JP4729134B1 - 制震用金属板及び建築構造物 - Google Patents

Abstract

この制震用金属板は、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ものであって、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、前記第１接合部及び前記第２接合部のそれぞれが、前記相対変位の方向に略平行な帯状をなしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、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と、この制震用金属板を備えた建築構造物とに関する。

近年より、防災意識の向上に伴って、地震時の揺れを制震ダンパーによって抑える制震構造を採用した、住宅やマンション等の建築構造物が増加している。この種の制震構造に用いられる制震ダンパーとしては、例えば、鋼材が圧縮・引張時に降伏し、塑性化する履歴にて、振動エネルギーを吸収する鋼材ダンパーが、低コストで大きな減衰性能を発揮できることから、多くの建築構造物で採用されている。鋼材ダンパーの中でも、軸力に抵抗するブレースダンパーは機構が簡単で設計しやすいため、最も普及している。ブレースダンパー以外の鋼材ダンパーとしては、ベースプレートや接合金物を利用したダンパーがある。

例えば、特許文献１には、柱の脚部と基礎部分との間に、ベースプレートダンパを介装させた制震構造が開示されている。このベースプレートは、柱に引張力が作用した際に、曲げ降伏またはせん断降伏する。そして、その際の変形履歴エネルギーによって、柱脚部に発生した引張力を吸収し、制震機能を発揮する。

また、特許文献２には、ダンパー用鋼板が曲げ−せん断降伏するような形状を有することで、ダンパー用鋼板がせん断降伏した後に繰り返し荷重を受けても、そのせん断耐力の上昇を抑制できる技術が開示されている。

ところで、建築構造部の耐震性能を向上させるためには、各対象部材間の相対変位を利用して振動を減衰させることが有効である。そのため、上記のダンパー機構以外にも、土台と布基礎との間や、壁パネルと床パネルとの層間における相対変位を利用して、ダンパーを動かして振動を減衰させ、振動エネルギーを吸収することが考えられる。しかしながら、特許文献１，２の開示技術は、土台と布基礎との間や、壁パネルと床パネルとの層間といった非常に狭小な隙間に配設することを前提としていないため、このような狭小な場所では、振動エネルギーを吸収できないという問題があった。

相対変位する対象部材間にダンパーの一部を挿入すると、ダンパーの挿入部分が、ダンパーの挿入されていない部分に比べて剛性が高くなる。その結果、ダンパーの挿入部分の相対変位が小さくなる一方で、ダンパーを挿入していない部分の相対変位が大きくなるため、振動エネルギーを効率よく吸収できない場合が生じる。そのため、相対変位が生じる部分全体に万遍なくダンパーを挿入することが重要である。

日本国特開２００４−０９２０９６号公報 日本国特開２００８−１１１３３２号公報

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、一対の対象部材間に接合され、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において、特に、非常に狭小な隙間に配設可能であり、しかも建築構造物の様々な箇所に応用可能である制震用金属板、並びにこれを使用した建築構造物を提供することにある。

本発明は、上記問題を解決して係る目的を達成するために、以下の構成を採用した。すなわち、
（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。

（２）上記（１）に記載の制震用金属板では、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接合部の端部間が接合されている構成を採用しても良い。

（３）上記（１）又は（２）に記載の制震用金属板では、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のファスナーが挿通される第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のファスナーが挿通される第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構成を採用してもよい。

（４）本発明の建築構造物は、上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の制震用金属板を備える。

（５）上記（４）に記載の建築構造物は、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構成を採用してもよい。

上記（１）に記載の制震用金属板によれば、第１接合部と第２接合部との間における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を早期に曲げ降伏させて塑性変形させることにより、耐力上昇が抑制された状態のまま、安定した変形エネルギー吸収性能を発揮することが可能となる。そして、この制震用金属板に、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させることにより、この制震用金属板が配設された建築構造物における制震機能を効果的に発揮させることが可能となる。また、各対象部材間に挟み込まれる一枚板としたので、今までは挿入不可能であった狭小な隙間にも設置でき、さらには建築構造物の様々な箇所に応用可能である。

