JP4732975B2 - Brace-type viscoelastic damper mounting structure - Google Patents
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Description
本発明は、軽量鉄骨構造である建物の軸組フレーム内に、地震等の外力による震動を減衰させる粘弾性ダンパーをKブレース状に取り付けるための構造に関する。 The present invention relates to a structure for attaching a viscoelastic damper in a K brace shape to attenuate a vibration caused by an external force such as an earthquake in a framework frame of a building having a lightweight steel structure.
住宅等の建物においては、柱と横架材とから形成される軸組フレーム内に、外管とその外管内に同軸で遊挿される内管と、外管と内管との間に貼着される粘弾性体とからなる粘弾性ダンパーをKブレース状に架設して、加振時の外管と内管との相反方向への動作に伴う粘弾性体の剪断変形により震動エネルギーの吸収を図る制震構造がよく用いられる。このブレース型粘弾性ダンパーと軸組フレームとの取付構造としては、例えば特許文献1に示すように、柱の外周部に固着した補強プレートや定着部材に、ガセットプレートを介してピン接合する構造が知られている。
また、他の取付構造としては、特許文献2に開示の如く、軸組フレームの仕口部に固定されたガセットプレートに、ダンパー側の鋼板プレートを高力ボルトによって摩擦接合する構造も知られている。
In a building such as a house, an outer tube, an inner tube that is loosely inserted into the outer tube, and an outer tube and an inner tube are attached in a frame frame formed of columns and horizontal members. A viscoelastic damper consisting of a viscoelastic body is installed in a K-brace shape, and the vibration energy is absorbed by shear deformation of the viscoelastic body due to the reciprocal movement of the outer tube and inner tube during vibration. Damping structures are often used. As an attachment structure between the brace viscoelastic damper and the frame assembly, for example, as shown in
As another mounting structure, as disclosed in
前者のピン接合の場合、粘弾性ダンパーと軸組フレームとに高い寸法精度が要求され、コストアップに繋がる。また、後者の高力ボルトによる構造は、接合強度を確保するためにある程度の接合長さが必要となるため、逆にダンパー部(粘弾性体部分)の長さに制約を受けるおそれがある。かといって強度確保のためにボルトを大きくするとフレームの厚み内に収まらない。これは軽量鉄骨構造の場合でも同様で、特に軽量鉄骨構造の軸組フレームでは、柱としてC型鋼を開口部をフレーム内に向けて用いることがあるため、このC型鋼と二重管である粘弾性ダンパーとの連結に補強用等の中間部材を多く介在させる必要があって接合部が複雑化しやすく、ダンパー部の長さの確保と接合部のコンパクト化との達成は困難となっている。 In the case of the former pin joint, high dimensional accuracy is required for the viscoelastic damper and the shaft frame, leading to an increase in cost. In addition, since the latter structure using high-strength bolts requires a certain joining length in order to secure joining strength, there is a possibility that the length of the damper part (viscoelastic body part) is constrained. However, if the bolts are enlarged to ensure strength, they will not fit within the thickness of the frame. This is the same in the case of a lightweight steel structure. In particular, in a frame structure of a lightweight steel structure, a C-shaped steel may be used as a column with an opening portion in the frame. It is necessary to intervene many intermediate members for reinforcement or the like in the connection with the elastic damper, so that the joint portion is easily complicated, and it is difficult to ensure the length of the damper portion and to make the joint portion compact.
