JP3792395B2 - 建築物の制震装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は建築物の制震装置に関し、特に、建築物に加わる地震や風による揺れに有効である制震装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
上下に間隔をおいた梁間に粘弾性ダンパと、弾塑性ダンパとを配置する制震装置が提案されている(特許第2516575号公報)。この制震装置によれば、振幅の小さい揺れを粘弾性ダンパによって、振幅の大きい揺れを粘弾性ダンパ及び弾塑性ダンパによって有効に吸収することができる。
【0003】
粘弾性ダンパの具体的な構造は前記公報に記載されていないが、粘弾性ダンパがゴムのような粘弾性体のせん断変形を利用して揺れを吸収するものであることから、基本的には、粘弾性ダンパは、1枚の板状の粘弾性体を2枚の鋼板ではさみ、鋼板に接着して形成できる。そして、一方の鋼板を上の梁に、他方の鋼板を下の梁に固定して使用する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
粘弾性体のせん断変形によるエネルギ吸収量は、粘弾性体と鋼板との接着面積が大きいほど多くなる。そこで、揺れを有効に吸収するためには接着面積を大きくする必要がある。この場合、少ない数量の粘弾性ダンパによって大きな接着面積を確保することが、製造コスト的に、また組み付けコスト的に有利であるが、このようにすると、1つの粘弾性ダンパによって吸収すべきエネルギ量、換言すると荷重負担量が多くなる結果、粘弾性体が十分にせん断変形する前に鋼板に曲げが生じやすくなり、有効エネルギ吸収量が減少してしまう。
【0005】
本発明は、有効エネルギ吸収量を減少することのない、建築物の制震装置を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下方向へ間隔をおいて水平に配置される一対の梁又はこれら梁にそれぞれ固定される一対の架台のような一対の水平部材を備える建築物の制震装置であって、2つの弾塑性ダンパと、粘弾性ダンパとを備える。2つの弾塑性ダンパは、前記一対の水平部材の軸線を含む仮想面に垂直な方向へ間隔をおいて配置され、前記一対の水平部材にそれぞれ固定される。粘弾性ダンパは、前記弾塑性ダンパ間にあって、該弾塑性ダンパのそれぞれと密接し、かつ前記一対の水平部材に固定される。前記弾塑性ダンパは前記粘弾性ダンパの幅方向及び長さ方向の全体に亘っている。
【0007】
前記弾塑性ダンパは複数のスリット付き鋼板からなることが好ましい。一方、前記粘弾性ダンパは、前記一対の水平部材の一方に固定された1枚の第1の鋼板と、前記一対の水平部材の他方に固定された2枚の第2の鋼板と、これら第2の鋼板のそれぞれと前記第1の鋼板との間にはさまれ、前記第2の鋼板及び前記第1の鋼板に接着された粘弾性体とを有する。
【0008】
【作用及び効果】
建築物に水平方向の荷重が加わり、上下の水平部材が相対変位しようとするとき、その相対変位が風や中小地震による揺れのような小さなもの、換言すると、弾塑性ダンパの弾性変形内の揺れのようなものであるときには、弾塑性ダンパが弾性変形すると共に粘弾性ダンパが働いて揺れのエネルギを吸収し、相対変位を抑える。相対変位が大地震による揺れのような大きなものであるときには、粘弾性ダンパが働くと共に弾塑性ダンパが塑性変形して揺れのエネルギを吸収し、相対変位を抑える。
【0009】
粘弾性ダンパが2つの弾塑性ダンパのすきま内に配置されているが、このすきまは粘弾性ダンパが入る大きさであればよく、十分に小さくしうることから、粘弾性ダンパの鋼板の曲げ変形が2つの弾塑性ダンパによって拘束され、粘弾性ダンパの粘弾性体は実質的にせん断変形のみをする。これにより、有効エネルギ吸収量を高めることができる。これは、少ない数量の粘弾性ダンパによってより多くのエネルギを吸収できることである。
