JP3856783B2 - ダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構及びそれに用いられるオイルダンパー - Google Patents

Description

この発明は既存構造物のフレームをダンパー一体型ブレースを用いて耐震補強した耐震架構、並びにそれに用いられるオイルダンパーに関するものである。

既存建物の柱や梁からなるフレームにブレースを架設してフレームを耐震補強する場合、ブレースはフレームの構面内のいずれの向きの変形時にも抵抗できるよう、同一構面につき、２方向に架設される。ブレースが引張力と圧縮力のいずれにも抵抗できる場合は一方のブレースが引張力を負担するときに他方のブレースが圧縮力を負担し、引張力にのみ抵抗できる場合は各方向のブレースが交互に引張力を負担する。

例えば鉄筋コンクリート造の既存建物に対して引張力と圧縮力のいずれにも抵抗できるブレースを後付けする場合には、一方のブレースが引張力を負担するときにもそのブレースの反力を直接フレームに負担させず、ブレースの反力がフレーム全体に圧縮力として分散して伝達されるよう、図14に示すようにＨ形鋼等の鋼材をフレームの内周面に沿って張り付け、鋼材とフレームとの間の隙間に無収縮モルタルを充填することが行われる（特許文献１、特許文献２参照）。

ブレースとしてブレース本体にダンパーを組み込んだダンパー一体型ブレースを用いる場合には、ダンパーが発生する減衰力によりブレースの引張力に対する反力が衝撃的にフレームに伝達されることが緩和されるため、必ずしも鋼材を周回させる必要がなく、躯体に対してはブレース端部の位置にガセットプレートが一体化したベースプレートを固定すれば足りる場合もある（特許文献３、特許文献４参照）。
特開2003-49546号公報 特開2003-49547号公報 特開平9-279695号公報 特開平10-325260号公報

しかしながら、引張力と圧縮力のいずれにも抵抗できるダンパー一体型ブレースを用いる場合には安全性の面から、ベースプレートはブレースが引張力を負担したときの引き抜き力に抵抗し得る状態にフレームに接合されなければならないが、ブレースを鉄筋コンクリート造の既存建物に後付けする場合にはベースプレートを接合するためのアンカーボルトをコンクリート躯体中に深く打ち込むか、多数のアンカーボルトを打ち込むことが必要になるため、既存のコンクリート躯体の損傷が大きくなり、後付けすることが不可能になることがある。

鉄骨鉄筋コンクリート造の既存の躯体にブレースを後付けする場合には鉄骨がむき出しになるまで躯体のコンクリートを斫り出した上で、鉄骨にガセットプレートを現場で溶接することが行われるが、斫るコンクリートの深さ及び範囲が大きいため、鉄筋を切断する危険性を含め、既存躯体を損傷させ易い他、現場溶接に依存することでガセットプレートの接合状態の信頼性に欠ける。またコンクリートの斫り量が多いためにガセットプレートの後付けに要する作業がコスト高になる、工期が長引く等、数々の問題が伴う。

この発明は上記背景より、既存のコンクリート躯体にブレースを後付けする場合に躯体の損傷を最小限に抑えられる耐震架構を提案するものである。

本発明では既存の鉄筋コンクリート造、もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造の柱と梁からなるフレームに、ブレース本体にダンパーを組み込んだダンパー一体型ブレース（以下本項目中、単にブレースと言う）を同一構面内の２方向に架設し、各ブレースの両端部をフレームに定着されたベースプレートに連結した耐震架構において、各ブレースが圧縮力を負担したときにダンパーに減衰力を発生させながら抵抗力を発揮させ、引張力を負担したときにはダンパーに圧縮力を負担したとき程の減衰力を発生させず、ベースプレートを柱、または梁に対し、その軸方向に直交する方向を向き、ダンパー一体型ブレースが圧縮力を負担したときに圧縮力とせん断力を負担するアンカーにより定着することにより、ベースプレートに作用する引き抜き力を軽減し、既存のコンクリート躯体にブレースを後付けする場合に躯体の損傷を最小限に抑える。

ブレースが引張力を負担したときにダンパーが圧縮力を負担したとき程の減衰力を発生しないこととは、具体的には請求項２に記載のようにベースプレートをフレームに定着させているアンカーの引き抜き抵抗力を超える引張力に対して各ブレースのダンパーが減衰力を発生しないことを言う。ここで、アンカーの引き抜き抵抗力以下の引張力はベースプレートの、躯体からの脱落を回避する上で許容される範囲の引張力であるため、ベースプレートの定着状態での安定性と安全性を確保する上ではベースプレートに引き抜き力を作用させないよう、ブレースに実質的に引張力を負担させないことが適当である。

ブレースは軸方向に相対移動自在なブレース本体と、一方のブレース本体に内蔵され、他方のブレース本体に接続される、オイルダンパー等の粘性流体を用いたダンパーからなるが、少なくとも引張力に対してはダンパーが圧縮力を負担するとき程の減衰力を発生しないことで、ブレース本体は軸方向に自由に相対移動自在となり、ブレースは実質的に引張力に抵抗しないことになる。

