JP2010090651A - 制震構造、及び制震構造を有する建物 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼製耐震壁に水平力が伝達されるまでの距離を調整できる制震構造、及び制震構造を有する建物を提供することを目的とする。
【解決手段】応力伝達部材８６に、当接部１００を備える突出部材９０を設けている。この突出部材９０にはネジ機構が設けられており、このネジ機構により突出部材９０の突出量を変えることで、当接部１００とストッパ板１０４との間の隙間Ｄ_１、Ｄ_２を調整することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、粘弾性ダンパと鋼製耐震壁とを用いた制震構造、及び制震構造を有する建物に関する。

鋼製耐震壁としては、鋼板を波形形状に加工した波形鋼板を、その折り筋を横にして架構の構面に配置した波形鋼板耐震壁が提案されている（例えば、特許文献１）。この波形鋼板耐震壁は、上下方向にアコーディオンのように伸縮するため鉛直力を負担しないが、水平せん断力に対しては抵抗可能であり、せん断剛性・せん断耐力を確保しつつ優れた変形性能を有している。更に、せん断剛性及び強度については、鋼板の材質強度、板厚、重ね合わせ枚数、波形のピッチ、波高等を変えることにより調整可能であり、剛性及び設計強度の自由度が高い耐震壁を実現している。

一方、鋼製耐震壁と粘弾性ダンパとを直列結合して構成された複合型ダンパが知られている（例えば、特許文献２）。この複合型ダンパは、架構の構面に配置され、粘弾性ダンパと鋼製耐震壁とをボルトによって連結して構成されている。粘弾性ダンパと鋼製耐震壁とを連結するボルトは、ボルト孔の中心に配置されており、ボルト孔の内壁とボルトの側壁との間にクリアランスが設けられている。これにより、風等の小振幅振動では、クリアランスの範囲内で粘弾性ダンパが機能して微振動が低減される。一方、地震等の大振幅振動では、ボルトの側壁がボルト孔の内壁に接して鋼製耐震壁に水平力が伝達され、当該鋼製耐震壁が機能して振動が低減される。

ここで、大地震等により鋼製耐震壁が大きく塑性変形すると、鋼製耐震壁に残留変形が生じる。この残留変形により、ボルトがボルト孔の中心位置まで戻りきらず、ボルトの左側壁とボルト孔の内壁との間のクリアランスと、ボルトの右側壁とボルトの内壁との間のクリアランスに差が生じる。このようにボルトの左右のクリアランスに差が生じると、特定方向の微振動に対して、ボルトの側壁がボルト孔の内壁に早期に接するため粘弾性体の変形量が小さくなる。また、残留変形の大きさによっては粘弾性体の変形量がゼロになり、初期状態と比較して粘弾性ダンパによる振動低減効果の低下を招いてしまう。
特開２００５−２６４７１３号公報 特開２００７−２４７７３３号公報

本発明は、上記の事実を考慮し、鋼製耐震壁に水平力が伝達されるまでの距離を調整できる制震構造、及び制震構造を有する建物を提供することを目的とする。

請求項１に記載の制震構造は、架構を構成する上下の水平部材の何れか一方に固定される鋼製耐震壁と、上下の前記水平部材の何れか他方と前記鋼製耐震壁とに固定された粘弾性ダンパと、前記架構に設けられ、前記鋼製耐震壁に取り付けられた応力伝達部と間を空けて配置されると共に該応力伝達部に接して前記鋼製耐震壁に水平力を伝達するストッパ部と、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の少なくとも一方に設けられ、前記応力伝達部と前記ストッパ部との間の距離を変える調整機構と、を備えている。

上記の構成によれば、風や地震等により上下の水平部材に相対変位が生じると、応力伝達部に対してストッパ部が近づいたり離れたりして粘弾性ダンパが機能して振動が低減される。一方、応力伝達部にストッパ部が接すると、ストッパ部から鋼製耐震壁に水平力が伝達され、鋼製耐震壁が機能して振動が低減される。これにより、風等の小振幅振動を粘弾性ダンパで低減することができると共に、地震等の大振幅振動を鋼製耐震壁で低減することができる。

また、この制震構造は、ストッパ部と応力伝達部との間の距離を変える調整機構を備えている。従って、大地震等により鋼製耐震壁に残留変形が生じても、調整機構によりストッパ部と応力伝達部との間の距離を変えることで、この距離を適正な値に調整することができる。よって、鋼製耐震壁を交換せずに、粘弾性ダンパの制震性能を確保できる。

請求項２の記載の制震構造は、請求項１に記載の制震構造において、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか一方は、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか他方に向かって突出されると共に前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか他方に接して前記鋼製耐震壁に水平力を伝達する突出部材を備え、前記調整機構が、前記突出部材に設けられ、該突出部材の突出量を変えるネジ機構である。

上記の構成によれば、応力伝達部及びストッパ部の何れか一方は、突出部材を備えている。この突出部材は、応力伝達部及びストッパ部の何れか他方に接して鋼製耐震壁に水平力を伝達する。また、突出部材にはネジ機構が設けられており、このネジ機構により当接部材の突出量を変えることで、応力伝達部とストッパ部との間の距離を調整することができる。

また、水平力が作用する方向と異なる方向にネジを回転させるため、突出部材の突出量を容易に調整することができる。

請求項３に記載の制震構造は、請求項１に記載の制震構造において、前記調整機構が、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか一方に、上下方向にスライド可能に設けられ該スライド方向に対して傾斜する第1斜面部と、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか他方に設けられ、前記第１斜面部と対向すると共に前記第１斜面部に接して前記鋼製耐震壁に水平力を伝達する第２斜面部と、を備えている。

