JP2021038651A - 制震構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】地震発生時に建造物に作用する軸力を建造物から間柱を介してせん断型パネルダンパーに確実に伝達し、地震エネルギーを効率よく吸収させることができる制震構造物を提供する。【解決手段】制震構造物１０では、天井梁１１から下方へ延びる第１間柱１３がコンクリート製の第１基礎間柱１７と第１鉄骨鋼材２２と第１基礎間柱１７の下端１８から下方へ延出する第１連結鋼材１９とを備え、床梁１２から上方へ延びる第２間柱１４がコンクリート製の第２基礎間柱２５と第２鉄骨鋼材３０と第２基礎間柱２５の上端２６から上方へ延出する第２連結鋼材２７とを備え、制震装置１５が第１連結鋼材１９に固定された第１固定パネルと第２連結鋼材２７に固定された第２固定パネルと第１及び第２固定パネルの間に延びるダンパーパネルとを備えた低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパーであり、ダンパーパネルがその前面と後面に第１凹曲面域と第２凹曲面域とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、建造物に施工された間柱と間柱に設置された制震装置とから形成された制震構造物に関する。

地震エネルギーを吸収する低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパーを設置し、地震による建造物の変形を低減する制震構造物が使用されている。制震構造物は、建造物の天井梁に連結されて天井梁から下方へ延びる第１間柱と、建造物の床梁に連結されて床梁から上方へ延びる第２間柱と、上下方向へ離間する第１間柱と第２間柱との間に設置されたせん断型パネルダンパーとから形成されている。せん断型パネルダンパーは、第１間柱の下端部に固定された第１固定パネルと、第２間柱の上端部に固定された第２固定パネルと、第１および第２固定パネルの間に位置して地震の際に塑性変形するダンパーパネルとから形成されている。そのような制震構造物を設置した建造物が特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示の建造物は、パネル形状のパネルダンパーを利用して地震時に建物の架構に入力される振動エネルギーを吸収することで建物の揺れを抑える制震ダンパーを備えている。建造物に設置された制震ダンパーは、構造計算上長期軸力を算定する柱の中間部における上部柱の下端プレートと下部柱の上端プレートとの間に柱に掛かる軸力を支持する軸力支持機構とパネルダンパーとが設置され、パネルダンパーと軸力支持機構との一方が水平方向に左右一対となり、他方がその対となった一方の間に配置されている。パネルダンパーは、低降伏点鋼からなる平板の中央部に鉛直断面の外形線が円孤を描くように中央に行くに従って厚さが薄くなる凹レンズ状の窪みが形成された凹レンズ型の形状に成形され、軸力支持機構は、上部柱の下端プレートに下向きに伸びて取り付けられた第１のプレートと、下部柱の上端プレートに上向きに伸びて取り付けられた第２のプレートとを有し、それら第２のプレートと第１のプレートが水平方向に摺動自在に止め付けられることで柱に掛かる軸力を支持している。

特開２０１４−５８７９０号公報

低降状点鋼材から作られたせん断型パネルダンパーを使用した制震構造物には、地震発生時に建造物に作用する軸力（地震エネルギーによって建造物に作用する水平荷重、鉛直荷重、曲げ応力、せん断応力）を効率的に吸収し、地震による建造物の変形や損傷を最小限にすることが求められ、そのためにせん断型パネルダンパーの地震エネルギーに対する減衰力を十分に活用する必要がある。せん断型パネルダンパーの地震エネルギーに対する減衰力を十分に活用するには、地震発生時に建造物に作用する軸力を建造物から間柱を介してせん断型パネルダンパーに確実に伝達しつつ、せん断型パネルダンパーのダンパーパネルを均等に塑性変形させてせん断型パネルダンパーに地震エネルギーを効率よく吸収させる必要がある。地震エネルギーの建造物からせん断型パネルダンパーへの伝達とせん断型パネルダンパーにおける地震エネルギーの吸収との少なくとも一方が不十分である場合、地震エネルギーを十分に吸収（減衰）させることができず、建造物を地震から保護することができない。

本発明の目的は、地震発生時に建造物に作用する軸力（地震エネルギーによって建造物に作用する水平荷重、鉛直荷重、曲げ応力、せん断応力）を建造物から間柱を介してせん断型パネルダンパーに確実に伝達しつつ、せん断型パネルダンパーのダンパーパネルを均等に塑性変形させてせん断型パネルダンパーに地震エネルギーを効率よく吸収（減衰）させることができる制震構造物を提供することにある。本発明の他の目的は、地震発生時に地震エネルギーを十分に吸収（減衰）させることができ、地震による建造物の変形や損傷を低減させる（最小限にする）ことができる制震構造物を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明の前提は、建造物に施工された間柱と、間柱に設置された制震装置とから形成された制震構造物である。

