JP2018204398A - 制震補強架構柱の軸力導入装置 - Google Patents

Abstract

【課題】既存の、あるいは新設のコンクリート造、鉄骨造等の主構造体の構面外に、主構造体を制震補強する制震補強架構を主構造体の構面に平行に構築する際に、制震補強架構を構成する支柱が熱の影響で伸長することを防止する。【解決手段】平面上、前記支柱２を挟んだ位置、または包囲した位置に前記支柱２に平行に立設される補助柱８、８と、前記支柱２の最上部の前記支柱材２３上に設置され、前記補助柱８に接合される反力受け材９と、この反力受け材９に前記支柱２の軸方向に平行な方向の引張力を付与する軸力導入材１０から軸力導入装置７を構成し、軸力導入材１０が反力受け材９に引張力を付与するときに、その引張力の反力としての圧縮力を最上部の支柱材２３に軸方向に導入する。【選択図】図１

Description

本発明は例えば既存の、あるいは新設のコンクリート造、鉄骨造等の主構造体の構面外に、主構造体を制震補強する制震補強架構を主構造体の構面に平行に構築する際に、制震補強架構を構成する支柱が熱の影響で伸長することを防止するために、支柱に軸方向圧縮力を加える制震補強架構柱の軸力導入装置に関するものである。

例えば既存のコンクリート造躯体等の主構造体に耐震性能、あるいは制震性能を付与する目的で、主構造体の表面に接した状態、もしくは接近した状態で構築され、主構造体に接合される制震補強架構の例として、主構造体の構面外にその構面内水平方向に配列する支柱と、隣接する支柱材間に架設されるつなぎ梁を有する形態の補強架構がある（特許文献１〜３参照）。

この制震補強架構の各支柱は特許文献１の図３に示すように主構造体の構面内方向の層間変形に追従できるよう、鉛直方向に分離した複数本の支柱材からなり、上下に分離した支柱材間にはそれぞれの軸の向きを保ったまま両者間の相対水平移動を許容する、水平剛性の小さい絶縁装置（積層ゴム支承や滑り支承等）が介在させられる。絶縁装置は構面内水平方向に隣接する支柱材間の相対移動時に支柱材（の軸）が鉛直状態を維持するように、上下に隣接する支柱材間に配置される。

隣接する支柱の、レベルの相違する支柱材間には主構造体の層間変形に制震補強架構が追従したときの支柱材間の相対移動を利用して減衰力を発生するダンパーを組み込んだブレース（ダンパー一体型ブレース）が架設される。つなぎ梁は主構造体が構面内水平方向（桁行方向）に層間変形を生じたときに、その層間変形に制震補強架構が追従できるよう、制震補強架構を主構造体に一体構造化させるために、隣接する支柱材間に架設されながら、主構造体の梁やスラブ等、いずれかの躯体に接合される（特許文献１の段落００６６、図１１）。

主構造体の構面内水平方向に地震が発生し、その方向に主構造体に層間変形が生じたときには、主構造体の各階のスラブ等に接合された制震補強架構のつなぎ梁とつなぎ梁に接合されている支柱材が主構造体に追従して相対移動し（特許文献１の図３）、構面内水平方向に隣接する支柱材間に架設されているブレースのダンパーが伸縮することにより減衰力を発生し、振動エネルギを吸収する（特許文献１の段落００１９、００２８）。

ブレースは構面内水平方向に隣接する支柱の内、一方側の支柱の下方側の支柱材、もしくはその付近のつなぎ梁とそれに隣接する支柱の上方側、または下方側の支柱材、もしくはその付近のつなぎ梁との間に斜めに架設されるため（特許文献１の図３）、制震補強架構が主構造体の構面内方向の層間変形に追従するときには、ブレースが架設された隣接する支柱の支柱材間に軸方向の引張力と圧縮力が交互に作用する。ブレースが架設された隣接する支柱の支柱材とは、ブレースでつながれた支柱材を指す。

特許第４０３８４７２号公報（請求項１、段落００１３〜００２６、図１、図３） 特許第４５８５０４６号公報（請求項１、段落００２０〜００３５、図１〜図４） 特許第４８３７１４５号公報（請求項１、段落００１５〜００２１、図１、図９）

ここで、制震補強架構は屋外に配置されることで、支柱とつなぎ梁は日照による熱の影響で軸方向に伸縮する可能性があるが、複数層に亘り、絶縁装置を介して軸方向に連続する支柱に熱による伸縮の影響が現れ易く、上層程、伸縮量が蓄積する。支柱の伸長量が蓄積すれば、隣接する支柱の上層側と下層側間に架設されるブレースに内蔵されたダンパーの効きに影響を与える可能性もある。

本発明は上記背景より、主構造体の構面外に制震補強架構を配置する場合に、制震補強架構を構成する支柱が熱の影響で伸長することを防止する制震補強架構柱の軸力導入装置を提案するものである。