上記の構成によれば、調整機構が、第1斜面部及び第２斜面部を備えている。第１斜面部は、応力伝達部及びストッパ部の何れか一方に、上下方向にスライド可能に設けられ、当該スライド方向に対して傾斜する斜面を有している。一方、第２斜面部は、応力伝達部及びストッパ部の何れか他方に設けられ、第１斜面部と対向する斜面を有し、当該第２斜面部が第１斜面部に接することで鋼製耐震壁に水平力が伝達される。ここで、第１斜面部のスライド量を変えることにより、第１斜面部と第２斜面部との間の距離が変わるため、応力伝達部とストッパ部との間の距離を調整することができる。

また、第１斜面部には、当該第１斜面部に対向する第２斜面部から水平力が作用する。ここで、第２斜面部は、スライド方向に対して傾斜する第１斜面部に対向するため、第１斜面部にはスライド方向と異なる方向に水平力が作用し、第１斜面部のスライド方向には、第１斜面部の傾斜の度合いに応じた水平力の分力が作用する。従って、水平力が作用する方向と第１斜面部のスライド方向とが一致する場合と比較して、第１斜面部のスライド方向に作用する応力が小さくなる。これにより、例えば、ボルト等の締め付け力によって第１斜面部のスライドを規制する場合、ボルト等の締め付け力が小さくて良くなり、当該ボルト等による第１斜面部のスライドの規制及び当該規制の解除が容易となり、応力伝達部とストッパ部との間の距離の調整の手間を低減できる。

請求項４に記載の制震構造は、請求項１に記載の制震構造において、前記調整機構が、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の少なくとも一方に設けられ、積層枚数により前記応力伝達部と前記ストッパ部との間の距離を調整可能な調整板である。

上記の構成によれば、調整機構が調整板を備えている。調整板は、応力伝達部及びストッパ部の少なくとも一方に設けられている。調整機構は、調整板の積層枚数を増減させることで、応力伝達部とストッパ部との間の距離を調整することができる。

請求項５に記載の制震構造は、請求項１〜４の何れか１項に記載の制震構造において、前記粘弾性ダンパは、上下の前記水平部材の何れか他方に固定される固定部材と、前記鋼製耐震壁に固定され前記固定部材と相対変位可能に連結される把持部材と、前記固定部材及び前記把持部材の何れか一方に固定されると共に前記固定部材と前記把持部材との間でせん断変形可能に把持される粘弾性体と、を備えている。

上記の構成によれば、粘弾性ダンパは、固定部材、把持部材、及び粘弾性体を備えて構成されている。固定部材は上下の水平部材の何れか他方に固定されており、把持部材は鋼製耐震壁に固定されている。これらの固定部材及び把持部材は、相対変位可能連結されており、また、固定部材及び把持部材の何れか一方には粘弾性体が固定されている。粘弾性体は、固定部材と把持部材との間で把持され、これらの固定部材及び把持部材が相対変位することでせん断変形する。

ここで、粘弾性体は、固定部材及び把持部材の何れか一方に固定されている。仮に粘弾性体が固定部材に固定されている場合、固定部材と把持部材との相対変位量が大きくなり、粘弾性体に作用するせん断力が把持部材と粘弾性体の間に発生している静止摩擦力を超えると、把持部材に固定されていた粘弾性体がせん断変形した状態のまま把持部材上をスライドする。このとき、粘弾性体に作用するせん断力は、把持部材と粘弾性体の間に発生する動摩擦力に等しい。これにより、粘弾性体の変形量・せん断力を所定の範囲内に収めることができ、粘弾性体の破損、損傷が防止される。

また、鋼製耐震壁に残留変形が生じた場合、粘弾性体が初期状態（変形量ゼロ）に戻りきらず、せん断変形した状態のままで固定部材と把持部材との間で保持される場合がある。このように粘弾性体がせん断変形した状態のまま保持されると、次に地震等が発生したときに、初期状態と比較して粘弾性体の変形可能量が小さくなり、粘弾性体における振動エネルギー吸収量が低下する。この場合、固定部材と把持部材との連結力を緩め、粘弾性体に対する面圧力を小さくすることで、静止摩擦力によって把持部材に固定されていた粘弾性体が開放され、粘弾性体のせん断変形量をゼロに戻すことができる。これにより、初期状態と同様の減衰効果を得ることができる。

請求項６に記載の制震構造は、請求項１〜５の何れか１項に記載の制震構造において、前記鋼製耐震壁が波形鋼板である。

上記の構成によれば、上下の水平部材に層間変形が生じて応力伝達部にストッパ部が接すると、波形鋼板に水平力が伝達され、波形鋼板がせん断変形する。これにより、波形鋼板が水平力に抵抗し、耐震効果を発揮する。また、水平力に対して波形鋼板が降伏するように設計することで、鋼板の履歴エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、制振効果を発揮する。従って、耐震性能・制震性能に優れた制震構造を実現できる。

請求項７に記載の建物は、請求項１〜６の何れか１項に記載の制震構造を備えている。

上記の構成によれば、請求項１〜６の何れか１項に記載の制震構造を有することで、制震性能に優れた建物を構築することができる。

本発明は、上記の構成としたので、鋼製耐震壁に水平力が伝達されるまでの距離を調整できる。

図面を参照しながら本発明の実施形態に係る制震構造、及び制震構造を有する建物について説明する。以下、本発明に係る制震構造を鉄骨造の建物に適用した場合を例に説明するが、本発明の制震構造は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、プレキャストコンクリート造等の種々の構造の建物に適用可能である。

