JP3986217B2 - 中低層建物の制振構造及びその施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中低層建物の交通振動等に対する制振構造及びその施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
住宅やオフィス等の中低層建物においては、例えば、中低層建物の周囲を走行する車両や中低層建物の周囲で行われる建設工事による連続する微小振動や住宅内の歩行による連続する微小振動等の周波数が２〜５Hz程度と比較的周期が短く、建物に作用する力が弱い微小振動（以下、「交通振動」という）がしばしば問題になる。
【０００３】
即ち、高層ビル等の高層建物では、その建物自体の固有振動数が０．３〜２Hz程度で設計されるため、交通振動の周波数（２〜５Hz程度）帯域と重なることがなく共振することがないが、住宅やオフィス等の中低層建物では、その建物自体の固有振動数が３〜４Hz程度で設計されるため、交通振動の周波数（２〜５Hz程度）帯域と重なって共振することがある。
【０００４】
交通振動による中低層建物の振動を抑制する手段としては、該中低層建物の鉄骨躯体に方杖を固定して該中低層建物の剛性を上げることにより該中低層建物の固有振動数を、その交通振動の周波数よりも上げて交通振動の周波数（２〜５Hz程度）帯域からずらし、共振現象を回避することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、中低層建物の鉄骨躯体の中で方杖を固定した部位に大きな剛性が付与されるため地震等により交通振動よりも大きな力(例えば、震度３を超える地震で力が数百kgf程度以上）が中低層建物に作用した時、方杖に過大な力がかかり、中低層建物の挙動に悪影響を与える虞がある。
【０００６】
特に大規模の地震に対しては中低層建物の破壊につながりかねないため、方杖の設置位置を予め中低層建物の構造計算に組み込んで検討する必要があった。
【０００７】
一方、特開平9-268802号公報に開示されたように、地震に対する制振装置としてブレース等の躯体の一部に摩擦ダンパーを設ける従来例は多い。しかし、これ等の技術はいずれも一定以上の地震の力が加わった時、高抵抗、即ち、摩擦係数が大である状態で滑りが生じ、振動エネルギーを吸収するためのものであるが、その滑り状態にあっても依然として躯体の一部としての機能を発揮する所謂ダンパーである。
【０００８】
即ち、これ等の技術を住宅やオフィス等の中低層建物に適用した場合、確かに交通振動のような微小振動に対しては剛性が高められ、中低層建物の固有振動数は高くなり、制振作用を発揮するが、地震等が発生した場合、ダンパーである以上、建物に片寄った配置をすると中低層建物に悪影響を与える虞がある。
【０００９】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、中低層建物の鉄骨躯体に設けられる方杖が面接合部を有することで、交通振動による中低層建物の微小振動では方杖にかかる力が小さいため面接合部が剛接として機能し、中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等による交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖の面接合部が可動状態となって方杖の周辺部分に過大な力がかかることがない中低層建物の制振構造及びその施工方法を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る中低層建物の制振構造は、中低層建物の壁が片寄って配置された鉄骨躯体に開口部上部の角隅部に、該中低層建物の剛性を上げるための方杖を柱と梁に掛け渡して設け該方杖は交通振動範囲の力が作用したとき剛接を維持し、且つ前記交通振動範囲の力以上の力が作用したとき可動状態となり耐力を負担しないように、所定の摩擦係数が設定された面接合部を有することを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、中低層建物の鉄骨躯体に設けられる方杖が面接合部を有することで、交通振動による中低層建物の微小振動による小さな力では方杖にかかる力が小さいため面接合部が剛接として機能し、中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等による交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖の面接合部が可動状態となって方杖の周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００１２】
また、方杖の面接合部が可動状態では動摩擦係数が極めて低くなるように設定されているため該方杖は前述した従来例のダンパーのように力を吸収しつつ制振する躯体の一部として存在するのではなく、面接合部の可動作用により鉄骨躯体から方杖があたかも取り外された状態に遷移するため少なくとも方杖の周辺部分では地震振動に追従し易く、更には地震振動が収束した後は、再び元の状態に復帰する。
【００１３】
