JP2006169754A - 制振装置を備えたコンクリート造建物のコンクリート壁及びコンクリート壁に埋設して用いる制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制振装置を備えたコンクリート壁を構築するための作業時間及びコストを大幅に短縮及び軽減する。
【解決手段】制振装置１０は、その全体形状が、扁平で細長い板状の形状であり、両側面に、制振装置をコンクリートに定着させてコンクリートから制振装置へ剪断力を伝達させるためのシェアキー１２を備える。また、両側面を画成する一対の板材３２と、それら板材の間に設けられた振動エネルギ吸収手段とを備え、一対の板材が制振装置の長手方向に相対変位する際に抵抗力が得られるようにしてある。制振装置は、コンクリート壁を構築するための型枠を建て込む際にその型枠の内部に制振装置を取付け、その型枠にコンクリートを打設することによりコンクリート壁に埋設され、また、制振装置の埋設箇所においてコンクリート壁が完全に分断されるようにして埋設される。
【選択図】図１

Description

本発明は、制振装置を備えたコンクリート造建物のコンクリート壁と、コンクリート造建物のコンクリート壁に埋設して用いる制振装置とに関する。

コンクリート造建物の壁に、粘弾性体や低降伏点鋼を用いたダンパから成る制振装置を組込み、建物が地震等の振動によって変形する際に、その制振装置（ダンパ）の粘性抵抗ないし塑性変形抵抗によって、建物の振動エネルギが吸収されるようにするということが従来から行われている。例えば、実開平３−９９１５５号公報には、粘弾性体を用いたダンパから成るその種の制振装置が開示されており、特開平５−３３２０４５号公報には、低降伏点鋼を用いたダンパから成るその種の制振装置が開示されている。

この種の制振装置は、建物の壁に内蔵するものであるため、建物内の空間の一部が制振装置によって占有されずに済むという利点を有するが、その一方で、制振装置を内蔵したコンクリート壁を構築するための作業時間及びコストがかさむという問題があった。
実開平３−９９１５５号公報 特開平５−３３２０４５号公報

従って、本発明の目的は、従来のものと比較して格段に短い作業時間及び少ないコストで構築することのできる、制振装置を備えたコンクリート造建物のコンクリート壁を提供することにある。

また、本発明の更なる目的は、従来のものと比較して格段に短い作業時間及び少ないコストでコンクリート造建物のコンクリート壁に埋設することのできる、制振装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る制振装置を備えたコンクリート造建物のコンクリート壁では、前記制振装置は、その全体形状が、扁平で細長い板状の形状であり、その両側面に、該制振装置をコンクリートに定着させてコンクリートから該制振装置へ剪断力を伝達させるための剪断力伝達手段が設けられており、前記制振装置は、その両側面を画成する一対の板材と、それら板材の間に設けられた振動エネルギ吸収手段とを備え、該振動エネルギ吸収手段によって、前記一対の板材が該制振装置の長手方向に相対変位する際に抵抗力が得られるようにしてあり、前記制振装置は、コンクリート壁を構築するための型枠を建て込む際に該型枠の内部に該制振装置を取付け、該型枠にコンクリートを打設することにより、当該コンクリート壁に埋設されており、前記制振装置は、該制振装置の埋設箇所において当該コンクリート壁が完全に分断されるようにして埋設されていることを特徴とする。

また、上記目的を達成するため、本発明に係るコンクリート造建物のコンクリート壁に埋設して用いる制振装置では、前記制振装置は、その全体形状が、扁平で細長く、直線状に延在する、板状の形状であり、その両側面に、該制振装置をコンクリートに定着させてコンクリートから該制振装置へ剪断力を伝達させるための剪断力伝達手段が設けられており、前記制振装置は、その両側面を画成する一対の板材と、それら板材の間に設けられた振動エネルギ吸収手段とを備え、該振動エネルギ吸収手段によって、前記一対の板材が該制振装置の長手方向に相対変位する際に抵抗力が得られるように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、コンクリート造建物のコンクリート壁に制振装置を埋設する作業を、耐震用スリット材を埋設する作業手順と同様の簡便な作業手順によって行えるため、制振装置を備えたコンクリート壁を構築するための作業時間及びコストを大幅に短縮及び軽減することができる。

