JP5486278B2 - 粘弾性ダンパの取付方法 - Google Patents

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本発明は、粘弾性ダンパの取付方法に関する。
架構に設けられる鋼材ダンパとしては、鋼板を用いた鋼製耐震壁や、波形鋼板を用いた鋼製耐震壁(例えば、特許文献1)が知られている。
また、粘弾性ダンパと鋼材ダンパを直列に連結した複合型ダンパが提案されている(例えば、特許文献2)。この複合型ダンパには、粘弾性ダンパの変形量が所定値以上になったときに、粘弾性ダンパの変形量を制限して鋼材ダンパに外力を伝達するストッパが設けられている。従って、風や交通振動等の小振幅振動を粘弾性ダンパで効率的に吸収できる一方で、大地震等の大振幅振動に対しては高剛性の鋼材ダンパに外力を伝達することにより、架構の過大変形を抑制することができる。
ここで、特許文献2には、ストッパの一例としてストッパピンが開示されている。このストッパピンは、当該ストッパピンよりも直径が大きいピン孔を貫通しており、ストッパピンの外壁とピン孔の内壁との間に形成された隙間(クリアランス)の範囲内で粘弾性体が変形可能となっている。このクリアランスは数ミリ程度に設定されるのが一般的であり、施工誤差等によるクリアランスの変動が問題視されている。例えば、鉄骨梁と鉄骨柱とを溶接接合して架構を構築する場合、溶接熱によって鉄骨梁に軸縮みが生じた結果、粘弾性ダンパの取付位置に誤差が生じて、上記したクリアランスが変動する場合がある。この対策として、鉄骨梁と鉄骨柱とを溶接する際に、一時的にクリアランスにスペーサを設けることが考えられる。これにより、クリアランスの変動がスペーサで抑制され、また、溶接熱による鉄骨梁の軸縮みに対して高剛性の鋼材ダンパが抵抗するため、鉄骨梁の軸縮みが抑制される。しかしながら、この対策では以下の問題を解決することができない。即ち、鉄骨梁と鉄骨柱との溶接時に発生する溶接熱が粘弾性ダンパに伝わり、粘弾性体が変形したり、劣化したりする恐れがあり、粘弾性ダンパの性能が低下してしまう。
特開2004−19271号公報 特開2005−264713号公報
本発明は、上記の事実を考慮し、粘弾性ダンパの性能低下を抑制しつつ、ストッパ手段が鋼製耐震壁に外力を伝達するタイミングの変動を低減することを目的とする。
請求項1に記載の粘弾性ダンパの取付方法は、第1部材と、第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間で保持される粘弾性体と、前記第1部材と前記第2部材との水平方向の相対変位量が所定値以上になったときに、前記第1部材と前記第2部材との水平方向の相対変位を規制するストッパ手段と、を有する粘弾性ダンパを架構に取り付ける粘弾性ダンパの取付方法であって、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との間に設けられた仮部材で、該上部鉄骨梁と該鋼製耐震壁とを連結する仮部材連結工程と、前記鋼製耐震壁が連結された前記上部鉄骨梁を鉄骨柱の間に配置し、該鉄骨柱に前記上部鉄骨梁の端部をそれぞれ溶接すると共に、前記鉄骨柱の間に架設された下部鉄骨梁に前記鋼製耐震壁を接合して前記架構を構築する架構構築工程と、前記仮部材を撤去すると共に、前記上部鉄骨梁と前記鋼製耐震壁との間に前記粘弾性ダンパを配置し、前記第1部材及び前記第2部材をそれぞれ前記上部鉄骨梁及び前記鋼製耐震壁に固定する粘弾性ダンパ取付工程と、を備えている。
上記の構成によれば、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁とを仮部材で連結した状態で、上部鉄骨梁の端部を鉄骨柱にそれぞれ溶接する。即ち、先ず、粘弾性ダンパの替わりに仮部材で上部鉄骨梁と鋼製耐震壁とを連結した状態で、上部鉄骨梁の端部を鉄骨柱にそれぞれ溶接する。その後、仮部材を撤去し、上部鉄骨梁と鋼製耐震の間に弾性ダンパを配置して第1部材及び第2部材を上部鉄骨梁及び鋼製耐震壁にそれぞれ固定する。従って、溶接熱が粘弾性ダンパに伝わることがなく、粘弾性体の変形や劣化が防止される。
また、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁とを仮部材で連結した状態で、上部鉄骨梁の端部を鉄骨柱にそれぞれ溶接するため、溶接熱による上部鉄骨梁の軸縮みが抑制される。即ち、仮部材によって、溶接熱による上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との水平方向の相対変位が抑制されるため、第1部材及び第2部材を所定の位置関係で上部鉄骨梁及び鋼製耐震壁に固定することができる。
ここで、粘弾性ダンパでは、第1部材と第2部材の水平方向の相対変位が所定値以上になったときに、ストッパ手段によって第1部材と第2部材との相対変位が規制され、鋼製耐震壁に外力が伝達されるように構成されている。従って、第1部材及び第2部材を上部鉄骨梁及び鋼製耐震壁にそれぞれ固定したときに、第1部材と第2部材との位置関係がずれると、ストッパ手段が水平方向の相対変位を規制する第1部材と第2部材との相対変位量(所定値)が変動し、鋼製耐震壁に外力を伝達するタイミングがずれてしまう。これに対して、本発明は前述したように、第1部材及び第2部材を所定の位置関係で上部鉄骨梁及び鋼製耐震壁に固定することができる。従って、ストッパ手段が水平方向の相対変位を規制する第1部材と第2部材との相対変位量(所定値)の変動を低減することができ、所定範囲内のタイミングで鋼製耐震壁に外力を伝達することができる。
請求項2に記載の粘弾性ダンパの取付方法は、請求項1に記載の粘弾性ダンパの取付方法において、前記上部鉄骨梁の上にスラブが構築された後に、前記粘弾性ダンパ取付工程を行う。
上記の構成によれば、上部鉄骨梁の上にスラブが構築された後に、粘弾性ダンパ取付工程を行う。即ち、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁とを仮部材で連結した状態で、上部鉄骨梁の上にスラブを構築する。
ここで、上部鉄骨梁の上にスラブが構築されると、スラブの重量によって上部鉄骨梁が撓む結果、上部鉄骨梁の湾曲した部位が鋼製耐震壁に対して水平方向へ相対変位しようとする。しかしながら、本発明では、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁とを仮部材で連結しているため、撓みによる上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との水平方向の相対変位が抑制される。従って、第1部材及び第2部材を所定の位置関係で上部鉄骨梁及び鋼製耐震壁に固定することができ、ストッパ手段が水平方向の相対変位を規制する第1部材と第2部材との相対変位量(所定値)の変動を低減することができる。
