JP4617633B2 - 制震構造物 - Google Patents

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Description

技術分野
本発明は、建築物等の構造物の鉛直荷重を支える柱の地震、風、交通振動等による横(水平)方向の変形振動を可及的速やかに減衰させて、これにより構造物の制震を行うようにした制震構造物に関する。
背景技術
建築物としての事業用又は事務所用のビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚、橋台等の構造物の地震、風、交通振動等に起因する横(水平)方向振動を可及的速やかに減衰させるために、鉛ダンパ、粘性ダンパ、鋼棒ダンパ等の振動減衰装置が用いられるが、斯かる振動減衰装置は、多くの場合、構造物と地盤との間に配置されるので、既設の構造物に対しては適用し難いという問題を有している。
一方、構造物の壁内に上記のような減衰装置を設置した所謂免震壁は、既設の構造物に対しても容易に適用できるのであるが、斯かる免震壁では、新設、既設に拘らず、適用に当たって制震効果を得るに必要な個数の壁が存在しない場合には、構造物内に新たな壁を設置して構造物内を小さく仕切る必要が生じ、また、構造物内の部屋と部屋とを結ぶ通路とすべき場所にはその設置ができず、この点において設置の自由度が制限されることになる。
また、箱体内に抵抗板を配置すると共に、箱体と抵抗板との間の隙間に粘性体を充填し、箱体に対する抵抗板の相対的変位で粘性体を剪断して、この粘性体の剪断によって相対的変位エネルギを吸収するようにした振動減衰装置では、上記の相対的変位において箱体及び抵抗板に大きな回転モーメントが生じるので、この大きな回転モーメントに耐えるように箱体及び抵抗板を強固に構造物に連結する必要がある。
通常、連結構造は、多数のボルトと相当の厚みの鋼板とを用いて箱体及び抵抗板を構造物に連結するようになっているので、この連結構造により大きなスペースが占有されることになり、箱体及び抵抗板の設置空間が多分に制限される上に、構造物の部屋の大きさが限定されることになる。特に、箱体及び抵抗板の横方向の端部には、曲げモーメントに基づく引っ張り、圧縮力が特に集中して生じるために、その強度が十分でないとここで局部座屈が生じる虞があり、この局部座屈を防止する点からも連結構造が大きくなり、減衰機能を発揮する箱体及び抵抗板の設置空間が制限される一方、抵抗板の面積が小さくなることから振動減衰装置の能力が低下し、また、大きな連結構造の面外方向の張り出しで、構造物の部屋が小さくなる虞がある。
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、新設、既設に拘らず、構造物内を小さく仕切る必要もなく、しかも、通路空間に制限されることなしに、占有空間の小さな連結構造でもって十分な耐力を有し、地震、風、交通振動等による横方向の柱の変形振動を可及的速やかに減衰させて、これにより構造物の制震を行うようにした制震構造物を提供することにある。
発明の開示
本発明の第一の態様の制震構造物は、構造物の鉛直荷重を支える柱と、この柱の側面に並置されている制震手段と、この制震手段を天井梁側及び床梁側の夫々に連結する上及び下連結手段とを具備しており、制震手段は、上部に開口を有すると共に下部に底壁板を有して、当該底壁板で下連結手段を介して床梁側に連結された箱体と、この箱体の開口を通って箱体内外に伸張しており、箱体外に位置した部位で上連結手段を介して天井梁側に連結された抵抗板と、箱体と当該箱体内に位置した抵抗板の部位との間の隙間に充填された粘性体とを具備しており、箱体は、底壁板に固着された一対の幅広側壁板を有しており、一方の幅広側壁板は、その幅広面が柱の側面に隙間をもって対面して配されている。
第一の態様の制震構造物によれば、制震手段が構造物の鉛直荷重を支える柱の側面に並置されているので、地震、風、交通振動等による横方向の柱の変形振動を可及的速やかに減衰させて、これにより構造物の制震を行うことができ、しかも、制震手段のために構造物内を小さく仕切る必要もなく、また、通路空間に制限されることなしに制震手段を設置できて、好ましく制震化された構造物を提供できる。
本発明において、構造物としては、事業用又は事務所用のビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚又は橋台等を含み、また、基礎とこの基礎上の床梁との間の柱の部位に制震手段が配置される場合には、基礎を床梁側とし、基礎上の床梁を天井梁側とみなして、制震手段は、一方では、下連結手段を介して基礎側に、他方では、上連結手段を介して床梁側に夫々連結されるようになっており、斯かる連結態様も本発明は含むのである。
本発明において、柱としては、通常、四角柱であるが、必ずしもこれに限定されず、一定の幅広面を有する多角柱であってもよく、更には、角柱に限らず、円柱又は楕円柱であってもよく、また、粘性体としては、剪断において好ましい粘性剪断抵抗を発揮すると共に、長期に亘っても特性変化のない高粘性物質を用いるとよい。
本発明において下連結手段の一つの態様は、箱体の底壁板に固着された箱体側ガセットプレートと、この箱体側ガセットプレートに対して略同一鉛直面内に配されると共に、床梁側に固着された床梁側ガセットプレートと、箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々に対面して配された下部スプライスプレート手段と、下部スプライスプレート手段を箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備しており、斯かる下連結手段によれば、底壁板を介して箱体を十分な耐力をもって床梁側に強固に固定でき、加えて、面外方向幅(厚み)を小さくできて、柱からの突出幅を狭くできる結果、構造物内を狭くすることがない。
上記の下連結手段において、箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々を挟持する少なくとも一対の下部スプライスプレートを具備して下部スプライスプレート手段を構成し、斯かる一対の下部スプライスプレートを、高力ボルトの締め付け力により箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々を挟圧するようにしてもよい。
