JP4729134B1 - 制震用金属板及び建築構造物 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(1)一対の対象部材間を接合し、これら対象部材間の相対変位に応じたエネルギー吸収性能を発揮する制震用金属板であって、前記各対象部材の一方に接合される第1接合部と、前記各対象部材の他方に接合される第2接合部と、前記第1接合部と前記第2接合部との間の、引張力及び圧縮力の伝達経路上に設けられてかつ、スリットを有する振動吸収部と、を備え、表面が前記各対象部材の一方に接するとともに裏面が前記各対象部材の他方に接するように、前記各対象部材間に挟み込まれる一枚板であるとともに、前記第1接合部及び前記第2接合部のそれぞれが、前記各対象部材間が互いに変位する際の前記相対変位の方向に略平行な帯状をなしており、且つ、一枚板上で互いに略平行に割り当てられている。
何れの場合においても、一方の対象部材42と他方の対象部材43は、地震時等において互いに相対変位方向Aに沿って相対的に変位する。制震用金属板1は、このような相対変位方向Aに沿って相対変位が生じる一方の対象部材42の面と他方の対象部材43の面とに対して取り付けられる。そして、この制震用金属板1は、両対象部材42,43間の相対変位方向Aに沿った振動による相対変位に応じて、エネルギー吸収性能を発揮する。
また、この第1の接合部46は、ファスナーを対象部材42に対して螺着させることにより接合を行うことを想定している場合には、ファスナー挿通用の貫通孔として構成されていてもよい。いずれの場合においても、この第1接合部46は、相対変位方向Aに沿って縦長となるように(言い換えれば、相対変位方向Aに沿って帯状となるように)、割り当てられている。実際には、この相対変位方向Aは、取り付けるべき対象部材42,43の各配置によって決まる。そして、予め帯状に割り当てられた、第1の接合部46がなす帯状の延在方向が、対象部材42,43の相対変位方向Aに合うように位置合わせした上で、対象部材42,43に対して制震用金属板1が取り付けられることになる。
なお、第2の接合部47は、上述の、長径のファスナー挿通孔49で構成される場合のみに限定されるものではなく、通常の円形のファスナー挿通孔49で構成されてもよい。また、第2の接合部47は、ファスナー挿通孔49といった具体的な構成のみに限定されず、あくまで対象部材43への取り付け時においてファスナーが打ち込まれる予定の平面領域として予め割り当てられたものであってもよい。この点は、上記第1接合部46における説明と同じであるので、ここではその説明を省略する。いずれの場合においても、この第2接合部47は、相対変位方向Aに向けて縦長となるように(言い換えれば、相対変位方向Aに沿って帯状となるように)、割り当てられている。例えば、ファスナー挿通孔49が相対変位方向Aに沿って所定間隔をおいて複数箇所に形成されていれば、第2接合部47は、相対変位方向Aに帯状に割り当てられた形態として具体化されることになる。
このようなスリット65を減衰部48に設けることにより、少なくとも減衰部48の降伏強度を他の箇所よりも低くすることが可能となる。ちなみに、これら2列のスリット65のうち、相対変位方向Aの両端に位置するスリット65は互いに連結されてB方向に長径化されたスリット65a,65bとして構成されている。
この時、対象部材42に取り付けられた第1接合部46もa1方向に変位する。一方、対象部材43に取り付けられた第2接合部47はa2方向に変位する。その結果、第1接合部46において図3A中の小矢印に示される方向に応力σEが伝達されていく。この応力σEが伝達されていく各過程において、スリット65の各形成位置では、自らの一方側に隣接するスリット65からの圧縮応力が伝わるとともに、自らの他方側に隣接するスリット65の形成位置に向けて引張応力が伝達される。そのため、それぞれモーメントがキャンセルされることになる。このようにして応力σEが順次伝達されていくと、最終的にはスリット65a側へと圧縮力が伝わることになる。
