JP2813122B2 - 弾塑性ダンパ - Google Patents

弾塑性ダンパ

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JP2813122B2 JP34040893A JP34040893A JP2813122B2 JP 2813122 B2 JP2813122 B2 JP 2813122B2 JP 34040893 A JP34040893 A JP 34040893A JP 34040893 A JP34040893 A JP 34040893A JP 2813122 B2 JP2813122 B2 JP 2813122B2
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貴昭 宮原
一郎 白石
昌人 飯利
啓 堀江
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、風力や地震力のような
外力、特に地震力を受けて生じる建物の振動を緩和する
ために設置される弾塑性ダンパに関する。
【0002】
【従来の技術】地震による建物の振動緩和のため、建物
の骨組であるフレームと、前記フレームの一部をなす上
下一対の梁の一方に対して間隔をおいて配置されかつ前
記一対の梁の他方に固定された壁との間に弾塑性ダンパ
が適用されている(特公昭50−27662号)。前記
弾塑性ダンパは、複数の孔が設けられこれにより剛性の
大きさまたは降伏耐力が調整された平板からなる。前記
平板は前記一方の梁に固定され、また、前記平板はこれ
に連なる垂直な連結板を介して前記壁に固定されてい
る。前記弾塑性ダンパによれば、建物に作用する地震力
のために前記フレームと前記壁との間に水平方向への繰
り返しの相対変位が生じ、このために前記平板に弾性限
度を越える力が作用し前記平板が塑性変形するとき、地
震エネルギの一部が吸収され、建物の振動が緩和され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記弾塑性
ダンパの地震に対する変形性能の大きさは、前記平板の
長さ寸法すなわち前記梁に沿っての長さ寸法または前記
梁から前記壁までの長さ寸法に依存する。前記弾塑性ダ
ンパの平板の長さ寸法を最大限に確保すべく、前記壁に
前記平板または連結板の一部を受け入れるための切り欠
きが設けられている。しかし、前記弾塑性ダンパの地震
対応力を大きくすべく前記平板および連結板の長さ寸法
を大きいものに設定すると、前記壁に長さまたは深さの
大きい切り欠きを必要とし、耐火性能、遮音性等の低下
を余儀なくされる。本発明の目的は、弾塑性ダンパの寸
法を増大させることなしに地震に対する減衰性能を向上
させることにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上下一対の梁
を含む建物のフレームと、前記一対の梁の一方に対して
間隔をおいて配置されかつ前記一対の梁の他方に固定さ
れた壁とに関して適用される弾塑性ダンパであって、前
記一方の梁に相対して配置される水平部と、前記水平部
に連なり、前記壁に固定される板状の垂直部と、前記水
平部に連なる、前記水平部を前記一方の梁に取り付ける
ための複数の板状の取付部とからなり、前記水平部およ
び前記垂直部がほぼ同一の降伏耐力を有し、また、前記
水平部と各取付部との連なり部分が、前記壁と前記一方
の梁との間に該梁の長手方向への相対変位が生じるとき
に前記梁と直角な水平方向への前記水平部の変位を許
す。前記取付部は、あるいは、前記水平部より薄い厚さ
寸法を有するものからなる。前記水平部および前記垂直
部のそれぞれに少なくとも1つの孔を設けることができ
る。
【0005】
【発明の作用および効果】本発明によれば、建物に作用
する地震力によって前記一方の梁と前記壁との間に前記
梁の長手方向への繰り返しの相対変位が生じ、これに伴
って前記弾塑性ダンパが弾性限度を越える外力を受ける
とき、ほぼ同一の降伏耐力を有する前記水平部および前
記垂直部は同時に塑性変形し、共同して地震エネルギを
吸収する。すなわち、前記水平部および前記垂直部のい
ずれか一方のみの塑性変形によって地震エネルギを吸収
する従来の弾塑性ダンパと同じ寸法で、より大きい地震
エネルギを吸収することができ、したがって、弾塑性ダ
ンパの寸法の増大を図ることなしに地震に対する減衰性
能を向上させることができる。
【0006】また、前記水平部は前記取付部を介して前
記一方の梁に取り付けられ、前記水平部と前記取付部と
の連なり部分は例えばくびれており、このため、前記連
なり部分は地震時に容易に変形し、前記梁と直角な水平
方向への前記水平部の変位を許す。前記水平部より薄い
前記取付部もまた容易に変形し易い。このことから、前
記水平部はこれを前記一方の梁に直接に固定する場合に
比べて低剛性であって変形し易い。
【0007】前記水平部および前記垂直部のそれぞれに
少なくとも1つの孔を設け、これにより所望の降伏耐力
を設定することができる。また、これによれば、降伏耐
力の設定が容易である。
【0008】
【実施例】図1および図2を参照すると、本発明に係る
互いに間隔をおかれた一対の弾塑性ダンパ10が上下一
対の梁12,14を含む建物のフレーム16と、フレー
