JP5380920B2 - 制震壁取付構造及び該制震壁取付構造を具備した建物 - Google Patents

Description

本発明は、柱間の壁空間に制震壁を配設した制震壁取付構造及び該制震壁取付構造を具備した建物に関する。

特開２０００−７３６１２号公報 特開２００１−２９５４９６号公報 特開平１０−２５９６７６号公報

水平方向で隣接された一対の柱及び鉛直方向で隣接された上下梁で囲まれる壁空間に制震壁を配設し、この制震壁により建物の制震を行わせる技術は、特許文献１及び２等に記載されている。

特許文献１は、箱体を下階大梁に、箱体に挿入される中板を上階大梁に夫々連結した制震壁を開示し、特許文献２は、同じく、粘性体容器を下部鉄骨フレームに、粘性体容器に挿入される内部鋼板を上部鉄骨フレームに夫々連結した制震壁を開示している。

特許文献１及び２に開示のいずれの制震壁でも、箱体又は粘性体容器（以下、容器という）は、その水平方向幅と略同幅をもって下階大梁又は下部鉄骨フレーム（以下、下側水平部材という）に、中板又は内部鋼板（以下、抵抗板という）は、その水平方向幅と略同幅をもって上階大梁又は上部鉄骨フレーム（以下、上側水平部材という）に夫々連結されている。

ところで、水平方向で隣接された一対の柱と鉛直方向で隣接された下側水平部材及び上側水平部材とで囲まれる壁空間を有効に利用して大きな制震機能を得るために、壁空間一杯に容器及び抵抗板を設置し、これらを下側水平部材及び上側水平部材に夫々連結すると、一対の柱に連結された下側水平部材及び上側水平部材には、塑性領域が形成されなくなる結果、制震作動において下側水平部材及び上側水平部材と一対の柱との連結部に極端な応力集中が生じて、下側水平部材及び上側水平部材と一対の柱との連結部に早期の損壊が生じる虞がある。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、壁空間を有効に利用し得て、しかも、大きな制震機能を得ることができ、下側水平部材及び上側水平部材のうちの少なく一方と一対の柱との連結部での極端な応力集中を避けることができて、連結部での早期の損壊を低減できる制震壁取付構造及び該制震壁取付構造を具備した建物を提供することにある。

本発明の制震壁取付構造は、水平方向に互いに離れて且つ隣接されて配されていると共に鉛直方向に伸びた一対の鉛直柱と、一対の鉛直柱が連結されていると共に水平方向に伸びた下側水平部材と、この下側水平部材よりも上方に離れて配されていると共に一対の鉛直柱及び下側水平部材と共に壁空間を形成しており、且つ、一対の鉛直柱が連結されていると共に水平方向に伸びた上側水平部材と、壁空間に配されていると共に水平方向に伸びた下端部及びこの下端部に対して壁空間の面内で水平方向に可動であって水平方向に伸びた上端部を有し、且つ、下端部に対する壁空間の面内での水平方向の上端部の移動で当該移動に対する減衰力を発生する制震壁と、制震壁の下端部を下側水平部材に連結すると共に制震壁の上端部を上側水平部材に連結する連結手段とを具備しており、制震壁は、水平方向における鉛直方向に伸びた両端部の夫々で当該両端部の夫々に対面する鉛直柱に水平方向の小隙間をもって近接しており、連結手段は、前記小隙間の水平方向の幅よりも大きな水平方向の幅を有した大隙間をもって一対の鉛直柱の夫々に対して対面している水平方向における両端部を有した取付体を有しており、取付体は、その両端部間の水平方向に伸びるその縁部で下側水平部材及び上側水平部材の一方に固着されており、制震壁は、取付体を介して下側水平部材及び上側水平部材の一方に連結されている。

