JP2002295053A - 制振間柱とその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動エネルギー吸収部の減衰性能に著しく影
響するばね剛性、つまり主体構造の梁の不明瞭な梁剛性
の影響を受けない制振間柱を提供する。 【解決手段】 柱１と梁３で構成される建築構造物の制
振間柱１４であって、Ｈ形鋼製の一方の間柱部材１４ｂ
に固定された内鋼板２７ｂと、他方の間柱部材１４ａに
固定された外鋼板１４ａが交互に単層又は複層に積層し
て配置され、これらの間に粘弾性体１５を挟持して粘弾
性ダンパー１７が形成され、前記間柱部材１４ａ、１４
ｂの両方又は一方が剛性調整梁１３に固定され、剛性調
整梁１３は主体梁構造の梁３の両端部付近に固定部１２
を介して支持されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の構造骨組
み、その他各種建設物の構造体において、入力振動エネ
ルギー、特に水平力を吸収することを目的とした制振構
造物における制振間柱とその構築方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、次の〜が
あり、その技術内容は次のとおりである。

【０００３】特開平２０００−２７４１０８は、上下
階梁に直接連結される粘弾性ダンパーの構造に関する。
特開平２０００−５４６８０は、粘弾性ダンパーの上
下階梁への詳細な設置構造に関する。特開平２０００
−７３６０５は、粘弾性ダンパーの積層鋼板表面形状に
関する。特開平２０００−７３６０８は、粘弾性ダン
パーの連結手法に関する。特開平２０００−７３６０
９は、粘弾性ダンパーの連結手法に関する。特開平２
０００−７３６１０は、粘弾性ダンパーの連結手法に関
する。特開平２０００−７３６１１は、粘弾性ダンパ
ーの周辺の補強に関する。

【０００４】前記〜の従来技術は、何れも上下階床
の梁に粘弾性ダンパーを直接連結することを前提として
いる。

【０００５】前記と関連する従来例として、粘弾性ダン
パーを建築物の構造骨組みである間柱に設置し、上下階
の梁に作用する水平方向の振動を間柱を介して粘弾性ダ
ンパーに伝えて減衰させる例を、図２０によって説明す
る。同図において、上下階の梁３ａ、３ｂと柱１が柱・
梁接合部２で接合されていると共に、上下階の梁３ａ、
３ｂ間を粘弾性ダンパー６を中間に設けた間柱４で連結
して建築物の構造骨組みが構築されている。

【０００６】すなわち、間柱４の中間部は上下に分断さ
れて、上階の梁３ａに上端が固定された上部間柱４ａと
下階の梁３ｂに下端が固定された下部間柱４ａとからな
っており、かつ、上下部の間柱４ａ、４ｂにはそれぞれ
内外鋼板５ａ、５ｂが固着されていて、互いに平行間隔
をあけて重なり合っており、この重なり合った平行間隔
部に所定厚の板状の粘弾性体５が配置され、上下部の間
柱４ａ、４ｂで挟持され、接着材で固着することで粘弾
性ダンパー６を構成している。

【０００７】前記の制振間柱４によると、地震により建
築物の構造骨組みが振動し、梁３ａ、３ｂに図２０
（Ｂ）の矢印の水平力が作用したとき、その水平力は梁
３から上下の間柱４ａ、４ｂを介して粘弾性体５に伝わ
り、この粘弾性体５で水平力が減衰されながら、柱１
と、上下の梁３ａ、３ｂと、制振間柱４は図２０の点線
のように変形することで徐々に振動が減衰される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】間柱に粘弾性ダンパー
を組み込んで建築物の構造骨組みを設計するときは、想
定した所定規模の地震による水平力の大きさと、その
際、建築物の制振能力を計算して決め、その条件に見合
うよう、粘弾性体の材質、大きさ、厚み（断面積）等で
決まる所期値の減衰能力を有する粘弾性ダンパーを製作
し、前記間柱に組み込むのである。しかし、従来の制振
間柱では次の問題があった。

【０００９】図２０において、粘弾性ダンパー６による
制振作用は、間柱４→梁３ａ、３ｂ→柱・梁接合部２の
経路で伝わって建築物の揺れを制振するものであるが、
この制振間柱４の設置構造では、柱・梁接合部２で期待
される粘弾性ダンパー６の減衰性能につき、梁３ａ，３
ｂの剛性に著しく影響され、建築物に所期の制振性能を
付加させるのが難しい構造であった。その理由は次のと
おりである。