ム16に支持された仕切り壁や耐震壁のような壁18と
に関して適用されている。
【0009】図示の各梁12,14はH形鋼からなり、
また、壁18は鉄筋コンクリート製の壁体からなる。壁
18は、その上部が一方(上方)の梁12との間に間隔
をおかれ、その下部で他方(下方)の梁14に固定され
ている。また、壁18は、その両側方に配置され前記梁
とともに前記フレームを構成する一対の柱(図示せず)
との間に間隔をおかれている。このことから、壁18
は、地震発生の際、上方の梁12に対する水平方向への
繰り返しの相対変位が可能である。
【0010】下方の梁14への壁18の固定のため、通
常、下方の梁14にはその上方へ伸びるプレート(図示
せず)が設けられ、また、壁18にはその下方へ伸びる
プレート(図示せず)が設けられており、これらのプレ
ートはボルト・ナット組立体(図示せず)により相互に
締結される。
【0011】各弾塑性ダンパ10は、上方の梁12の下
フランジ12aに相対して配置された板状の水平部20
と、水平部20に連なり、壁18の上部に固定された板
状の垂直部22と、水平部20を上方の梁12に取り付
け、固定する複数(図示の例では4つ)の板状の取付部
24とからなる。
【0012】図示の水平部20および垂直部22は同種
類の鋼製プレートからなり、また、水平部20および垂
直部22はそれぞれ矩形の平面形状を有する。水平部2
0は梁12の下フランジ12aと同じ幅寸法を有する。
【0013】図3および図4に拡大して示すように、水
平部20には梁12と直交する方向へ伸びる少なくとも
1つの孔(図示の例では複数の長穴)26が2列に、よ
り詳細には、梁12と直角な水平方向へ伸びる垂直部2
2の接続部の両側に設けられている。好ましくは、さら
に、孔26の配列方向における水平部20の両縁部に切
り欠き27、特に孔26の半分の大きさの切り欠き27
を設ける。複数の孔26は同一の形状および同一の長さ
寸法を有し、また、各列の孔26の相互間隔および孔2
6と切り欠き27との相互間隔は等しい。
【0014】孔26の数量、大きさ、相互間隔等の変
更、切り欠き27の有無等により、水平部20の降伏耐
力の大きさを変更することができる。孔26の数量、大
きさ、相互間隔等は、想定する地震の規模に応じて定め
られる。降伏耐力は、前記鋼製プレートの厚さ寸法を変
えることにより、その大きさを変えることもできる。し
かし、図示の例のように、前記鋼製プレートに前記孔を
設けることにより前記降伏耐力の大きさを容易に設定す
ることができる。
【0015】他方、水平部20の長手方向中央部に固定
された垂直部22にもその降伏耐力の設定のため、少な
くとも1つの孔(図示の例では複数の長穴)28が設け
られている(図1および図4)。図示の例では、上下方
向へ伸びる複数の孔28が梁12の伸長方向に互いに等
しい間隔をおいて配置されている。水平部20における
と同様、好ましくは、さらに、孔28の配列方向におけ
る垂直部22の両縁部に切り欠き29、特に孔28の半
分の大きさの切り欠き29を設ける。孔28も、また、
水平部20におけるように、想定する地震の規模に対応
することができるように、その数量、大きさ、相互間
隔、切り欠き29の有無等を定められる。
【0016】各垂直部22は壁18の上部に設けられた
切り欠き30を経て下方へ伸び、その下部において、一
部が壁18に埋め込まれ上方へ伸びるプレート31にボ
ルト・ナット組立体33を用いて固定されている。
【0017】水平部20の降伏耐力および垂直部22の
降伏耐力はほぼ同一に設定されている。水平部20およ
び垂直部22の降伏耐力が同一であるため、前記建物に
地震力が作用し、フレーム16と壁18との間に水平方
向に関する繰り返しの相対変位が生じ、これに伴って水
平部20および垂直部22がこれらの弾性限度以上の力
を受けるとき、水平部20と垂直部22とは同時に塑性
変形する。より詳細には、水平部20の孔26相互間と
孔26および切り欠き27相互間の各細長い部分32の
主に両端部と、垂直部34の孔28相互間と孔28およ
び切り欠き29相互間の各細長い部分34の主に両端部
とがそれぞれ塑性変形する。この塑性変形によって地震
エネルギが吸収される。
【0018】水平部20のための4つの取付部24は、
図示の例では、それぞれ、水平部20の矩形の四隅の近
傍、より詳細には、水平部20の梁12の長手方向に関
する各側方に位置する。しかし、各取付部24は、梁1
2と直角な水平方向における水平部20の各側部の延長
相互間にある。図示の各取付部24は矩形の平面形状を
有する。各取付部24はこれに設けられた複数のボルト
穴37を経て伸びる複数のボルト・ナット組立体36に
より梁のフランジ12aに締結されている。
【0019】各取付部24と水平部20との連なり部分
38は水平部20および取付部24より小さい幅を有
し、全体に細長くくびれている。取付部24および連な
り部分38は水平部20と同じ厚さ寸法を有する。連な
り部分38はくびれており、このため、地震時に壁18
と梁12との間に該梁の長手方向への相対変位が生じる
ときに容易に変形し、垂直部22による拘束下にある水
平部20が梁12と直角な水平方向へ容易に変位するこ
とを可能にする。水平方向へ変位する水平部20は、水