本発明の制震壁取付構造によれば、連結手段は、小隙間の水平方向の幅よりも大きな水平方向の幅を有した大隙間をもって一対の鉛直柱の夫々に対して対面している水平方向における両端部を有した取付体を具備しており、取付体は、その両端部間の水平方向に伸びるその縁部で下側水平部材及び上側水平部材の一方に固着されているために、両柱と下側水平部材及び上側水平部材の一方に固着された取付体の縁部の水平方向の端部との間において、下側水平部材及び上側水平部材の一方に小隙間の水平方向の幅よりも大きな水平方向の長さをもった塑性領域を形成できる結果、地震、風等による下側水平部材及び上側水平部材の一方と両柱との連結部での極端な応力集中を避けることができて、連結部での早期の損壊を低減できる上に、水平方向において壁空間を一杯に占める制震壁を用いることができるために、壁空間を有効に利用し得て、しかも、大きな制震機能を得ることができる。

本発明の制震壁取付構造において、下側水平部材は下梁からなり、連結手段の取付体は、下方の縁部で下梁に固着されており、制震壁は、その下端部で取付体を介して下梁に連結されていてもよく、この場合、連結手段は、前記小隙間の水平方向の幅よりも大きな水平方向の幅を有した大隙間をもって一対の鉛直柱の夫々に対して対面している水平方向における両端部を有した他の取付体を有しており、他の取付体は、その両端部間の水平方向に伸びるその縁部で下側水平部材及び上側水平部材の他方に固着されており、制震壁は、他の取付体を介して下側水平部材及び上側水平部材の他方に連結されており、上側水平部材は上梁からなり、連結手段の他の取付体は、上方の縁部で上梁に固着されており、制震壁は、その上端部で他の取付体を介して上梁に連結されていてもよい。

一方、上側水平部材は上梁からなり、連結手段の取付体は、上方の縁部で上梁に固着されており、制震壁は、その上端部で取付体を介して上梁に連結されていてもよく、この場合は、連結手段は、前記小隙間の水平方向の幅よりも大きな水平方向の幅を有した大隙間をもって一対の鉛直柱の夫々に対して対面している水平方向における両端部を有した他の取付体を有しており、他の取付体は、その両端部間の水平方向に伸びるその縁部で下側水平部材及び上側水平部材の他方に固着されており、制震壁は、他の取付体を介して下側水平部材及び上側水平部材の他方に連結されており、下側水平部材は下梁からなり、連結手段の他の取付体は、下方の縁部で下梁に固着されており、制震壁は、その下端部で他の取付体を介して下梁に連結されていてもよい。

本発明の制震壁取付構造において、制震壁は、容器と、容器の内部に収容された粘性体と、粘性体に浸漬されていると共に容器の内部に挿入された抵抗板とを有しており、制震壁の下端部は、容器の底板であり、制震壁の上端部は、抵抗板の上端部であってもよいが、本発明は、斯かる粘性体の粘性剪断抵抗を用いた制震壁に代えて又はこれと共に、一方の摩擦板と、この一方の摩擦板に摩擦接触する他方の摩擦板とを有した摩擦板の摩擦抵抗を用いた制震壁であってもよい。

大隙間は、好ましい例では、小隙間の水平方向の幅の１．５倍より大きい水平方向の幅をもっており、他の好ましい例では、一対の鉛直柱の水平方向の内法間隔の１／１０以上であって１／３を超えない幅、他のより好ましい例では、一対の鉛直柱の水平方向の内法間隔の１／５以上であって１／４を超えない幅をもっている。

本発明において、制震壁取付構造を建物の下階とこの下階に上下方向において隣接する上階とに連続して設ける場合には、下階の上側水平部材は、上階の下側水平部材となってもよく、また、基礎のすぐ上の建物の階に制震壁取付構造を設ける場合には、下側水平部材は、基礎部材からなっていてもよい。

本発明によれば、壁空間を有効に利用し得て、しかも、大きな制震機能を得ることができ、下側水平部材及び上側水平部材のうちの少なく一方と一対の柱との連結部での極端な応力集中を避けることができて、連結部での早期の損壊を低減できる制震壁取付構造及び該制震壁取付構造を具備した建物を提供することができる。