本発明では、下部スプライスプレート手段を箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々に対して一面摩擦接合させてもよいのであるが、これを上記のように箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートを挟む一対の下部スプライスプレートから構成し、下部スプライスプレート手段を箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートに二面摩擦接合させてもよく、この二面摩擦接合により箱体を床梁側に極めて強固に固定でき、地震等に際する箱体と抵抗板との間の相対的水平変位において、箱体及び抵抗板に大きな水平力と曲げモーメントとが加わっても、それに基づく剪断力と引っ張り力とに十分耐えることができ、しかも、高力ボルトの本数を半減しても一面摩擦接合と同等若しくはそれ以上の強固な固定を実現でき、而して、コンパクトな連結構造にできる。
本発明では、一対の下部スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートに接触して配されている高摩擦鋼板からなっていてもよく、ここで、高摩擦鋼板としては、特に接合面に凹凸を形成した鋼板を好ましい例として挙げることができるが、より好ましい例としては、主として鉛直方向力に対して高摩擦抵抗を発現する高摩擦面を有した高摩擦鋼板を挙げることができ、斯かる高摩擦鋼板からなるものを用いることにより、低コストでもって水平力と曲げモーメントとに対する耐力を効率よく好ましく確保できる。
本発明における他の態様の下連結手段は、箱体の底壁板と箱体側ガセットプレートとの水平方向両端に固着されていると共に、箱体側ガセットプレートの鉛直方向長よりも長い鉛直方向長を有した一対の下部側端上フランジプレートと、床梁側ガセットプレートの水平方向両端に固着されていると共に、床梁側ガセットプレートの鉛直方向長よりも長い鉛直方向長を有した一対の下部側端下フランジプレートとを具備しており、下部側端上フランジプレートの下端面は、対応の下部側端下フランジプレートの上端面に当接している。
この他の態様の下連結手段を具備した制震構造物によれば、下部側端上フランジプレートの下端面と対応の下部側端下フランジプレートの上端面とを互いに当接させているので、この当接部位でも箱体及び抵抗板に加わる大きな曲げモーメントに対する耐力を得ることができ、しかも、箱体側ガセットプレートの下端面と床梁側ガセットプレートの上端面との当接を回避でき、下部スプライスプレート手段を介する箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの相互の支持を安定して得ることができる。
更に他の態様の下連結手段では、下部側端上フランジプレートから下部側端下フランジプレートまで延在する下部側端スプライスプレート手段と、下部側端スプライスプレート手段を下部側端上フランジプレート及び下部側端下フランジプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備している。
斯かる下連結手段によれば、箱体の底壁板の水平方向両端間においても、箱体及び抵抗板に加わる大きな曲げモーメントに起因する引っ張り力に対して更に十分な耐力を確保でき、而して、箱体を下梁側により強固に連結できる。
本発明の更に他の態様の下連結手段は、下縁が床梁側に固着された嵩上げ板と、嵩上げ板の両端に固着された下部側端フランジプレートと、箱体の狭幅側壁の一方の面から下部側端フランジプレートの一方の面まで縦方向に延在する下部側端内スプライスプレートと、箱体の狭幅側壁の他方の面から下部側端フランジプレートの他方の面まで縦方向に延在する下部側端外スプライスプレートと、狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートを間にして下部側端内及び下部側端外スプライスプレートの夫々を共締めする高力ボルトとを具備している。
この下連結手段によれば、箱体の狭幅側壁と下部側端フランジプレートとが、これらと共に高力ボルトにより共締めされた下部側端内及び下部側端外スプライスプレートを介して連結されているために、二面摩擦接合による連結となり、而して、箱体の狭幅側壁と下部側端フランジプレートとの強固な連結を得られて、箱体を下梁側に強固に連結でき、地震等に際する箱体と抵抗板との間の相対的水平変位において、箱体及び抵抗板に大きな水平力と曲げモーメントとが加わっても、それに基づく剪断力と引っ張り力とに十分耐えることができる。換言すれば、斯かる制震柱を有した制震構造物によれば、二面摩擦接合を介する箱体の下梁側への連結を行うために、高力ボルトの本数を半減しても一面摩擦接合と同等の強固な固定を実現でき、而して、大幅な作業工数の低減及びコストダウンを図ることができ、しかも、コンパクトな連結構造にできる結果、与えられた階高の中で、箱体及び抵抗板の夫々のための設置空間を大きくできて、大きな箱体及び抵抗板を用いることができ、而して制震性能をより高めることができる。
嵩上げ板を用いた制震柱を有した制震構造物において、下部側端内及び下部側端外スプライスプレートのうちの少なくとも一方を、高摩擦面が狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートに接触して配されている高摩擦鋼板から構成し、水平力と曲げモーメントとに対する耐力を効率よく好ましく確保するようにしてもよく、また、箱体の底壁板に重ね合わされていると共に嵩上げ板の上縁に固着された下部水平フランジプレートと、底壁板及び下部水平フランジプレートを共締めする高力ボルトとを具備して下連結手段を構成してもよい。
下部側端内及び下部側端外スプライスプレートを用いて下連結手段を構成する場合には、底壁板の上面に延在すると共に、一端で下部側端内スプライスプレートに固着された補助プレートをボルトにより底壁板に固定してもよく、斯かる補助プレートを用いることにより、下部側端内スプライスプレートの設置作業において、補助プレートを下部側端内スプライスプレートのための仮止め治具のように用いることができ、下部側端内スプライスプレートの設置作業を極めて容易に行い得る上に、狭幅側壁板と幅広側壁板との接合部における面外変形を生じさせないように補助プレートにより当該接合部を効果的に拘束できるために、局部座屈を防止して、接合部に十分な耐力を確保できる。