以下に本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の好適な実施の形態に係る制振装置１０の斜視図である。この制振装置１０をコンクリート造建物のコンクリート壁に埋設することによって、本発明に係るコンクリート壁を構築することができる。図１に示したように、制振装置１０は、その全体形状が、扁平で細長く、直線状に延在する、板状の形状であり、その両側面に、この制振装置１０をコンクリートに定着させて、コンクリートからこの制振装置１０へ剪断力を伝達させるための複数本のシェアキー１２が立設されている。尚、制振装置をコンクリートに定着させてコンクリートから制振装置へ剪断力を伝達させるための剪断力伝達手段は、図示例のようなシェアキーに限られず、これ以外の様々な適宜の構成ないし形態のものを採用することが可能である。図中、矢印Ｌは制振装置１０の長手方向を表し、矢印Ｗは制振装置１０の幅方向を表し、矢印Ｔは制振装置１０の厚さ方向を表している。

制振装置１０は、この制振装置１０の幅方向Ｗがコンクリート壁の厚さ方向と一致するようにして、且つ、この制振装置１０に埋設箇所においてコンクリート壁が完全に分断されるようにして、コンクリート壁に埋設する。図２及び図３は、制振装置１０をそのように埋設したコンクリート壁１４の要部を示した断面斜視図である。図２は、コンクリート壁１４の下縁と下側（床側）の大梁１６との接合部近傍に、制振装置１０を埋設した場合を示したものであり、制振装置１０は、矢印Ｌで示したように水平方向に（梁１６と平行に）延在している。また、図３は、コンクリート壁１４の一方の側縁と柱１８との接合部近傍に、制振装置１０を埋設した場合を示したものであり、制振装置１０は矢印Ｌで示したように鉛直方向に（柱１８と平行に）延在している。

制振装置１０をコンクリート壁１４に埋設する際の作業手順は、従来公知の耐震用スリット材をコンクリート壁に埋設する作業手順と同様の作業手順とすることができるため、極めて簡便に行うことができる。耐震用スリット材を埋設する作業手順は、例えば、特開２００３−２２１９４２号公報などにも記載されている。かかる作業手順によれば、制振装置１０をコンクリート壁１４に埋設するには、コンクリート壁１４を構築するための型枠を建て込む際に、その型枠の内部に、適当な止着具や固定具などを用いて制振装置１０を取付け、その型枠にコンクリートを打設し、そして、コンクリートの養生後にその型枠を解体する。

制振装置１０を埋設するコンクリート壁は、一般壁（耐震壁以外の壁）であり、その埋設位置は、通常は、その壁とその周囲の主架構（柱、梁）との接合部近傍とする。かかる位置に制振装置１０を埋設することによって、その壁と柱または梁とが分断されて縁切りされる。ただし、制振装置１０を埋設する位置は、これに限られるものではなく、以下の説明から明らかとなる本発明の作用効果が得られる埋設位置であるならば、いかなる位置としてもよい。

図４のＡ、Ｂ、Ｃは、制振装置１０をコンクリート壁１４に埋設する際の埋設位置の具体例を示したものである。図４のＡに示した具体例では、コンクリート壁１４は、その周囲の主架構のうち、上側（天井側）の大梁１６だけに剛接合されている。そして、コンクリート壁１４と下側の大梁１６との間には制振装置１０が埋設されており、また、コンクリート壁１４と左右の柱１８との間には、耐震用スリット材２０が埋設されている。耐震用スリット材２０としては、上掲の特開２００３−２２１９４２号公報に記載されているものをはじめとして、従来公知の様々な耐震用スリット材を使用することができる。地震発生時に上側の梁１６が、例えば矢印Ｄで示したように下側の梁１６に対して相対的に水平方向右側へ変位したならば、コンクリート壁１４の周囲の主架構がおおむね平行四辺形の形状に変形するために、制振装置１０には該制振装置の長手方向の剪断変形が発生し、一方、図中右側の耐震用スリット材２０は該耐震用スリット材の厚さ方向（図面の左右方向）に圧縮され、図中左側の耐震用スリット材２０は該耐震用スリット材の厚さ方向（図面の左右方向）に引き伸ばされる。尚、図４のＡに示した具体例は、コンクリート壁１４と下側の大梁１６との間を、その全長に亘って延在する制振装置１０を備えたものであるが、全長ではなくその一部分だけに亘って延在する短尺の制振装置を埋設し、残りの部分には耐震用スリット材を埋設する構成としてもよい。そのような構成とすることが好ましいのは、制振装置の埋設箇所に要求される制振能力が比較的小さく、短尺の制振装置でも十分な制振性能が得られる場合である。本発明に係る制振装置１０は、その長さを変更することで制振能力の調節ができるため、必要とされる制振能力の大きさに適合した長さのものを使用すればよい。

