JP2004285680A

JP2004285680A - Brace damper and seismic-response controlled reinforcing structure

Info

Publication number: JP2004285680A
Application number: JP2003078535A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Tanaka; 道治田中
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14
Anticipated expiration: 2023-03-20
Also published as: JP3981953B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To sufficiently save an installation space for a brace damper by further downsizing the brace damper. <P>SOLUTION: Both ends of a brace body 18, which is composed of a tie plate, are fixed to a frame 14 in a state wherein the brace body 18 is superposed on the surface of a wall 13; a binding member 19 is attached to the brace body 18 in a covering manner so as to be fixed a wall 13; and out-of-plane buckling of the brace body 18 is prevented by the binding member 19 and the wall 13. The brace body 18 is composed of dead soft steel or soft steel, and a yield part is formed in the longitudinal central part of the brace body 18. In a seismic-response controlled reinforcing structure using the brace damper 17, a reinforcing frame 15 is fixed inside the frame 14 of a building; both the ends of the brace body 18 are fixed to the reinforcing frame 15 in the state wherein the brace body 18 is superposed on the wall 13 which is provided integrally with the frame 14; and the binding member 19 is attached to the brace body 18 in the covering manner so as to be fixed to the wall 13. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の壁に組み付けられる形態で設置されるブレースダンパー、およびそのブレースダンパーを用いる制震補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存建物の耐震性を向上させるための補強構造として、たとえば特許文献１に示されるように、柱と梁とによるフレームの内側に鉄骨ブレースあるいは鉄骨材からなる鉛直部材や水平部材を設けることで既存建物の剛性を高めることが行われている。
【０００３】
上記のような補強構造では、既存建物の耐力が増強されて耐震安全性を向上させることはできるが、地震時の振動を抑制したり減衰させるという制震効果は得られるものではない。そのため、単に耐力を向上させるための補強に留まらず、制震効果を得るための制震補強構造として、既存建物に制震ダンパーを付加することも行われ、そのための各種の制震ダンパーが提案されているが、なかでも特許文献２に示されるようなブレースダンパーが有効であると考えられている。
【０００４】
特許文献２に示されるブレースダンパーは、図３〜図４に示すように、帯鋼板からなるブレース本体１の外側に、溝形鋼２およびカバープレート３からなる拘束部材を装着し、ブレース本体１の軸方向変形を許容しつつその面外方向への変形を拘束して面外座屈を防止するように構成したものである。ブレース本体１は極軟鋼あるいは軟鋼からなるもので、その中央部には幅寸法が両端部よりも小さくされることで降伏部１ａが形成され、所定軸力を受けた際には降伏部１ａが軸方向に変形して降伏し、それにより優れた制震効果が得られるようになっている。符号４はブレース本体１の両端部を建物に接合するためのリブプレート、５はブレース本体１と溝形鋼２との間に介装されてブレース本体１の軸方向変形を許容するための絶縁材（たとえばクロロプレンゴム等のシート材）であり、６は溝形鋼２の面外剛性を確保するために必要に応じて設けられる補強リブである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−６７９４０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３５３８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献２に示される上記のブレースダンパーは、優れた制震効果が得られるばかりでなく、他の形式のダンパーに較べて充分に小型軽量とでき、建物に対する設置も容易であり、安価に製作できるという利点があり、広く普及する気運にあるが、これを既存建物に設置する場合にはさらなる小形化が必要ともされている。
【０００７】
すなわち、上記のブレースダンパーは、拘束部材として対の溝形鋼２を背中合わせに組み合わせて使用しており、したがって全体の断面形状はほぼＨ形となり、またブレース本体１の側部にはリブプレート３が張り出しているので、その幅寸法Ｗは少なくとも２５０ｍｍ程度にはなるものである。したがって、これを既存建物に設置する場合には、一般的には仕上げスペースも含めて４００〜５００ｍｍ程度の設置スペースを必要とし、その分、既存建物の有効床面積の減少は不可避であった。
【０００８】