先ず、本発明の実施形態に係る制震構造１０の構成について説明する。

図１及び図２に示すように、制震構造１０は、波形鋼板耐震壁２２（鋼製耐震壁）及び粘弾性ダンパ４０を備えている。波形鋼板耐震壁２２は、波形鋼板２４と、波形鋼板２４の外周を囲む枠体２６と、から構成されており、角型鋼管からなる左右の柱１２、１４とＨ型鋼からなる上下の梁１６、１８（水平部材）とから構成される架構２０の構面に設置されている。波形鋼板２４は、鋼板を波形形状に折り曲げ加工して構成されており、その折り筋を横（折り筋の向きを横方向）にして架構２０の構面に配置されている。波形鋼板２４の材料としては、普通鋼（例えば、ＳＭ４９０、ＳＳ４００等））や低降伏点鋼（例えば、ＬＹ２２５等）等が用いられる。

波形鋼板２４の左右の端部には、鋼製の縦フランジ２８Ａ、２８Ｂがそれぞれ設けられている。この縦フランジ２８Ａ、２８Ｂはプレート状に形成されており、波形鋼板２４の左右の端部に沿って溶接固定されている。また、波形鋼板２４の上下の端部には、鋼製の横フランジ３０Ａ、３０Ｂがそれぞれ設けられている。この横フランジ３０Ａ、３０Ｂは、波形鋼板２４の上下の端部に沿って溶接固定されている。これらの縦フランジ２８Ａ、２８Ｂ及び横フランジ３０Ａ、３０Ｂは、各々の端部同士が溶接等によって接合されており、これによって波形鋼板２４の外周部を囲む枠体２６が構成されている。
なお、枠体２６を構成する縦フランジ２８Ａ、２８Ｂ及び横フランジ３０Ａ、３０Ｂは、プレート状に限らず、Ｈ型鋼、Ｌ型鋼、チャネル鋼等で構成しても良い。

図２に示すように、横フランジ３０Ｂ及び下の梁１８のフランジ部１８Ａには、それぞれの長手方向に沿って所定の間隔で貫通孔３２、３４が形成されている。これらの貫通孔３２、３４に貫通されるボルト３６及びナット３８によって下の梁１８と横フランジ３０Ｂとが接合され、これにより下の梁１８から波形鋼板２４に水平力が伝達可能とされている。

波形鋼板耐震壁２２の上部には、粘弾性ダンパ４０に設けられている。図４に示すように、粘弾性ダンパ４０は、上の梁１６（図１参照）の下面に固定される固定部材４２と、波形鋼板耐震壁２２に固定され固定部材４２と対向すると共に固定部材４２と相対変位可能に連結される一対の把持部材４４、４６と、固定部材４２と把持部材４４、４６との間でせん断変形可能に把持される粘弾性体４８と、を備えている。

鋼製の固定部材４２は、梁１６の下面に接合される取付フランジ５０と、粘弾性体４８を支持固定する固定板５２とを接合して構成され、断面Ｔ字型に形成されている。板状に形成された取付フランジ５０及び上の梁１６のフランジ部１６Ａ（図２参照）には、それぞれの長手方向に沿って所定の間隔で貫通孔５４、５６が形成されている。これらの貫通孔５４、５６に貫通されるボルト３６及びナット３８によって上の梁１６と取付フランジ５０とが接合され、これにより上の梁１６に固定部材４２が固定される。

板状に形成された固定板５２の両面は、粘弾性体４８がそれぞれ接着固定される接着面５２Ａ、５２Ｂとされており、接着面５２Ａ、５２Ｂに粘弾性体４８が加硫接着等により接着固定される。また、固定板５２及び粘弾性体４８には、それぞれの長手方向（水平方向）に延びる長孔６２、４８Ａが形成されており、これらの長孔６２、４８Ａには後述する長ボルト６８が貫通される。
なお、粘弾性体４８の材料としては、例えば、ジエン系ゴム、ブチル系ゴム、アクリル系、ウレタンアスファルト系ゴム等を用いることができる。

固定板５２の厚さ方向両側には、把持部材４４、４６が配置される。把持部材４４と把持部材４６とは同一構成とされており、固定板５２を間に挟んで対称に配置されている。把持部材４４、４６は、固定板５２に対向する把持板５８、６０をそれぞれ備えている。把持板５８、６０の固定板５２側の面は粗面化処理が施され、摩擦係数が大きくされた摩擦面５８Ａ、６０Ａとされている。また、把持板５８、６０には、それぞれ貫通孔６８が形成されており、これらの貫通孔６８及び固定板５２の長孔６２、粘弾性体４８の長孔４８Ａに貫通される長ボルト６８及びナット６９によって固定板５２と把持板５８、６０とが相対変位可能に連結されると共に、把持板５８、６０と固定板５２との間で粘弾性体４８が把持される。また、長ボルト６８による圧縮力により粘弾性体４８が摩擦力によって摩擦面５８Ａ、６０Ａに固定され、これらの固定板５２と把持板５８、６０とが相対変位したときに、接着面５２Ａ、５２Ｂと摩擦面５８Ａ、６０Ａとで挟まれた粘弾性体４８がせん断変形可能に構成されている。