【００１０】すなわち、粘弾性体ダンパー６の減衰性能
に影響を及ぼすところの、当該ダンパー６と柱・梁接合
部２間のばね剛性、つまり、主体構造の梁３の剛性は、
梁３ａ及び３ｂの支える床などの鉛直荷重と、間柱４に
よる水平荷重や曲げモーメントの２箇所からの作用荷重
で決定される必要があり、従って、減衰性能だけに着目
してこれを最適にするように決定することが困難であっ
た。また、梁３の剛性は、設計時における計算値と、現
実に施工されたときの梁剛性の大きさに大きな開きがあ
るのが通常である。それは、梁には現場作業での組み立
て、溶接による設置作業の条件や、梁上に施工する、Ｒ
Ｃ、ＳＲＣ等の床コンクリートの厚みや重み、ひび割
れ、その他の梁剛性の大きさを変化させる諸条件が不可
避的に存在し、しかも、これらの条件は計算が出来ない
ため、結果として、梁剛性が不明瞭となっていたためで
ある。

【００１１】前記のとおり剛性が不明瞭な梁に対し、図
２０の従来構造では、制振間柱４を梁３の中間部に直接
支持させる構造であって、実際の構築時の梁剛性の大き
さを正確に求められない主体構造の梁３の全長部分を粘
弾性ダンパーの直列ばねとして利用している。このた
め、減衰性能を正確に計算し製作した粘弾性ダンパー６
を制振間柱４に用いても、所期の減衰能力を持つ建築物
の構造骨組を構築できなかったのである。

【００１２】本発明は、前記従来の問題点を解決した新
規な制振間柱と、その構築方法を提供するものである。

【００１３】

【問題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、本発明に係る制振間柱は、次のように構成す
る。

【００１４】第１の発明は、柱、梁で構成される建築構
造物の制振間柱であって、Ｈ形鋼製の一方の間柱部材に
固定された内鋼板と、他方の間柱部材に固定された外鋼
板が交互に単層又は複層に積層して配置され、これらの
間に粘弾性体を挟持して振動エネルギー吸収部が形成さ
れ、前記間柱部材の両方又は一方は剛性調整梁に固定さ
れ、当該剛性調整梁は主体梁構造の梁の両端部付近に支
持されたことを特徴とする。

【００１５】第２の発明は、第１の発明において、前記
内鋼板または外鋼板の側面に補剛リブを固着したことを
特徴とする。

【００１６】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前記主体構造の梁に固定された剛性調整梁と間柱
のうち、片方または両方の合計した水平剛性が振動エネ
ルギー吸収部の水平剛性に対し、０．５倍以上４．０以
下の剛性を保持していることを特徴とする。

【００１７】第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明
において、前記間柱と、剛性調整梁の主体構造梁との支
持部との間を方杖で連結したことを特徴とする。

【００１８】第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明
において、剛性調整梁はＨ形鋼材であることを特徴とす
る。

【００１９】第６の発明は、第１，第３，第４，第５の
何れかの発明において、柱、梁で構成される建築構造物
の制振間柱であって、一方の間柱部材を構成する制振ボ
ックスに粘性流体が封入されていると共に、この制振ボ
ックスに他方の間柱部材を構成する制振鋼材が挿入され
て振動エネルギー吸収部が構成されたことを特徴とす
る。

【００２０】第７の発明は、第１〜第６の何れかの発明
における制振間柱と剛性調整梁を予め工場にて組立てて
なる制振間柱枠組みセットを、現場にて建築物の構造骨
組に組み込み、前記剛性調整梁を主体構造の梁の両端部
付近に固着することを特徴とする。

【００２１】

【作用】振動エネルギー吸収部（粘弾性体のダンパー）
の減衰性能は、ダンパーと柱・梁接合部間のばね剛性、
具体的には、梁剛性が不明瞭な主体構造の梁に著しく影
響される。この点に関し、本発明では、主体構造の梁剛
性の影響を回避する構成としたことで、従来の問題点が
解決され、次の顕著な作用が奏される。

【００２２】 床荷重や地震力を負担する主体構造の
梁と、ダンパーを支える剛性調整梁を分離して梁両端部
で支持することで、直列ばね剛性を自由に設定でき、ダ
ンパーの減衰性能も明確に規定できる。

【００２３】 主体構造の梁については、ダンパーの
力が直接伝達しないため、ダンパー取付けによるサイズ
アップを防止でき、また、通常の床荷重や地震荷重など
でサイズを決定できる。