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

本例の制震壁取付構造１を具備した建物２は、事務所ビル、高層ビル等であって、各階に又は必要に応じて特定の階に当該制震壁取付構造１を具備している。

制震壁取付構造１は、水平方向Ｈに互いに離れて且つ隣接されて配されていると共に鉛直方向Ｖに伸びた一対の鉛直柱１１及び１２と、一対の鉛直柱１１及び１２が連結されていると共に水平方向Ｈに伸びた下側水平部材としての下梁１３と、下梁１３よりも上方に離れて隣接して配されていると共に一対の鉛直柱１１及び１２及び下梁１３と共に壁空間１４を形成しており、且つ、一対の鉛直柱１１及び１２が連結されていると共に水平方向Ｈに伸びた上側水平部材としての上梁１５と、壁空間１４に配されていると共に水平方向Ｈに伸びた下端部１６及び下端部１６に対して壁空間１４の面内で水平方向Ｈに可動であって水平方向Ｈに伸びた上端部１７を有し、且つ、下端部１６に対する壁空間１４の面内での水平方向Ｈの上端部１７の移動で当該移動に対する減衰力を発生する制震壁１８と、制震壁１８の下端部１６を下梁１３に連結すると共に制震壁１８の上端部１７を上梁１５に連結する連結手段１９とを具備している。

鉛直柱１１及び１２の夫々は、Ｈ形鋼又はＩ形鋼からなっており、その一方のフランジ２１及び２２が互いに対面するように基礎上に立設されている。

下梁１３は、鉛直柱１１及び１２と同様にＨ形鋼又はＩ形鋼からなってそのフランジ２５及び２６並びにウェブ２７に溶接された補強リブ２８により補強されており、水平方向Ｈの一方の端部２９で鉛直柱１１のフランジ２１に、水平方向Ｈの他方の端部３０で鉛直柱１２のフランジ２２に夫々溶接等により固着されて鉛直柱１１及び１２に連結されている。

上梁１５は、下梁１３と同様にＨ形鋼又はＩ形鋼からなってそのフランジ３５及び３６並びにウェブ３７に溶接された補強リブ３８により補強されており、水平方向Ｈの一方の端部３９で鉛直柱１１のフランジ２１に、水平方向Ｈの他方の端部４０で鉛直柱１２のフランジ２２に夫々溶接等により固着されて鉛直柱１１及び１２に連結されている。

制震壁１８が配される壁空間１４は、鉛直柱１１のフランジ２１と鉛直柱１２のフランジ２２と下梁１３のフランジ２６と上梁１５のフランジ３５とで囲まれている。

制震壁１８は、上端４５が外部に開放された容器４６と、容器４６の内部４７に収容された粘性体４８と、粘性体４８に浸漬されていると共に容器４６の内部４７に挿入された抵抗板４９と、複数の補強部材５０とを有している。

容器４６は、水平方向Ｈに対して直交する方向において互いに対面した一対の広幅側板５５及び５６と、水平方向Ｈにおいて互いに対面していると共に一対の広幅側板５５及び５６に溶接された一対の狭幅側板５７及び５８と、広幅側板５５及び５６並びに狭幅側板５７及び５８に溶接されていると共に制震壁１８の下端部１６となる底板５９とを有しており、広幅側板５５及び５６と狭幅側板５７及び５８と底板５９とに囲まれて粘性体４８を収容する内部４７が形成されており、広幅側板５５及び５６を補強する補強部材５０は、水平方向Ｈに伸びて広幅側板５５及び５６の夫々に溶接されて広幅側板５５及び５６の夫々に固着されている。

抵抗板４９は、広幅側板５５及び５６、狭幅側板５７及び５８並びに底板５９の内面に隙間をもって粘性体４８に浸漬されて容器４６の内部４７に挿入された抵抗板本体６５と、容器４６の内部４７から上端４５を介して容器４６の外部に配された抵抗板本体６５の上縁６６に溶接等により固着されていると共に容器４６外に配されて制震壁１８の上端部１７となる取付フランジ部材６７とを有している。

