JP2005113525A - 鉄骨梁ダンパー - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、建築物内の空間を阻害することなく、合理的に構造物における振動を抑制でき、またメンテナンスの容易な鉄骨梁ダンパーを提供する。
【解決手段】 鉄骨梁ダンパー３は、対をなす端部部材４ａ及び降伏点の低い鋼材パネル４ｂとを備える制震ダンパー本体４と、対をなす連結部材５により構成され、両者は締結手段７を介して着脱可能に締結される。これら鉄骨梁ダンパー３は、隣り合うＲＣコアウォール２ａの両者に互いに対向するように突出して設けられている鉄筋コンクリート造のブラケット６に、連結部材５の他端を根巻きされることにより、ＲＣコアウォール２ａに対して剛に接合されている。これらは、地震時に鋼材パネル４ｂが先行降伏して損傷した際に、地震後に制震ダンパー本体４のみを締結手段７の開放及び締結により容易に取替えでき、メンテナンスが容易で地震後の復旧作業を迅速に実施できるものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鉄骨梁ダンパーに関する。

超高層ＲＣ集合住宅は、高品質化を目的として、柱や梁の構造体を内部に出さず自由度の高い広い空間と高い天井を確保した構造とすることが一般的になりつつある。しかし、階高を抑えつつ、天井高を確保するためには、梁成を小さく抑える必要がある。その解決策の一つとして、例えば、特許文献１に示すようなＲＣコアウォールを用いた構造が一般に採用されている。ＲＣコアウォールは、建物の耐震性能を高めるとともに、ＲＣコアウォールに境界梁タイプの制震ダンパーを剛接して組み込み建物のエネルギー吸収能力を向上させることで、住宅内部の柱の本数を少なく、あるいは、梁成を小さくするるといった効果をもたらすものである。
特願２００３−９００８２号公報

しかし、大地震後における鉄骨造の制震ダンパーの取替は、切断作業による切り離し以外に方法がなく、取替作業が繁雑であるため、合理的にＲＣ造構造物における振動を抑制できるだけでなく、メンテナンスの容易な構成が求められている。
一方、鉄骨造の柱を備える構造物に対して制震ダンパーを組み込む際には、間柱に組み込む方法しか適用できないため、上述するような制震ダンパーを梁に組み込むことのできる構成が望まれている。

上記事情に鑑み、本発明は、建築物内の空間を阻害することなく、合理的に構造物における振動を抑制でき、またメンテナンスの容易な鉄骨梁ダンパーを提供することを目的としている。

請求項１記載の鉄骨梁ダンパーは、隣り合う鉛直部材間に架け渡される鉄骨梁ダンパーであって、上下フランジを有する形鋼よりなり、前記鉛直部材に直交して対をなして同一直線上に配置される端部部材、及び該端部部材に比べて降伏点の低い鋼材よりなり、対をなす前記端部部材の間にこれらと上端面を同一直線上に配置されて端部部材に連結する鋼材パネルを備える制震ダンパー本体と、上下フランジを有する形鋼よりなり、上フランジが前記制震ダンパー本体を構成する端部部材の上フランジと同一平面を形成する高さに位置するとともに、一端が前記端部部材の端部に当接するように配置される対をなす連結部材により構成されてなり、該連結部材の一端が、当接する前記端部部材の端部と締結手段を介して締結されるとともに、該連結部材の他端が、鉛直部材の側部に剛に接合されることを特徴としている。

請求項２記載の鉄骨梁ダンパーは、前記鉛直部材が、鉄筋コンクリート造よりなり、該連結部材の他端が、隣り合う前記鉛直部材の側部で互いに対向するように配置される鉄筋コンクリート造のブラケットに根巻きされることにより、鉛直部材の側部に剛に接合されることを特徴としている。

請求項３記載の鉄骨梁ダンパーは、前記連結部材と前記端部部材が、前記鋼材パネルと比較して大きいウェブ高さを有することを特徴としている。

請求項４記載の鉄骨梁ダンパーは、前記鉛直部材の側部には、一端が突出したアンカー筋を備えており、該アンカー筋の一端と前記連結部材の他端に重ね継ぎ手を形成した上で、これらを前記ブラケットで根巻きすることを特徴としている。

請求項５記載の鉄骨梁ダンパーは、前記鉛直部材が鉄骨造よりなり、前記連結部材と前記端部部材が、前記鋼材パネルと比較して高いウェブ高さを有するとともに、前記連結部材の他端を前記鉛直部材の側部に固着手段を介して固着することにより、剛に接合されることを特徴としている。