図４のＢに示した具体例では、コンクリート壁１４の左右に開口部２２が画成されているため、耐震用スリット材を使用しておらず、その他の点ではＡの具体例と同じである。図４のＣに示した具体例では、コンクリート壁１４は左側の柱１８だけに剛接合されている。そして、コンクリート壁１４と上下の大梁１６との間には耐震用スリット材２０が埋設され、コンクリート壁１４と間柱２４との間には制振装置１０が埋設されている。地震発生時に上側の梁１６が、例えば矢印Ｄで示したように下側の梁１６に対して相対的に水平方向右側へ変位したならば、制振装置１０には該制振装置の長手方向の剪断変形が発生し、一方、上側の耐震用スリット材２０は該耐震用スリット材の厚さ方向（図面の上下方向）に引き伸ばされ、下側の耐震用スリット材２０は該耐震用スリット材の厚さ方向（図面の上下方向）に圧縮される。尚、図４のＢ及びＣの具体例に関しても、図４のＡに関して述べたのと同様に、要求される制振能力の大きさに合わせた長さの制振装置１０を使用して、残余の長さの部分には耐震用スリット材を埋設するようにしてもよい。

制振装置１０は、その長手方向の剪断変形を生じる際に、抵抗力を発揮することによって、振動エネルギを吸収するダンパとして機能するように構成されている。図１に示したように、制振装置１０は、一対の対向した鋼製の板材３２を備えている。前述したシェアキー１２は、各板材３２に溶接されて立設された複数本の鋼棒から成るものである。制振装置１０をコンクリート壁１４に埋設完了した状態では、各板材３２は、シェアキー１２によって制振装置１０の両側のコンクリートに夫々定着されており、地震発生時には、それら板材３２が夫々のコンクリートと一体に変位することによって、それら板材３２が制振装置１０の長手方向Ｌに相対変位する。

２枚の板材３２の間には、振動エネルギ吸収手段が設けられている。図１に示した制振装置１０では、振動エネルギ吸収手段は、一対の板材３２の間に配設された粘弾性体３６から成る。この粘弾性体３６は、一対の板材３２の内面に粘着しているため、それら板材３２が制振装置１０の長手方向に相対変位するときに粘弾性体３６は塑性変形し、その際の粘性抵抗によって、地震に起因する建物の振動エネルギが吸収される。粘弾性体３６に並設して耐火材３８が配設されており、この耐火材３８は、例えばセラミックファイバ材料などである。この耐火材３８は、建物に火災が発生した際に、コンクリート壁を超えて延焼するのを防止するためのものであり、そのような延焼防止手段が必要な場合に設けられる。延焼防止手段を設ける必要がなければ、この耐火材３８を省略して構わない。

