JP3397220B2 - 制振装置 - Google Patents

制振装置

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JP3397220B2
JP3397220B2 JP10685894A JP10685894A JP3397220B2 JP 3397220 B2 JP3397220 B2 JP 3397220B2 JP 10685894 A JP10685894 A JP 10685894A JP 10685894 A JP10685894 A JP 10685894A JP 3397220 B2 JP3397220 B2 JP 3397220B2
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清 田中
令樺 孟
勝 石井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は建築構造物、特に鉄骨構
造物の他、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、
混合構造にも適用可能な制振装置に係るものである。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の制振装置の一例を示し、柱
a、梁bによって架構された骨組に間柱cの形で制振装
置が介装されている。この間柱の上部c1 および下部c
3 は一般鋼材となっており、中央部c2 は強度の低い鋼
材、例えば極低降伏点鋼で降伏応力が1t/cm2 程度
の鋼材より構成され、中央部の鋼材はフランジd、ウェ
ブeがスプライスプレートfによりボルト結合されてお
り、部材の取り換え可能となっている。骨組が地震、風
等の水平力により変形し、ある限度以上のせん断力が間
柱に入ると中央部の鋼材が主に塑性変形するようになっ
ている。
【0003】図6は従来装置の他の例を示し、柱a、梁
bが架構された骨組にブレースgが取りつけられ、その
上部に制振ダンパーhが取りつけられている。この制振
ダンパーは鋼材でできたせん断パネルiとなっていて、
ブレースの水平方向の耐力より弱い耐力となっており、
骨組が地震、風等の水平力により変形すると、ダンパー
部分が大きく塑性変形するようになっている。
【0004】図7は従来技術の更に他の例を示し、柱
a、梁bで架構された骨組に鉄筋コンクリート構造の壁
jが取り付けられ、その上部に制振ダンパーkが取り付
けられている。この制振ダンパーは鋼材でできたフラン
ジ付きのせん断パネルに形成され、壁の耐力より弱い耐
力となっている。骨組が地震、風等の水平力によってあ
る程度以上、水平変形すると、ダンパー部分が大きく塑
性変形するようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5に示した従来装置
において間柱に入り得るせん断力QY は、強度の低い鋼
材を用いている中央部の耐力で決まる。間柱の上部およ
び下部は一般構造用鋼材でできており、間柱にQY のせ
ん断力が入った場合にも十分弾性範囲内に入るように設
計される。この間柱は骨組が水平力を受けて変形するに
伴い変形する。間柱のせん断力が、QY に達するまで
は、間柱の上、下部および中央部は弾性変形する。せん
断力がQY に達すると中央部が塑性変形を始めるが、
上、下部は弾性限内にあるので変形があまり増えない。
地震、風等により建物が振動するとこの間柱の中央部が
塑性変形を繰り返し、それに伴う塑性履歴吸収エネルギ
ーとして振動エネルギーを吸収し、建物の振動を低減さ
せる。振動を低減させるダンパーとしてこの間柱を有効
に働かせるためにはその降伏変位は小さい方が好まし
い。しかし、この形状の間柱では、間柱上部及び間柱下
部の弾性変形がかなり大きいため、中央部分の降伏変位
を、材料の降伏応力を小さくすることによって小さくし
ても、間柱としての降伏変位は大きくなってしまう。
【0006】図6に示した従来装置は図5に示した従来