そこで、本発明は、粘弾性ダンパーが二重管でもダンパー部の長さを最大限確保でき、而も低コスト且つコンパクトな構成で軽量鉄骨構造の軸組フレームへの好適な取付が可能となるブレース型粘弾性ダンパーの取付構造を提供することを目的としたものである。 Therefore, the present invention can secure the maximum length of the damper portion even if the viscoelastic damper is a double pipe, and can be suitably attached to a lightweight steel frame frame with a low-cost and compact configuration. An object of the present invention is to provide a mounting structure for a brace-type viscoelastic damper.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、粘弾性ダンパーにおける外管側の端部に、一対の外管取付金具を、間に所定の隙間が形成される状態で差し込み固定する一方、内管側の端部に、板状の内管取付金具を固定して、軸組フレームにおける一方の柱の上下端側では、フレームの厚み方向で所定間隔をおいて一対の挟持金具を夫々フレーム面と平行に固定する一方、他方の柱の中間部位には、フレーム面と平行に中間金具を固定して、粘弾性ダンパーを、外管取付金具で中間金具を挟ませて両者を高力ボルトで接合する一方、内管取付金具を挟持金具で直接或いは間接的に挟ませて両者を高力ボルトで接合することで、軸組フレーム内でK状に架設させることを特徴とするものである。
なお、本発明で挟持金具が固定される「一方の柱の上下端側」は、当該柱と横架材との仕口部近傍で当該柱のみに挟持金具を設ける場合と、当該柱と横架材とに跨って挟持金具を設ける場合とを含む。
請求項2に記載の発明は、請求項1の目的に加えて、接合部の信頼性をより高めるために、外管取付金具は、横断面コ字状の一対の金具を、開放側が互いに外向きとなる背中合わせで配置した構成としたものである。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2の目的に加えて、軸組フレーム側での良好な作業性や施工性を維持するために、挟持金具の互いの対向面に、横断面コ字状の一対の接合金具を、間にフレーム面と平行な所定の隙間が形成されるように配置して、接合金具によって内管取付金具を挟ませるようにしたものである。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の何れかの目的に加えて、強度を維持しつつ軽量化が得られる中間金具を得るために、中間金具を、粘弾性ダンパーの軸方向で粘弾性ダンパー側から柱側へ行くに従って幅が徐々に広くなる一対の接合部を上下軸対称に形成した板状体としたものである。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a pair of outer tube fittings are inserted and fixed in a state where a predetermined gap is formed between ends of the viscoelastic damper on the outer tube side. On the other hand, a plate-shaped inner tube mounting bracket is fixed to the end portion on the inner tube side, and a pair of sandwiching brackets are provided at predetermined intervals in the frame thickness direction on the upper and lower ends of one column in the frame assembly frame. Are fixed in parallel with the frame surface, while an intermediate bracket is fixed in the middle of the other column in parallel with the frame surface, the viscoelastic damper is clamped, and the intermediate bracket is sandwiched between the outer tube mounting brackets. While joining with a high-strength bolt, the inner pipe mounting bracket is sandwiched directly or indirectly with a clamping bracket, and both are joined with a high-strength bolt, so that it is installed in a K-shape within the shaft frame. Is.
Note that the “upper and lower ends of one column” to which the clamp is fixed in the present invention is the case where the clamp is provided only on the column in the vicinity of the joint between the column and the horizontal member. Including a case where a clamp is provided across the frame.
In addition to the object of the first aspect, the second aspect of the invention provides the outer tube mounting bracket with a pair of U-shaped brackets whose open sides are mutually external. It is configured to be arranged back to back in the direction.
In order to maintain good workability and workability on the side of the frame frame, in addition to the object of
In addition to the object of any one of
請求項1に記載の発明によれば、二重管の粘弾性ダンパーでも最小限の構成で軸組フレームへの取付が可能となるため、接合部がフレーム厚み内でコンパクトに収まってダンパー部の長さを最大限確保でき、必要な減衰性能を維持可能となる。特に、予め粘弾性ダンパーの外管と内管とに取付金具を固定してあるので、現場での作業が簡略化し、施工性も良好となる。よって、コンパクト化と併せてコストダウンも期待できる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加えて、金具の断面積を狭いフレーム厚み内でも大きく確保でき、接合部の信頼性が高まる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2の効果に加えて、柱にC型鋼が使用される場合でもその開口部を避けて挟持金具を配置できる。よって、柱を大梁に取り付けるための空間(ボルト止め等のための作業領域)を確保でき、作業性や施工性を損なうことがない。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至3の何れかの効果に加えて、粘弾性ダンパーの軸方向における強度を維持しつつ軽量化も可能な中間金具が得られる。
According to the first aspect of the present invention, since even a double tube viscoelastic damper can be attached to the frame frame with a minimum configuration, the joint portion is compactly accommodated within the frame thickness, and the damper portion The maximum length can be secured and the necessary damping performance can be maintained. In particular, since the mounting bracket is fixed to the outer tube and the inner tube of the viscoelastic damper in advance, the work on site is simplified and the workability is also improved. Therefore, cost reduction can be expected together with downsizing.
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect, the cross-sectional area of the metal fitting can be secured large even within a narrow frame thickness, and the reliability of the joint portion is increased.
