JP4388406B2

JP4388406B2 - 構造物の制震構造

Info

Publication number: JP4388406B2
Application number: JP2004115407A
Authority: JP
Inventors: 武司伊藤; 吉雄丹野; 栄俊伊藤; 照正定本; 博友柳瀬
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2004-04-09
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2009-12-24
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: JP2005299171A

Description

この発明は、構造物の制震構造の技術分野に属し、更に云えば、構造物の柱梁架構面内に制震ダンパーとブレース材とを組み合わせて設置して成る制震構造に関する。

構造物の制震構造に係る技術としては、構造物の柱梁架構面内に、粘性体ダンパー、オイルダンパーなどの速度依存型ダンパー、或いは普通鋼、低降伏点鋼などの履歴型ダンパーなどの地震エネルギー吸収用ダンパーを設置することにより、当該ダンパーが柱梁架構の変形に追従動作して地震エネルギーを吸収して建物の応答を低減する技術がよく知られている（例えば、特許文献１及び２参照）。

一方、構造物の耐震構造に係る技術としては、柱梁架構面内に、Ｋ形ブレース、或いは偏心Ｋ形ブレースなどのブレース材を設置することにより、当該ブレース材が柱梁架構の変形を抑制して柱及び梁の座屈や破壊を防ぐ技術がよく知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−１６０８７３号公報特開２００３−３２１９４５号公報特開平１０−１３１５４３号公報

上述したとおり、前記ダンパーとブレース材は、それぞれの目的・作用が異なるので、従来はそれぞれの目的・作用を達成するように別異の柱梁架構面内に設置していた。そのため、構造物の柱梁架構面が前記ダンパーとブレース材の設置により多く塞がれてしまい、開口部の計画や設計の自由度が制限されていた。

本発明の目的は、構造物の柱梁架構面内に、制震ダンパーとブレース材とを組み合わせて各々の機能を十分に発揮できる構成で設置することにより、制震ダンパーとブレース材を設置する柱梁架構面の総数を低減し、開口部の計画や設計の自由度を高められる構造物の制震構造を提供することにある。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る構造物の制震構造は、構造物の柱梁架構面内に制震ダンパーとブレース材とを組み合わせて設置して成る構造物の制震構造であって、
前記ブレース材は上部が上側の梁中央部と接合され、脚部を下側の梁と左右の柱とが形成する各コーナーに接合された山形状の配置とされ、前記山形状の頂部は平面状に形成されていること、
前記制震ダンパーは、外側の抵抗板を形成する粘性体容器とその内側の抵抗板とからなる粘性体壁ダンパーであり、前記山形状配置のブレース材が形成する空所内に、前記粘性体容器の下端を下側の梁中央部に固定され、内側の抵抗板の上端が前記山形状ブレースの頂部の平面へ固定されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、構造物の柱梁架構面内に制震ダンパーとブレース材とを組み合わせて設置して成る構造物の制震構造であって、
前記ブレース材は脚部が下側の梁中央部と接合され、上部を上側の梁と左右の柱とが形成する各コーナーに接合された倒立山形状の配置とされ、前記倒立山形状の谷部は平面状に形成されていること、
前記制震ダンパーは、外側の抵抗板を形成する粘性体容器とその内側の抵抗板とからなる粘性体壁ダンパーであり、前記倒立山形状配置のブレース材が形成する空所内に、前記粘性体容器の下端を前記倒立山形状ブレースの谷部の平面に固定され、内側の抵抗板の上端が上側の梁中央部へ固定されていることを特徴とする。

本発明に係る構造物の制震構造によれば、構造物の柱梁架構面内３に、制震ダンパー４とブレース材５とを組み合わせて各々の機能を十分に発揮できる構成で設置するので、制震ダンパー４とブレース材５とを別異の柱梁架構面内３に設置していた従来技術と比して、設置する柱梁架構面の総数を低減することができる。その分、逆に、制震ダンパー４やブレース材５を設置しない柱梁架構面の数が増えるので、開口部の計画や設計の自由度を高めることができる。