ブレースが圧縮力を負担したときにダンパーが減衰力を発生しながら抵抗力を発揮し、引張力を負担したときにはダンパーが圧縮力を負担したとき程の減衰力を発生しないことで、ベースプレートをフレームに定着させているアンカーにその引き抜き抵抗力を超える引張力が作用することが回避されるため、既存の躯体にブレースを後付けする場合にも躯体の損傷を最小限に抑えることが可能になる。

ブレースは上記のように相対移動自在なブレース本体と、一方のブレース本体に内蔵される、オイルダンパー等の粘性ダンパーからなり、一般的にはブレース本体がその両端間に作用する引張力と圧縮力によって相対移動し、圧縮力を負担するときにダンパーが減衰力を発生することにより架構の揺れを抑制しながら、躯体への抵抗力を低減するが、本発明のブレースはブレース本体がその両端間に作用する圧縮力によって相対移動するときにダンパーが減衰力を発生し、引張力によって相対移動するときには上記のようにダンパーは実質的に減衰力を発生しない。

ブレースが引張力に対して圧縮力を負担したとき程の抵抗力を発揮しないことは、例えば請求項３、請求項９に記載のようにダンパー42に作動油42ａが充填されたシリンダ42ｂと、シリンダ42ｂに対して軸方向に相対移動可能な、ピストン42ｄを有するピストンロッド42ｃからなるオイルダンパーを用いた場合に（図８）、ピストン42ｄの引張用オリフィス42ｆに装着された引張用減衰弁42ｈを付勢する引張用ばね42ｊのばね定数を、ピストン42ｄの圧縮用オリフィス42ｅに装着された圧縮用減衰弁42ｇを付勢する圧縮用ばね42ｉのばね定数より小さくすることにより可能になる。請求項９に記載のオイルダンパーは請求項３に記載の耐震架構におけるダンパーであり、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の耐震架構に用いられる。

この場合、図８に示すようにダンパー42が右向きの矢印で示す圧縮力を負担したときにはシリンダ42ｄ内の圧縮側に存在する作動油42ａが圧縮用減衰弁42ｇのある圧縮用オリフィス42ｅを通過して引張側へ移動しようとするが、圧縮用減衰弁42ｇがばね定数の大きい圧縮用ばね42ｉに付勢されていることによって圧縮用オリフィス42ｅの断面積が減少しているため、その圧縮用オリフィス42ｅを通過する圧縮側の作動油42ａは減衰力としての高い抵抗力を発生する。

これに対し、ダンパー42が左向きの矢印で示す引張力を負担し、引張側に存在する作動油42ａが引張用減衰弁42ｈのある引張用オリフィス42ｆを通過して圧縮側へ移動しようとするとき、ばね定数の小さい引張用ばね42ｊに付勢されている引張用減衰弁42ｈのある引張用オリフィス42ｆの断面積はほとんど減少しないことから、その引張用オリフィス42ｆを通過する引張側の作動油42ａが発生する減衰力としての抵抗力は小さくなるため、実質的にブレースが圧縮力を負担したとき程の抵抗力を発揮しないことになる。

圧縮力と引張力のいずれに対しても減衰力を発生する粘性流体を用いたダンパーの減衰力Ｆ−軸方向変位（ストローク）δの関係は図９−(a)に示すように円形、またはそれに近い形の曲線を描く。

これに対し、本発明のブレースのダンパーは減衰力Ｆ−軸方向変位δの関係を表す図10−(a)に示すように引張力に対しては圧縮力を負担したとき程の抵抗力を発揮せず、例えば躯体が破損しない程度の引張力まで許容する等、実質的には引張力を負担しないようにダンパーの引張用オリフィス42ｆの径や引張用ばね42ｊのばね定数が調整されるため、半円形、またはそれに近い形の曲線を描く。

図９−(a)と図10−(a)を減衰力Ｆと粘性流体の速度ｖとの関係で表せば、それぞれ図９−(b)、図10−(b)のようになる。図10−(a)，(b)における実線は引張用減衰弁42ｈを付勢する引張用ばね42ｊのばね定数を０に近い値に設定した場合の曲線を、一点鎖線は例えば躯体が破損しない程度の引張力まで許容するように引張用ばね42ｊのばね定数を設定した場合の曲線を示す。

ブレースが実質的には引張力を負担しないことで、ベースプレートにはブレースの軸方向の、フレームの内周側から外周側へ向かう向きの圧縮力しか作用せず、引張力が実質的に作用しないため、ベースプレートの定着には引き抜き力に抵抗し得る程の強度を要しない。例えば図10−(a)に実線で示すように引張用ばね42ｊのばね定数を０に近づければ、ブレース４が引張力に抵抗せず、ベースプレート５に引き抜き力が作用しなくなるため、ベースプレート５は自身とブレース４を支持できる程度にフレーム３に定着されていればよいことになる。