技術の欠点であるせん断パネル取り付け部(図5の間柱
の上、下部に相当する)の剛性を高めた場合であり、せ
ん断パネルをブレースに取り付けている。ブレース部分
の水平剛性はその軸方向剛性により図5の場合の間柱の
上部と下部による剛性より高くすることが可能で、ブレ
ース部分とせん断パネル部分を合わせた剛性は高くな
る。しかし、柱、梁で囲まれた骨組内にブレースが取り
付けられるため、この骨組内は通行できなくなり、平面
計画上好ましくない。さらにブレースの骨組への取り付
け部の施工も複雑となりコストの上昇につながる。
【0007】図7に示した従来装置は、図6の場合と同
様に、図5の従来装置の欠点であるせん断パネル取付部
の剛性を高めた場合であり、せん断パネルを鉄筋コンク
リート造の壁の上に取り付けている。しかし、この場合
も前記図6の場合と同様に、壁のある骨組内は通行不可
能となり、平面計画上好ましくない。さらに壁を取り付
けることにより梁の剛性と耐力が上がることがあり、建
物の構造特性と壁付きの場合で大きく変わり、設計上好
ましくない場合もある。
【0008】本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑
みて提案されたもので、その目的とする処は、簡単な構
成で建築構造物の制振効果が発現され、制振装置が配設
された構面の通行が可能となる建築構造物の制振装置を
提供する点にある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係る制振装置は、柱と梁で構成された骨組
の中に、上側の梁と下側の梁との間に架設するように取
り付けられた間柱から成る制振装置において、前記間柱
を、上端が前記上側の梁に固定された間柱上部と、下端
前記下側の梁に固定された間柱下部と、上端が前記間
柱上部の下端に接合され下端が前記間柱下部の上端に
合された間柱中央部とで構成、前記間柱中央部、一
般構造用鋼材に比して強度の低い鋼材を用いて構成
前記間柱上部及び前記間柱下部の剛性を、前記骨組が弾
性変形して前記上側の梁と前記下側の梁との間に相対的
水平方向変位が生じたとき、前記間柱上部の下端と前記
間柱下部の上端との間に、その相対的水平方向変位と略
々同じ大きさの相対的水平方向変位が生じる程度の、
い剛性としたことを特徴とする。
【0010】請求項2の発明によれば前記間柱上部及び
前記間柱下部は鉄筋コンクリートで補剛されている。請
求項3の発明によれば、前記間柱中央部が、上下方向に
延在する平板状のウェブと、該ウェブの両側端に設けら
れ上下方向に延在する平板状の一対のフランジとを備え
たH型断面に形成され、前記ウェブ及び前記フランジの
一方は強度の低い鋼材より構成され、他方は一般の構造
用鋼材又は高強度鋼材より構成されている。
【0011】請求項4の発明は前記間柱中央部の前記ウ
ェブにリブを取り付けて構成されている。請求項5の発
明によれば、前記間柱中央部は前記間柱上部及び前記間
柱下部に取り替え可能に接合されている。請求項6の発
明は前記間柱中央部の上端及び/又は下に取り付けら
れたエンドプレートが、前記間柱上部の下端及び/又は
前記間柱下部の上端に取り付けられたエンドプレートに
ボルト結合されたものである。
【0012】
【作用】本発明によれば前記したように、柱と梁で構成
された骨組の中に、上側の梁と下側の梁との間に架設す
るように間柱を取り付け、この間柱を、上端が上側の梁
に固定された間柱上部と、下端が下側の梁に固定された
間柱下部と、上端が間柱上部の下端に接合され下端が
柱下部の上端に接合された間柱中央部とで構成すると共
に、その間柱中央部を一般構造用鋼材に比して強度の低
い鋼材を用いて構成し、そして、間柱上部及び間柱下部
の剛性を、骨組が弾性変形して上側の梁と下側の梁との
間に相対的水平方向変位が生じたとき、間柱上部の下端
と間柱下部の上端との間に、その相対的水平方向変位と
略々同じ大きさの相対的水平方向変位が生じる程度の、
高い剛性としたため、間柱中央部は建物が小さく振動す