請求項１に記載の発明の制震補強架構柱の軸力導入装置は、柱・梁からなるフレームを有する主構造体の構面外にその構面に平行に配列し、互いに間隔を隔てて立設される支柱と、構面内水平方向に隣接する支柱間に架設されるつなぎ梁と、構面内水平方向に隣接する支柱間に架設される、ブレース本体にダンパーを組み込んだダンパー一体型ブレースを備え、前記支柱が鉛直方向に複数本の支柱材に分離し、上下に分離した支柱材間に両者間の相対水平移動を許容する絶縁装置が介在した、前記主構造体を制震補強するための制震補強架構が前記主構造体の前記フレームから距離を置いた位置に配置され、前記主構造体に接合された制震補強架構付き構造物において、
平面上、前記支柱を挟んだ位置、または包囲した位置に前記支柱に平行に立設される補助柱と、前記支柱の最上部の前記支柱材上に設置され、前記補助柱に接合される反力受け材と、この反力受け材に前記支柱の軸方向に平行な方向の引張力を付与する軸力導入材とを備え、
前記軸力導入材は前記反力受け材に前記引張力を付与するときに、その引張力の反力としての圧縮力を前記最上部の前記支柱材に軸方向に導入することを構成要件とする。

制震補強架構１の複数本の支柱２は図１１に示すように主構造体６の構面に平行に、構面内水平方向に互いに間隔を隔てて配列し、各支柱２は鉛直方向に複数本の支柱材２１〜２３に分離する。上下に分離した支柱材２１、２２（２２、２３）間には両者間の相対水平移動を許容しながら、相対水平移動後に原位置に復帰させる絶縁装置５が介在する。同一レベルで水平方向に隣接する支柱材２１、２１（２２、２２（２３、２３））間には両支柱材２１、２１を互いにつなぎ、相対水平移動時にも両支柱材２１、２１の軸線が鉛直方向を向くように両支柱材２１、２１を保持するつなぎ梁３が架設される。

レベルを異にして隣接する支柱材２１、２２（２２、２３）間にはその隣接する支柱材２１、２２（２２、２３）間の相対水平移動時に、支柱材２１、２２（２２、２３）間の距離の変化に応じて伸縮し、その相対移動量、または相対速度に応じた減衰力を発生するダンパー４２を内蔵したダンパー一体型ブレース（以下、ブレース）４が架設される。「構面内水平方向」は主構造体６の桁行方向を指し、主構造体６のスパン方向は構面外方向になる。

制震補強架構１は少なくともいずれかの支柱２において主構造体６の柱６１に接合されるが、主構造体６の層間変形時の主構造体６からの水平せん断力を制震補強架構１に伝達させるために、制震補強架構１は図１、図１２に示すようにつなぎ梁３においても主構造体６の梁やスラブ、壁６２等の構造部材に接続スラブ３１を介して接合される。接続スラブ３１は主構造体６の構造部材とつなぎ梁３との間に構築され、双方に少なくとも水平せん断力の伝達が可能な状態に接合される。

請求項１における「制震補強架構柱」の「柱」は支柱２を指す。支柱２は主に鉄骨造、または鉄筋コンクリート造（鉄骨鉄筋コンクリート造を含む）である。また請求項１における「制震補強架構１が主構造体６のフレームから距離を置いた位置に配置される」の「フレーム」は主構造体６の制震補強架構１寄りの、構面内方向に平行な構面をなす、柱・梁等からなるフレームを指す。

請求項１における「平面上、」とは平面で見たときの状況を言い、「平面上、支柱２を挟んだ位置、または包囲した位置に支柱２に平行に立設される補助柱」とは、補助柱８が平面上、支柱２の周囲に均等に分散して配置されることを言う。１本の支柱２の周囲に配置される補助柱８の本数は２本に限られず、３本以上のこともある。補助柱８は最上部の支柱材２３上に直接、もしくは後述の中間部材１３等を挟んで間接的に、軸方向を鉛直方向に向けて設置される。反力受け材９は補助柱８に直接的に、またはつなぎ材１５等の中間部材を挟んで間接的に接合される。

請求項１における「軸力導入材が反力受け材に軸方向に平行な方向の引張力を付与するときに、引張力の反力としての圧縮力を最上部の支柱材に軸方向に導入する」とは、軸力導入材１０が反力受け材９に軸方向の引張力を付与するときの反力が最上部の支柱材２３に圧縮力として伝達され、支柱２に軸方向圧縮力が導入されることを言う。

軸力導入材１０は反力受け材９に軸方向の引張力を導入するときに利用する反力を最上部の支柱材２３に、引張力と逆向きに付与する機能を持てばよく、例えばＰＣ鋼材に張力（緊張力）を導入するセンターホールジャッキその他のジャッキも軸力導入材１０としては使用可能である。但し、ジャッキは反力受け材９への引張力の付与時に設置され、引張力の付与後には撤去（回収）されることから、図面では単純な構造で、撤去を必要としない雄ねじを軸力導入材１０として使用している。

図示しないが、軸力導入材１０としてジャッキを使用する場合、ジャッキは支柱材２３上に載置される等、支柱材２３に軸方向下向きに反力を付与可能に、下方へ係止した状態で、軸方向を鉛直方向に向けて設置される。ジャッキは反力受け材９を把持し、支柱材２３に反力を取りながら、支柱材２３の軸方向に伸長等することにより反力受け材９に軸方向引張力を導入しながら、支柱材２３に軸方向圧縮力を付与することになる。ジャッキの伸長による反力受け材９への引張力導入の結果、反力受け材９に接合された補助柱８に引張力が付与される。

軸力導入材１０が図示するような雄ねじの場合、反力受け材９には雄ねじが螺入する雌ねじ９ａを有する筒形に形成される。詳しくは棒状の軸力導入材１０の軸方向の少なくとも一部の区間の外周面に雄ねじ１０ａが形成され、反力受け材９の軸方向の少なくとも一部の区間に軸力導入材１０の雄ねじ１０ａが螺入する雌ねじ９ａが形成される（請求項２）。雌ねじ９ａが形成される反力受け材９の一部の区間は筒形に形成された区間であり、この筒形区間の内周面に雌ねじ９ａが形成される。