ベースプレートの定着に高い強度を要しないことで、既存の躯体に対してブレースを後付けする場合にはアンカーボルトをコンクリート躯体中に深く打ち込むか、多数のアンカーボルトを打ち込むことが不要になり、躯体の損傷が軽微で済み、既存の躯体に対する後付けが不能になる事態が回避される。本発明は既存の躯体が鉄筋コンクリート造である場合にその損傷を回避し、後付けを可能にすることを主な目的とする。

ベースプレートの定着に高い強度を要しないことで、既存の躯体が鉄骨鉄筋コンクリート造の場合にもコンクリートを斫って鉄骨を露出させる必要がなく、ベースプレートを既存のコンクリート表面にアンカーを用いて定着させれば足りるため、従来方法よりコンクリートの斫り量が極端に少なくなる結果、既存躯体の損傷が大幅に低減され、鉄筋切断の危険性も回避される上、ベースプレート後付けのためのコストの削減、並びに工期の短縮が図られ、ガセットプレートの信頼性欠如の問題も解消される。

加えてアンカーの定着長さを短縮することができることで、必要とされるアンカーの定着長さが鉄骨のかぶり寸法を下回る場合でも、アンカーがベースプレートを躯体に接合された状態を維持することの機能が十分に確保される。

またブレースが実質的には引張力を負担しないことで、引張力を受ける場合のブレースの反力をフレーム全体に圧縮力として分散させる必要がないため、フレームに対してはブレースの端部の位置に部分的にベースプレートを設置すればよく、Ｈ形鋼等の鋼材をフレームの内周面に沿って張り付ける場合との対比では、耐震補強に要する部材数が削減されるため、コストの低減が図られる。併せて耐震補強用に用いられる部材が小型化されるため、部材の取扱い作業性も向上し、施工能率の上昇により工期の短縮が実現される。

ベースプレート５に作用する圧縮力は図７に示すようにフレーム３を構成する柱１の軸方向を向く力と梁２の軸方向を向く力とに分解され、柱頭部分では柱１の軸方向を向く力は上向きになり、梁２の軸方向を向く力は梁２の中心から端部側を向き、柱脚部分では柱１の軸方向を向く力は下向きになり、梁２の軸方向を向く力は梁２の中心から端部側を向く。

このため、柱頭部分と柱脚部分のいずれにおいてもベースプレート５が柱１に定着されるか梁２に定着されるかに関係なく、ベースプレート５には圧縮力とせん断力しか作用しないことになり、ベースプレート５が引張力を受けながら、せん断力を負担する場合のような厳しい応力状態が回避される。この結果、ベースプレート５を躯体に定着させるアンカー８に引張力が作用したときに既存のコンクリートが剥離する可能性のある建物においてもベースプレート５を後付けすることが可能になる。

図７においてブレースの圧縮力をＰ、ブレースの水平に対する傾斜角度をθとしたとき、ベースプレート５を柱頭に定着させた場合に柱頭部分のベースプレート５に作用するブレース４からの圧縮力Ｐは鉛直上向き成分Ｐsinθと水平成分Ｐcosθとに分解され、水平成分Ｐcosθは柱１に圧縮力として作用し、鉛直成分Ｐsinθはベースプレート５を定着させるアンカー８と柱１にせん断力として作用するため、柱１が負担するせん断力を低減する上ではθを小さくすることが有効である。

図５に示すようにベースプレート５を柱頭に定着させた場合、圧縮力Ｐの鉛直上向き成分Ｐsinθはアンカー８のせん断耐力と、ベースプレート５と柱１間の摩擦力や後述する接着剤の付着力等によって負担されるが、図６に示すように梁２の下端側にもベースプレート５を配置し、このベースプレート５を梁２に接触させれば、鉛直上向き成分Ｐsinθを梁下のベースプレート５から直接梁２に圧縮力として伝達することができるため、必ずしもアンカー８は図５のようにアンカー８がせん断力を負担する場合程の耐力を有する必要がなく、アンカー８の定着長さを短縮することができる。

図示しないが、ベースプレートを梁端部に定着させた場合には鉛直成分Ｐsinθが梁に圧縮力として作用し、水平成分Ｐcosθがアンカーと梁にせん断力として作用するため、梁が負担するせん断力を低減する上ではθを大きくすることが有効である。

上記のようにベースプレートには圧縮力とせん断力しか作用しないことで、ベースプレートを躯体に定着させるアンカーは圧縮力とせん断力に抵抗できればよいため、引き抜き力（引張力）を負担する場合よりアンカーの長さを短縮し、または使用本数を削減することが可能になる他、アンカーにはその引き抜き抵抗力を超える引張力が作用することが回避されるため、アンカーの定着方法も簡素化され、ベースプレートは請求項４に記載のように実質的にブレースから受ける圧縮力とせん断力に抵抗し得る状態にフレームに接合されていれば足りる。