振動エネルギ吸収手段としては、粘弾性体以外にも、様々な構成のものを採用することができる。図５のＡ、Ｂ、Ｃは、制振装置１０に採用することのできる振動エネルギ吸収手段のその他の具体例を示したものである。図４のＡに示した具体例では、振動エネルギ吸収手段は、一対の板材３２の間に配設された鉛ブロック４０から成る。一対の板材３２の内面には、それら板材３２と鉛ブロック４０との間の固着力を確保するために多数の突起４２が形成されている。一対の板材３２が制振装置１０の長手方向に相対的に変位するときに鉛ブロック４０は塑性変形し、その際の変形抵抗によって、地震に起因する建物の振動エネルギを吸収することができる。尚、鉛ブロック４０は粘弾性体３６と比べてエネルギ吸収能力が大きいため、板材３２の全幅に亘って鉛ブロック４０を設けたのでは、変形抵抗が過大となることもあり得る。そのような場合には、必要とされる変形抵抗の大きさに応じて鉛ブロック４０の幅寸法（制振装置１０の幅方向における鉛ブロック４０の寸法）を調節して、鉛ブロック４０が存在しない部分には、圧縮したグラスウール４４を充填するとよい。従って、上述したように、制振装置１０の長さを異ならせることによって制振装置１０の制振能力を調節できることに加えて、この具体例では鉛ブロック４０の幅寸法を異ならせることによっても制振装置１０の制振能力を調節することができるため、設計上の大きなフレキシビリティが得られる。また、鉛ブロックに代えて、例えば低降伏点鋼などの、適宜の塑性変形可能な金属ブロックを使用することも可能である。図中の耐火材３８は必要に応じて配設するものであり、不要であれば省略してよい。

図５のＢに示した具体例では、振動エネルギ吸収手段は、一対の板材３２の間に配設された摩擦摺動機構から成り、この摩擦摺動機構は、互いに摺接するようにした２枚の鋼製の摩擦板４６を備えている。各々の摩擦板４６は、夫々の板材３２に立設するようにして固設されている。２枚の摩擦板４６は、挟圧機構によって互いに押付けられており、この挟圧機構は、それら摩擦板４６を貫通して延在するボルト４８と、このボルト４８に嵌合したばね座金４９及びナット５０とで構成されている。各摩擦板４６に形成した、ボルト４８を挿通するための孔は長孔としてあり、それによって、２枚の摩擦板４６が、制振装置１０の長手方向に相対的に摺動できるようにしている。ボルト４８及びナット５０の締付力を調節することによって、２枚の摩擦板４６が相対的に摺動する際に発生する摩擦力の大きさを調節することができるようになっている。尚、２枚の摩擦板４６の一方または両方の摺接面に、適当な摩擦力を発生させるためのライニングを貼着してもよく、また、それら摩擦板４６の間に、適当な摩擦力を発生させるための適宜の材料から成る介挿板を挿入するようにしてもよい。この構成によれば、一対の板材３２が制振装置１０の長手方向に相対変位するときに、それら板材３２に固設された一対の摩擦板４６が互いに摩擦摺動し、その際の摩擦抵抗によって、地震に起因する建物の振動エネルギを吸収することができる。尚、摩擦板４６どうしを押付ける挟圧機構は、制振装置１０の長手方向に並べて複数設けるとよい。また、一対の板材３２の間の、摩擦板４６及び挟圧機構の周囲の空間には、圧縮したグラスウール４４を充填するとよい。図中の耐火材３８は必要に応じて配設するものであり、不要であれば省略してよい。

図５のＣに示した具体例では、振動エネルギ吸収手段は、一対の板材３２の間に画成された粘性抵抗発生機構から成る。この粘性抵抗発生機構は、流体封入空間に封入された粘性流体５４と、一対の板材３２に固設されて流体封入空間内に設けられた一対の粘性抵抗板５６とを備えており、流体封入空間は、一対の板材３２と、それら板材３２の一方に固設された一対の流体封入壁５２とで画成されている。一対の板材３２が制振装置１０の長手方向に相対的に変位すると、それら板材３２に固設された一対の粘性抵抗板５６がそれら板材３２と一体に相対的に変位し、その際に、それら板材３２及び粘性抵抗板５６に作用する粘性抵抗によって、地震に起因する建物の振動エネルギを吸収することができる。図中の耐火材３８は必要に応じて配設するものであり、不要であれば省略してよい。

本発明の好適な実施の形態に係る制振装置の斜視図である。 制振装置を埋設したコンクリート壁の要部を示した断面斜視図であり、コンクリート壁の下縁と下側（床側）の大梁との接合部近傍に、制振装置を埋設した場合を示した図である。 制振装置を埋設したコンクリート壁の要部を示した断面斜視図であり、コンクリート壁の一方の側縁と柱との接合部近傍に、制振装置を埋設した場合を示した図である。 Ａ、Ｂ、Ｃは、制振装置をコンクリート壁に埋設する際の埋設位置の具体例を示した図である。 Ａ、Ｂ、Ｃは、制振装置に使用可能な振動エネルギ吸収手段の具体例を示した図である。