また、本発明に係る中低層建物の制振構造の施工方法は、予め前記方杖を用意し、該方杖を中低層建物の鉄骨躯体に固定することを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、方杖が有する面接合部の可動し始める摩擦力を工場等で予め設定しておくことで、現場での作業性が向上される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る中低層建物の制振構造及びその施工方法の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る中低層建物の制振構造を装備した中低層建物の鉄骨躯体の構成を示す斜視図、図２は本発明に係る中低層建物の制振構造の第１実施形態を装備した中低層建物の鉄骨躯体の一階部分の構成を示す正面図、図３は本発明に係る中低層建物の制振構造の第１実施形態に使用される方杖の連結部材となるガセットプレートの構成を示す正面説明図、図４は第１実施形態において方杖の連結部材となるガセットプレートと方杖部材となる溝型鋼とを面接合部により接合した状態を示す断面説明図、図５は第１実施形態において方杖の連結部材となるガセットプレートと方杖部材となる溝型鋼とを面接合部により接合する様子を示す断面説明図、図６は第１実施形態において方杖の面接合部に介在させた可動スペーサの構成を示す図、図７は揺れにより中低層建物の鉄骨躯体に作用する応力分布を示す図である。
【００１６】
先ず、図１〜図７を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造及びその施工方法の第１実施形態について説明する。図１及び図２において、１，２は住宅やオフィス等の中低層建物の鉄骨躯体を構成する柱及び梁であり、本実施形態では柱１が角パイプにより構成され、梁２がＨ形鋼により構成されている。
【００１７】
図１及び図２に示すように１階の柱１と梁２とが接合される角隅部には中低層建物の剛性を上げるための方杖Ａが固定されている。方杖Ａは図３〜図５に示すように連結部材となる断面Ｔ字形状で且つ側面が台形状の２つのガセットプレート３と、方杖部材となる２つの溝形鋼４を背中合わせにして接合されて構成されている。
【００１８】
ガセットプレート３は柱１或いは梁２に当接して接合されるフランジ３ａと溝形鋼４に接合される板部３ｂとが直交して溶接により接合されており、該フランジ３ａと板部３ｂとの間には補強板３ｃが溶接されている。
【００１９】
柱１側及び梁２側に夫々固定されるガセットプレート３は、一対の溝形鋼４を背中合わせにした状態でボルト止めにより接続されるが、梁２側のガセットプレート３と溝形鋼４との間には図４に示すように、可動スペーサ５を介在させて固定されている。
【００２０】
また、梁２側に固定されるガセットプレート３の板部３ｂの両表面で溝形鋼４が接合される部位には面接合部を構成する可動処理部３ｄが所定の面積で形成されており、該可動処理部３ｄの略中央部には方杖Ａが配置される方向に沿った長穴３ｅが形成されている。
【００２１】
可動処理部３ｄは板部３ｂの両表面に可動処理材等により固体潤滑処理されて所定の摩擦係数を有して構成されたものであり、長穴３ｅに沿って移動する可動スペーサ５の図３の破線で示す可動範囲６を含む所定の面積を有して形成されている。
【００２２】
ガセットプレート３のフランジ３ａには、ボルト穴３ｆが形成されており、該ボルト穴３ｆに図２に示すようにボルトを挿入して柱１及び梁２にボルト止めすることでガセットプレート３を柱１及び梁２に固定し、これにより方杖Ａを柱１及び梁２に掛け渡して固定することが出来るようになっている。
【００２３】
可動スペーサ５は図６に示すように、中央部にボルト穴５ａを有する円盤状で構成されており、その片側表面に可動処理材等により固体潤滑処理されて所定の摩擦係数を有する可動処理部５ｂが形成されている。
【００２４】
方杖Ａは、その両端部に取り付けられたガセットプレート３を中低層建物の鉄骨躯体となる柱１及び梁２に対してボルト止めすることにより固定されるため、中低層建物の施工時に単独の部品として取り扱うことが出来、予め工場等で量産することが出来るものである。
【００２５】
方杖Ａを組み立てる際には、図５に示すように、例えば、Ｍ１２の高力ボルト７を一方の溝形鋼４の溝側（図５の左側）から該溝形鋼４に形成されたボルト穴４ａに挿通し、次に一方の可動スペーサ５の固体潤滑処理しない側から該可動スペーサ５のボルト穴５ａに挿通し、次にガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに挿通し、次に他方の可動スペーサ５の固体潤滑処理した側から該可動スペーサ５のボルト穴５ａに挿通し、次に他方の溝形鋼４の溝側と反対側（背面側）から該溝形鋼４に形成されたボルト穴４ａに挿通した後、平ワッシャ８を介してナット９及び緩み止めのロックナット10を順次高力ボルト７に螺合して所定の締め付けトルクで締着して固定する。
【００２６】
ここで、交通振動等の連続する微小振動により揺れる中低層建物の振動の加速度が０．５〜３cm/sec^２であった場合、図１及び図２に示す中低層建物の１階上部角隅部に設けられる方杖Ａ近傍における鉄骨躯体の変位は最大０．１mm程度となる。そして、方杖Ａの剛性を３ｔ/cm程度とすると、上記揺れにより方杖Ａにかかる軸力は３０kgfとなる。
【００２７】