下部側端内スプライスプレートの壁厚方向への突出を最小限にでき、而して、幅広の下部側端内スプライスプレートを用いることができるようにすると共に、下部側端内スプライスプレートを用いる二面摩擦接合をより効果的に得ることができるようにするために、狭幅側壁の一方の面の近傍の底壁板及び下部側端フランジプレートの一方の面の近傍の下部水平フランジプレートに切欠きを形成し、この切欠きを通って下部側端内スプライスプレートを縦方向に伸びるようにしてもよい。
また、現場での施工誤差を補正して、施工誤差下においても二面摩擦接合を確保できて、箱体の下梁側への強固な連結を維持できるようにするために、狭幅側壁と下部側端内スプライスプレートとの間、下部側端フランジプレートと下部側端内スプライスプレートとの間、狭幅側壁と下部側端外スプライスプレートとの間及び下部側端フランジプレートと下部側端外スプライスプレートとの間の少なくとも一つの間に、フィラープレートを介在させてもよい。
本発明において、上記の下部連結手段は、更に、狭幅側壁及び下部側端フランジプレートの夫々の他方の面に固着された下部側端ガセットプレートを具備していてもよく、斯かる下部連結手段において、下部側端ガセットプレートを、狭幅側壁の他方の面に固着された下部側端上ガセットプレート片と、下部側端フランジプレートの他方の面に固着された下部側端下ガセットプレート片との二分割体から構成し、下部側端外スプライスプレートを、下部側端ガセットプレートの両側に配された一対の下部側端外スプライスプレート片から構成して、而して、下部連結手段を、下部側端上ガセットプレート片及び下部側端下ガセットプレート片を挟んで配された一対の下部最外側端スプライスプレートと、下部側端上ガセットプレート片及び下部側端下ガセットプレート片を間にして一対の下部最外側端スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備して構成してもよく、斯かるガセットプレートにより円滑に応力が伝達できるために、箱体の下梁側への連結を更に強固なものとでき、しかも、下部側端上ガセットプレート片及び下部側端下ガセットプレート片と一対の下部最外側端スプライスプレートとの二面摩擦接合による連結と協働して、より強固に箱体を下梁側に連結できる。
好ましい例では、下部側端上ガセットプレート片と下部側端下ガセットプレート片とは、その互いに対面する上部及び下部縁部に、箱体の底壁板と下部水平フランジプレートとの重ね合わせ面近傍に空間を形成すべく、切欠きを具備している。この切欠きにより、底壁板及び下部水平フランジプレートの横方向外側への多少の突出を許容でき、また、下部水平フランジプレート上への箱体の載置後に、底壁板と下部水平フランジプレートとの重ね合わせ面が多少横方向に突出しても、この突出を許容でき、更に、当該載置後に、切欠きによって形成される空間を利用して、重ね合わせ面に溶接を施すことができ、而して、底壁板と下部水平フランジプレートとを、高力ボルトに加えて、この溶接によっても相互にしっかりと固着できるようになる。
本発明において上連結手段は、幅広の抵抗板本体と、この抵抗板本体の上端に固着された抵抗板フランジプレートとを具備した抵抗板を用いる場合には、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと略同一鉛直平面内に配されていると共に、抵抗板フランジプレートに固着された抵抗板側ガセットプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に対面して配された上部スプライスプレート手段と、この上部スプライスプレート手段を天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備して構成してもよく、斯かる上連結手段により抵抗板を天井梁側にしっかりと連結、固定できる。
斯かる上連結手段において、上部スプライスプレート手段を、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟持する少なくとも一対の上部スプライスプレートを具備して構成し、この一対の上部スプライスプレートを、高ボルトの締め付け力により天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟圧するように構成することにより、一対の上部スプライスプレートにより抵抗板側ガセットプレートを二面摩擦接合をもって上梁側ガセットプレートに連結できる結果、抵抗板を天井梁側によりしっかりと連結、固定できる上に、耐力確保を少ない高力ボルトで行うことができる。
少なくとも幅広の抵抗板本体を具備した抵抗板を用いる場合には、本発明の上部連結手段は、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと抵抗板本体の上部とをその両側面から挟持した少なくとも一対の上部スプライスプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部を間にして一対の上部スプライスプレートを共締めした高力ボルトとを具備しており、斯かる上部連結手段において、一対の上部スプライスプレートのうちの少なくとも一方を、高摩擦面が天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部に接触して配されている高摩擦鋼板から構成してもよく、このような上部連結手段によれば、天井梁側ガセットプレートと抵抗板本体の上部とを高摩擦接合を含む二面摩擦接合で連結できる結果、抵抗板を天井梁側にしっかりと連結、固定できる。
本発明では、上部連結手段及び下部連結手段を介して天井梁側と床梁側との間に制震手段を配するために、地震等の振動に起因する柱の変形で、天井梁側と床梁側とに回転モーメントが生じ、この回転モーメントで天井梁及び床梁が揺動される虞がある。このように天井梁及び床梁が揺動されると制震手段の制震機能を所望に発現できなくなるので、これを回避するために、本発明による制震構造物は、好ましくは、一端部が天井梁側に固定されていると共に、他端部が地盤の基礎に固定されて、且つ箱体を間にして鉛直方向に立設された一対の補強フレーム手段を具備しており、斯かる各補強フレーム手段は、一つの好ましい例では、天井梁側及び床梁側に固定された補強フレームを具備しており、また、各補強フレーム手段は、角部材を具備している。