According to invention of
According to the fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of any one of the first to third aspects, an intermediate fitting that can be reduced in weight while maintaining the strength of the viscoelastic damper in the axial direction can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の取付構造で用いる粘弾性ダンパーの一例を示す説明図、図2はその拡大横断面図で、粘弾性ダンパー1は、横断面矩形状の外管2と、その外管2より一回り小さい横断面矩形状で、外管2に一端側から同軸で部分的に遊挿される内管3と、両管2,3の重合部分で両管2,3間の全面に介在されて両管2,3との対向面が接着される粘弾性体(ここではスチレン系、図1,2で網状に示す)4とを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a viscoelastic damper used in the mounting structure of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross sectional view thereof, and a
外管2は、コ字状に折曲形成した一対の金具5,5の開放側を向かい合わせにして、長手方向の全長に亘って延設されたフランジ6,6同士をボルトで接合したもので、後述する軸組フレームへの取付端部には、横断面コ字状の一対の外管取付金具7,7を、夫々開放側が外向きとなる背中合わせにした状態で差し込み、外管2の内面に溶接して取付端部から突出させている。この状態で、背中合わせの外管取付金具7,7の間には、後述するガセットプレート24が挿通可能な隙間が形成される。8,8は、各外管取付金具7の中心線上に設けられたボルト孔である。
The
一方、内管3の軸組フレームへの取付端部にも、内管取付金具10が連結されている。この内管取付金具10は、中心線上にボルト孔11,11を穿設した平板のプレートで、内管3の端部から両短手側面の中央に形成された切り込み9,9に差し込まれた状態で溶接されて、取付端部から突出している。
こうして外管2及び内管3に夫々取付金具7,10を固定し、全面に防錆処理を施しておけば、ブレースユニットとして後加工することなく現場でそのまま取り付けできる。
On the other hand, the inner pipe fitting 10 is also connected to the end of the
If the
図3は、粘弾性ダンパー1,1を取り付けた軸組フレーム20を示す正面図で、軽量鉄骨構造の住宅に用いられる。この軸組フレーム20は、開口側を向かい合わせに配置したC型鋼である左右一対の柱21,21と、同じく開口側を向かい合わせに配置したC型鋼で、柱21,21の上端間及び下端間に架設される一対の横架材22,22とを有し、フレーム面の上下に粘弾性ダンパー1,1を上下軸対称となるように架設したいわゆるKブレースと称される構造となっている。ここでは、各粘弾性ダンパー1の内管3側の内管取付金具10が、左側の柱21の上下端に、挟持金具となるガセットプレート23を介して夫々連結され、外管2側の一対の外管取付金具7,7が、右側の柱21の中間部位に、中間金具となるガセットプレート24を介して連結される。25は、ガセットプレート24と左側の柱21の中間部位との間で水平に架設されて両者を連結する中桟である。
FIG. 3 is a front view showing the
左側の柱21に設けられるガセットプレート23は、図4に示すように、柱21の内面側でフレームの厚み方向で所定間隔をおいてフレーム面と平行に一対溶接され、ガセットプレート23,23の間に、横断面コ字状の一対の接合金具26,26を、夫々開放側が外向きとなる背中合わせにした状態でブレース方向に向けて配置して、夫々ガセットプレート23の対向面に溶接している。この状態で、接合金具26,26の間には、内管3の内管取付金具10が挿通可能な隙間が形成される。なお、各接合金具26には内管取付金具10のボルト孔11,11と対応する位置にボルト孔27,27が並設されている。
よって、内管3は、内管取付金具10を接合金具26,26の間に差し込んで高力ボルト28,28で両金具を緊締することで、ガセットプレート23に接合されることになる。
As shown in FIG. 4, a pair of
Therefore, the
一方、外管2は、図5に示すように、外管取付金具7,7の間にガセットプレート24を差し込んで連結される。ガセットプレート24は、粘弾性ダンパー1の軸方向で粘弾性ダンパー1側から柱21側へ行くに従って幅が徐々に広くなる一対の接合部24a,24aを上下軸対称に形成した板状体となっており、この接合部24aにおいて外管取付金具7のボルト孔8と対応する位置にボルト孔29,29が形成されているため、外管取付金具7,7とガセットプレート24とを高力ボルト30,30で緊締することで、外管2がガセットプレート24に接合されることになる。
こうして一対の粘弾性ダンパー1,1が架設された軸組フレーム20においては、地震等によってフレームの面方向で水平な外力が反復して加わると、上下の粘弾性ダンパー1,1には軸方向に圧縮力と引張力とが交互に作用して、外管2と内管3とが相反する軸方向へ動作する。この動作によって粘弾性体4を剪断変形させて減衰作用を生じさせることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
In the