但し、最上部の支柱材２３には反力受け材９に螺入する軸力導入材１０から軸方向圧縮力が導入されることから、軸力導入材１０の下端部（突出部１０ｂ）は反力受け材９を貫通し、反力受け材９の下端面から突出することになる。この関係で、反力受け材９の中空の内周面は軸方向に連続し、その少なくとも一部の区間に軸力導入材１０の雄ねじ１０ａが螺入する雌ねじ９ａが形成される。

軸力導入材１０の反力受け材９への螺入は例えば図８等に示すように軸力導入材１０の上端部に形成された、図４に示す多角形状の頭部１０ｃにレンチ等の回転用工具１７を軸力導入材１０の軸方向に嵌合させ、軸力導入材１０の軸の回りに回転させることにより行われる。頭部１０ｃの多角形状は軸力導入材１０の軸に直交する方向に見たときの形状を言う。

反力受け材９は支柱２の最上部の支柱材２３上に、軸方向を鉛直方向に向けて設置され、軸力導入材１０の反力受け材９への螺入に伴う反力としての引張力を補助柱８に伝達するために、反力受け材９は補助柱８に（剛に）接合される（請求項１）。軸力導入材１０は反力受け材９への螺入に伴い、支柱材２３側へ移動し、反力受け材９に反力を取りながら、支柱材２３を鉛直方向下方側へ押し下げ、支柱２に軸方向圧縮力を付与する。反力受け材９は支柱材２３上に配置されるため、平面上、支柱２の周囲に配置される補助柱８とは、上記のように例えば補助柱８と反力受け材９間に架設されるつなぎ材１５を介して補助柱８に接合される。

軸力導入材１０は棒状であるから、軸力導入材１０の軸方向の先端（突出部１０ｂの下面）が直接、支柱材２３を鉛直方向下方側へ押す場合、軸力導入材１０からの圧縮力が支柱材２３の平面上の中央部に集中的に作用し得る状態になり、支柱材２３の断面の広範囲に、均等に分散させて作用させることができない可能性がある。

そこで、軸力導入材１０からの圧縮力を最上部の支柱材２３の断面の広範囲に分散させて作用させる上では、軸力導入材１０の下端部に、軸力導入材１０の材軸に直交する断面積より大きい断面積を持つ軸力伝達材１１を接続し、軸力導入材１１と最上部の支柱材２３との間に介在させることが合理的である（請求項３）。「接続」とは、基本的に軸力伝達材１１が軸力導入材１０に接合（固定）される場合と、軸力伝達材１１が軸力導入材１０に対し、軸回りに相対回転可能に連結される場合を含み、反力受け材９への螺入に伴う軸力導入材１０の軸方向圧縮力が軸力伝達材１１に伝達されるように接続されることを言う。

但し、軸力伝達材１１が軸力導入材１０に接合されていれば、軸力導入材１０の軸回りの回転時に軸力伝達材１１と最上部の支柱材２３の接触面（周面）に摩擦力による発熱の可能性があるため、この摩擦力の発生を回避する上では、軸力伝達材１１は軸力導入材１０に対し、軸回りの相対的な回転が自由なように、すなわち軸力導入材１０の回転時に軸力伝達材１１が回転しない状態に保たれるよう、両者の接触面に低摩擦材が介在させられることが望ましい。

この場合、軸力導入材１０の断面積より大きい断面積の軸力伝達材１１が軸力導入材１０の下端部に接続されることで、軸力導入材１０からの軸方向圧縮力が軸力伝達材１１の断面積分に分散して支柱材２３に伝達されるため、圧縮力を支柱材２３の断面上の一部に集中させることがなくなり、支柱材２３の全断面にほぼ均等に圧縮力を加えることが可能になる。圧縮力を均等に加えることは、軸力伝達材１１の断面積に支柱材２３の断面積と同等の大きさを持たせることで可能になる。

軸力伝達材１１の断面積は軸力導入材１０の断面積より大きければ、少なくとも軸力導入材１０が直接、支柱材２３を押圧する場合より圧力を分散させることができる。従って軸力伝達材１１の断面積が支柱材２３の断面積に近付く程、より均等に圧縮力を支柱材２３に付与することが可能である。

以上のように軸力導入材１０が反力受け材９に反力を取りながら、制震補強架構１の支柱２に軸方向圧縮力を導入することで、支柱２が日照を受けることによる熱に起因して伸長を生じにくくなるため、支柱２が熱伸縮を生じにくくなる。この結果、支柱２の熱伸縮が、隣接する支柱２の上層側と下層側間に架設されるブレース４のダンパー４２の効きに影響を与えことがなくなり、ダンパー４２の効きを低下させる事態を回避することが可能になる。

軸力導入材１０が支柱２に軸方向圧縮力を導入する一方、反力受け材９に軸方向引張力を付与することで、反力受け材９を通じて補助柱８に軸方向引張力が導入される。補助柱８に軸方向引張力が導入されることで、支柱２への圧縮力の付与後にも、補助柱８からの反力が常に支柱２に圧縮力として作用し続ける状態が得られる。この結果、回転用工具１７を常時、軸力導入材１０の頭部１０ｃに装着しておく必要から解放され、平常時には回転用工具１７を軸力導入材１０から外した状態にしておくことが可能になる。