本発明においては、制震手段を柱の側面に少なくとも一つ配すればよいのであるが、柱を間にして互いに対向して二つの制震手段又は柱を取り囲むように三つ以上の制震手段を配しても、また、構造物の荷重を支える全ての柱のうちの選択された必要な柱だけに制震手段を配しても、更には、構造物の特定の階の柱の部位に制震手段を配してもよい。
次に本発明を、図面に示す好ましい具体例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は、これら具体例に何ら限定されないのである。
具体例
図1から図7において、本例の制震構造物としての高層の建物1は、建物1の鉛直荷重を支えるように、鉛直方向Vに伸びて配された複数の四角の柱(角柱)2と、各角柱2を橋絡して各角柱2間に水平方向に伸びて配された複数の梁3と、建物1の所定階、例えば各階における各角柱2の対向する側面4及び5に並置されている二つの制震手段6と、各制震手段6を各階の天井側及び床側の梁3の夫々に連結する上及び下連結手段7及び8とを具備している。
各角柱2は、鉄筋又は鉄骨入りのコンクリート製であって、梁3の夫々の一端部を支持している。
H形鋼からなる各梁3の一端部において、制震手段6が配されるフランジ部11には、ボルト12により取付け板13及び14がしっかりと取付けられている。
側面4に配された制震手段6と側面5に配された制震手段6とは同様に構成されているので、以下、側面4に配された制震手段6について説明する。なお、角柱2の他の対向する側面9及び10にも制震手段6を配してもよい。
制震手段6は、上部に開口15を有すると共に下部に底壁板16を有して、底壁板16で下連結手段8を介して床側の梁3に連結された箱体17と、箱体17の開口15を通って箱体17内外に伸張しており、箱体17外に位置した部位で上連結手段7を介して天井側の梁3に連結された抵抗板18と、箱体17と当該箱体17内に位置した抵抗板18の部位との間の隙間19に充填された粘性体20とを具備している。
箱体17は、底壁板16に加えて、底壁板16に溶接等により固着された一対の幅広側壁板21及び22と、横方向において互いに対向して配されていると共に、底壁板16並びに幅広側壁板21及び22に溶接等により固着された一対の狭幅側壁板23及び24とを有しており、一方の幅広側壁板22は、その幅広面が角柱2の側面4に隙間25をもって対面して配されている。
抵抗板18は、幅広側壁板21及び22と平行になるように配された幅広の抵抗板本体27と、抵抗板本体27の上端に溶接等により固着された抵抗板フランジプレート28とを具備している。
粘性体20は、箱体17内に配された抵抗板本体27と箱体17との間の隙間19に充填されている。
広い開口15を得るべく、幅広側壁板21及び22の各上縁には、断面L字状の開口形成部材29が溶接等により固着されていると共に、幅広側壁板21及び22と底壁板16との固定をより確実にすべく、複数のリブ30が溶接等により幅広側壁板21及び22と底壁板16とに固着されている。
下連結手段8は、箱体17の底壁板16に溶接等により固着された箱体側ガセットプレート35と、箱体側ガセットプレート35に対して略同一鉛直面内に配されると共に、床梁3側の取付け板14に溶接等により固着された床梁側ガセットプレート36と、箱体側ガセットプレート35及び床梁側ガセットプレート36の夫々に対面して配された下部スプライスプレート手段37と、下部スプライスプレート手段37を箱体側ガセットプレート35及び床梁側ガセットプレート36の夫々に共締めする高力ボルト38と、箱体17の底壁板16と箱体側ガセットプレート35との水平方向両端に固着されていると共に、箱体側ガセットプレート35の鉛直方向長L1よりも長い鉛直方向長L2を有した一対の下部側端上フランジプレート39と、床梁側ガセットプレート36の水平方向両端に固着されていると共に、床梁側ガセットプレート36の鉛直方向長L3よりも長い鉛直方向長L4を有した一対の下部側端下フランジプレート40とを具備している。
下部スプライスプレート手段37は、箱体側ガセットプレート35及び床梁側ガセットプレート36の夫々を挟持する少なくとも一対、本例では、横方向に配列された三対の高摩擦鋼板からなる下部スプライスプレート45及び46を具備しており、下部スプライスプレート45及び46の夫々は、高力ボルト38の締め付け力により箱体側ガセットプレート35及び床梁側ガセットプレート36の夫々を挟圧している。
各対の下部スプライスプレート45及び46のうちの少なくとも一方、本例では、各対の下部スプライスプレート45及び46の両方は、その高摩擦面51が箱体側ガセットプレート35及び床梁側ガセットプレート36の幅広面52及び53に接触して配されている。
下部側端上フランジプレート39の下端面55は、対応の下部側端下フランジプレート40の上端面56に当接しており、これにより、箱体側ガセットプレート35の下端面57と床梁側ガセットプレート36の上端面58との間には、隙間59が生じるようになっている。
底壁板16と箱体側ガセットプレート35との固定及び取付け板14と床梁側ガセットプレート36との固定をより確実にすべく、複数のリブ61及び62が溶接等により底壁板16と箱体側ガセットプレート35とに及び取付け部材14と床梁側ガセットプレート36とに夫々固着されている。
上連結手段7は、天井梁3側の取付け板13に溶接等により固着された天井梁側ガセットプレート65と、天井梁側ガセットプレート65と略同一鉛直平面内に配されていると共に、抵抗板フランジプレート28に溶接等により固着された抵抗板側ガセットプレート66と、天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板側ガセットプレート66の夫々に対面して配された上部スプライスプレート手段67と、上部スプライスプレート手段67を天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板側ガセットプレート66の夫々に共締めする高力ボルト68と、天井梁側の取付け板13の下面及び天井梁側ガセットプレート65の両側端に溶接等により固着された上部側端フランジプレート69と、抵抗板フランジプレート28の上面及び抵抗板側ガセットプレート66の両側端に溶接等により固着された上部側端フランジプレート70とを具備している。
