JP2573525B2

JP2573525B2 - 間仕切り壁の制振構造

Info

Publication number: JP2573525B2
Application number: JP1159964A
Authority: JP
Inventors: 斉井手; 雄一郎小川; 豊藤田; 正明猿田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2012-01-22
Also published as: JPH0325173A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、建築・土木構造物の間仕切り壁を構成する
とともに、地震あるいは風等の外力に起因してこの構造
物に引き起こされる振動を制御し得る間仕切り壁の制振
構造に関する。

「従来の技術」周知のように、構造物を地震や風等の外力に対して耐
えうるようにするためには、構造物の剛性を高めて、外
力に対する耐力を増強する、ということが従来最も一般
的であった。そして従来の剛性の高い構造物において
は、柱、梁間に耐力壁やブレースを固定的に設けて、そ
の耐力壁やブレースに外力（特に地震時の水平力）の一
部を負担させることにより、剛性を高めていることが一
般的である。

ところで、剛性の高い構造物では、地震力が構造物に
直接的に伝達されるから地震時入力が大きくなって必ず
しも好ましくなく、このため、超高層ビル等においては
軽量で柔軟な構造（柔構造）が採用されることが一般的
となっている。

ところが、柔構造の構造物はその固有振動数が低く、
また、内部の振動減衰も小さくなる傾向にあるので、外
力の影響により比較的容易にしかも振幅の大きな振動が
発生してしまうことがあり、居住性の低下が問題とされ
ることがあった。そこで、近年においては、構造物の内
部に振動エネルギーを吸収する装置を備え、振動が発生
したときにはその装置によって振動エネルギーを吸収し
振動を抑制する、という制振構造の検討がなされてい
る。そして、現在までのところ、たとえば建築物の屋上
に液体貯留タンクを設けてその液体の振動によって振動
エネルギーを吸収するものや、屋上に錘りを設けてその
慣性力を利用して振動エネルギーを吸収するもの、等の
種々の制振装置が既に提案されている。

しかしながら、現在までに提案されている前記のよう
な制振装置では、いずれの場合にも屋上等に充分な設置
スペースが必要となるので構造物の規範、面積によって
は適用できない場合があり、また、各種の制御装置やセ
ンサ等の多数の付属機器が必要であって装置が複雑かつ
大掛かりとなり、コストの点で難があるものであった。
さらに、構造物が高層化するのに従い、建築資材の軽量
化・高強度化が進行し、揺れ易い構造物が増える中で、
居住性を高める意味からも簡易な制振構造の技術が必要
不可欠であると認識されている。

そこで、これらの問題を解決すべく検討されたのが構
造物の壁面自体に制振構造を組み込むといった構成のも
のである。

そのような制振構造の従来例を第５図ないし第８図を
参照して説明する。第５図は、制振用ダンパーが適用さ
れた構造物の部分立面図であって、図中符号１は柱、２
は柱１とその柱１に隣接して立設されている図示しない
柱との間に架け渡されている梁、３はその梁２の下階に
位置している同様の梁である。これらの柱１、梁２、３
はいずれも鉄骨（この例ではＨ鋼）からなっている。

そして、これら柱１、梁２、３によって囲まれている
空間には、プレキャストコンクリート製の壁体４が配置
されている。この壁体４は、その下面において梁３に固
定されており、その上面においてダンパー（振動減衰装
置）５を介して梁２と相対変位可能に連結されている。

前記ダンパー５は、第６図に示すように、外筒5aとこ
の外筒内に摺動可能に挿入されているシリンダ部5bとか
ら概略構成されている。これら外筒5aおよびシリンダ部
5bの端部は、それぞれ球面ジョイント5cを介して梁２の
下面および壁体４の上面に連結されている。

このような構成からなる壁体構造によれば、構造物に
加えられた外力によって生じる柱１、梁２、３と壁体４
の相対変位は、ダンパー５のシリンダ内の金属摩擦によ
って熱エネルギーに変換されることによって吸収され
る。よって、外力に対してしなやかな動きをする超高層
ビルでの不快な船酔現象を排除することができる。