制震壁１８は、水平方向Ｈにおける鉛直方向Ｖに伸びた両端部である狭幅側板５７及び５８の夫々で当該狭幅側板５７及び５８の夫々に対面する鉛直柱１１及び１２のフランジ２１及び２２に水平方向Ｈの小隙間６８をもって近接しており、水平方向Ｈの狭幅側板５７から狭幅側板５８までの距離は、制震壁１８全体における水平方向Ｈの最大幅となっている。

連結手段１９は、制震壁１８の下端部１６である容器４６の底板５９を下梁１３に連結する下側連結機構７１と、制震壁１８の上端部１７である抵抗板４９の取付フランジ部材６７を上梁１５に連結する上側連結機構７２とを具備している。

下側連結機構７１は、小隙間６８の水平方向Ｈの幅よりも大きな水平方向Ｈの幅Ｄを有した大隙間７７をもって一対の鉛直柱１１及び１２のフランジ２１及び２２の夫々に対して対面している水平方向Ｈにおける鉛直方向Ｖに伸びた両端部７５及び７６を有していると共に両端部７５及び７６間の水平方向Ｈに伸びる下方の縁部７８で下梁１３のフランジ２６に溶接等により固着された下側の取付体７９と、取付体７９に対して鉛直方向Ｖに隙間をもって配されていると共に制震壁１８の下端部１６である底板５９に溶接等により固着されたガセットプレート８０と、一方ではガセットプレート８０に、他方では取付体７９に夫々複数のボルト８１により固定されていると共にガセットプレート８０及び取付体７９に重ね合わされてガセットプレート８０及び取付体７９を挟んだ一対のスプライトプレート８２と、ガセットプレート８０の水平方向Ｈの両端部及び底板５９に溶接等により固着されたフランジ８３及び８４と、フランジ８３及び８４の夫々及び底板５９に溶接等により固着された補強リブ８５及び８６とを具備している。

取付体７９は、縁部７８で下梁１３のフランジ２６に溶接等により固着されていると共に一対のスプライトプレート８２に挟まれて当該一対のスプライトプレート８２に複数のボルト８１により固定されている板体９１と、板体９１の水平方向Ｈにおける鉛直方向Ｖに伸びた両端に溶接等により固着されていると共に取付体７９の両端部７５及び７６となるフランジ９２及び９３とを具備している。

フランジ９２及び９３によって規定される取付体７９の両端部７５及び７６は、鉛直方向Ｖに伸びている代わりに、斜めに伸びていてもよく、取付体７９は、下方の縁部７８で小隙間６８の水平方向Ｈの幅よりも大きな水平方向Ｈの幅Ｄを有した大隙間７７もって一対の鉛直柱１１及び１２のフランジ２１及び２２の夫々に対して対面していればよい。

上側連結機構７２は、小隙間６８の水平方向Ｈの幅よりも大きな水平方向Ｈの幅Ｄを有した大隙間９７をもって一対の鉛直柱１１及び１２のフランジ２１及び２２の夫々に対して対面している水平方向Ｈにおける鉛直方向Ｖに伸びた両端部９５及び９６を有していると共に両端部９５及び９６間の水平方向Ｈに伸びる上方の縁部９８で上梁１５のフランジ３５に溶接等により固着された下側の取付体９９と、取付体９９に対して鉛直方向Ｖに隙間をもって配されていると共に制震壁１８の上端部１７である取付フランジ部材６７に溶接等により固着されたガセットプレート１００と、一方ではガセットプレート１００に、他方では取付体９９に夫々複数のボルト１０１により固定されていると共にガセットプレート１００及び取付体９９に重ね合わされてガセットプレート１００及び取付体９９を挟んだ一対のスプライトプレート１０２と、ガセットプレート１００の水平方向Ｈの両端部及び取付フランジ部材６７に溶接等により固着されたフランジ１０３及び１０４と、フランジ１０３及び１０４の夫々及び取付フランジ部材６７に溶接等により固着された補強リブ１０５及び１０６とを具備している。