符号の説明

１０……制振装置、１２……シェアキー、１４……コンクリート壁、１６……大梁、１８……柱、２０……耐震用スリット材、３２……板材、３６……粘弾性体、３８……耐火材、４０……鉛ブロック、４４……グラスウール、４６……摩擦板、４８……ボルト、４９……ばね座金、５０……ナット、５４……粘性流体、５６……粘性抵抗板。

Claims (12)

1. 制振装置を備えたコンクリート造建物のコンクリート壁において、
   前記制振装置は、その全体形状が、扁平で細長い板状の形状であり、その両側面に、該制振装置をコンクリートに定着させてコンクリートから該制振装置へ剪断力を伝達させるための剪断力伝達手段が設けられており、
   前記制振装置は、その両側面を画成する一対の板材と、それら板材の間に設けられた振動エネルギ吸収手段とを備え、該振動エネルギ吸収手段によって、前記一対の板材が該制振装置の長手方向に相対変位する際に抵抗力が得られるようにしてあり、
   前記制振装置は、コンクリート壁を構築するための型枠を建て込む際に該型枠の内部に該制振装置を取付け、該型枠にコンクリートを打設することにより、当該コンクリート壁に埋設されており、
   前記制振装置は、該制振装置の埋設箇所において当該コンクリート壁が完全に分断されるようにして埋設されている、
   ことを特徴とするコンクリート造建物のコンクリート壁。
2. 前記制振装置は、該制振装置の幅方向が当該コンクリート壁の厚さ方向と一致するようにして埋設されていることを特徴とする請求項１記載のコンクリート造建物のコンクリート壁。
3. 前記剪断力伝達手段は、前記一対の板材の各々に立設されたシェアキーから成ることを特徴とする請求項１記載のコンクリート造建物のコンクリート壁。
4. 前記振動エネルギ吸収手段は、前記一対の板材の間に配設された粘弾性体から成ることを特徴とする請求項１記載のコンクリート造建物のコンクリート壁。
5. 前記振動エネルギ吸収手段は、前記一対の板材の間に配設された塑性変形可能な金属ブロックから成ることを特徴とする請求項１記載のコンクリート造建物のコンクリート壁。
6. 前記振動エネルギ吸収手段は、前記一対の板材の間に配設された摩擦摺動機構から成ることを特徴とする請求項１記載のコンクリート造建物のコンクリート壁。
7. 前記振動エネルギ吸収手段は、前記一対の板材の間に配設された粘性抵抗発生機構から成ることを特徴とする請求項１記載のコンクリート造建物のコンクリート壁。
8. コンクリート造建物のコンクリート壁に埋設して用いる制振装置であって、
   前記制振装置は、その全体形状が、扁平で細長く、直線状に延在する、板状の形状であり、その両側面に、該制振装置をコンクリートに定着させてコンクリートから該制振装置へ剪断力を伝達させるための剪断力伝達手段が設けられ、
   前記制振装置は、その両側面を画成する一対の板材と、それら板材の間に設けられた振動エネルギ吸収手段とを備え、該振動エネルギ吸収手段によって、前記一対の板材が該制振装置の長手方向に相対変位する際に抵抗力が得られるように構成されている、
   ことを特徴とする制振装置。
9. 前記制振装置は、コンクリート壁を構築するための型枠を建て込む際に該型枠の内部に該制振装置を取付け、該型枠にコンクリートを打設することにより、当該コンクリート壁に埋設可能に構成されていることを特徴とする請求項８記載の制振装置。
10. 前記剪断力伝達手段は、前記一対の板材の各々に立設されたシェアキーから成ることを特徴とする請求項８記載の制振装置。
11. 前記振動エネルギ吸収手段は、前記一対の板材の間に配設された粘弾性体から成ることを特徴とする請求項８記載の制振装置。
12. 前記振動エネルギ吸収手段は、前記一対の板材の間に配設された塑性変形可能な金属ブロック、あるいは、前記一対の板材の間に配設された摩擦摺動機構、あるいは、前記一対の板材の間に配設された粘性抵抗発生機構から成ることを特徴とする請求項８記載の制振装置。

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