上部スプライスプレート手段67は、下部スプライスプレート手段37と同様に構成されており、天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板側ガセットプレート66の夫々を挟持する少なくとも一対、本例では三対の高摩擦鋼板からなる上部スプライスプレート71及び72を具備しており、各対の上部スプライスプレート71及び72は、高力ボルト68の締め付け力により天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板側ガセットプレート66の夫々を挟圧している。
各対の上部スプライスプレート71及び72もまた、その高摩擦面75が天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板側ガセットプレート66の夫々の幅広面76及び77に接触して配されている。
天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板側ガセットプレート66並びに上部側端フランジプレート69及び70は、それらの下端面と上端面との間に隙間78が生じるようになっている。
取付け板13と天井梁側ガセットプレート65との固定及び抵抗板フランジプレート28と抵抗板側ガセットプレート66との固定をより確実にすべく、複数のリブ79及び80が溶接等により取付け板13と天井梁側ガセットプレート65とに及び抵抗板フランジプレート28と抵抗板側ガセットプレート66とに夫々固着されている。
以上の建物1によれば、地震、風、交通振動等により天井側の梁3が床側の梁3に対して水平方向(横方向)Hに変位して角柱2が横方向Hに撓み変形すると、箱体17と抵抗板18との間に相対変位が生じる結果、この相対変位により粘性体20が抵抗板本体27により剪断され、粘性体20の剪断によって天井側の梁3の床側の梁3に対する水平方向Hの相対的変位エネルギが吸収され、而して、地震、風、交通振動等に起因する建物1の水平方向Hの振動が可及的速やかに減衰され、これにより角柱2の側面4及び5に並置された制震手段6でもって建物1の制震を行うことができ、しかも、制震手段6のために建物1内を小さく仕切る必要もなく、また、通路空間に制限されることなしに制震手段6を設置できる。
上記の建物1では、一枚の幅広の抵抗板本体27を具備して抵抗板18を構成したが、これに代えて、複数枚、例えば図8に示すように、隙間保持板85により互いに隙間86をもって対峙した二枚の幅広の抵抗板本体81及び82を具備して抵抗板18を構成してもよく、この場合には、抵抗板本体81及び82間の隙間に、当該抵抗板本体81及び82に対して隙間83をもって配されていると共に、底壁板16に固着された中間板84を更に具備して箱体17を構成し、抵抗板本体81及び82をその上端で抵抗板フランジプレート28に溶接固着して抵抗板18を構成し、中間板84と抵抗板本体81及び82との間の隙間83にも粘性体20を充填して、各制震手段6を構成するとよい。
図8に示す制震手段6を用いた建物1では、上記の効果を同等に得ることができる上に、更に制震性能をより高めることができる。
また、図9及び図10に示すように、下部側端上フランジプレート39から下部側端下フランジプレート40まで延在する下部側端スプライスプレート手段91と、下部側端スプライスプレート手段91を下部側端上フランジプレート39及び下部側端下フランジプレート40の夫々に共締めする高力ボルト92とを更に具備して下連結手段8を具体化してもよい。
図9及び図10に示す下部側端スプライスプレート手段91は、下部側端上フランジプレート39及び下部側端下フランジプレート40の夫々の外面93及び94に、高摩擦面95が摩擦接合する一枚の高摩擦鋼鈑からなる下部側端スプライスプレート96を具備している。
図9及び図10に示す下連結手段8によれば、箱体17の底壁板16の水平方向両端間においても、箱体17及び抵抗板18に加わる大きな曲げモーメントに起因する引っ張り力に対して更に十分な耐力を確保でき、而して、箱体17を下梁3側により強固に連結できる。
下部側端上フランジプレート39及び下部側端下フランジプレート40の夫々の内面97及び98にも、下部側端スプライスプレート96と同様な二枚の下部側端スプライスプレートを高力ボルト92により摩擦接合させて配してもよい。
また、下連結手段8は、図11から図13に示すように、下縁が床梁3側の取り付け板14に固着された嵩上げ板101と、嵩上げ板101の両端に固着された下部側端フランジプレート102と、箱体17の狭幅側壁板23及び24の一方の面103から下部側端フランジプレート102の一方の面104まで縦方向に延在する二枚の下部側端内スプライスプレート105及び106と、箱体17の狭幅側壁板23及び24の他方の面107から下部側端フランジプレート102の他方の面108まで縦方向に延在する下部側端外スプライスプレートとしての二枚の下部側端外スプライスプレート片109及び110と、狭幅側壁板23及び24並びに下部側端フランジプレート102を間にして下部側端内スプライスプレート105及び106並びに下部側端外スプライスプレート片109及び110の夫々を共締めする高力ボルト111と、箱体17の底壁板16に重ね合わされていると共に嵩上げ板101の上縁に固着された下部水平フランジプレート112と、底壁板16及び下部水平フランジプレート112を共締めする高力ボルト113と、嵩上げ板101、下部水平フランジプレート112及び取付け板14の夫々に溶接等に固着された補強リブ114とを具備していてもよい。
図11から図13に示す下連結手段8おいて、下部側端内スプライスプレート105及び106並びに下部側端外スプライスプレート片109及び110のうちの少なくとも一方、本例では両方は、高摩擦面121及び122が狭幅側壁板23及び24並びに下部側端フランジプレート102の面103及び107並びに104及び108に接触して配されている高摩擦鋼板からなっており、狭幅側壁23及び24の一方の面103の近傍の底壁板16及び下部側端フランジプレート102の一方の面104の近傍の下部水平フランジプレート112には、切欠き123及び124が形成されており、切欠き123及び124を通って下部側端内スプライスプレート105及び106は、縦方向に伸びている。
