JP2007077572A

JP2007077572A - 建物の制震構造

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Publication number: JP2007077572A
Application number: JP2005262695A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Senda; 諭千田
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2005-09-09
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2025-09-09
Also published as: JP4781058B2

Abstract

【課題】加振時の柱の座屈を防止して制震機能も好適に発揮させる。
【解決手段】軸組フレームにおいて、制震ブレース５の内プレート７は、フレーム面と平行な連結板１２と、その連結板１２が溶接されるＬ字状の固定板１３とからなる取付金具１１を介して仕口部へ接続される。すなわち取付金具１１の固定板１３の水平部１４を梁３へ、垂直部１５を柱２へ夫々ネジ固定し、連結板１２に内プレート７をピン１６で結合したもので、ここでの連結板１２は、上端が水平部１４の長手方向の略全長に亘って溶接され、側端は、垂直部１５へ僅かな長さＳ（ここでは水平部１４の表面から２０mm）でのみ溶接されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、木造や軽量鉄骨構造等の建物において、制震ブレースを用いて地震による震動を効果的に減衰可能とする制震構造に関する。

木造や軽量鉄骨構造の建物においては、柱と横架材とで形成される軸組フレーム内に、重合されるプレート間に粘弾性体を接着した粘弾性ダンパー等のダンパーを組み込んだ制震ブレースを架設し、加振時に制震ブレースに加わる軸方向力でダンパーに減衰作用を生じさせて振動エネルギーの吸収を図る制震構造がよく用いられる。この制震ブレースを軸組フレームの柱と横架材との仕口部に接合する際には、例えば特許文献１，２に開示のように、柱に固定される垂直部と梁（横架材）に固定される水平部とからなるＬ字状の固定板と、その固定板の内側へフレーム面と平行に固定され、ブレースの端部が連結される連結板とからなる取付部材の利用が考えられる。このような取付部材を利用することで、制震ブレースの架設が容易に行える。

特開平２−８５４３７号公報特開平８−２７７５８８号公報

この取付部材では、連結板が固定板における水平部と垂直部との双方に跨る格好で固定されるため、当該仕口部では連結板によって横架材に対する柱の傾倒が強固に規制されることになる。よって、軸組フレームへ水平方向に振動が加わった際、柱の中央部でのみ曲げが生じてしまい、鉛直荷重によって柱が座屈するおそれがある。また、軸組フレームの変位が少なくなって制震ブレースのダンパーにも十分な変位が入らないため、制震機能の発揮も不十分となっていた。

そこで、本発明は、仕口部に上記のような取付部材を利用しても、加振時に柱の座屈を効果的に防止でき、ダンパーによる制震機能も好適に発揮できる建物の制震構造を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、取付部材を、連結板が、固定板の水平部へのみ連結されたもの、或いは固定板の水平部への連結が大部分で垂直部への連結が僅かとなるように連結されたものとして、加振時には仕口部において横架材に対する柱の傾倒を許容可能としたことを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、軸組フレームが木造の場合に好適な取付部材を得るために、取付部材を、固定板の垂直部への連結板の連結量が、水平部の表面から柱の軸方向に沿った長さで２０mm以下となる設定としたものである。

請求項１に記載の発明によれば、加振時に柱の中央部に曲げが入らず、鉛直荷重による座屈のおそれがなくなる。また、軸組フレームの変形を許容してダンパーによる制震機能を十分に発揮させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、木造の軸組フレームにおいて加振時に柱の傾倒を確実に許容できる好適な取付部材が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の制震構造を適用した建物の軸組フレームの一例を示す正面図で、木造住宅に用いられる。この軸組フレーム１は、等間隔で配置された左右一対の柱２，２と、柱２，２の上端間に架設される横架材としての梁３と、柱２，２の下端間に架設される同じく横架材としての土台４とを有し、各フレーム面内の上下に、粘弾性ダンパーを組み込んだ制震ブレース５，５を上下軸対称となるように架設している。いわゆるＫブレースと称される構造である。なお、図１では、中央の柱２を共用して二組の軸組フレーム１，１を隣設させた構造となっている。