上記（４）に記載の建築構造物によれば、上記（１）〜（３）に記載の制震用金属板を備えたことにより、その制震性能を高めることが可能となる。

本発明の制震用金属板の一実施形態を示す正面図である。 同制震用金属板の取り付けの一例を示す側面図である。 同制震用金属板の取り付けの他の例を示す側面図である。 同制震用金属板の動作を説明するための正面図である。 同制震用金属板の動作を説明するための正面図である。 同制震用金属板の動作を説明するための正面図である。 同制震用金属板のスリットを、図３ＡのＢ方向に向けて長径化させた場合における繰り返し荷重試験の結果を示すグラフである。 比較例の制震用金属板における繰り返し荷重試験の結果を示すグラフである。 同実施形態に係る建築構造物の、布基礎から建築物の土台に至るまでの部分の縦断面図である。本図では、各ファスナー間の相対位置関係を示すために、実際には紙面奥行き方向にずれている各ファスナーも同一断面上に示している。 図５のＣ−Ｃ断面図である。本図では、各ファスナー間の相対位置関係を示すために、実際には紙面奥行き方向にずれている各ファスナーも同一断面上に示している。 本実施形態の制震用金属板の作用効果を説明するための図である。 同制震用金属板の変形例を示す図であって、第１接合部側の各ファスナー挿通孔を、Ｂ方向に長くした場合を示す正面図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物の一例を示す正面図である。 図９ＡのＤ−Ｄ断面図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物の他の例を示す側面図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物のさらに他の例を示す側面図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物のさらに他の例を示す側面図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物のさらに他の例を示す図であって、鋼管柱間の連結に適用した状態を示す斜視図である。 図１２ＡのＥ方向より見た側面図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物のさらに他の例を示す図であって、梁継手に適用した状態を示す斜視図である。 本実施形態の制震用金属板が配設された建築構造物のさらに他の例を示す図であって、制震用ダンパーの一例を示す正面図である。 同制震用ダンパーの一端側における接合部材への取り付け形態を示す図であって、図１３のＦ部の拡大図である。 同制震用ダンパーの、隣接するブレース間における制震用金属板の接合形態を示す図であって、図１３のＧ部の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態として、一対の対象部材間に接合され、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について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の制震用金属板１の構成を、図１に示す。この制震用金属板１は、ベースとなる一枚の金属板４１に対し、所定形状のスリット６５（貫通孔）を形成するとともに、前記各対象部材に取り付けられる接合部４６，４７の割り当てがなされている。この制震用金属板１は、一対の対象部材間を接合することを前提としている。本実施形態における対象部材は、建築構造物の一構成要素である。しかしながら、本実施形態の制震用金属板１は、その他の用途の接合に応用しても良い。

本実施形態の対象部材は、図２Ａの側面図に示すように、一方の対象部材４２と、他方の対象部材４３が、制震用金属板１に対して何れも一方の面側に位置する場合もあれば、図２Ｂの側面図に示すように、一方の対象部材４２と他方の対象部材４３とが、制震用金属板１を間に挟んで両面側にそれぞれ位置する場合もある。
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。

図１の説明に戻る。一対の対象部材４２，４３に取り付けられる制震用金属板１は、一方の対象部材４２に接合される一対の第１接合部４６と、他方の対象部材４３に接合される第２接合部４７とが、それぞれ、相対変位方向Ａに沿って長い帯状且つ、互いに略平行に一枚の金属板４１に割り当てられている。各第１接合部４６と第２接合部４７との間には、降伏後の耐力上昇を抑制するための減衰部４８（振動吸収部）がそれぞれ形成されている。

第１接合部４６は、複数の円形孔４６ｈが１列に並ぶように形成したものであり、第２接合部４７を中心として互いに略線対称となる位置に、２列が割り当てられている。即ち、これら第１接合部４６は、相対変位方向Ａに対して略直交する方向である略直交方向Ｂに沿った両端位置に割り当てられている。そして、これら第１接合部４６の中心に、第２接合部４７が位置している。これら第１接合部４６は、第２接合部４７に対して減衰部４８を介して配置されるので、各減衰部４８も、第２接合部４７を中心として互いに略線対称位置に割り当てられている。

第１接合部４６は、対象部材４２に対してファスナー（ボルト、ドリルネジ、ネジ、釘などの締結部材）で接合するための領域である。この第１接合部４６は、ファスナー挿通孔といった具体的な構成のみに限定されず、あくまでも対象部材４２への取り付け時においてファスナーが固定さ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。すなわち、ドリルねじや釘など、鋭角な先端により第１接合部４６をその板厚方向に貫いて対象部材４２に固定できるものをファスナーとして採用した場合には、ファスナー挿通孔を第１接合部４６に予め形成しておくことが不要となる。この場合には、ファスナーであるドリルねじや釘などを貫通させるための平坦な領域が第１接合部４６となり、この平坦な領域をファスナーで穿孔することで、ファスナー挿通孔の形成とファスナーの取り付けとを同時に行うことができる。
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。