請求項3に記載の粘弾性ダンパの取付方法は、請求項1又は請求項2に記載の粘弾性ダンパの取付方法において、前記鋼製耐震壁と前記上部鉄骨梁との間には、前記鋼製耐震壁と前記上部鉄骨梁とを連結し、該上部鉄骨梁から前記仮部材へ導入される鉛直荷重を低減する支持部材が設けられる。
上記の構成によれば、鋼製耐震壁と上部鉄骨梁との間には、鋼製耐震壁と上部鉄骨梁とを連結する支持部材が設けられている。この支持部材によって、上部鉄骨梁から仮部材へ導入される鉛直荷重が低減されている。従って、仮部材の撤去作業が容易となるため、施工性が向上する。
また、支持部材によって上部鉄骨梁の撓みが抑制されるため、撓みによる上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との水平方向の相対変位が抑制されると共に、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との間隔(鉛直方向の相対変位)の変動が抑制される。従って、第1部材及び第2部材を所定の位置関係で上部鉄骨梁及び鋼製耐震壁に固定することができる。よって、ストッパ手段が水平方向の相対変位を規制する第1部材と第2部材との相対変位量(所定値)の変動を低減することができる。
請求項4に記載の粘弾性ダンパの取付方法は、請求項3に記載の粘弾性ダンパの取付方法において、前記鋼製耐震壁が、鋼板と、該鋼板の上端部に設けられ前記仮部材が連結される端部フランジと、前記鋼板の板面に設けられ上下方向に延びる補剛リブと、を備え、前記支持部材が、前記補剛リブの上方に設けられる。
上記の構成によれば、鋼製耐震壁を構成する鋼板の板面には、上下方向に延びる補剛リブが設けられている。この補剛リブによって鋼板に面外剛性が付与され、鋼製耐震壁のせん断座屈耐力が大きくされている。
ここで、補剛リブの上方に支持部材を設けたことにより、即ち、補剛リブに連続するように支持部材を設けたことにより、上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との間隔(鉛直方向の相対変位)の変動が抑制されると共に、支持部材によって補剛リブが拘束される。従って、鋼製耐震壁のせん断座屈耐力が大きくなるため、鋼製耐震壁の耐震性能、制振性能が向上する。
請求項5に記載の粘弾性ダンパの取付方法は、請求項1〜4の何れか1項に記載の粘弾性ダンパの取付方法において、前記第1部材及び前記第2部材が、前記架構の面外方向に対向し、前記ストッパ手段が、前記第1部材及び前記第2部材にそれぞれ形成された貫通孔に貫通されると共に、該貫通孔の内壁との間に隙間を形成するピン部材を有し、前記貫通孔の内壁には、前記第1部材と前記第2部材との水平方向の相対変位量が所定値以上になったときに前記ピン部材が当たる鉛直面が形成されている。
上記の構成によれば、ストッパ手段が、ピン部材を有している。ピン部材は、第1部材及び第2部材にそれぞれ形成された貫通孔に貫通されている。また、ピン部材と貫通孔の内壁との間には隙間が形成されており、貫通孔内をピン部材が移動可能となっている。これにより、貫通孔が許容する範囲内で第1部材と第2部材との相対変位が許容され、第1部材と第2部材との間で保持された粘弾性体が変形可能となっている。一方、ピン部材が貫通孔の内壁に当たると、第1部材と第2部材との水平方向の相対変位が規制され、鋼製耐震壁に外力が伝達されるように構成されている。
ここで、貫通孔には、第1部材と第2部材との水平方向の相対変位量が所定値以上となったときに、ピン部材が当たる鉛直面が形成されている。従って、上部鉄骨梁の撓みや、鉄骨柱の軸縮みにより、ピン部材が貫通孔内を上下方向へ移動しても、鉛直面とピン部材との距離が増減しない。従って、ストッパ手段が水平方向の相対変位を規制する第1部材と第2部材との相対変位量(所定値)の変動を低減することができる。
請求項6に記載の粘弾性ダンパの取付方法は、請求項4に記載の粘弾性ダンパの取付方法において、前記鋼板が、波形鋼板である。
上記の構成によれば、鋼板が波形鋼板とされている。波形鋼板は、平板状の鋼板と比較して変形性能(せん断変形性能)に優れ、せん断座屈耐力が大きいという機械的性質を有している。従って、波形鋼板のせん断座屈を抑制する補剛リブ等の板厚や数を減らすことができる。また、波形鋼板は、折り筋と直交する方向の剛性が弱いというアコーディオン効果を有している。従って、波形鋼板の折り筋を横方向にして鋼製耐震壁を架構に取り付けた場合、平板状の鋼板と比較して、上部鉄骨梁及び下部鉄骨梁の曲げ変形を拘束する拘束力が減少するため、架構の変形性能が向上する。また、上部鉄骨梁から波形鋼板へ導入される軸力が小さくなるため、鋼製耐震壁の耐震性能、制振性能が向上する。
本発明は、上記の構成としたので、粘弾性ダンパの性能低下を抑制しつつ、ストッパ手段が鋼製耐震壁に外力を伝達するタイミングの変動を低減できる。
本発明の第1実施形態に係る粘弾性ダンパが取り付けられた架構を示す立面図である。 図1の1−1線断面図である。 図1の2−2線断面図である。 第1実施形態に係る粘弾性ダンパの分解斜視図である。 第1実施形態に係る粘弾性ダンパの作動状態を示す立面図であり、(A)は作動前の状態を示し、(B)は作動後の状態を示している。 (A)は第1実施形態に係る粘弾性ダンパの取付方法を説明する図であり、倒れた波形鋼板耐震壁を上から見た図であり、(B)は第1実施形態に係る仮部材を示す斜視図である。 第1実施形態に係る粘弾性ダンパの取付方法を説明する図であり、施工中の架構を示す立面図である。 第1実施形態に係る粘弾性ダンパの取付方法を説明する図であり、施工中の架構を示す立面図である。 第1実施形態に係る粘弾性ダンパが取り付けられた架構を示す立面図である。 第1実施形態に係る粘弾性ダンパの取付方法の変形例を説明する図であり、施工中の架構を示す立面図である。 第1実施形態に係るストッパ手段の変形例の作動状態を示す立面図であり、(A)は作動前の状態を示し、(B)、(C)は作動後の状態を示している。 第1実施形態に係る仮部材の変形例を示す、図1の2−2線断面図に相当する図である。 第1実施形態に係る仮部材の変形例を示す斜視図である。 本発明の第2実施形態に係る粘弾性ダンパの取付方法を説明する図であり、施工中の架構を示す立面図である。 本発明の第2実施形態に係る粘弾性ダンパが取り付けられた架構を示す立面図である。 本発明の第3実施形態に係る粘弾性ダンパが取り付けられた架構を示す立面図である。 図16の9−9線断面図である。 本発明の第4実施形態に係る粘弾性ダンパが取り付けられた架構を示す立面図である。 図18の8−8線断面図である。 第1、第2実施形態に係る波形鋼板の変形例を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第1実施形態について説明する。