【００２４】 ダンパーおよびその周辺が破損した時
に取替えが容易である。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図を参
照して詳細に説明する。

【００２６】図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る粘弾
性ダンパーを組み込んだ制振間柱の配置構造の概要と、
建築物の構造骨組の減衰作用の説明図で、従来例として
示す図２０（Ａ）、（Ｂ）に対応するものである。

【００２７】図１において、建築物の構造骨組は、角鋼
管１ａにコンクリート１ｂ（図１０、図１２に示す）を
充填してなる柱１と、Ｈ形鋼製の梁３とが柱・梁接合部
２で接合され構成される。具体的には、柱１に固着した
外ダイアフラム１９（図８、図９に示す）に梁３の端部
を溶接することで、柱・梁接合部２が構成されている。
また、上下階の梁３ａ、３ｂの間に粘弾性ダンパー１７
を中間に設けた制振間柱１４が配設されられており、こ
の制振間柱１４の固定構造が従来技術と異なっている。

【００２８】本発明では、上下部の間柱１４ａ、１４ｂ
のそれぞれの上下端を、従来のように上下階の梁３ａ、
３ｂの中間部に直接固着せず、梁３ａ、３ｂと平行にか
つ所定の間隔Ｓをあけて剛性調整梁１３を設け、間柱１
４ａ、１４ｂを上下の剛性調整梁１３ａ、１３ｂに固定
し、この剛性調整梁１３の両端部を、固定部１２を介し
て上下階の梁３ａ、３ｂの両端部近傍に固定している。

【００２９】したがって本発明では、地震で建築物の構
造骨組みに水平力が作用したときの粘弾性ダンパー１７
の減衰作用は、上下部の間柱１４ａ、１４ｂから剛性調
整梁１３を介して、主体構造の梁両端部に伝わり、さら
に柱・梁接合部２に伝達される。このように、粘弾性ダ
ンパー１７の減衰作用は、剛性調整梁１３の固定部１２
を介して梁３の両端部に伝達され、粘弾性ダンパー１７
と柱・梁接合部２との直列ばね剛性に著しく影響する、
剛性が不明瞭な梁３の中間部の伝達経路を回避すること
で、粘弾性ダンパー１７の減衰能力を設計値どおりに柱
・梁接合部２に伝達するよう構成している。図１（Ｂ）
は、梁３に水平力が作用した場合における、柱１と、梁
３と、制振間柱１４と、剛性調整梁１３の変形形態を点
線で示す。図２以下で、具体的構造を説明する。

【００３０】図２〜図５は、本発明の実施形態１を示
し、図２は、粘弾性ダンパーの取付け態様を示す正面
図、図３は、図２のＡ−Ａ断面図、図４は粘弾性ダンパ
ーの取付け部の拡大図、図５は、図４のＢ−Ｂ断面図で
ある。

【００３１】各図において、Ｈ形鋼材からなる制振間柱
１４における分断された上部間柱１４ａと下部間柱１４
ｂのそれぞれの上端と下端は、Ｈ形鋼材からなる剛性調
整梁１３の内側フランジ１０に溶接９で固着されてい
る。制振間柱１４の長手方向延長線上において、上下の
剛性調整梁１３ａ、１３ｂのそれぞれの内外フランジ１
０、１０ａ間には、補強プレート８が溶接されている。

【００３２】上下に分断された上部間柱１４ａと下部間
柱１４ｂのそれぞれの先端部１６は図示の位置で接近し
ている。上部間柱１４ａと下部間柱１４ｂの両側面に
は、その上下部の間柱１４ａ、１４ｂの先端から突出す
るようにそれぞれ内外鋼板７ａ、７ｂが、制振間柱１４
のウェブと平行に設けられ、かつ固定ボルト１８で固着
されている。上下から伸びる各内外鋼板７ａ、７ｂは、
間隙を介して櫛歯状に噛合っていて、各外鋼板７ａと７
ｂ間に形成される複数層の間隙には、矩形で所定の板
厚、例えば、２．０m²、厚さ５ｍｍの固形体からなる複
数の粘弾性体１５が挟持され、その両側面が内外鋼板７
ａ、７ｂの側面に固着されている。上下の各内外鋼板７
ａ、７ｂを交互に間隙を介して積層するため、下側の内
鋼板７ｂは下部間柱１４ｂの両側面に直に固着している
のに対し、上側の外鋼板７ａは上部間柱１４ａの両側面
にスペーサ２６を介して固着されている。

