JP3690460B2 - 制震ダンパーおよび制震構造 - Google Patents

制震ダンパーおよび制震構造 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震などのエネルギーを吸収する制震ダンパーおよび制震構造に関し、特に局部の変形を生じることがなく、その降伏荷重や復元力特性を容易にコントロールできる制震ダンパーと、設置に際して構造計画上、建築計画上に制約のない制震構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の制震ダンパーのひとつとして、図6(a)に示すように対向する上下の梁12、12間に、H型鋼からなる鋼材13を配設し、その中間部のウエブ14を極軟鋼とした耐震ダンパーを、間柱17として取り付けたものがある。
【0003】
このような制震ダンパーでは、地震などによる水平の外力が働くと、上下の梁12、12は互いにずれる方向に変位するので、間柱17の中央部に剪断力が働き、中央部のウエブ14に応力が集中し、中央部のウエブ14は、極軟鋼からなるのでこの部分が大きく変形してエネルギーを吸収する。
その変形は、図6(b)に示すように間柱17の中央部で極めて大きくなるので、仕上げ材にまでその影響を及ぼすことになり、仕上げ材が破損したり、脱落しないように、間柱17には直接仕上げ材を取り付けずに別途に、仕上げ材を取り付けるための下地部材を設ける必要があった。
さらに、間柱17の中央部に塑性変形が生じてしまうと、間柱17のその後の耐力上昇は期待出来なくなり、地震後にかなりの残留変形が生じていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来の制震ダンパーの問題点であった局部の変形を生じることが無く、その降伏荷重や復元力特性を容易にコントロールできる制震ダンパーと、設置に際して構造計画上、建築計画上に制約のない、この制震ダンパーを利用した制震構造を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明による制震ダンパーは、構面内に対向して突出された取り付け部材の間に配置される制震ダンパーであって、普通鋼材または高張力鋼から成る一対の長尺のH型鋼を、そのフランジを対向させて互いに所定の間隔を隔てて配置し対向させたフランジを軟鋼または極軟鋼から成るつなぎ部材にて所定個所を接続して一体とし、前記取り付け部材に前記H型鋼の外側フランジとウエブを接続するので、曲げ剛性の小さい一対のH型鋼をつなぎ部材で連結して剛性の大きい制震ダンパーとし、局部の変形を生じることがなく、その降伏荷重や復元力特性を容易にコントロールでき、製作が容易で、維持も容易である。
【0006】
本発明による制震構造は、柱および梁からなる構面内に配置し、上下の梁から構面内に突出された取り付け部材に、前記制震ダンパーのH型鋼の外側フランジとウエブを接続して耐震間柱としており、また、柱および梁からなる構面に配置し、上下の梁から構面内に突出された複数の取り付け部材に、複数の前記制震ダンパーのH型鋼の外側フランジとウエブを接続して耐震壁とし、さらに、互いに対向する柱に設けられた取り付け部材間に、前記制震ダンパーのH型鋼の外側フランジとウエブを接続して制震梁としたので、その設置に際して、従来の耐震構造における間柱、壁、梁と比較して、構造計画上、建築計画上の制約がない。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は、本発明の実施の形態の耐震間柱構造立面図である。
【0008】
対向する柱1、1と梁2、2で囲まれた構面内に制震ダンパー5を配置している。制震ダンパー5は、普通鋼からなるH型鋼3、3を、そのフランジを対向させて所定の間隔をとって配置し、極軟鋼から成る鋼板4により所定のピッチで各々のフランジと鋼板4の小口とを、溶接により一体化し制震ダンパー5が形成される。制震ダンパー5の、上下の梁2、2への取り付けは、固定された取り付けブラケット6、6に制震ダンパー5のH型鋼3、3の外側のフランジとウエブを接続固定してなり、間柱7を形成している。
【0009】
このように制震ダンパー5は、曲げ剛性の小さいH型鋼3、3を鋼板4で連結して全体として曲げ剛性の大きい制震ダンパーとしたので、地震などによる水平力により、H型鋼3、3が材長方向に互いにずれる方向に変位した場合には、鋼板4に剪断力が作用し、極軟鋼で構成されている鋼板4は降伏しやすく、地震などの水平力のエネルギーを容易に吸収する。
【0010】
さらに、この制震ダンパー5はH型鋼3、3の間に所定のピッチで複数の鋼板4を一体化しているので、図2に示すように、H型鋼3、3は全体が相互にずれるように移動して、局部的な変形の集中を生じない。したがって、仕上げ材や設備機器などの、間柱に取り付けてあるものの破損や、脱落はなく、仕上げ用に間柱とは別途の仕上げ材取り付け下地を設ける必要がない。
また耐震間柱7として用いられた制震ダンパー5は、鋼板4が最終的に塑性変形を起こしても、H型鋼3、3は曲げ剛性の小さい2つの間柱として存在するので構造的に安全であり、地震後の残留変形も小さい。
【0011】
H型鋼3、3を接続する鋼板4は、その形状も長方形に関わらず、鼓型等の任意の形状を選択でき、その板厚や寸法などを調整することにより、制震ダンパーの降伏荷重や復元力特性を容易にコントロールできる。
また、鋼板4と、H型鋼3との接続も、図3(a)に示すように、鋼板4の小口両端にウエブ状の鋼材4´を取り付け固定して一体化したものを、ボルトにより固定することもできる。
さらにH型鋼に代えて、各種の常用される鋼材を用いることができるのはいうまでもなく、図3(b)に示すように、一対のカットT鋼3´、3´を用いた場合には、カットT鋼板3´のウエブと鋼板4をラップさせて、側部からボルト止めして固定してもよい。
このように、制震ダンパー5は、構成部材から成り立っているので、その製作や、維持管理も非常に容易である。
【0012】
ここで、制震ダンパーの復元力特性を検討してみる。
図4(a)に示すようにH型鋼3として、材質SM490A、H−300×300×10×5を用いて、極軟鋼の鋼板4として、材質SLY-100、幅120mm、高さ200mm、厚み12mmを用いて、その取り付けピッチを500mmとし、間柱7の存在する階の階高を4mとして、極軟鋼の剪断降伏応力度を0.9t/cm2とした場合の復元力特性を求めてみると、図4(b)に示すような復元力特性図が得られる。
このように鋼材4の変位が0.49cmのときから制震ダンパーとしてその効果を発揮しはじめ、制震ダンパーとして十分な機能を持っていることが分かる。
【0013】
さらに、柱1、1および梁2、2で囲まれた構面内に制震ダンパー5を、前記耐震間柱7とした場合と同様の取り付け方法により複数個接続して設置することで、耐震壁とする場合には、より大きなエネルギー吸収能力を持つ耐震壁を実現できる。
【0014】
図5は、本発明実施例の制震梁構造を示す図である。
柱1、1には、制震梁22が取り付け固定されている。
制震梁22は、普通鋼からなる一対の離間したH型鋼3、3が、極軟鋼からなる鋼板4により所定のピッチで溶接により固定一体化された、制震ダンパー5を、柱1、1のブラケット23、23に取り付けて制震梁構造を形成している。
このような制震梁構造とした場合には、その設置に際して、通常の梁と大きな違いがないので、構造計画上、建築計画上の制約がない。
【0015】
本発明の制震ダンパー5を構成するH型鋼3の鋼材の材質は、普通鋼に変えて高張力鋼としてもよい。
また鋼板4も、前記鋼材より強度の低い材質が選択されればよく、極軟鋼に代えて、軟鋼でもよく、さらに鉛を選択することも可能である。
【0016】
【発明の効果】
本発明による制震ダンパーは、 構面内に対向して突出された取り付け部材の間に配置される制震ダンパーであって、普通鋼材または高張力鋼から成る一対の長尺のH型鋼を、そのフランジを対向させて互いに所定の間隔を隔てて配置し対向させたフランジを軟鋼または極軟鋼から成るつなぎ部材にて所定個所を接続して一体とし、前記取り付け部材に前記H型鋼の外側フランジとウエブを接続するので、曲げ剛性の小さい一対のH型鋼をつなぎ部材で連結して剛性の大きい制震ダンパーとし、局部的な変形の集中を生じることがなく、またその降伏荷重や復元力特性を容易にコントロールでき、製作が容易であり、維持も容易である。また本発明による制震構造は、既に述べた構造としたので、大きなエネルギー吸収が実現でき、その設置に際しても、従来の耐震構造における間柱、壁、梁と比較して構造計画、建築計画上の制約がない効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による耐震間柱立面図
【図2】本発明による耐震間柱変形形状図
【図3】制震ダンパー断面図
【図4】制震ダンパー復元力特性図
【図5】本発明による制震梁立面図
【図6】従来の耐震間柱立面図及び変形形状図
【符号の説明】
1:柱 2:梁
3:H型鋼 4:鋼板
5:制震ダンパー 6:ブラケット
7:耐震間柱 22:制震梁
23:ブラケット