ベースプレートは例えば請求項５に記載のようにフレームの表面であるコンクリート等に直接、もしくは間接的に重なり、フレームに穿設され、アンカー用接着剤が充填された穿孔内に挿入されるアンカーと、ベースプレートとフレームとの間に直接、もしくは間接的に介在する接着剤とで定着される。

ベースプレートが、アンカー用接着剤が充填された穿孔内に挿入されるアンカーと、ベースプレートとフレームとの間に介在する接着剤とで定着されることで、アンカー用接着剤が充填された穿孔内に挿入されるアンカーのみを用いる場合より接着剤の付着力がアンカーのせん断抵抗力に付加され、アンカーのせん断耐力が高まるため、接着剤を用いない場合より穿孔の深さを浅くするか、穿孔の数を減らすことができ、結果として既存の躯体にブレースを後付けする場合の躯体の損傷が抑制される。この場合、接着剤の付着力がアンカーのせん断抵抗力に付加されることから、アンカーと接着剤を用いた定着方法は圧縮力とせん断力しか作用しないベースプレートに適した定着方法となる。

ベースプレートは請求項６に記載のようにフレームの表面に直接重なる場合と、請求項７に記載のようにフレームとの間にディスクが介在し、ディスクを挟んで間接的に重なる場合があり、直接重なる場合はベースプレートとフレームとの間に接着剤が介在し、間接的に重なる場合はディスクとフレームとの間に接着剤が介在する。

請求項７の場合にはベースプレートとディスクのフレームへの定着を確実にするために、請求項８に記載のようにディスクの表面側に、挿通孔が形成されたねじ部を形成し、このねじ部に、ベースプレートをディスクとの間に挟み込み、ベースプレートをディスクに保持させるディスク用ナットを螺合させることもある。

請求項８の場合、ディスクがフレームの表面に重なると共に、ディスクの表面にベースプレートが重なった状態でアンカー用接着剤が充填された穿孔内にアンカーが挿入され、ディスク用ナットがディスクのねじ部に螺合し、アンカー用ナットがアンカーの頭部に螺合してアンカーとディスクをフレームに定着することによりベースプレートをフレームに定着させる。ベースプレートからのせん断力はベースプレートからディスクのねじ部に作用し、ねじ部からディスクの背面の接着剤を通じてフレームに伝達される一方、ねじ部からその内周面を通じてアンカーに伝達される。

接着剤がベースプレート、もしくはディスクとコンクリート間に介在することで、ベースプレートから直接、もしくはディスクを経てアンカーに作用するせん断力に対する抵抗力としてアンカーの鉛直投影面積分のコンクリートの支圧力に、ベースプレート、もしくはディスクの全体、または凹部の面積分の接着剤の付着力が加算されるため、この付着力分だけアンカーのせん断耐力が向上する。

アンカーのせん断耐力が向上することで、コンクリートの支圧力のみによってせん断力に抵抗する場合のようなコンクリートの支圧破壊の発生が抑制、もしくは防止され、アンカーの変形も抑制、もしくは防止されるため、アンカーのせん断剛性も上昇する。この結果、ベースプレートに接続されるブレースがダンパーを内蔵することで、アンカーの変形量が減少する分、ダンパーに変形が集中するため、ダンパーによる振動エネルギの吸収効果が向上する。

請求項５〜請求項８においてベースプレートとコンクリート等のフレーム間、またはディスクとフレーム間に介在する接着剤がアンカー用接着剤と同一であるか否かは問われない。同一の場合には接着剤は例えば穿孔内に予め注入されるか、アンカーの穿孔内への挿入後にベースプレートの挿通孔、またはディスクの挿通孔を通じて穿孔内とベースプレート、もしくはディスクの背面に注入させられる。穿孔内に予め注入される場合は、アンカーの挿入によって接着剤が穿孔から溢れ出してディスクの背面に回り込む。

接着剤とアンカー用接着剤が異なる場合、接着剤はディスクの設置前に予め貼着されるか、アンカーの穿孔内への挿入後にベースプレートの挿通孔、またはディスクの挿通孔を通じてベースプレート、もしくはディスクの背面に注入させられる。アンカー用接着剤はアンカーの挿入前に穿孔内に充填される。

柱と梁からなるフレームに、ブレース本体にダンパーを組み込んだダンパー一体型ブレースを同一構面内の２方向に架設し、その両端部をフレームに定着されたベースプレートに連結した耐震架構において、各ダンパー一体型ブレースが圧縮力を負担したときにダンパーに減衰力を発生させながら抵抗力を発揮させ、引張力を負担したときにはダンパーに圧縮力を負担したとき程の減衰力を発生させないことで、ベースプレートにはダンパー一体型ブレースの軸方向の、フレームの内周側から外周側へ向かう向きの圧縮力しか作用させず、引張力を実質的に作用させない状態を得ることができ、引張力とせん断力を同時に負担させる場合のような厳しい応力状態を回避できる。