前記前提における本発明の特徴は、間柱が、建造物の天井梁に連結されて天井梁から下方へ延びる第１間柱と、建造物の床梁に連結されて床梁から上方へ延びる第２間柱とから形成され、第１間柱が、上下方向へ延びるコンクリート製の第１基礎間柱と、第１基礎間柱に埋設固定されて上下方向へ延びる第１鉄骨鋼材と、第１基礎間柱の下端から下方へ延出する第１鉄骨鋼材によって形成された第１連結鋼材又は第１基礎間柱の下端に位置する第１鉄骨鋼材に連結されて下方へ延びる第１連結鋼材とを備え、第２間柱が、上下方向へ延びるコンクリート製の第２基礎間柱と、第２基礎間柱に埋設固定されて上下方向へ延びる第２鉄骨鋼材と、第２基礎間柱の上端から上方へ延出する第２鉄骨鋼材によって形成された第２連結鋼材又は第２基礎間柱の上端に位置する第２鉄骨鋼材に連結されて上方へ延びる第２連結鋼材とを備え、制震装置が、第１間柱の第１連結鋼材に固定された第１固定パネルと、第２間柱の第２連結鋼材に固定された第２固定パネルと、第１及び第２固定パネルの間に延びるダンパーパネルとを備え、上下方向へ離間する第１連結鋼材と第２連結鋼材との間に位置する低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパーであり、ダンパーパネルが、その一方の面に形成されて一方の面の周縁から中心に向かって所定の曲率半径で凹む所定面積の第１凹曲面域と、その他方の面に形成されて他方の面の周縁から中心に向かって所定の曲率半径で凹む所定面積の第２凹曲面域とを有することにある。

本発明の一例として、第１基礎間柱及び第２基礎間柱には、鉄筋と鉄骨とのうちの少なくとも鉄筋が配筋され、横方向及び前後方向へ延びる複数本のスタッドボルトが、第１鉄骨鋼材及び第２鉄骨鋼材に設置され、第１鉄骨鋼材が、第１基礎間柱に配筋された鉄筋の間に配置され、第２鉄骨鋼材が、第２基礎間柱に配筋された鉄筋の間に配置されている。

本発明の他の一例としては、第１基礎間柱が、鉄筋コンクリート、鉄筋鉄骨コンクリート、プレストレスト・コンクリート、プレキャストコンクリートのいずれかであり、第２基礎間柱が、鉄筋コンクリート、鉄筋鉄骨コンクリート、プレストレスト・コンクリート、プレキャストコンクリートのいずれかである。

本発明の他の一例としては、第１凹曲面域と第２凹曲面域とが、互いに同形同大であってダンパーパネルにおいて前後方向へ対称に並び、せん断型パネルダンパーのダンパーパネルが、上下方向へ離間する第１連結鋼材と第２連結鋼材との間のスペースに位置している。

本発明の制震構造物によれば、地震発生時に建造物に作用する軸力（地震エネルギーによって建造物に作用する水平荷重や鉛直荷重、曲げ応力、せん断応力）が建造物からコンクリート製の第１及び第２基礎間柱と第１及び第２鉄骨鋼材とを備えた第１及び第２間柱に伝達され、軸力が第１基礎間柱から下方へ延びる第１連結鋼材を介して低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパーに均等に伝達されるとともに、軸力が第２基礎間柱から上方へ延びる第２連結鋼材を介して低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパーに均等に伝達されるから、軸力を建造物からせん断型パネルダンパーに確実に伝達することができ、せん断型パネルダンパーの第１凹曲面域と第２凹曲面域とを有するダンパーパネルの全体が軸力によって均等に塑性変形し、せん断型パネルダンパーに地震エネルギーを効率よく吸収（減衰）させることができる。制震構造物は、地震による軸力（地震エネルギー）が建造物からせん断型パネルダンパーへ円滑に伝達され、せん断型パネルダンパーのダンパーパネルの塑性変形を利用して地震エネルギーを十分に吸収する（減衰させる）ことができるから、地震による建造物の変形や損傷を低減させる（最小限にする）ことができる。制震構造物は、コンクリート製の第１基礎間柱と第１連結鋼材とを備えた第１間柱を天井梁に構築又は連結（設置）し、コンクリート製の第２基礎間柱と第２連結鋼材とを備えた第２間柱を床梁に構築又は連結（設置）し、第１及び第２連結鋼材にせん断型パネルダンパーの第１及び第２固定パネルを固定することで施工することができるから、短い工期で廉価に施工することができ、地震の後はせん断型パネルダンパーを交換するだけでよく、地震後に制震構造物をあらたに施工する必要はなく、手間と費用とを節約することができる。

制震構造物は、第１凹曲面域と第２凹曲面域とが互いに同形同大であってダンパーパネルにおいて前後方向へ対称に並び、せん断型パネルダンパーのダンパーパネルが上下方向へ離間する第１連結鋼材と第２連結鋼材との間のスペースに位置しているから、地震による軸力（地震エネルギーによって建造物に作用する水平荷重や鉛直荷重、曲げ応力、せん断応力）がダンパーパネルに伝達された際に、互いに同形同大であってダンパーパネルにおいて前後方向へ対称に並ぶ第１凹曲面域と第２凹曲面域とを有するダンパーパネルの全体が軸力によって均等に塑性変形し、更に、ダンパーパネルが第１連結鋼材と第２連結鋼材との間のスペースに位置しているから、地震による軸力の伝達時におけるダンパーパネルの塑性変形を妨げる障害がなく、地震発生時にダンパーパネル全体が他物に邪魔されることなく自由に塑性変形し、せん断型パネルダンパーに地震エネルギーを効率よく吸収させることができ、せん断型パネルダンパーのダンパーパネルの塑性変形を利用して地震エネルギーを十分に減衰させることができる。