第２接合部４７は、対象部材４３に対してファスナー（ボルト、ドリルネジ、ネジ、釘などの締結部材）により接合するための領域である。この第２接合部４７は、上記Ｂ方向に沿って長径となるように金属板４１を貫通した複数のファスナー挿通孔４９により構成される。
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。

２列の各減衰部４８は、複数のスリット６５の列としてそれぞれ構成されている。これらスリット６５は、少なくとも相対変位方向Ａに沿って所定間隔をおいて複数個が列状に形成されている。なお、各スリット６５の配置間隔は、規則的である場合のみに限らず、ランダムであってもよい。

各スリット６５は、いかなる形状であってもよいが、少なくとも方向Ｂに向けて長径化された形状であることが望ましい。また、図１では、菱形状のスリット６５で構成した場合を例示しているが、この形状のみに限定されるものではなく、長方形状、またはその他の多角形状、さらには不定形状で構成してもよい。
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。

次に、制震用金属板１の動作について説明する。上述の構成からなる制震用金属板１において、第１接合部４６を対象部材４２に対してファスナー（不図示）で取り付ける一方、第２接合部４７を対象部材４３に対してファスナー（不図示）で取り付ける。そして、建築構造物に対して地震等による力が作用した場合には、対象部材４２，４３が互いに相対変位方向Ａに沿って相対変位を起こす。この相対変位方向Ａへの振動が生じている時、瞬間的には、例えば図３Ａに示すように、対象部材４２がａ１方向に、また対象部材４３がａ２方向に変位している。
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σ_Ｅが伝達されていく。この応力σ_Ｅ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σ_Ｅ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σ_Ｆ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σ_Ｆ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σ_Ｇが負荷されていくため、互いにキャンセルされる。

即ち、制震用金属板１は、対象部材４２，４３が互いに相対変位方向Ａに沿って相対変位を起こした場合に、この相対変位に基づく応力σ_Ｅ及び応力σ_Ｆが伝達されてきても、これら応力σ_Ｅ及び応力σ_Ｆを制震用金属板１内において打ち消すことが可能となる。また、瞬間的に捉えたときに、対象部材４２が図３Ａのａ２方向に移動し、また対象部材４３がａ１方向に変位した場合においても、上述した各応力ベクトルの矢印の方向が図３Ａに示す方向とは逆になるだけであり、やはり、応力を制震用金属板１内において互いに打ち消すことが可能となる。

また、制震用金属板１の第２接合部４７に対しては、対象部材４３の変位に応じて応力σ_Ｈが負荷される。その結果、図３Ａに示すように、第１接合部４６に負荷される応力σ_Ｅと、第２接合部４７に負荷される応力σ_Ｈとの間で、せん断応力が生じることになる。更には、第１接合部４６と第２接合部４７との間の接合部である各減衰部４８に対して、かかるせん断変形に基づく曲げモーメントが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、各減衰部４８は、曲げ降伏することになる。しかも、各減衰部４８において、スリット６５をＢ方向に沿って長径化させた形状とすることにより、対象部材４２，４３間の相対変位に応じて、相対変位方向Ａに沿って各減衰部４８が曲げ降伏するように設定することが可能となる。その結果、本実施形態では、以下に説明する特有の効果を発現させることが可能となっている。

図３Ｂは、第１接合部４６を固定端として、対象部材４３の変位により応力σ_Ｈが負荷された場合を示す。また、図３Ｃは、第１接合部４６を固定端として、対象部材４３の変位により応力−σ_Ｈが負荷された場合を示す。第２接合部４７は、図３Ｂの場合においては図中上方に向けて変形し、図３Ｃの場合においては図中下方に向けて変形している。即ち、第２接合部４７の位置が第１接合部４６に対して相対的に変位しており、またスリット６５、６５ａ，６５ｂも、この変位に応じて形状が上下方向に変形している。このような第２接合部４７の上下方向への繰り返し変位が生じると、各減衰部４８が曲げ降伏し、制震用金属板１が塑性化してエネルギー吸収が行われる。この場合においても、上端部５１，下端部５２の双方において、上述したメカニズムにより応力σ_Ｆ及び応力σ_Ｇが打ち消される。