このため、引き抜き力に抵抗し得る程の定着を要せず、既存の鉄筋コンクリート造躯体に後付けする場合にアンカーボルトを躯体中に深く打ち込むか、多数のアンカーボルトを打ち込むことが不要になり、アンカーに引張力が作用したときに既存のコンクリートが剥離する可能性のある建物においても躯体の損傷を最小限に抑えることが可能になり、既存の躯体に対する後付けが不能になる事態を回避できる。

ベースプレートに圧縮力とせん断力しか作用しないことで、ベースプレートを躯体に定着させるアンカーは圧縮力とせん断力に抵抗できればよいため、引き抜き力を負担する場合よりアンカーの長さを短縮し、または使用本数を削減することが可能になる他、アンカーにはその引き抜き抵抗力を超える引張力が作用することが回避されるため、アンカーの定着方法が簡素化される。

またダンパー一体型ブレースが実質的に引張力を負担しないことで、引張力を受ける場合のブレースの反力をフレーム全体に圧縮力として分散させる必要がなく、フレームに対してはベースプレートのみを設置すればよいことになる。この結果、Ｈ形鋼等の鋼材をフレームの内周面に沿って張り付ける場合より耐震補強に要する部材数が削減され、規模が縮小されるため、コストの低減が図られると共に、部材の取扱い作業性が向上することで、工期の短縮が図られる。

請求項５ではベースプレートをフレームの表面に直接、もしくは間接的に重ね、フレームに穿設され、アンカー用接着剤が充填された穿孔内に挿入されるアンカーと、ベースプレートとフレームとの間に直接、もしくは間接的に介在する接着剤とで定着することで、アンカー用接着剤が充填された穿孔内に挿入されるアンカーのみを用いる場合より接着剤の付着力がアンカーのせん断抵抗力に付加され、アンカーのせん断耐力が高まるため、接着剤を用いない場合より穿孔の深さを浅くするか、穿孔の数を減らすことができ、既存の躯体にブレースを後付けする場合に躯体の損傷を最小限に抑えることができる。

アンカーのせん断耐力が向上することで、コンクリートの支圧力のみによってせん断力に抵抗する場合のようなコンクリートの支圧破壊の発生が抑制、もしくは防止される他、アンカーの変形も抑制、もしくは防止され、アンカーのせん断剛性が上昇するため、アンカーの変形量が減少する分、ダンパーに変形を集中させることができ、ダンパーによる振動エネルギの吸収効果が向上する。

請求項８ではディスクの表面側に、挿通孔が形成されたねじ部を形成し、このねじ部に、ベースプレートをディスクとの間に挟み込み、ベースプレートをディスクに保持させるディスク用ナットを螺合させるため、ベースプレートとディスクのコンクリートへの定着を確実にすることができる。

この発明は図１〜図３に示すように柱１と梁２からなるフレーム３に、ブレース本体41にダンパー42を組み込んだダンパー一体型ブレース（以下ブレース）４を同一構面内の２方向に架設し、各ブレース４の両端部をフレーム３に定着されたベースプレート５に連結した耐震架構である。

梁２は桁を含み、この発明の耐震架構は建物の架構や橋梁等、並列する柱１，１と梁２を有する既存の建築構造物と土木構造物の架構全般に適用される。また本発明では特にベースプレート５に圧縮力とせん断力を負担させ、引き抜き力を作用させないようにすることができるため、鉄筋コンクリート造か、鉄骨鉄筋コンクリート造のフレーム３への適用が有効である。以下、フレーム３と言えば、フレーム３自体の他、柱１、または梁２のコンクリートを指す。

ブレース４は互いに軸方向に相対移動自在なブレース本体41，41と、一方のブレース本体41に内蔵され、他方のブレース本体41に接続されるダンパー42からなり、ブレース本体41，41の端部に一体化したブラケット43，43においてベースプレート５，５に一体化したガセットプレート６に連結される。

ブレース４はブレース本体41，41がその両端間に作用する圧縮力によって相対移動するときにダンパー42が減衰力を発生することにより架構の揺れを抑制し、ダンパー42はブレース本体41，41の両端間に作用する引張力に対しては実質的に減衰力を発生せず、ブレース４は抵抗しない。より詳細にはベースプレート５をフレーム３、すなわちコンクリートに定着させているアンカー８の引き抜き抵抗力を超える引張力に対してはダンパー42が減衰力を発生せず、ブレース４が抵抗力を発揮しない（請求項２）。ダンパー42にはオイルダンパー等の粘性流体を用いたダンパーが使用される。