一例として示す制震構造物の正面図。 制震構造物の背面図。 制震構造物の側面図。 天井梁及び床梁並びに第１及び第２間柱に配筋された鉄筋を示す制震構造物の正面図。 天井梁及び床梁並びに第１及び第２間柱に配筋された鉄筋を示す制震構造物の側面図。 一例として示すせん断型パネルダンパーの正面図。 図６のせん断型パネルダンパーの側面図。

一例として示す制震構造物１０の正面図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る制震構造物の詳細を説明すると、以下のとおりである。尚、図２は、制震構造物１０の背面図であり、図３は、制震構造物１０の側面図である。図４は、天井梁１１及び床梁１２並びに第１及び第２間柱１３，１４に配筋された鉄筋２０，２１，２９，３０を示す制震構造物１０の正面図であり、図５は、天井梁１１及び床梁１２並びに第１及び第２間柱１３，１４に配筋された鉄筋２０，２１，２９，３０を示す制震構造物１０の側面図である。図６は、一例として示すせん断型パネルダンパー３３の正面図であり、図７は、図６Ａ−Ａ線断面図である。図１，２では、天井梁１１及び床梁１２並びに第１及び第２間柱１３，１４に配筋された鉄筋２０，２１，２９，３０の図示を省略している。図１，３では、上下方向を矢印Ｘ、横方向を矢印Ｙで示し、前後方向を矢印Ｚで示す。

制震構造物１０は、超高層ビルや高層ビル、中層ビル、低層ビル等の建造物の天井梁１１と床梁１２の間に施工され、建造物を地震から保護する。制震構造物１０は、第１間柱１３及び第２間柱１４と、第１及び第２間柱１３，１４に設置された制震装置１５とから形成されている。第１間柱１３及び第２間柱１４は、同形同大であり、上下方向の寸法（長さ寸法）や横方向の寸法（幅寸法）、前後方向の寸法（厚み寸法）が同一である。第１間柱１３と第２間柱１４とは上下方向へ離間対向し、第１間柱１３と第２間柱１４との間にスペース１６が形成されている。

第１間柱１３は、建造物の天井梁１１（大梁または小梁）に構築又は連結（設置）されて天井梁１１から下方へ延びている。第１間柱１３は、コンクリート製（鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コンクリート製、プレストレスト・コンクリート製、プレキャストコンクリート製）の第１基礎間柱１７と、第１基礎間柱１７の下端１８から下方へ延びる第１連結鋼材１９とを備えている。天井梁１１には、図４，５に示すように、上下方向及び横方向へ延びる天井梁用の複数本の鉄筋２０が配筋されている。

尚、天井梁１１に横方向へ延びる鉄骨が配筋され、鉄骨の周りに上下方向及び横方向へ延びる天井梁用の複数本の鉄筋２０が配筋される場合がある。第１基礎間柱１７には、上下方向及び横方向へ延びる第１基礎間柱用の複数本の鉄筋２１が配筋されている。尚、第１基礎間柱１７に上下方向へ延びる鉄骨が配筋され、鉄骨の周りに上下方向及び横方向へ延びる第１基礎間柱用の複数本の鉄筋２１が配筋される場合がある。

第１基礎間柱１７には、上下方向へ延びる所定面積の第１鉄骨鋼材２２が埋設（設置）され、第１鉄骨鋼材２２が第１基礎間柱１７に固定されている。第１鉄骨鋼材２２には、横方向及び前後方向へ延びる複数本のスタッドボルト２３が設置されている。第１鉄骨鋼材２２は、第１基礎間柱１７に配筋された鉄筋２１の間に配置されている。尚、第１基礎間柱１７に上下方向へ延びる鉄骨が配筋される場合、第１鉄骨鋼材２２が鉄骨と鉄筋２１との間に配置される。第１連結鋼材１９は、第１基礎間柱１７の下端１８から下方へ延出する第１鉄骨鋼材２２によって形成されている。尚、第１連結鋼材１９が第１基礎間柱１７の下端１８に位置する第１鉄骨鋼材２２に連結された別鋼材であってもよい。第１連結鋼材１９には、横方向へ等間隔離間して並ぶ複数のボルト孔２４が穿孔されている。

天井梁１１及び第１基礎間柱１７の施工の一例としては、建造物を新築する際に、第１基礎間柱１７を施工する建造物の天井梁１１の施工箇所を決定し、施工箇所に天井梁１１の鉄筋２０につながる第１基礎間柱用の鉄筋２１を配筋しつつ、配筋した第１基礎間柱用の鉄筋２１の間に（又は、鉄骨と鉄筋２１との間に）第１鉄骨鋼材２２を配置した後、天井梁用の型枠とともに施工箇所から下方へ向かって第１基礎間柱用の型枠を組み上げる。第１基礎間柱用の型枠の下端から下方（第１基礎間柱用の鉄筋２１の下方）には、第１連結鋼材１９を形成する第１鉄骨鋼材２２の一部が露出する。天井梁用の型枠及び第１基礎間柱用の型枠を組み上げた後、それら型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、天井梁１１及び第１鉄骨鋼材２２を埋設固定した第１基礎間柱１７を構築する。