また、交通振動範囲の力よりも大きな力が作用する震度３程度の地震の振動により揺れる中低層建物の振動の加速度が５０cm/sec^２であった場合、図１及び図２に示す中低層建物の１階上部角隅部に設けられる方杖Ａ近傍における鉄骨躯体の変位は最大１．５mm程度となる。そして、方杖Ａの剛性を同じく３ｔ/cm程度とすると、上記揺れにより方杖Ａにかかる軸力は６００kgfとなる。
【００２８】
そこで、方杖Ａの面接合部となるガセットプレート３の板部３ｂの両表面の可動処理部３ｄと、可動スペーサ５の片側表面の可動処理部５ｂとに固体潤滑処理を行うと共に、トルクレンチ等により高力ボルト７の締め付けトルクを１０５kgf・cm程度に規定してガセットプレート３の板部３ｂの可動処理部３ｄと可動スペーサ５の可動処理部５ｂとの耐力を１００kgf程度に設定し、方杖Ａの面接合部において該方杖Ａが可動状態に遷移する可動摩擦力を５００kgf程度に設定している。
【００２９】
これにより、方杖Ａが可動状態に遷移する可動摩擦力５００kgfは、交通振動等の微小振動時に方杖Ａにかかる軸力３０kgfよりも大きく、地震時に方杖Ａにかかる軸力６００kgfよりも小さいため、交通振動等の微小振動に対しては方杖Ａの面接合部における摩擦力により剛接を維持して耐力を負担し、地震等で交通振動範囲の力以上の力が作用した時には方杖Ａの面接合部で可動状態に遷移して耐力を負担しないため中低層建物構造としては柔構造となり該中低層建物構造に悪影響を与えない。
【００３０】
そして、工場等で予め方杖Ａの面接合部となるガセットプレート３の板部３ｂと可動スペーサ５との間で所定の可動摩擦力を発揮するように設定して組み立てられた方杖Ａを中低層建物の建築現場に搬入し、方杖Ａの両端部に取り付けられたガセットプレート３を中低層建物の鉄骨躯体となる柱１及び梁２に掛け渡してボルト止めすることにより固定する。
【００３１】
図７は揺れにより中低層建物の鉄骨躯体に作用する応力分布を示す図である。図７に示すように、中低層建物の１階の鉄骨躯体に作用する応力が最大であり、２階、３階に上がるにつれて各階の鉄骨躯体に作用する応力が徐々に小さくなっている。また、各階では鉄骨躯体の上方（柱１の上方）に向かって応力が大きくなっている。
【００３２】
従って、本実施形態のように、中低層建物の大きな開口である１階の鉄骨躯体となる柱１の上部と１階の天井部の梁２とに掛け渡して方杖Ａを固定することで、最大の応力が作用する中低層建物の１階の鉄骨躯体の剛性を上げて交通振動による中低層建物の微小振動に対してより効果的な制振作用を発揮することが出来るものである。
【００３３】
尚、方杖Ａは中低層建物の１階の鉄骨躯体に取り付けるのが最も効果的であるが、２階、３階等の鉄骨躯体にも同様に方杖Ａを固定すれば更に制振効果が向上出来る。
【００３４】
特に、中低層建物の１階に自動車を駐車するスペース等を設ける場合には、図１及び図２に示すように中低層建物の１階の開口部11の上部の角隅部に柱１と梁２に掛け渡して方杖Ａを固定することで中低層建物の剛性を上げる一方で開口部11の出入りのスペースを確保して自動車等の出入りを容易にすることが出来、中低層建物空間の有効利用が出来る。
【００３５】
上記構成によれば、中低層建物の鉄骨躯体に設けられる方杖Ａが所定の可動摩擦力を発揮し得るように設定された面接合部を有することで、交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖Ａにより中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮する。
【００３６】
また、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖Ａの面接合部となるガセットプレート３の板部３ｂに形成された可動処理部３ｄと可動スペーサ５の可動処理部５ｂとの間で可動状態となり中低層建物の変位に応じて高力ボルト７がガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに沿って移動し、方杖Ａの周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００３７】
また、中低層建物の揺れが収束すると、高力ボルト７は長穴３ｅの略中央部位置に復帰し、方杖Ａの面接合部となるガセットプレート３の板部３ｂに形成された可動処理部３ｄと可動スペーサ５の可動処理部５ｂとの間の可動摩擦力が維持されて再現性が確保される。
【００３８】
前記実施形態では可動スペーサ５を円盤状で構成したが、可動スペーサ５の形状は円盤状以外の方形状や三角形状、長円形状、楕円形状等種々の形状で構成することでも良く、該可動スペーサ５の移動領域に応じてガセットプレート３の板部３ｂに可動処理部３ｄを形成すれば良い。
【００３９】
また、方杖Ａを構成する方杖部材としては、溝形鋼４の代わりにＨ形鋼、Ｉ形鋼、山形鋼、Ｔ形鋼、平鋼、角パイプ等を適宜採用することでも良い。
【００４０】
また、工場等で予め方杖Ａの面接合部となるガセットプレート３の板部３ｂと可動スペーサ５との間で所定の可動摩擦力を発揮するように設定して組み立てられた方杖Ａを中低層建物の建築現場に搬入し、方杖Ａの両端部に取り付けられたガセットプレート３を中低層建物の鉄骨躯体となる柱１及び梁２に掛け渡してボルト止めすることにより固定する施工方法によれば、現場で方杖Ａの面接合部の可動摩擦力を設定する必要がないので施工性が良く、施工期間を短縮することが出来る。