また、前記従来例の他に、粘弾性材の高い減衰力を利
用した壁体構造の一例として第７図および第８図に示す
ようなものが提供されている。なお、前記従来例と同様
の構成となる部分には同様の符号を付してその説明を省
略する。

この壁体構造は、複数枚の平行な剛性の大きい板を下
階の梁２より立ち上げ、左右および上端を構造体骨組と
わずかな間隙をもって切り離してなる立上り壁６と、上
階の梁２より前記立上り壁６内へ垂下させた一枚、また
は複数枚の剛性の大きい板からなる垂下壁７と、前記立
上り壁６と垂下壁７間の間隙に充填した粘弾性材８とか
らなり、前記立上がり壁６は壁本体を構成しているもの
である（特開昭61−87068）。

このような構成からなる壁体構造によれば、構造物に
加わる外力を壁体４および粘弾性材８によって吸収し、
構造物にかかる外力を減衰させることができる。

「発明が解決しようとする課題」しかしながら、前記構成からなる壁体構造において
は、特に大掛かりな制振装置を必要とすることもなくな
り構造物に対する適用範囲も広がったが依然として下記
に示すような解決すべき問題点が残されている。

すなわち、制振用ダンパーを利用した前者の壁体構造
では、ダンパーの取付けおよび取外し等の作業が簡単で
はあるものの、ダンパー自身の制振効果を高くすること
が困難なので大きな外力に対して使用するには適してい
ない。

また、粘弾性部体を利用した後者の壁体構造では、立
上り壁と垂下壁との間に粘弾性部体を介在させることに
よって比較的高い減衰力を奏することができ、大きな外
力に対しても適用することができるが、壁本体の構造自
体が複雑となるうえ、その精度確保も困難であり施工性
が低く、取付けおよび取外し作業も困難であるといった
問題点があった。

よって、立上り壁および垂下壁の枚数を増やすことも
しくは減少することが困難となり、大きな制振効果を必
要とする場合やそうでない場合の制振効果の調節等、こ
の制振装置の最適な適用を確保することが難しくなる。

そこで、本発明は、構造物の小さな揺れから大きな揺
れまで幅広い制振作用を奏することができるとともに、
その仕組みが簡単で、さらに、中間階の層間変位が卓越
するなど、複雑な揺れを抑えるのに効果があり、将来、
100階建て以上の超々高層ビルでの採用をも考慮しつ
つ、構造物に容易に装置することのできる間仕切り壁の
制振構造を提供することを目的としている。

「課題を解決するための手段」本発明は、構造物の内部を区画するプレキャストコン
クリート製の間仕切り壁と、複数枚の鋼板の間に粘弾性
部材を介在させることでこれら板体の面方向に相対移動
自在となる制振装置とを備え、この間仕切り壁の上部ま
たは下部のいずれか一方を梁に対して固定し、いずれか
他方の梁および間仕切り壁の対向部に、それぞれ連結用
板体を設け、前記制振装置を前記移動方向が梁の長さ方
向に略一致させた状態でこれら連結用板体を介して前記
他方の梁および間仕切り壁に連結してなる構成とし、前
記制振装置を構成する前記複数枚の鋼板を、前記各連結
用板体の両側にそれぞれ櫛歯状に固定し、かつ前記他方
の梁側の前記鋼板と、前記間仕切り壁側の前記鋼板とを
交互に配置したことを特徴としている。

また、前記制振装置において、前記連結用板体に、ス
ペーサーを介して複数枚の鋼板を櫛歯状にボルト結合し
たことを特徴としている。

「作用」本発明の間仕切り壁の制振構造では、構造物に外力が
作用したときには壁体と梁とが相対的に変位するが、粘
弾性部材を介在させてなる制振装置の粘性抵抗によって
その変位が抑制され、また、粘弾性部材の減衰性により
建築物への地震時入力が低減し、かつ振動エネルギーが
吸収されて制振効果が発揮される。

