JP2015183802A - 制震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製品サイズを大型化させることなく、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での鋼板の移動を好適に防止して優れた座屈防止機能を発揮させる。
【解決手段】建物のフレーム内でフレーム面と平行となる鋼板１１，１２と、各鋼板１１，１２間に接着される粘弾性体１３と、を備え、各鋼板１１，１２を、フレームを形成する一方の横架材１Ａ側と他方の横架材１Ｂ側とに交互に連結してなる制震装置１０において、中鋼板１１と横架材１Ａ側との連結部分に、最外に位置する外鋼板１２，１２の外側に位置して当該鋼板１２，１２の外側への移動を規制する外側変形防止板１８と、鋼板１１，１２の間に位置して外鋼板１２の内側への移動を規制する内側変形防止部１７とをそれぞれ設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、鉄骨構造等の建物のフレーム内に設けられる壁型の制震装置に関する。

建物のフレーム内に設けられる制震装置としては、特許文献１に開示のように、上側の横架材に対して固定される第１制振板と、下側の横架材に対して固定されて第１制振板の厚み方向両側に位置する一対の第２制振板と、これら制振板の間に介在される粘弾性体とからなる壁型のものが知られている。特にここでは、フレーム面外への変形（座屈）を防止するために、第２制振板の両側に設けた一対のアングル部材を、制振板を貫通するボルトで連結して、第２制振板を両側から拘束するようにしている。また、特許文献２には、粘弾性体を挟む各プレートにおける横架材への固定側の端部に、端部が相手側のプレートの厚み方向の外側に位置して当該プレートの厚み方向の外側への移動を規制する座屈防止板をそれぞれ設けた制震装置が開示されている。

特開２００４−２７０２０８号公報 特開２０１３−２３４４５５号公報

特許文献１の制震装置においては、第１制振板におけるボルトの貫通部分を横長の長孔とする必要があるが、粘弾性体のエリアで可動範囲が大きくなるとボルトとの干渉を避けるために長孔を長くする必要が生じ、長孔で削られる粘弾性体の面積を確保するために製品サイズの大型化を余儀なくされる。
特許文献２の制震装置においては、座屈防止板の採用によって長孔を設ける必要がなくなるが、専ら外側（フレームの厚み方向中心から離れる側）への変形を防止できるにとどまり、内側（フレームの厚み方向中心に近づく側）への変形防止には至らない。

そこで、本発明は、製品サイズが大型化することなく、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での鋼板の移動を好適に防止でき、座屈防止機能に優れた制震装置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、建物のフレーム内でフレーム面と平行となる３枚以上の鋼板と、各鋼板間に接着される粘弾性体と、を備え、各鋼板を、フレームを形成する一方の横架材側と他方の横架材側とに交互に連結してなる制震装置であって、鋼板と横架材側との上下の連結部分の少なくとも一方に、最外に位置する鋼板の外側に位置して当該鋼板の外側への移動を規制する外側変形防止板と、鋼板の間に位置してその外側の鋼板の内側への移動を規制する内側変形防止板とをそれぞれ設けたことを特徴とするものである。
なお、本発明でいう「外側」とは、フレーム面との直交方向でフレーム中心から離れる側を指し、「内側」とは、フレーム面との直交方向でフレーム中心に近づく側を指す。
請求項２に記載の発明は、請求項１の構成において、連結部分に、横架材側と鋼板とを連結する連結部材を設けて、連結部材に外側変形防止板と内側変形防止板とをそれぞれ設けたことを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２の構成において、連結部材は、横架材側と一体に設けられることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３の構成において、連結部材は、内側変形防止板と兼用されることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、外側変形防止板は、水平方向へ断続的に複数設けられることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での最外の鋼板の移動を好適に防止可能となり、優れた座屈防止機能を発揮できる。また、内側変形防止板と外側変形防止板との何れも粘弾性体に干渉せず、ダンパー部分に組み込まれないため、製品サイズが大型化することもない。
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、連結部材に内側変形防止板と外側変形防止板とをそれぞれ設けたことで、連結部材の取付と同時に内側変形防止板と外側変形防止板とによる移動規制がなされ、施工が容易となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加えて、連結部材を横架材側と一体に設けたことで、連結部材自体の取付作業が不要となり、施工手順が削減できる。
請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加えて、連結部材を内側変形防止板と兼用したことで、部品点数が少なくなってコスト削減に繋がり、重量アップも抑えられる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、外側変形防止板を水平方向へ断続的に複数設けたことで、最小限の構成で外側変形防止が可能となり、ここでも重量アップを抑えることができる。