【００４１】
尚、必要に応じて現場で方杖Ａの面接合部の可動摩擦力を適宜設定することでも良いし、方杖Ａ自体を現場で組み付けた後、中低層建物の鉄骨躯体に固定することでも良い。
【００４２】
また、前記実施形態では梁２側のガセットプレート３に長穴３ｅ及び可動処理部３ｄを形成し、溝形鋼４との間に可動スペーサ５を介在させて方杖Ａの面接合部を構成した場合について説明したが、柱１側のガセットプレート３に長穴３ｅ及び可動処理部３ｄを形成し、溝形鋼４との間に可動スペーサ５を介在させて方杖Ａの面接合部を構成しても良い。
【００４３】
次に図８を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造の第２実施形態について説明する。図８は本発明に係る中低層建物の制振構造の第２実施形態の構成を示す組み付け説明図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本実施形態では、図８に示すように、梁２の下フランジ２ａに対して溶接等により固定されたガセットプレート３が設けてあり、該ガセットプレート３の板部３ｂの両表面で少なくとも方杖Ａを構成する方杖部材となる溝形鋼４が接合される部位には面接合部を構成する可動処理部３ｄが所定の面積で形成されている。また、可動処理部３ｄの略中央部には方杖Ａが配置される方向に沿った長穴３ｅが形成されている。
【００４５】
可動処理部３ｄはガセットプレート３の板部３ｂの両表面に可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有して構成されたものであり、長穴３ｅに沿って移動する溝形鋼４の可動範囲を含む所定の面積を有して形成されている。
【００４６】
一対の溝形鋼４の溝側と反対側（背面側）の表面には、ガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに沿って移動する溝形鋼４の可動範囲を含む所定の面積を有して可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有する可動処理部４ｂが形成されている。
【００４７】
前記第１実施形態では可動スペーサ５をガセットプレート３の板部３ｂと溝形鋼４との間に介在させて構成したが、本実施形態では可動スペーサ５を省略して梁２に設けられたガセットプレート３の板部３ｂの可動処理部３ｄと溝形鋼４の可動処理部４ｂとを直接当接させて前記第１実施形態と同様に高力ボルト７を溝形鋼４のボルト穴４ａ及びガセットプレート３の板部３ｂの長穴３ｅに挿入し、平ワッシャ８を介してナット９及びロックナット10を該高力ボルト７に螺合して所定の締め付けトルクで締着して固定する。
【００４８】
そして、前記第１実施形態と同様に交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖Ａにより中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖Ａの面接合部となる溝形鋼４に形成された可動処理部４ｂとガセットプレート３の板部３ｂに形成された可動処理部３ｄとの間で可動状態となり中低層建物の変位に応じて高力ボルト７がガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに沿って移動し、方杖Ａの周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００４９】
また、中低層建物の揺れが収束すると、高力ボルト７は長穴３ｅの略中央部位置に復帰し、方杖Ａの面接合部となる溝形鋼４に形成された可動処理部４ｂとガセットプレート３の板部３ｂに形成された可動処理部３ｄとの間の可動摩擦力が維持されて再現性が確保される。
【００５０】
他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。
【００５１】
次に図９を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造の第３実施形態について説明する。図９は本発明に係る中低層建物の制振構造の第３実施形態の構成を示す組み付け説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００５２】
本実施形態では、図９に示すように、梁２の下フランジ２ａに対してボルト止めにより固定されるガセットプレート３の板部３ｂの両表面で少なくとも方杖Ａを構成する方杖部材となるＴ形鋼21が接合される部位には面接合部を構成する可動処理部３ｄが所定の面積で形成されている。また、可動処理部３ｄの略中央部には方杖Ａが配置される方向に沿って並設された２つの長穴３ｅが形成されている。
【００５３】
可動処理部３ｄはガセットプレート３の板部３ｂの両表面に可動処理材等により固体潤滑処理をして所定の摩擦係数を有して構成されたものであり、並設された２つの長穴３ｅに沿って移動するＴ形鋼21の可動範囲を含む所定の面積を有して形成されている。
【００５４】