取付体９９は、縁部９８で上梁１５のフランジ３５に溶接等により固着されていると共に一対のスプライトプレート１０２に挟まれて当該一対のスプライトプレート１０２に複数のボルト１０１により固定されている板体１１１と、板体１１１の水平方向Ｈにおける鉛直方向Ｖに伸びた両端に溶接等により固着されていると共に取付体９９の両端部９５及び９６となるフランジ１１２及び１１３とを具備している。

フランジ１１２及び１１３によって規定される取付体９９の両端部９５及び９６は、鉛直方向Ｖに伸びている代わりに、斜めに伸びていてもよく、取付体９９は、上方の縁部９８で小隙間６８の水平方向Ｈの幅よりも大きな水平方向Ｈの幅Ｄを有した大隙間９７をもって一対の鉛直柱１１及び１２のフランジ２１及び２２の夫々に対して対面していればよい。

以上のようにして制震壁１８は、その下端部１６で取付体７９、ガセットプレート８０及びスプライトプレート８２を介して下梁１３に、その上端部１７で取付体９９、ガセットプレート１００及びスプライトプレート１０２を介して上梁１５に夫々連結されている。

大隙間７７及び９７は、小隙間６８の水平方向Ｈの幅ｄの１．５倍より大きい水平方向Ｈの幅Ｄをもっていても、また、好ましくは、一対の鉛直柱１１及び１２の水平方向Ｈの内法間隔の１／１０以上であって１／３を超えない幅をもって、より好ましくは、１／５以上であって１／４を超えない幅をもっていてもよく、更には、大隙間７７及び９７は、互いに同じ水平方向Ｈの幅Ｄをもっていても又は互いに異なる水平方向Ｈの幅Ｄをもっていてもよい。一例として、内法間隔が２５５０ｍｍの鉛直柱１１及び１２間に幅２０００ｍｍ及び高さ２６１０ｍｍの制震壁１８を配置する場合、大隙間７７及び９７は６００ｍｍとされ、小隙間６８は２７５ｍｍとされ、他の例として、内法間隔が２２５０ｍｍの鉛直柱１１及び１２間に同じく幅２０００ｍｍ及び高さ２６１０ｍｍの制震壁１８を配置する場合、大隙間７７及び９７は４５０ｍｍとされ、小隙間６８は１２５ｍｍとされる。

以上の制震壁取付構造１を具備した建物２では、地震、風等により下梁１３に対する上梁１５の水平方向Ｈの振動において、容器４６に対して抵抗板４９が水平方向Ｈに振動され、抵抗板４９の振動により粘性体４８が粘性剪断されて、この粘性体４８の粘性剪断による剪断抵抗で、容器４６に対する抵抗板４９の水平方向Ｈの振動、延いては下梁１３に対する上梁１５の水平方向Ｈの振動が減衰され、而して、建物２の地震、風等による水平方向Ｈの振動が早期に減衰されて、地震による建物２の損壊及び風等による建物２の不快な揺れを回避できる。

ところで、制震壁取付構造１では、連結手段１９は、小隙間６８の水平方向Ｈの幅ｄよりも大きな水平方向Ｈの幅Ｄを有した大隙間７７及び９７をもって一対の鉛直柱１１及び１２の夫々に対して対面している水平方向Ｈにおける両端部７５及び７６並びに９５及び９６を有した取付体７９及び９９を具備しており、取付体７９及び９９は、両端部７５及び７６並びに９５及び９６間の水平方向Ｈに伸びるその縁部７８及び９８で下梁１３及び上梁１５の夫々に固着されているために、鉛直柱１１及び１２と下梁１３及び上梁１５に固着された取付体７９及び９９の縁部７８及び９８の水平方向Ｈの両端部７５及び７６並びに９５及び９６との間において、下梁１３及び上梁１５の夫々に小隙間６８の水平方向Ｈの幅よりも大きな水平方向の長さ（幅Ｄに相当）をもった塑性領域を形成できる結果、地震、風等による下梁１３に対する上梁１５の水平方向Ｈの振動において下梁１３及び上梁１５の夫々と鉛直柱１１及び１２との溶接部などの連結部での極端な応力集中を避けることができて、連結部での早期の損壊を低減できる上に、水平方向Ｈにおいて壁空間１４を一杯に占める制震壁１８を用いることができるために、壁空間１４を有効に利用し得て、しかも、大きな制震機能を得ることができる。

