JP4402852B2

JP4402852B2 - 制振構造

Info

Publication number: JP4402852B2
Application number: JP2001168221A
Authority: JP
Inventors: 信之和泉; 克己直原; 啓之竹中
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Toda Corp
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP2002357010A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制振構造に関し、特に、建築物の構造部材の途中位置に制振装置を組み込んだ制振構造に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、高層建築物の耐震安全性を向上させるため、制振装置を組み込んだ柱や壁を骨組みに設けることが行われている。
【０００３】
地震時に柱や壁には、水平力とともに上下方向の軸力が作用する。
【０００４】
そのために、制振装置として、例えば、低降伏点鋼パネルの降伏により地震時のエネルギーを吸収するようなものを用いる場合には、制振装置に上下方向の力に抵抗するために縦方向にフランジパネル等の部材を設けることで、制振性能の低下を防止している。
【０００５】
また、このフランジパネルは、施工時の荷重を負担して施工効率を向上させる作用も有している。
【０００６】
しかし、建築物が超高層となり、階数が増すと、フランジパネルに作用する上層の床や自重等で荷重が増し、下層階では軸力が累加することとなる。
【０００７】
そのため、１つの対策として、軸力の累加に見合うようにフランジパネルの断面を増大することで対応することが考えられる。
【０００８】
しかし、階数がさらに増してきた場合、軸力累加のためにフランジパネルの断面を増大すると、コスト増大につながることとなる。
【０００９】
また、フランジパネルの断面にも溶接性や変形能からも板厚に限度がある。
【００１０】
他の対策として、例えば、図６に示すように、建築物１００の上層階から下層階に連続する制振柱１０２を、下層の特定の階層１０４で設けないようにしてそれにより下層階への軸力累加を防止することが考えられる。
【００１１】
しかし、このようにすると、特定の階層１０４において制振性能が低下することとなり、その分、他所で剛性や強度を高める設計をしなければならず、コスト増大あるいは建築計画上の制約につながることとなる。
【００１２】
また、低降伏点鋼パネルを用いた制振装置は、地震時のエネルギー吸収には適しているが、強風による揺れのエネルギー吸収には適しておらず、この強風による揺れに対するエネルギー吸収に適した制振装置を別途設けようとした場合に、その設置スペースを別途確保できない場合が多い。
【００１３】
そこで、例えば、１つの柱の途中に地震用の制振装置と風用の制振装置を並べて設置することで、設置スペースを確保することが考えられる。
【００１４】
しかし、この場合、地震用の制振装置によって風用の制振装置の動きが抑えられてしまい有効に作用しなくなってしまう。
【００１５】
本発明の目的は、建築物の軸力累加を防止し、地震及び風圧のいずれにも有効に作用し、しかも設置スペースをとらず、コストを抑えることができる制振装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の制振構造は、上下方向の軸力を受ける建築物の構造部材の途中位置に、低降伏点鋼パネルを用いた第１の制振装置と、粘性体あるいは粘弾性体を用いた第２の制振装置とを軸力方向で直列に配列した制振装置を組み込んだ制振構造であって、
前記構造部材は、鉄筋コンクリート製とされ、
前記第１の制振装置及び第２の制振装置は、各々上下端にベースプレートを有し、
前記第１及び第２の制振装置は、上下方向で対向側の前記ベースプレート同士が互いにボルトにて連結され、対向側と反対側の前記ベースプレートがそれぞれ前記構造部材の端部から突出するねじ付きの主筋にナットにて直接固定されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、制振装置を低降伏点鋼パネルを用いた第１の制振装置と、粘性体あるいは粘弾性体を用いた第２の制振装置とを軸力方向で直列に配列することにより、第２の制振装置が速度依存型であるため、構造部材に係る軸力を吸収して第１の制振装置に軸力が静的に累加してかかるのを防止することができ、第１の制振装置の剛性を向上させる必要がなく、第１の制振装置の対地震の制振性能を維持してコスト増大を抑えることができる。
【００１８】
また、建築物に強風が作用して建築物が揺れた場合には、第２の制振装置によって強風による揺れのエネルギーを吸収することができる。
【００１９】
また、地震によって建築物に大きな振動が加わり、水平方向及び軸力が作用した場合には、第２の制振装置がその水平方向及び軸力を確実に第１の制振装置に伝達することができ、その結果、第１の制振装置によって地震時のエネルギーを確実に吸収することができる。
