JP2010203152A

JP2010203152A - 制振パネル

Info

Publication number: JP2010203152A
Application number: JP2009050010A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Nanba; 隆行難波; Yoshihito Sakamoto; 義仁坂本; Yoshi Nakagawa; 佳中川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP5338382B2

Abstract

【課題】簡素な構成でエネルギー吸収能力の高い制振パネルを実現する。
【解決手段】柱３と梁４に囲まれた構面内において、せん断変形によりエネルギー吸収を行うエネルギー吸収要素（板材）５を有し、そのエネルギー吸収要素５が両側面をフランジ１８により補強され曲げ応力に対し弾性を保ち、その両端部を曲げモーメントが伝達可能な状態で接合部材６に接合されることにより構成される制振装置１が構面中央に配置されており、制振装置１の隅部と柱梁接合部２０が初期張力を導入可能な細長比２５０超の斜材２（２ａ、２ｂ）を介して連結され、制振装置１は斜材２の引張力の作用でエネルギー吸収要素５がせん断降伏してエネルギー吸収を行うことを特徴とする制振パネル。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築物に設置し、地震、風等の外力に対する建築物の応答を低減させて、振動を抑制する制振パネルに関するものである。

地震等の外力から建築物を保護する技術として、例えば、非特許文献１には、軽量鉄骨構造において、柱と梁に囲まれた構面内に、対角にブレース（斜材）を配置して耐震パネルを構成し、それによって、地震等の外力が作用した際に、建築物に発生する水平力に抵抗するようにしたものが示されている。

また、特許文献１には、左右の柱間に斜めおよび水平の枠材を取り付け、中央のエネルギー吸収部に変形を集中させることでエネルギー吸収を行うものが示されている。

また、特許文献２、３には、構面内に鋼板パネルをエネルギー吸収要素とした制振装置を配置し、四隅を柱梁接合部と斜材を介して連結したものであって、斜材からの引張・圧縮の繰返し応力により制振装置にせん断変形を生じさせることにより、エネルギー吸収を行うものが示されている。

また、特許文献４には、構面内に制振装置（粘弾性ダンパー）を配置し、柱梁接合部と斜材を介して連結するものであって、上下斜材の相対変位により粘弾性体がエネルギー吸収を行うものが示されている。

特開平０９−２７３３２９号公報特開平１１−０６２３０６号公報特開平２０００−０４５５６０号公報特開平２００８−００７９３５号公報

伊藤均、他６名、「ＮＫＫフレームキットの構造性能」、ＮＫＫ技報、Ｎｏ．１７５（２００１年１２月）、ｐ．２１〜２５

しかし、上記の非特許文献１に示された耐震パネルにおいては、軽量鉄骨構造で使用されるブレースは細径であることから、座屈により圧縮力を支持できない。あらかじめターンバックル等で張力を与えているが、相殺できる応力に限界がある。また、ブレースの引張降伏によるエネルギー吸収が可能であるが、その後はスリップ形の履歴となり、制振構造に対してエネルギー吸収能力が劣る。また、ブレース型の制振装置を配置する場合、圧縮座屈を発生させないための機構が必要となる。

特許文献１に記載のものでは、枠材を柱に固定するために加工が必要であることと、部材数が増えるためコスト増となる可能性がある。また柱と梁の接合部の剛性が確保されていないとエネルギー吸収部に変形が集中しない可能性がある。

また、特許文献２、３に記載のものでは、座屈補剛用の板に囲まれた鋼板パネルのせん断変形によりエネルギー吸収を行う制振装置を構面内に配置するが、この形式では斜材が座屈し圧縮力が伝達できない場合、パネルには引張力のみが作用し、繰り返し荷重が作用する場合に十分なエネルギー吸収が出来ない。

また、特許文献４に記載のものは、長孔とピンの作用により制振装置の水平方向の変形を抑制するものであるが、装置の左右両辺の距離が一定に保たれるため、必ず一方の斜材には圧縮方向の変形を生じさせる。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、簡素な構成でエネルギー吸収能力の高い制振パネルを実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］柱と梁に囲まれた構面内において、エネルギー吸収要素としてせん断変形によりエネルギー吸収を行う板材を有し、前記エネルギー吸収要素が両側面をフランジにより補強され曲げ応力に対し弾性を保ち、その両端部を曲げモーメントが伝達可能な状態で接合部材に接合されることにより構成される制振装置が構面中央に配置されており、制振装置の隅部と柱梁接合部が初期張力を導入可能な細長比２５０超の斜材を介して連結され、制振装置は前記斜材の引張力の作用で前記エネルギー吸収要素がせん断降伏してエネルギー吸収を行うことを特徴とする制振パネル。