る場合でも塑性変形を生じ、建物の振動エネルギーを履
歴吸収エネルギーとして吸収し、建物の振動を低減させ
る。
【0013】また制振装置を間柱型としたことによっ
て、その構面の通行を可能ならしめるものである。請求
項2の発明によれば、前記間柱の上部及び下部を鉄筋コ
ンクリートで補剛したことによって、間柱の上下部の剛
性が高くなり、前記した間柱による振動エネルギーの吸
収効果が有効に発揮されるものである。
【0014】請求項3の発明によれば、前記間柱の中央
部分がH型断面に形成され、ウェブ及びフランジのいず
れか一方は強度の低い鋼材より構成され、他方は一般の
構造用鋼材又は高強度鋼材より構成されているので、後
述のように間柱に小さなせん断力が作用しただけで間柱
が降伏する。請求項4の発明はH型断面の間柱ウェブ部
分の板厚が薄く、長さが長い場合ウェブの局部座屈を発
生するような場合に備えたもので、同ウェブにリブを取
り付けたことによって、座屈の発生を防止しうるもので
ある。
【0015】請求項5の発明は、前記間柱のH型断面の
中央部を、間柱の上部及び下部に着脱自在に接合したの
で、間柱の中央部分が地震時に大振幅の繰り返しによっ
て毀損し、次回以降の地震に対して働かなくなる惧れが
ある場合、取り換えを可能ならしめたものである。請求
項6の発明は前記間柱の中央部の上部又は下部にエンド
プレートを取り付け、同間柱の上部下端、又は間柱下部
の上端に取り付けたエンドプレートと少なくともいづれ
かを一方はボルト結合したことによって、間柱の中央部
の取替えを可能ならしめたものである。
【0016】
【実施例】以下本発明を図示の実施例について説明す
る。図1は本発明の第1の実施例を示し、柱1と梁2と
によって構成された骨組の中に、上側の梁2と下側の梁
2との間に架設するように間柱3が取り付けられ、同間
柱3は間柱上部3A、間柱中央部3B、及び間柱下部3
Cより構成されている。
【0017】間柱上部3Aの上端は骨組の梁2にボルト
等で固定され、また間柱下部3Cの下端は骨組の梁2に
ボルト等で固定されている。間柱上部3A及び間柱下部
3CはH型断面の鉄骨に鉄筋コンクリート4が取り付け
られ、剛性が高められている。間柱中央部3Bは、上下
方向に延在する平板状のウェブ3B と、このウェブ3
の両側端に設けられ上下方向に延在する平板状の一
対のフランジ3B とを備えたH型断面に形成され、ウ
ェブ3Bは例えば極低降伏点鋼の如き強度の低い鋼材
より構成され、フランジ3Bは一般の鋼材より構成さ
れている。間柱中央部3Bは、上端が間柱上部3Aの下
端に接合され下端が間柱下部3Cの上端に接合されてお
り、これらの接合は、スプライスプレート5を介してボ
ルト接合することによってウェブ及びフランジの双方で
行われている。
【0018】図2は地震、風等によって建物が外力を受
けて骨組が弾性変形を生じた状態を示す。骨組が弾性変
形すると、間柱上部3Aが固定されている上側の梁2と
間柱下部3Cが固定されている下側の梁2との間に相対
的水平方向変位が生じる。このとき間柱上部3Aの下端
と間柱下部3Cの上端との間に、その相対的水平方向変
位と略々同じ大きさの相対的水平方向変位が生じ、なぜ
ならば、間柱上部3A及び間柱下部3Cは鉄筋コンクリ
ート4によって補剛されているために非常に剛性が高
く、殆ど変形しないからである。これを換言するなら
ば、間柱上部3A及び間柱下部3Cを鉄筋コンクリート
4で補剛することによって、それら間柱上部3A及び間
柱下部3Cの剛性を、建物の骨組が弾性変形して上側の
梁と下側の梁との間に相対的水平方向変位が生じたと
き、間柱上部3Aの下端と間柱下部3Cの上端との間
に、その相対的水平方向変位と略々同じ大きさの相対的
水平方向変位が生じる程度の、高い剛性としているので
ある。そして、間柱中央部3Bは強度が低いため、間柱
3に作用する水平方向の剪断力がウェブ3Bの降伏強
度に達すると降伏し、塑性変形を生じる。それゆえ、地
震、風等によって骨組が振動するように弾性変形を繰り
返すとき、間柱中央部3は塑性変形を繰り返す。かくし