形態１の制震装置の説明図である。 形態１の制震装置の拡大図で、（Ａ）が側面、（Ｂ）が正面をそれぞれ示す。 形態１の連結部材の説明図で、（Ａ）が側面、（Ｂ）が正面をそれぞれ示す。 形態２の制震装置の拡大図で、（Ａ）が側面、（Ｂ）が正面をそれぞれ示す。 形態２の連結部材の説明図で、（Ａ）が側面、（Ｂ）が正面をそれぞれ示す。 形態３の制震装置の拡大図で、（Ａ）が側面、（Ｂ）が正面をそれぞれ示す。 形態３の連結部材の説明図で、（Ａ）が連結部材の側面及び正面、（Ｂ）が外側変形防止板の側面及び正面をそれぞれ示す。 形態４の制震装置の拡大図で、（Ａ）が側面、（Ｂ）が正面をそれぞれ示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、制震装置の一例を示す説明図、図２はその拡大図で、制震装置１０は、鉄骨構造の左右の柱（図示略）の間に架設される梁等の上下の横架材１Ａ，１Ｂの間、すなわちフレーム内に配置される。ここでは上側の横架材１Ａの下面に、正面視縦長長方形の上取付板２が固定され、上取付板２の下端に、水平方向の横板部３ａとその中央に位置する鉛直方向の縦板部３ｂとからなるＴ字状の上受け板３が固定されている。一方、下側の横架材１Ｂの上面には、正面視縦長長方形の下取付板４が固定され、下取付板４の上端に、水平方向の横板部５ａとその中央に位置する鉛直方向の縦板部５ｂとからなる逆Ｔ字状の下受け板５が固定されている。この上下受け板３，５の間に制震装置１０が設けられている。

制震装置１０は、正面視が横長長方形で上受け板３の縦板部３ｂと同じ厚さとなり、フレームの厚み方向の中心に位置する中鋼板１１と、その中鋼板１１の厚み方向の前後に位置する同形状の一対の外鋼板１２，１２とを、互い違いで上下にずらした状態で重ね合わせて、両鋼板１１，１２の重合部分にそれぞれ正面視が横長長方形の粘弾性体１３，１３（図１，２の網掛け部分）を接着した積層構造となっている。ここでは中鋼板１１の上部を連結部材１４，１４を介して上受け板３に連結し、外鋼板１２，１２の下部を下受け板５に連結している。

連結部材１４，１４は、図３にも示すように、上側で上受け板３の縦板部３ｂを挟み、下側で中鋼板１１の上部を挟んでフレームの厚み方向の前後に配置される正面視横長長方形の板体で、縦板部３ｂと中鋼板１１とは、それぞれ左右方向に並べた４つのボルト１５及びナット１６によって連結されている。１４ａ，１４ａ・・はボルト１５の貫通孔である。
また、各連結部材１４の下端は、外鋼板１２の上端を超えて下方へ突出し、取付状態で中鋼板１１と外鋼板１２との間に差し込まれる内側変形防止部１７となっている。すなわち、連結部材１４が内側変形防止板を兼用するものである。