<架構の構成>
図1には、波形鋼板耐震壁(鋼製耐震壁)14と粘弾性ダンパ16が取り付けられた建物の架構12が示されている。架構12は、左右の鉄骨柱18、20と、上下の上部鉄骨梁22、下部鉄骨梁24とから構成されたラーメン構造とされている。H形鋼からなる上部鉄骨梁22及び下部鉄骨梁24は、角形鋼管からなる鉄骨柱18、20の間に架設されており、その両端部が鉄骨柱18、20の仕口部に設けられたダイアフラム26にそれぞれ溶接で接合されている。
なお、鉄骨柱18、20は角形鋼管に限らず、丸形鋼管、H形鋼、CFT(Concrete Filled Steel Tube)でも良い。また、上部鉄骨梁22及び下部鉄骨梁24もH形鋼に限らず、I形鋼、C形鋼、T形鋼等でも良い。
<波形鋼板耐震壁の構成>
図1〜図3に示されるように、波形鋼板耐震壁14は、波形鋼板28及び枠体30を備えている。波形鋼板28は、鋼板を波形形状に折り曲げて形成されており、その折り筋を横(折り筋の向きを横方向)にして架構12の構面に配置されている。波形鋼板28の材料としては、普通鋼(例えば、SM490、SS400等)や低降伏点鋼(例えば、LY225等)等が用いられる。
波形鋼板28の左右の端部には、鋼製の縦フランジ32A、32Bがそれぞれ設けられている。この縦フランジ32A、32Bは板状に形成されており、波形鋼板28の左右の縦辺に沿って溶接で接合されている。また、縦フランジ32A、32Bは、波形鋼板28の上方へ延出し、その上端部が上部鉄骨梁22のフランジ22Aに溶接で接合されている。また、縦フランジ32A、32Bの延出量は、後述する仮部材68の高さよりも大きくされている。これにより、波形鋼板耐震壁14を立てたときに、上部鉄骨梁22が横フランジ34Aによって支持され、上部鉄骨梁22から仮部材68へ導入される鉛直荷重が低減されている。
波形鋼板28の上下の端部には、鋼製の横フランジ34A、34Bがそれぞれ設けられている。この横フランジ34A、34Bは板状に形成されており、波形鋼板28の上下の横辺に沿って溶接で接合されている。横フランジ34A、34Bの端部は縦フランジ32A、32Bに突き当てられ、溶接で接合されている。これらの横フランジ34A、34B及び縦フランジ32A、32Bによって、波形鋼板28の外周を囲む枠体30が構成されている。
なお、縦フランジ32A、32B及び横フランジ34A、34Bは板状に限らず、H形鋼、L形鋼、T形鋼、C形鋼等でも良い。
波形鋼板28の板面には、波形鋼板28に面外剛性を付与する一つ以上(図1では、4つ)の補剛リブ36が設けられている。これらの補剛リブ36は鋼板からなり、水平方向(波形鋼板28の折り筋方向)に間隔を空けて波形鋼板28の板面に溶接されると共に、上下方向(波形鋼板28の折り筋と直交する方向)に延びている。また、補剛リブ36の上端部及び下端部は横フランジ34A、34Bに突き当てられ、溶接で接合されている。
なお、補剛リブ36は、一方の長辺が波形形状に成形された2つの板材を波形鋼板28の両板面に嵌め合わせて溶接しても良いし、所定位置で分断された波形鋼板28の間に補剛リブ36を配置し、当該補剛リブ36の両面に、分断された波形鋼板28を溶接しても良い。
図3に示されるように、波形鋼板28の下端部に接合された横フランジ34Bには、鋼製の接合プレート38が設けられている。この接合プレート38は下部鉄骨梁24に向かって突設されている。一方、下部鉄骨梁24のフランジ24Aには、鋼製の裏当てプレート40が設けられている。この裏当てプレート40は、横フランジ34Bに向かって突設されている。接合プレート38は、裏当てプレート40に重ねられると共に、下部鉄骨梁24のフランジ24Aに突き当てられ、溶接で接合されている。また、裏当てプレート40の上端部は、接合プレート38に溶接で接合されており、これにより、接合プレート38の溶接歪が低減されている。
なお、裏当てプレート40は適宜省略可能である。また、接合プレート38と下部鉄骨梁24のフランジ24Aとを溶接せずに、接合プレート38と裏当てプレート40とを高力ボルト等で接合しても良い。
<粘弾性ダンパの構成>
図1に示されるように、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間には、一つ以上(図1では、5つ)の粘弾性ダンパ16が配置されている。図3及び図4に示されるように、粘弾性ダンパ16は、上部鉄骨梁22に固定される一対の外側アングル(第1部材)42と、波形鋼板耐震壁14に固定される一対の内側アングル(第2部材)44と、これらの外側アングル42と内側アングル44の間で保持される粘弾性体46と、を備えている。
内側アングル44はL型鋼からなり、フランジ44Bを下にして各々のウェブ44A同士を重ね合わせ、断面T形になるように溶接で接合されている。内側アングル44の両側に配置された外側アングル42はL型鋼からなり、フランジ42Bを上にして各々のウェブ42Aを内側アングル44のウェブ44Aに対向させて配置されている。
外側アングル42のウェブ42Aと内側アングル44のウェブ44Aの間には、粘弾性体46がそれぞれ設けられている。即ち、ウェブ42A、44A、及び粘弾性体46が積層されている。粘弾性体46は板状に形成され、ウェブ42A、44Aに加硫接着等で固定されている。これにより、外側アングル42と内側アングル44とが相対変位したときに、粘弾性体46がせん断変形可能になっている。
ウェブ42A、44A及び粘弾性体46には、それぞれ貫通孔48、50、52(図4参照)が同軸又は略同軸上に形成されている。これらの貫通孔48、50、52に貫通された円柱形のストッパピン(ストッパ手段、ピン部材)54の両端部には、ゴムシート等からなる座金56が取り付けられている。また、ストッパピン54の両端部における側周面には環状溝54Aが形成されており、この環状溝54Aに係合される抜止めリング58によってストッパピン54が貫通孔48、50、52から抜け落ちないようになっている。