【0010】
粘弾性ダンパが2つの弾塑性ダンパのすきま内に入っているため、粘弾性ダンパを設置するための空間を確保する必要がなく、それだけ有効に建築物の空間を利用することができる。
【0011】
弾塑性ダンパが複数のスリットを有する鋼板である場合、簡単に作ることができ、確実にエネルギ吸収させることができる。
【0012】
粘弾性ダンパが一対の水平部材の一方に固定された1枚の第1の鋼板と、一対の水平部材の他方に固定された2枚の第2の鋼板と、これら第2の鋼板のそれぞれと第1の鋼板との間にはさまれ、第2の鋼板及び第1の鋼板に接着された粘弾性体とを有する場合、一対の水平部材の相対変位によって2枚の粘弾性体をせん断変形させることから、2倍のエネルギ吸収量を確保することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
制震装置10は、断面状態を示す図1と、正面状態を示す図2と、斜視状態を示す図3とを参照すると、上下方向へ間隔をおいて水平に配置される一対の梁又はこれら梁にそれぞれ固定される一対の架台のような一対の水平部材12を備える建築物の揺れを抑えるものであって、2つの弾塑性ダンパ18と、1つの粘弾性ダンパ20とを備える。
【0014】
図示の実施例では一対の水平部材12は、上方の架台14と、下方の架台16とからなる。架台14,16はH型鋼からなるフレームである。架台14,16は、制震装置10と共に間柱又は壁を形成する。水平部材12は、建築物の梁とすることもできる。一対の水平部材はまた、一方の水平部材を上の梁から垂れている垂れ壁又は下の梁から立ち上がっている腰壁とし、他方の水平部材を梁とすることもできる。制震装置10はこれら水平部材12を利用して建築物に取り付ける。
【0015】
2つの弾塑性ダンパ18は、一対の水平部材12である架台14,16の軸線を含む仮想面に垂直な方向、つまり図2の紙面に垂直な方向へすきまDをおいて配置され、架台14,16にそれぞれ固定されている。弾塑性ダンパ18は、建築物に加わる地震による揺れを主として抑えるもので、まず弾性変形し、その後塑性変形する。
【0016】
図示の実施例では、弾塑性ダンパ18は鋼板からなり、上下方向へ伸びる複数のスリット22を有する。鋼板として通常の鋼板の他、極低降伏点の鋼板を使用することができる。弾塑性ダンパ18は架台14,16に固定されるが、その固定は、後述の粘弾性ダンパ20の架台14,16への固定と一緒に行われており、効率的な固定構造となっている。
【0017】
粘弾性ダンパ20は、2つの弾塑性ダンパ18のすきまD内に配置され、一対の水平部材である架台14,16に固定されている。
【0018】
図示の実施例では、粘弾性ダンパ20は、一対の架台14,16の一方の架台14に固定された1枚の第1の鋼板24と、一対の架台14,16の他方の架台16に固定された2枚の第2の鋼板26と、これら第2の鋼板26のそれぞれと第1の鋼板24との間にはさまれ、第2の鋼板26及び第1の鋼板24に接着されたゴムのような板状の粘弾性体28とを有する。
【0019】
鋼板24,26と粘弾性体28とは接着剤によって接着され、粘弾性ダンパ20となっている。アングル材からなる2つのブラケット30が鋼板24の厚みに相当するすきまをおき、スペーサプレート31を介在して上方の架台14にボルト32とナット34とによって取り付けられ、鋼板24が2つのブラケット30にはさまれて配置されている。鋼板24と2枚の粘弾性体28との厚みに相当する厚みの取付プレート36が下方の架台16に溶接され、2枚の鋼板26が取付プレート36の両側に配置されている。取付プレート36と2枚の鋼板26との厚みは、2つのブラケット30と鋼板24との厚みと実質的に等しくする。