図４Ａは、各スリット６５を図３ＡのＢ方向に沿って長径化させた本実施形態の制震用金属板１を用いた繰り返し荷重試験の結果を示し、また図４Ｂは、比較例として用意した鋼板の繰り返し荷重試験の結果を示している。ちなみに、この比較例の鋼板では、制震用金属板１と同一材料であるがスリット６５が設けられておらず、しかも鋼板の上下端縁にリブを設けて曲げ降伏しないようにしている。

図４Ａより、本実施形態の制震用金属板１では、耐力上昇が抑えられ、面積の大きなヒステリシスループが描かれており、大きな履歴減衰を得られることが分かる。これに対して、図４Ｂの比較例では、耐力が上昇していることが分かる。

以上より、本実施形態の制震用金属板１では、各減衰部４８を早期に曲げ降伏させることにより、塑性変形を起こさせ、耐力上昇が抑制された安定した変形エネルギー吸収性能を発揮させることが可能となる。そして、対象部材４２，４３間の相対変位に応じたエネルギー吸収性能を制震用金属板１に発揮させることにより、この制震用金属板１が配設された建築構造物に制震機能を発揮させることが可能となる。

更に本実施形態では、制震用金属板１を構成する金属板４１として、最大耐力に対する降伏耐力の比である降伏耐力比が４／５以上となるように析出硬化加工又はトリップ加工が施された鋼板を用いてもよい。この場合、スリット６５を設けることなく、各減衰部４８において曲げ降伏による塑性変形領域を拡げることが可能となり、上述した効果を発現させることが可能となる。

なお、第２接合部４７のファスナー挿通孔４９だけを長孔としたが、この構成に限らず、第１接合部４６におけるファスナー挿通孔だけ、または第１接合部４６及び第２接合部４７の双方におけるファスナー挿通孔を、前記略直交方向Ｂに沿って長い長孔としてもよい。この場合には、対象部材４２，４３が略直交方向Ｂに沿って相対移動した際に、振動吸収部である各減衰部４８に無用な応力が生じない。

図５は、本発明の実施例１を示す図であって、上記制震用金属板１が配設された建築構造物５の例を示している。より詳細には、建築構造物５における布基礎８１から建築構造物５の土台８２に至るまでの縦断面構成を拡大して示している。また、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図を示している。更に、図７は、制震用金属板１がこの建築構造物５に配設される際の具体的形態を示している。

本実施例１の建築構造物５は、布基礎８１と、この布基礎８１の上に配設される土台８２とを備えている。さらに、土台８２上には、水平方向に延在する横枠８３並びに鉛直方向に延在する縦枠８４が取り付けられている。また、この布基礎８１と土台８２との間には、通気口８６として所定寸法の隙間が形成されている。本実施例１では、この通気口８６に、上述した制震用金属板１が介装されている。

図５及び図６に示すように、制震用金属板１の各第１接合部４６は、布基礎８１に対してコンクリート釘８７（ファスナー）により固定されている。また、第２接合部４７は、土台８２に対してネジ８８（ファスナー）により固定されている。そして、図７に示すように、第２接合部４７は、前記略直交方向Ｂに沿って長径であるねじ孔４９（ファスナー挿通孔）に挿通させたネジ８８を土台８２の下面に対して螺着させることで、土台８２に対して固定されている。

即ち、本実施例１では、各第１接合部４６に接合されるべき前記対象部材４２が布基礎８１であり、第２接合部４７に接合されるべき前記対象部材４３が土台８２である。

図７に示すように、相対変位方向Ａに沿って建築構造物５が振動した場合には、上述したような制震効果を発揮させることが可能となる。即ち、中小地震や風による荷重が建築構造物５に対して負荷された場合には、制震用金属板１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１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、上述したように引張応力と圧縮応力の繰り返し荷重を減衰部４８（振動吸収部）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。

これに対して、前記略直交方向Ｂに沿って振動した場合には、制震用金属板１は、上述のような減衰効果を発揮しない。その理由として、略直交方向Ｂに沿って長径を有するねじ孔（長孔）４９にネジ８８を挿通させた上で土台８２に螺着させているため、略直交方向Ｂへの振動により、ねじ孔４９内をその長径方向に沿ってネジ８８が往復するだけで、特段の変形抑制機能を発揮しないためである。これにより、略直交方向Ｂに沿った振動が発生すると、制震用金属板１上において土台８２も一緒に略直交方向Ｂに沿って振動することになる。