既設の建造物に第１基礎間柱１７を施工する場合の一例としては、第１基礎間柱１７を施工する建造物の天井梁１１の施工箇所を決定し、施工箇所において天井梁１１のコンクリート（鉄筋２０を含む）をはつり、施工箇所に天井梁用の鉄筋２０と第１基礎間柱用の鉄筋２１とを配筋しつつ、配筋した第１基礎間柱用の鉄筋２１の間に（又は、鉄骨と鉄筋２１との間に）第１鉄骨鋼材２２を配置した後、天井梁用の型枠とともに施工箇所から下方へ向かって第１基礎間柱用の型枠を組み上げる。第１基礎間柱用の型枠の下端から下方（第１基礎間柱用の鉄筋２１の下方）には、第１連結鋼材１９を形成する第１鉄骨鋼材２２の一部が露出する。天井梁用の型枠及び第１基礎間柱用の型枠を組み上げた後、それら型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、天井梁１１の一部と第１鉄骨鋼材２２を埋設固定した第１基礎間柱１７とを構築する。

制震構造物１０では、第１基礎間柱１７がプレストレスト・コンクリートから作られていてもよい。第１基礎間柱１７を形成するプレストレスト・コンクリートは、プレテンション方式又はポストテンション方式によって施工される。プレテンション方式による第１基礎間柱１７の施工の一例は、建造物を新築する際に、第１基礎間柱１７を施工する建造物の天井梁１１の施工箇所を決定し、施工箇所に天井梁１１の鉄筋２０につながる第１基礎間柱１７の鉄筋２１を配筋しつつ、配筋した第１基礎間柱用の鉄筋２１の間に第１鉄骨鋼材２２を配置した後、天井梁用の型枠とともに施工箇所から下方へ向かって第１基礎間柱用の型枠を組み上げる。

第１基礎間柱用の型枠の下端から下方（第１基礎間柱用の鉄筋２１の下方）には、第１連結鋼材１９を形成する第１鉄骨鋼材２２の一部が露出する。ＰＣ鋼材（図示せず）を第１基礎間柱１７の下端１８に配置された固定プレート（図示せず）に挿通して天井梁１１と固定プレートとを連結し、ＰＣ鋼材に緊張力を付与した後、天井梁用の型枠及び第１基礎間柱用の型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、天井梁１１及び第１鉄骨鋼材２２を埋設固定したプレストレスト・コンクリート製の第１基礎間柱１７を構築する。

ポストテンション方式による第１基礎間柱１７の施工の一例は、建造物を新築する際に、第１基礎間柱１７を施工する建造物の天井梁１１の施工箇所を決定し、施工箇所に天井梁１１の鉄筋２０につながる第１基礎間柱用の鉄筋２１を配筋しつつ、配筋した第１基礎間柱用の鉄筋２１の間に第１鉄骨鋼材２２を配置した後、天井梁用の型枠とともに施工箇所から下方へ向かって第１基礎間柱用の型枠を組み上げる。

第１基礎間柱用の型枠の下端から下方（第１基礎間柱用の鉄筋２１の下方）には、第１連結鋼材１９を形成する第１鉄骨鋼材２２の一部が露出する。天井梁用の型枠及び第１基礎間柱用の型枠を組み上げた後、それら型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの強度が発現した後にコンクリートと第１基礎間柱１７の型枠の下端に配置された固定プレート（図示せず）とにＰＣ鋼材（図示せず）を挿通して天井梁１１と固定プレートとを連結しつつＰＣ鋼材に緊張力を付与し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、天井梁１１及び第１鉄骨鋼材２２を埋設固定した第１基礎間柱１７を構築する。

既設の建造物にプレストレスト・コンクリートから形成された第１基礎間柱１７を施工（新設）する場合の一例としては、第１基礎間柱１７を施工する建造物の天井梁１１の施工箇所を決定し、施工箇所において天井梁１１のコンクリート（鉄筋２０を含む）をはつり、施工箇所に天井梁１１の鉄筋２０とその鉄筋２０につながる第１基礎間柱１７の鉄筋２１とを配筋しつつ、配筋した第１基礎間柱用の鉄筋２１の間に第１鉄骨鋼材２２を配置した後、天井梁用の型枠とともに施工箇所から下方へ向かって第１基礎間柱用の型枠を組み上げ、既述のプレテンション方式又はポストテンション方式によって天井梁１１の一部と第１鉄骨鋼材２２を埋設固定した第１基礎間柱１７とを構築する。

制震構造物１０では、第１基礎間柱１７が工場においてあらかじめ製造されたプレキャストコンクリートであってもよい。プレキャストコンクリートには、それを形成する鉄筋の間に第１鉄骨鋼材２２が配置され、第１鉄骨鋼材２２がプレキャストコンクリートに埋設固定されている。プレキャストコンクリートの下端１８から下方には、第１連結鋼材１９を形成する第１鉄骨鋼材２２の一部が露出している。第１基礎間柱１７がプレキャストコンクリートである場合、第１基礎間柱１７を工場から施工現場に搬送し、天井梁１１を構築（新設）した後のその天井梁１の第１基礎間柱１７の施工箇所にプレキャストコンクリート（第１基礎間柱１７）を配置し、連結ボルトを介して天井梁１１とプレキャストコンクリート（第１基礎間柱１７）とを連結固定する。又は、既設の建造物の既設の天井梁１１の第１基礎間柱１７の施工箇所にプレキャストコンクリート（第１基礎間柱１７）を配置し、連結ボルトを介して既設の天井梁１１とプレキャストコンクリート（第１基礎間柱１７）とを連結固定する。