なお、摩擦面５８Ａ、６０Ａに対する粗面化処理としては、例えば、赤錆を自然発生させる、リン酸などの薬品を用いて砂地状に表面を粗くするなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。更に、本実施形態では、把持板５８、６０に摩擦面５８Ａ、６０Ａを形成し、摩擦力によって粘弾性体４８を把持板５８、６０に固定させているが、把持板５８、６０に粘弾性体４８を直接接着固定しても良い。

把持板５８、６０の下部には、波形鋼板耐震壁２２の横フランジ３０Ａに接合される取付フランジ７０、７２がそれぞれ設けられている。この取付フランジ７０、７２と把持板５８、６０とは補強リブ７１、７３によって補強されている。また、取付フランジ７０、７２には、それぞれの長手方向に沿って所定の間隔で貫通孔７４、７６が形成されている。他方、図２に示すように、波形鋼板耐震壁２２の横フランジ３０Ａには、長手方向に沿って所定の間隔で、貫通孔７８、８０が形成されている。これらの貫通孔７４、７６、７８、８０に貫通されるボルト３６及びナット３８によって、取付フランジ７０、７２と横フランジ３０Ａが接合され、把持部材４４、４６が波形鋼板耐震壁２２に固定され、粘弾性ダンパ４０と波形鋼板耐震壁２２が力学的に直列結合されている。

図１及び図３に示すように、把持部材４４、４６の長手方向両側には、応力伝達部材８６（応力伝達部）が設けられている。応力伝達部材８６は、波形鋼板耐震壁２２に固定される支持台８８と、この支持台８８から後述するストッパ部材１０２に向かって突出する突出部材９０と、を備えている。

支持台８８は、支持板９２及び取付フランジ９４を備えており、この取付フランジ９４をボルト３６によって横フランジ３０Ａに接合することで、支持台８８が波形鋼板耐震壁２２に固定されている。また、支持板９２及び取付フランジ９４には補強リブ９６が接合されており、これらの支持板９２、取付フランジ９４、補強リブ９６を介して突出部材９０に作用する水平力が波形鋼板耐震壁２２に伝達される。支持板９２には、ボルト孔９８（ネジ機構、調整機構）が形成されている。このボルト孔９８には、突出部材９０に設けられたネジ部９０Ａ（ネジ機構、調整機構）が捻じ込まれ、このネジ部９０Ａの捻じ込み量によって突出部材９０の突出量が調整可能となっている。突出部材９０の突出方向端部には円柱形の当接部１００が設けられており、この当接部１００にストッパ部材１０２が接して、波形鋼板耐震壁２２に水平力が伝達される。

なお、図１４に示すように、支持台８８を挟むように一対のナット９１をネジ部９０Ａに取り付け、これらのナット９１の締め付け力により、ネジ部９０Ａとボルト孔９８との弛みを防止しても良い。この場合、ナット９１を緩めてから、突出部材９０の突出量を調整する。

応力伝達部材８６の外側には、ストッパ部材１０２（ストッパ部）が設けられている。ストッパ部材１０２は、ストッパ板１０４及び取付フランジ１０６（図１参照）を備えており、取付フランジ１０６を上の梁１６の下面にボルト（不図示）等によって接合することで、ストッパ部材１０２が上の梁１６に固定されている。また、ストッパ板１０４及び取付フランジ１０６は、補強リブ１０８によって補強されている。

ストッパ板１０４は、突出部材９０の当接部１００と対向して配置されると共に当接部１００との間にそれぞれ所定の隙間（クリアランス）Ｄ_１、Ｄ_２（図１参照）を空けて配置されている。この隙間Ｄ_１、Ｄ_２は、突出部材９０の突出量を変えることで変更可能とされており、波形鋼板耐震壁２２に水平力が作用する前の初期状態では、波形鋼板耐震壁２２の幅方向両側にそれぞれ設けられたストッパ板１０４と当接部１００との間の隙間Ｄ_１、Ｄ_２が等しくなるように調整される。

次に、本発明の実施形態に係る制震構造１０の作用について説明する。

図５及び図６は、地震時等における架構２０の変形状態を示している。なお、説明の便宜上、図面において波形鋼板耐震壁２２の左側に位置する当接部１００、ストッパ板１０４をそれぞれ当接部１００Ａ、ストッパ板１０４Ａとし、波形鋼板耐震壁２２の右側に位置する当接部１００、ストッパ板１０４をそれぞれ当接部１００Ｂ、ストッパ板１０４Ｂとしている。また、理解を容易にするために架構２０の変形状態を誇張して示している。

図５に示すように、風や地震等によって架構２０に水平力が作用し、架構２０に層間変形が生じると、波形鋼板耐震壁２２及び把持部材４４に対して固定部材４２が相対変位すると共に、当接部１００Ａ、１００Ｂに対してストッパ板１０４Ａ、１０４Ｂが相対変位する。これにより、当接部１００Ａにストッパ板１０４Ａが接するまで、若しくは当接部１００Ｂにストッパ板１０４Ｂが接するまで、固定板５２と把持板５８、６０との間で把持された粘弾性体４８がせん断変形し、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて小振幅振動が低減される。

また、図６に示すように、大規模な地震等により架構２０に作用する水平力が大きくなり、当接部１００Ａ（当接部１００Ｂ）にストッパ板１０４Ａ（ストッパ板１０４Ｂ）が接すると、ストッパ板１０４Ａ（ストッパ板１０４Ｂ）から当接部１００Ａ（当接部１００Ｂ）に水平力が作用し、当該水平力が応力伝達部材８６を介して波形鋼板耐震壁２２に伝達される。これにより、水平力に対して波形鋼板２４が抵抗し、耐震効果を発揮する。また、水平力に対して波形鋼板２４が降伏するように設計することで、鋼板の履歴エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、制振効果を発揮する。