その結果、制震用金属板1の下端部52において、2列の第1接合部46がB方向に沿って互いに離れようとし、図3Aに示すように、それを抑えるための応力σFがB方向に沿ってかつ互いに向かい合う方向に伝達していくことになる。この応力σFは、2列の第1接合部46の各端部から互いに逆向きで伝達されていくため、ちょうどこの下端部52の略中心において互いに打ち消される。また、上端部51においても同様に、B方向に沿って互いに逆向きで応力σGが負荷されていくため、互いにキャンセルされる。
さらに、この建築構造物4では、上階3側に、水平方向に延在する上階横枠16と、鉛直方向に延在する上階縦枠17とを備えており、この上階横枠16と上階縦枠17とが互いに接合されている。
第2接合部147の両側に隣接して、前記減衰部148が一対配置されている。そして、これら減衰部148の両外側より相対変位方向Aに沿って延在する一対の延長部150がさらに設けられている。さらに、これら延長部150の両端部に連続してかつ、相対変位方向Aに沿うように前記第1接合部146が設けられている。なお、本実施例2における前記伝達経路は、第2接合部147と各減衰部148と各延長部150と第1接合部146とを結ぶ経路となっている。
また、第1接合部146は、この第1接合部146に複数形成されたファスナー挿通孔141Hに挿通したファスナー(ボルト、ドリルネジ、ネジ、釘などの締結部材)を床根太14に固定することで、床根太14に対して接合される。
そして、この第2制震部材101Bは、下階縦枠12に接合される第2接合部147と;床根太14に接合される第1接合部146と;第1接合部146と第2接合部147との間の、引張力及び圧縮力の伝達経路上に設けられてかつ、複数のスリット165が形成された減衰部148と;を備える。
第2制震部材101Bの上記以外の構成は、上記第1制震部材101Aと同じであるので、それらの重複する説明を省略する。
即ち、中小地震や風による荷重が建築構造物4に対して負荷された場合には、制震用金属板101を、高剛性の接合金物として機能させることができる。その結果、制震用金属板101を塑性変形させることなく、その弾性変形域の範囲内において抵抗力を発揮させることが可能となる。また、大地震が発生した場合は、引張応力と圧縮応力の繰り返し荷重を4箇所の減衰部148で受けてこれを塑性化させることにより、減衰効果を発揮させることが可能となる。
本変形例の第1制震部材101Aでは、前記第2接合部147が、各減衰部148間ではなく、各減衰部148の両外側に配置されている。すなわち、各減衰部148間にはファスナー挿通孔が形成されておらず、その代わりに、各減衰部148の両外側に、前記相対変位方向Aに沿って帯状をなすように複数のファスナー挿通孔140が形成されている。そして、これらファスナー挿通孔140に挿通させた前記各ファスナーを上階縦枠17に対して取り付けることで、この上階縦枠17に対して第1制震部材101Aが接合されている。
また、本変形例の第2制震部材101Bも、本変形例の第1制震部材101Aと同様の構成を有している。
以上説明の本変形例における前記伝達経路は、各第2接合部147と各減衰部148と第1接合部146とを結ぶ経路になっており、上記実施例2と同様の作用効果を得ることが出来る。しかも、前記対象部材43である床根太14が相対変位方向Aに沿って変位した場合、この変位に基づく応力を、各減衰部148間の領域147aに対して直接的に伝達することができる。
図11に示すように、建築構造物7の、制震用金属板301の配設箇所では、第1接合部346において、縦枠203からの鉛直上方に向けての引張荷重が負荷されると、第1接合部346に対して応力σPが負荷される。その結果、複数のスリット365が形成された各減衰部348の両外側に対し、応力σxが負荷されることになる。そして、この応力σxと、第2接合部347に負荷される応力σQとの間で、せん断応力が生じることになり、せん断変形に基づく曲げモーメントが各減衰部348に対して負荷されることになる。そして、この曲げモーメントが所定値よりも大きくなると、制震用金属板301は、曲げ降伏することになる。