制震ブレース５は、図２にも示すように、断面矩形で扁平状の外スリーブ６と、その外スリーブ６の略半分の長さで外スリーブ６の一端側へ突出するように遊挿される内プレート７と、外スリーブ６と内プレート７との間にあって互いの対向面に接着される一対の粘弾性体８，８とからなる。９は外スリーブ６における内プレート７と反対側の端部に固着された長ナット、１０は内プレート７における外スリーブ６からの突出部分に形成されたピン穴である。

各制震ブレース５は、内プレート７の突出側が、中央の柱２と梁３及び土台４との仕口部へ、外スリーブ６の長ナット９側が、左右の柱２の中間部位へ夫々接合されている。まず、内プレート７は、図３に示すように、フレーム面と平行な連結板１２と、その連結板１２が長手方向の中心線に沿って内側に溶接されるＬ字状の固定板１３とからなる取付部材としての取付金具１１を介して接続される。この取付金具１１の固定板１３の水平部１４を梁３へ、垂直部１５を柱２へ夫々ネジ固定し、連結板１２に内プレート７のピン穴１０をピン１６で結合したものであるが、ここでの連結板１２は、上端が水平部１４の長手方向の略全長に亘って溶接されており、側端は、垂直部１５へ僅かな長さＳ（ここでは水平部１４の表面から２０mm）でのみ溶接されている。

一方、外スリーブ６は、図４に示すように、柱２の側面にネジ止めされる矩形状の接合板１８と、その接合板１８の長手方向中心に沿ってフレーム面と平行に溶接される支持板１９と、その支持板１９の先端に斜め向きで固定されるスリーブ２０とからなる取付金具１７を介して柱２の中間部位へ接続される。すなわち、スリーブ２０に挿入した全ネジボルト２１を外スリーブ６の長ナット９に螺合させ、スリーブ２０の両端及び長ナット９の先端側で夫々全ネジボルト２１にナット２２，２２・・を螺合させて全ネジボルト２１を位置決めすることで、外スリーブ６を固定するものである。なお、この制震ブレース５の取付金具１１，１７による接続も左右の軸組フレーム１，１で対称となっている。

以上の如く構成された軸組フレーム１，１において、地震による加振時には、フレーム面と平行な水平方向の外力が逆方向へ交互に加わることで、各軸組フレーム１が左右へ変形しようとする。このとき、中央の柱２の上下端は、取付金具１１の連結板１２による曲げ規制を殆ど受けないので、左右の柱２と同様に梁３及び土台４に対する角度を変化させ、自身が曲がることなく傾倒して各軸組フレーム１の変形を許容する。この変形によって柱２，２と上下の制震ブレース５，５とには、軸方向への引張力と圧縮力とが交互に加わるため、制震ブレース５では、外スリーブ６と内プレート７とが長手方向へ互いに逆方向へ移動し、両プレート間の粘弾性体８を長手方向に剪断変形させる。この粘弾性体８の変形によって振動エネルギーを吸収して減衰作用を生じさせる。

このように、上記形態の制震構造によれば、取付金具１１を、連結板１２が、固定板１３の水平部１４への連結が大部分で垂直部１５への連結が僅かとなるように連結されたものとして、加振時には仕口部において梁３及び土台４に対する柱２の傾倒を許容可能としたことで、加振時に柱２の中央部に曲げが入らず、鉛直荷重による座屈のおそれがなくなる。また、軸組フレーム１の変形を許容して粘弾性ダンパーによる制震機能を十分に発揮させることができる。

なお、軸組フレームの形態は上記形態のようなＫブレース型に限らず、図５に示す軸組フレーム１ａ，１ａのように、各フレーム面の上半分と下半分とで夫々一対の制震ブレース５，５を互いに干渉しないようにクロスさせて、柱２と梁３及び土台４との仕口部では取付金具１１により、柱２の中間部位では取付金具１７により夫々固定するようにしても差し支えない。なお、このように複数の軸組フレームを隣設する場合は、同図のように隣り合う軸組フレーム間で上下の制震ブレースが一直線状となるように配置するのが望ましい。このように配置すると、各軸組フレーム単独でなく、全軸組フレームが一体的となって制震機能が発揮されるからである。