内側アングル44のウェブ44Aに形成された貫通孔48の内径はストッパピン54の外径と同一又は略同一とされている。一方、外側アングル42及び粘弾性体46に形成された貫通孔50、52の内径は、図5に示されるように、ストッパピン54の外径よりも大きくされており、ストッパピン54の水平方向両側の外壁と貫通孔50の内壁との間に隙間D、Dがそれぞれ形成され、ストッパピン54の上下方向両側の外壁と貫通孔50の内壁との間に隙間H、Hが形成されている。これにより、貫通孔50が許容する範囲内で、外側アングル42と内側アングル44とが上下方向及び水平方向(横方向)に相対変位可能となっている。
なお、外側アングル42と内側アングル44とは、貫通孔50の中心にストッパピン54が位置するように組み立てられ、即ち、隙間D、D及び隙間H、Hがそれぞれ等しくなるように組み立てられる。また、隙間D、D及び隙間H、Hは、粘弾性体46の許容せん断ひずみや、波形鋼板耐震壁14に外力を伝達するタイミングを考慮して適宜設計される。
また、本実施形態では、外側アングル42に形成された貫通孔50の内径をストッパピン54の外径よりも大きくしたが、外側アングル42及び内側アングル44に形成された貫通孔48、50(図4参照)の少なくとも一方の内径が、ストッパピン54の外径よりも大きければ良い。更に、貫通孔50は、少なくともストッパピン54の水平移動を許容できれば良い。即ち、貫通孔50は円形に限らず、水平方向へ延びる長孔としても良い。
上記のように構成された粘弾性ダンパ16は、外側アングル42のウェブ42Aと内側アングル44のウェブ44Aとが架構12の面外方向(図3において、矢印A方向)に対向するように、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に配置されている。換言すると、外側アングル42及び内側アングル44のウェブ42A、44Aと粘弾性体46の積層方向が、波形鋼板28の面外方向(矢印A方向)になるように、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に配置されている。
上部鉄骨梁22のフランジ22A、及び外側アングル42のフランジ42Bには複数のボルト孔61、63(図3参照)がそれぞれ形成されており、これらのボルト孔61、63に貫通されるボルト60及びナット62によって、上部鉄骨梁22に外側アングル42が固定されている。また、波形鋼板耐震壁14の横フランジ34A、及び内側アングル44のフランジ44Bには、複数のボルト孔65、67がそれぞれ形成されており、これらのボルト孔65、67を貫通するボルト64及びナット66によって波形鋼板耐震壁14に内側アングル44が固定されている。なお、上部鉄骨梁22のフランジ22A、及び波形鋼板耐震壁14の横フランジ34Aに形成されたボルト孔61、65は、後述する仮部材68を仮固定するためにも用いられる。
次に、波形鋼板耐震壁、及び粘弾性ダンパの作用について説明する。
図5(A)及び図5(B)に示されるように、風や地震等によって架構12に層間変形が生じると、波形鋼板耐震壁14に対して上部鉄骨梁22が水平方向に相対変位する。この結果、上部鉄骨梁22の固定された外側アングル42と波形鋼板耐震壁14に固定された内側アングル44とが水平方向(矢印B方向)に相対変位する。これにより、外側アングル42のウェブ42Aと内側アングル44のウェブ44Aとの間で保持された粘弾性体46がせん断変形し、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、架構12の振動が低減される。
一方、外側アングル42と内側アングル44の水平方向の相対変位量が大きくなり、ストッパピン54の水平移動量が隙間D又は隙間D(所定値)を越えると、貫通孔50の内壁にストッパピン54の外壁が当たり、外側アングル42と内側アングル44との水平方向の相対変位が規制される。この結果、粘弾性体46のせん断変形が規制されると共に、ストッパピン54を介して内側アングル44、波形鋼板耐震壁14に外力が伝達され、波形鋼板耐震壁14がせん断変形する。これにより、波形鋼板耐震壁14が外力に対して抵抗し、耐震性能を発揮する。また、外力に対して波形鋼板28が降伏するように設計することで、鋼材の履歴エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、波形鋼板耐震壁14が制振性能を発揮する。
従って、風や交通振動等の微小振動を粘弾性ダンパ16で吸収、低減する一方で、大地震時に、波形鋼板耐震壁14に外力を伝達して、耐震性能、制振性能を発揮させることができる。よって、耐震性能、制振性能を確保しつつ、居住性能を向上することができる。また、ストッパピン54によって、粘弾性体46のせん断変形が規制されるため、粘弾性体46の破損、損傷が抑制される。従って、粘弾性ダンパ16の長寿命化を図ることができる。
また、ストッパピン54の上下方向両側に形成された隙間H、Hにより、ストッパピン54が上下方向へ移動可能になっている。従って、高層建物において、風や地震等により高層建物に曲げ変形が生じた場合、外側アングル42と内側アングル44とが上下方向に相対変位する。これにより、外側アングル42と内側アングル44との間で保持された粘弾性体46がせん断変形し、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、架構12の振動が低減される。
更に、クリープ変形等の上部鉄骨梁22の撓みや鉄骨柱18、20の軸縮みに起因する外側アングル42と内側アングル44との上下方向の相対変位が、隙間H又は隙間Hで吸収される。従って、外側アングル42と内側アングル44の水平方向の相対変位が阻害されず、即ち、粘弾性体46のせん断変形が阻害されず、粘弾性ダンパ16の振動低減効果の低下が抑制される。
一方、外側アングル42と内側アングル44の上下方向の相対変位量が大きくなり、ストッパピン54の上下移動量が隙間H又は隙間Hを越えると、貫通孔50の内壁にストッパピン54の外壁が当たり、外側アングル42と内側アングル44との上下方向の相対変位が規制される。これにより、粘弾性体46のせん断変形が規制される。従って、粘弾性体46の破損、損傷が抑制され、粘弾性ダンパ16の長寿命化を図ることができる。
