JP4196280B2 - 鉄骨梁ダンパー - Google Patents

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本発明は、鉄骨梁ダンパーに関する。
超高層RC集合住宅は、高品質化を目的として、柱や梁の構造体を内部に出さず自由度の高い広い空間と高い天井を確保した構造とすることが一般的になりつつある。しかし、階高を抑えつつ、天井高を確保するためには、梁成を小さく抑える必要がある。その解決策の一つとして、例えば、特許文献1に示すようなRCコアウォールを用いた構造が一般に採用されている。RCコアウォールは、建物の耐震性能を高めるとともに、RCコアウォールに境界梁タイプの制震ダンパーを剛接して組み込み建物のエネルギー吸収能力を向上させることで、住宅内部の柱の本数を少なく、あるいは、梁成を小さくするといった効果をもたらすものである。
特開2003−90082号公報
しかし、大地震後における鉄骨造の制震ダンパーの取替は、切断作業による切り離し以外に方法がなく、取替作業が繁雑であるため、合理的にRC造構造物における振動を抑制できるだけでなく、メンテナンスの容易な構成が求められている。
一方、鉄骨造の柱を備える構造物に対して制震ダンパーを組み込む際には、間柱に組み込む方法しか適用できないため、上述するような制震ダンパーを梁に組み込むことのできる構成が望まれている。
上記事情に鑑み、本発明は、建築物内の空間を阻害することなく、合理的に構造物における振動を抑制でき、またメンテナンスの容易な鉄骨梁ダンパーを提供することを目的としている。
請求項1記載の鉄骨梁ダンパーは、隣り合う鉛直部材間に架け渡される鉄骨梁ダンパーであって、上下フランジを有する形鋼よりなり、前記鉛直部材に直交して対をなして同一直線上に配置される端部部材、及び該端部部材に比べて降伏点の低い鋼材よりなり、対をなす前記端部部材の間にこれらと上端面を同一直線上に配置されて端部部材に連結する鋼材パネルを備える制震ダンパー本体と、上下フランジを有する形鋼よりなり、上フランジが前記制震ダンパー本体を構成する端部部材の上フランジと同一平面を形成する高さに位置するとともに、一端が前記端部部材の端部に当接するように配置される対をなす連結部材により構成されてなり、該連結部材の一端が、当接する前記端部部材の端部と締結手段を介して締結されるとともに、該連結部材の他端が、鉛直部材の側部に剛に接合され、前記鉛直部材が、鉄筋コンクリート造よりなり、該連結部材の他端が、隣り合う前記鉛直部材の側部で互いに対向するように配置される鉄筋コンクリート造のブラケットに根巻きされることにより、鉛直部材の側部に剛に接合されることを特徴としている。
請求項2記載の鉄骨梁ダンパーは、前記連結部材と前記端部部材が、前記鋼材パネルと比較して大きいウェブ高さを有することを特徴としている。
請求項3記載の鉄骨梁ダンパーは、前記鉛直部材の側部には、一端が突出したアンカー筋を備えており、該アンカー筋の一端と前記連結部材の他端に重ね継ぎ手を形成した上で、これらを前記ブラケットで根巻きすることを特徴としている。
請求項4記載の鉄骨梁ダンパーは、隣り合う鉛直部材間に架け渡される鉄骨梁ダンパーであって、上下フランジを有する形鋼よりなり、前記鉛直部材に直交して対をなして同一直線上に配置される端部部材、及び該端部部材に比べて降伏点の低い鋼材よりなり、対をなす前記端部部材の間にこれらと上端面を同一直線上に配置されて端部部材に連結する鋼材パネルを備える制震ダンパー本体と、上下フランジを有する形鋼よりなり、上フランジが前記制震ダンパー本体を構成する端部部材の上フランジと同一平面を形成する高さに位置するとともに、一端が前記端部部材の端部に当接するように配置される対をなす連結部材により構成されてなり、該連結部材の一端が、当接する前記端部部材の端部と締結手段を介して締結されるとともに、該連結部材の他端が、鉛直部材の側部に剛に接合され、前記鉛直部材が鉄骨造よりなり、前記連結部材と前記端部部材が、前記鋼材パネルと比較して高いウェブ高さを有するとともに、前記連結部材の他端を前記鉛直部材の側部に固着手段を介して固着することにより、剛に接合されることを特徴としている。
請求項1に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、施工時には、あらかじめ対をなす連結部材を隣り合う前記鉛直部材の施工時に先行して構築しておき、後に制震ダンパー本体をこれら連結部材に締結手段を介して締結するのみで構築できるため作業性が良く、施工性を大幅に向上することが可能となる。