そして、各連結部材１４の外面で下側のボルト１５，１５の間には、３つの外側変形防止板１８，１８・・が固着されている。この外側変形防止板１８は、上端が各連結部材１４の外面に連結され、上側が連結部材１４の外側へ膨出した後、連結部材１４と平行に下降する帯状で、下端を外鋼板１２の外側に近接させている。ここでは中央側の２つのボルト１５，１５の間隔が広いことから、中央の外側変形防止板１８を左右よりも幅広としている。

ここで、各連結部材１４は、粘弾性体１３よりも厚みが小さくなっており、内側変形防止部１７が中鋼板１１と外鋼板１２との間へ差し込まれた状態で、外鋼板１２との間に隙間を生じさせている。また、外側変形防止板１８の下端と外鋼板１２との間にも隙間が生じるようになっている。これらの隙間は、フレームの厚み方向の内外双方への外鋼板１２の移動を有効に防止するために、粘弾性体１３の厚みの半分以下で設定されている。従って、例えば粘弾性体１３の厚みが９ｍｍであれば、内側変形防止部１７と外鋼板１２との隙間は３ｍｍ程度で設定され、外側変形防止板１８と外鋼板１２との隙間は１〜４ｍｍで設定される。
一方、下側の連結部分において、外鋼板１２，１２の下部は、下受け板５の縦板部５ｂを挟んで、左右方向に並べた４つのボルト１９及びナット２０によって固定されている。この縦板部５ｂは、中鋼板１１と２層の粘弾性体１３，１３とを合わせた厚みとなっている。この固定状態で、中鋼板１１の下端は縦板部５ｂには接触しない。

以上の如く構成された制震装置１０においては、地震等によってフレームが水平方向に変位すると、上下の横架材１Ａ，１Ｂが相反方向で水平に変位し、上取付板２を介して横架材１Ａに連結される中鋼板１１と、下取付板４を介して横架材１Ｂに連結される外鋼板１２，１２とを同様に相反方向で水平に変位させる。これにより、粘弾性体１３，１３がせん断変形して減衰作用を生じさせる。

このとき、連結部材１４，１４の内側変形防止部１７は、内鋼板１１と外鋼板１２，１２との間に位置しているため、フレームの厚み方向の変位によって外鋼板１２，１２が内側（中鋼板１１側）へ移動しようとしても、内側変形防止部１７によって規制されることになる。また、外側変形防止板１８の下端が外鋼板１２の外側に位置しているため、フレームの厚み方向の変位によって外鋼板１２，１２が面外（外側）へ移動しようとしても、外側変形防止板１８，１８によって規制されることになる。

このように、上記形態１の制震装置１０によれば、中鋼板１１と横架材１Ａ側との連結部分に、最外に位置する外鋼板１２，１２の外側に位置して当該鋼板１２，１２の外側への移動を規制する外側変形防止板１８と、鋼板１１，１２の間に位置して外鋼板１２の内側への移動を規制する内側変形防止部１７とをそれぞれ設けたことで、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での外鋼板１２の移動を好適に防止可能となり、優れた座屈防止機能を発揮できる。また、内側変形防止部１７と外側変形防止板１８との何れも粘弾性体１３に干渉せず、ダンパー部分に組み込まれないため、製品サイズが大型化することもない。

特にここでは、横架材１Ａ側と中鋼板１１とを連結する連結部材１４に内側変形防止部１７と外側変形防止板１８とをそれぞれ設けているので、連結部材１４の取付と同時に内側変形防止部１７と外側変形防止板１８とによる移動規制がなされ、施工が容易となる。
また、連結部材１４は、内側変形防止部１７を備えて内側変形防止板と兼用されているので、部品点数が少なくなってコスト削減に繋がり、重量アップも抑えられる。
さらに、外側変形防止板１８は、水平方向へ断続的に複数設けられることで、最小限の構成で移動規制が可能となり、ここでも重量アップを抑えることができる。