また、波形鋼板28は、平板状の鋼板と比較して変形性能(せん断変形性能)に優れ、せん断座屈耐力が大きいという機械的性質を有している。従って、波形鋼板28のせん断座屈を抑制する補剛リブ等の板厚や数を減らすことができる。また、波形鋼板28は、折り筋と直交する方向の剛性が弱いというアコーディオン効果を有している。従って、波形鋼板28の折り筋を横方向にして波形鋼板耐震壁14を架構12に取り付けた場合、平板状の鋼板と比較して、上部鉄骨梁22及び下部鉄骨梁24の曲げ変形を拘束する拘束力が減少するため、架構12の変形性能が向上する。また、上部鉄骨梁22から波形鋼板28へ導入される軸力が小さくなるため、波形鋼板耐震壁14の耐震性能、制振性能が向上する。
次に、粘弾性ダンパの取付方法の一例について説明する。
先ず、図6(A)に示されるように、上部鉄骨梁22と、波形鋼板耐震壁14と、粘弾性ダンパ16の替わりに一時的に設けられる仮部材68と、を地組みする。具体的には、図示せぬ架台上に、上部鉄骨梁22及び波形鋼板耐震壁14を倒した状態で並べ、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に設けられた一つ以上の(図6(A)では、3つ)の仮部材68で、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とを連結する(仮部材連結工程)。
仮部材68は、図6(B)に示されるように所定長さのH形鋼であり、ウェブ68Aと、当該ウェブ68Aの上下の端部に設けられたフランジ68Bと、を備えている。上下のフランジ68Bには複数のボルト孔70、72がそれぞれ形成されている。これらのフランジ68Bは、上部鉄骨梁22のフランジ22A及び波形鋼板耐震壁14の横フランジ34Aにそれぞれ重ねられ、ボルト60、64及びナット62、66により固定される。これにより、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とが連結され、水平方向の相対変位が規制される。従って、粘弾性ダンパ16を取り付けるための、上部鉄骨梁22のフランジ22Aに形成されたボルト孔61(図3参照)と、波形鋼板耐震壁14の横フランジ34Aに形成されたボルト孔65(図3参照)との水平方向の位置ずれが抑制される。
なお、仮部材68は、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14の水平方向の相対変位を規制できれば良く、上部鉄骨梁22を支持する必要はない。また、本実施形態では、上部鉄骨梁22の材軸方向の中央部に3つの仮部材68を取り付けたがこれに限らない。仮部材68の数は適宜変更可能である。
また、波形鋼板28の上方へ延出する縦フランジ32A、32Bの端部を、上部鉄骨梁22にそれぞれ溶接する。この縦フランジ32A、32Bによって上部鉄骨梁22が支持され、上部鉄骨梁22から仮部材68へ導入される鉛直荷重が低減される。従って、後述する仮部材68の撤去作業が容易となる。
なお、縦フランジ32A、32Bと上部鉄骨梁22との接合時期は特に制限がなく、必ずしも上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とを地組みする際に接合する必要はない。
次に、図7及び図8に示されるように、地組みした上部鉄骨梁22、波形鋼板耐震壁14、及び仮部材68を、図示せぬ揚重機等を用いて立てた状態で鉄骨柱18、20の間に配置する。そして、上部鉄骨梁22の両端部をそれぞれ鉄骨柱18、20の仕口部に設けられたダイアフラム26に溶接し、架構12を構築する。更に、波形鋼板耐震壁14の下端部に設けられた横フランジ34Bから突出する接合プレート38を、下部鉄骨梁24に溶接する(架構構築工程)。なお、本実施形態では、接合プレート38に発生する溶接歪を低減するために、接合プレート38を下部鉄骨梁24から突出する裏当てプレート40に重ね合わせて溶接等により仮止めしているが、裏当てプレート40は適宜省略可能である。また、図8中の点線は、溶接箇所を示している。
なお、図7に示されるように、鉄骨柱18、20の間には、予め下部鉄骨梁24を架設し、下部鉄骨梁24の両端部をそれぞれ鉄骨柱18、20の仕口部に設けられたダイアフラム26に溶接等で接合しておく。
次に、図9に示されるように、ボルト60及びナット62を取り外して仮部材68を撤去し、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に一つ以上(図9では、5つ)の粘弾性ダンパ16を配置する。そして、粘弾性ダンパ16の外側アングル42を上部鉄骨梁22にボルト60及びナット62で固定すると共に、内側アングル44を波形鋼板耐震壁14にボルト64及びナット66で固定する(粘弾性ダンパ取付工程)。この際、全て(本実施形態では、3つ)の仮部材68を撤去してから粘弾性ダンパ16を配置しても良いし、仮部材68と粘弾性ダンパ16とを順次交換しても良い。また、上部鉄骨梁22と粘弾性ダンパ16との間に隙間ができる場合、当該隙間に隙間部材(フィラープレート)等を入れて適宜調整すれば良い。
ここで、本実施形態では、波形鋼板耐震壁14、上部鉄骨梁22、及び仮部材68を地組みするため、即ち、倒した状態で波形鋼板耐震壁14と上部鉄骨梁22とを仮部材68で連結するため、自重による各部材の変形が抑制される。従って、波形鋼板耐震壁14、上部鉄骨梁22、及び仮部材68の位置決めが容易となる。更に、転倒防止用のサポートが不要となるため、施工性が向上する。
また、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とを仮部材68で連結した状態で、上部鉄骨梁22の両端部を鉄骨柱18、20の仕口部に設けられたダイアフラム26にそれぞれ溶接する。即ち、先ず、粘弾性ダンパ16の替わりに仮部材68で上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とを連結した状態で、上部鉄骨梁22の端部を鉄骨柱18、20の仕口に設けられたダイアフラム26にそれぞれ溶接する。その後、仮部材68を撤去し、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に粘弾性ダンパ16を取り付ける。従って、溶接熱が粘弾性体46に伝わることがなく、粘弾性体46の変形や劣化が防止される。
また、図8に示されるように、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とが仮部材68で連結されているため、溶接熱による上部鉄骨梁22の軸縮みが抑制される。これにより、粘弾性ダンパ16を取り付けるための、上部鉄骨梁22のフランジ22Aに形成されたボルト孔61(図3参照)と、波形鋼板耐震壁14の横フランジ34Aに形成されたボルト孔65(図3参照)との水平方向の位置ずれが抑制されるため、外側アングル42と内側アングル44とを所定の位置関係で上部鉄骨梁22及び波形鋼板耐震壁14に固定することができる。従って、隙間D、Dの変動が低減される。