また、地震等が生じた際には、制震ダンパー本体を構成する降伏点の低い鋼材パネルが先行して降伏することによりせん断変形を起こしてエネルギーを効率よく吸収するため、大きな制震効果を得ることが可能となる。
さらに、地震後には、前記制震ダンパー本体と連結部材とを連結している前記締結手段の開放及び締結により、損傷が集中している前記鋼材パネルを含む制震ダンパー本体を新たな制震ダンパー本体に容易に取り替ることが可能となる。
このように、鉄骨梁ダンパーは制震装置としての制震機能を維持しつつ、施工からメンテナンスに至るまで鉄骨梁ダンパーに係る作業性を大幅に向上することが可能となる。
しかも、鉄骨梁ダンパーの両端部を構成する対をなす連結部材が、鉄筋コンクリート造のブラケットにより根巻きされて鉛直部材に剛に接合されているため、鉄骨梁ダンパーの端部の曲げ耐力が確保されて中央部に位置する制震ダンパー本体の制震性能を向上することが可能となる。
請求項2に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、前記連結部材及び制震ダンパー本体の端部部材が鋼材パネルと比較して高いウェブ高さを有することから、鉛直部材より作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い範囲に分散して伝達されるため、前記ブラケットと連結部材との間に生じやすい弛みを抑制することが可能となる。
請求項3に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、アンカー筋を介して前記RCコアウォールから作用される水平力がスムーズに鉄骨梁ダンパーに伝達されるため、制震ダンパー本体の制震性能を向上することが可能となる。
請求項4に記載の鉄骨梁ダンパーによれば、従来では間柱を構築するとともに、該間柱に制震装置を備えることで制震性能を付与していた隣り合う鉛直部材が鉄骨造である構造物においても、簡略な構成で容易に制震ダンパー本体を備えた鉄骨梁である鉄骨梁ダンパーを適用することが可能となる。
本発明の鉄骨梁ダンパーを図1から図4に示す。本発明は、構造物を構成する隣り合う鉛直部材間に架け渡されて制震装置として機能する鉄骨梁ダンパーについて、地震時に先行して降伏する制震ダンパー本体を締結手段の開放及び締め付けにより脱着可能な構成とし、メンテナンスの容易な構成としたものである。
鉄骨梁ダンパー3は、構造物を構成する隣り合う鉛直部材を架け渡すように配置される制震装置であり、例えば、図1に示すように、RCコアウォール2aを備えているような超高層RC造の構造物1では、RCコアウォール2aどうしに挟まれた区間S、RCコアウォール2aと柱2bに挟まれた区間S等、隣り合う鉛直部材2間のスパンが短いような部位において、短スパン梁として有効に用いられている。
また、これに限らず鉄骨造の柱2bどうしに挟まれた区間Sのように、隣り合う柱2bの両者に架け渡される鉄骨梁としても用いられている。
本実施の形態では、区間SのようなRCコアウォール2aに架け渡される短スパンの境界梁ダンパーの場合、隣り合う鉛直部材2が鉄筋コンクリート造の場合、区間Sのような柱2bが鉄骨造である場合の各々の鉛直部材2に架け渡される鉄骨梁ダンパー3について以下に詳述する。
(本発明の第1の実施の形態)
第1の実施の形態では、鉄骨梁ダンパー3の中でも前記RCコアウォール2aどうしに挟まれた区間Sに適用されている、いわゆる境界梁ダンパーを例に挙げて詳述する。
図2に示すように、鉄骨梁ダンパー3は、制震ダンパー本体4、及び該制震ダンパー本体4の両端部に配置され鉄骨梁ダンパー3の両端部を構成する対をなす連結部材5により構成される。
前記制震ダンパー本体4は、前記RCコアウォール2aに直交して延在する高張力鋼等の強度の高いH形鋼よりなる対をなす端部部材4aと、該端部部材4aのウェブと高さは等しいものの降伏点が低い極軟鋼よりなる鋼材パネル4bとを備えている。該端部部材4aは、上端面が同一直線を形成するように該鋼材パネル4bの両側部各々に対をなして配置されて、溶接等の手段により剛に接合されている。
該制震ダンパー本体4は、地震等が発生した際に、中央に配置されている鋼材パネル4bが先行して降伏しせん断変形を起こしてエネルギー吸収することにより制震装置としての機能を果たすものである。