また、前記制振装置を構造物に装置する場合、梁およ
び間仕切り壁から延びる連結用板体に、スペーサーを介
して複数枚の鋼板を櫛歯状にボルト結合しつつ、これら
複数枚の鋼板の空隙に粘弾性部材を介在させるだけで作
業を完了することができる。

「実施例」以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示す図で
あって、これらの図中、符号20は、建物の内部を区画す
るプレキャストコンクリート製の間仕切り壁を示し、符
号21は複数枚の鋼板22の間に粘弾性部材23を介在させる
ことでこれら板体の面方向に相対移動自在となる制振装
置を示すものである。この間仕切り壁20の上部または下
部のいずれか一方を梁（図示例では下方の梁３）に対し
て固定し、他方の梁２および間仕切り壁20の対向部に、
それぞれ連結用板体2b、20bを設け、これら連結用板体2
b、20bに前記移動方向を梁２の長さ方向に略一致させた
状態で前記制振装置21を連結している。

前記梁２は、一般にＨ鋼からなり、間仕切り壁20を取
り付けるための小梁を示すものとする。この梁２の下フ
ランジ2aの下面所定の位置には、間仕切り壁に向って延
びる連結用板体2bが突設されており、この連結用板体2b
の下方には、ボルトを挿通するためのボルト挿通孔2cが
各々２個づつ形成されている。

間仕切り壁20は、プレキャストコンクリート製の板体
であって、梁２、３との間に配置されて建築物内の空間
を仕切るために適宜配置されている。この間仕切り壁20
の上端所定の位置には、切欠凹所20aが形成されてお
り、この切欠凹所20aの底面からは、連結用板体20bが前
記梁２に向って延びる形態で埋設されている。この連結
用板体20bの上方には、ボルトを挿通するためのボルト
挿通孔20cが各々２個づつ形成されている。

制振装置21は、平板状の鋼板を横長四角形に形成して
なる鋼板22と、ゴムとアスファルトとを主成分としてこ
れらを特殊配合してなる粘弾性部材23とをサンドイッチ
状に複数層重ねて構成されたものである。鋼板22の上端
もしくは下端のいずれか一方の両端付近には、前記連結
用板体2b、20bのボルト挿通孔2c、20cに応答するボルト
挿通孔（図示略）が形成されている。

鋼板22のうち、制振装置の両外面に配置される鋼板22
の上端両縁部には、ボルト操作用の切欠部22aが形成さ
れ、下端両縁部には、ボルト17を挿通するためのボルト
挿通孔（図示略）が各々２個づつ形成されている。

そして、前記梁２と間仕切り壁20との間に制振装置21
を組み込む場合は、まず梁２に設けられた連結用板体2b
と、間仕切り壁20に設けられた連結用板体20bとを互い
に向き合うように配置し、この状態で鋼板22とフィラプ
レートからなるスペーサー25とを交互に配設し、梁２か
ら延びる前記連結用板体2bに連結する。その結果、全体
として外観櫛歯状に配置された状態となる。そしてこの
ように配置された鋼板22およびスペーサー25にボルト17
を挿通して、他端でナット18によるナット締めを行って
固定する。

梁と間仕切り壁との間に前記制振装置が設けられた構
造物に外力が作用したときには間仕切り壁20と梁２とが
相対的に変位するが、粘弾性部材23を介在させてなる制
振装置21の粘性抵抗によってその変位が抑制され、ま
た、粘弾性部材23の減衰性により構造物への地震時入力
が低減し、かつ振動エネルギーが吸収されて制振効果が
発揮される。

このような構成からなる間仕切り壁の制振構造によれ
ば、以下のような効果を奏することができる。

我が国において比較的発生頻度の高い中小地震（震度
４程度）や、台風など暴風時に、最大で約２分の１まで
構造物の揺れを低減することができるため、構造物の小
さな揺れから大きな揺れまで幅広い制振作用を奏するこ
とができる。

