JP2007169995A - 制震架構 - Google Patents

Abstract

【課題】架構の面内に、上位間柱と下位間柱をエネルギー吸収部材により連結して成る制震間柱が設置された制震架構を提供する。
【解決手段】柱と梁で形成された架構の面内に制震間柱が設置されている。制震間柱は上位間柱と下位間柱から成り、上位間柱と下位間柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、上位間柱の下端面と下位間柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は制震架構の技術分野に属し、更に云うと、架構の面内に、上位間柱と下位間柱をエネルギー吸収部材により連結して成る制震間柱が設置された制震架構に関する。

架構の面内に、低降伏点鋼などから成るエネルギー吸収部材を設置した制震架構は公知である。例えば、本出願人は、以下に詳細する特許文献１、２の柱継手構造を開発し、当該柱継手構造を架構の柱に形成することで、エネルギー吸収効果を有する制震架構を実現している。

特許文献１の柱継手構造は、上位柱の下端部と下位柱の上端部がタイバンドやダボ構造でせん断力の伝達が可能な構成とされており、前記上位柱と下位柱は上下の柱の端面が相互に面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されている。
特許文献２の柱継手構造は、下位鋼管柱の上端部から立ち上げられたせん断抵抗部材に上位鋼管柱が嵌め込まれ、せん断力の伝達が可能な構成とされており、上位鋼管柱と下位鋼管柱は上下の柱の端面が相互に面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されている。

つまり、上記特許文献１、２の柱継手構造は、柱の軸圧縮力、及びせん断力に耐えつつ、引張力に対しては上位柱（上位鋼管柱）が浮き上がり、当該浮き上がりによってエネルギー吸収部材が塑性変形してエネルギー吸収効果を発揮する構成とされている。
特開２００３−２７８４０１号公報 特開２００５−９７９１９号公報

低降伏点鋼などから成るエネルギー吸収部材は、塑性領域まで変形しないとエネルギー吸収効果を良好に発揮しない。しかし、上記特許文献１、２の柱継手構造は、大きな軸力を負担している柱に形成されているため、小地震などの小変形時には上位柱が殆ど浮き上がらず、エネルギー吸収部材が塑性領域まで変形しないので、エネルギー吸収効果を発揮しない。

よって、上記特許文献１、２の柱継手構造を架構の柱に形成しても、小変形時から大きなエネルギー吸収効果を発揮する制震架構を実現することは難しい。

本発明の目的は、架構の面内に、上位間柱と下位間柱が相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位間柱の下端面と下位間柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結された制震間柱を設置することで、小変形時から大きなエネルギー吸収効果を発揮する制震架構を提供することである。

上記した背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る制震架構は、
柱と梁で形成された架構の面内に制震間柱が設置されていること、
制震間柱は上位間柱と下位間柱から成り、
上位間柱と下位間柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位間柱の下端面と下位間柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載した制震架構において、
架構の柱は上位柱と下位柱から成り、
上位柱と下位柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位柱の下端面と下位柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されていることを特徴とする。

本発明に係る制震架構は、架構の面内に、上位間柱と下位間柱が相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位間柱の下端面と下位間柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結された制震間柱が設置されている。つまり、本発明に係る制震架構は、例えば従来小変形時のエネルギー吸収効果が小さい欠点を有していた特許文献１又は２の柱継手構造を、軸力を負担しない間柱に形成し、当該間柱を架構の面内に設置したので、地震などによる変形が小さく、上位間柱と下位間柱に生じる引張力が小さくても、上位間柱が浮き上がるため、エネルギー吸収部材を塑性領域まで変形させて大きなエネルギー吸収効果を発揮させることができる。よって、小変形時から大きなエネルギー吸収効果を期待できるのである。

特に請求項２に係る制震架構は、同架構の柱にも例えば特許文献１又は２の柱継手構造を形成して制震柱としたので、上記制震間柱と組み合わせることで、小変形時から大変形時まで大きなエネルギー吸収効果を発揮する制震架構を実現することができる。

柱と梁で形成された架構の面内に制震間柱が設置される。制震間柱は上位間柱と下位間柱から成り、上位間柱と下位間柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位間柱の下端面と下位間柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結される。