なお、上記形態１において、内側変形防止部は櫛歯状として外側変形防止板と同様に水平方向へ断続的に形成することもできる。
また、外側変形防止板は、数の増減は勿論、水平方向に繋がる一枚板で形成することもできる。
さらに、連結部材の下端を断続的に切り起こし形成して、内側を内側変形防止部、外側を外側変形防止部として使用することも可能である。

次に、本発明の他の形態を説明する。但し、形態１と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明は省略する。
［形態２］
図４に示す制震装置１０Ａにおいては、上受け板３の縦板部が省略されて、図５に示すように、横板部３ａの下面に連結部材１４，１４が、中鋼板１１の厚みと同じ間隔をおいて直接連結されている。従って、ここでの連結部材１４は形態１のものよりも上端が長くなっている。他は形態１と同じである。

よって、地震等によってフレームが水平方向に変位し、制震装置１０Ａによる震動エネルギーの減衰の際、フレームの厚み方向の変位によって外鋼板１２，１２が内側へ移動しようとしても、内側変形防止部１７によって規制されることになる。また、外側変形防止板１８の下端が外鋼板１２の外側に位置しているため、フレームの厚み方向の変位によって外鋼板１２，１２が外側へ移動しようとしても、外側変形防止板１８，１８によって規制されることになる。

このように、上記形態２の制震装置１０Ａによれば、中鋼板１１と横架材１Ａ側との連結部分に、最外に位置する外鋼板１２，１２の外側に位置して当該鋼板１２，１２の外側への移動を規制する外側変形防止板１８と、鋼板１１，１２の間に位置して外鋼板１２の内側への移動を規制する内側変形防止部１７とをそれぞれ設けたことで、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での外鋼板１２の移動を好適に防止可能となり、優れた座屈防止機能を発揮できる。また、連結部材１４の内側変形防止部１７と外側変形防止板１８との何れも粘弾性体１３に干渉せず、ダンパー部分に組み込まれないため、製品サイズが大型化することもない。

特にここでは、連結部材１４，１４を横架材１Ａ側の上受け板３と一体に設けているので、連結部材１４自体の取付作業が不要となり、施工手順が削減できる。また、連結部材１４に内側変形防止部１７と外側変形防止板１８とをそれぞれ設けているので、鋼板１１，１２の取付と同時に内側変形防止部１７と外側変形防止板１８とによる移動規制がなされ、施工が容易となる。
さらに、連結部材１４は、内側変形防止部１７を備えて内側変形防止板と兼用されているので、部品点数が少なくなってコスト削減に繋がり、重量アップも抑えられる。
そして、外側変形防止板１８は、水平方向へ断続的に複数設けられることで、最小限の構成で移動規制が可能となり、ここでも重量アップを抑えることができる。

なお、上記形態２においても、内側変形防止部は櫛歯状として外側変形防止板と同様に水平方向へ断続的に形成することもできる。
また、外側変形防止板は、数の増減は勿論、水平方向に繋がる一枚板で形成することもできる。
さらに、連結部材の下端を断続的に切り起こし形成して、内側を内側変形防止部、外側を外側変形防止部として使用することも可能である。

［形態３］
図６に示す制震装置１０Ｂにおいては、図７（Ａ）にも示すように上受け板３の横板部３ａに連結部材１４，１４が直接連結されるのは形態２と同じであるが、ここでは外側変形防止板２１，２１が連結部材１４，１４と別体となって、図７（Ｂ）にも示すように、連結部材１４の外側に重なる重合部２１ａと、重合部２１ａの下端から外側へ膨出してから下降する垂下部２１ｂとを折曲形成した横長長方形の一枚板となっている。２１ｃ，２１ｃ・・は重合部２１ａに設けたボルト１５の貫通孔で、各重合部２１ａが上側のボルト１５及びナット１６によって各連結部材１４と連結されることで、各垂下部２１ｂの下端が外鋼板１２，１２の外側に近接するものである。