なお、図８の変形例に示すように、各第１接合部４６側に対し、略直交方向Ｂに沿って長径のねじ孔９１を穿設する一方、第２接合部４７側に対しては、通常の円形のねじ孔９２を穿設するようにしてもよい。この構成によっても、上述した構成と同様の効果を得ることができる。さらには、図示を省略するが、各第１接合部４６のねじ孔と第２接合部４７のねじ孔との双方を、略直交方向Ｂに沿って長径のねじ孔としてもよい。この場合も、上述した構成と同様の効果を得ることができる。

また、本実施例１では、制震用金属板１を通気口８６におけるスペーサーとして兼用させてもよい。

図９Ａ及び図９Ｂは、本発明の実施例２を示す図であって、本発明を適用した制震用金属板１０１が配設された建築構造物４の例を示している。より詳細には、建築構造物４における下階２から上階３に至るまでの縦断面構成を拡大して示している。

この建築構造物４では、下階２側に、水平方向に延在する下階横枠１１と、鉛直方向に沿って延在する下階縦枠１２とが備えられている。そして、下階横枠１１と下階縦枠１２との間が、床根太１４等を介して互いに接合されている。また、下階横枠１１の上面には、上階３の床根太１４が接合され、更にこの床根太１４の上面には上階３の床板１５が取り付けられている。
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。

上記構成を有する建築構造物４には、本発明を適用した制震用金属板１０１が用いられている。この制震用金属板１０１では、金属板１４１Ｐの相対変位方向Ａの中央位置の上下に、上階縦枠１７及び下階縦枠１２に接合するための第２接合部１４７が割り当てられている。

本実施例２の制震用金属板１０１の構造について説明する。この制震用金属板１０１は、上階縦枠１７及び床根太１４間を接合する第１制震部材１０１Ａと、床根太１４及び下階縦枠１２間を接合する第２制震部材１０１Ｂとを連結部１０１ａにおいて一体に繋げた構成の一枚鋼板である。なお、符号１７６は一対の補強部材を示す。

第１制震部材１０１Ａは、上階縦枠１７及び床根太１４間を接合し、これら上階縦枠１７及び床根太１４間の鉛直方向に沿った相対変位に応じたエネルギー吸収性能を発揮する。そして、この第１制震部材１０１Ａは、上階縦枠１７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（振動吸収部）と；を備える。第１接合部１４６及び第２接合部１４７のそれぞれが、前記相対変位方向Ａに略平行な帯状をなしている。
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。

第２接合部１４７は、この第２接合部１４７に複数形成されたファスナー挿通孔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）を上階縦枠１７に固定することで、上階縦枠１７に対して接合される。
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。

第２制震部材１０１Ｂは、床根太１４及び下階縦枠１２間を接合し、これら床根太１４及び下階縦枠１２間の鉛直方向に沿った相対変位に応じたエネルギー吸収性能を発揮する。なお、以下、上記第１制震部材１０１Ａと同じ構成要素には同一符号を付して説明する。
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接合部１４７は、この第２接合部１４７に複数形成されたファスナー挿通孔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）を下階縦枠１２に固定することで、下階縦枠１２に対して接合される。
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。

本実施例２においては、前記対象部材４３に相当するものが上階縦枠１７及び下階縦枠１２であり、前記対象部材４２に相当するものが床根太１４となる。

図９Ａに示すように、相対変位方向Ａに沿って建築構造物４が振動した場合には、前記制震用金属板１と同様の作用効果を得ることが可能となる。
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。

本実施例２の変形例を図１０Ａに示す。なお、以下の説明では、図９Ａで説明した構成との相違点を中心に説明し、それ以外は図９Ａの構成と同じであるとして重複する説明を省略する。
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。

なお、図１０Ｂに示すように、第１制震部材１０１Ａにおける各減衰部１４８間の領域１４７ａと、第２制震部材１０１Ｂにおける各減衰部１４８間の領域１４７ａとの双方を通るように、例えばリブ等の棒鋼からなる補強部材１７５を更に備えて補強していてもよい。これにより、中小規模の地震が発生した場合や、風による負荷を受けた場合に、制震用金属板１０１を高剛性の帯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、弾性変形域の範囲内において抵抗力を向上させることが可能となる。また、大地震が発生した場合においては、上述したように引張応力と圧縮応力の繰り返し荷重に対して各減衰部１４８を塑性化させることにより、耐震効果を発揮させることが可能となる。