【００３３】矩形の粘弾性体１５および内外鋼板７ａ、
７ｂの幅は、Ｈ形鋼製の上部間柱１４ａの両側のフラン
ジ２１間の寸法よりも小さく、両フランジ２１間に納ま
る大きさでる。また、矩形の粘弾性体１５は、外側に位
置する外鋼板７ａで被覆されており、この外鋼板７ａが
被覆鋼板として内側層の粘弾性体１５を保護している。
なお、外鋼板７ａには、補剛リブ２０を設けてもよい。

【００３４】前記の構成において、地震発生時には、主
構造体の上下部の梁３ａ、３ｂに作用する水平力が、当
該梁３ａ、３ｂの両端部から固定部１２（詳細は図１９
以下で後述する）を介して上下部の剛性調整梁１３ａ、
１３ｂに伝達され、上下の間柱１４ａ、１４ｂを介して
粘弾性体１５にせん断力が作用して変形し、その減衰作
用は粘弾性体１５→上下の間柱１４ａ、１４ｂ→剛性調
整梁１３ａ、１３ｂ→梁３ａ、３ｂの両端部→柱・梁接
合部２へと伝達されて建物の振動が減衰される。つま
り、実施形態１では、粘弾性体１５のせん断力は、剛性
が不明瞭な主体構造の梁３の中間部を回避して、剛性が
正確に計算された剛性調整梁１３ａ、１３ｂから梁３
ａ、３ｂの両端部へ入り、柱・梁接合部２へと伝達され
るので、設計値と実際に地震時に発揮する粘弾性ダンパ
ー１７の減衰性能との誤差を殆どなくすることが出来
る。

【００３５】次に、図６、図７は、本発明の実施形態２
を示し、図６は、粘弾性ダンパー１７の取付け態様を示
す正面図、図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。この実
施形態２が実施形態１と相違するのは、上下部の制振間
柱１４ａ、１４ｂと上下部の剛性調整梁１３ａ、１３ｂ
との固定構造である。すなわち、実施形態２では、上部
間柱１４ａと下部間柱１４ｂの外端に補強リブ２９を介
して溶接されている上下の端部接合プレート２３を、Ｈ
形鋼からなる上下部の剛性調整梁１３ａ、１３ｂの内側
フランジ１０に当てがい、その当接した各部材を挿通す
る固定ボルト２４にナットを締結することで、上下部の
間柱１４ａ、１４ｂをそれぞれ上下部の剛性調整梁１３
ａ、１３ｂに固定している。他の構成は実施形態１と同
じである。

【００３６】制振間柱１４は、主体構造である上下梁３
ａ、３ｂの間に設けられているが、その主たる機能は、
地震時に建物制振機能を発揮させることである。この場
合、地震発生時に、制振間柱１４の粘弾性体１５による
制振機能を所期設定値で発揮させるには、既述のとお
り、建築物完成時における梁３の剛性強度の不明瞭性に
よる制振性能への影響を取り除くため、構造骨組みの柱
・梁接合部２に近い部位で制振間柱１４を支持させるの
がよく、そのために剛性調整梁１３が設けられている。
したがって、剛性調整梁１３はその剛性を計算でき、か
つ低コストで製作できるものが好ましく、この観点か
ら、実施例の剛性調整梁３はＨ形鋼製であって、所定の
長さを有しており、その両端が、固定部１２のスペーサ
２６ａ（図８以下に示す）を介して梁３の端部に近い位
置に固定される。

【００３７】次に剛性調整梁１３と梁３との固定構造の
一例を図８〜図１３を参照して説明する。

【００３８】図８は、制振間柱１４と剛性調整梁１３を
予め工場で溶接して制振間柱枠組みセット２５を製作
し、この制振間柱枠組みセット２５を現場にて構築中の
構造骨組みの柱１と梁３で囲まれた枠内に組み込む前の
状態を示す。図９、図１０は、制振間柱枠組みセット２
５を組み込んだ後の状態を示している。図９、図１０に
示すように、制振間柱枠組みセット２５は、剛性調整梁
１３ａ、１３ｂを、上下部の梁部材３ａ、３ｂの柱１に
近い部位に、内側フランジ１１に設けられたスペーサ２
６ａを介して、当該梁部材３ａ、３ｂとの間に平行間隔
Ｓをあけて支持させ、かつ梁３と剛性調整梁１３の各フ
ランジ１０、１０ａ、１１にアンカーボルト３０を挿通
することで、梁３に固定している。