このように風や小規模の地震等に対しては、粘弾性ダンパ４０が機能して小振幅振動を効率的に低減することができ、大規模の地震等に対しては、波形鋼板耐震壁２２に水平力を伝達して、波形鋼板耐震壁２２の耐震性能、制震性能により、振動を低減することができる。

ここで、波形鋼板２４が水平力によって降伏し、波形鋼板２４に残留変形が生じると、図７に示すように、ストッパ板１０４Ａ及び当接部１００Ａの間の隙間Ｄ_１と、ストッパ板１０４Ｂ及び当接部１００Ｂの間の隙間Ｄ_２に差異が生じる（図７において、Ｄ_２＜Ｄ_１）。このように隙間Ｄ_１と隙間Ｄ_２に差異が生じると、初期状態（Ｄ_１＝Ｄ_２）と比較して、特定方向（図７において、当接部１００Ｂに対してストッパ板１０４Ｂが接近する方向）の振動に対して当接部１００Ｂにストッパ板１０４Ｂが早期に接し、粘弾性体４８の変形量が小さくなる。また、残留変形の大きさによっては当接部１００Ｂとストッパ板１０４Ｂとが接触した状態となって粘弾性体４８の変形量がほぼゼロになり、粘弾性ダンパ４０による振動低減効果（減衰効果）の低下を招くことになる。

本実施形態では当接部１００Ａ、１００Ｂ（突出部材９０）を回転させてそれぞれ突出量を変えることで、隙間Ｄ_１、Ｄ_２を調整することができる。即ち、隙間Ｄ_１と隙間Ｄ_２とが等しくなるように調整することで、初期状態と同様の制震性能を粘弾性ダンパ４０に発揮させることができる。従って、波形鋼板耐震壁２２を交換せずに、粘弾性ダンパ４０の制震性能を確保できる。

また、突出部材９０の突出量の調整は、ボルト孔９８（図３参照）と突出部材９０のネジ部９０Ａとのネジ機構によって行うため、突出部材９０を回転させるだけで、その突出量を容易に調整することができる。また、突出部材９０に水平力が作用してもネジ部９０Ａが回転することがなく、水平力によって隙間Ｄ_１、Ｄ_２が変動することがない。更に、波形鋼板耐震壁２２に水平力を確実に伝達することができる。

なお、本実施形態では、波形鋼板耐震壁２２の幅方向両側にストッパ部材１０２をそれぞれ設けたがこれに限らない。例えば、図８に示すように、波形鋼板耐震壁２２の上部に複数（図８では、２つ）の粘弾性ダンパ４０を設けて、各粘弾性ダンパ４０の幅方向両側に応力伝達部材８６及びストッパ部材１０２を設けても良い。この場合、応力伝達部材８６に設けられた突出部材９０の突出量を変えることで、波形鋼板２４の残留変形を吸収することができる。また、粘弾性ダンパ４０を複数に分割することで、梁１６の下面の不陸（下面の凹凸など）に対応することができる。

また、図８に示す制震構造では、波形鋼板２４の左右の端部に設けられた縦フランジ２８Ａ、２８Ｂを梁１６の下面まで延長し、これを梁１６の下面に溶接等によって接合している。更に、波形鋼板２４の中央部に上下方向に延びる薄板上の補剛リブ１１５を設け、この補剛リブ１１５を梁１６の下面に溶接等によって接合している。これにより、波形鋼板２４に面外方向の曲げ剛性が大きくなる。また、これらの縦フランジ２８Ａ、２８Ｂ及び補剛リブ１１５の幅（波形鋼板２４の面外方向の長さ）を大きくすることで、波形鋼板耐震壁２２のせん断座屈強度、耐力が向上され、波形鋼板２４のせん断座屈を防止することができる。一方、縦フランジ２８Ａ、２８Ｂ及び補剛リブ１１５は薄板であるため、固定部材４２（図４参照）と把持部材４４、４６との相対変形を阻害せず、粘弾性ダンパ４０の制震性能を低下させることがない。従って、粘弾性ダンパ４０の制震性能を確保しつつ、波形鋼板耐震壁２２の耐震性能、制震性能を向上させることができる。

次に、実施形態に係る調整機構の変形例１について説明する。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示す構成では、架構２０にストッパ部材１０２を設けずに、柱１２にストッパ部１１０を設けている。ストッパ部１１０には、シート状に形成された弾性体１１２が接着固定されている。この弾性体１１２により、突出部材９０がストッパ部１１０に対して角度を持って接した場合に発生する回転力等が吸収され、ストッパ部１１０から突出部材９０への水平力の伝達が良好となる。

他方、応力伝達部材８６には４つの突出部材９０が設けられている。このように複数の突出部材９０を設け、上下方向に並んだ突出部材９０の突出量を変えることで、上記のような突出部材９０がストッパ部１１０に対して角度を持って接した場合に発生する回転力等を抑制することができる。

次に、実施形態に係る調整機構の変形例２について説明する。

図１０に示すように、柱１２に設けられたストッパ部１１０には、複数の調整板１１４が積層された状態で配置されている。また、柱１２を挟んで調整板１１４の反対側には、固定板１１６が配置されている。これらの調整板１１４及び固定板１１６にはそれぞれ貫通孔が形成されており、これらの貫通孔に貫通されるスタッドボルト１１７及びナット１１９によって、柱１２に調整板１１４が固定されている。また、スタッドボルト１１７からナット１１９を取り外すことにより、調整板１１４を追加したり、減らしたりすることができる。更に、最後に積み重ねされた調整板１１４の上には、シート状の弾性体１１２が接着固定されている。