図１１は、本発明を適用した制震用金属板３０１が配設された建築構造物７の例を示しており、より詳細には、建築構造物７における土台の梁２０１の近傍を拡大して示している。

この建築構造物７の土台側には、水平方向に延在する梁２０１と横枠２０２とが設けられており、これら梁２０１及び横枠２０２が互いに接合されている。また、横枠２０２上より上階へ向けて鉛直方向に延在する縦枠２０３がさらに備えられている。そして、制震用金属板３０１を介して梁２０１と縦枠２０３とが互いに接合されている。

本実施例３の制震用金属板３０１の構造について説明する。この制震用金属板３０１は、梁２０１及び縦枠２０３間を接合し、これら梁２０１及び縦枠２０３間の鉛直方向に沿った相対変位に応じたエネルギー吸収性能を発揮する。そして、この制震用金属板３０１は、梁２０１に接合される第２接合部３４７と；縦枠２０３に接合される第１接合部３４６と；第１接合部３４６と第２接合部３４７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３６５が形成された２列の減衰部３４８（振動吸収部）と；を備える。第１接合部３４６及び第２接合部３４７のそれぞれが、前記相対変位方向Ａに略平行な帯状をなしている。

第２接合部３４７の両側に隣接して、減衰部３４８が一対設けられている。そして、これら減衰部３４８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３５０がさらに設けられている。さらに、これら延長部３５０の各端部に連続してかつ、相対変位方向Ａに沿って第１接合部３４６が設けられている。なお、前記伝達経路は、第２接合部３４７と各減衰部３４８と各延長部３５０と第１接合部３４６とを結ぶ経路となっている。

第２接合部３４７は、この第２接合部３４７に複数形成されたファスナー挿通孔３１２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）を梁２０１に固定することで、梁２０１に対して接合される。一方、第１接合部３４６は、この第１接合部３４６に複数形成されたファスナー挿通孔３１１に挿通した前記ファスナーを縦枠２０３に固定することで、縦枠２０３に対して接合される。

なお、本実施例３において、制震用金属板３０１に対する前記対象部材４２は縦枠２０３に相当する一方、前記対象部材４３は土台の梁２０１に相当する。
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σ_Ｐ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σ_ｘが負荷されることになる。そして、この応力σ_ｘと、第２接合部３４７に負荷される応力σ_Ｑ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。

図１２Ａ及び図１２Ｂは、本発明を適用した制震用金属板４０１が配設された鋼管柱１００の例を示している。この鋼管柱１００は、断面四角形状かつ所定の板厚を有する一対の鋼管１０１Ｐを、４枚の制震用金属板４０１で互いに連結することにより構成されている。すなわち、各鋼管１０１Ｐの４側面のそれぞれに対して制震用金属板４０１を１枚ずつ設けることで、各鋼管１０１Ｐの端部間を接合している。

本実施例４の制震用金属板４０１の構造について説明する。この制震用金属板４０１は、一方の鋼管１０１Ｐに対して取り付けられる第１制震部材４０１Ａと、他方の鋼管１０１Ｐに対して取り付けられる第２制震部材４０１Ｂとが一体に繋がった一枚鋼板である。なお、符号４７６は、一対の帯状の補強部材（リブ等の棒鋼）を示す。

第１制震部材４０１Ａは、前記一方の鋼管１０１Ｐに対して接合される第１接合部４４７と；この第１接合部４４７の両側に配置されてかつ、複数のスリット４６５が形成された一対の減衰部４４８（振動吸収部）と；これら減衰部４４８の両外側より相対変位方向Ａに沿って延在する延長部４５０と；を備える。
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。

そして、これら第１制震部材４０１Ａ及び第２制震部材４０１Ｂは、それぞれの延長部４５０同士が突き合うことで、一枚の鋼板をなしている。なお、本実施例４における前記伝達経路は、第１接合部４４７と各減衰部４４８と各延長部４５０と各延長部４５０ａと各減衰部４４８ａと第２接合部４４７ａとを結ぶ経路となっている。なお、第１接合部４４７及び第２接合部４４７ａのそれぞれが、前記相対変位方向Ａに略平行な帯状をなしている。