【００３９】図１１、図１２は、主体構造の梁３（図で
は、下部の梁部材３ｂを示す）が鉄骨造の場合の剛性調
整梁１３との固定構造を示し、図１３、図１４は、主体
構造の梁３がＲＣ造（鉄筋コンクリート）の場合の固定
構造を示している。図１１、図１２において、下部剛性
調整梁１３ｂのフランジ１０ａの下面を平面が略長方形
のスペーサ２６ａのフラットな上面で支持している。ス
ペーサ２６ａの下面には、剛性調整梁１３の配置平面に
沿って、下に凸の所定の曲率Ｒを付形した曲面３１が形
成されていて、この曲面３１が下階梁３ｂの上フランジ
１１の上面で支持されている。下階梁３ｂの上フランジ
１１の上面で、スペーサ２６ａの両側部位にストッパー
３３が溶接されており、このストッパー３３によってス
ペーサ２６ａに作用する下階梁３ｂの長手方向の動きを
制限している。

【００４０】アンカーボルト３０は、前記の各部材を固
定するために設けられる。すなわち、アンカーボルト３
０は、主体構造の梁３と剛性調整梁１３のウェブの両側
において、スペーサ２６ａとストッパー３３および各梁
３、１３の上下のフランジ１１、１０、１０ａを挿通し
て設けられ、端部にナット３４を締結することで剛性調
整梁１３の端部が下階梁３ｂに若干の可動範囲を許容し
て固定されている。

【００４１】また図１３に示す、主体構造の梁３がＲＣ
造（鉄筋コンクリート）の場合の固定構造においても、
スペーサ２６ａとストッパー３３自体の構造は、図１
１、図１２と同じである。なお、図１３では、梁３がＲ
Ｃ造であるので、ストッパー３３の梁３への固定構造が
図１１、図１２と少し異なっている。

【００４２】図１３では、ＲＣ造の梁３の上下面に、内
面に固着したスタッド３５がコンクリート中に埋設され
た態様で補強プレート３６が配置されていて、図におい
て上側の補強プレート３６にストッパー３３が溶接され
ている。また、スペーサ２６ａを挿通して上下に伸長す
るアンカーボルト３０は、ＲＣ造の梁３に形成したボル
ト挿通孔３７を挿通して下側に突出している。固定部１
２におけるその他の構造は、図１１、図１２と同じであ
る。

【００４３】上階梁３ａと上部の剛性調整梁１３ａとの
固定構造も、図１１〜図１３に示す固定構造と同じであ
るので重複説明を省略する。また、上下階の各梁３ａ、
３ｂには床板３８を敷設して、その上にコンクリートの
床スラブ３９が打設される。この場合、下階の床スラブ
３９にあっては、下部剛性調整梁１３ｂがこの床スラブ
３９に埋設されないよう、下部剛性調整梁１３ｂの部位
を避けて床コンクリートが打設される。

【００４４】前記の固定構造によって、地震発生時、梁
３に水平力が作用したとき、制振間柱１４の粘弾性体１
５にせん断力が作用して変形すると共に、梁３の両端部
において、当該梁３と剛性調整梁１３との固定部１２を
介して剛性調整梁１３ａ、１３ｂに伝達され、このと
き、剛性調整梁１３が粘弾性ダンパー１７に対して直列
ばねとなって、その減衰作用は直列的に主体構造の梁３
の端部から柱・梁接合部２に伝達され、建物の減衰作用
が奏される。つまり、本発明では、剛性調整梁１３ａ、
１３ｂを設けたことで、主体構造の梁３の梁剛性の不明
瞭性、つまり、粘弾性体ダンパー１７の減衰性能に影響
を与える種々の外乱要因を回避でき、所期の設計値どお
りの粘弾性体ダンパー１７の減衰性能を引き出すことが
可能となっている。

【００４５】図１４は、本発明の実施形態３として、制
振間柱１４と剛性調整梁１３との結合の補強構造を示
す。すなわち、実施形態３では、上下部の間柱１４ａ、
１４ｂを上下部の剛性調整梁１３ａ、１３ｂに溶接又は
ボルトで固定するのに加えて、上下部の間柱１４ａ、１
４ｂの両側と、上下部の剛性調整梁１３ａ、１３ｂとの
間をそれぞれ「八」または「逆八」の字に配置した方杖
（傾斜補強梁）４０で結合した例を示す。方杖４０と制
振間柱１４および剛性調整梁１３との接合手段は任意で
よく、例えば、Ｈ形鋼製の制振間柱１４と剛性調整梁１
３の両端部にガッセットプレートを溶接し、方杖４０と
ガッセットプレートに固定ボルト４１を挿通したボルト
接合でもよい。