他方、応力伝達部材８６の支持板９２には、複数の調整板１１８が積層された状態で配置されている。各調整板１１８にはネジ孔がそれぞれ形成されており、これらのネジ孔に支持板９２を貫通するボルト１２０を捻じ込むことにより、調整板１１８が支持板９２に固定されている。また、ボルト１２０は、最後に積み重ねられた調整板１１８から突出しないように各ボルト孔に捻じ込まれている。このボルト１２０のネジ部の長さを変えることで、調整板１１８の積層枚数を増やしたり、減らしたりすることができる。

ここで、調整板１１４、１１８の積層枚数を増減することで、調整板１１４と調整板１１４との間の距離を容易に変えることができる。そして、最後に積層された調整板１１８に弾性体１１２を介して調整板１１４が接触することで、ストッパ部１１０から応力伝達部材８６に水平力が作用し、波形鋼板耐震壁２２に水平力が伝達される。

なお、本変形例では、ストッパ部１１０及び応力伝達部材８６にそれぞれ調整板１１４、１１８を設けたが、調整板１１４及び調整板１１８は、ストッパ部１１０及び応力伝達部材８６の少なくとも一方に設けられていれば良い。また、変形例１、２では、ストッパ部１１０に弾性体１１２を設けているが、適宜省略可能である。

次に、実施形態に係る調整機構の変形例３について説明する。

図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示すように、把持部材４４、４６（図４参照）の端部には、これらの把持部材４４、４６にまたがって接合された取付プレート８１が設けられており、この取付プレート８１には、応力伝達部材１２２（応力伝達部）が設けられている。応力伝達部材１２２は取付フランジ１２４を備えており、取付フランジ１２４には上下方向に延びる長孔１２６が形成されている。この長孔１２６及び取付プレート８１に形成された貫通孔に貫通されるボルト１３０によって、応力伝達部材１２２が上下方向（矢印Ｕ）にスライド可能に取付プレート８１に設けられている。また、取付フランジ１２４には、斜面部１３２（第１斜面部）が設けられている。この斜面部１３２は、当該斜面部１３２のスライド方向（矢印Ｕ）に対して傾斜された斜面を有している。なお、応力伝達部材１２２の上下方向のスライドは、ボルト１３０の締付け力によって規制されている。

他方、上の梁１６の下面には、ストッパ部材１３４（ストッパ部）が設けられている。ストッパ部材１３４は取付フランジ１３６を備えており、この取付フランジ１３６及び上の梁１６のフランジ部１６Ａに貫通されるボルト１３８によって、ストッパ部材１３４が上の梁１６の下面に固定されている。取付フランジ１３６には下向き突出する板部材１４０が溶接固定されている。これらの取付フランジ１３６及び板部材１４０は、補剛リブ１４１によって補強されている。また、板部材１４０には、斜面部１３２に対向する斜面部１４２（第２斜面部）が設けられている。斜面部１４２は、斜面部１３２の斜面と略平行となる斜面を有しており、この斜面部１４２が斜面部１３２に接することで、ストッパ部材１３４から応力伝達部材１２２に水平力が作用し、波形鋼板耐震壁２２に水平力が伝達される。

ここで、図１１（Ｂ）に示すように、斜面部１３２と斜面部１４２との間の距離Ｌ_１の調整は、ボルト１３０を緩めて応力伝達部材１２２を上下方向（矢印Ｕ）にスライドさせることで行われる。即ち、応力伝達部材１２２を下方にスライドさせると、斜面部１４２に対して斜面部１３２が離れるため、斜面部１３２と斜面部１４２との間の距離が広がる（距離Ｌ_２、Ｌ_１＜Ｌ_２）。また、図示を省略するが、応力伝達部材１２２を上方にスライドさせると、斜面部１４２に対して斜面部１３２が近づくため、斜面部１３２と斜面部１４２との間の距離が狭くなる。これにより、斜面部１３２と斜面部１４２との間の距離を調整することができる。

また、斜面部１４２は、応力伝達部材１２２のスライド方向（矢印Ｕ）に対して傾斜しているため、斜面部１３２には、応力伝達部材１２２のスライド方向と異なる方向に水平力が作用する。即ち、応力伝達部材１２２のスライド方向には、斜面部１３２の傾斜の度合いに応じた水平力の分力が作用する。従って、水平力が作用する方向と応力伝達部材１２２のスライド方向とが一致する場合と比較して、斜面部１３２のスライド方向に作用する応力が小さくなる。これにより、応力伝達部材１２２を補強リブ７１に固定して斜面部１３２の上下方向のスライドを規制するボルト１３０の締め付け力が小さくて良くなり、ボルト１３０を締めたり、緩めたりする作業が容易となり、斜面部１３２と斜面部１４２との間の距離の調整の手間を低減できる。

なお、本変形例では、応力伝達部材１２２を上下方向にスライド可能に設けたがこれに限らない。例えば、図１１（Ｂ）を正面図としてではなく、平面図として捉えると、応力伝達部材１２２を水平方向にスライドさせることで、斜面部１３２と斜面部１４２との間の距離を変えることができる。

また、本変形例では、応力伝達部材１２２に設けられた斜面部１３２を上下方向にスライド可能に設けたがこれに限らず、ストッパ部材１３４に設けられた斜面部１４２を上下方向にスライド可能に設けても良いし、斜面部１３２及び斜面部１４２を上下方向にスライド可能に設けても良い。