上記事情に鑑み、本発明は、この種のブレースダンパーのより一層の小型化を実現し、既存建物のみならず新設建物に対して設置する場合にもその設置スペースを充分に節約することのできる有効なブレースダンパーとそれを用いる有効な制震補強構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、柱と梁とによるフレームの内側にブレースの形態で設置されて、そのフレームと一体に設けられている壁に組み付けられる構成のブレースダンパーであって、帯鋼板からなるブレース本体が壁の表面に重ねられた状態でその両端部がフレームに対して固定されることによりフレームの層間変形によって軸方向に変形可能とされ、かつそのブレース本体に拘束部材が被着されて壁に固定されることにより、その拘束部材と壁とによってブレース本体の面外方向への変形が拘束されてブレース本体の面外座屈が防止される構成とされていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明のブレースダンパーにおいて、ブレース本体は極軟鋼または軟鋼からなり、その長さ方向中央部における幅寸法が両端部よりも小さくされることで降伏部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明のブレースダンパーを用いる制震補強構造であって、建物のフレームの内側に補強枠を固定し、フレームと一体に設けられている壁にブレース本体を重ねた状態でその両端部を補強枠に固定し、ブレース本体に拘束部材を被着して壁に固定することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のブレースダンパーおよび制震補強構造を鉄筋コンクリート造の既存建物に適用した場合の一実施形態を図１〜図２を参照して説明する。
【００１３】
図中符号１１は既存建物における既存の柱、１２は既存の梁、１３はそれら柱１１と梁１２とにより構成されているフレーム１４に対して一体に設けられている既存の壁であり、本実施形態はフレーム１４の内側にアングル鋼材からなる補強枠１５をアンカー１６により固定し、その補強枠１５の内側に１対２本のブレースダンパー１７をブレースの形態で設置するとともに、それらブレースダンパー１７を既存の壁１３に対して一体に組み付けたものとなっている。
【００１４】
本実施形態におけるブレースダンパー１７は、ブレース本体１８と拘束部材１９とにより構成されている。ブレース本体１８は図３〜図４に示した従来のブレースダンパーにおけるブレース本体１と同様のものであり、極軟鋼または軟鋼からなる帯鋼板の中央部に幅寸法が小さくされて降伏部１８ａが形成され、壁１３に重ねられた状態でその両端部が接合プレート２０を介して補強枠１５に固定されたものである。このブレース本体１８は、地震時にフレーム１４が層間変形を生じた際には軸方向に変形し、所定軸力を受けた際には降伏部１８ａが降伏することで制震効果が得られるものとなっている。
【００１５】
拘束部材１９は、図２（ａ）に示すように、ブレース本体１８を収納し得る扁平な溝形鋼にフランジ２１を設けた断面形状のもので、ブレース本体１８に被着された状態でそのフランジ２２が壁１３に対してアンカー２２により固定されるようになっている。
【００１６】
そして、ブレース本体１８と拘束部材１９および壁１３との間には絶縁材２３が介装され、ブレース本体１８は拘束部材１９および壁１３に対して軸方向に相対変形可能とされているが、ブレース本体１８の面外方向への変形は拘束部材１９および壁１３により拘束されて面外座屈は確実に防止されるようになっている。絶縁材２３としては、従来のブレースダンパーと同様にたとえばクロロプレンゴム等のシート材が好適に採用可能である。なお、必要に応じて、図２に破線で示しているように、拘束部材１９の外側に補剛材としての補強リブ２４を設けて、拘束部材１９自体の面外変形を確実に防止するようにしても良い。
【００１７】
上記のブレースダンパー１７を設置するには、まず既存のフレーム１４の内側において補強枠１５を組み立ててアンカー１６により固定するとともに、補強枠１５とフレーム１４との間の隙間に充填材２５を充填して確実に一体化せしめる。そして、補強枠１５の内側に接合プレート２０を溶接し、ブレース本体１８を絶縁材２３を介して壁１３に重ねてその両端部を接合プレート２０に溶接した後、ブレース本体１８の表面にさらに絶縁材２３を積層し、拘束部材１９をブレース本体１８に被着し、その拘束部材１９のフランジ２１をアンカー２２により壁１３に固定する。なお、絶縁材２３としてシート材を用いることに代えて流動性材料を採用し、拘束部材１９を被着した後にその内部に充填して硬化させることも考えられる。
【００１８】
以上のように、本実施形態のブレースダンパー１７は、既存の壁１３を利用してその壁１３と拘束部材１９との間にブレース本体１８を直接的に挟み込んで組み付けた形態のものであるので、その厚み寸法Ｗはブレース本体１８と拘束部材１９と絶縁材２３の厚みを合計したわずか数十ｍｍ程度で済むし、補強枠１５や補強リブ２４を見込んでも１５０ｍｍ程度で納めることができ、したがってこれを設置するに要するスペースは仕上げ分を見込んでも２００ｍｍ程度で充分であり、図３〜図４に示した従来のブレースダンパーを設置する場合に比較して所要スペースを大幅に節約でき、有効床面積の減少を最小限に抑えることができる。
【００１９】
勿論、上記のブレースダンパー１７は、従来のブレースダンパーに比較して構成が簡略化されているとはいえ機能的には同等のものであって、優れた制震効果が得られることはもとより、安価に製作でき、上述したように壁１３に組み付ける形態で建物に設置する作業も簡単に行い得るものであるから、既存建物を対象とするのみならず広く一般の建物に設置するものとして最適である。
【００２０】
なお、上記実施形態は既存建物への適用例であるが、本発明は新設建物にも適用できることは言うまでもない。また、上記実施形態では一対２本のブレースダンパーをフレーム内に「ハ」状に設けたが、ブレースダンパーの設置の形態はブレースの形態で設ける限りにおいて任意であるし、ブレース本体や拘束部材の形状や寸法、壁に対する組み付けの形態等、各部の具体的な構成については適宜の設計的な変更が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１の発明のブレースダンパーは、建物の壁を利用してその壁と拘束部材とによりブレース本体を挟み込んだ構成のものであるので、壁と拘束部材とによりブレース本体の面外座屈を防止できて制震効果を得られることはもとより、従来のこの種のブレースダンパーに比較して充分な小型化を実現できてその設置スペースを大幅に節約でき、特に既存建物に設置するものとして最適である。
【００２２】
請求項２の発明のブレースダンパーは、ブレース本体として極軟鋼または軟鋼を採用して、その長さ方向中央部に降伏部を形成したので、降伏部を確実に降伏させて確実かつ効率的に制震効果が得られる。
【００２３】
請求項３の発明の制震補強構造は、上記のブレースダンパーを採用し、建物のフレームの内側に補強枠を固定し、フレームと一体に設けられている壁にブレース本体を重ねた状態でその両端部を補強枠に固定し、ブレース本体に拘束部材を被着して壁に固定した構造であるので、ブレースダンパーにより優れた制震効果が得られることはもとより、ブレースダンパーの設置スペースを節約でき、特に既存建物に適用して最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態であるブレースダンパーとそれによる制震補強構造を示す図である。