また、構造物の揺れが早期に収まるため、居住性に優
れ、構造物の付加価値を高めることができる。

粘弾性部材23は、エネルギー吸収力および変形能力が
大きく、小振幅から大振幅まで幅広い制振効果を発揮す
ることができる。

制振装置21は、仕組みがシンプルであるために、確実
に作動する上、故障の心配もなく、さらに、建物の部位
に組み込む際に、溶接等の特別な処理を必要とせず、３
層以上の粘弾性部材を有するものであっても容易に組み
込むことができるとともに、制振装置を装置するための
余分なスペースを確保する必要もない。そして、その製
作費は、構造物の総建設費に比して大変低いためイニシ
ャルコストを低減でき、設置後の制振装置のランニング
コストは不要である。

また、制振装置の構成がシンプルなうえに、その組み
込み作業および取外し作業も容易なので制振装置の交換
を容易に行うことができるため、特に、粘弾性部材の経
年変化を考慮した場合にもアフターメンテナンスの点で
充分対応しうる制振装置を提供することができる。

そして、中間階の層間変位が卓越するなど、複雑な揺
れを抑えるのに効果があることなどから、将来的に必要
となる100階建て以上の超々高層ビルにおける採用を実
現することができる。

さらに、前述のように鋼板22を他方の鋼板22で挾むよ
うにした場合、鋼板22の枚数とそれを挾む鋼板22の枚
数、およびそれらの長さを適宜変更することにより、そ
れらの間の粘性抵抗を調節することが可能であるという
利点がある。すなわち、前記のように２枚の鋼板22を３
枚の鋼板22で挾んだ場合には、１枚の鋼板22を２枚の鋼
板22で挾む場合に比して２倍の粘性抵抗をより増大させ
ることができる。また、たとえば一方の鋼板22と他方の
鋼板22をそれらの長さ方向に複数に分割することによっ
てそれらの長さを増減し得る。したがって、要求される
粘性抵抗に応じて一方の鋼板22と他方の鋼板22の枚数、
およびそれらの長さを適宜設定することにより、最適な
制振効果を容易に得ることが可能である。

なお、本実施例において説明した粘弾性部材は、各構
成材料を以下の（１）および（２）示す如き比率で混合
することによって特に優れた減衰効果を奏することがで
きる。

（ただし重量部は熱可塑性ゴムおよびアスファルトの２
成分の合計の重量を100とする）とし、かつ、針入度が3
5から140の範囲にあるとき。

このような数値となるように粘弾性部材を設定したと
きにその制振効果を最も高くすることができるものであ
って、加工性に優れ、取り扱い易く制振性能を発揮する
ことができる。

また、経年変化については、少なくとも25年〜30年は
何等の物性変化もなく安定した制振効果を期待できるこ
とが本願出願人の実験結果より明らかとなっている。

なお、前記実施例では間仕切り壁20の下部を梁３に固
定し、上部を制振装置21を介して梁２に連結した構成と
したが、これとは逆に間仕切り壁20の上部を梁２に固定
し、下部を制振装置21を介して梁３に連結しても全く同
様の効果を奏することができる。

「発明の効果」本発明の間仕切り壁の制振構造は、構造物の内部を区
画するプレキャストコンクリート製の間仕切り壁と、複
数枚の鋼板の間に粘弾性部材を介在させることでこれら
板体の面方向に相対移動自在となる制振装置とを備え、
この間仕切り壁の上部または下部のいずれか一方を梁に
対して固定し、いずれか他方の梁および間仕切り壁の対
向部に、それぞれ連結用板体を設け、前記制振装置を前
記移動方向が梁の長さ方向に略一致させた状態でこれら
連結用板体を介して前記他方の梁および間仕切り壁に連
結してなる構成とし、前記制振装置を構成する前記複数
枚の鋼板を、前記各連結用板体の両側にそれぞれ櫛歯状
に固定し、かつ前記他方の梁側の前記鋼板と、前記間仕
切り壁側の前記鋼板とを交互に配置した構成としたので
以下のような効果を奏することができる。