第１接合部４４７は、この第１接合部４４７に複数形成されたファスナー挿通孔４８７に挿通したファスナー（ボルト、ドリルネジ、ネジなどの締結部材）を前記一方の鋼管１０１Ｐに固定することで、前記一方の鋼管１０１Ｐに対して接合される。
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。

その結果、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、相対変位方向Ａに沿って各鋼管１０１Ｐが振動した場合には、制震効果を発揮させることが可能となる。
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。

本実施例４では、鋼管１０１Ｐの各面それぞれに制震用金属板４０１を設けているため、鋼管１０１Ｐに生じるあらゆる方向の振動に対して、この制震用金属板４０１が上述した作用効果を奏し、振動エネルギーの抑制に寄与することになる。但し、鋼管１０１Ｐの４側面全部に制震用金属板４０１を設けずに、一部の側面のみに取り付けてもよい。また、本実施例４では、各延長部４５０が補強部材４７６により補強されている場合を例に挙げているが、これら補強部材４７６を省略してもよい。

図１２Ｃは、上記実施例４で説明した制震用金属板４０１を２枚、一対の梁５６１間の接合に用いた例を示している。梁５６１は、断面四角形状又はＨ形状でかつ所定の板厚を有し、互いに隣接する一対の梁５６１間を連結する。

各制震用金属板４０１は、それらの第１接合部４４７が一方の梁５６１に対してファスナー（ボルト、ドリルネジ、ネジなどの締結部材）で固定されるとともに、それらの第２接合部４４７ａが他方の梁５６１に対してファスナーで固定されることで、一対の梁５６１間を連結する。

その結果、図１２Ｃに示すように相対変位方向Ａに沿って梁５６１が振動した場合には、上記実施例４と同様の制震効果を発揮させることが可能となる。

本実施例５では、梁５６１の上下面のそれぞれに制震用金属板４０１を設けている。その結果、梁５６１に対して生じる上下の曲げ方向の振動に対して、この制震用金属板４０１が上述した作用効果を奏し、振動エネルギーの抑制に寄与する。但し、梁５６１の上下面の双方に制震用金属板４０１を設ける構成のみに限定されず、一方の面のみに取り付けてもよい。また、本実施例５では、各延長部４５０が補強部材４７６により補強されている場合を例に挙げているが、これら補強部材４７６を省略してもよい。

図１３〜図１４Ｂは、図１１を用いて説明した実施例３の制震用金属板３０１を用いた制震用ダンパー６１０を示している。

この制震用ダンパー６１０は、一対の鋼管柱６２２と、一対の梁材６２３とにより構成される四角形の区画に対し、その対角線上に沿ったＸ字状に配設されるものである。各鋼管柱６２２と各梁材６２３と間のの各交差部には、接合部材６２５がそれぞれ設けられている。これら接合部材６２５は、それぞれ溶接又はボルト接合等により、それぞれ強固に固定されている。

制震用ダンパー６１０は、その一端が各接合部材６２５の何れかに取り付けられ、また、他端が他の制震用ダンパー６１０のブレース６３１に取り付けられている。図１４Ａは、制震用ダンパー６１０の一端側における接合部材６２５への取り付けを示している。図１４Ｂは、互いに隣接するブレース６３１間における制震用金属板３０１の接合を示している。

制震用ダンパー６１０は、ブレース６３１と制震用金属板３０１とにより構成されている。即ち、この制震用ダンパー６１０は、ブレース６３１とその両端に接続された制震用金属板３０１とで１単位を構成する。図１４Ａに示す形態においては、制震用金属板３０１の第１接合部３４６が、接合部材６２５に取り付けられ、また、第２接合部３４７が、ブレース６３１に取り付けられている。そして相対変位方向Ａに沿って振動が生じた場合に、上述したメカニズムに基づいて振動エネルギー吸収を実現する。

一方、各ブレース６３１間の接合箇所においては、図１４Ｂに示すように、一方のブレース６３１に対して制震用金属板３０１の第２接合部３４７が接合し、他方のブレース６３１に対して制震用金属板３０１の第１接合部３４６が接合されている。そして相対変位方向Ａに沿って振動が生じた場合に、上述したメカニズムに基づいて振動エネルギー吸収を実現する。

本発明によれば、特に、非常に狭小な隙間に配設可能であり、しかも建築構造物の様々な箇所に応用可能である制震用金属板、並びにこれを使用した建築構造物を提供することができる。

１，１０１，３０１，４０１ 制震用金属板
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)

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
   ことを特徴とする制震用金属板。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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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