制震補強架構１の支柱２が配列する（構面内）方向の水平力が発生したときには、前記のように絶縁装置５を挟んで分離した上下の支柱材２１、２２（２２、２３）が変形前と軸の方向を変えずに相対移動する（特許文献１の図３）。支柱２の周囲に配置される補助柱８は、支柱材２１、２１間の相対移動による支柱２の変形に追従して曲げ変形することになるため、補助柱８は支柱２の変形を阻害しないよう、少なくとも支柱２が変形しようとする方向の曲げ剛性は他の方向の曲げ剛性より低下させられる。

ここで、最上部の支柱材２３の上に設置される反力受け材９は補助柱８には、補助柱８との間に架設されるつなぎ材１５等を介して接合されることから、最上部の支柱材２３より上の区間では補助柱８と反力受け材９が支柱２全体との対比では変形しにくい、剛な架構を形成し易く、最上部の支柱材２３より上の区間において補助柱８の曲げ剛性を支柱２より低下させることの利点が生かされなくなる可能性がある。

そこで、最上部の支柱材２３と反力受け材９との間に両者間の相対水平移動を許容する絶縁装置１２を介在させることで（請求項４）、補助柱８に接合された反力受け材９が補助柱８と共に、最上部の支柱材２３に対して水平方向に相対移動し易い状態にすることができる。この結果、反力受け材９が補助柱８に接合されること自体が支柱２全体の変形を阻害することがなくなり、隣接する支柱２、２間に架設されるブレース４に内蔵されたダンパー４２の効きをよくし、ダンパー４２によるエネルギ吸収能力を向上させることが可能になる。

隣接する支柱と、隣接する支柱間に架設されるつなぎ梁とダンパー一体型ブレースを備えた制震補強架構において、最上部の支柱材の上に、支柱の周囲に配置される補助柱に接合される反力受け材を設置し、反力受け材に軸方向引張力を付与しながら、支柱材に軸方向圧縮力を導入する軸力導入材を組み合わせるため、軸力導入材が反力受け材に反力を取りながら、制震補強架構の支柱に軸方向圧縮力を導入することができる。この結果、支柱が熱による伸縮が生じにくくなるため、支柱の伸縮が隣接する支柱の上層側と下層側間に架設されるブレースのダンパーの効きに影響を与えことがなくなり、ダンパーの効きを低下させる事態を回避することができる。

制震補強架構の支柱と軸力導入装置、及び軸力導入装置を構成する反力受け材の周囲に配置され、軸力導入装置を構成する補助柱との関係を示した立面図である。 図１の側面図である。 （ａ）は制震補強架構を構成する支柱の最上部の支柱材上に設置される軸力導入装置の構成例を示した立面図であり、図１の一部拡大図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ線断面図である。 （ａ）は図３に示す連結材を示した平面図、（ｂ）は図３に示す保持材を示した立面図、（ｃ）は（ｂ）の底面図である。 （ａ）は図４に示す軸力導入装置の構成要素である軸力導入材を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）は図４に示す軸力導入装置の構成要素である反力受け材を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 （ａ）は図４に示す軸力導入装置の構成要素である軸力伝達材を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の平面図である。 支柱全体と最上部の支柱材上に設置された軸力導入装置の関係と、軸力導入材の頭部に回転用工具を嵌合させたときの状況を示した制震補強架構の立面図である。 図８のｘ−ｘ線断面図である。 支柱全体と、軸力導入装置を構成する補助柱の関係を示した立面図である。 主構造体の構面外に制震補強架構が配置され、制震補強架構のつなぎ梁が主構造体のスラブ等に接合された様子を示した斜視図である。 制震補強架構のつなぎ梁が主構造体の壁に接続スラブを介して接合されている状況を示した斜視図である。 図１１に示す制震補強架構を構成する支柱が３本の支柱材からなる場合に、主構造体に層間変形が生じ、制震補強架構の最下層より上の支柱材が水平方向に相対移動したときの様子を示した立面図である。 軸力導入装置と接続スラブの関係を示した斜視図である。

図１、図２は図１１に示すように柱・梁からなるフレームを有する主構造体６の構面外にその構面に平行に、主構造体６を制震補強するための制震補強架構１が主構造体６のフレームから距離を置いた位置に配置され、主構造体６に接合された制震補強架構付き構造物において、制震補強架構１を構成する支柱２に予め軸方向圧縮力を導入する軸力導入装置７の構成例を示す。主構造体６は既存の場合と新設の場合があり、種別的には鉄筋コンクリート造（鉄骨鉄筋コンクリート造を含む）と鉄骨造がある。

制震補強架構１は図１１〜図１３に示すように主構造体６の構面内水平方向に配列し、互いに間隔を隔てて立設される複数本の支柱２と、構面内水平方向に隣接する支柱２、２間に水平に架設されるつなぎ梁３と、構面内水平方向に隣接する支柱２、２間に、水平に対して傾斜して架設される、ブレース本体４１にダンパー４２を組み込んだダンパー一体型ブレース（以下、ブレース）４を基本的な構成要素として備える。

制震補強架構１は図１２に示すようにつなぎ梁３において主構造体６の梁やスラブ、壁６２等の構造部材に両者間に跨り、双方に少なくとも水平せん断力の伝達が可能な状態に接続スラブ３１を介して接合される。「少なくとも」とは、主構造体６と制震補強架構１との間の水平せん断力のみが伝達可能な場合と、水平せん断力の他、いずれかの回りの曲げモーメント、または鉛直荷重も伝達可能な場合があることを言う。