このように、上記形態の粘弾性ダンパー1の取付構造によれば、粘弾性ダンパー1における外管2側の端部に、一対の外管取付金具7,7を、間に所定の隙間が形成される状態で差し込み固定する一方、内管3側の端部に、板状の内管取付金具10を固定して、軸組フレーム20における一方の柱21の上下端側では、フレームの厚み方向で所定間隔をおいて一対のガセットプレート23,23を夫々フレーム面と平行に固定する一方、他方の柱21の中間部位には、フレーム面と平行にガセットプレート24を固定して、粘弾性ダンパー1,1を、外管取付金具7,7でガセットプレート24を挟ませて両者を高力ボルト30で接合する一方、内管取付金具10をガセットプレート23,23で接合金具26,26を介して間接的に挟ませて両者を高力ボルト28で接合するようにしたことで、二重管の粘弾性ダンパー1でも最小限の構成で軸組フレーム20への取付が可能となるため、接合部がフレーム厚み内でコンパクトに収まってダンパー部の長さを最大限確保でき、必要な減衰性能を維持可能となる。特に、予め粘弾性ダンパー1の外管2と内管3とに取付金具7,10を固定してあるので、現場での作業が簡略化し、施工性も良好となる。よって、コンパクト化と併せてコストダウンも期待できる。
Thus, according to the attachment structure of the
特にここでは、ガセットプレート23,23の互いの対向面に、横断面コ字状の一対の接合金具26,26を、間にフレーム面と平行な所定の隙間が形成されるように配置して、接合金具26,26によって内管取付金具10を挟ませるようにしたことで、柱21に使用されるC型鋼の開口部を避けてガセットプレート23,23を配置できる。よって、柱21をH鋼等の大梁に取り付けるための空間(ボルト止め等のための作業領域)を確保でき、作業性や施工性を損なうことがない。
さらに、外管取付金具7や接合金具26を、横断面コ字状の一対の金具を、開放側が互いに外向きとなる背中合わせで配置したものとしているので、金具の断面積を狭いフレーム厚み内でも大きく確保でき、接合部の信頼性が高まる。
加えて、中間金具となるガセットプレート24を、粘弾性ダンパー1の軸方向で粘弾性ダンパー1側から柱21側へ行くに従って幅が徐々に広くなる一対の接合部24a,24aを上下軸対称に形成した板状体としたことで、柱21との接合側の幅が広く確保される一方、中桟25が接合される側が三角形状にえぐれるように切除される。よって、粘弾性ダンパー1の軸方向における強度を維持しつつ軽量化も可能となる。
In particular, here, a pair of
Further, since the outer
In addition, the pair of
なお、上記形態では、柱にC型鋼を用いた軸組フレームに本発明の取付構造を適用しているが、他の型鋼を用いた軸組フレームであっても同様に本発明の採用は可能である。例えば図6に示す軸組フレーム40は、角形パイプを用いた一対の柱41,41間に粘弾性ダンパー1,1をKブレース状に架設させたもので、間仕切り壁に用いられる。
この軸組フレーム40では、図3の軸組フレーム20のように大梁への取付作業性を考慮する必要がないため、図7に示すように、ガセットプレート23,23をフレームの厚み方向で図3よりも狭い間隔で柱41に溶接して、ガセットプレート23,23の間に内管3の内管取付金具10を差し込んで直接高力ボルト28,28で接合している。外管2側の取付は図3の形態と同じである。
この変更例によれば、内管3側にガセットプレート23と内管取付金具10とを接合する接合金具26,26が不要となるので、図3の形態よりも部品点数が削減されてよりコスト面で有利となる。
In the above embodiment, the mounting structure of the present invention is applied to a frame frame using C-shaped steel as a column. However, the present invention can be similarly applied to a frame frame using other type steel. It is. For example, a
In this
According to this modified example, the joining
一方、粘弾性ダンパーは、横断面矩形状の管体に限らず、横断面円形等の他の断面形状の管体を使用しても差し支えない。また、外管は一対の金具同士をリベット接合や溶接によって形成してもよいし、内管のように一つの管体で形成しても良い。さらに粘弾性体も管体間の全面に限らず、一部で接着させるようにすることもできる。
加えて、外管取付金具や内管取付金具と粘弾性ダンパー側への固定も溶接に限らず、高力ボルトや通常のボルト、リベット等の他の固定手段を用いることができる。
On the other hand, the viscoelastic damper is not limited to a tube having a rectangular cross section, and a tube having another cross section such as a circular cross section may be used. Further, the outer tube may be formed by rivet joining or welding between a pair of metal fittings, or may be formed by a single tube like the inner tube. Further, the viscoelastic body is not limited to the entire surface between the tube bodies, but may be bonded to a part thereof.