ここで、隙間D、Dに差異が生じると、減少した隙間D、D側では粘弾性体46のせん断変形量が小さくなるため、粘弾性ダンパ16の振動低減効果の低下や、振動低減効果を得られる振動周波数帯域幅(レンジ)が縮小する。また、ストッパピン54から貫通孔50の内壁に想定外の繰り返し応力が作用し、貫通孔50又はストッパピン54が疲労破壊したりする恐れがある。一方、増加した隙間D、D側では、粘弾性体46のせん断変形量が大きくなるため、ハードニング劣化等により粘弾性体46の性能が低下する恐れがある。また、ストッパピン54を介して波形鋼板耐震壁14に外力が伝達されるタイミングが遅くなり、地震時に波形鋼板耐震壁14が耐震性能、制振性能を発揮するタイミングが遅くなる。本実施形態では、隙間D、Dの変動を低減することにより、このような問題を解消することができ、所定範囲内のタイミングで波形鋼板耐震壁14に外力を伝達することができる。従って、粘弾性ダンパ16の制振性能、及び波形鋼板耐震壁14の耐震性能、制振性能の低下が抑制される。
なお、本実施形態では、地組みした上部鉄骨梁22、波形鋼板耐震壁14、及び仮部材68を鉄骨柱18、20の間に配置したが、鉄骨柱18、20の間で上部鉄骨梁22、波形鋼板耐震壁14、及び仮部材68を組み立てても良い。
また、図10に示されるように、上部鉄骨梁22の上にコンクリート製のスラブ74を構築した後に仮部材68を撤去し、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に粘弾性ダンパ16を配置しても良い。具体的には、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14とを仮部材68で連結した状態で、上部鉄骨梁22の上にコンクリート製のスラブ74を構築する。これにより、スラブ74の重量によって上部鉄骨梁22が撓んでも、仮部材68によって上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との水平方向へ相対変位が抑制されるため、外側アングル42と内側アングル44とを所定の位置関係で上部鉄骨梁22及び波形鋼板耐震壁14に固定することができる。従って、隙間D、Dの変動を更に低減することができる。
なお、上部鉄骨梁22の上に構築されるスラブ74に限らず、種々の積載荷重を考慮して、仮部材68を撤去する時期を設定することが望ましい。
また、図11(A)及び図11(B)に示されるように、粘弾性ダンパ16を構成する外側アングル42のウェブ42Aに形成された貫通孔50に鉛直面50Aを設けても良い。この鉛直面50Aは、貫通孔50の水平方向両側の内壁に形成されており、ストッパピン54の水平移動量が隙間D又は隙間D(所定値)を超えたときに、ストッパピン54の外壁が当たるようになっている。この鉛直面50Aにより、図11(B)に示されるように、ストッパピン54が貫通孔50内を上下方向(矢印Y方向)へ移動しても、鉛直面50Aとストッパピン54との間の隙間D、Dが増減しない。従って、施工誤差やクリープ変形等の上部鉄骨梁22の撓み、鉄骨柱18、20の軸縮みによる隙間D、Dの変動が低減される。
また、鉛直面50Aと同様に、貫通孔50に水平面50Bを設けても良い。この水平面50Bは、貫通孔50の上下方向両側の内壁に形成されており、ストッパピン54の鉛直移動量が隙間H又は隙間Hを超えたときに、ストッパピン54の外壁が当たるようになっている。この水平面50Bにより、図11(C)に示されるように、ストッパピン54が貫通孔50内を水平方向(矢印X方向)へ移動しても、水平面50Bとストッパピン54の外壁との間の隙間H、Hが増減しない。従って、施工誤差やクリープ変形等の上部鉄骨梁22の撓み、鉄骨柱18、20の軸縮みによる隙間H、Hの変動が低減される。なお、貫通孔50の形状を四角形や八角形等の多角形にして、鉛直面50A及び水平面50Bを設けても良い。
更に、仮部材68を構成するフランジ68Bの上部鉄骨梁22との接触面、又は波形鋼板耐震壁14との接触面に滑り手段(不図示)を設けても良い。これにより、仮部材68と上部鉄骨梁22及び波形鋼板耐震壁14との間に発生する摩擦力が減少するため、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間から仮部材68を撤去し易くなる。従って、施工性が向上する。滑り手段としては、例えば、四フッ化エチレン(PTFE)、ポリアミド、ポリエチレン、ステンレス、テフロン(登録商標)を用いても良いし、また、フランジ68Bの接触面を鏡面仕上げしても良い。
更に、図12及び図13に示されるように、2つのT形鋼76を連結した仮部材78を用いても良い。2つのT形鋼76は上下を逆にし、ウェブ76A同士を重ねて配置されている。各ウェブ76Aには貫通孔が形成されており、この貫通孔に貫通される連結ピン80によって2つのT形鋼76が連結され、水平方向の相対変位が拘束されている。これと同様に、2つのL型鋼、2つのC形鋼、若しくはこれらのT形鋼、L形鋼、C形鋼等を適宜組み合わせて仮部材を構成しても良い。
仮部材78は、ウェブ76Aの積層方向が波形鋼板28の面外方向(図12において、矢印A方向)になるように、上部鉄骨梁22と波形鋼板耐震壁14との間に配置される。2つのT形鋼76のフランジ76Bにはボルト孔81がそれぞれ形成されており、ボルト60及びナット62によって上部鉄骨梁22及び波形鋼板耐震壁14にそれぞれ固定されている。
この仮部材78を撤去する際は、連結ピン80の端部をハンマー等で打ち込むことにより、仮部材78から連結ピン80を抜き、2つのT形鋼76の連結を解除する。これにより、2つのT形鋼76を別々に取り外すことができるため、仮部材78の撤去が容易となる。
次に、第2実施形態について説明する。なお、第1実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
第2実施形態では、複数ピースに分割された波形鋼板耐震壁を用いる。図14には、仮部材68で連結された上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84が示されており、図15には、粘弾性ダンパ16で連結された上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84が示されている。