平部20が梁12に直接に固定される従来の場合と比較
して、剛性が低く、変形し易い。このため、地震エネル
ギの吸収性能が優れる。
【0020】図1〜図4に示す例に代えて、図5および
図6に示すように、梁12に直角な水平方向に関する水
平部20の両側部に2つの取付部24を設けることがで
きる。両取付部24は全体に矩形状を呈し、梁12の長
手方向に関して、水平部20より長い長さ寸法を有す
る。水平部20と取付部24との境界には梁12の長手
方向に伸びる細長い長穴40が設けられており、長穴4
0と水平部20との間に細長くくびれた連なり部分38
(実線と一点鎖線とで囲まれたほぼL形の部分)が形成
されている。
【0021】これらの例に代えて、図7〜図9に示すよ
うに、取付部24は、水平部20の梁12の長手方向各
端部における上面に梁12と平行に配置された細長い、
水平部20より薄い板部材で構成することができる。前
記板部材はその一側部が水平部20に溶接され、これに
より水平部20に固定されこれに連なる。前記板部材の
他の一側部を梁12に溶接することによって取付部24
したがって水平部20を梁12に固定することが可能で
ある。しかし、好ましくは、図示の例のように、板部材
24の他の一側部にこれと直交する水平な他の板部材4
2を接続し、他の板部材42を複数のボルト・ナット組
立体36を用いて梁12に固定することができる。
【0022】前記板部材からなる取付部24は、水平部
20より薄いため、地震時に変形し易い。このため、水
平部20の梁12との一体性すなわち水平部20の剛性
を低減し、水平部20が変形し易くする。
【0023】梁12と各取付部24との間にプレート4
4を介在させることが望ましい。図示の例に代えて、下
フランジ12aの幅寸法より大きい幅寸法を有するプレ
ート(図示せず)を用いることができる。プレート44
を介在させることにより、弾塑性ダンパ10の垂直部2
2による上下方向力(軸力)の負担を非常に小さいもの
とすることができる。
【0024】図示の例に代えて、弾塑性ダンパ10を下
方の梁14と壁18との間に適用することができる。さ
らに、弾塑性ダンパ10は、その設置数量を任意に定め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案に係る弾塑性ダンパが適用されたフレー
ムおよび壁の正面図である。
【図2】図1の線2−2に沿って得た縦断面図である。
【図3】弾塑性ダンパの拡大正面図である。
【図4】弾塑性ダンパの拡大平面図である。
【図5】他の例の弾塑性ダンパの拡大正面図である。
【図6】図5に示す弾塑性ダンパの拡大平面図である。
【図7】さらに他の例の弾塑性ダンパの拡大正面図であ
る。
【図8】図7に示す弾塑性ダンパの拡大平面図である。
【図9】線9−9に沿って得た部分断面図である。
【符号の説明】
10 弾塑性ダンパ 12,14 梁 16 フレーム 18 壁 20,22 水平部および垂直部 24 取付部 26,28 孔 38 連なり部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 啓 東京都新宿区津久戸町2番1号 株式会 社熊谷組東京本社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04H 9/02 F16F 7/12 F16F 15/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上下一対の梁を含む建物のフレームと、
    前記一対の梁の一方に対して間隔をおいて配置されかつ
    前記一対の梁の他方に固定された壁とに関して適用され
    る弾塑性ダンパであって、前記一方の梁に相対して配置
    される板状の水平部と、前記水平部に連なり、前記壁に
    固定される板状の垂直部と、前記水平部に連なる、前記
    水平部を前記一方の梁に取り付けるための複数の板状の
    取付部とからなり、前記水平部および前記垂直部がほぼ
    同一の降伏耐力を有し、また、前記水平部と各取付部と
    の連なり部分が、前記壁と前記一方の梁との間に該梁の
    長手方向への相対変位が生じるときに前記梁と直角な水
    平方向への前記水平部の変位を許す、弾塑性ダンパ。
  2. 【請求項2】 上下一対の梁を含む建物のフレームと、
    前記一対の梁の一方に対して間隔をおいて配置されかつ
    前記一対の梁の他方に固定された壁とに関して適用され
    る弾塑性ダンパであって、前記一方の梁に相対して配置
    される板状の水平部と、前記水平部に連なり、前記壁に
    固定される板状の垂直部と、前記水平部に連なる、前記
    水平部を前記一方の梁に取り付けるための複数の板状の
    取付部とからなり、前記水平部および前記垂直部がほぼ
    同一の降伏耐力を有し、また、各取付部が前記水平部よ
    り薄い厚さ寸法を有する、弾塑性ダンパ。
  3. 【請求項3】 前記水平部および前記垂直部のそれぞれ
    が少なくとも1つの孔を有する、請求項1または2に記
    載の弾塑性ダンパ。
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