請求項１に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、施工時には、あらかじめ対をなす連結部材を隣り合う前記鉛直部材の施工時に先行して構築しておき、後に制震ダンパー本体をこれら連結部材に締結手段を介して締結するのみで構築できるため作業性が良く、施工性を大幅に向上することが可能となる。
また、地震等が生じた際には、制震ダンパー本体を構成する降伏点の低い鋼材パネルが先行して降伏することによりせん断変形を起こしてエネルギーを効率よく吸収するため、大きな制震効果を得ることが可能となる。
さらに、地震後には、前記制震ダンパー本体と連結部材とを連結している前記締結手段の開放及び締結により、損傷が集中している前記鋼材パネルを含む制震ダンパー本体を新たな制震ダンパー本体に容易に取り替ることが可能となる。
このように、鉄骨梁ダンパーは制震装置としての制震機能を維持しつつ、施工からメンテナンスに至るまで鉄骨梁ダンパーに係る作業性を大幅に向上することが可能となる。

請求項２に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、鉄骨梁ダンパーの両端部を構成する対をなす連結部材が、鉄筋コンクリート造のブラケットにより根巻きされて鉛直部材に剛に接合されているため、鉄骨梁ダンパーの端部の曲げ耐力が確保されて中央部に位置する制震ダンパー本体の制震性能を向上することが可能となる。

請求項３に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、前記連結部材及び制震ダンパー本体の端部部材が鋼材パネルと比較して高いウェブ高さを有することから、鉛直部材より作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い範囲に分散して伝達されるため、前記ブラケットと連結部材との間に生じやすい弛みを抑制することが可能となる。

請求項４に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、アンカー筋を介して前記ＲＣコアウォールから作用される水平力がスムーズに鉄骨梁ダンパーに伝達されるため、制震ダンパー本体の制震性能を向上することが可能となる。

請求項５に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、従来では間柱を構築するとともに、該間柱に制震装置を備えることで制震性能を付与していた隣り合う鉛直部材が鉄骨造である構造物においても、簡略な構成で容易に制震ダンパー本体を備えた鉄骨梁である鉄骨梁ダンパーを適用することが可能となる。

本発明の鉄骨梁ダンパーを図１から図４に示す。本発明は、構造物を構成する隣り合う鉛直部材間に架け渡されて制震装置として機能する鉄骨梁ダンパーについて、地震時に先行して降伏する制震ダンパー本体を締結手段の開放及び締め付けにより脱着可能な構成とし、メンテナンスの容易な構成としたものである。

鉄骨梁ダンパー３は、構造物を構成する隣り合う鉛直部材を架け渡すように配置される制震装置であり、例えば、図１に示すように、ＲＣコアウォール２ａを備えているような超高層ＲＣ造の構造物１では、ＲＣコアウォール２ａどうしに挟まれた区間Ｓ_１、ＲＣコアウォール２ａと柱２ｂに挟まれた区間Ｓ_２等、隣り合う鉛直部材２間のスパンが短いような部位において、短スパン梁として有効に用いられている。
また、これに限らず鉄骨造の柱２ｂどうしに挟まれた区間Ｓ_３のように、隣り合う柱２ｂの両者に架け渡される鉄骨梁としても用いられている。
本実施の形態では、区間Ｓ_１のようなＲＣコアウォール２ａに架け渡される短スパンの境界梁ダンパーの場合、隣り合う鉛直部材２が鉄筋コンクリート造の場合、区間Ｓ_３のような柱２ｂが鉄骨造である場合の各々の鉛直部材２に架け渡される鉄骨梁ダンパー３について以下に詳述する。

（本発明の第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、鉄骨梁ダンパー３の中でも前記ＲＣコアウォール２ａどうしに挟まれた区間Ｓ_１に適用されている、いわゆる境界梁ダンパーを例に挙げて詳述する。
図２に示すように、鉄骨梁ダンパー３は、制震ダンパー本体４、及び該制震ダンパー本体４の両端部に配置され鉄骨梁ダンパー３の両端部を構成する対をなす連結部材５により構成される。