本発明に係る構造物の制震構造は、構造物の柱梁架構面内の開口部の計画や設計の自由を高めるべく、以下のように実施される。

図１は、請求項１に記載した発明に係る構造物の制震構造の実施例を示している。

この構造物の制震構造は、構造物の柱１と梁２の架構面内３に制震ダンパー４とブレース材５とを組み合わせて設置して成り、前記制震ダンパー４は、梁２のスパンのほぼ中央部に設置され、ブレース材５は、上下の梁２、２の間に配置され、前記制震ダンパー４の曲げ変形を拘束するように組み合わされている。

前記柱梁架構面内３に設置するブレース材５は、普通鋼を用いた山形状のブレース材５が使用されており、同面内空間における上下の梁２、２の間に左右対称配置に設置されている。具体的に、前記山形状のブレース材５の頂部（上部）５ａは、上側の梁２の中央部に接合されており、その二つの脚部５ｂ、５ｂはそれぞれ、下側の梁２と左右一対の柱１、１とで形成する各コーナー部に接合されている。

前記柱梁架構面内３に設置する制震ダンパー４は、いわゆる粘性体壁ダンパー４が一基使用されており、同面内空間における前記山形状のブレース材５の頂部５ａに形成した平面底部５ｃと下側の梁２との間に立つように設置されている。具体的に、この粘性体壁ダンパー４は、柱梁架構面内３の成に対しほぼ２／３程度の成とされ、同粘性体壁ダンパー４の粘性体容器を形成する外側の抵抗板４ａは、下側の梁２の上端面に溶接等の固定手段で固定して立ち上げられ、内側の抵抗板４ｂは、前記ブレース材４の平面底部４ｃに溶接等の固定手段で固定されている。

なお、図示は省略するが、前記制震ダンパー４と前記ブレース材５との設置位置を上下逆にして実施することも勿論できる。すなわち、前記柱梁架構面内３に倒立山形状のブレース材を設置し、当該ブレース材の上面と上側の梁２との間に制震ダンパー４を設置して実施することもできる。
具体的には、前記ブレース材は脚部が下側の梁２中央部と接合され、上部を上側の梁２と左右の柱１、１とが形成する各コーナーに接合された倒立山形状の配置とされ、前記倒立山形状の谷部は平面状に形成され、前記粘性体壁ダンパー４は、前記倒立山形状配置のブレース材が形成する空所内に、前記外側の抵抗板（粘性体容器）４ａの下端を前記倒立山形状ブレースの谷部の平面に固定され、内側の抵抗板４ｂの上端が上側の梁２中央部へ固定されて実施することもできる。

このように、前記山形状のブレース材５は、前記粘性体壁ダンパー（制震ダンパー）４の曲げ変形を拘束するように組み合わせて設けられ、同山形状のブレース材５の変形に追従（連動）して前記粘性体壁ダンパー４も変形することにより、構造物の揺れや変形等の地震応答を低減して、地震エネルギーを吸収する構成で実施されている。

したがって、上記構成の構造物の制震構造によれば、地震時に発生する地震エネルギーにより、構造物（柱梁架構）に、揺れや層間変形等の変形が発生すると、柱梁架構面内３に設置した前記ブレース材５が、その揺れや層間変形等の変形を抑制するように働くと同時に、前記粘性体壁ダンパー（制震ダンパー）４も変形することにより、構造物の揺れや変形等の地震応答を低減して、地震エネルギーを吸収するのである。

このように、請求項１及び２記載の発明に係る構造物の制震構造によれば、構造物の柱梁架構面内３に、粘性体壁ダンパー４とブレース材５とを、当該ブレース材５が粘性体壁ダンパー４の曲げ変形を拘束するように組み合わせて設置する結果、前記ダンパー４とブレース材５の各々の機能を損なうことなく同時に発揮することができ、上述したような制震効果を効果的に発揮できるのである。