【００４６】実施形態３によると次のメリットがある。
すなわち、既述の実施形態１、２の制振間柱枠組みセッ
ト２５は、通常規模の建築物に用いることを予定してお
り、大形の高層建築物に適用するときは、剛性調整梁１
３の断面構造が大きいものを用いる必要が生じる場合が
ある。これに比し、本実施形態３では、制振間柱１４と
剛性調整梁１３の結合を方杖４０で補強したことによ
り、Ｈ形鋼製の剛性調整梁１３自体の断面構造を大形に
しなくとも、大規模高層建築物の制振機構に適用でき
る。

【００４７】図１５は、本発明の実施形態４を示す。こ
の実施形態４では、実施形態１、２における固形の粘弾
性体１５に代えて半液状の粘性体４３を用いた例が示さ
れている。すなわち、実施形態４では、下部の間柱１４
ｂを兼ねる制振ボックス４２に半液状の粘性体４３が収
容されており、この半液状の粘性体４３の中に上部の間
柱１４ａを兼ねる制振鋼材４４が水平方向に可動的に上
方から挿入されており、これにより、粘弾性ダンパー１
７付きの間柱１４を構成した例が示されている。

【００４８】制振ボックス４２は扁平な矩形状であり、
上端は開放されていて、かつ補強つば４６が固着されて
いると共に、底板４５は下部剛性調整梁１３ｂの内側フ
ランジ１０に固定ボルト４７で固定されている。他方、
制振鋼材４４に固定された取付け板４８は、上部剛性調
整梁１３ｂの内側フランジ１０に固定ボルト４７で固定
されている。他の構成は、実施形態１、２と同じであ
る。

【００４９】実施形態４の構成においても、地震発生
時、梁３に水平力が作用したとき、梁３の両端部におい
て、当該梁３と剛性調整梁１３との固定部１２を介して
剛性調整梁１３ａ、１３ｂに伝達されたとき、制振鋼材
４４は制振ボックス４２内で、半液状の粘性体４３に抵
抗されながら水平方向に可動することで制振作用が奏さ
れる。

【００５０】［実施形態の作用］本発明の実施形態によ
ると、例えば振動数ｆ＝０．５Ｈｚの地震等の外力が作
用した場合、図１６〜図１９に示すように、粘弾性ダン
パー（振動エネルギー吸収体）１７の剛性をＫｄ、直列
に接合された剛性調整梁（金属ばね）１３と間柱４ａ、
４ｂの結合体としての剛性をＫｃとすると、図１７に示
すようにＫｃ／Ｋｄが温度２０℃で０．５から４となる
制振間柱１４の最大せん断力を図１６に示す。また、制
振間柱１４（粘弾性ダンパー１７＋制振間柱１４）と剛
性調整梁１３の結合体としての剛性を図１８に、さら
に、制振間柱１４（粘弾性ダンパー１７＋制振間柱１
４）と剛性調整梁１３の結合体としての減衰係数を図１
９に示す。

【００５１】図１６から、制振間柱１４のせん断力は、
剛性調整梁１３と間柱４ａ、４ｂの結合体としての剛性
が極めて大きい場合（Ｋｃ＝Ｒｉｇｉｄ、制振間柱１４
が剛性調整梁１３に接合されず、直接構造体の柱・梁接
合部２に接合された場合に相当する）には、温度が低く
なるにしたがって急激に増大することが分かる（なお、
層間変位の部位につき図１に示す）。この急増するせん
断力により粘弾性ダンパー１７が破壊される恐れがあ
る。図１６において、剛性（Ｋｃ）が温度２０℃で１４
５ＫＮ／ｍｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝３．７３）、１０８ＫＮ／
ｍｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝２．７２）、７３ＫＮ／ｍｍ（Ｋｃ
／Ｋｄ＝１．７６）、３６ＫＮ／ｍｍ（Ｋｃ／Ｋｄ＝
０．８）である。すなわち、Ｋｃ／Ｋｄが０．５〜４と
なるような剛性調整梁１３を粘弾性ダンパー（振動エネ
ルギー吸収体）１７に直列に接合することにより、低温
度、例えば、１０℃において急激な軸力の増大を抑制す
ることができる。また、温度が高くなると直列に接合さ
れる剛性調整梁１３（金属ばね）の影響は低温度に比べ
小さくなり、結果として粘弾性の温度依存性を緩和させ
る作用、効果がある。また、このような調整は、剛性調
整梁１３を使用することで、直列ばね剛性を自由に、か
つ明確に設定できることによる。