請求項１に係る制震架構の実施例を、図面に基づいて説明する。
本実施例の制震架構１は、通例の制震架構と略同様に、構造物２の柱３と梁４で形成された架構の面内に制震間柱５が設置されている（図１を参照）。しかし、前記制震間柱５は上位間柱６と下位間柱７から成り、上位間柱６と下位間柱７は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位間柱６の下端面６ａと下位間柱７の上端面７ａが面接触した状態でエネルギー吸収部材８により連結されている（図２及び図３を参照）。

制震間柱５は上記背景技術の項で述べた特許文献１の柱継手構造（図１のＡ部分）を採用することができ、上位間柱６の下端面６ａの中央部に軸方向に凸部９が形成され、下位間柱７の上端面７ａの中央部に凹部１０が形成されている（但し、凹凸は逆の構成でも良い。）。

上位間柱６は角形鋼管から成り、下端面６ａを形成するべく端部に鋼板１２が嵌め込まれ接合されており、更に前記鋼板１２の下面中央部に同鋼板１２より一回り小さい鋼板１３が接合され凸部９が形成されている。下位間柱７も角形鋼板から成り、上端面７ａを形成するべく端部に鋼板１４が嵌め込まれ接合されており、前記鋼板１４の中央部に上記凸部９の外周と略等しい内周を有する孔が開けられ凹部１０が形成されている。この上位間柱６の凸部９と下位間柱７の凹部１０は嵌め合わされ、所謂ダボ構造で相互にせん断力の伝達が可能な構成とされている。

エネルギー吸収部材８は、通例のエネルギー吸収部材と略同様に、低降伏点鋼（但し、エネルギーを吸収できる部材であれば良く、普通鋼、極低降伏点鋼でも良い。）の板状部材から成り、地震などで上位間柱６と下位間柱７に引張力が生じて、上位間柱６が浮き上がり、エネルギー吸収部材８に引張力が導入された際に、予め設定されたエネルギー吸収能力を発揮する大きさに形成されている。そして、４枚のエネルギー吸収部材８…が、上位間柱６の下端面６ａと下位間柱７の上端面７ａを面接触させた状態で、同上位間柱６（下位間柱７）の各側面に一枚ずつ配置され、上下端部が上位間柱６（下位間柱７）の側面に溶接接合されている。なお、通例の間柱と同様に、上位間柱６と下位間柱７は軸力を負担しないので、高精度に面接触させる必要がなく、施工が容易である。

上記構成の制震架構１は従来小変形時のエネルギー吸収効果が小さい欠点を有していた特許文献１の柱継手構造を、軸力を負担しない間柱に形成し、当該間柱を架構の面内に設置したので、地震などによる変形が小さく、上位間柱６と下位間柱７に生じる引張力が小さくても、上位間柱６が浮き上がるので、エネルギー吸収部材８を塑性領域まで変形させて大きなエネルギー吸収効果を発揮させることができる。よって、小変形時から大きなエネルギー吸収効果を期待できるのである。

ちなみに、図４は架構の変形とエネルギー吸収効果との関係を示している。曲線Ａは制震間柱５を設置した架構の変形とエネルギー吸収効果との関係を示し、曲線Ｂは軸力を負担する制震柱（即ち、特許文献１の柱継手構造が形成された柱）を設置した架構の変形とエネルギー吸収効果との関係を示している。曲線ＡとＢを比較し考察すると、本発明の制震架構１は小変形時から大きなエネルギー吸収効果を発揮することがわかる。

上記実施例１の制震間柱５は所謂ダボ構造でせん断力の伝達が可能な構成とされているが、この限りでない。即ち、図５及び図６に示す制震間柱１５でも同様に実施できる。

前記制震間柱１５は、下位間柱１７の上端部１７ａにタイバンド１８が設けられており、同タイバンド１８の内部に上位間柱１６の下端部１６ａが嵌め込まれ、せん断力の伝達が可能な構成とされている。この場合、エネルギー吸収部材８は下端部が前記タイバンド１８に溶接接合され、上端部は上位間柱１６に溶接接合される。