接続スラブ３１と壁６２及びつなぎ梁３との接合方法は両者間で水平せん断力が伝達可能であれば問われないが、図面では図１、図１２等に示すように接続スラブ３１と壁６２との間、及び接続スラブ３１とつなぎ梁３との間に跨ってそれぞれに埋設され、両者間でのせん断力の伝達が可能なせん断抵抗材３２を用いて接合している。図１、図１２等に示すせん断抵抗材３２はそれが接合する部材の双方に跨って定着される定着部とこれを貫通する棒状のアンカーから構成されている。

支柱２は図１１、図１３に示すように鉛直方向に複数本の支柱材２１〜２３に分離し、上下に分離した支柱材２１、２２（２２、２３）間に両者間の相対水平移動を許容する積層ゴム支承等の絶縁装置５が介在する。制震補強架構１は主構造体６の構面（フレームの構面内方向）に沿って付加的に設置されるため、主に鉄骨造で構築されるが、鉄筋コンクリート造の場合もある。

支柱２は最下部に位置する支柱材２１とその上に位置する上部の支柱材２２の、計２本の支柱材２１、２２からなる場合と、図１３に示すように最下部の支柱材２１とその上に位置する２本以上の上部の支柱材２２、２３の、計３本以上の支柱材２１〜２３からなる場合がある。全支柱材２１〜２３の内、最下部の支柱材２１は図１３に示すように制震補強架構１が主構造体６の層間変形に追従して変形するときにも相対移動せずに原位置に留まるため、主構造体６の柱６１に接合される。以下では最上部の支柱材を支柱材２３と、最下部の支柱材２１と最上部の支柱材２３の中間の支柱材を支柱材２２と言う。

絶縁装置５は図１３に示すようにそれが跨る上下の支柱材２１、２２（２２、２３）間の水平方向の相対移動を許容しながら、相対移動後に支柱材２１、２２（２２、２３）を相対移動前の状態に復帰させる状態（復元可能）に接合される。絶縁装置５として積層ゴム支承が使用される場合は、積層ゴム支承が復元装置を兼ね、積層ゴム支承以外の支承が使用される場合は、ばね等の復元装置が伴われる。

ブレース４は制震補強架構１内に、水平と鉛直に対して傾斜して架設されるため、ブレース４の一端部は例えば図１１に示すように構面内水平方向に隣接する支柱材２１、２１（２２、２２）の内、一方の支柱材２１（２２）、もしくはその支柱材２１（２２）寄りのつなぎ梁３に接続（連結）され、他端部は他方の支柱材２１（２２）の直下、または直上の支柱材２１（２２）、もしくはその支柱材２２（２１）寄りのつなぎ梁３に接続（連結）される。

図１３に示すように１本の支柱２が３本以上の支柱材２１〜２３からなる場合は、ブレース４の架設層が２層以上に亘ることから、最下層のブレース４の一端部は支柱材が２本の場合と同じく最下部の支柱材２１やつなぎ梁３に接続され、他端部は水平方向に隣接する最下部の支柱材２１の直上の支柱材２２やつなぎ梁３に接続される。その直上層のブレース４の一端部は最下部の支柱材２１の直上の支柱材２２やつなぎ梁３に接続され、他端はその支柱材２２に隣接する支柱材２２の直上の支柱材２３やつなぎ梁３に接続される。

ブレース４は図１１に示すように互いに軸方向に相対移動自在なブレース本体４１と、一方のブレース本体４１に内蔵され、他方のブレース本体４１に接続されるダンパー４２からなり、ブレース本体４１の端部に一体化したブラケットにおいて、例えば制震補強架構１の支柱２やつなぎ梁３に接合されたベースプレート等に一体化したガセットプレートに連結される。ブレース４はブレース本体４１がその両端間に作用する圧縮力と引張力によって相対移動するときにダンパー４２が減衰力を発生することにより構造体２の揺れを抑制する。ダンパー４２にはオイルダンパー（油圧シリンダ）等の粘性流体を用いたダンパーが使用される。

軸力導入装置７は平面上、支柱２を挟んだ位置、または包囲した位置に支柱２の軸線に平行に立設される補助柱８と、支柱２の最上部の支柱材２３上に直接、もしくは間接的に軸方向を鉛直方向に向けて設置され、補助柱８に直接、もしくは間接的に接合される反力受け材９と、反力受け材９に支柱２の軸方向に平行な方向の引張力を付与する軸力導入材１０を構成要素として備える。

補助柱８は制震補強架構１が図１３に示すような構面内方向の変形を生じたときの、上下の支柱材２１、２２（２２、２３）間の相対水平移動による支柱２の変形を阻害しないよう、支柱２の変形に追従するように変形する必要があるため、少なくとも制震補強架構１の構面内方向の、補助柱８の曲げ剛性は抑えられる。制震補強架構１の構面内方向は図１では補助柱８、８が並列する方向に直交する方向であり、図８ではブレース４とつなぎ梁３の架設方向である。

図面では制震補強架構１を構成する支柱２とつなぎ梁３に鋼材としてＨ形鋼を使用していることに倣い、補助柱８にもＨ形鋼を使用しているが、補助柱８にＨ形鋼を使用した場合、制震補強架構１の構面内方向に補助柱８が変形し易いよう、図８、図９に示すようにＨ形鋼の弱軸方向が制震補強架構１の構面内方向を向くように補助柱８が配置されることが適切である。但し、支柱２とつなぎ梁３、及び補助柱８はＨ形鋼である必要はない。