よって、地震等によってフレームが水平方向に変位し、制震装置１０Ｂによる震動エネルギーの減衰の際、フレームの厚み方向の変位によって外鋼板１２，１２が内側へ移動しようとしても、内側変形防止部１７によって規制されることになる。また、外側変形防止板２１の垂下部２１ｂが外鋼板１２の外側に位置しているため、フレームの厚み方向の変位によって外鋼板１２，１２が外側へ移動しようとしても、外側変形防止板２１，２１によって規制されることになる。

このように、上記形態３の制震装置１０Ｂによれば、中鋼板１１と横架材１Ａ側との連結部分に、最外に位置する外鋼板１２，１２の外側に位置して当該鋼板１２，１２の外側への移動を規制する外側変形防止板２１と、鋼板１１，１２の間に位置して外鋼板１２の内側への移動を規制する内側変形防止部１７とをそれぞれ設けたことで、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での外鋼板１２の移動を好適に防止可能となり、優れた座屈防止機能を発揮できる。また、連結部材１４の内側変形防止部１７と外側変形防止板２１との何れも粘弾性体１３に干渉せず、ダンパー部分に組み込まれないため、製品サイズが大型化することもない。

特にここでは、連結部材１４，１４を横架材１Ａ側の上受け板３と一体に設けているので、連結部材１４自体の取付作業が不要となり、施工手順が削減できる。
また、連結部材１４は、内側変形防止部１７を備えて内側変形防止板と兼用されているので、部品点数が少なくなってコスト削減に繋がり、重量アップも抑えられる。

なお、この形態３では、外側変形防止板２１を上側のボルト１５及びナット１６によって連結部材１４に取り付けているが、上下の幅を短くして下側のボルト１５及びナット１６によって連結部材１４に取り付けるようにしてもよい。このようにすれば外側変形防止板２１に加わるモーメントが小さくて済み、外側変形防止板２１自体の変形や損傷が起きにくくなる。
また、ここでも内側変形防止部は櫛歯状として水平方向へ断続的に形成することもできる。
さらに、外側変形防止板は、一枚板とせず、形態１，２のように複数の小幅の外側変形防止板を水平方向へ断続的に連結部材へ連結することもできる。

［形態４］
図８に示す制震装置１０Ｃにおいては、外鋼板１２，１２の外側にさらに最外鋼板２２，２２が配置されて５枚の鋼板１１，１２，２２間に４層の粘弾性体１３，１３・・が積層される構造となっている。最外鋼板２２，２２は、上端を外鋼板１２，１２よりも上方へ突出させて、外鋼板１２，１２よりも上方位置でボルト１５及びナット１６によって中鋼板１１及び連結部材１４，１４と連結されているが、連結部材１４と最外鋼板２２との間には、各ボルト１５が貫通するリング状のスペーサ２３が介在されて、連結部材１４と最外鋼板２２との間隔が保持されている。このボルト１５、ナット１６及びスペーサ２３を用いた連結によって最外鋼板２２の内外への移動は規制される。中鋼板１１と外鋼板１２との間に連結部材１４の内側変形防止部１７が差し込まれるのは他の形態と同じである。

一方、ここでは外鋼板１２，１２の外側に、上端が外鋼板１２と最外鋼板２２との間に差し込まれる正面視横長長方形の内側変形防止板２４，２４が、ボルト１９及びナット２０によって外鋼板１２と共に下受け板５に連結されている。また、内側変形防止板２４，２４の外側には、下端縁が内側変形防止板２４の外面に固着されて外側へ膨出した後、上向きに突出して上端縁を最外鋼板２２の外側に位置させる外側変形防止板２５，２５が設けられている。