図11から図13に示す下連結手段8によれば、箱体17の狭幅側壁23及び24と下部側端フランジプレート102とが、これらと共に高力ボルト111により共締めされた下部側端内スプライスプレート105及び106並びに下部側端外スプライスプレート片109及び110を介して連結されているために、二面摩擦接合による連結となり、而して、箱体17の狭幅側壁23及び24と下部側端フランジプレート102との強固な連結を得られて、箱体17を下梁3側の取付け板14に強固に連結でき、地震等に際する箱体17と抵抗板18との間の相対的水平変位において、箱体17及び抵抗板18に大きな水平力と曲げモーメントとが加わっても、それに基づく剪断力と引っ張り力とに十分耐えることができる。換言すれば、斯かる下連結手段8によれば、二面摩擦接合を介する箱体17の下梁3側への連結を行うために、高力ボルト111の本数を半減しても一面摩擦接合と同等の強固な固定を実現でき、而して、大幅な作業工数の低減及びコストダウンを図ることができ、しかも、コンパクトな連結構造にできて、制震性能をより高めることができる。
また下連結手段8によれば、切欠き123及び124を通って下部側端内スプライスプレート105及び106を縦方向に伸びるようにしているために、下部側端内スプライスプレート105及び106の面外方向への突出を最小限にでき、而して、幅広の下部側端内スプライスプレート105及び106を用いることができる。
図11から図13に示す下連結手段8においては下部側端外スプライスプレートとして分割された二枚の下部側端外スプライスプレート片109及び110を用いたが、これに代えて、図14に示すように、一体の下部側端外スプライスプレート125を用いて下連結手段8を具体化してもよい。
更に、図15から図17に示すように、下部側端内スプライスプレート105及び106の夫々に一端が固着されて、底壁板16の上面に延在する補助プレート131及び132と、補助プレート131及び132を底壁板16に固定するボルト133とを具備して下連結手段8を具体化してもよい。
斯かる補助プレート131及び132を用いることにより、下部側端内スプライスプレート105及び106の設置作業において、補助プレート131及び132を下部側端内スプライスプレート105及び106のための仮止め治具のように用いることができ、下部側端内スプライスプレート105及び106の設置作業を極めて容易に行い得る上に、狭幅側壁板23及び24と幅広側壁板21及び22との接合部における面外変形を生じさせないように補助プレート131及び132により当該接合部を効果的に拘束できるために、局部座屈を防止して、接合部に十分な耐力を確保できる。
狭幅側壁23及び24と下部側端内スプライスプレート105及び106との間、下部側端フランジプレート102と下部側端内スプライスプレート105及び106との間、狭幅側壁23及び24と下部側端外スプライスプレート片109及び110若しくは下部側端外スプライスプレート125との間及び下部側端フランジプレート102と下部側端外スプライスプレート片109及び110若しくは下部側端外スプライスプレート125との間の少なくとも一つの間には、フィラープレート(図示せず)を介在させて、フィラープレートによりこれらの板の取付け誤差及びその板厚の相違(施工誤差)等の補正を行ってもよい。
更に、図18から図20に示すように、狭幅側壁23及び24並びに下部側端フランジプレート102の夫々の他方の面107及び108に下部側端ガセットプレート135を溶接等により固着し、下部側端ガセットプレート135を挟んで一対の下部最外側端スプライスプレート136及び137を配し、下部側端ガセットプレート135を間にして高力ボルト138により一対の下部最外側端スプライスプレート136及び137を共締めして、下連結手段8を構成してもよい。
図18から図20に示す下連結手段8おいて、下部側端ガセットプレート135は、狭幅側壁23及び24の他方の面107に固着された下部側端上ガセットプレート片141と、下部側端フランジプレート102の他方の面108に固着された下部側端下ガセットプレート片142との二分割体からなり、下部側端ガセットプレート135の両側に下部側端外スプライスプレート片109及び110が配されており、一対の下部最外側端スプライスプレート136及び137は、下部側端上ガセットプレート片141及び下部側端下ガセットプレート片142を挟んで配されており、高力ボルト138は、下部側端上ガセットプレート片141及び下部側端下ガセットプレート片142を間にして一対の下部最外側端スプライスプレート136及び137を共締めしており、下部側端上ガセットプレート片141と下部側端下ガセットプレート片142とは、その互いに対面する上部及び下部縁部に、箱体17の底壁板16と下部水平フランジプレート112との重ね合わせ面151近傍に空間145を形成すべく、切欠き146及び147を具備している。
図18から図20に示す下連結手段8によれば、下部側端ガセットプレート135により円滑に応力を伝達できるために、箱体17の下梁3側への連結を更に強固なものとでき、しかも、狭幅側壁23及び24と下部側端フランジプレート102とにおける二面摩擦接合による連結と協働して、より強固に箱体17を下梁3側に連結でき、また、切欠き146及び147により、底壁板16及び下部水平フランジプレート112の横方向外側への多少の突出を許容でき、また、下部水平フランジプレート112上への箱体17の載置後に、底壁板16と下部水平フランジプレート112との重ね合わせ面151が多少横方向に突出しても、この突出を許容でき、更に、当該載置後に、切欠き146及び147によって形成される空間145を利用して、重ね合わせ面151に溶接を施すことができ、而して、底壁板16と下部水平フランジプレート112とを、高力ボルト113に加えて、この溶接によっても相互にしっかりと固着できるようになる。
二面摩擦接合を行う下部側端ガセットプレート135並びに下部最外側端スプライスプレート136及び137を有する下連結手段8の場合、図21及び図22に示すように、下部側端内スプライスプレート105及び106、下部側端外スプライスプレート片109及び110並びに高力ボルト111を省いて実施してもよく、また、下部側端下ガセットプレート片142の下縁152を、取付け板14の上面153に溶接することなしに、取付け板14の上面153から浮かせてもよい。
上記の例では、抵抗板本体27に抵抗板フランジプレート28を設けたが、図23及び図24に示すように、斯かる抵抗板フランジプレート28を省略して抵抗板18を具体化してよい。