ブラケット30及び鋼板26の外側にそれぞれ弾塑性ダンパ18を当て、ボルト38を一方の弾塑性ダンパ18からブラケット30、鋼板24、ブラケット30、さらに他方の弾塑性ダンパ18の順に通し、ボルト38にナット40をねじ込んで弾塑性ダンパ18と粘弾性ダンパ20とを上方の架台14に固定してある。ボルト38及びナット40による固定は複数箇所で行う。さらに、ボルト42を一方の弾塑性ダンパ18から鋼板26、取付プレート36、鋼板26、他方の弾塑性ダンパ18の順に通し、ボルト42にナット44をねじ込んで、弾塑性ダンパ18と粘弾性ダンパ20とを下方の架台16に固定してある。ボルト42及びナット44による固定は複数箇所で行う。
【0020】
弾塑性ダンパ18と粘弾性ダンパ20との前記固定構造によれば、粘弾性ダンパ20と2つの弾塑性ダンパ18とは実質的に密接した状態となるため、2つの弾塑性ダンパ18による粘弾性ダンパ20の拘束効果を最大限に発現することができる。
【0021】
制震装置10を取り付けた建築物に揺れが加わると、上下の架台14,16が相対変位をしようとするが、まず粘弾性ダンパ20がせん断変形し、揺れによるエネルギを吸収して相対変位を抑える。図4に示すように、粘弾性ダンパ20の鋼板24が上方の架台に固定され、2枚の鋼板26が下方の架台に固定されているため、2枚の粘弾性体28が同時にせん断変形する。これによって、2倍のエネルギ吸収量を確保できる。
【0022】
弾塑性ダンパがない場合には図4の(b)のように、2枚の鋼板26が曲げ変形して粘弾性体28が一方側で膨らむように変形するため、鋼板26の厚みを大きくしてこのような変形を防ぎ、粘弾性体28が十分にせん断変形できるようにしなければならない。これに対して、前記実施例によれば、粘弾性ダンパ20は2つの弾塑性ダンパによって挟まれ、弾塑性ダンパに密接しているため、2枚の鋼板26が曲げ変形する余地がなく、粘弾性体28は十分にせん断変形することができる。その結果、鋼板26の厚みを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る建築物の制震装置の実施例を示す断面図である。
【図2】図1に示した制震装置の正面図である。
【図3】粘弾性ダンパの実施例を示す斜視図である。
【図4】粘弾性ダンパの作用を示す断面図で、(a )は粘弾性ダンパを弾塑性ダンパで拘束したもの、(b)は粘弾性ダンパを拘束しないものである。
【符号の説明】
10 制震装置
12 水平部材
14,16 架台
18 弾塑性ダンパ
20 粘弾性ダンパ
22 スリット
24 第1の鋼板
26 第2の鋼板
28 粘弾性体

Claims (2)

  1. 上下方向へ間隔をおいて水平に配置される一対の梁又はこれら梁にそれぞれ固定される一対の架台のような一対の水平部材を備える建築物の制震装置であって、
    前記一対の水平部材の軸線を含む仮想面に垂直な方向へ間隔をおいて配置され、前記一対の水平部材にそれぞれ固定される2つの弾塑性ダンパと、該弾塑性ダンパ間にあって、該弾塑性ダンパのそれぞれと密接し、かつ前記一対の水平部材に固定された粘弾性ダンパとを備え、前記弾塑性ダンパは前記粘弾性ダンパの幅方向及び長さ方向の全体に亘っており、前記粘弾性ダンパは、前記一対の水平部材の一方に固定された1枚の第1の鋼板と、前記一対の水平部材の他方に固定された2枚の第2の鋼板と、これら第2の鋼板のそれぞれと前記第1の鋼板との間にはさまれ、前記第2の鋼板及び前記第1の鋼板に接着された粘弾性体とを有する、建築物の制震装置。
  2. 前記弾塑性ダンパは複数のスリット付き鋼板からなる、請求項1に記載の建築物の制震装置。
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