【００５２】図１８及び図１９において、剛性調整梁１
３（金属ばね）と制振間柱１４の結合体としての剛性や
減衰係数についてもせん断力の場合と同様に、剛性調整
梁１３を粘弾性ダンパー（振動エネルギー吸収体）１７
に直列に接合することにより、低温度で過大になること
を防止することができる。また高温度での金属ばねの影
響は小さくなり、温度依存性が緩和される。

【００５３】以上の粘弾性ダンパー１７の温度依存性が
緩和されることにより、剛性調整梁１３付きの制振間柱
１４を建物に適用した場合、構造体の振動特性を安定さ
せることができ、一定の振動減衰効果を期待できるよう
になり、一方で、制振間柱１４自身も作用せん断力が軽
減されることでコスト的に経済的な制振間柱を実現でき
る。

【００５４】なお、本発明において重要なことは、粘弾
性ダンパー１７組み込みの制振間柱１４を直接主体構造
の梁３に固定しないで、梁３と平行に配置した剛性調整
梁１３に支持させる点であり、剛性調整梁１３と梁３と
の固定構造や固定部位、さらに、制振間柱１４と剛性調
整梁１３との補強結合構造などは設計に応じて変更して
構わない。

【００５５】

【発明の効果】本発明は、振動エネルギー吸収部（粘弾
性体のダンパー）の減衰性能は、ダンパーと柱・梁接合
部間のばね剛性、つまり、両部材間を結合している、梁
剛性が不明瞭な主体構造の梁に著しく影響される。この
点に関し、本発明では、主体構造の梁剛性の影響を回避
する構成としたので、次の効果を有している。

【００５６】 主体構造の梁サイズによらず、制振間
柱と組み合わせた剛性調整梁によって直列ばねを決定で
きるので、直列ばね剛性を自在に調整でき、性能曲線に
見るように、温度が変化することによる振動エネルギー
吸収部（粘弾性体のダンパー）の減衰力、減衰係数、剛
性を性能目標に合わせて設定できるようになった。

【００５７】 想定外の大規模な地震力が作用して振
動エネルギー吸収部（粘弾性体のダンパー）あるいはそ
の周辺が破損した場合に、取替えが主要構造部とは独立
に行えるため、修繕が容易である。この点、従来構造で
は、主体構造の梁の取替えは、コスト的にも技術的にも
極めて困難であったが、本発明では、この点が改良され
ている。

【００５８】 振動エネルギー吸収部（粘弾性体のダ
ンパー）の減衰力が主体構造の梁に伝達されないため、
この主体構造梁はダンパー減衰力を考慮する必要なく設
計でき、設計取扱上においても容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明に係る粘弾性ダンパ
ーを組み込んだ制振間柱の配置構造の概要図と、これに
よる地震発生時の建築物の構造骨組の減衰作用の説明図
である。

【図２】本発明の実施形態１を示し、粘弾性ダンパーの
取付け態様を示す正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】粘弾性ダンパーの取付け部の拡大図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態２を示
し、粘弾性ダンパーを組み込んだ制振間柱の配置構造を
示す拡大正面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。

【図８】制振間柱と剛性調整梁を組立て製作した制振間
柱枠組みセットを、構築中の構造骨組みに組み込む前の
状態を示す説明図である。

【図９】制振間柱と剛性調整梁を組立て製作した制振間
柱枠組みセットを、構築中の構造骨組みに組み込だ後の
状態を示す説明図である。

【図１０】図９のＤ−Ｄ断面図である。

【図１１】鉄骨造の主体構造梁と剛性調整梁の端部との
固定構造を示す拡大図である。

【図１２】図１１のＥ−Ｅ断面図である。

【図１３】ＲＣ造の主体構造梁と剛性調整梁の端部との
固定構造を示す拡大図である。

【図１４】本発明の実施形態３として、制振間柱と剛性
調整梁との補強固定構造を示す正面図である。

【図１５】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の実施形態４とし
て示す、粘弾性ダンパーの拡大図と側面図、（Ｃ）、
（Ｄ）は、図（Ｂ）の部分拡大図である。