【図２】同、要部断面図である。
【図３】従来のブレースダンパーの一例を示す図である。
【図４】同、断面図である。
【符号の説明】
１１柱
１２梁
１３壁
１４フレーム
１５補強枠
１６アンカー
１７ブレースダンパー
１８ブレース本体
１９拘束部材
２０接合プレート
２１フランジ
２２アンカー
２３絶縁材
２４補強リブ
２５充填材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a brace damper that is installed in a form that is assembled to a wall of a building, and a vibration control structure using the brace damper.
[0002]
[Prior art]
As a reinforcing structure for improving the seismic resistance of an existing building, as shown in Patent Document 1, for example, a vertical member or a horizontal member made of a steel frame brace or a steel frame is provided inside a frame formed by columns and beams. Increasing the rigidity of buildings has been performed.
[0003]
With the above-described reinforcing structure, the strength of existing buildings can be increased to improve seismic safety, but the vibration control effect of suppressing or attenuating vibration during an earthquake cannot be obtained. For this reason, various types of damping dampers have been proposed to add not only reinforcement to improve the strength but also damping dampers to existing buildings as a damping reinforcement structure to obtain a damping effect. However, a brace damper as disclosed in Patent Document 2 is considered to be effective.
[0004]
As shown in FIGS. 3 and 4, the brace damper disclosed in Patent Document 2 has a brace body 1 made of a strip steel plate, and a restraining member made up of a channel steel 2 and a cover plate 3 attached to the outside of the brace body 1. In this configuration, the deformation in the out-of-plane direction is restrained while allowing the deformation in the axial direction, thereby preventing the out-of-plane buckling. The brace body 1 is made of extremely mild steel or mild steel, and has a yield portion 1a formed at its center by making the width dimension smaller than both end portions. When a predetermined axial force is applied, the yield portion 1a is formed. It is deformed in the axial direction and yields, so that an excellent damping effect can be obtained. Reference numeral 4 denotes a rib plate for joining both ends of the brace body 1 to the building, and reference numeral 5 denotes an insulating member interposed between the brace body 1 and the channel steel 2 to allow the brace body 1 to be deformed in the axial direction. And 6 is a reinforcing rib provided as necessary to secure the out-of-plane rigidity of the channel steel 2.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-67940 [Patent Document 2]
JP 2002-235380 A
[Problems to be solved by the invention]
The above-mentioned brace damper disclosed in Patent Document 2 not only provides excellent vibration damping effects, but also can be made sufficiently small and light in comparison with other types of dampers, can be easily installed in a building, and is inexpensively manufactured. Although it has the advantage of being able to be used and is likely to spread widely, it needs to be further downsized when it is installed in an existing building.