て建物の振動エネルギーは間柱中央部3Bの塑性履歴吸
収エネルギーとして吸収され、建物の振動が低減され
る。また間柱中央部3Bは間柱上部3A及び間柱下部3
Cにスプライスプレート5及びボルトを介して接合され
ているので、大地震、台風等によって間柱中央部3Bが
毀損しても取り替えることができるようになっている。
【0019】図3は本発明の第2の実施例を示し、間柱
中央部3Bの上下端に鋼製板より構成されたエンドプレ
ート6が取り付けられ、間柱上部3Aの下端、及び間柱
下部3Cの上端にもエンドプレート6が取り付けられ、
間柱3の上下エンドプレート6と間柱上部3A、間柱下
部3Cの各エンドプレート6に夫々ボルト結合されてい
る。
【0020】間柱上部3A及び間柱下部3Cは夫々鉄筋
コンクリート4より構成され、梁2に植立された鉄筋7
に定着されている。更に間柱3のウェブ3B1 は板厚が
薄く長さが長い場合、局部座屈を発生することがあるの
で、同ウェブ3B1 にはリブ8が設けられ、ウェブ3B
1 の局部座屈を防いでいる。従って間柱3の水平変形能
力が大きくなる。
【0021】図4は本発明の第3の実施例を示し、間柱
3における間柱上部3Aと間柱下部3Cは梁2に取り付
けられたH型断面の鉄骨9と梁2から出した鉄筋7及び
これらを内蔵した鉄筋コンクリート4とから構成され、
間柱中央部3Bの上部は間柱上部3Aとスプライスプレ
ート5により固定され、間柱中央部3Bの下部は間柱下
部3Cとエンドプレート6によって固定されている。こ
のようにエンドプレート6を用いることによって確実な
強度と剛性で間柱中央部3Bを固定することが可能とな
り、スプライスプレート5を用いることによって、寸法
調整をし易くなっている。
【0022】
【発明の効果】本発明に係る制振装置は前記したよう
に、柱と梁とによって構成された骨組の中に間柱を配設
した間柱型の制振装置としたためこの制振装置を配設
した構面は通行可能になり、平面計画上好ましい。更
、上下の梁に取り付く間柱上部及び間柱下部に高い
を持たせ、間柱中一般構造用鋼材に比して強度
の低い鋼材を用いて構成したため、建物が小さく振動す
る場合でも、間柱中部は塑性変形を生じ、建物の振動
エネルギーを履歴吸収エネルギーとして吸収し、建物の
振動を低減させる。
【0023】請求項2の発明は、前記間柱の上部及び下
部が鉄筋コンクリートで補剛されたことによって、前記
間柱による制振効果が確実に発揮されるものである。請
求項3の発明は、前記間柱の中央部をH型断面に形成
し、同H型断面部のウェブ及びフランジのいづれか一方
は強度の低い鋼材より構成し、他方は一般の構造用鋼材
又は高強度鋼材より構成したので、間柱中央部のフラン
ジを一般の構造用鋼材又は高強度の鋼材より構成した場
合、フランジはモーメントを負担しつつウェブの局部座
屈の発生を抑制する。そのため間柱中央部は大変形まで
安定して耐力を維持できる。
【0024】また間柱の中央部のウェブに一般構造用鋼
材又は高強度の鋼材を使用し、フランジに強度の低い鋼
材を用いた場合、フランジは小さな変形のときから降伏
し、ウェブが降伏するまで安定してエネルギーを吸収す
る。請求項4の発明は、前記間柱のH型断面の中央部の
ウェブにリブを取り付けたことによって、同ウェブの座
屈が抑制され、間柱中央部は大変形まで安定して水平力
を維持することができる。
【0025】請求項5の発明は、前記間柱におけるH型
断面の中央部は間柱の上部及び下部と取り替え可能に接
合されているので、間柱中央部が地震時に大振幅の繰り
返しを行うことによって鋼材が損傷し、次回以降の地震
に対して有効に作動しなくなる可能性が生じた場合に備
えて、前記H型断面の中央部を交換可能ならしめたもの
である。
【0026】請求項6の発明は、前記間柱の中央部の上
部又は下部にエンドプレートを取り付け、間柱上部下端
又は下部間柱上端にエンドプレートを取り付け、間柱の
中央部の上部又は下部に取り付けられたエンドプレート
の少なくともいづれか一方とボルト結合したことによっ