【図１６】本発明における制振間柱のせん断力と温度と
の関係を示す説明図である。

【図１７】本発明における粘弾性ダンパーの剛性（Ｋ
ｄ）と剛性調整梁と間柱４ａ、４ｂの結合体としての剛
性（Ｋｃ）との割合と温度との関係を示す説明図であ
る。

【図１８】本発明における制振間柱と剛性調整梁の結合
体としての等価剛性と温度との関係を示す説明図であ
る。

【図１９】本発明における制振間柱と剛性調整梁の結合
体としての減衰係数と温度との関係を示す説明図であ
る。

【図２０】（Ａ）、（Ｂ）は、従来例に係る粘弾性ダン
パーを組み込んだ制振間柱の配置構造の概要図と、これ
による地震発生時の建築構造骨組の減衰作用の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 柱 ２ 柱・梁接合部 ３ 梁 ３ａ 上階梁 ３ｂ 下階梁 ４ 間柱 ４ａ 上部間柱 ４ｂ 下部間柱 ５ 粘弾性体 ５ａ 外鋼板 ５ｂ 内鋼板 ６ 粘弾性ダンパー ７ 接合プレート ８ 補強プレート ９ 溶接 １０ 内側フランジ １０ａ 外側フランジ １１ 内側フランジ １２ 固定部 １３ 剛性調整梁 １３ａ 上部剛性調整梁 １３ｂ 下部剛性調整梁 １４ 間柱 １４ａ 上部間柱 １４ｂ 下部間柱 １５ 粘弾性体 １６ 先端部 １７ 粘弾性ダンパー（振動エネルギー吸収部） １８ 固定ボルト １９ 外ダイアフラム ２０ 補剛リブ ２１ フランジ ２２ ウェブ ２３ 端部接合プレート ２４ 固定ボルト ２５ 制振間柱枠組セット ２６ スペーサ ２６ａ スペーサ ２７ 端部接合プレート ２８ 固定ボルト ２９ 補強リブ ３０ アンカーボルト ３１ 曲面 ３３ ストッパー ３４ ナット ３５ スタッド ３６ 補強プレート ３７ ボルト挿通孔 ３８ 床板 ３９ コンクリート床スラブ ４０ 方杖 ４１ 固定ボルト ４２ 制振ボックス ４３ 半液状の粘性体 ４４ 制振鋼材 ４５ 底板 ４６ 補強つば ４７ 固定ボルト ４８ 取付け板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｆ 15/04 Ｆ１６Ｆ 15/04 Ａ (72)発明者 白井 貴志 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 中村 博志 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 Ｆターム(参考） 3J048 AA06 BD08 BE04 EA38 3J069 AA35 AA40 BB01 BB07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱、梁で構成される建築構造物の制振間
   柱であって、Ｈ形鋼製の一方の間柱部材に固定された内
   鋼板と、他方の間柱部材に固定された外鋼板が交互に単
   層又は複層に積層して配置され、これらの間に粘弾性体
   を挟持して振動エネルギー吸収部が形成され、前記間柱
   部材の両方又は一方は剛性調整梁に固定され、当該剛性
   調整梁は主体梁構造の梁の両端部付近に支持されたこと
   を特徴とする制振間柱。
2. 【請求項２】 前記内鋼板または外鋼板の側面に補剛リ
   ブを固着したことを特徴とする請求項１記載の制振間
   柱。
3. 【請求項３】 前記主体構造の梁に固定された剛性調整
   梁と間柱のうち、片方または両方の合計した水平剛性が
   振動エネルギー吸収部の水平剛性に対し、０．５倍以上
   ４．０以下の剛性を保持していることを特徴とする請求
   項１または２記載の制振間柱。
4. 【請求項４】 前記間柱と、剛性調整梁の主体構造梁と
   の支持部との間を方杖で連結したことを特徴とする請求
   項１〜３の何れか１項に記載の制振間柱。
5. 【請求項５】 剛性調整梁はＨ形鋼材であることを特徴
   とする請求項１〜４の何れか１項に記載の制振間柱。
6. 【請求項６】 柱、梁で構成される建築構造物の制振間
   柱であって、一方の間柱部材を構成する制振ボックスに
   粘性流体が封入されていると共に、この制振ボックスに
   他方の間柱部材を構成する制振鋼材が挿入されて振動エ
   ネルギー吸収部が構成されたことを特徴とする請求項
   １，３，４，５の何れか１項に記載の制振間柱。
7. 【請求項７】 請求項１〜６の何れか１項に記載の制振
   間柱と剛性調整梁を予め工場にて組立ててなる制振間柱
   枠組みセットを、現場にて建築物の構造骨組に組み込
   み、前記剛性調整梁を主体構造の梁の両端部付近に固着
   することを特徴とする制振間柱の構築方法。