前記制震ダンパー本体４は、前記ＲＣコアウォール２ａに直行して延在する高張力鋼等の強度の高いＨ形鋼よりなる対をなす端部部材４ａと、該端部部材４ａのウェブと高さは等しいものの降伏点が低い極軟鋼よりなる鋼材パネル４ｂとを備えている。該端部部材４ａは、上端面が同一直線を形成するように該鋼材パネル４ｂの両側部各々に対をなして配置されて、溶接等の手段により剛に接合されている。

該制震ダンパー本体４は、地震等が発生した際に、中央に配置されている鋼材パネル４ｂが先行して降伏しせん断変形を起こしてエネルギー吸収することにより制震装置としての機能を果たすものである。
なお、本実施の形態では、端部部材４ａの部材厚を鋼材パネル４ｂと比較して厚い形状に成形しており、より鋼材パネル４ｂに変形が集中しやすい構成としている。
また、前記鋼材パネル４ｂは、制震ダンパー本体４を構成する前記端部部材４ａよりも降伏点の低い鋼材であれば極軟鋼にこだわるものではなく、軟鋼や一般鋼等によりなる鋼材を用いても良い。

一方、前記連結部材５は、端部部材４ａと同様の高張力鋼等の強度の高いＨ形鋼よりなり、一端を前記制震ダンパー本体４の端部、つまり端部部材４ａの端部に当接するとともに、上フランジを端部部材４ａの上フランジと同一高さとなるように配置した上で、高力ボルト等の締結手段７を介して両者を締結されて、鉄骨梁ダンパー３を構成している。

これら鉄骨梁ダンパー３は、隣り合うＲＣコアウォール２ａを架け渡すように配置されて剛に接合されることとなるが、該ＲＣコアウォール２ａの側部で鉄骨梁ダンパー３との接合位置には、ブラケット６が配置されている。
該ブラケット６は、鉄筋コンクリート造に構築されており、隣り合う前記ＲＣコアウォール２ａの両者に対をなして互いに対向するように突出して設けられている。対向する該ブラケット６の端面６ａどうしの距離は、前記制震ダンパー本体４の部材長と比較して長い間隔を有するものの、鉄骨梁ダンパー３の部材長と比較して短い間隔を有しており、前記鉄骨梁ダンパー３を配置した際には、前記連結部材５の他端が、該ブラケット６に根巻きされるように埋設される構成となっている。

また、前記ＲＣコアウォール２ａの側部には、ブラケット６が配置される位置に一端が突出するように複数のアンカー筋８が配置されており、該アンカー筋８の一端と鉄骨梁ダンパー３の端部、つまり連結部材５の他端との間に重ね継ぎ手が形成された状態でブラケット６に根巻きされている。これらは、ＲＣコアウォール２ａから作用される水平力をスムーズに鉄骨梁ダンパー３に伝達することを目的に構成されている。
なお、本実施の形態では、前記アンカー筋８に頭部付き鉄筋を用いることとし、ＲＣコアウォール２ａへの収まり長さを短くするとともに、定着強度を高める構成としているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、同様の効果が得られる部材であれば何れをアンカー筋８に適用しても良い。

このように、両端部をブラケット６で根巻きされて隣り合うＲＣコアウォール２ａを架け渡すように剛に接合されることで、構造物１に設置された鉄骨梁ダンパー３は、地震時において、鉄骨梁ダンパー３における端部の曲げ耐力をブラケット６により確保されることから、前記鋼材パネル４ｂを備える制震ダンパー本体４の制震効果を向上することができる。

一方で、鉄骨梁ダンパー３に制震ダンパー本体４と連結部材５を備える構成とし、該連結部材５は、隣り合うＲＣコアウォール２ａに対して剛に接合するものの、制震ダンパー本体４と連結部材５とは着脱自在な締結手段７による結合構成としたことから、構造物１の施工時には、ＲＣコアウォール２ａの構築とともに先行してブラケット６及び連結部材５を構築した後、制震ダンパー本体４を後施工できるため、煩雑な作業を回避でき施工性を向上することができるものである。

また、地震時において、前記鋼材パネル４ｂが先行降伏して損傷した際には、地震後に鋼材パネル４ｂを備える制震ダンパー本体４のみを前記締結手段７の開放及び締結により容易に取替えできるため、メンテナンスが容易で地震後の構造物１の復旧作業を迅速に実施することができるものである。

なお、本実施の形態では、締結手段７にガセットプレート７ａ及び高力ボルト７ｂを用いているが、締結時の安定性が高くかつ着脱の可能な構成であれば、その構成は必ずしもこれにこだわるものではない。