次に、実施形態に係る調整機構の変形例４について説明する。

図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）に示す構成では、ストッパ部材１０２自体をスライド可能に構成する。ストッパ部材１０２の取付フランジ１０６には、梁１６の長手方向（水平方向）に延びる長孔１４４が形成されている。この長孔１４４及び梁１６のフランジ部１６Ａを貫通するボルト１４６及びナット１４８によって、ストッパ部材１０２が梁１６の下面に、当該梁１６の長手方向（水平方向、矢印Ｂ方向）にスライド可能に設けられている。

このようにストッパ部材１０２自体をスライド可能に構成することで、単純な構成により、ストッパ板１０４と応力伝達部としての補強リブ７１との距離を調整することができる。

他方、本変形例では、把持部材４４、４６（図４参照）に設けられた補強リブ７１、７３を応力伝達部として使用し、この補強リブ７１、７３にストッパ部材１０２のストッパ板１０４が接することにより、ストッパ部材１０２から応力伝達部としての補強リブ７１に水平力が作用し、波形鋼板耐震壁２２に水平力が伝達される。

次に、本実施形態に係る粘弾性ダンパ４０の作用について詳説する。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｅ）は、固定板５２と把持板５８との間で把持された粘弾性体４８の変形状態を模式化した平面断面図である。なお、図が煩雑となるため、支持板６０、長ボルト６８等の図示は省略している。

地震等により把持板５８に対して固定板５２が相対変位（矢印Ｇ_１方向）すると、図１３（Ｂ）に示すように固定板５２の接着面５２Ａと支持板５８の摩擦面５８Ａとの間で把持された粘弾性体４８がせん断変形する。これにより、振動エネルギーが熱エネルギーに変換され、振動が低減される。

次に、図１３（Ｃ）に示すように、更に把持板５８に対して固定板５２が相対変位（矢印Ｇ_１方向）し、把持板５８と固定板５２と相対変位量が大きくなり、粘弾性体４８に作用するせん断力が摩擦面５８Ａと粘弾性体４８の間に発生している静止摩擦力を超えると、摩擦面５８Ａに固定されていた粘弾性体４８がせん断変形した状態のまま摩擦面５８Ａ上をスライドする。このとき、粘弾性体４８に作用するせん断力は、摩擦面５８Ａと粘弾性体４８との間に発生する動摩擦力に等しい。このように、把持板５８と固定板５２と相対変位量が所定量を超えたときに、粘弾性体４８がスライドするように摩擦面５８Ａの摩擦係数（静止摩擦係数）を決定することで、粘弾性体４８の変形量・せん断力を所定の範囲内に収めることができ、粘弾性体４８の破損、損傷を防止することができる。

次に、図１３（Ｃ）の状態において地震等の振動が停止すると、図１３（Ｄ）に示すように、波形鋼板２４（図１参照）の剛性や柱１２、１４の曲げ戻し等によって、把持板５８に対して固定板５２が逆方向に相対変位（矢印Ｇ_２方向）する。これにより、粘弾性体４８の変形量が小さくなる。この場合、波形鋼板２４に残留変形が生じると、粘弾性体４８が初期状態（変形量ゼロ）に戻りきらず、粘弾性体４８がせん断変形した状態のまま接着面５２Ａと摩擦面５８Ａとの間で保持される。このように粘弾性体４８がせん断変形した状態のまま保持されると、次に地震等が発生したときに、図１３（Ａ）に示す初期状態と比較して粘弾性体４８の変形可能量が小さくなり、粘弾性体４８における振動エネルギー吸収量が低下する場合がある。

ここで、図１３（Ｅ）に示すように、本実施形態では長ボルト６８（図４参照）に取り付けられたナット６９を緩め、粘弾性体４８に作用する圧縮力（面圧力）を小さくして摩擦面５８Ａからの静止摩擦力を小さくすることで粘弾性体４８が開放され、粘弾性体４８のせん断変形量をゼロに戻すことができる。これにより、図１３（Ａ）に示す初期状態と同様の減衰効果を得ることができる。

なお、上記の実施形態では、図１示すように波形鋼板耐震壁２２を下の梁１８に固定し、粘弾性ダンパ４０を上の梁１６に固定したがこれに限らず、波形鋼板耐震壁２２を上の梁１６に固定し、粘弾性ダンパ４０を下の梁１８に固定しても良い。また、上下の梁１６、１８と粘弾性ダンパ４０又は波形鋼板耐震壁２２との接合、粘弾性ダンパ４０と波形鋼板耐震壁２２との接合はボルト及びナットに限らず、リベットや溶接等で接合しても良い。更に、図４に示す粘弾性ダンパ４０は現場で組み立てても良いし、工場等で組み立てても良い。更に、工場等において粘弾性ダンパ４０と波形鋼板耐震壁２２と接合し、一体化された粘弾性ダンパ４０及び波形鋼板耐震壁２２を現場に搬入して、架構２０に設置しても良い。

また、図３に示すように、突出部材９０を応力伝達部材８６に設けたがこれに限らず、ストッパ部材１０２に設けても良い。

更に、上記の実施形態では、応力伝達部としての応力伝達部材８６を波形鋼板耐震壁２２の上部に設けているが、応力伝達部材８６の位置はこれに限定されるものではない。ストッパ部材１０２に接して波形鋼板耐震壁２２に水平力を伝達可能であれば良く、ストッパ部材１０２との位置関係により適宜変更して実施することができる。また、応力伝達部は、必ずしも波形鋼板耐震壁２２等と別部材として設ける必要はなく、例えば、波形鋼板耐震壁２２の縦フランジ２８Ａ、２８Ｂを応力伝達部として、これにストッパ部材が接するように構成しても良い。