Ｔ形鋼21のウェブ21ａ側と反対側（背面側）のフランジ21ｂの表面には、ガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに沿って移動するＴ形鋼21の可動範囲を含む所定の面積を有して可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有する可動処理部21ｃが形成されている。
【００５５】
そして、前記第２実施形態と同様に前記第１実施形態で使用した可動スペーサ５を省略して梁２に固定されるガセットプレート３の板部３ｂの可動処理部３ｄとＴ形鋼21の可動処理部21ｃとを直接当接させて前記第１実施形態と同様に高力ボルト７をＴ形鋼21のフランジ21ｂに形成されたボルト穴21ｄ及びガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに挿入し、平ワッシャ８を介してナット９及びロックナット10を該高力ボルト７に螺合して所定の締め付けトルクで締着して固定した後、ガセットプレート３のフランジ３ａを梁２の下フランジ２ａに当接させてボルト止めして固定する。
【００５６】
そして、前記第１実施形態と同様に交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖Ａにより中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖Ａの面接合部となるＴ形鋼21に形成された可動処理部21ｃとガセットプレート３の板部３ｂに形成された可動処理部３ｄとの間で可動状態となり中低層建物の変位に応じて高力ボルト７がガセットプレート３の板部３ｂに形成された長穴３ｅに沿って移動し、方杖Ａの周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００５７】
また、中低層建物の揺れが収束すると、高力ボルト７は長穴３ｅの略中央部位置に復帰し、方杖Ａの面接合部となるＴ形鋼21に形成された可動処理部21ｃとガセットプレート３の板部３ｂに形成された可動処理部３ｄとの間の可動摩擦力が維持されて再現性が確保される。
【００５８】
他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。
【００５９】
次に図10を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造の第４実施形態について説明する。図10は本発明に係る中低層建物の制振構造の第４実施形態の構成を示す組み付け説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
前記各実施形態では、連結部材となるガセットプレート３の板部３ｂの両側に方杖部材となる一対の溝形鋼４或いは一対のＴ形鋼21を背中合わせに挟み込んだ状態で構成した方杖Ａの一例であるが、本実施形態では、図10に示すように、梁２に対してボルト止めにより固定される連結部材となる一対の断面Ｌ字形のブラケット31を背中合わせにした間に方杖部材となる１枚の平鋼32を介在させて挟み込んだ状態で構成した方杖Ａの一例である。
【００６１】
ブラケット31の板部31ｂの平鋼32側の表面で少なくとも方杖Ａを構成する方杖部材となる平鋼32が接合される部位には可動処理部31ｃが所定の面積で形成されている。可動処理部31ｃはブラケット31の板部31ｂの表面に可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有して構成されたものであり、平鋼32に方杖Ａが配置される方向に沿って形成された長穴32ａに沿って移動する該平鋼32の可動範囲を含む所定の面積を有して形成されている。
【００６２】
また、方杖Ａの面接合部を構成する平鋼32の両表面には、該平鋼32の長穴32ａに沿って移動する平鋼32の可動範囲を含む所定の面積を有して可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有する可動処理部32ｂが形成されている。
【００６３】
そして、前記各実施形態と同様に前記第１実施形態で使用した可動スペーサ５を省略してブラケット31の板部31ｂに形成された可動処理部31ｃと、平鋼32の両表面に形成された可動処理部32ｂとを直接当接させて前記第１実施形態と同様に高力ボルト７をブラケット31の板部31ｂに形成されたボルト穴31ｄ及び平鋼32に形成された長穴32ａに挿入し、平ワッシャ８を介してナット９及びロックナット10を該高力ボルト７に螺合して所定の締め付けトルクで締着して固定した後、梁２の下フランジ２ａに対してブラケット31のフランジ31ａを当接してボルト止めにより固定する。
【００６４】
そして、前記第１実施形態と同様に交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖Ａにより中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖Ａの面接合部となる平鋼32に形成された可動処理部32ｂとブラケット31の板部31ｂに形成された可動処理部31ｃとの間で可動状態となり中低層建物の変位に応じて平鋼32が該平鋼32に形成された長穴32ａに沿って高力ボルト７と係合しつつ移動し、方杖Ａの周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００６５】