［２］前記エネルギー吸収要素を低降伏点鋼で構成することを特徴とする前記［１］に記載の制振パネル。

本発明の制振パネルは、制振装置の対角に引張力を作用させることで、もう一方の対角線が変形前よりも縮まり、従来のブレース構造では圧縮応力が生じる方向の斜材に大きな圧縮応力が作用しないため、繰り返し荷重が作用する場合に、荷重の方向が変化した直後に斜材の応力が引張に切り替わり、斜材に座屈補剛を施すことなく安定したエネルギー吸収が可能となる。また、エネルギー吸収部位に引張力が作用する場合でも両側面のフランジが応力を負担するため、エネルギー吸収部位の劣化が小さい。

本発明の基本的概念を説明するための図である。本発明の実施形態１を示す図である。本発明の実施形態２を示す図である。

まず、本発明の基本的な考え方を述べる。

図１（ａ）は、本発明に係る制振パネルの概念図である。本発明に係る制振パネルにおいては、柱３、梁４に囲まれた構面内に制振装置１を配置し、その４隅と柱梁接合部２０の間に斜材２（２ａ、２ｂ）を配し、引張力を伝達可能とする。制振装置１は内部のエネルギー吸収要素（板材）のせん断変形により、４隅の接合部を結んだ直線は、内角の変化する平行四辺形と同様の変形状態となる。そのため、構面に水平力が作用し層間変形が生じる場合、図１（ｂ）に示す従来構造において一方の斜材２ａに圧縮力が作用する状況においても、本発明の場合は制振装置１の変形により斜材２ａの縮み変形が小さいか、あるいは逆に伸びが生じることで、座屈を生じにくくなる。そのため、変形後に逆方向の水平力が生じ、圧縮側斜材２ａが引っ張られる場合も、直ちに応力を負担することが可能となり、安定した履歴を有する制振パネルを形成できる。

そして、上述したように、本発明の制振パネルにおいては、斜材２に作用する圧縮力が小さくなるようにしており、逆に言えば、斜材２が圧縮力を負担することは期待していないので、建築基準法施工令の規定によって鉄骨造では圧縮材として使用されない細長比が２５０超えの細長くて軽量の部材を斜材２に使用しても制振性能の低下が少ない。

また、斜材２に初期張力を導入することで、斜材２に圧縮応力が生じない構造とすることが出来る。

また制振装置１の回転によるロスを防ぐため、斜材２ａ、２ｂはそれぞれ一直線上に配置することが望ましい。

次に、本発明の具体的な実施形態を説明する。

（実施形態１）
図２は、本発明の実施形態１に係る制振パネルを示すものであり、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｄ）は制振装置の拡大図である。

この実施形態１においては、制振装置１ａが、エネルギー吸収要素（板材）５と、フランジ１８からなるＨ形鋼を縦に配置し、その上下両脇に接合部材６を接合した構造である。なお、図２（ｄ）中の１０はリブ（スチフナ）である。

ここで、エネルギー吸収要素５は低降伏点鋼で構成することが望ましい。そして、エネルギー吸収要素５のせん断降伏時に接合部材６の変形が小さくなるよう、接合部材６およびその接合部の剛性、耐力を十分確保することが望ましい。また、エネルギー吸収要素５のせん断降伏時に引張力と曲げモーメントの作用によりフランジ１８が降伏および局部座屈しないよう設計することが望ましい。

そして、接合部材６には斜材２との接合用孔１２を有しており、制振装置１は斜材２を介して柱３、梁４に囲まれた構面内に配置される。斜材２は両端に羽子板１４が接合され、羽子板１４と制振装置１がボルト接合される。また、４本の斜材のうち、一直線上でない２本の中間部にターンバックル１３が配置され、初期張力を導入可能とする。

（実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る制振パネルを示すものであり、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｄ）は制振装置の拡大図である。

この実施形態２においては、制振装置１ｂが、エネルギー吸収要素（板材）５と、フランジ１８からなるＨ形鋼を横向きに２本配置し、それぞれの両端に接合部材６を接合した構造である。なお、図３（ｄ）中の１０はリブ（スチフナ）である。

なお、その他の構造は、上述した実施形態１と同様である。

１制振装置
１ａ、１ｂ制振装置
２斜材（ブレース）
２ａ圧縮側の斜材
２ｂ引張側の斜材
３柱
４梁
５板材（エネルギー吸収要素）
６接合部材
１０リブ（スチフナ）
１２斜材との接合部
１３ターンバックル
１４羽子板
１８フランジ
２０柱梁接合部

Claims

柱と梁に囲まれた構面内において、エネルギー吸収要素としてせん断変形によりエネルギー吸収を行う板材を有し、前記エネルギー吸収要素が両側面をフランジにより補強され曲げ応力に対し弾性を保ち、その両端部を曲げモーメントが伝達可能な状態で接合部材に接合されることにより構成される制振装置が構面中央に配置されており、制振装置の隅部と柱梁接合部が初期張力を導入可能な細長比２５０超の斜材を介して連結され、制振装置は前記斜材の引張力の作用で前記エネルギー吸収要素がせん断降伏してエネルギー吸収を行うことを特徴とする制振パネル。
前記エネルギー吸収要素を低降伏点鋼で構成することを特徴とする請求項１に記載の制振パネル。