このように、鉄骨梁ダンパー３は、制震ダンパーとしての機能を維持しながら施工からメンテナンスに至るまで鉄骨梁ダンパー３に係る一連の作業性を大幅に向上することができるものである。

（本発明の第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、鉄骨梁ダンパー３の中でも前記ＲＣコアウォール２ａどうしに挟まれた区間Ｓ_１に適用されている境界梁ダンパーを例に挙げてその構成を詳述したが、該鉄骨梁ダンパー３は、必ずしも短スパンの隣り合うＲＣコアウォール２ａに適用するのみでなく、何れの隣り合う鉄筋コンクリート造の鉛直部材２を架け渡すように構築しても良い。

図３に示すように、第１の実施の形態と同様で、前記ブラケット６で根巻きされることにより隣り合う鉄筋コンクリート造の鉛直部材２を架け渡すように剛に接合されている鉄骨梁ダンパー３は、第１の実施の形態と同様の構成を有するが、前記制震ダンパー本体４が端部部材４ａに鋼材パネル４ｂと比較してウェブ高さの大きいＨ形鋼を用いているとともに、連結部材５に前記制震ダンパー本体４の端部部材４ａと同様のウェブ高さを有するＨ形鋼を用いている。

これらは、鋼材パネル４ｂと端部部材４ａとが上端面を同一直線とするように接合して制震ダンパー本体４を構成しているとともに、端部部材４ａに対して連結部材５が、両者の上フランジどうしを同一高さとする位置に配置された上で前述した締結手段７を介して締結されることにより、鉄骨梁ダンパー３を構成している。このような構成により、第１の実施の形態と比較して連結部材５及び端部部材４ａのウェブ面積が大きくなるため、鉛直部材２から作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い面積で分散して伝達されるため、連結部材５と鉛直部材２との間に生じる可能性のあるゆるみを抑制でき、鉄骨梁ダンパー３の制震性能をより高めることができるものである。

（本発明の第３の実施の形態）
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、鉛直部材２が鉄筋コンクリート造である場合に架け渡す鉄骨梁ダンパー３を示したが、第３の実施の形態では、鉛直部材２が鉄骨造である場合に架け渡す鉄骨梁ダンパー３を、図１の区間Ｓ_３に適用されているような隣り合う鉄骨造の柱２ｂを架け渡す場合を例に挙げて以下に詳述する。

図４に示すように、鉄骨梁ダンパー３は、第２の実施の形態と同様に、端部部材４ａに鋼材パネル４ｂと比較してウェブ高さの大きいＨ形鋼を用いた制震ダンパー本体４と、該制震ダンパー本体４の端部部材４ａとウェブ高さの等しい対をなす連結部材５により構成されている。
これら制震ダンパー本体４と連結部材５との連結構造も第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様であり、対をなす前記連結部材５の一端と端部部材４ａの端部とを当設させるとともに、上フランジ同一高さとなるよう位置あわせを行った上で、締結手段７を介して締結するもので、これにより鉄骨梁ダンパー３が構成されている。

該鉄骨梁ダンパー３は、両端部に位置する対をなす連結部材５の他端が、前記柱２ｂの側部に溶接等の固着手段を介して剛に固着されることにより、構造物１に設置されることとなる。
このような構成の鉄骨梁ダンパー３は、地震等が発生した際には前記柱２ｂより直に水平力を伝達され、第１の実施の形態と同様に、前記制震ダンパー本体４が先行して降伏しせん断変形を起こしてエネルギー吸収することにより制震効果を得るものである。
なお、連結部材５及び端部部材４ａが、第１の実施の形態と比較してウェブの広い面積を有していることから、柱２ｂから作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い面積で分散して伝達されるため、鉄骨梁ダンパー３における端部の曲げ耐力が確保されて制震ダンパー本体４の制震性能をより向上できるものである。

上述する第１の実施の形態から第３の実施の形態に示した構成によれば、鉄骨梁ダンパー３は、施工時には、あらかじめ対をなす連結部材５を隣り合う前記鉛直部材２の施工時に先行して構築しておき、後に制震ダンパー本体４をこれら連結部材５に締結手段を介して締結するのみで構築できるため作業性が良く、施工性を大幅に向上することが可能となる。
また、地震等が生じた際には、制震ダンパー本体４を構成する降伏点の低い前記鋼材パネル４ｂが先行して降伏することによりせん断変形を起こしてエネルギーを効率よく吸収するため、大きな制震効果を得ることが可能となる。
さらに、地震後には、前記制震ダンパー本体４と連結部材５とを連結している前記締結手段７の開放及び締結により、損傷が集中している前記鋼材パネル４ｂを含む制震ダンパー本体４を新たな制震ダンパー本体４に容易に取り替ることが可能となる。
このように、鉄骨梁ダンパー３は制震装置としての制震機能を維持しつつ、施工からメンテナンスに至るまで鉄骨梁ダンパー３に係る作業性を大幅に向上することが可能となる。