また、中低層建物の揺れが収束すると、平鋼32が元の位置に復帰し、方杖Ａの面接合部となる平鋼32に形成された可動処理部32ｂとブラケット31の板部31ｂに形成された可動処理部31ｃとの間の可動摩擦力が維持されて再現性が確保される。
【００６６】
他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。
【００６７】
次に図11を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造の第５実施形態について説明する。図11は本発明に係る中低層建物の制振構造の第５実施形態の構成を示す組み付け説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
前記各実施形態では、ガセットプレート３やブラケット31等の連結部材と、溝形鋼４やＴ形鋼21或いは平鋼32等の方杖部材との接合部に面接合部を設けて構成したものであるが、本実施形態では、図11に示すように、Ｈ形鋼からなる梁２の下フランジ２ａに梁２の長手方向に沿って２つの長穴２ｂが並設して形成され、該長穴２ｂを含んだ下フランジ２ａの下表面で少なくとも方杖Ａを構成する方杖部材となる溝形鋼４の端部に形成された接合部４ｃが接合される部位には可動処理部２ｃが所定の面積で形成されている。
【００６９】
可動処理部２ｃは梁２の下フランジ２ａの下表面に可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有して構成されたものであり、梁２の下フランジ２ａに形成された長穴２ｂに沿って移動する溝形鋼４の接合部４ｃの可動範囲を含む所定の面積を有して形成されている。
【００７０】
また、方杖Ａの面接合部を構成する溝形鋼４の接合部４ｃの上表面には全面に亘って可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有する可動処理部４ｂが形成されている。
【００７１】
そして、前記各実施形態と同様に前記第１実施形態で使用した可動スペーサ５を省略して梁２の下フランジ２ａの下表面に形成された可動処理部２ｃと溝形鋼４の接合部４ｃの上表面に形成された可動処理部４ｂとを直接当接させて前記第１実施形態と同様に高力ボルト７を梁２の下フランジ２ａに形成された長穴２ｂ及び溝形鋼４の接合部４ｃに形成されたボルト穴４ａに挿入し、平ワッシャ８を介してナット９及びロックナット10を高力ボルト７に螺合して所定の締め付けトルクで締着して固定する。
【００７２】
そして、前記第１実施形態と同様に交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖Ａにより中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖Ａの面接合部となる溝形鋼４の接合部４ｃに形成された可動処理部４ｂと梁２の下フランジ２ａの下表面に形成された可動処理部２ｃとの間で可動状態となり中低層建物の変位に応じて溝形鋼４が梁２の下フランジ２ａに形成された長穴２ｂに沿って高力ボルト７と共に移動し、方杖Ａの周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００７３】
また、中低層建物の揺れが収束すると、溝形鋼４が元の位置に復帰し、方杖Ａの面接合部となる溝形鋼４の接合部４ｃの上表面に形成された可動処理部４ｂと梁２の下フランジ２ａの下表面に形成された可動処理部２ｃとの間の可動摩擦力が維持されて再現性が確保される。
【００７４】
他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。
【００７５】
次に図12及び図13を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造の第６実施形態について説明する。図12は本発明に係る中低層建物の制振構造の第６実施形態を装備した中低層建物の鉄骨躯体の一階部分の構成を示す正面図、図13は本発明に係る中低層建物の制振構造の第６実施形態の構成を示す組み付け説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
前記第１〜第４実施形態では、ガセットプレート３やブラケット31等の連結部材と、溝形鋼４やＴ形鋼21或いは平鋼32等の方杖部材との接合部に面接合部を設けて構成し、前記第５実施形態では、梁２の下フランジ２ａと、溝形鋼４等の方杖部材との接合部に面接合部を設けて構成したものであったが、本実施形態では、図12に示すように、方杖部材となる溝形鋼４が２分割され、該溝形鋼４同士の接合部に面接合部を設けて構成したものである。
【００７７】
図12に示すように、柱１及び梁２にボルト止め等により固定される連結部材となるガセットプレート３に２分割された方杖部材となる溝形鋼４の一端部がボルト止め等により固定され、該溝形鋼４の他端部が接合部材41により接合されている。
【００７８】
図13に示すように、接合部材41の一端部は背中合わせに配置された一対の溝形鋼４により挟まれた状態でボルト止め等により固定され、該接合部材41の他端部に方杖Ａの配置方向に沿って長穴41ａが形成されている。
【００７９】