[0007]
That is, the above-mentioned brace damper uses a pair of channel steels 2 as a restraining member in a back-to-back combination, so that the overall cross-sectional shape is substantially H-shaped, and the rib plate 3 is provided on the side of the brace body 1. , The width dimension W thereof is at least about 250 mm. Therefore, when this is installed in an existing building, an installation space of approximately 400 to 500 mm including a finishing space is generally required, and a reduction in the effective floor area of the existing building is inevitable.
[0008]
In view of the above circumstances, the present invention achieves further downsizing of this kind of brace damper, and can sufficiently save the installation space not only in an existing building but also in a new building. It is an object of the present invention to provide an effective brace damper and an effective vibration control structure using the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 is a brace damper which is installed in the form of a brace inside a frame formed by columns and beams and is attached to a wall provided integrally with the frame, wherein the brace is made of a strip steel plate. By fixing both ends to the frame in a state where the main body is overlaid on the surface of the wall, the frame can be deformed in the axial direction by interlayer deformation of the frame, and a restraining member is attached to the brace main body and the wall is formed. , The deformation of the brace body in the out-of-plane direction is restrained by the restraining member and the wall, and the brace body is prevented from buckling out of the plane.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the brace damper according to the first aspect of the present invention, the brace body is made of extremely mild steel or mild steel, and a yield portion is formed by making a width dimension at a central portion in a length direction smaller than both end portions. It is characterized by having been done.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vibration damping reinforcement structure using the brace damper according to the first or second aspect of the present invention, wherein the reinforcing frame is fixed inside a frame of the building, and the brace is provided on a wall provided integrally with the frame. It is characterized in that both ends are fixed to a reinforcing frame in a state where the main body is stacked, and a restraining member is attached to the brace main body and fixed to a wall.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment in which the brace damper and the vibration control reinforcement structure of the present invention are applied to an existing reinforced concrete building will be described with reference to FIGS.
[0013]
In the figure, reference numeral 11 denotes an existing pillar in an existing building, 12 denotes an existing beam, and 13 denotes an existing wall provided integrally with a frame 14 formed by the pillar 11 and the beam 12. In the embodiment, a reinforcing frame 15 made of an angle steel material is fixed to the inside of a frame 14 by an anchor 16, and one-to-two brace dampers 17 are installed in the form of a brace inside the reinforcing frame 15. Is integrally attached to the existing wall 13.
[0014]
The brace damper 17 in the present embodiment includes a brace body 18 and a restraining member 19. The brace body 18 is the same as the brace body 1 in the conventional brace damper shown in FIGS. 3 and 4, and has a reduced width at the center of a strip steel plate made of extremely mild steel or mild steel to form a yield portion 18a. In this state, both ends are fixed to the reinforcing frame 15 via the joining plate 20 in a state of being overlapped on the wall 13. When the frame 14 undergoes interlayer deformation during an earthquake, the brace body 18 is deformed in the axial direction, and when subjected to a predetermined axial force, the yielding portion 18a yields, so that a damping effect can be obtained. Has become.
[0015]
As shown in FIG. 2A, the restraining member 19 has a cross-sectional shape in which a flange 21 is provided in a flat channel steel capable of storing the brace body 18, and the restraining member 19 is attached to the brace body 18 in a state where the flange 21 is attached thereto. The flange 22 is fixed to the wall 13 by the anchor 22.
[0016]
An insulating material 23 is interposed between the brace body 18 and the restraining member 19 and the wall 13, and the brace body 18 can be relatively deformed in the axial direction with respect to the restraining member 19 and the wall 13. Deformation of the brace body 18 in the out-of-plane direction is restrained by the restraining member 19 and the wall 13, so that out-of-plane buckling is reliably prevented. As the insulating material 23, a sheet material such as chloroprene rubber can be suitably used as in the case of the conventional brace damper. If necessary, as shown by a broken line in FIG. 2, a reinforcing rib 24 as a stiffener is provided outside the restraining member 19 so as to reliably prevent out-of-plane deformation of the restraining member 19 itself. You may do it.