軸力導入材１０は反力受け材９に軸方向の引張力を導入しながら、そのときに取るべき反力を最上部の支柱材２３に作用させればよいため、反力受け材９に軸方向引張力を導入するジャッキ（センターホールジャッキ）も軸力導入材１０として使用可能であるが、図面では外周面に雄ねじ１０ａが形成された棒材を軸力導入材１０として使用している。

軸力導入材１０が棒材の場合、軸力導入材１０の軸方向の少なくとも一部の区間の外周面に雄ねじ１０ａが形成され、反力受け材９の軸方向の少なくとも一部の区間に、軸力導入材１０の雄ねじ１０ａが螺入する雌ねじ９ａが形成される。軸力導入材１０は反力受け材９の雌ねじ９ａへの螺入に伴い、最上部の支柱材２３を押し下げる働きをするため、図１、図３に示すように軸力導入材１０は反力受け材９を軸方向に貫通し、支柱材２３側の先端部（下端部）である突出部１０ｂが反力受け材９の下端面から突出し、支柱材２３に直接、もしくは図示するような後述の軸力伝達材１１と中間部材１３を介して間接的に接触する。反力受け材９の雌ねじ９ａは図６に示すように反力受け材９に軸方向に連続して形成される中空部の内周面に形成される。

反力受け材９の雌ねじ９ａへの軸力導入材１０の螺入は例えば図８、図９、図１４に示すような軸力導入材１０の径に対応した規模を持つ回転用工具１７を図４に示す軸力導入材１０の、多角形状の頭部１０ｃに着脱自在に嵌合させ、軸力導入材１０の軸の回りに回転させることにより行われる。

回転用工具１７の回転により軸力導入材１０が反力受け材９の雌ねじ９ａ内を上方から下方へ向かって螺入し、軸力導入材１０の、反力受け材９の下端から突出する突出部１０ｂの下端面が直接、または軸力伝達材１１を挟んで間接的に最上部の支柱材２３を鉛直方向下向きに押圧し、軸方向圧縮力を導入する。軸力導入材１０から、または軸力伝達材１１から支柱材２３に導入される軸方向圧縮力は後述の中間部材１３としての荷重計で計測され、管理される。軸力導入材１０の支柱材２３の押圧に伴い、軸方向圧縮力の反力が反力受け材９に軸方向引張力として付与される。

軸力導入材１０の反力受け材９への螺入に伴い、軸力導入材１０は反力受け材９に対して相対的に鉛直下方へ進もうとするため、反力受け材９は軸力導入材１０に対して相対的に上方へ浮き上がろうとする。反力受け材９の浮き上がりにより反力受け材９に接合された後述のつなぎ材１５が浮き上がろうとし、つなぎ材１５が接合された補助柱８に軸方向引張力が付与される。

軸力導入材１０の下方への移動時に反力受け材９に浮き上がりが生じるよう、反力受け材９の下端部は、軸力導入材１０の下端部が直接、接触する支柱材２３、または支柱材２３との間に介在する絶縁装置１２、もしくは図示するような中間部材１３、あるいは軸力導入材１０の下端部に接続される軸力伝達材１１には接合されずに分離し、単純に接触しているか、または支柱材２３等の上面から浮上している。

軸力導入材１０が反力受け材９（の中空部）を軸方向に貫通することから、反力受け材９の、軸力導入材１０が螺入する中空部の内周面は図６−（ａ）に示すように上端面から下端面まで軸方向に連続して形成されるが、雌ねじ９ａは少なくともその一部の区間に形成される。軸力導入材１０の雄ねじ１０ａはこの反力受け材９の雌ねじ９ａの形成区間に対応した区間、またはそれより長い区間に形成される。反力受け材９の下端部側には、雌ねじ９ａの形成区間に連続し、軸力導入材１０の突出部１０ｂに接続される軸力伝達材１１が下方から入り込む空洞部９ｂが形成されている。

反力受け材９は最上部の支柱材２３上に軸方向を鉛直方向に向け、上記のように直接、もしくは軸力伝達材１１や中間部材１３等を介して間接的に設置されるが、支柱材２３や軸力伝達材１１等には接合されず、反力受け材９の下端面は単に載置されるだけの状態にある。図面では支柱材２３上に、支柱材２３と反力受け材９との間に水平変位を生じさせる絶縁装置１２を設置し、絶縁装置１２上に中間部材１３を設置し、中間部材１３上に、軸力導入材１０に接続された軸力伝達材１１を載置し、接合している。この関係で、図示する例では反力受け材９の下端面は軸力伝達材１１の上面に接触しているか、上面から浮いている。

反力受け材９は周囲の補助柱８に、両者間に架設され、両者をつなぐつなぎ材１５を介して接合されることにより補助柱８に支持され、軸力導入材１０の螺入時の軸回りの回転に対して拘束される。また反力受け材９の下端面が中間部材１３や軸力伝達材１１等から分離していることで、軸力導入材１０が雌ねじ９ａに螺入するときに軸力導入材１０に対して浮き上がろうとすることで、軸力導入材１０から付与される軸方向引張力を補助柱８に伝達する。