なお、本実施の形態では、端部部材4aの部材厚を鋼材パネル4bと比較して厚い形状に成形しており、より鋼材パネル4bに変形が集中しやすい構成としている。
また、前記鋼材パネル4bは、制震ダンパー本体4を構成する前記端部部材4aよりも降伏点の低い鋼材であれば極軟鋼にこだわるものではなく、軟鋼や一般鋼等によりなる鋼材を用いても良い。
一方、前記連結部材5は、端部部材4aと同様の高張力鋼等の強度の高いH形鋼よりなり、一端を前記制震ダンパー本体4の端部、つまり端部部材4aの端部に当接するとともに、上フランジを端部部材4aの上フランジと同一高さとなるように配置した上で、高力ボルト等の締結手段7を介して両者を締結されて、鉄骨梁ダンパー3を構成している。
これら鉄骨梁ダンパー3は、隣り合うRCコアウォール2aを架け渡すように配置されて剛に接合されることとなるが、該RCコアウォール2aの側部で鉄骨梁ダンパー3との接合位置には、ブラケット6が配置されている。
該ブラケット6は、鉄筋コンクリート造に構築されており、隣り合う前記RCコアウォール2aの両者に対をなして互いに対向するように突出して設けられている。対向する該ブラケット6の端面6aどうしの距離は、前記制震ダンパー本体4の部材長と比較して長い間隔を有するものの、鉄骨梁ダンパー3の部材長と比較して短い間隔を有しており、前記鉄骨梁ダンパー3を配置した際には、前記連結部材5の他端が、該ブラケット6に根巻きされるように埋設される構成となっている。
また、前記RCコアウォール2aの側部には、ブラケット6が配置される位置に一端が突出するように複数のアンカー筋8が配置されており、該アンカー筋8の一端と鉄骨梁ダンパー3の端部、つまり連結部材5の他端との間に重ね継ぎ手が形成された状態でブラケット6に根巻きされている。これらは、RCコアウォール2aから作用される水平力をスムーズに鉄骨梁ダンパー3に伝達することを目的に構成されている。
なお、本実施の形態では、前記アンカー筋8に頭部付き鉄筋を用いることとし、RCコアウォール2aへの収まり長さを短くするとともに、定着強度を高める構成としているが、必ずしもこれにこだわるものではなく、同様の効果が得られる部材であれば何れをアンカー筋8に適用しても良い。
このように、両端部をブラケット6で根巻きされて隣り合うRCコアウォール2aを架け渡すように剛に接合されることで、構造物1に設置された鉄骨梁ダンパー3は、地震時において、鉄骨梁ダンパー3における端部の曲げ耐力をブラケット6により確保されることから、前記鋼材パネル4bを備える制震ダンパー本体4の制震効果を向上することができる。
一方で、鉄骨梁ダンパー3に制震ダンパー本体4と連結部材5を備える構成とし、該連結部材5は、隣り合うRCコアウォール2aに対して剛に接合するものの、制震ダンパー本体4と連結部材5とは着脱自在な締結手段7による結合構成としたことから、構造物1の施工時には、RCコアウォール2aの構築とともに先行してブラケット6及び連結部材5を構築した後、制震ダンパー本体4を後施工できるため、煩雑な作業を回避でき施工性を向上することができるものである。
また、地震時において、前記鋼材パネル4bが先行降伏して損傷した際には、地震後に鋼材パネル4bを備える制震ダンパー本体4のみを前記締結手段7の開放及び締結により容易に取替えできるため、メンテナンスが容易で地震後の構造物1の復旧作業を迅速に実施することができるものである。
なお、本実施の形態では、締結手段7にガセットプレート7a及び高力ボルト7bを用いているが、締結時の安定性が高くかつ着脱の可能な構成であれば、その構成は必ずしもこれにこだわるものではない。
このように、鉄骨梁ダンパー3は、制震ダンパーとしての機能を維持しながら施工からメンテナンスに至るまで鉄骨梁ダンパー3に係る一連の作業性を大幅に向上することができるものである。
(本発明の第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、鉄骨梁ダンパー3の中でも前記RCコアウォール2aどうしに挟まれた区間Sに適用されている境界梁ダンパーを例に挙げてその構成を詳述したが、該鉄骨梁ダンパー3は、必ずしも短スパンの隣り合うRCコアウォール2aに適用するのみでなく、何れの隣り合う鉄筋コンクリート造の鉛直部材2を架け渡すように構築しても良い。