<波形鋼板耐震壁の構成>
波形鋼板耐震壁84は、3つの壁部材84A、84B、84Cに分割されている。各壁部材84A、84B、84Cは、波形鋼板28と枠体30(図1参照)を備えている。隣接する壁部材84A、84B、84Cは、重ねられた縦フランジ32A、32B同士を貫通する高力ボルト86及びナット88によってせん断力を伝達可能に接合されている。これらの縦フランジ32A、32Bは、波形鋼板28に面外剛性を付与する補剛リブとして機能する。これにより、波形鋼板耐震壁84のせん断座屈耐力が大きくされている。
また、各壁部材84A、84B、84Cの下端部に設けられた横フランジ34Bから突出する接合プレート38(図2参照)は、下部鉄骨梁94に溶接される。なお、本実施形態では、第1実施形態と同様に、接合プレート38の溶接歪を低減するために、接合プレート38と裏当てプレート40とを溶接しているが、裏当てプレート40は適宜省略可能である。
各壁部材84A、84Cの縦フランジ32A、32Bのうち、波形鋼板耐震壁84の水平方向端部に位置する壁部材84A、84Cの縦フランジ32A、32Bは、波形鋼板28の上方へ延出し、その上端部が上部鉄骨梁92のフランジ92Aに溶接等で接合されている。
これらの上部鉄骨梁92、各壁部材84A、84B、84C、及び仮部材68は地組みされ、若しくは鉄骨柱18、20の間で組み立てられる。鉄骨柱18、20の間に配置された上部鉄骨梁92は、その両端部が鉄骨柱18、20の仕口部に設けられたダイアフラム26にそれぞれ溶接される。その後、仮部材68が撤去され、図15に示されるように、上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84との間に粘弾性ダンパ16が取り付けられる。この粘弾性ダンパ16を介して、地震時等に各波形鋼板28に発生するせん断力が上部鉄骨梁92に伝達される。
<支持部材の構成>
図14及び図15に示されるように、上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84との間には、上部鉄骨梁22を支持する一つ以上(図14及び図15では、2つ)の支持部材90が設けられている。この支持部材90は鋼板からなり、高力ボルト86及びナット88で接合された縦フランジ32A、32Bの上方に設けられ、即ち、補剛リブとしての縦フランジ32A、32Bと連続するように設けられている。支持部材90の高さは、仮部材68よりも高くされており、その上下の端部がそれぞれ上部鉄骨梁92及び波形鋼板耐震壁84に溶接で接合されている。これにより、上部鉄骨梁92から仮部材68へ導入される鉛直荷重が低減されている。なお、支持部材90に替えて、ジャッキ等を用いても良い。
この支持部材90は、上部鉄骨梁92、各壁部材84A、84B、84C、及び仮部材68と共に地組みしても良いし、上部鉄骨梁92、各壁部材84A、84B、84C、及び仮部材68を鉄骨柱18、20の間に配置した後に、上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84との間に設けても良い。また、縦フランジ32A、32Bを波形鋼板28の上方へ延出させ、支持部材として利用することも可能である。
次に、第2実施形態の作用について説明する。
波形鋼板耐震壁84を複数の壁部材84A、84B、84Cに分割したことにより、これらの壁部材84A、84B、84Cを別々に運搬、揚重することができるため、運搬性、揚重性が向上する。
また、上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84との間に支持部材90を設けたことにより、上部鉄骨梁92が支持部材90及び縦フランジ32A、32Bによって支持されるため、上部鉄骨梁92の撓みが抑制される。従って、撓みによる上部鉄骨梁92と波形鋼板耐震壁84との水平方向及び上下方向の相対変位が抑制されるため、外側アングル42及び内側アングル44を所定の位置関係で上部鉄骨梁92及び波形鋼板耐震壁84に固定することができる。従って、隙間D、D及び隙間H、Hの変動が抑制される。また、上部鉄骨梁92から仮部材68へ導入される鉛直力が低減されるため、仮部材68の撤去が容易となる。従って、施工性が向上する。更に、上部鉄骨梁22と縦フランジ32A、32Bとが支持部材90で連結され、縦フランジ32A、32Bが拘束されるため、波形鋼板耐震壁84のせん断座屈耐力が大きくなる。従って、波形鋼板耐震壁84の耐震性能、制振性能向上する。
なお、支持部材90は適宜省略可能であるが、ロングスパンの架構96に対しては適宜設けることが望ましい。また、本実施形態では、縦フランジ32A、32Bの上方に支持部材90を設けたが、補剛リブ36の上方に設けても良い。
次に、第3実施形態について説明する。なお、第1、第2実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
<鋼材ブロック耐震壁の構成>
第3実施形態では、波形鋼板耐震壁に替えて鋼材ブロック耐震壁(鋼製耐震壁)104を用いる。図16に示されるように、鋼材ブロック耐震壁104は、複数のブロック鋼材106を上下左右に配列し、隣接するブロック鋼材106同士を接合して構成されている。これらのブロック鋼材106には、普通鋼(例えば、SM490、SS400等)や低降伏点鋼(例えば、LY225等)等が用いられる。
図17に示されるように、ブロック鋼材106はC形鋼からなり、ウェブ106Aと、ウェブ106Aの上下の端部に設けられたフランジ106Bと、を備えている。上下方向に隣接するブロック鋼材106は各々のフランジ106B同士を重ね合わせ、これらのフランジ106B同士を貫通する高力ボルト108及びナット110でせん断力を伝達可能に接合されている。
図16に示されるように、水平方向に隣接するブロック鋼材106は、連結部材112(補剛リブ)で連結されている。連結部材112はT形鋼からなり、長手方向を上下方向(鉛直方向)としてブロック鋼材106の裏面側に配置されている。連結部材112のフランジ112Bは、水平方向に隣接するブロック鋼材106のウェブ106Aにそれぞれ重ねられ、これらのフランジ112B及びウェブ106Aを貫通する高力ボルト114及びナット116により、ブロック鋼材106と連結部材112とがせん断力を伝達可能に接合されている。また、連結部材112のウェブ112Aは、ブロック鋼材106の面外方向へ突出しており、当該ウェブ112Aによってブロック鋼材106に面外剛性が付与されている。即ち、連結部材112のウェブ112Aは補剛リブとして機能する。なお、連結部材112は、T形鋼に限らず、L型鋼、C形鋼、H形鋼、I形鋼でも良いし、平板状の鋼板を用いても良い。