第２間柱１４は、建造物の床梁１２（大梁または小梁）に構築又は連結（設置）されて床梁１２から上方へ延びている。第２間柱１４は、コンクリート製（鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コンクリート製、プレストレスト・コンクリート製、プレキャストコンクリート製）の第２基礎間柱２５と、第２基礎間柱２５の上端２６から上方へ延びる第２連結鋼材２７とを備えている。床梁１２には、図４，５に示すように、上下方向及び横方向へ延びる床梁用の複数本の鉄筋２８が配筋されている。

尚、床梁１２に横方向へ延びる鉄骨が配筋され、鉄骨の周りに上下方向及び横方向へ延びる床梁用の複数本の鉄筋２８が配筋される場合がある。第２基礎間柱２５には、上下方向及び横方向へ延びる第２基礎間柱用の複数本の鉄筋２９が配筋されている。尚、第２基礎間柱２５に上下方向へ延びる鉄骨が配筋され、鉄骨の周りに上下方向及び横方向へ延びる第２基礎間柱用の複数本の鉄筋２９が配筋される場合がある。

第２基礎間柱２５には、上下方向へ延びる所定面積の第２鉄骨鋼材３０が埋設（設置）され、第２鉄骨鋼材３０が第２基礎間柱２５に固定されている。第２鉄骨鋼材３０には、横方向及び前後方向へ延びる複数本のスタッドボルト３１が設置されている。第２鉄骨鋼材３０は、第２基礎間柱２５に配筋された鉄筋２９の間に配置されている。尚、第１基礎間柱２５に上下方向へ延びる鉄骨が配筋される場合、第２鉄骨鋼材３０が鉄骨と鉄筋２９との間に配置される。第２連結鋼材２７は、第２基礎間柱２５の上端２６から上方へ延出する第２鉄骨鋼材３０によって形成されている。尚、第２連結鋼材２７が第２基礎間柱２５の上端２６に位置する第２鉄骨鋼材３０に連結された別鋼材であってもよい。第２連結鋼材２８には、横方向へ等間隔離間して並ぶ複数のボルト孔３２が穿孔されている。

床梁１２及び第２基礎間柱２５の施工の一例としては、建造物を新築する際に、第２基礎間柱２５を施工する建造物の床梁１２の施工箇所を決定し、施工箇所に床梁１２の鉄筋２８につながる第２基礎間柱用の鉄筋２９を配筋しつつ、配筋した第２基礎間柱用の鉄筋２９の間に（又は、鉄骨と鉄筋２９との間に）第２鉄骨鋼材３０を配置した後、床梁用の型枠とともに施工箇所から上方へ向かって第２基礎間柱用の型枠を組み上げる。第２基礎間柱用の型枠の上端から上方に（第２基礎間柱用の鉄筋２９の上方）は、第２連結鋼材２７を形成する第２鉄骨鋼材３０の一部が露出する。床梁用の型枠及び第２基礎間柱用の型枠を組み上げた後、それら型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、床梁１２及び第２鉄骨鋼材３０を埋設固定した第２基礎間柱２５を構築する。

既設の建造物に第２基礎間柱２５を施工する場合の一例としては、第２基礎間柱２５を施工する建造物の床梁１２の施工箇所を決定し、施工箇所において床梁１２のコンクリート（鉄筋２８を含む）をはつり、施工箇所に床梁用の鉄筋２８と第２基礎間柱用の鉄筋２９とを配筋しつつ、配筋した第２基礎間柱用の鉄筋２９の間に（又は、鉄骨と鉄筋２９との間に）第２鉄骨鋼材３０を配置した後、床梁１２の型枠とともに施工箇所から上方へ向かって第２基礎間柱用の型枠を組み上げる。第２基礎間柱用の型枠の上端から上方（第２基礎間柱用の鉄筋２９の上方）には、第２連結鋼材２７を形成する第２鉄骨鋼材３０の一部が露出する。床梁用の型枠及び第２基礎間柱用の型枠を組み上げた後、それら型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、床梁１２の一部と第２鉄骨鋼材３０を埋設固定した第２基礎間柱とを構築する。

制震構造物１０では、第２基礎間柱２５がプレストレスト・コンクリートから作られていてもよい。第２基礎間柱２５を形成するプレストレスト・コンクリートは、プレテンション方式又はポストテンション方式によって施工される。プレテンション方式による第２基礎間柱２５の施工の一例は、建造物を新築する際に、第２基礎間柱２５を施工する建造物の床梁１２の施工箇所を決定し、施工箇所に床梁１２の鉄筋２８につながる第２基礎間柱の鉄筋２９を配筋しつつ、配筋した第２基礎間柱用の鉄筋２９の間に第２鉄骨鋼材３０を配置した後、床梁用の型枠とともに施工箇所から上方へ向かって第２基礎間柱用の型枠を組み上げる。