よって、地震等によってフレームが水平方向に変位し、制震装置１０Ｃによる震動エネルギーの減衰の際、制震装置１０Ｃの上側においては、連結部材１４，１４の内側変形防止部１７が内鋼板１１と外鋼板１２，１２との間に位置しているため、外鋼板１２，１２の内側への移動は規制される。また、最外鋼板２２は、ボルト１５，ナット１６及びスペーサ２３によって連結部材１４に連結されているため、内外への移動は規制される。
一方、制震装置１０Ｃの下側において、外鋼板１２と最外鋼板２２との間には、内側変形防止板２４が位置しているため、最外鋼板２２の内側への移動は規制される。また、最外鋼板２２の外側には、外側変形防止板２５が位置しているため、最外鋼板２２の外側への移動は規制されることになる。

このように、上記形態４の制震装置１０Ｃによれば、外鋼板１２と横架材１Ｂ側との連結部分に、最外鋼板２２，２２の外側に位置して当該鋼板２２，２２の外側への移動を規制する外側変形防止板２５と、鋼板１２，２２の間に位置して最外鋼板２２の内側への移動を規制する内側変形防止部２４とをそれぞれ設けたことで、フレーム面と直交する外側と内側との双方向での最外鋼板２２の移動を好適に防止可能となり、優れた座屈防止機能を発揮できる。また、連結部材１４の内側変形防止部１７と内側変形防止板２４及び外側変形防止板２５との何れも粘弾性体１３に干渉せず、ダンパー部分に組み込まれないため、製品サイズが大型化することもない。

なお、上記形態４においても、内側変形防止板の上端を櫛歯状としたり、外側変形防止板を複数水平方向へ断続的に設けたり、一枚板を切り起こして内側を内側変形防止部、外側を外側変形防止部としたりする設計変更が可能である。

そして、上記形態１〜４に共通して、各形態では上側又は下側の連結部分にのみ外側変形防止板と内側変形防止板とを設けているが、上下の連結部分にそれぞれ外側変形防止板と内側変形防止板とを設けることもできる。
また、鋼板の数は上記形態に限らず、３枚以上であれば偶数枚であっても本発明は適用可能である。よって、内側変形防止板を複数設けて、最外の鋼板の移動規制に加えてその内側の鋼板の移動規制も行うようにしてもよい。
その他、フレームの構造も、上下受け板をなくして上下取付板に制震装置を直接又は連結部材を介して間接的に設置する構造とする等、適宜設計変更可能である。

１Ａ，１Ｂ・・横架材、２・・上取付板、３・・上受け板、４・・下取付板、５・・下受け板、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・制震装置、１１・・中鋼板、１２・・外鋼板、１３・・粘弾性体、１４・・連結部材、１７・・内側変形防止部、１８，２１，２５・・外側変形防止板、２２・・最外鋼板、２３・・スペーサ、２４・・内側変形防止板。

Claims (5)

1. 建物のフレーム内でフレーム面と平行となる３枚以上の鋼板と、各前記鋼板間に接着される粘弾性体と、を備え、各前記鋼板を、前記フレームを形成する一方の横架材側と他方の横架材側とに交互に連結してなる制震装置であって、
   前記鋼板と前記横架材側との上下の連結部分の少なくとも一方に、最外に位置する前記鋼板の外側に位置して当該鋼板の外側への移動を規制する外側変形防止板と、前記鋼板の間に位置してその外側の前記鋼板の内側への移動を規制する内側変形防止板とをそれぞれ設けたことを特徴とする制震装置。
2. 前記連結部分に、前記横架材側と前記鋼板とを連結する連結部材を設けて、前記連結部材に前記外側変形防止板と前記内側変形防止板とをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１に記載の制震装置。
3. 前記連結部材は、前記横架材側と一体に設けられることを特徴とする請求項２に記載の制震装置。
4. 前記連結部材は、前記内側変形防止板と兼用されることを特徴とする請求項２又は３に記載の制震装置。
5. 前記外側変形防止板は、水平方向へ断続的に複数設けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の制震装置。

Images