[0017]
In order to install the brace damper 17, first, the reinforcing frame 15 is assembled inside the existing frame 14 and fixed by the anchor 16, and the gap between the reinforcing frame 15 and the frame 14 is filled with the filler 25. And make sure they are integrated. Then, the joining plate 20 is welded to the inside of the reinforcing frame 15, the brace body 18 is overlapped on the wall 13 via the insulating material 23, and both ends thereof are welded to the joining plate 20, and then the surface of the brace body 18 is further insulated. The members 23 are laminated, the restraining member 19 is attached to the brace body 18, and the flange 21 of the restraining member 19 is fixed to the wall 13 by the anchor 22. Instead of using a sheet material as the insulating material 23, it is also conceivable to employ a fluid material, fill the inside of the restraining member 19 after filling, and cure the inside.
[0018]
As described above, the brace damper 17 of the present embodiment has a configuration in which the brace body 18 is directly interposed between the wall 13 and the restraining member 19 using the existing wall 13 and assembled. The thickness W of the brace body 18, the restraining member 19, and the thickness of the insulating material 23 need only be about a few tens of mm in total, and the thickness W can be set to about 150 mm even when the reinforcing frame 15 and the reinforcing rib 24 are considered. The space required for installing this is about 200 mm enough to allow for the finish, and the required space can be greatly reduced as compared with the case where the conventional brace damper shown in FIGS. Area reduction can be minimized.
[0019]
Of course, the above-described brace damper 17 is functionally equivalent to the conventional brace damper, although its configuration is simplified, and it is possible to obtain an excellent vibration damping effect. Since it can be manufactured inexpensively and can be easily installed in a building in the form of being assembled to the wall 13 as described above, it is most suitable not only for an existing building but also for installing it in a general building widely. is there.
[0020]
The above embodiment is an example of application to an existing building, but it goes without saying that the present invention can be applied to a new building. Further, in the above embodiment, one pair of two brace dampers are provided in the frame in a “C” shape, but the configuration of the brace damper is arbitrary as long as it is provided in the form of a brace. Appropriate design changes can be made to the specific configuration of each part, such as the shape and dimensions, the form of assembly to the wall, and the like.
[0021]
【The invention's effect】
The brace damper according to the first aspect of the present invention has a structure in which the brace body is sandwiched between the wall and the restraint member by utilizing the wall of the building, so that the wall and the restraint member reduce the out-of-plane buckling of the brace body. In addition to being able to prevent vibration and achieve a vibration control effect, it is possible to realize a sufficiently small size compared to conventional brace dampers of this type, and to save a great deal of installation space, especially suitable for installation in existing buildings It is.
[0022]
The brace damper according to the second aspect of the present invention employs extremely mild steel or mild steel as the brace body and has a yielding portion formed at the center in the longitudinal direction thereof. A seismic effect is obtained.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a seismic control reinforcement structure employing the brace damper, fixing a reinforcing frame inside a frame of a building, and stacking the brace body on a wall provided integrally with the frame. With a structure in which both ends are fixed to the reinforcement frame and a restraining member is attached to the brace body and fixed to the wall, the brace damper not only provides excellent damping effect, but also saves the brace damper installation space Yes, especially when applied to existing buildings.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a brace damper according to an embodiment of the present invention and a vibration damping reinforcement structure using the brace damper.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the same.
FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional brace damper.
FIG. 4 is a sectional view of the same.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Column 12 Beam 13 Wall 14 Frame 15 Reinforcement frame 16 Anchor 17 Brace damper 18 Brace body 19 Restriction member 20 Joint plate 21 Flange 22 Anchor 23 Insulation material 24 Reinforcement rib 25 Filler

Claims

A brace damper that is installed in the form of a brace inside a frame formed by columns and beams, and is attached to a wall provided integrally with the frame, wherein a brace body made of a strip steel plate is superimposed on the surface of the wall. By being fixed to the frame in the state where both ends are fixed to the frame, the frame can be deformed in the axial direction by interlayer deformation of the frame, and the brace body is fixed to the wall by attaching the restraining member, A brace damper characterized in that the restraint member and the wall restrain the deformation of the brace body in the out-of-plane direction and prevent the brace body from buckling out of the plane.

The brace damper according to claim 1, wherein the brace body is made of extremely mild steel or mild steel, and a yield portion is formed by making a width dimension at a central portion in a length direction smaller than both end portions.

A seismic damping reinforcement structure using the brace damper according to claim 1 or 2, wherein a reinforcement frame is fixed inside a building frame, and both ends of the brace body are overlapped on a wall provided integrally with the frame. The seismic control reinforcement structure characterized by fixing a part to a reinforcement frame, attaching a restraining member to a brace body, and fixing to a wall.