図８に請求項９に記載のダンパー42としてのオイルダンパーの例を示す。オイルダンパーは作動油42ａが充填されたシリンダ42ｂと、シリンダ42ｂに対して軸方向に相対移動可能な、ピストン42ｄを有するピストンロッド42ｃからなり、ブレース４が実質的に圧縮力を負担したときにのみダンパー42が減衰力を発生し、引張力を負担したときにダンパー42が減衰力を発生しないよう、ピストン42ｄの引張用オリフィス42ｆに装着された引張用減衰弁42ｈを付勢する引張用ばね42ｊのばね定数が、ピストン42ｄの圧縮用オリフィス42ｅに装着された圧縮用減衰弁42ｇを付勢する圧縮用ばね42ｉのばね定数より小さく設定されている。

ばね（コイルばね）の長さが一定の場合、ばねのばね定数はばねの線径を細くする、巻数を多くする、巻径を大きくする、ばねが配置される孔の径を大きくする、等のいずれかの方法により小さく設定されるため、これらのいずれかの方法により引張用減衰弁42ｈを付勢する引張用ばね42ｊのばね定数を、圧縮用減衰弁42ｇを付勢する圧縮用ばね42ｉのばね定数より小さく設定することができる。

ブレース４が圧縮力を負担したときにダンパー42が減衰力を発生して抵抗力を発揮し、引張力を負担したときにはダンパー42が圧縮力を負担したとき程の減衰力を発生しないことで、ベースプレート５には引き抜き力が作用しないため、ベースプレート５は実質的にブレース４から受ける圧縮力とせん断力に抵抗し得る状態にフレーム３に接合される（請求項４）。特に引張用減衰弁42ｈを付勢する引張用ばね42ｊのばね定数を０に近い値にすれば、図10−(a)に実線で示すようにブレース４はほとんど引張力に抵抗せず、ベースプレート５に引き抜き力が全く作用しなくなるため、その場合、ベースプレート５は自身とブレース４の荷重を負担できる程度の力でフレーム３に定着されればよい。

ブレース４は引張力に実質的に抵抗しないことから、フレーム３の構面内のいずれの向きの変形時にも機能するよう、同一構面につき、２方向に、２本で対になる形で配置される。

図１、図２に示すように隣接する柱１，１と上下の梁2，２からなる単一のフレーム３内に１本のブレース４を架設する場合には隣接する２フレーム３，３のそれぞれにブレース４が架設される。図３の上階側のように単一のフレーム３内に２本のブレース４，４を構面外方向に並列させ、交差させる場合には少なくともその単一のフレーム３内に架設されれば足りる。

またダンパー42が引張力に対して実質的に減衰力を発生しないことで、エネルギ吸収量が引張力に対しても減衰力を発生する場合の半分程度になるが、図３の上階側か下階側のように１フレーム３内に２本のブレース４，４を構面外方向に並列させることで、エネルギ吸収量の不足を補うことができる。このように１フレーム３内に２本のブレース４，４を架設しても、フレーム３に対してはブレース４の端部位置にベースプレート５を配置するだけで済むため、フレーム３の内周面に沿って鋼材を張り付ける場合より総合的には耐震補強に要するコストは低減される。

図５、図６はフレーム３の表面に直接、もしくは間接的に重なり、フレーム３に穿設され、アンカー用接着剤10が充填された穿孔７内に挿入されるアンカー８と、ベースプレート５とフレーム３との間に直接、もしくは間接的に介在する接着剤９とでベースプレート５を定着させた場合（請求項５）を示しているが、ベースプレート５はブレース４から受ける圧縮力とせん断力に抵抗し得る状態にフレーム３に接合されていればよいため、必ずしも図示する定着方法には限定されない。

また図５〜図７では図12に示すようにベースプレート５とフレーム３を構成する柱１との間に、挿通孔11ａを有するディスク11を配置し、このディスク11とフレーム３との間に接着剤９を介在させているが（請求項７）、図６、図11−(a)，(b)に示すようにディスク11を用いることなく、挿通孔5aを有するベースプレート５を直接フレーム３の表面に重ね、ベースプレート５とフレーム３との間に接着剤９を介在させる場合（請求項６）もある。

図６は図５に示すベースプレート５に加え、梁２の下端側にも梁２に接触するベースプレート５を配置し、ブレース４からの圧縮力の内、鉛直上向き成分を梁下のベースプレート５から直接梁２に圧縮力として伝達させることにより、柱１に定着されているアンカー８に作用するせん断力を軽減させる場合を示す。この場合、アンカー８が負担するせん断力が軽減されることで、穿孔７の深さとアンカー８の穿孔７への定着長さが図５の場合より短くて済むことになる。

図６では特に梁２の下端側に位置するベースプレート５と梁２との間に接着剤９を充填することにより、ベースプレート５と梁２との間の空隙を完全になくし、ベースプレート５からの圧縮力が損失なく梁２に伝達されるようにしている。図６−(a)，(b)は図５と同じく、ブレース４が接続されるガセットプレート６が一体化した１枚のベースプレート５を６本のアンカー８を用いて鉄筋コンクリート造の柱１の側面に接合した場合を、(c)，(d)は２本のアンカー８を用いて柱１に接合した場合を示す。