【００２０】
さらに、第１の制振装置と第２の制振装置は軸力方向で直立に配列されているため、設置スペースをとらず、限られた設置スペース内でも確実に設置することができる。
また、継手部材を用いることなく、既存の主筋を用いて第１及び第２の制振装置を構造部材に連結固定することができ、しかも、靱性確保のために剪断補強筋を高密度にする必要がなく、コンクリートの充填性がよく、施工性の向上とコストの削減を図ることができる。
【００２１】
本発明においては、構造部材が柱である場合に、より一層設置スペース上有効となる。
【００２４】
さらに、柱をプレキャストコンクリート製とすることで、建築物に対して容易に制振柱を形成することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
図１〜図５は、本発明の一実施の形態に係る制振構造を示す図である。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る制振構造を用いた建築物の横断面図で、図２は、図１のII−II線に沿う縦断面図である。
【００２８】
この建築物１０は、図１に示すように、コア部１２の周囲に廊下及び水廻り１４を配置しこの廊下及び水廻り１４の周囲に複数の居室１６を配置した状態となっている。
【００２９】
コア部１２は、角部に４本の柱１８を配置し、この柱１８間に制振構造を有する制振柱２０を配置した状態となっている。
【００３０】
また、この建築物１０は、図２に示すように、各階に図１に示す構造を有する超高層建築物とされ、制振柱２０が上層階から下層階まで各階に連続して配設された状態となっている。
【００３１】
各制振柱２０は、図３に示すように、内部に複数の主筋２２を配設した鉄筋コンクリート製の柱２４の途中位置に制振装置２６を組み込んだ構造となっている。
【００３２】
柱２４は、途中位置で制振装置２６を組み込み可能に分断された状態となっており、この分断された柱２４の対向部に位置する主筋２４がコンクリート２８の端部より突出するようになっており、このコンクリート２８の端部から突出した主筋２２にねじ（図示せず）が形成された状態となっている。
【００３３】
制振装置２６は、分断された柱２４間に配設されるもので、第１の制振装置３０と、第２の制振装置３２とを軸力方向で直列に配列した状態となっている。
【００３４】
第１の制振装置３０は、図４に示すように、上下一対の対向するベースプレート３４ａ、３４ｂと、上下一対のベースプレート３４ａ、３４ｂの間に上下方向にわたって設けられた複数、例えば４枚のフランジプレート３６と、ベースプレート３４ａ、３４ｂ及びフランジプレート３６に囲まれる部分に取り付けられた低降伏点鋼パネル３８とを有している。
【００３５】
また、低降伏点鋼パネル３８の両面側上下方向ほぼ中央位置にリブプレート４０が取り付けられている。
【００３６】
このリブプレート４０は、低降伏点鋼パネル３８全体に生じる面外座屈を防止して、低降伏点鋼パネル３８が良好なエネルギー吸収能力を発揮できるようにするもので、低降伏点鋼パネル３８の大きさや厚さに応じて必要な場合に適宜設けられるようになっている。
【００３７】
ベースプレート３４ａは、下側の柱２４の対向面に相応した大きさで、下側の主筋２２と対応した位置に複数の連通孔（図示せず）が設けられ、この連通孔に下側の主筋２２の端部を挿通して定着ナット４２を主筋２２に螺合させることで、ベースプレート３４ａが下側の主筋２２と一体に取り付けられるようになっている。
【００３８】
また、このベースプレート３４ａの下側の柱２４側の面には、スタッド４４が柱２４側に複数突出した状態で設けられ、下側の柱２４のコンクリリート２８内に埋設一体化されるようになっている。
【００３９】
フランジプレート３６は、ベースプレート３４ａ、３４ｂ間に所定間隔で設けられて、第１の制振装置３０にかかる上下方向の軸力を支持するとともに、施工時の荷重を負担させて施工効率を向上させるようになっている。
【００４０】
なお、このフランジプレート３６の枚数は、低降伏点鋼パネル３８の厚さや大きさによって設定されるもので、第１の制振装置３０にかかる軸力を支持できるよう少なくとも２枚設けられる必要がある。
【００４１】
低降伏点鋼パネル３８は、いわゆる極軟鋼と称されるものを採用しており、地震時に建築物１０に相関変形が生じて、剪断力が加わったときに降伏して入力エネルギーを吸収するようになっている。
【００４２】
このように、鉄筋コンクリート製の柱２４の途中位置に第１の制振装置３０を組み込むことで、地震時に第１の制振装置３０によってエネルギーを吸収して、耐震性能を向上させることが可能となる。
【００４３】
第２の制振装置３２は、粘弾性ダンパーと称される速度依存型のもので、図５に示すように、上下方向に対向して配設された一対のベースプレート４６ａ、４６ｂと、このベースプレート４６ａ、４６ｂに固定される一対の取付部材４８と、この取付部材４８から櫛歯状に突出され、互いにかみ合い状態にされた複数、例えば各６枚の鋼板５０と、各鋼板５０間に取り付けられた粘弾性体５２とを有している。