図3に示すように、第1の実施の形態と同様で、前記ブラケット6で根巻きされることにより隣り合う鉄筋コンクリート造の鉛直部材2を架け渡すように剛に接合されている鉄骨梁ダンパー3は、第1の実施の形態と同様の構成を有するが、前記制震ダンパー本体4が端部部材4aに鋼材パネル4bと比較してウェブ高さの大きいH形鋼を用いているとともに、連結部材5に前記制震ダンパー本体4の端部部材4aと同様のウェブ高さを有するH形鋼を用いている。
これらは、鋼材パネル4bと端部部材4aとが上端面を同一直線とするように接合して制震ダンパー本体4を構成しているとともに、端部部材4aに対して連結部材5が、両者の上フランジどうしを同一高さとする位置に配置された上で前述した締結手段7を介して締結されることにより、鉄骨梁ダンパー3を構成している。このような構成により、第1の実施の形態と比較して連結部材5及び端部部材4aのウェブ面積が大きくなるため、鉛直部材2から作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い面積で分散して伝達されるため、連結部材5と鉛直部材2との間に生じる可能性のあるゆるみを抑制でき、鉄骨梁ダンパー3の制震性能をより高めることができるものである。
(本発明の第3の実施の形態)
第1の実施の形態及び第2の実施の形態では、鉛直部材2が鉄筋コンクリート造である場合に架け渡す鉄骨梁ダンパー3を示したが、第3の実施の形態では、鉛直部材2が鉄骨造である場合に架け渡す鉄骨梁ダンパー3を、図1の区間Sに適用されているような隣り合う鉄骨造の柱2bを架け渡す場合を例に挙げて以下に詳述する。
図4に示すように、鉄骨梁ダンパー3は、第2の実施の形態と同様に、端部部材4aに鋼材パネル4bと比較してウェブ高さの大きいH形鋼を用いた制震ダンパー本体4と、該制震ダンパー本体4の端部部材4aとウェブ高さの等しい対をなす連結部材5により構成されている。
これら制震ダンパー本体4と連結部材5との連結構造も第1の実施の形態及び第2の実施の形態と同様であり、対をなす前記連結部材5の一端と端部部材4aの端部とを当設させるとともに、上フランジ同一高さとなるよう位置あわせを行った上で、締結手段7を介して締結するもので、これにより鉄骨梁ダンパー3が構成されている。
該鉄骨梁ダンパー3は、両端部に位置する対をなす連結部材5の他端が、前記柱2bの側部に溶接等の固着手段を介して剛に固着されることにより、構造物1に設置されることとなる。
このような構成の鉄骨梁ダンパー3は、地震等が発生した際には前記柱2bより直に水平力を伝達され、第1の実施の形態と同様に、前記制震ダンパー本体4が先行して降伏しせん断変形を起こしてエネルギー吸収することにより制震効果を得るものである。
なお、連結部材5及び端部部材4aが、第1の実施の形態と比較してウェブの広い面積を有していることから、柱2bから作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い面積で分散して伝達されるため、鉄骨梁ダンパー3における端部の曲げ耐力が確保されて制震ダンパー本体4の制震性能をより向上できるものである。
上述する第1の実施の形態から第3の実施の形態に示した構成によれば、鉄骨梁ダンパー3は、施工時には、あらかじめ対をなす連結部材5を隣り合う前記鉛直部材2の施工時に先行して構築しておき、後に制震ダンパー本体4をこれら連結部材5に締結手段を介して締結するのみで構築できるため作業性が良く、施工性を大幅に向上することが可能となる。
また、地震等が生じた際には、制震ダンパー本体4を構成する降伏点の低い前記鋼材パネル4bが先行して降伏することによりせん断変形を起こしてエネルギーを効率よく吸収するため、大きな制震効果を得ることが可能となる。
さらに、地震後には、前記制震ダンパー本体4と連結部材5とを連結している前記締結手段7の開放及び締結により、損傷が集中している前記鋼材パネル4bを含む制震ダンパー本体4を新たな制震ダンパー本体4に容易に取り替ることが可能となる。
このように、鉄骨梁ダンパー3は制震装置としての制震機能を維持しつつ、施工からメンテナンスに至るまで鉄骨梁ダンパー3に係る作業性を大幅に向上することが可能となる。
また、鉄骨梁ダンパー3を鉄筋コンクリート造の鉛直部材2に架け渡す際には、両端部を構成する対をなす連結部材5が、鉄筋コンクリート造のブラケット6により根巻きされて鉛直部材2に剛に接合されているため、鉄骨梁ダンパー3の端部の曲げ耐力が確保されて中央部に位置する制震ダンパー本体4の制震性能を向上することが可能となる。