第2制震部材401Bは、前記他方の鋼管101Pに対して接合される第2接合部447aと;この第2接合部447aの両側に配置されてかつ、複数のスリット465aが形成された一対の減衰部448a(振動吸収部)と;これら減衰部448aの両外側より相対変位方向Aに沿って延在する延長部450aと;を備える。
また、第2接合部447aは、この第2接合部447aに複数形成されたファスナー挿通孔487aに挿通したファスナーを前記他方の鋼管101Pに固定することで、前記他方の鋼管101Pに対して接合される。
即ち、中小地震や風による荷重が鋼管柱100に対して負荷された場合には、4枚の制震用金属板401を、高剛性の接合金物として機能させることができる。その結果、各制震用金属板401を塑性変形させることなく、その弾性変形域の範囲内において抵抗力を発揮させることが可能となる。また、大地震が発生した場合は、引張応力と圧縮応力の繰り返し荷重を各減衰部448,448aで受けてこれらを塑性化させることにより、減衰効果を発揮させることが可能となる。
4,5,7 建築構造物
12 下階縦枠(対象部材、壁枠)
14 床根太(対象部材)
17 上階縦枠(対象部材、壁枠)
42,43 対象部材
46,146,346,447 第1接合部
46h 第1の貫通孔
47,147,347,447a 第2接合部
48,148,348,448 減衰部(振動吸収部)
49 第2の貫通孔
65,65a,65b,165,365,465 スリット
81 布基礎(対象部材)
82 土台(対象部材)
87 第1のファスナー
88 第2のファスナー
101P 鋼管(対象部材)
150,350 延長部
175,176 補強部材
201 梁(対象部材、梁材)
203 縦枠(対象部材、壁枠)
561 梁(対象部材)
625 接合部材(対象部材)
631 ブレース(対象部材)
Claims (5)
- 一対の対象部材間を接合し、これら対象部材間の相対変位に応じたエネルギー吸収性能を発揮する制震用金属板であって、
前記各対象部材の一方に接合される第1接合部と、
前記各対象部材の他方に接合される第2接合部と、
前記第1接合部と前記第2接合部との間の、引張力及び圧縮力の伝達経路上に設けられてかつ、スリットを有する振動吸収部と、
を備え、
表面が前記各対象部材の一方に接するとともに裏面が前記各対象部材の他方に接するように、前記各対象部材間に挟み込まれる一枚板であるとともに、前記第1接合部及び前記第2接合部のそれぞれが、前記各対象部材間が互いに変位する際の前記相対変位の方向に略平行な帯状をなしており、且つ、一枚板上で互いに略平行に割り当てられている
ことを特徴とする制震用金属板。 - 前記相対変位の方向に沿って見た場合に、前記第1接合部の長さ寸法が、前記第2接合部の長さ寸法よりも長く、前記2列の第1接合部は端部間で接合されていることを特徴とする請求項1に記載の制震用金属板。
- 前記第1接合部に、この第1接合部を前記各対象部材の一方に接合する第1のファスナーが相通される第1の貫通孔が形成される一方、前記第2接合部に、この第2接合部を前記各対象部材の他方に接合する第2のファスナーが相通される第2の貫通孔が形成され、
前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔の少なくとも一方が、前記相対変位の方向と略直交する方向に伸びた長孔であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の制震用金属板。 - 請求項1〜3の何れか1項に記載の制震用金属板を備えることを特徴とする建築構造物。
- 布基礎と、建物上部躯体の土台と、をさらに備え、前記制震用金属板が、前記布基礎と前記土台との間に挟み込まれた状態で、前記第1接合部が前記布基礎及び前記土台のいずれか一方に接合され、前記第2接合部が前記布基礎及び前記土台の他方に接合されていることを特徴とする請求項4に記載の建築構造物。
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