図11−(a)はベースプレート５の平坦な背面とフレーム３との間に接着剤９を介在させた場合、(b)はベースプレート５の背面に凹部5bを形成し、この凹部5b内に接着剤９が充填されるようにした場合である。

アンカー８は少なくとも頭部に雄ねじの切られたねじ部を有し、フレーム３のコンクリート中に形成され、アンカー用接着剤10が充填された穿孔７内に挿入され、ベースプレート５の挿通孔5aを挿通したときに頭部がベースプレート５から突出する。アンカー８の頭部にはアンカー８とベースプレート５をフレーム３に定着させるアンカー用ナット12が螺合する。アンカー８の、穿孔７内に位置する部分は頭部から連続してねじが切られる等によりアンカー用接着剤10との付着を確保するためのリブが形成される。

アンカー８の穿孔７内への挿入は後施工アンカーの接着系アンカーと同様の要領で、例えば穿孔７内へのアンカー用接着剤10の充填後にアンカー８を挿入することにより、またはアンカー用接着剤10入りのカプセルを穿孔７内に挿入しておいた状態でアンカー８を挿入するか、ねじ込むことによりアンカー用接着剤10を穿孔７内に充填させながら行われるが、アンカー８をベースプレート５やディスク11の設置前に挿入するか、設置後に挿入するかは問われない。

ベースプレート５とフレーム３との間、またはディスク11とフレーム３との間に介在させられる接着剤９の種類は限定されないが、付着力の面からはエポキシ樹脂接着剤その他の合成樹脂系接着剤、あるいはポリマーセメントモルタル等のような無機系接着用材料が適当である。

アンカー用ナット12はアンカー８が穿孔７内へ挿入され、アンカー用接着剤10との接着による引き抜き抵抗力を確保した後に、アンカー８の頭部に螺合し、アンカー８から反力を得ながらアンカー８とベースプレート５をフレーム３側へ押し込むことにより両者をフレーム３に定着させる。

図12は図５〜図７に示す、ベースプレート５とフレーム３との間にディスク11を介在させた場合の詳細を示す。(a)はディスク11の平坦な背面とフレーム３との間に接着剤９を介在させた場合、(b)はディスク11の背面に凹部11ｂを形成し、この凹部11ｂ内に接着剤９が充填されるようにした場合である。

図13は平板状をしたディスク11の本体の表面側に、外周に雄ねじの切られたねじ部11ｃを形成し、ねじ部11ｃに、軸方向に貫通する挿通孔11ａを形成し、この挿通孔11ａにアンカー８を挿通させ、ねじ部11ｃにディスク用ナット13を螺合させた場合（請求項８）を示す。ディスク用ナット13はベースプレート５をディスク11との間に挟み込んだ状態で、ねじ部11ｃに螺合し、ベースプレート５をディスク11に保持させる。

ベースプレート５はディスク11の本体の表面に重なり、ディスク用ナット13によってディスク11に保持されることから、ディスク11のねじ部11ｃが挿通する開口5cを有し、ねじ部11ｃが開口5cを貫通してベースプレート５がディスク11の本体の表面に重なる。

開口5cはベースプレート５からディスク11へのせん断力の伝達上、ねじ部11ｃの外径に合致する大きさに形成されるが、ねじ部11ｃの外径より大きくなる場合にはねじ部11ｃと開口5cの内周面との間に接着剤９が充填される。

ディスク用ナット13はベースプレート５をディスク11の本体の表面に重ねた後に、ディスク11のねじ部11ｃに螺合してベースプレート５をディスク11の本体との間に挟み込み、ベースプレート５をディスク11に保持させる。

アンカー用ナット12はアンカー８が穿孔７内へ挿入され、アンカー用接着剤10との接着による引き抜き抵抗力を確保した後に、アンカー８の頭部に螺合し、アンカー８から反力を得ながらアンカー８とディスク11をフレーム３側へ押し込むことにより両者とベースプレート５をフレーム３に定着させる。

図13の場合、穿孔７内へのアンカー８の挿入とアンカー用接着剤10の充填、ディスク11の設置、接着剤９の充填、ベースプレート５の設置、ディスク用ナット13の締め付け、アンカー用ナット12の締め付けの手順で行われるが、ディスク用ナット13の締め付け以前の手順は前後することもある。

フレーム３に穿設された穿孔７内には前記のようにアンカー８を定着させるためのアンカー用接着剤10が充填されるが、穿孔７内へのアンカー８の挿入時にアンカー用接着剤10が溢れ出してディスク11の本体の背面に行き渡ることができれば、アンカー用接着剤10を接着剤９として兼用させることもある。接着剤９はその使用量と流動性に応じ、挿通孔11ａ内に充填される場合と充填されない場合がある。