第２基礎間柱用の型枠の上端から上方（第２基礎間柱用の鉄筋２９の上方）には、第２連結鋼材２７を形成する第２鉄骨鋼材３０の一部が露出する。ＰＣ鋼材（図示せず）を第２基礎間柱２５の上端２６に配置された固定プレート（図示せず）に挿通して床梁１２と固定プレートとを連結し、ＰＣ鋼材に緊張力を付与した後に床梁用の型枠及び第２基礎間柱用の型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、床梁１２及び第２鉄骨鋼材３０を埋設固定したプレストレスト・コンクリート製の第２基礎間柱２５を構築する。

ポストテンション方式による第２基礎間柱２５の施工の一例は、建造物を新築する際に、第２基礎間柱２５を施工する建造物の床梁１２の施工箇所を決定し、施工箇所に床梁１２の鉄筋２８につながる第２基礎間柱用の鉄筋２９を配筋しつつ、配筋した第２基礎間柱用の鉄筋２９の間に第２鉄骨鋼材３０を配置した後、床梁用の型枠とともに施工箇所から上方へ向かって第２基礎間柱用の型枠を組み上げる。

第２基礎間柱用の型枠の上端から上方（第２基礎間柱用の鉄筋２９の上方）には、第２連結鋼材２７を形成する第２鉄骨鋼材３０の一部が露出する。床梁用の型枠及び第２基礎間柱用の型枠を組み上げた後、それら型枠にコンクリートを打設し、コンクリートの強度が発現した後にコンクリートと第２基礎間柱２５の型枠の上端に配置された固定プレート（図示せず）とにＰＣ鋼材（図示せず）を挿通して床梁１２と固定プレートとを連結しつつＰＣ鋼材に緊張力を付与し、コンクリートの養生期間経過後に型枠を解体し、床梁１２及び第２鉄骨鋼材３０を埋設固定した第２基礎間柱２５を構築する。

既設の建造物にプレストレスト・コンクリートから形成された第２基礎間柱２５を施工（新設）する場合の一例としては、第２基礎間柱２５を施工する建造物の床梁１２の施工箇所を決定し、施工箇所において床梁１２のコンクリート（鉄筋２８を含む）をはつり、施工箇所に床梁１２の鉄筋２８とその鉄筋２８につながる第２基礎間柱の鉄筋２９とを配筋しつつ、配筋した第２基礎間柱用の鉄筋２９の間に第２鉄骨鋼材３０を配置した後、床梁１２の型枠とともに施工箇所から上方へ向かって第２基礎間柱用の型枠を組み上げ、既述のプレテンション方式又はポストテンション方式によって床梁１２の一部と第２鉄骨鋼材３０を埋設固定した第２基礎間柱２５とを構築する。

制震構造物１０では、第２基礎間柱２５が工場においてあらかじめ製造されたプレキャストコンクリートであってもよい。プレキャストコンクリートには、それを形成する鉄筋の間に第２鉄骨鋼材３０が配置され、第２鉄骨鋼材３０がプレキャストコンクリートに埋設固定されている。プレキャストコンクリートの上端２６から上方には、第２連結鋼材２７を形成する第２鉄骨鋼材３０の一部が露出している。第２基礎間柱２５がプレキャストコンクリートである場合、第２基礎間柱２５を工場から施工現場に搬送し、床梁１２を構築（新設）した後のその床梁１２の第２基礎間柱２５の施工箇所にプレキャストコンクリート（第２基礎間柱２５）を配置し、連結ボルトを介して床梁１２とプレキャストコンクリート（第２基礎間柱２５）とを連結固定する。又は、既設の建造物の既設の床梁１２の第２基礎間柱２５の施工箇所にプレキャストコンクリート（第２基礎間柱２５）を配置し、連結ボルトを介して既設の床梁１２とプレキャストコンクリート（第２基礎間柱２５）とを連結固定する。

制震装置１５には、低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパー３３が使用される。せん断型パネルダンパー３３は、上下方向へ離間する第１間基礎柱１７の第１連結鋼材１９と第２基礎間柱２５の第２連結鋼材２７との間のスペース１６に位置し、第１及び第２連結鋼材１９，２７に取り付けられている。せん断型パネルダンパー３３は、普通鋼材よりも降伏強度が低く、塑性変形機能が高い低降状点鋼材から作られている。せん断型パネルダンパー３３は、第１固定パネル３４及び第２固定パネル３６と、第１及び第２固定パネル３４，３６の間に延びるダンパーパネル３５とを備えている。

第１固定パネル３４は、横方向へ長い四角形に成型されている。第１固定パネル３４には、上下方向へ並ぶとともに横方向へ等間隔離間して並ぶ複数のボルト孔３７が穿孔されている。第２固定パネル３６は、第１固定パネル３４と同形同大であり、横方向へ長い四角形に成型されている。第２固定パネル３６には、上下方向へ並ぶとともに横方向へ等間隔離間して並ぶ複数のボルト孔３７が穿孔されている。