本発明の実施の形態の好ましい例の一部断面説明図である。 図１に示すＩＩ−ＩＩ線矢視断面説明図である。

符号の説明

１ 制震壁取付構造
２ 建物
１１、１２ 鉛直柱
１３ 下梁
１４ 壁空間
１５ 上梁
１６ 下端部
１７ 上端部
１８ 制震壁
１９ 連結手段

Claims (6)

1. 水平方向に互いに離れて且つ隣接されて配されていると共に鉛直方向に伸びた一対の鉛直柱と、一対の鉛直柱が連結されていると共に水平方向に伸びた下側水平部材と、この下側水平部材よりも上方に離れて配されていると共に一対の鉛直柱及び下側水平部材と共に壁空間を形成しており、且つ、一対の鉛直柱が連結されていると共に水平方向に伸びた上側水平部材と、壁空間に配されていると共に水平方向に伸びた下端部及びこの下端部に対して壁空間の面内で水平方向に可動であって水平方向に伸びた上端部を有し、且つ、下端部に対する壁空間の面内での水平方向の上端部の移動で当該移動に対する減衰力を発生する制震壁と、制震壁の下端部を下側水平部材に連結すると共に制震壁の上端部を上側水平部材に連結する連結手段とを具備しており、制震壁は、水平方向における鉛直方向に伸びた両端部の夫々で当該両端部の夫々に対面する鉛直柱に水平方向の小隙間をもって近接しており、連結手段は、前記小隙間の水平方向の幅よりも大きな水平方向の幅を有した大隙間をもって一対の鉛直柱の夫々に対して対面している水平方向における両端部を有した一方及び他方の取付体を具備しており、一方の取付体は、その両端部間の水平方向に伸びるその縁部で下側水平部材及び上側水平部材の一方に固着されており、他方の取付体は、その両端部間の水平方向に伸びるその縁部で下側水平部材及び上側水平部材の他方に固着されており、制震壁は、一方の取付体を介して下側水平部材及び上側水平部材の一方に連結されていると共に他方の取付体を介して下側水平部材及び上側水平部材の他方に連結されており、各大隙間は、下側水平部材及び上側水平部材と一対の柱との各連結部での応力集中を避けるべく、小隙間の水平方向の幅の１．５倍より大きく且つ一対の鉛直柱の水平方向の内法間隔の１／１０以上であって１／３を超えない水平方向の幅をもっている制震壁取付構造。
2. 下側水平部材は下梁からなり、連結手段の一方の取付体は、下方の縁部で下梁に固着されており、制震壁は、その下端部で一方の取付体を介して下梁に連結されている請求項１に記載の制震壁取付構造。
3. 上側水平部材は上梁からなり、連結手段の他方の取付体は、上方の縁部で上梁に固着されており、制震壁は、その上端部で他方の取付体を介して上梁に連結されている請求項１又は２に記載の制震壁取付構造。
4. 制震壁は、容器と、容器の内部に収容された粘性体と、粘性体に浸漬されていると共に容器の内部に挿入された抵抗板とを有しており、制震壁の下端部は、容器の底板であり、制震壁の上端部は、抵抗板の上端部である請求項１から３のいずれか一項に記載の制震壁取付構造。
5. 大隙間は、一対の鉛直柱の水平方向の内法間隔の１／５以上であって１／４を超えない幅をもっている請求項１から４のいずれか一項に記載の制震壁取付構造。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の制震壁取付構造を具備した建物。

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