接合部材41の長穴41ａを含んだ両表面で少なくとも方杖Ａを構成する方杖部材となる他方の溝形鋼４が接合される部位には方杖Ａの面接合部を構成する可動処理部41ｂが所定の面積で形成されている。
【００８０】
可動処理部41ｂは接合部材41の両表面に可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有して構成されたものであり、一端が一方の溝形鋼４に固定された接合部材41の他端部に形成された長穴41ａに沿って移動する他方の溝形鋼４の可動範囲を含む所定の面積を有して形成されている。
【００８１】
また、接合部材41の長穴41ａ側に接合される側の一対の溝形鋼４の溝側と反対側（背面側）の表面には、可動処理材等により固体潤滑処理して所定の摩擦係数を有する可動処理部４ｂが該溝形鋼４が接合部材41に形成された長穴41ａに沿って移動する可動範囲を含む所定の面積を有して形成されている。
【００８２】
そして、前記各実施形態と同様に前記第１実施形態で使用した可動スペーサ５を省略して接合部材41の両表面に形成された可動処理部41ｂと、溝形鋼４の背面に形成された可動処理部４ｂとを直接当接させて前記第１実施形態と同様に高力ボルト７を溝形鋼４に形成されたボルト穴４ａ及び接合部材41に形成された長穴41ａに挿入し、平ワッシャ８を介してナット９及びロックナット10を該高力ボルト７に螺合して所定の締め付けトルクで締着して固定した後、ガセットプレート３のフランジ３ａを梁２の下フランジ２ａに当接させてボルト止めにより固定する。
【００８３】
そして、前記第１実施形態と同様に交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖Ａにより中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖Ａの面接合部となる溝形鋼４の背面に形成された可動処理部４ｂと接合部材41の両表面に形成された可動処理部41ｂとの間で可動状態となり中低層建物の変位に応じて溝形鋼４が接合部材41に形成された長穴41ａに沿って高力ボルト７と共に移動し、方杖Ａの周辺部分に過大な力がかかることがない。
【００８４】
また、中低層建物の揺れが収束すると、溝形鋼４が元の位置に復帰し、方杖Ａの面接合部となる溝形鋼４に形成された可動処理部４ｂと接合部材41に形成された可動処理部41ｂとの間の可動摩擦力が維持されて再現性が確保される。
【００８５】
他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。
【００８６】
次に図14を用いて本発明に係る中低層建物の制振構造を採用した場合と、採用しない場合、及び従来例のような建物躯体の一部としての機能を発揮するダンパーを方杖に装備した制振構造を採用した場合の比較例について説明する。
【００８７】
図14（ａ）〜（ｄ）は駐車スペース等の大きな開口を持った中低層建物の１階平面説明図であり、図14（ａ）は鉄骨躯体に方杖を固定しない中低層建物で交通振動範囲の力が作用した場合の揺れの一例を示す図、図14（ｂ）は鉄骨躯体に面接合部を有する方杖を固定した中低層建物で交通振動範囲の力が作用した場合の揺れの一例を示す図、図14（ｃ）は鉄骨躯体に建物躯体の一部としての機能を発揮するダンパーを有する方杖を固定した中低層建物で交通振動範囲の力よりも大きい力が作用した場合の揺れの一例を示す図、図14（ｄ）は鉄骨躯体に面接合部を有する方杖を固定した中低層建物で交通振動範囲の力よりも大きい力が作用した場合の揺れの一例を示す図である。
【００８８】
図14（ａ）〜（ｄ）において、中低層建物の鉄骨躯体となる柱１の間には壁12が配置されている。11は駐車スペース等の大きな開口を持った開口部であり、13は、その開口部11に中低層建物の内部から出入りするためのドアである。
【００８９】
図14（ａ）では、柱１と図示しない梁との間に方杖を固定しない構造において交通振動範囲の力が作用した場合、開口部11を設けるために壁12が片寄って配置されている。壁12等の２次部材は微振動の力の小さな時には建物剛性に寄与するため剛性のバランスが悪く、特に開口部11側（図14（ａ）の下側）で変位の大きな揺れ14ａが発生する。
【００９０】
一方、図14（ｂ）に示すように、上述した本発明に係る中低層建物の制振構造を装備した場合、開口部11の前方（図14（ｂ）の下側）に仮に壁12を配置した時の剛性に見合う剛性を発揮する方杖Ａを柱１と図示しない梁との間に固定することで、その中低層建物の剛性が上がり、交通振動範囲の力が作用した場合でも鉄骨躯体等のねじれが抑制されて小さな揺れ14ｂに抑制される。
【００９１】
図14（ｃ）では、柱１と図示しない梁との間に建物躯体の一部としての機能を発揮するダンパーを有する方杖Ｂを固定した中低層建物で地震等で交通振動範囲の力よりも大きい力が作用した場合、方杖Ｂは制振作用を発揮すると同時に構造部材としての機能をも発揮して地震力を負担する。
【００９２】
方杖Ｂが強い力を負担する一方で、壁12は構造部材ではないので地震のような大きな力は負担出来ず、一部破壊する等して、そのため方杖Ｂと反対側（図14（ｃ）の上側）の揺れ14ｃの変位が大きくなり、中低層建物に大きなねじれを発生させる。
【００９３】