Claims (4)

  1. 構面内に対向して突出された取り付け部材の間に配置される制震ダンパーであって、普通鋼材または高張力鋼から成る一対の長尺のH型鋼を、そのフランジを対向させて互いに所定の間隔を隔てて配置し対向させたフランジを軟鋼または極軟鋼から成るつなぎ部材にて所定個所を接続して一体とし、前記取り付け部材に前記H型鋼の外側フランジとウエブを接続することを特徴とする制震ダンパー。
  2. 通鋼材または高張力鋼から成る一対の長尺のH型鋼を、そのフランジを対向させて互いに所定の間隔を隔てて配置し対向させたフランジを軟鋼または極軟鋼から成るつなぎ部材にて所定個所を接続して一体とした制震ダンパーを形成して、上下の梁から構面内に対向して突出された取り付け部材に、前記H型鋼の外側フランジとウエブを接続して柱および梁からなる構面内に配置された耐震間柱としたことを特徴とする制震構造。
  3. 通鋼材または高張力鋼から成る一対の長尺のH型鋼を、そのフランジを対向させて互いに所定の間隔を隔てて配置し対向させたフランジを軟鋼または極軟鋼から成るつなぎ部材にて所定個所を接続して一体とした制震ダンパーを形成して、上下の梁から構面内に対向して突出された複数の取り付け部材に、前記H型鋼の外側フランジとウエブを接続することで前記制震ダンパーを複数個接続して柱および梁からなる構面に配置された耐震壁としたことを特徴とする制震構造。
  4. 通鋼材または高張力鋼から成る一対の長尺のH型鋼を、そのフランジを対向させて互いに所定の間隔を隔てて配置し、対向させたフランジを軟鋼または極軟鋼から成るつなぎ部材にて所定個所を接続して一体とした制震ダンパーを形成して、互いに対向する柱に設けられた取り付け部材間に、前記H型鋼の外側フランジとウエブを接続して制震梁としたことを特徴とする制震構造。
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