上記のように図示する例では反力受け材９に軸方向に螺入してこれを貫通する軸力導入材１０の支柱材２３側の先端である突出部１０ｂが支柱材２３を鉛直下方へ押し下げる構造になっている。この関係で、軸力導入材１０先端の突出部１０ｂが支柱材２３に直接、もしくは間接的に接触するため、軸力導入材１０からの軸方向圧縮力が材軸に直交する断面全体に分散して作用するよう、支柱材２３上に、軸力導入材１０に接続される軸力伝達材１１を載置している。

この場合、軸力導入材１０の支柱材２３側に突出する突出部１０ｂが形成され、この突出部１０ｂが、軸力伝達材１１の上面側から軸方向に形成された挿通穴１１ａ内に挿入され、突出部１０ｂの先端が挿通穴１１ａの底に突き当たることで、軸力導入材１０から圧縮力が軸力伝達材１１に伝達される状態になる。軸力伝達材１１は軸力導入材１０から支柱材２３側へ向かう圧縮力を支柱材２３の上面に分散させて伝達させるよう、軸力伝達材１１の材軸に直交する断面積は軸力導入材１０の材軸に直交する断面積より大きい。

ここで、軸力導入材１０は反力受け材９への螺入時に反力受け材９に対して軸回りに回転するため、軸力伝達材１１が挿通穴１１ａにおいて軸力導入材１０の突出部１０ｂに接合されているとすれば、軸力導入材１０の回転と同時に軸力伝達材１１が支柱材２３に対して、または図示する例の場合の中間部材１３に対して回転し、両者の接触面に摩擦が発生する。このことから、軸力導入材１０の軸回りの回転時に突出部１０ｂから挿通穴１１ａに摩擦力が伝達されないよう、挿通穴１１ａと突出部１０ｂとの間に潤滑油やベアリング、樹脂コーティング剤等の低摩擦材が介在させられる等により、軸力伝達材１１は軸力導入材１０には接合されない（分離している）ことが適切である。

軸力導入材１０の下方に軸力伝達材１１が接続され、軸力伝達材１１の下方に上記の中間部材１３が配置される場合で、中間部材１３と支柱材２３との間に絶縁装置１２が介在させられる場合には、上記のように支柱材２３と反力受け材９との間に水平変位を生じさせられるよう、軸力伝達材１１は中間部材１３の上面上に載置され、接合、またはその他の手段により水平方向の移動を拘束された状態に保持される。図面では支柱材２３上に接合された絶縁装置１２の上に、軸力導入材１０から支柱２に導入されている軸方向圧縮力を管理するための中間部材１３としての上記した荷重計を介在させ、この中間部材１３の中心部に上面から形成された雌ねじ穴１３ａに、軸力伝達材１１の下面側に形成された凸部１１ｂの外周面に形成された雄ねじ１１ｃを螺合させている。

この場合、軸力伝達材１１は雄ねじ１１ｃの雌ねじ穴１３ａへの螺合により中間部材１３に接合され、中間部材１３に対して水平方向の移動を拘束された状態になる。軸力伝達材１１は中間部材１３の上面上に載置されながら中間部材１３に接合され、中間部材１３はその下に配置される絶縁装置１２の上部フランジ１２ａにボルト１４等により接合され、上部フランジ１２ａに一体化する。

図示するように軸力伝達材１１の下に絶縁装置１２が配置された場合、絶縁装置１２は主に制震補強架構１の構面内方向の変形時に水平変形し、最上部の支柱材２３と反力受け材９との間に水平変位を生じさせる。この場合、最上部の支柱材２３と反力受け材９との間に水平変位が生じ易いことで、補助柱８が全長に亘って支柱２の変形に柔軟に追従し易くなるため、支柱２の周囲に配置され、つなぎ材１５を介して反力受け材９に接合された補助柱８が制震補強架構１の変形を阻害しにくい状態が得られ、制震補強架構１の変形を自由に生じさせることが可能になる。

反力受け材９の外周面には上記のように補助柱８との間に架設され、補助柱８に接合されるつなぎ材１５が接合される。つなぎ材１５は前記のように反力受け材９の雌ねじ９ａに螺入する軸力導入材１０から反力受け材９に付与される軸方向引張力を補助柱８に伝達する働きをするため、反力受け材９と補助柱８には共に剛に接合される。つなぎ材１５は反力受け材９の外周面から梁状に補助柱８側へ張り出す。

つなぎ材１５は反力受け材９に付与される軸方向引張力をせん断力として補助柱８に伝達するため、つなぎ材１５は反力受け材９の全長に沿って連続した長さを有する形状に形成される。図面ではつなぎ材１５に鉛直方向を向いたプレート、または形鋼を使用しているが、つなぎ材１５も鉄骨である必要はない。つなぎ材１５にプレートを使用した場合、つなぎ材１５は反力受け材９の外周面に溶接等により接合され、補助柱８の外周面に張り出したフランジにも溶接等により接合される。

つなぎ材１５が反力受け材９の軸方向引張力を補助柱８に伝達するときには、反力受け材９と補助柱８との間の距離に応じた曲げモーメントがつなぎ材１５に作用するため、プレート状のつなぎ材（本体）１５の上下にはこの曲げモーメントを負担する上部フランジ１５ａと下部フランジ１５ｂが一体化する。

図面ではまた、制震補強架構１（支柱２）の構面内方向の、またはその他の方向の変形に伴い、絶縁装置１２とつなぎ材１５との間に絶縁装置１２の軸方向（鉛直方向）を向く中心の回りに相対的な回転変位が生じず、絶縁装置１２に中心回りの捩れ変形が生じないよう、絶縁装置１２とつなぎ材１５を拘束部材１６を用いて連結している。