また、図７及び図８に示す制震間柱２５でも同様に実施できる。
前記制震間柱２５は特許文献２の柱継手構造を採用しており、下位間柱２７の上端部２７ａから立ち上げられたせん断抵抗部材２８に上位間柱２６の下端部２６ａが嵌め込まれ、せん断力の伝達が可能な構成とされている。この場合、エネルギー吸収部材８の上下端部は、予め上位間柱２６の下端部２６ａ及び下位間柱２７の上端部２７ａに設けられたボルト２９を用いて接合される。

上記実施例１の制震間柱５などは、上下の間柱が角形鋼管で構成されているが、円形鋼管で構成されても良く、また、Ｈ型鋼で構成されても良い。この場合、例えば特許文献１の図４（ｂ）、（ｃ）及び図２（ｂ）、（ｃ）の構成を好適に採用できる。

上記実施例１の制震間柱５などは、ダボ構造などでせん断力の伝達が可能な構成とされているが、エネルギー吸収部材８がせん断力の伝達が可能な場合は、図９に示すようにダボ構造などを省略しても良い。ここで、ダボ構造などはエネルギー吸収部材８にせん断力が伝達させないためのものである。

上述した制震架構１は制震間柱５（５’、１５、２５）のみにエネルギー吸収効果を発揮させているが、制震架構１の柱３にも、上記実施例１〜５の柱継手構造（図１０のＢ部分）を形成し制震柱とすると好都合である（図１０を参照）。

即ち、図示は省略したが、柱３は上位柱と下位柱から成り、上位柱と下位柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位柱の下端面と下位柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結される（請求項２記載の発明）。柱３は軸力を負担しているので、発明が解決しようとする課題の項で説明した通り、小変形時のエネルギー吸収効果が小さく、中・大変形時には大きなエネルギー吸収効果を発揮するので、制震間柱５（５’、１５、２５）と組み合わせることで、小変形時から大変形時まで大きなエネルギー吸収効果を発揮する制震架構を実現することができる。

ちなみに、図４の曲線Ｃは上記構成の柱３と制震間柱５（５’、１５、２５）とを組み合わせて設置した架構の変形とエネルギー吸収効果との関係を示している。曲線Ｃを考察すると、小変形時から大変形時まで良好にエネルギー吸収効果を発揮することがわかる。

なお、図１及び図１０に示した制震架構１の配置は、一例であり、構造物２の高さ、平面積などを考慮して好適に配置される。

以上に本発明の実施例を説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。

実施例１の制震架構が配置された構造物を概略的に示した立面図である。 図１のＡ部分の上位間柱と下位間柱のせん断力伝達構造を示した斜視図である。 図１のＡ部分の構造を示した部分断面立面図である。 架構の変形とエネルギー吸収効果との関係を示した図である。 実施例２の上位間柱と下位間柱のせん断力伝達構造を示した斜視図である。 実施例２の制震間柱の柱継手構造を示した立面図である。 実施例３の上位間柱と下位間柱のせん断力伝達構造を示した立面図である。 実施例３の制震間柱の柱継手構造を示した立面図である。 実施例５の制震間柱の柱継手構造を示した部分断面立面図である。 実施例６の制震架構が配置された構造物を概略的に示した立面図である。

符号の説明

１ 制震架構
３ 柱
４ 梁
５、１５、２５ 制震間柱
６、１６、２６ 上位間柱
６ａ 上位間柱の下端面
７、１７、２７ 下位間柱
７ａ 下位間柱の上端面
８ エネルギー吸収部材

Claims (2)

1. 柱と梁で形成された架構の面内に制震間柱が設置されていること、
   制震間柱は上位間柱と下位間柱から成り、
   上位間柱と下位間柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位間柱の下端面と下位間柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されていることを特徴とする、制震架構。
2. 架構の柱は上位柱と下位柱から成り、
   上位柱と下位柱は相互にせん断力の伝達が可能な構成とされ、前記上位柱の下端面と下位柱の上端面が面接触した状態でエネルギー吸収部材により連結されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震架構。

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