【００４４】
なお、粘弾性ダンパーに代えて、同様に速度依存型の粘性体を用いた粘性ダンパーとしても良い（以下同様）。
【００４５】
ベースプレート４６ａは、上側の柱２４の対向面に相応した大きさで、上側の主筋２２と対応した位置に複数の連通孔（図示せず）が設けられ、この連通孔に主筋２２の端部を挿通して定着ナット４２を上側の主筋２２に螺合させることで、ベースプレート４６ａが上側の主筋２２と一体に取り付けられるようになっている。
【００４６】
そして、これら第１及び第２の制振装置３０、３２をそれぞれのベースプレート３４ｂ及び４６ｂをボルト５４にて連結一体化することで、第１及び第２の制振装置３０、３２を軸力方向で直列に連結固定した状態となっている。
【００４７】
このように、第１の制振装置３０及び第２の制振装置３２を軸力方向で直列に連結することで、第２の制振装置３２の粘弾性体５２によって、柱２４にかかる軸力を吸収して第１の制振装置３０に軸力が累加してかかるのを防止することができ、第１の制振装置３０のフランジプレート３６の断面を増大させる必要がなく、第１の制振装置３０の地震時における制振性能を維持して、コスト増大を抑えることができる。
【００４８】
また、建築物１０に強風が作用して建築物１０が揺れた場合には、第２の制振装置３２の粘弾性体５２によって強風による揺れのエネルギーを吸収することができる。
【００４９】
また、地震によって建築物１０に大きな振動が加わり、水平方向及び軸力が作用した場合、第２の制振装置３２の粘弾性体５２がその水平方向及び軸力を確実に第１の制振装置３０に伝達し、第１の制振装置３０によって地震時のエネルギーを確実に吸収することができる。
【００５０】
さらに、第１の制振装置３０と第２の制振装置３２は軸力方向で直列に配列されているため、設置スペースをとらず、限られた設置スペースでも確実に設置することができる。
【００５１】
また、第１及び第２の制振装置３０、３２を、継手部材を用いることなく、既存の主筋２２を用いて直接柱２４に連結固定することで、別途継手部材を用いて固定する必要がなく、施工性の向上とコストの削減を図ることができる。
【００５２】
しかも、靱性確保のために剪断補強筋を高密度にする必要がなく、コンクリートの充填性がよく施工性の向上とコストの削減を図ることができる。
【００５３】
さらに、従来のように、超高層建築物の場合に、下層階の制振柱２０に対する軸力の累加を防止するために、制振柱を組み込まない階層を設ける必要がなく、設計上容易であるばかりでなく、その階層の耐震性能を維持でき、しかも、その階層の剛性向上を図る必要もなくなることとなる。
【００５４】
本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の形態に変形可能である。
【００５５】
例えば、前記実施の形態では、鉄筋コンクリート製の柱に制振装置を設ける場合について説明したが、この例に限らず、型鋼材製等の種々の柱にも適用することができ、さらには、柱に限らず上下方向の軸力を受ける壁等の建築物の構造部材にも適用することが可能である。
【００５６】
また、前記実施の形態では、鉄筋コンクリート製の柱に適用した場合について説明したが、この柱をプレキャストコンクリート製とすることで、建築物に対して容易に制振柱を形成することができる。
【００５７】
さらに、前記実施の形態では、１本の柱の途中位置に第１の制振部材及び第２の制振部材を連結一体化した制振装置を組み込んでいるが、この例に限らず、１本の柱の別々の途中位置にそれぞれ第１の制振装置と第２の制振装置を組み込むようにすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る制振構造を組み込んだ建物の横断面図である。
【図２】図１のII-II線に沿う縦断面図である。
【図３】本実施の形態に係る制振構造を有する制振柱を示す正面図である。
【図４】図３の第１の制振装置を示す正面図である。
【図５】図３の第２の制振装置を示す側面図である。
【図６】従来の制振構造を有する建築物の縦断面図である。
【符号の説明】
１０建築物
２０制振柱
２２主筋
２４柱
２６制振装置
３０第１の制振装置
３２第２の制振装置
３４ａ、４６ａベースプレート
３８低降伏点鋼パネル
４２定着ナット
５２粘弾性体

Claims

上下方向の軸力を受ける建築物の構造部材の途中位置に、低降伏点鋼パネルを用いた第１の制振装置と、粘性体あるいは粘弾性体を用いた第２の制振装置とを軸力方向で直列に配列した制振装置を組み込んだ制振構造であって、
前記構造部材は、鉄筋コンクリート製とされ、
前記第１の制振装置及び第２の制振装置は、各々上下端にベースプレートを有し、
前記第１及び第２の制振装置は、上下方向で対向側の前記ベースプレート同士が互いにボルトにて連結され、対向側と反対側の前記ベースプレートがそれぞれ前記構造部材の端部から突出するねじ付きの主筋にナットにて直接固定されていることを特徴とする制振構造。
請求項１において、
前記構造部材は、柱であることを特徴とする制振構造。
請求項２において、
前記柱は、プレキャストコンクリート製とされていることを特徴とする制振構造。