て、間柱中央部に生じるせん断力をボルトの本数を増加
することによって間柱の上下部に確実に伝達することが
でき、接合部の剛性、強度を増大しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る制振装置の第1の実施例を示す立
面図である。
【図2】図1に示す制振装置において、地震、風等によ
って建物が変形を生じたときの状態を示す立面図であ
る。
【図3】本発明に係る制振装置の第2の実施例を示す立
面図である。
【図4】本発明に係る制振装置の第3の実施例を示す立
面図である。
【図5】従来の制振装置の一例を示す立面図である。
【図6】従来の制振装置の他の例を示す立面図である。
【図7】従来の制振装置の更に他の例を示す立面図であ
る。
【符号の説明】
1 柱 2 梁 3 間柱 3A 間柱上部 3B 間柱中央部 3B1 ウェブ 3B2 フランジ 3C 間柱下部 4 鉄筋コンクリート 5 スプライスプレート 6 エンドプレート 7 鉄筋 8 リブ 9 H型断面の鉄骨
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 勝 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目6番15号 株式会社フジタ内 (56)参考文献 特開 平2−16268(JP,A) 特開 平5−44356(JP,A) 特開 平5−332045(JP,A) 特開 平4−312682(JP,A) 実開 平5−17024(JP,U) 実開 平7−21927(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02 E04B 1/34 - 1/36

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 柱と梁で構成された骨組の中に、上側の
    梁と下側の梁との間に架設するように取り付けられた間
    柱から成る制振装置において、 前記間柱を、上端が前記上側の梁に固定された間柱上部
    と、下端が前記下側の梁に固定された間柱下部と、上端
    前記間柱上部の下端に接合され下端が前記間柱下部の
    端に接合された間柱中央部とで構成、前記間柱中央
    、一般構造用鋼材に比して強度の低い鋼材を用いて
    構成前記間柱上部及び前記間柱下部の剛性を、 前記骨組が弾
    性変形して前記上側の梁と前記下側の梁との間に相対的
    水平方向変位が生じたとき、前記間柱上部の下端と前記
    間柱下部の上端との間に、その相対的水平方向変位と略
    々同じ大きさの相対的水平方向変位が生じる程度の、
    い剛性とした、 ことを特徴とする制振装置。
  2. 【請求項2】 前記間柱上部及び前記間柱下部は鉄筋コ
    ンクリートで補剛された請求項1記載の制振装置。
  3. 【請求項3】 前記間柱中央部が、上下方向に延在する
    平板状のウェブと、該ウェブの両側端に設けられ上下方
    向に延在する平板状の一対のフランジとを備えたH型断
    面に形成され、前記ウェブ及び前記フランジの一方は強
    度の低い鋼材より構成され、他方は一般の構造用鋼材又
    は高強度鋼材より構成された請求項1記載の制振装置。
  4. 【請求項4】 前記間柱中央部の前記ウェブにリブを取
    り付けた請求項3記載の制振装置。
  5. 【請求項5】 前記間柱中央部は前記間柱上部及び前記
    間柱下部に取り替え可能に接合された請求項3又は4記
    載の制振装置。
  6. 【請求項6】 前記間柱中央部の上端及び/又は下
    取り付けられたエンドプレートが、前記間柱上部の下端
    及び/又は前記間柱下部の上端に取り付けられたエンド
    プレートにボルト結合された請求項3乃至5の何れか1
    項記載の制振装置。
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