ダンパーパネル３５は、その厚み寸法が第１及び第２固定パネル３４，３６のそれよりも小さく、その横方向の寸法が第１及び第２固定パネル３４，３６のそれよりも短い。ダンパーパネル３５は、その両側縁３８が横方向内方へ向かって弧（円弧）を画いている。ダンパーパネル３５は、第１及び第２固定パネル３４，３６と一体成型されている。ダンパーパネル３５は、その前面３９（一方の面）に形成された所定面積の第１凹曲面域４０と、その後面４１（他方の面）に形成された所定面積の第２凹曲面域４２とを有する。

第１凹曲面域４０は、ダンパーパネル３５の中央に形成され、前面３９（一方の面）の周縁４３から中心４４に向かって所定の曲率半径で前後方向後方へ凹んでいる。第１凹曲面域４０は、鉛直断面の外形線が円孤を画くように前面３９（一方の面）の周縁４３から中心４４に向かうにつれてその厚み寸法が次第に小さくなる凹レンズ状の窪みである。第２凹曲面域４２は、ダンパーパネル３５の中央に形成され、後面４１（他方の面）の周縁４５から中心４６に向かって所定の曲率半径で前後方向前方へ凹んでいる。第２凹曲面域４２は、鉛直断面の外形線が円孤を画くように後面４１（他方の面）の周縁４５から中心４６に向かうにつれてその厚み寸法が次第に小さくなる凹レンズ状の窪みである。

第１凹曲面域４０と第２凹曲面域４２とは、互いに同形同大であってダンパーパネル３５において前後方向へ対称に並んでいる。せん断型パネルダンパー３３では、ダンパーパネル３５の厚み寸法（板厚）を自由に調節することができ（たとえば、１２ｍｍ〜２４ｍｍの範囲）、その減衰力（地震抵抗力）を２４０ｋＮ〜１１９０ｋＮの範囲で任意に設定することができる。

せん断型パネルダンパー３３の第１固定パネル３４は、それに穿孔されたボルト孔３７と第１連結鋼材１９に穿孔されたボルト孔２４とに挿通又は螺着された摩擦接合用高力六角ボルトと摩擦接合用高力六角ボルトに螺着されたナットとによって第１連結鋼材１９に強固に連結されている。せん断型パネルダンパー３３の第２固定パネル３６は、それに穿孔されたボルト孔３７と第２連結鋼材２７に穿孔されたボルト孔３２とに挿通または螺着された摩擦接合用高力六角ボルトと摩擦接合用高力六角ボルトに螺着されたナットとによって第２連結鋼材２７に強固に連結されている。

地震が発生し、地震による軸力（地震エネルギーによって建造物に作用する水平荷重や鉛直荷重、曲げ応力、せん断応力）が建造物に作用した場合、その軸力が建造物からコンクリート製（鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コンクリート製、プレストレスト・コンクリート製、プレキャストコンクリート製）の第１及び第２基礎間柱１７，２５と第１及び第２連結鋼材１９，２７とを備えた第１及び第２間柱１３，１４に伝達され、軸力が第１及び第２連結鋼材１９，２７から低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパー３３に均等に伝達される。軸力が伝達されたせん断型パネルダンパー３３では、ダンパーパネル３５がその中心からフィレット（両側縁３８）の位置にかけて、ダンパーパネル３５の全体が均一に塑性変形し、ダンパーパネル３５が地震による軸力（地震エネルギー）を吸収し、ダンパーパネル３５によって地震エネルギーが減衰する。

制震構造物１０は、地震発生時に建造物に作用する軸力（地震エネルギーによって建造物に作用する水平荷重や鉛直荷重、曲げ応力、せん断応力）が建造物からコンクリート製（鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コンクリート製、プレストレスト・コンクリート製、プレキャストコンクリート製）の第１及び第２基礎間柱１７，２５と第１及び第２連結鋼材１９，２７とを備えた第１及び第２間柱１３，１４に伝達され、軸力が第１及び第２連結鋼材１９，２７から低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパー３３に均等に伝達されるから、軸力を建造物からせん断型パネルダンパー３３に確実に伝達することができ、せん断型パネルダンパー３３の第１凹曲面域４０と第２凹曲面域４２とを有するダンパーパネル３５の全体が軸力によって均等に塑性変形し、更に、ダンパーパネル３５が第１連結鋼材１９と第２連結鋼材２７との間のスペース１６に位置しているから、地震による軸力の伝達時におけるダンパーパネル３５の塑性変形を妨げる障害がなく、地震発生時にダンパーパネル３５全体が自由に塑性変形し、せん断型パネルダンパー３３に地震エネルギーを効率よく吸収させることができ、せん断型パネルダンパー２３２のダンパーパネル３５の塑性変形を利用して地震エネルギーを十分に減衰させることができる。

制震構造物１０は、地震による軸力（地震エネルギー）が建造物から第１及び第２間柱１３，１４の第１及び第２連結鋼材１９，２７を介してせん断型パネルダンパー３３に円滑かつ均一に伝達され、せん断型パネルダンパー３３のダンパーパネル３５の塑性変形を利用して地震エネルギーを十分に吸収（減衰）させることができるから、地震による建造物の変形や損傷を低減させる（最小限にする）ことができる。

