JP2001132262A - 摩擦減衰機構を備える制振架構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過剰な断面設計を必要としないため無駄が省
けて、かつ、大きな外力が作用した場合にも振動を減衰
することができて、さらに、比較的低コストで形成可能
な制振架構を提供すること。 【解決手段】 梁１１と柱１２とを備えるコンクリート
構造体において、柱と梁との接合部２０，２３に相互に
嵌合可能な凸部２１ａと凹部１１ａとが設けられ、凸部
と凹部との対向面にはそれぞれ石板２８ａ，２８ｂが定
着され、石板どうしが当接するように凸部と凹部とを嵌
合して、凸部と凹部と石板とを貫通するように設けたＰ
Ｃ鋼棒を緊張することにより接合部が圧着されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、柱と梁とからな
り、摩擦減衰機構を備える制振架構に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】コンクリート構造物におい
て、例えば、柱や梁の接合部の耐力は構造物全体の耐力
に大きく影響するため、設計に際して、接合されるコン
クリート部材の耐力を考慮した上で、十分な安全率を確
保する必要がある。しかし、コンクリート部材および接
合構造が現実にどの程度の荷重で破断するかを正確に把
握することは困難である。従って、特に、予期せぬ大規
模な地震等が発生する場合等も想定して、余剰な安全率
を確保して設計されているのが現状である。しかし、そ
のような設計は、同時に無駄も多くなり経済性が悪いと
いう弊害がある。また、設計時に予想した以上の荷重
が、現実に作用した場合には、その構造物の崩壊を免れ
ることはできない。

【０００３】また従来のコンクリート構造物における柱
や梁は、剛接合方式により接合されており、接合部には
地震などの振動を吸収する機能は設けられておらず、振
動エネルギー吸収式の構造物では制振ダンパーを設置し
て振動を減衰しているが、これらの装置は高価である。

【０００４】したがって、本発明の課題は、過剰な断面
設計を必要としないため無駄が省けて、かつ、大きな外
力が作用した場合にも振動を減衰することができて、さ
らに、比較的低コストで形成可能な制振架構を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、柱と梁
とを備える構造体において、柱と梁との接合部に相互に
嵌合可能な凸部と凹部とが設けられ、該凸部と該凹部と
の対向面にはそれぞれ滑り部材が定着され、該滑り部材
どうしが当接するように該凸部と該凹部とを嵌合して、
該凸部と該凹部と該滑り部材とを貫通するように設けた
緊張材を緊張することにより、前記接合部が圧着されて
なる制振架構が提供される。

【０００６】ここで、前記柱と梁との接合部は、柱の上
下端に設けるか、又は、梁の両端に設けるか、又は柱の
上下端と梁の両端との両方に設けるが、全ての柱、梁に
設ける必要も無い。

【０００７】上記制振架構では、上述したような摩擦減
衰機構を備えるため、例えば、地震などの外力が構造体
に伝達されて、凸部と凹部とが嵌合されてなる柱と梁の
接合部に所定以上の応力、すなわち、滑り部材どうしの
当接面における摩擦係数と、緊張材により接合部に導入
された圧着力との積から求められる抵抗力を越える応力
が作用すると、前記滑り部材どうしの当接面が摺動し、
過剰な外力のエネルギーは、滑り部材が摺動する摩擦エ
ネルギーに変換されて減衰し、これにより、柱や梁にお
ける過剰な応力の発生は防止される。したがって、余剰
な安全率を確保する必要が無く、無駄の無い設計が可能
になり、所定以上の応力が生じないので、地震などの外
力に対する耐久性の向上が図れる。なお、前記滑り部材
が相互に摺動する距離は、数十ミリ程度を意図するもの
である。

【０００８】また本発明では上述した柱と梁との接合部
に加えて、さらに、柱と柱又は梁と梁との間に壁部材を
わたして接合し、この接合部にも摩擦減衰機構を設けた
制振架構を提供する。すなわち、前記柱と柱又は前記梁
と梁との間に壁部材をわたして、前記壁部材と前記柱と
の対向面および前記壁部材と前記梁との対向面にはそれ
ぞれ滑り部材を定着し、該滑り部材どうしが当接するよ
うに前記壁部材と前記柱および前記壁部材と前記梁とを
重ね合わせて、前記柱又は前記梁から延設されて前記滑
り部材と前記壁部材とを貫通するように設けた緊張材を
緊張することにより、前記柱又は前記梁と前記壁部材と
を圧着し、これにより、壁部材の接合部にも摩擦減衰機
構を形成した制振架構が提供される。なお、壁部材と柱
又は梁との圧着部分は、上記と同様の作用や効果を奏す
るものである。