フレームにダンパー一体型ブレースを架設した様子を示した立面図である。 図１のｘ−ｘ線断面図である。 単一のフレーム内に２本のダンパー一体型ブレースを構面外方向に並列させて架設した様子を示した透視図である。 (a)は図３に示すダンパー一体型ブレースの端部の納まりを示した透視図、(b)は(a)の立面図である。 (a)はベースプレートのフレームへの接合状態を示した縦断面図、(b)は(a)の側面図である。 (a)は梁に接するベースプレートと組み合わせられた図５のベースプレートのフレームへの接合状態を示した縦断面図、(b)は(a)の側面図、(c)は(a)の変形例を示した縦断面図、(d)は(c)の側面図である。 ダンパー一体型ブレースからベースプレートが受ける圧縮力の分力を示した立面図である。 ダンパー一体型ブレースに内蔵されるオイルダンパーを示した断面図である。 (a)は圧縮力と引張力に対して同等に減衰力を発生するオイルダンパーの減衰力Ｆ−軸方向変位δの関係を示したグラフ、(b)は減衰力−速度ｖの関係を示したグラフである。 (a)は圧縮力に対して減衰力を発生するオイルダンパーの減衰力Ｆ−軸方向変位δの関係を示したグラフ、(b)は減衰力−速度ｖの関係を示したグラフである。 (a)，(b)はベースプレートを直接フレームの表面に重ねる場合のベースプレートのフレームへの定着例を示した断面図である。 (a)，(b)はベースプレートとフレームとの間にディスクを介在させる場合のベースプレートのフレームへの定着例を示した断面図である。 図12のディスクにねじ部を形成した場合のベースプレートのフレームへの定着例を示した断面図である。 フレームの内周面に沿って鋼材を張り付けてブレースを架設した従来方法を示した立面図である。

符号の説明

１……柱、２……梁、３……フレーム、
４……ダンパー一体型ブレース、41……ブレース本体、42……ダンパー、43……ブラケット、
５……ベースプレート、5a……挿通孔、5b……凹部、5c……開口、６……ガセットプレート、
７……穿孔、８……アンカー、９……接着剤、10……アンカー用接着剤、
11……ディスク、11ａ……挿通孔、11ｂ……凹部、11ｃ……ねじ部、
12……アンカー用ナット、13……ディスク用ナット。

Claims (9)

1. 既存の鉄筋コンクリート造、もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造の柱と梁からなるフレームに、ブレース本体にダンパーを組み込んだダンパー一体型ブレースを同一構面内の２方向に架設し、各ダンパー一体型ブレースの両端部を前記フレームに定着されたベースプレートに連結した耐震架構において、前記各ダンパー一体型ブレースは圧縮力を負担したときにダンパーが減衰力を発生しながら抵抗力を発揮し、引張力を負担したときにはダンパーが圧縮力を負担したとき程の減衰力を発生せず、前記ベースプレートは前記柱、または梁に対し、その軸方向に直交する方向を向き、前記ダンパー一体型ブレースが圧縮力を負担したときに圧縮力とせん断力を負担するアンカーにより定着されていることを特徴とするダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
2. 各ダンパー一体型ブレースのダンパーはベースプレートをフレームに定着させているアンカーの引き抜き抵抗力を超える引張力に対しては減衰力を発生しない請求項１記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
3. ダンパーは作動油が充填されたシリンダと、シリンダに対して軸方向に相対移動可能な、ピストンを有するピストンロッドからなるオイルダンパーであり、ピストンの引張用オリフィスに装着された引張用減衰弁を付勢する引張用ばねのばね定数はピストンの圧縮用オリフィスに装着された圧縮用減衰弁を付勢する圧縮用ばねのばね定数より小さい請求項１、もしくは請求項２記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
4. ベースプレートは実質的にダンパー一体型ブレースから受ける圧縮力とせん断力に抵抗し得る状態にフレームに接合されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
5. ベースプレートはフレームの表面に直接、もしくは間接的に重なり、フレームに穿設され、アンカー用接着剤が充填された穿孔内に挿入されるアンカーと、前記ベースプレートとフレームとの間に直接、もしくは間接的に介在する接着剤とで定着されている請求項４記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
6. ベースプレートはフレームの表面に直接重なり、ベースプレートとフレームとの間に接着剤が介在している請求項５記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
7. ベースプレートとフレームとの間に、挿通孔を有するディスクが配置され、このディスクとフレームとの間に接着剤が介在している請求項５記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
8. ディスクは表面側に、挿通孔が形成されたねじ部を有し、このねじ部に、ベースプレートをディスクとの間に挟み込み、ベースプレートをディスクに保持させるディスク用ナットが螺合している請求項７記載のダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の耐震架構に用いられるダンパーであり、作動油が充填されたシリンダと、シリンダに対して軸方向に相対移動可能な、ピストンを有するピストンロッドからなり、ピストンの引張用オリフィスに装着された引張用減衰弁を付勢する引張用ばねのばね定数がピストンの圧縮用オリフィスに装着された圧縮用減衰弁を付勢する圧縮用ばねのばね定数より小さく設定されているダンパー一体型ブレースを用いた耐震架構に用いられるオイルダンパー。