一方、図14（ｄ）に示すように、上述した本発明に係る中低層建物の制振構造を装備した場合、交通振動範囲の力よりも大きい力が中低層建物に作用した時、面接合部が可動状態に遷移して地震による力を逃がし、その中低層建物は予め設定された構造計算通りの挙動を示すため小さな揺れ14ｄに抑制され、建物に大きなねじれは発生しない。
【００９４】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、中低層建物の鉄骨躯体に設けられる方杖が面接合部を有することで、交通振動による中低層建物の微小振動に対しては方杖により中低層建物の剛性を上げて制振作用を発揮し、地震等により交通振動よりも大きな力が中低層建物に作用した時、方杖の面接合部で可動状態となり方杖の周辺部分に過大な力がかかることがなく、中低層建物としては柔構造となる。
【００９５】
また、本発明に係る中低層建物の制振構造の施工方法によれば、方杖が有する面接合部が可動状態に遷移する摩擦力を工場等で予め設定しておくことで、現場での作業性が向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る中低層建物の制振構造を装備した中低層建物の鉄骨躯体の構成を示す斜視図である。
【図２】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第１実施形態を装備した中低層建物の鉄骨躯体の一階部分の構成を示す正面図である。
【図３】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第１実施形態に使用される方杖の連結部材となるガセットプレートの構成を示す正面説明図である。
【図４】 第１実施形態において方杖の連結部材となるガセットプレートと方杖部材となる溝型鋼とを面接合部により接合した状態を示す断面説明図である。
【図５】 第１実施形態において方杖の連結部材となるガセットプレートと方杖部材となる溝型鋼とを面接合部により接合する様子を示す断面説明図である。
【図６】 第１実施形態において方杖の面接合部に介在させた可動スペーサの構成を示す図である。
【図７】 揺れにより中低層建物の鉄骨躯体に作用する応力分布を示す図である。
【図８】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第２実施形態の構成を示す組み付け説明図である。
【図９】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第３実施形態の構成を示す組み付け説明図である。
【図10】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第４実施形態の構成を示す組み付け説明図である。
【図11】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第５実施形態の構成を示す組み付け説明図である。
【図12】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第６実施形態を装備した中低層建物の鉄骨躯体の一階部分の構成を示す正面図である。
【図13】 本発明に係る中低層建物の制振構造の第６実施形態の構成を示す組み付け説明図である。
【図14】 （ａ）〜（ｄ）は駐車スペース等の大きな開口を持った中低層建物の１階平面説明図であり、（ａ）は鉄骨躯体に方杖を固定しない中低層建物で交通振動範囲の力が作用した場合の揺れの一例を示す図、（ｂ）は鉄骨躯体に面接合部を有する方杖を固定した中低層建物で交通振動範囲の力が作用した場合の揺れの一例を示す図、（ｃ）は鉄骨躯体に建物躯体の一部としての機能を発揮するダンパーを有する方杖を固定した中低層建物で交通振動範囲の力よりも大きい力が作用した場合の揺れの一例を示す図、（ｄ）は鉄骨躯体に面接合部を有する方杖を固定した中低層建物で交通振動範囲の力よりも大きい力が作用した場合の揺れの一例を示す図である。
【符号の説明】
Ａ，Ｂ…方杖
１…柱
２…梁
２ａ…下フランジ
２ｂ…長穴
２ｃ…可動処理部
３…ガセットプレート
３ａ…フランジ
３ｂ…板部
３ｃ…補強板
３ｄ…可動処理部
３ｅ…長穴
３ｆ…ボルト穴
４…溝形鋼
４ａ…ボルト穴
４ｂ…可動処理部
４ｃ…接合部
５…可動スペーサ
５ａ…ボルト穴
５ｂ…可動処理部
６…可動範囲
７…高力ボルト
８…平ワッシャ
９…ナット
10…ロックナット
11…開口部
12…壁
13…ドア
14ａ〜14ｄ…揺れ
21…Ｔ形鋼
21ａ…ウェブ
21ｂ…フランジ
21ｃ…可動処理部
21ｄ…ボルト穴
31…ブラケット
31ａ…フランジ
31ｂ…板部
31ｃ…可動処理部
31ｄ…ボルト穴
32…平鋼
32ａ…長穴
32ｂ…可動処理部
41…接合部材
41ａ…長穴
41ｂ…可動処理部

Claims (2)

1. 中低層建物の壁が片寄って配置された鉄骨躯体に開口部上部の角隅部に、該中低層建物の剛性を上げるための方杖を柱と梁に掛け渡して設け該方杖は交通振動範囲の力が作用したとき剛接を維持し、且つ前記交通振動範囲の力以上の力が作用したとき可動状態となり耐力を負担しないように、所定の摩擦係数が設定された面接合部を有することを特徴とする中低層建物の制振構造。
2. 請求項１に記載の方杖を予め用意し、該方杖を中低層建物の鉄骨躯体に固定することを特徴とする中低層建物の制振構造の施工方法。

Images