よって、粘性体壁ダンパー４とブレース材５とを一つの柱梁架構面内３に集約して設置できるので、制震ダンパーとブレース材とを別異の柱梁架構面内に設置していた従来技術と比して、設置する柱梁架構面３の総数を大幅に低減することができ、その分、逆に、前記ダンパー４等を設置しない柱梁架構面３の数が増えるので、開口部の計画や設計の自由度を高めることができる。また、前記粘性体壁ダンパー４とブレース材５は、各々の構成の相違から層間変形の最大応力発生時が異なるので、梁２に働く荷重が集中して大きくなることはなく、構造設計上、当該梁２に対する補強も特に必要としないか、或いは少なくて済む。さらに、副次的な効果として、前記粘性体壁ダンパー４は、従前の粘性体壁ダンパーの成に対しほぼ２／３程度の成で実施できるので、運搬が容易である。

前記ブレース材５の材質は、普通鋼に限定されず、発生する地震エネルギーの大きさを考慮した構造物の構造設計に応じて、低降伏点鋼の座屈補剛ブレースでも実施可能である。

以上に実施例を図示例に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。

例えば、図２に示したように、粘性体壁ダンパーの成は柱梁架構面内３の成と同等で実施することもできる。即ち、図示例の粘性体壁ダンパー２４は、その粘性体容器を形成する外側の抵抗板２４ａを、下側の梁２の上端面に溶接等の固定手段で固定して立ち上げ、内側の抵抗板２４ｂを、鋼板２４ｃを介して、上側の梁２の下端面に溶接等の固定手段で固定して実施している。この場合、柱梁架構面内３に設置するブレース材５は、山形状配置のブレース材４５、４５が使用され、同面内空間に当該粘性体壁ダンパー２４を中心として左右対称配置に設置されている。具体的に、前記山形状配置のブレース材４５、４５の頂部４５ａ、４５ａはそれぞれ、上側の梁２スパンの中央部に固定された粘性体壁ダンパー２４の鋼板２４ｃの両端部に接合されており、その脚部４５ｂ、４５ｂはそれぞれ、下側の梁２と柱１とで形成する各コーナー部に接合されている。

この図２に示した実施例は、図１に示した実施例と比して、成の高い大容量の粘性体壁ダンパー（制震ダンパー）２４で実施することができるので、更に優れた制震効果を発揮できる利点がある。なお、この図２に示した実施例は、上記図１に示した実施例と相違して、前記ブレース材４５、４５と柱１と梁２との軸心が１点で交差しない、いわゆる偏心ブレース４５で実施している。そのため、２次応力が発生するので、前記上側の梁２を補強する鋼板２４ｃを設けて実施しているのである。

請求項１に記載した発明に係る構造物の制震構造の実施例を示した立面図である。請求項１に記載した発明に係る構造物の制震構造の異なる実施例を示した立面図である。

符号の説明

１柱
２梁
３柱梁架構面（内）
４、２４制震ダンパー
５、４５ブレース材

Claims

構造物の柱梁架構面内に制震ダンパーとブレース材とを組み合わせて設置して成る構造物の制震構造であって、
前記ブレース材は上部が上側の梁中央部と接合され、脚部を下側の梁と左右の柱とが形成する各コーナーに接合された山形状の配置とされ、前記山形状の頂部は平面状に形成されていること、
前記制震ダンパーは、外側の抵抗板を形成する粘性体容器とその内側の抵抗板とからなる粘性体壁ダンパーであり、前記山形状配置のブレース材が形成する空所内に、前記粘性体容器の下端を下側の梁中央部に固定され、内側の抵抗板の上端が前記山形状ブレースの頂部の平面へ固定されていることを特徴とする、構造物の制震構造。
構造物の柱梁架構面内に制震ダンパーとブレース材とを組み合わせて設置して成る構造物の制震構造であって、
前記ブレース材は脚部が下側の梁中央部と接合され、上部を上側の梁と左右の柱とが形成する各コーナーに接合された倒立山形状の配置とされ、前記倒立山形状の谷部は平面状に形成されていること、
前記制震ダンパーは、外側の抵抗板を形成する粘性体容器とその内側の抵抗板とからなる粘性体壁ダンパーであり、前記倒立山形状配置のブレース材が形成する空所内に、前記粘性体容器の下端を前記倒立山形状ブレースの谷部の平面に固定され、内側の抵抗板の上端が上側の梁中央部へ固定されていることを特徴とする、構造物の制震構造。