具体的には図３−（ａ）に示すように絶縁装置１２の上部フランジ１２ａに重なって接合される連結材１６１と、つなぎ材１５の下部フランジ１５ｂに接合され、連結材１６１を保持する保持材１６２から拘束部材１６を構成している。連結材１６１は絶縁装置１２の上部フランジ１２ａに重なり、接合された状態で上部フランジ１２ａの外周側へ張り出し、この張り出した部分を保持材１６２の下端部が絶縁装置１２の周方向に、もしくは周方向の接線方向に挟み、連結材１６１の保持材１６２に対する相対移動を拘束する。

連結材１６１は詳しくは図３−（ｂ）、図４−（ａ）に示すように例えば絶縁装置１２の円板状の上部フランジ１２ａの外周（縁）部分に沿い、重なって接合される接合部１６１ａと、接合部１６１ａの外周側から、上部フランジ１２ａの外周側へ張り出す張出部１６１ｂを有し、この張出部１６１ｂを上部フランジ１２ａの周方向か接線方向に保持材１６２が挟み込み、拘束する。

連結材１６１の接合部１６１ａには上部フランジ１２ａへの接合のためのボルトが挿通する挿通孔が周方向に間隔を置いて形成される。保持材１６２は例えば図４−（ｂ）、（ｃ）に示すように連結材１６１の張出部１６１ｂを挟み込む溝を有する拘束プレート１６２ａと、この拘束プレート１６２ａに直交する状態で溶接等により接合され、つなぎ材１５の下部フランジ１５ｂに接合される接合プレート１６２ｂから構成される。

保持材１６２が連結材１６１を拘束することで、保持材１６２が接合されたつなぎ材１５が、連結材１６１が接合された絶縁装置１２の中心に関して相対的な回転変位を生じることが防止、または抑制される。この結果、絶縁装置１２に中心回りの捩りモーメントが生じないか、低減されるため、絶縁装置１２が積層ゴムである場合の捩りモーメントによる破断が回避される。

１……制震補強架構、
２……支柱、２１、２２、２３……支柱材、
３……つなぎ梁、３１……接続スラブ、３２……せん断抵抗材、
４……ダンパー一体型ブレース、４１……ブレース本体、４２……ダンパー、
５……絶縁装置、
６……主構造体、６１……柱、６２……壁、
７……軸力導入装置、
８……補助柱、
９……反力受け材、９ａ……雌ねじ、９ｂ……空洞部、
１０……軸力導入材、１０ａ……雄ねじ、１０ｂ……突出部、１０ｃ……頭部、
１１……軸力伝達材、１１ａ……挿通穴、１１ｂ……凸部、１１ｃ……雄ねじ、
１２……絶縁装置、１２ａ……上部フランジ、
１３……中間部材、１３ａ……雌ねじ穴、
１４……ボルト、
１５……つなぎ材、１５ａ……上部フランジ、１５ｂ……下部フランジ、
１６……拘束部材、
１６１……連結材、１６１ａ……接合部、１６１ｂ……張出部、
１６２……保持材、１６２ａ……拘束プレート、１６２ｂ……接合プレート、
１７……回転用工具。

Claims (4)

1. 柱・梁からなるフレームを有する主構造体の構面外にその構面に平行に配列し、互いに間隔を隔てて立設される支柱と、構面内水平方向に隣接する支柱間に架設されるつなぎ梁と、構面内水平方向に隣接する支柱間に架設される、ブレース本体にダンパーを組み込んだダンパー一体型ブレースを備え、前記支柱が鉛直方向に複数本の支柱材に分離し、上下に分離した支柱材間に両者間の相対水平移動を許容する絶縁装置が介在した、前記主構造体を制震補強するための制震補強架構が前記主構造体の前記フレームから距離を置いた位置に配置され、前記主構造体に接合された制震補強架構付き構造物において、
   平面上、前記支柱を挟んだ位置、または包囲した位置に前記支柱に平行に立設される補助柱と、前記支柱の最上部の前記支柱材上に設置され、前記補助柱に接合される反力受け材と、この反力受け材に前記支柱の軸方向に平行な方向の引張力を付与する軸力導入材とを備え、
   前記軸力導入材は前記反力受け材に前記引張力を付与するときに、その引張力の反力としての圧縮力を前記最上部の前記支柱材に軸方向に導入することを特徴とする制震補強架構柱の軸力導入装置。
2. 前記軸力導入材の軸方向の少なくとも一部の区間の外周面に雄ねじが形成され、前記反力受け材の軸方向の少なくとも一部の区間に、前記軸力導入材の前記雄ねじが螺入する雌ねじが形成され、前記反力受け材は前記最上部の前記支柱材上に、軸方向を鉛直方向に向けて設置されており、
   前記軸力導入材は前記反力受け材の前記雌ねじへの螺入に伴い、前記最上部の前記支柱材を押し下げながら、前記反力受け材に反力としての引張力を付与することを特徴とする請求項１に記載の制震補強架構柱の軸力導入装置。
3. 前記軸力導入材の下端部に、前記軸力導入材の材軸に直交する断面積より大きい断面積を持ち、前記軸力導入材と前記最上部の前記支柱材との間に直接、もしくは間接的に介在させられる軸力伝達材が接続されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の制震補強架構柱の軸力導入装置。
4. 前記最上部の前記支柱材と前記反力受け材との間に両者間の相対水平移動を許容する絶縁装置が介在していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の制震補強架構柱の軸力導入装置。

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