【０００９】本発明において、前記滑り部材としては、
粘性の極めて小さな材料、例えば、少くとも一つの面が
研磨されたコンクリート板、自然石材等の板体を使用す
ることができる。この研磨された面の粗さは、相互に重
ね合わされて所定の荷重で摺動が生じるように調整す
る。

【００１０】前記緊張材としては、プレストレストコン
クリート構造物を構築するためコンクリート部材にプレ
ストレスを導入するＰＣ鋼材を用いることができて、例
えば、高張力鋼からなるＰＣ鋼より線あるいはＰＣ鋼棒
等があり、緊張材に導入する緊張力は、接合されるコン
クリート部材の耐力や、滑り部材の摩擦力などに応じて
適宜定められる。また前記緊張材を前記柱、前記梁およ
び前記壁部材に貫通させるため、これらの部材には予め
シース孔などの貫通孔を設ける。そして、この貫通孔と
緊張材との間には、セメントグラウトなどの充填材を加
えず、空洞のままとすることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る制
振架構を示す図であり、ここでは、地中梁１４に連結さ
れた基礎フーチング１３から柱部材１２を立設し、柱部
材１２と梁部材１１とをそれぞれの接合部２０，２３に
おいて柱梁交差部１５に接合し、コンクリート構造の制
振架構１０を構築する。なお、図１においては、接合部
２０，２３を、全ての柱部材１２と梁部材１１とに設け
たが、設置箇所や設置数は適宜定めることができる。

【００１２】図２は図１における梁接合部２０のII―II
部分を水平方向に切断した断面図である。図２において
詳細に示すように、梁部材１１の両端には凹溝１１ｂを
備える凹部１１ａを形成し、この凹部１１ａにはシース
管を埋設することにより貫通孔１１ｂを形成し、孔が形
成された石板２８ａを前記貫通孔１１ｂに連通させるよ
うに、凹部１１ａの内面に接着剤やモルタルにより貼り
つける。

【００１３】一方、柱梁交差部１５には水平方向に梁固
定部２１を突設し、ここに前記凹溝１１ｂに嵌合可能な
凸部２１ａを突設し、この凸部２１ａにもシース管を埋
設して、凹部１１ａの貫通孔１１ｂに連通する貫通孔２
１ｂを形成し、有孔の石板２８ｂを前記貫通孔２１ｂに
連通するように、凸部２１ａの両側面に接着剤やモルタ
ルにより貼りつける。

【００１４】以上のように形成された凹部１１ａと凸部
２１ａとを勘合させて、石板２８ａ，２８ｂどうしを当
接させて、貫通孔１１ｂ，２１ｂにＰＣ鋼棒２５を挿通
し、ＰＣ鋼棒２５の両端に支圧板２７を嵌めて緊張力を
導入しながら止め具２６により固定する。このように梁
接合部２０に緊張力を導入すると、石板２８ａ，２８ｂ
どうしの当接面には剪断応力に対する抵抗力が生じ、こ
の抵抗力は、緊張力と石板２８ａ，２８ｂどうしの当接
面の摩擦係数との積により求めることができる。ここ
で、例えば、ＰＣ鋼棒の直径が３２ｍｍ程度の場合、Ｐ
Ｃ鋼棒には６００ＫＮ程度の緊張力が導入可能である
が、この緊張力の強度は梁や柱の寸法などにより定めら
れる。

【００１５】なお、図示はしないが、柱梁交差部１５に
は、適宜、上下に梁固定部２１と同様な凸部を備える柱
固定部（図示せず）が突設され、柱１２の上下端部にも
梁部材１１と同様な凹部が形成される。