一方、図６に示すように、軸組フレーム１ｂ，１ｂの各フレーム面で対角線状に夫々一対の制震ブレース５，５を互いに干渉しないようにクロスさせて、夫々上下端を取付金具１１，１１で仕口部に固定する構造も採用可能である。なおここでは、制震ブレース５の外スリーブ６に接合部材２３を接続して、接合部材２３の端部に固定したジョイント板２４を取付金具１１にピン結合している。

そして、上記各形態では、取付金具１１を、連結板１２が、固定板１３の水平部１４への連結が大部分で垂直部１５への連結が僅かとなるように連結されたものとしているが、この垂直部への連結長さは、木造の場合は上記形態のように２０mm以下の設定とすれば、加振時に柱の傾倒を確実に許容できるため、この数値内であれば適宜変更可能である。勿論この垂直部への連結部分をなくして、連結板が固定板の水平部へのみ連結されたものとしても差し支えない。
また、固定板と軸組フレーム、固定板と連結板との夫々の固定構造も上記形態に限らず、ボルトや溶接等の他の手段に適宜代えてもよい。同様に連結板と制震ブレースとの固定構造も、ピン結合に限らず、溶接等が採用可能である。

その他、制震ブレースに組み込む粘弾性ダンパーも、上記形態のスリーブとプレートとの組み合わせに限らず、重ね合わせた複数のプレート間に粘弾性体を接着させたり、径の異なる複数のスリーブを同軸で遊挿させてスリーブ間に粘弾性体を接着させたり等、適宜設計変更可能である。勿論粘弾性ダンパーに代えてオイルダンパー等の他のダンパーを組み込んでもよい。
また、本発明は木造に限らず、軸組フレームに制震ブレースを架設する建物であれば、鉄骨構造や鉄骨構造、軽量鉄骨構造等の他の構造にも適用できる。よって、構造によっては、本発明を適用した複数の軸組フレームを隣設する上記形態に限らず、当該軸組フレームを建物内で単独配置や分散配置させる形態も採用可能である。

軸組フレームの正面図である。制震ブレースの説明図である。仕口部での連結構造の説明図である。柱の中間部位での連結構造の説明図である。変更例の軸組フレームの正面図である。変更例の軸組フレームの正面図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ・・軸組フレーム、２・・柱、３・・梁、４・・土台、５・・制震ブレース、６・・外スリーブ、７・・内プレート、８・・粘弾性体、１１・・取付金具、１２・・連結板、１３・・固定板、１４・・水平部、１５・・垂直部、１７・・取付金具。

Claims

柱と横架材とで形成される軸組フレーム内に、軸方向への外力によって減衰作用を生じさせるダンパーを組み込んだ制震ブレースを、少なくとも一端が前記柱と横架材との仕口部へ連結されるように架設し、前記制震ブレースの一端と仕口部とを、前記フレーム面と平行で前記制震ブレースの一端が連結される連結板と、その連結板が固定され、垂直部が前記柱に、水平部が前記横架材に夫々固定されるＬ字状の固定板とからなる取付部材を用いて連結した建物の制震構造であって、
前記取付部材を、前記連結板が、前記固定板の前記水平部へのみ連結されたもの、或いは前記固定板の前記水平部への連結が大部分で前記垂直部への連結が僅かとなるように連結されたものとして、加振時には前記仕口部において前記横架材に対する前記柱の傾倒を許容可能としたことを特徴とする建物の制震構造。
軸組フレームが木造の場合、取付部材を、固定板の垂直部への連結板の連結量が、水平部の表面から前記柱の軸方向に沿った長さで２０mm以下となる設定とした請求項１に記載の建物の制震構造。