また、鉄骨梁ダンパー３を鉄筋コンクリート造の鉛直部材２に架け渡す際には、両端部を構成する対をなす連結部材５が、鉄筋コンクリート造のブラケット６により根巻きされて鉛直部材２に剛に接合されているため、鉄骨梁ダンパー３の端部の曲げ耐力が確保されて中央部に位置する制震ダンパー本体４の制震性能を向上することが可能となる。

さらに、前記連結部材５及び端部部材４ａを制震ダンパー本体４の鋼材パネル４ｂと比較して高いウェブ高さを有する構成とすることにより、鉛直部材２より作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い範囲に分散して伝達できるため、前記ブラケット６との間に生じやすい弛みを抑制することが可能となる。

また、鉄骨梁ダンパー３は、アンカー筋８を介して鉛直部材２から作用される水平力がスムーズに伝達されるため、制震ダンパー本体４の制震性能を大幅に向上することが可能となる。

一方で、従来では間柱を構築するとともに、該間柱に制震装置を備えることで制震性能を付与していた隣り合う鉛直部材２が鉄骨造である構造物においても、簡略な構成で容易に制震ダンパー本体４を備えた鉄骨梁である鉄骨梁ダンパー４を適用することが可能となる。

本発明に係る梁ダンパーの配置例を示す図である。 本発明に係る境界梁ダンパーの概略を示す図である。 本発明に係る鉄筋コンクリート造の鉛直部材に架け渡す梁ダンパーの概略を示す図である。 本発明に係る鉄骨造の鉛直部材を架け渡す梁ダンパーの概略を示す図である。

符号の説明

１ 構造物
２ 鉛直部材
２ａ ＲＣコアウォール
２ｂ 柱
３ 鉄骨梁ダンパー
４ 制震ダンパー本体
５ 連結部材
６ ブラケット
７ 締結手段
８ アンカー筋

Claims (5)

1. 隣り合う鉛直部材間に架け渡される鉄骨梁ダンパーであって、
   上下フランジを有する形鋼よりなり、前記鉛直部材に直交して対をなして同一直線上に配置される端部部材、及び該端部部材に比べて降伏点の低い鋼材よりなり、対をなす前記端部部材の間にこれらと上端面を同一直線上に配置されて端部部材に連結する鋼材パネルを備える制震ダンパー本体と、
   上下フランジを有する形鋼よりなり、上フランジが前記制震ダンパー本体を構成する端部部材の上フランジと同一平面を形成する高さに位置するとともに、一端が前記端部部材の端部に当接するように配置される対をなす連結部材により構成されてなり、
   該連結部材の一端が、当接する前記端部部材の端部と締結手段を介して締結されるとともに、
   該連結部材の他端が、鉛直部材の側部に剛に接合されることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
2. 請求項１に記載の鉄骨梁ダンパーにおいて、
   前記鉛直部材が、鉄筋コンクリート造よりなり、
   該連結部材の他端が、隣り合う前記鉛直部材の側部で互いに対向するように配置される鉄筋コンクリート造のブラケットに根巻きされることにより、鉛直部材の側部に剛に接合されることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
3. 請求項２に記載の鉄骨梁ダンパーにおいて、
   前記連結部材と前記端部部材が、鋼材パネルと比較して大きいウェブ高さを有することを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
4. 請求項２または３に記載の鉄骨梁ダンパーにおいて、
   前記鉛直部材の側部には、一端が突出したアンカー筋を備えており、
   該アンカー筋の一端と前記連結部材の他端に重ね継ぎ手を形成した上で、これらを前記ブラケットで根巻きすることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
5. 請求項１に記載の鉄骨梁ダンパーにおいて、
   前記鉛直部材が鉄骨造よりなり、
   前記連結部材と前記端部部材が、鋼材パネルと比較して高いウェブ高さを有するとともに、前記連結部材の他端を前記鉛直部材の側部に固着手段を介して固着することにより、剛に接合されることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
   

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