さらに、前記連結部材5及び端部部材4aを制震ダンパー本体4の鋼材パネル4bと比較して高いウェブ高さを有する構成とすることにより、鉛直部材2より作用される水平力を局部集中することなくウェブの広い範囲に分散して伝達できるため、前記ブラケット6との間に生じやすい弛みを抑制することが可能となる。
また、鉄骨梁ダンパー3は、アンカー筋8を介して鉛直部材2から作用される水平力がスムーズに伝達されるため、制震ダンパー本体4の制震性能を大幅に向上することが可能となる。
一方で、従来では間柱を構築するとともに、該間柱に制震装置を備えることで制震性能を付与していた隣り合う鉛直部材2が鉄骨造である構造物においても、簡略な構成で容易に制震ダンパー本体4を備えた鉄骨梁である鉄骨梁ダンパー4を適用することが可能となる。
本発明に係る梁ダンパーの配置例を示す図である。 本発明に係る境界梁ダンパーの概略を示す図である。 本発明に係る鉄筋コンクリート造の鉛直部材に架け渡す梁ダンパーの概略を示す図である。 本発明に係る鉄骨造の鉛直部材を架け渡す梁ダンパーの概略を示す図である。
符号の説明
1 構造物
2 鉛直部材
2a RCコアウォール
2b 柱
3 鉄骨梁ダンパー
4 制震ダンパー本体
5 連結部材
6 ブラケット
7 締結手段
8 アンカー筋



Claims (4)

  1. 隣り合う鉛直部材間に架け渡される鉄骨梁ダンパーであって、
    上下フランジを有する形鋼よりなり、前記鉛直部材に直交して対をなして同一直線上に配置される端部部材、及び該端部部材に比べて降伏点の低い鋼材よりなり、対をなす前記端部部材の間にこれらと上端面を同一直線上に配置されて端部部材に連結する鋼材パネルを備える制震ダンパー本体と、
    上下フランジを有する形鋼よりなり、上フランジが前記制震ダンパー本体を構成する端部部材の上フランジと同一平面を形成する高さに位置するとともに、一端が前記端部部材の端部に当接するように配置される対をなす連結部材により構成されてなり、
    該連結部材の一端が、当接する前記端部部材の端部と締結手段を介して締結されるとともに、
    該連結部材の他端が、鉛直部材の側部に剛に接合され、
    前記鉛直部材が、鉄筋コンクリート造よりなり、
    前記連結部材の他端が、隣り合う前記鉛直部材の側部で互いに対向するように配置される鉄筋コンクリート造のブラケットに根巻きされることにより、鉛直部材の側部に剛に接合されることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
  2. 請求項1に記載の鉄骨梁ダンパーにおいて、
    前記連結部材と前記端部部材が、鋼材パネルと比較して大きいウェブ高さを有することを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
  3. 請求項1または2に記載の鉄骨梁ダンパーにおいて、
    前記鉛直部材の側部には、一端が突出したアンカー筋を備えており、
    該アンカー筋の一端と前記連結部材の他端に重ね継ぎ手を形成した上で、これらを前記ブラケットで根巻きすることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
  4. 隣り合う鉛直部材間に架け渡される鉄骨梁ダンパーであって、
    上下フランジを有する形鋼よりなり、前記鉛直部材に直交して対をなして同一直線上に配置される端部部材、及び該端部部材に比べて降伏点の低い鋼材よりなり、対をなす前記端部部材の間にこれらと上端面を同一直線上に配置されて端部部材に連結する鋼材パネルを備える制震ダンパー本体と、
    上下フランジを有する形鋼よりなり、上フランジが前記制震ダンパー本体を構成する端部部材の上フランジと同一平面を形成する高さに位置するとともに、一端が前記端部部材の端部に当接するように配置される対をなす連結部材により構成されてなり、
    該連結部材の一端が、当接する前記端部部材の端部と締結手段を介して締結されるとともに、
    該連結部材の他端が、鉛直部材の側部に剛に接合され、
    前記鉛直部材が鉄骨造よりなり、
    前記連結部材と前記端部部材が、鋼材パネルと比較して高いウェブ高さを有するとともに、前記連結部材の他端を前記鉛直部材の側部に固着手段を介して固着することにより、剛に接合されることを特徴とする鉄骨梁ダンパー。
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