In addition, the fixing to the outer tube mounting bracket, the inner tube mounting bracket and the viscoelastic damper side is not limited to welding, and other fixing means such as a high-strength bolt, a normal bolt, and a rivet can be used.
そして、外管側の外管取付金具や内管側の接合金具も、横断面コ字状に限定するものではなく、台形状や平板状、角形パイプ等、適宜採用可能である。
同様に、挟持金具及び中間金具も平板状のプレートに限らず、強度が必要な場合は両端を折り返した横断面コ字状としたり、扁平な角形パイプを用いたりする等、適宜変更して差し支えない。
また、外管取付金具及び内管取付金具と軸組フレーム側への固定も、高力ボルトに限らず、本数を増やしたり複数列で緊締したりすることで通常のボルトに代える等、適宜設計変更できる。なお、接合金具の省略が可能であることは図6の変更例からも明らかである。
Further, the outer tube-side outer tube fitting and the inner tube-side fitting are not limited to a U-shaped cross section, and can be appropriately adopted such as a trapezoidal shape, a flat plate shape, and a square pipe.
Similarly, the holding metal fittings and intermediate metal fittings are not limited to flat plates, and if strength is required, they may be changed as appropriate, such as a U-shaped cross section with both ends folded back or using flat rectangular pipes. Absent.
In addition, fixing to the outer tube mounting bracket and inner tube mounting bracket and the shaft frame side is not limited to high-strength bolts, but can be appropriately designed to increase the number of bolts or tighten them in multiple rows to replace normal bolts. Can change. In addition, it is clear from the modified example of FIG. 6 that the joint metal fitting can be omitted.
1・・粘弾性ダンパー、2・・外管、3・・内管、4・・粘弾性体、7・・外管取付金具、10・・内管取付金具、20,40・・軸組フレーム、21,41・・柱、22・・横架材、23,24・・ガセットプレート、26・・接合金具、28,30・・高力ボルト。
1 ・ ・
Claims (4)
前記粘弾性ダンパーにおける前記外管側の端部に、一対の外管取付金具を、間に所定の隙間が形成される状態で差し込み固定する一方、前記内管側の端部に、板状の内管取付金具を固定して、
前記軸組フレームにおける一方の柱の上下端側では、フレームの厚み方向で所定間隔をおいて一対の挟持金具を夫々フレーム面と平行に固定する一方、他方の柱の中間部位には、フレーム面と平行に中間金具を固定して、
前記粘弾性ダンパーを、前記外管取付金具で前記中間金具を挟ませて両者を高力ボルトで接合する一方、前記内管取付金具を前記挟持金具で直接或いは間接的に挟ませて両者を高力ボルトで接合することで、前記軸組フレーム内でK状に架設させることを特徴とするブレース型粘弾性ダンパーの取付構造。 An outer tube, an inner tube partially inserted coaxially with the outer tube, and a viscoelastic body between the overlapping portions of both the tubes and the opposite surfaces of the two tubes are bonded to each other, A viscoelastic damper that shears and deforms the viscoelastic body by an operation in the opposite axial direction to the inner tube to cause a damping action is installed in a K-shape in a frame assembly formed by a column and a horizontal member. Brace-type viscoelastic damper mounting structure for
A pair of outer tube fittings are inserted and fixed to the outer tube side end of the viscoelastic damper in a state where a predetermined gap is formed therebetween, while the inner tube side end is formed into a plate-like shape. Fix the inner pipe mounting bracket,
On the upper and lower ends of one column in the frame frame, a pair of clamping brackets are fixed in parallel with the frame surface at a predetermined interval in the thickness direction of the frame, while the frame surface is positioned at the middle portion of the other column. Fix the intermediate bracket in parallel with
The viscoelastic damper is sandwiched between the intermediate fitting with the outer pipe fitting and joined with a high-strength bolt, while the inner pipe fitting is directly or indirectly pinched with the clamping fitting to increase the height of both. A brace-type viscoelastic damper mounting structure, wherein the brace-type viscoelastic damper is installed in a K-shape in the shaft frame by joining with a force bolt.
The intermediate metal fitting is a plate-like body in which a pair of joint portions whose width gradually increases in the axial direction of the viscoelastic damper from the viscoelastic damper side to the column side are formed symmetrically in the vertical axis. A brace-type viscoelastic damper mounting structure according to any one of the above.
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