また、上記の実施形態では、鋼製耐震壁として波形鋼板耐震壁２２を用いたがこれに限らない。単なる鋼板からなる履歴型の耐震壁を用いても良い。また、波形鋼板２４には、図１５（Ａ）〜（Ｄ）に示すような断面形状をした波形鋼板を用いることができる。

更に、上記の実施形態における柱１２、１４、梁１６、１８は、鉄骨造に限らず、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、プレストレスコンクリート造、鉄骨造、更には現場打ち工法、プレキャスト工法等の種々の工法を用いた構造部材に適用可能である。例えば、第１の実施形態において、梁１６に替えてコンクリートスラブ又は小梁等であっても良い。

また、本発明の制震構造１０を有することで、耐震性能、制震性能が向上された建物を構築することができる。この場合、制震構造１０は、建物の一部に用いても良いし、全てに用いても良い。

以上、本発明の実施形態及び変形例について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、これらの実施形態及び変形例を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態に係る制震構造を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る制震構造を示す、図１の１−１線断面図である。 本発明の実施形態に係る応力伝達部材、ストッパ部材を示す、斜視図である。 本発明の実施形態に係る粘弾性ダンパの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係る制震構造の変形状態を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る制震構造の変形状態を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る制震構造の変形状態を示す正面図である。 本発明の実施形態に係る制震構造の変形例を示す、要部拡大図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る調整機構の変形例を示す、要部拡大図であり、（Ｂ）は図９（Ａ）２−２線矢視図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る調整機構の変形例を示す、要部拡大図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）３−３線断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る調整機構の変形例を示す、要部拡大図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）のを更に拡大した図であり、（Ｃ）は応力伝達部材をストッパ部材側から見た図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る調整機構の変形例を示す、要部拡大図であり、（Ｂ）は図１２（Ａ）のストッパ部材を下から見た図である。 粘弾性体の変形状態を模式化して平面断面図であり、（Ａ）は停止状態（初期状態）、（Ｂ）及び（Ｃ）は地震時の変形状態、（Ｄ）は地震停止の変形状態、（Ｅ）は変形状態を初期化した状態を示している。 本発明の実施形態に係る応力伝達部の変形例を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る波形鋼板の断面形状を示す断面図である。

符号の説明

１０ 制震構造
１６ 梁（水平部材）
１８ 梁（水平部材）
２０ 架構
２４ 波形鋼板（鋼製耐震壁）
４０ 粘弾性ダンパ
４２ 固定部材
４４ 把持部材
４６ 把持部材
４８ 粘弾性体
８６ 応力伝達部材（応力伝達部）
９０ 突出部材
９０Ａ ネジ部（調整機構、ネジ機構）
９８ ボルト孔（調整機構、ネジ機構）
１０２ ストッパ部材（ストッパ部）
１１０ ストッパ部
１１４ 調整板（調整機構）
１１８ 調整板（調整機構）
１２２ 応力伝達部材（応力伝達部）
１３２ 斜面部（第１斜面部）
１３４ ストッパ部材（ストッパ部）
１４２ 斜面部（第２斜面部）

Claims (7)

1. 架構を構成する上下の水平部材の何れか一方に固定される鋼製耐震壁と、
   上下の前記水平部材の何れか他方と前記鋼製耐震壁とに固定された粘弾性ダンパと、
   前記架構に設けられ、前記鋼製耐震壁に取り付けられた応力伝達部と間を空けて配置されると共に該応力伝達部に接して前記鋼製耐震壁に水平力を伝達するストッパ部と、
   前記応力伝達部及び前記ストッパ部の少なくとも一方に設けられ、前記応力伝達部と前記ストッパ部との間の距離を変える調整機構と、
   を備える制震構造。
2. 前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか一方は、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか他方に向かって突出されると共に前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか他方に接して前記鋼製耐震壁に水平力を伝達する突出部材を備え、
   前記調整機構が、前記突出部材に設けられ、該突出部材の突出量を変えるネジ機構である請求項１に記載の制震構造。
3. 前記調整機構が、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか一方に、上下方向にスライド可能に設けられ該スライド方向に対して傾斜する第1斜面部と、
   前記応力伝達部及び前記ストッパ部の何れか他方に設けられ、前記第１斜面部と対向すると共に前記第１斜面部に接して前記鋼製耐震壁に水平力を伝達する第２斜面部と、
   を備える請求項１に記載の制震構造。
4. 前記調整機構が、前記応力伝達部及び前記ストッパ部の少なくとも一方に設けられ、積層枚数により前記応力伝達部と前記ストッパ部との間の距離を調整可能な調整板である請求項１に記載の制震構造。
5. 前記粘弾性ダンパは、上下の前記水平部材の何れか他方に固定される固定部材と、
   前記鋼製耐震壁に固定され前記固定部材と相対変位可能に連結される把持部材と、
   前記固定部材及び前記把持部材の何れか一方に固定されると共に前記固定部材と前記把持部材との間でせん断変形可能に把持される粘弾性体と、
   を備える請求項１〜４の何れか１項に記載の制震構造。
6. 前記鋼製耐震壁が波形鋼板である請求項１〜５の何れか１項に記載の制震構造。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の制震構造を備える建物。

Images