図23及び図24に示す抵抗板18を用いる場合には、上連結手段7は、天井梁3側の取付け板13に溶接等により固着された天井梁側ガセットプレート65と、天井梁側ガセットプレート65と抵抗板本体27の上部とをその両側面から挟持した少なくとも一対、本例では三対の上部スプライスプレート71及び72と、天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板本体27の上部を間にして上部スプライスプレート71及び72を共締めした高力ボルト68とを具備していてもよく、斯かる上連結手段7でも、一対の上部スプライスプレート71及び72は、高摩擦面75が天井梁側ガセットプレート65及び抵抗板本体27の上部に接触して配されている高摩擦鋼板からなっているのが好ましい。
抵抗板18を互いに隙間86をもって対峙した二枚の幅広の抵抗板本体81及び82を具備して構成する場合には、図25に示すように、上連結手段7の高力ボルト68により、抵抗板本体81及び82間に配された隙間保持板85を、上部スプライスプレート71及び72と共に共締めするとよい。
更に、上連結手段7に対しては、上記した下連結手段8の種々の例と同等の構成を適用することができる。
例えば、図26に示すように、抵抗板18を抵抗板本体27と、抵抗板本体27の上縁に溶接等により固着された上部水平フランジ161とから構成し、天井梁側ガセットプレート65の下縁に上部水平フランジ162を溶接等により固着し、これら重ね合わされた両上部水平フランジ161及び162を互いに高力ボルト163により共締めして、図11に示す下連結手段8と同様な上連結手段7を具体化してもよい。
また建物1は、図27及び図28に示すように、一端部171が天井梁3側の取付け板13にボルト172により固定されていると共に、他端部173が地盤174の基礎175にアンカーボルト176により固定されて、且つ箱体17を間にして鉛直方向Vに立設された二対の補強フレーム手段177を具備していてもよい。
各対における各補強フレーム手段177は、天井梁3側及び床梁3側の取付け板13及び14の夫々にボルト172により固定された補強フレーム181と、取付け板13及び14の夫々にボルト172により固定された補強フレーム182と、最下位の階の床梁3側(地盤174側からは天井梁3側)の取付け板13及び基礎175にボルト172及びボルトアンカーボルト176により固定された補強フレーム183とを具備しており、補強フレーム181、182及び183の夫々は角部材からなっている。
斯かる補強フレーム手段177を設けることにより、地震等の振動に起因する柱2の変形で、天井梁3側と床梁3側とに方向Rの回転モーメントが生じても、この回転モーメントを補強フレーム手段177で確実に受容できる結果、回転モーメントよる天井梁3及び床梁3の方向Rの揺動を回避でき、制震手段6の制震機能を所望に発現できる。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明にしたがう制震構造物の一具体例の全体概図、
図2は、図1に示す例の所定階における一つの柱の部位と、この部位に適用された制震手段との正面図、
図3は、図2に示すIII−III線矢視断面図、
図4は、図2に示すVI−VI線矢視断面図、
図5は、図2に示すV−V線矢視断面図、
図6は、図1に示す例の一部拡大図、
図7は、図6に示すVII−VII線矢視断面図、
図8は、図1に示す例の変形例の断面説明図、
図9は、図1に示す例における下連結手段の他の例の説明図、
図10は、図9に示すX−X線矢視断面図、
図11は、図1に示す例における下連結手段の更に他の例の説明図、
図12は、図11に示す例の一部拡大図、
図13は、図12に示すXIII−XIII線矢視断面図、
図14は、図11に示す下連結手段の他の例の説明図、
図15は、図1に示す例における下連結手段の更に他の例の説明図、
図16は、図15に示す例の一部拡大図、
図17は、図15に示す例の一部分解斜視図、
図18は、図1に示す例における下連結手段の更に他の例の説明図、
図19は、図18に示すXIX−XIX線矢視断面図、
図20は、図18に示す例の側面図、
図21は、図18に示す下連結手段の他の例の説明図、
図22は、図21に示す例の側面図、
図23は、図1に示す例における上連結手段の他の例の説明図、
図24は、図23に示すXXIII−XXIII線矢視断面図、
図25は、図1に示す例における上連結手段の更に他の例の説明図、
図26は、図1に示す例における上連結手段の更に他の例の説明図、である。
図27は、図1に示す例における補強フレームを付加した例の全体図、
図28は、図27に示すXXVIII−XXVIII線矢視断面図である。

Claims (15)

  1. 構造物の鉛直荷重を支える柱と、この柱の側面に並置されている制震手段と、この制震手段を天井梁側及び床梁側の夫々に連結する上及び下連結手段とを具備しており、制震手段は、上部に開口を有すると共に下部に底壁板を有して、当該底壁板で下連結手段を介して床梁側に連結された箱体と、この箱体の開口を通って箱体内外に伸張しており、箱体外に位置した部位で上連結手段を介して天井梁側に連結された抵抗板と、箱体と当該箱体内に位置した抵抗板の部位との間の隙間に充填された粘性体とを具備しており、箱体は、底壁板に固着された一対の幅広側壁板を有しており、一方の幅広側壁板は、その幅広面が柱の側面に隙間をもって対面して配されており、箱体は、横方向において互いに対向して配されていると共に底壁板及び幅広側壁板に固着された一対の狭幅側壁板を具備しており、下連結手段は、下縁が床梁側に固着された嵩上げ板と、嵩上げ板の両端に固着された下部側端フランジプレートと、箱体の狭幅側壁の一方の面から下部側端フランジプレートの一方の面まで縦方向に延在する一対の下部側端内スプライスプレートと、箱体の狭幅側壁の他方の面から下部側端フランジプレートの他方の面まで縦方向に延在する下部側端外スプライスプレートと、狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートを間にして一方の下部側端内スプライスプレート及び下部側端外スプライスプレートの夫々を共締めする高力ボルトと、狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートを間にして他方の下部側端内スプライスプレート及び下部側端外スプライスプレートの夫々を共締めする高力ボルトと、箱体の底壁板に重ね合わされていると共に嵩上げ板の上縁に固着された下部水平フランジプレートと、箱体の底壁板及び下部水平フランジプレートを共締めする高力ボルトと、下部側端内スプライスプレートの夫々に各一端が固着されて、底壁板の上面に延在する一対の補助プレートと、一対の補助プレートを底壁板に固定するボルトとを具備しており、狭幅側壁の一方の面の近傍の底壁板及び下部側端フランジプレートの一方の面の近傍の下部水平フランジプレートには、夫々切欠きが形成されており、この切欠きの夫々を通って一方及び他方の下部側端内スプライスプレートは、縦方向に伸びている制震構造物。