我が国において比較的発生頻度の高い中小地震（震度
４程度）や、台風など暴風時に、最大で約２分の１まで
建物の揺れを低減することができる。

また、建物の揺れが早期に収まるため、居住性に優
れ、建物の付加価値を高めることができる。

粘弾性部材は、エネルギー吸収力および変形能力が大
きく、小振幅から大振幅まで幅広い制振効果を発揮する
ことができる。

制振装置は、仕組みがシンプルであるために、確実に
作動する上、故障の心配もなく、さらに、建物の部位に
組み込む際に、溶接等の特別な処理を必要とせず、３層
以上の粘弾性部材を有するものであっても容易に組み込
むことができるとともに、装置するための余分なスペー
スを確保する必要もない。

そして、その製作費は、構造物の総建設費に比して大
変低いためイニシャルコストを低減でき、設置後の制振
装置のランニングコストは不要である。

また、制振装置において、前記連結用板体に、スペー
サーを介して複数枚の鋼板を櫛歯状にボルト結合した構
成としたので以下のような効果を奏することができる。

すなわち、制振装置の構成がシンプルなうえに、その
組み込み作業および取外し作業も容易なので制振装置の
交換を容易に行うことができるため、特に、粘弾性部材
の経年変化を考慮した場合にもアフターメンテナンスの
点で充分対応しうる制振装置を提供することができる。

本発明の制振装置においては、要求される粘性抵抗に
応じて一方の鋼板と他方の鋼板の枚数、およびそれらの
長さを適宜設定することにより、最適な制振効果を容易
に得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の間仕切り壁の構造の一実
施例を示す図であって、第１図は制振装置が間仕切り壁
に組み込まれた部分を示す拡大斜視図、第２図（イ）は
第１図における全体正面図、第２図（ロ）は同側断面
図、第３図は制振装置の側壁を取り外した状態を示す正
面図、第４図（イ）および（ロ）は制振装置の縦断面
図、第５図ないし第８図は構造物の制振構造の一従来例
を示す図である。１……柱、２、３……梁、４……壁体、 20……間仕切り壁、 21……制振装置、 22……鋼板、 23……粘弾性部材、 25……スペーサー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｅ０４Ｂ 2/56 ６３２Ｅ０４Ｂ 2/56 ６３２Ｙ６４３６４３Ａ 2/82 ５０１ 2/82 ５０１Ｔ特許法第30条第１項適用申請有り日本工業新聞（平成元年５月23日）に発表特許法第30条第１項適用申請有り化学工業日報（平成元年５月23日）に発表特許法第30条第１項適用申請有り建設通信（平成元年５月23日）に発表特許法第30条第１項適用申請有り建設工業新聞（平成元年５月23日）に発表 (72)発明者猿田正明東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (56)参考文献実開昭64−24266（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−56336（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の内部を区画するプレキャストコン
クリート製の間仕切り壁と、複数枚の鋼板の間に粘弾性
部材を介在させることでこれら鋼板の面方向に相対移動
自在となる制振装置とを備え、この間仕切り壁の上部ま
たは下部のいずれか一方を梁に対して固定し、いずれか
他方の梁および間仕切り壁の対向部に、それぞれ連結用
板体を設け、前記制振装置を前記移動方向が梁の長さ方
向に略一致させた状態でこれら連結用板体を介して前記
他方の梁および間仕切り壁に連結してなる構成とし、前
記制振装置を構成する前記複数枚の鋼板を、前記各連結
用板体の両側にそれぞれ櫛歯状に固定し、かつ前記他方
の梁側の前記鋼板と、前記間仕切り壁側の前記鋼板とを
交互に配置したことを特徴とする間仕切り壁の制振構
造。
【請求項２】請求項１記載の制振装置において、前記連
結用板体に、スペーサーを介して複数枚の鋼板を櫛歯状
にボルト結合したことを特徴とする間仕切り壁の制振構
造。