合 （２）外壁鋼板側突出ガイドを内壁側突出ガイドで挟む
場合
場合 （２）外壁鋼板側突出ガイドを内壁側突出ガイドで挟む
場合
【図９】本発明の制震壁全体構成例（１） （１）本発明の制震壁の立面形状図 （２）本発明の制震壁の断面構成図
【図１０】本発明の制震壁全体構成例（２）面外補強リ
ブ付きの場合 （１）本発明の制震壁の立面形状図 （２）本発明の制震壁の断面構成図
ブ付きの場合 （１）本発明の制震壁の立面形状図 （２）本発明の制震壁の断面構成図
【図１１】本発明の制震壁全体構成例（３） 上部液溜まり部に鉛コア内蔵復元ばねユニットを配置し
た場合 （１）本発明の制震壁の立面形状図 （２）本発明の制震壁の断面構成図
た場合 （１）本発明の制震壁の立面形状図 （２）本発明の制震壁の断面構成図
１：建物の上階の床もしくは梁 ２：建物の下階の床もしくは梁 ３：粘性減衰壁（全体） ４：外壁鋼板 ５：内壁鋼板 ６：粘性流体 ７：内・外壁鋼板間隔保持スペーサー ８：鉛コアユニット ９：水平可動ガイド １０：鉛コア内蔵復元ばね複合ユニット １１：上部固定用取り付けフランジ １４：外壁鋼板面外変形拘束用補強リブ ２１：下部固定用取り付けフランジ ４１：鉛コア外部拘束蓋プレート ４２：鉛コア周囲拘束鋼板（外壁鋼板固定タイプ） ４３：水平可動ガイド用外壁鋼板側突出鋼板 ５１：内壁鋼板のスパーサー周囲の可動用穴 ５２：鉛コア周囲拘束鋼板（内壁鋼板固定タイプ） ５３：水平可動ガイド用内壁鋼板側突出鋼板 ８０：鉛コア ８１：鉛コア周囲拘束用リング鋼板 ８２：鉛コア周囲拘束用リング鋼板を連結するゴム層 ８３：内壁鋼板と外壁鋼板を連結する復元バネ用ゴム体 ８４：復元バネ用ゴム体の外壁鋼板側固定フランジ ８５：復元バネ用ゴム体の内壁鋼板側固定フランジ
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E002 FB01 FB08 FB11 FB12 JA01 JA02 JB14 JB16 KA01 KA08 KA09 MA12 MA13 3J048 AA02 AC05 AC06 BA08 BB03 BC09 BE04 EA38 3J066 AA01 AA26 BA04 BA10 BC01 BD07 BD10 BE06
Claims (7)
- 【請求項１】 建築物およびその他の構造物の上階と下
階を結ぶ壁部材であり、下階の床スラブまたは梁に固定
された複数枚の壁板を平行に立ち上げ、その壁板端部を
塞いで箱状壁体を構成し、上階の床スラブまたは梁に定
された１枚以上の垂下壁板を前記箱状壁体の中に挿入
し、立ち上がり壁板と垂下壁板の隙間に粘性流体が充填
されている制震壁において、垂下壁と立ち上がり壁を貫
通する孔を設け、その貫通孔に鉛コアが充填されている
ことを特徴とする制震壁。 - 【請求項２】 上記請求項１の制震壁において、垂下壁
と立ち上がり壁の間の隙間部分にある鉛コアの周囲に、
垂下壁側もしくは立ち上がり壁側に固定され厚さが両壁
板間の間隙に等しい鉛コア拘束板を配置していることを
特徴とする特許請求項１に記載する制震壁。 - 【請求項３】 上記請求項１の制震壁において、垂下壁
と立ち上がり壁が鋼板でできており、両者の間の隙間部
分にある鉛コアの周囲に、１枚以上のリング状鋼板もし
くはゴム層で一体化されたリング状積層ゴム体を配置し
ていることを特徴とする特許請求項１に記載する制震
壁。 - 【請求項４】 建築物およびその他の構造物の上階と下
階を結ぶ壁部材であり、下階の床スラブまたは梁に固定
された複数枚の壁板を平行に立ち上げ、その壁板端部を
塞いで箱状壁体を構成し、上階の床スラブまたは梁に定
された１枚以上の垂下壁板を前記箱状壁体の中に挿入
し、立ち上がり壁板と垂下壁板の隙間に粘性流体が充填
されている制震壁において、一端が垂下壁側に固定され
他端が立ち上がり壁側に固定された１層以上のゴム層で
構成されている積層ゴム体を内蔵していることを特徴と
する制震壁。 - 【請求項５】 上記請求項４の制震壁において、垂下壁
と立ち上がり壁を連結する積層ゴム体の中央部に鉛コア
が内蔵されていることを特徴とする特許請求項４に記載
する制震壁。 - 【請求項６】 上記請求項１〜５の制震壁において、垂
下壁と立ち上がり壁の間に配置される鉛コア体もしくは
積層ゴム体が、立ち上がり壁の上部に設けられている粘
性流体の液溜まり部分に配置されていることを特徴とす
る特許請求項１〜５に記載する制震壁。 - 【請求項７】 建築物およびその他の構造物の上階と下
階を結ぶ壁部材であり、下階の床スラブまたは梁に固定
された複数枚の壁板を平行に立ち上げ、端部を塞いで箱
状壁体を構成し、上階の床スラブまたは梁に定された１
枚以上の垂下壁板を前記箱状壁体の中に挿入し、立ち上
がり壁板と垂下壁板の隙間に粘性流体が充填されている
制震壁において、相対面する垂下壁と立ち上げ壁の双方
に取り付け高さが僅かに異なる水平の突出鋼板を設け、
両壁板が水平方向には相対移動可能であるが、鉛直方向
には移動が拘束されることを特徴とする制震壁。
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|---|---|---|---|
| JP25608799A JP3436197B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 制震壁 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25608799A JP3436197B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 制震壁 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001049894A true JP2001049894A (ja) | 2001-02-20 |
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ID=17287724
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25608799A Expired - Fee Related JP3436197B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 制震壁 |
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-
1999
- 1999-08-06 JP JP25608799A patent/JP3436197B2/ja not_active Expired - Fee Related
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