  2. 下部側端外及び下部側端内スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートに接触して配されている高摩擦鋼板からなっている請求項1に記載の制震構造物。
  3. 狭幅側壁と下部側端内スプライスプレートとの間、下部側端フランジプレートと下部側端内スプライスプレートとの間、狭幅側壁と下部側端外スプライスプレートとの間及び下部側端フランジプレートと下部側端外スプライスプレートとの間の少なくとも一つの間には、フィラープレートが介在されている請求項1又は2に記載の制震構造物。
  4. 下部連結手段は、狭幅側壁及び下部側端フランジプレートの夫々の他方の面に固着された下部側端ガセットプレートを具備している請求項1から3のいずれか一つに記載の制震構造物。
  5. 下部側端ガセットプレートは、狭幅側壁の他方の面に固着された下部側端上ガセットプレート片と、下部側端フランジプレートの他方の面に固着された下部側端下ガセットプレート片との二分割体からなり、下部側端外スプライスプレートは、下部側端ガセットプレートの両側に配された一対の下部側端外スプライスプレート片からなり、下部連結手段は、下部側端上及び下部側端下ガセットプレート片を挟んで配された一対の下部最外側端スプライスプレートと、下部側端上及び下部側端下ガセットプレート片を間にして一対の下部最外側端スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備している請求項4に記載の制震構造物。
  6. 下部側端上ガセットプレート片と下部側端下ガセットプレート片とは、その互いに対面する上部及び下部縁部に、箱体の底壁板と下部水平フランジプレートとの重ね合わせ面近傍に空間を形成すべく、切欠きを具備している請求項5に記載の制震構造物。
  7. 抵抗板は、幅広の抵抗板本体と、この抵抗板本体の上端に固着された抵抗板フランジプレートとを具備しており、上連結手段は、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと略同一鉛直平面内に配されていると共に、抵抗板フランジプレートに固着された抵抗板側ガセットプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に対面して配された上部スプライスプレート手段と、この上部スプライスプレート手段を天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備している請求項1から6のいずれか一つに記載の制震構造物。
  8. 上部スプライスプレート手段は、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟持する少なくとも一対の上部スプライスプレートを具備しており、この一対の上部スプライスプレートは、高力ボルトの締め付け力により天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟圧している請求項7に記載の制震構造物。
  9. 抵抗板は、幅広の抵抗板本体を具備しており、上部連結手段は、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと抵抗板本体の上部とをその両側面から挟持する少なくとも一対の上部スプライスプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部を間にして一対の上部スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備している請求項1から6のいずれか一つに記載の制震構造物。
  10. 一対の上部スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部に接触して配されている高摩擦鋼板からなっている請求項9に記載の制震構造物。
  11. 抵抗板は、抵抗板本体と、抵抗板本体の上部側縁に固着された上部フランジ片とを具備しており、上部連結手段は、天井梁側に固着された上部側端フランジプレートと、この上部側端フランジプレートの一方の面から上部フランジ片の一方の面まで縦方向に延在する上部側端内スプライスプレートと、上部側端フランジプレートの他方の面から上部フランジ片の他方の面まで縦方向に延在する上部側端外スプライスプレートと、上部側端フランジプレートを間にして上部側端内及び上部側端外スプライスプレートを共締めすると共に、上部フランジ片を間にして上部側端内及び上部側端外スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備している請求項1から6、9及び10のいずれか一つに記載の制震構造物。
  12. 上部側端内及び上部側端外スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が上部側端フランジプレート及び上部フランジ片に接触して配されている高摩擦鋼板からなっている請求項11に記載の制震構造物。
  13. 一端部が天井梁側に固定されていると共に、他端部が地盤の基礎に固定されて、且つ箱体を間にして鉛直方向に立設された一対の補強フレーム手段を具備している請求項1から12のいずれか一つに記載の制震構造物。
  14. 各補強フレーム手段は、天井梁側及び床梁側に固定された補強フレームを具備している請求項13に記載の制震構造物。
  15. 各補強フレーム手段は角部材を具備している請求項13又は14に記載の制震構造物。
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