【００１６】次に、制振架構１０における梁接合部２０
の作用について説明する。なお、柱接合部２３について
は、梁接合部２０と同様なため説明を省略する。

【００１７】地震などの外力が制振架構１０に伝達した
場合、この力による荷重で梁接合部２０には上下方向の
剪断荷重が加わる。このとき、梁接合部２０は自身が破
断しない限りにおいて変形し、剪断荷重が所定の力、す
なわち、石板２８ａ，２８ｂの当接面における剪断応力
に対する抵抗力を越えたときに、石板２８ａ，２８ｂが
当接面で摺動し、その運動エネルギーと摩擦熱に変換さ
れる。したがって、梁接合部２０は破断せずに保護され
る。

【００１８】次に、図３および図４を参照して、図１と
は異なる制振架構３０について説明する。図３は図１と
は異なる制振架構を示す図であり、図４は図３における
柱接合部のIV―IV断面図である。ここで、制振架構３０
は、前述の制振架構１０の構成に加えて、柱部材１２と
柱部材１２、又は梁部材１１と梁部材（基礎梁１４）と
の間に壁部材１７をわたして接合し、この壁接合部４０
にも滑り部材としての石板４８ａ，４８ｂを設けたもの
である。なお、図４では柱部材１２と壁部材１７との壁
接合部４０のみについて図示し、以下、この壁接合部４
０について説明するが、この壁接合部４０は梁部材１１
と壁部材１７との壁接合部においても同様に構成される
ものである。

【００１９】図４において、柱部材１２には予めアンカ
ー部材４１が埋設され、このアンカー部材４１からは表
面に向けてシース管が埋設されて孔１２ａが形成され、
柱部材１２の表面には孔１２ａに連通するように有孔の
石板４８ａが接着剤などで固定され、さらに孔１２ａに
はＰＣ鋼棒４５が挿通されて先端がアンカー部材４１で
固定されている。一方、壁部材１７にはシース管が埋設
されて貫通孔１６ａが形成され、この貫通孔１６ａに連
通するように有孔の石板４８ｂが接着剤などで固定され
ている。これら壁部材１７と柱部材１２とを、石板４８
ａ，４８ｂどうしが当接して貫通孔１６ａと孔１２ａと
が連通するように重ね合わせて、それぞれの貫通孔１６
ａと孔１２ａにＰＣ鋼棒４５が挿通され、柱部材１２の
表面に突出したＰＣ鋼棒４５には支圧板４７が嵌められ
て、緊張力が導入されて止め具４６で固定される。

【００２０】なお、壁部材１７の設置箇所や設置数は適
宜定めることができる。また、制振架構４０において
も、壁部材１６と柱部材１２や梁部材１６との接合部分
は、図１および図２を参照して説明した制振架構１０と
同様な作用や効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制振架構を示す図である。

【図２】図１における梁接合部のII―II断面図である。

【図３】図１とは異なる制振架構を示す図である。

【図４】図３における柱接合部のIV―IV断面図である。

【符号の説明】

１１ 梁 １１ａ 凹部 １２ 柱 ２１ａ 凸部 ２０，２３ 接合部 ２８ａ，２８ｂ 石板 ２５ ＰＣ鋼棒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E001 DG01 DG02 DH31 EA01 FA01 FA02 FA03 FA71 GA12 GA43 GA63 HA10 HA14 HB02 KA05 LA01 LA11

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱と梁とを備える構造体において、柱と
   梁との接合部に相互に嵌合可能な凸部と凹部とが設けら
   れ、該凸部と該凹部との対向面にはそれぞれ滑り部材が
   定着され、該滑り部材どうしが当接するように該凸部と
   該凹部とを嵌合して、該凸部と該凹部と該滑り部材とを
   貫通するように設けた緊張材を緊張することにより、前
   記接合部が圧着されてなる制振架構。
2. 【請求項２】 前記柱と柱又は前記梁と梁との間に壁部
   材がわたされて、前記壁部材と前記柱との対向面および
   前記壁部材と前記梁との対向面にはそれぞれ滑り部材が
   定着され、該滑り部材どうしが当接するように前記壁部
   材と前記柱および前記壁部材と前記梁とを重ね合わせ
   て、前記柱又は前記梁から延設されて前記滑り部材と前
   記壁部材とを貫通するように設けた緊張材を緊張するこ
   とにより、前記柱又は前記梁と前記壁部材とを圧着して
   なる請求項１記載の制振架構。