制震構造物１０は、コンクリート製（鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コンクリート製、プレストレスト・コンクリート製、プレキャストコンクリート製）の第１基礎間柱１７と第１連結鋼材１９（第１鉄骨鋼材２２）とを備えた第１間柱１３を天井梁１１に構築又は連結（設置）し、コンクリート製（鉄骨鉄筋コンクリート製、鉄筋コンクリート製、プレストレスト・コンクリート製、プレキャストコンクリート製）の第２基礎間柱２５と第２連結鋼材２７（第２鉄骨鋼材３０）とを備えた第２間柱１４を床梁１２に構築又は連結（設置）し、第１及び第２連結鋼材１９，２７にせん断型パネルダンパー３３の第１及び第２固定パネル３３，３５を固定することで施工することができるから、短い工期で廉価に施工することができ、地震の後はせん断型パネルダンパー３３を交換するだけでよく、地震後に制震構造物をあらたに施工する必要はなく、手間と費用とを節約することができる。

１０ 制震構造物
１１ 天井梁
１２ 床梁
１３ 第１間柱
１４ 第２間柱
１５ 制震装置
１６ スペース
１７ 第１基礎間柱
１８ 下端
１９ 第１連結鋼材
２０ 鉄筋
２１ 鉄筋
２２ 第１鉄骨鋼材
２３ スタッドボルト
２４ ボルト孔
２６ 上端
２７ 第２連結鋼材
２８ 鉄筋
２９ 鉄筋
３０ 第２鉄骨鋼材
３１ スタッドボルト
３２ ボルト孔
３３ せん断型パネルダンパー
３４ 第１固定パネル
３５ ダンパーパネル
３６ 第２固定パネル
３７ ボルト孔
３８ 両側縁
３９ 前面
４０ 第１凹曲面域
４１ 後面
４２ 第２凹曲面域
４３ 周縁
４４ 中心
４５ 周縁
４６ 中心

Claims (4)

1. 建造物に施工された間柱と、前記間柱に設置された制震装置とから形成された制震構造物において、
   前記間柱が、前記建造物の天井梁に連結されて該天井梁から下方へ延びる第１間柱と、前記建造物の床梁に連結されて該床梁から上方へ延びる第２間柱とから形成され、前記第１間柱が、上下方向へ延びるコンクリート製の第１基礎間柱と、前記第１基礎間柱に埋設固定されて上下方向へ延びる第１鉄骨鋼材と、前記第１基礎間柱の下端から下方へ延出する前記第１鉄骨鋼材によって形成された第１連結鋼材又は該第１基礎間柱の下端に位置する第１鉄骨鋼材に連結されて下方へ延びる第１連結鋼材とを備え、前記第２間柱が、上下方向へ延びるコンクリート製の第２基礎間柱と、前記第２基礎間柱に埋設固定されて上下方向へ延びる第２鉄骨鋼材と、前記第２基礎間柱の上端から上方へ延出する前記第２鉄骨鋼材によって形成された第２連結鋼材又は該第２基礎間柱の上端に位置する第２鉄骨鋼材に連結されて上方へ延びる第２連結鋼材とを備え、
   前記制震装置が、前記第１間柱の第１連結鋼材に固定された第１固定パネルと、前記第２間柱の第２連結鋼材に固定された第２固定パネルと、前記第１及び第２固定パネルの間に延びるダンパーパネルとを備え、上下方向へ離間する前記第１連結鋼材と前記第２連結鋼材との間に位置する低降伏点鋼材製のせん断型パネルダンパーであり、前記ダンパーパネルが、その一方の面に形成されて該一方の面の周縁から中心に向かって所定の曲率半径で凹む所定面積の第１凹曲面域と、その他方の面に形成されて該他方の面の周縁から中心に向かって所定の曲率半径で凹む所定面積の第２凹曲面域とを有することを特徴とする制震構造物。
2. 前記第１基礎間柱及び前記第２基礎間柱には、鉄筋と鉄骨とのうちの少なくとも鉄筋が配筋され、横方向及び前後方向へ延びる複数本のスタッドボルトが、前記第１鉄骨鋼材及び前記第２鉄骨鋼材に設置され、前記第１鉄骨鋼材が、前記第１基礎間柱に配筋された鉄筋の間に配置され、前記第２鉄骨鋼材が、前記第２基礎間柱に配筋された鉄筋の間に配置されている請求項１に記載の制震構造物。
3. 前記第１基礎間柱が、鉄筋コンクリート、鉄筋鉄骨コンクリート、プレストレスト・コンクリート、プレキャストコンクリートのいずれかであり、前記第２基礎間柱が、鉄筋コンクリート、鉄筋鉄骨コンクリート、プレストレスト・コンクリート、プレキャストコンクリートのいずれかである請求項１又は請求項２に記載の制震構造物。
4. 前記第１凹曲面域と前記第２凹曲面域とが、互いに同形同大であって前記ダンパーパネルにおいて前後方向へ対称に並び、前記せん断型パネルダンパーのダンパーパネルが、上下方向へ離間する前記第１連結鋼材と前記第２連結鋼材との間のスペースに位置している請求項１ないし請求項３いずれかに記載の制震構造物。

Images