各鉄骨柱18、20の側面には板状の取付部材118が突設されており、ブロック鋼材106のウェブ106Aが重ねられている。これらの取付部材118とウェブ106Aを貫通する高力ボルト114及びナット(不図示)によって、鋼材ブロック耐震壁104と鉄骨柱18、20とがせん断力を伝達可能に接合されている。また、鋼材ブロック耐震壁104と下部鉄骨梁94とは、下部鉄骨梁94のフランジ94Aとブロック鋼材106のフランジ106Bとを貫通する高力ボルト108及びナット110によってせん断力を伝達可能に接合されている。
なお、ブロック鋼材106を上下方向に積み上げる段数や水平方向に並べる列数は、必要に応じて適宜変更可能である。また、水平方向及び上下方向に隣接するブロック鋼材106は、せん断力を伝達可能に接合されていれば良く、溶接やエポキシ樹脂等の接着剤で接合しても良い。これと同様に、鋼材ブロック耐震壁104と鉄骨柱18、20及び下部鉄骨梁94とは、せん断力を伝達可能に接合されていれば良く、溶接やエポキシ樹脂等の接着剤で接合しても良い。また、鋼材ブロック耐震壁104と鉄骨柱18、20とは、必ずしも接合しなくても良い。なお、第1実施形態における波形鋼板耐震壁14と周辺の下部鉄骨梁24とを溶接やエポキシ樹脂等の接着剤で接合することも可能である。
上部鉄骨梁92と鋼材ブロック耐震壁104との間には粘弾性ダンパ16が配置されている。粘弾性ダンパ16の内側アングル44(図3参照)は、ブロック鋼材106の上に載置され、フランジ44B、フランジ106B(端部フランジ)を貫通する高力ボルト114及びナット116によって鋼材ブロック耐震壁104に固定されている。
なお、粘弾性ダンパ16の取付方法は、第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
次に、第3実施形態の作用について説明する。なお、粘弾性ダンパ16の作用は第1実施形態と同様であるため、鋼材ブロック耐震壁104の作用についてのみ説明する。
風や地震等によって架構12に層間変形が生じ、粘弾性ダンパ16の外側アングル42(図3(B)参照)と内側アングル44との水平方向の相対変位が大きくなり、ストッパピン54の水平移動量が隙間D又は隙間D(所定値)を超えると、外側アングル42に形成された貫通孔50の内壁にストッパピン54の外壁が当たる。この結果、鋼材ブロック耐震壁104に外力が伝達され、各ブロック鋼材106がせん断変形する。これにより、各ブロック鋼材106が外力に対して抵抗し、鋼材ブロック耐震壁104が耐震性能を発揮する。また、外力に対して各ブロック鋼材106が降伏するように設計することで、鋼材の履歴エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、鋼材ブロック耐震壁104が制振性能を発揮する。
従って、風や交通振動等の微小振動を粘弾性ダンパ16で吸収する一方で、大地震時に、鋼材ブロック耐震壁104に外力を伝達して、耐震性能、制振性能を発揮させることができる。よって、耐震性能、制振性能を確保しつつ、居住性能を向上することができる。
また、鋼材ブロック耐震壁104は、複数のブロック鋼材106を接合して構成されている。従って、各ブロック鋼材106を別々に運搬、揚重することができるため、運搬性、揚重製が向上する。
次に、第4実施形態について説明する。なお、第1〜第3実施形態と同じ構成のものは同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
第4実施形態では、波形鋼板耐震壁に替えて鋼板耐震壁(鋼製耐震壁)120を用いる。図18及び図19に示されるように、鋼板耐震壁120は、水平方向に間隔を空けて配列された複数の縦リブ126A(補剛リブ)と、上下方向に間隔を空けて配列された複数の横リブ126Bと、を格子状に接合した格子体126を備えている。縦リブ126A及び横リブ126Bで区画された格子枠内には、鋼板128が上下左右に一つ置きに嵌め込まれ、鋼板128と開口部130とが市松模様を呈している。なお、縦リブ126A、横リブ126B、及び鋼板128とは溶接やエポキシ樹脂等の接着剤でそれぞれ接合されている。また、鋼板128の材料としては、普通鋼(例えば、SM490、SS400等)や低降伏点鋼(例えば、LY225等)等が用いられる。
格子体126の外周には枠体132が設けられている。枠体132は、格子体126の左右の端部に設けられる縦フランジ134A、134Bと、格子体126の上下の端部に設けられる横フランジ136A、136Bとを枠状に接合して構成されている。格子体126の上端部に設けられた横フランジ136A(端部フランジ)には粘弾性ダンパ16が取り付けられており、当該粘弾性ダンパ16を介して格子体126が上部鉄骨梁22にせん断力を伝達可能に接合されている。また、格子体126の下端部に設けられた横フランジ136Bには接合プレート38が突設されており、当該接合プレート38を介して下部鉄骨梁24に格子体126がせん断力を伝達可能に接合されている。
次に、第4実施形態の作用について説明する。なお、粘弾性ダンパ16の作用は第1実施形態と同様であるため、鋼板耐震壁120の作用についてのみ説明する。
風や地震等によって架構12に層間変形が生じ、粘弾性ダンパ16の外側アングル42(図5(B)参照)と内側アングル44との水平方向の相対変位が大きくなり、ストッパピン54の水平移動量が隙間D又は隙間D(所定値)を超えると、外側アングル42に形成された貫通孔50の内壁にストッパピン54の外壁が当たる。この結果、鋼板耐震壁120に外力が伝達され、格子体126が変形すると共に、格子枠内に設けられた鋼板128がせん断変形する。これにより、鋼板128が外力に対して抵抗し、鋼板耐震壁120が耐震性能を発揮する。また、外力に対して各鋼板128が降伏するように設計することで、鋼材の履歴エネルギーによって振動エネルギーが吸収され、鋼板耐震壁120が制振性能を発揮する。
従って、風や交通振動等の微小振動を粘弾性ダンパ16で吸収する一方で、大地震時に、鋼板耐震壁120に外力を伝達して、耐震性能、制振性能を発揮させることができる。よって、耐震性能、制振性能を確保しつつ、居住性能を向上することができる。
また、鋼板耐震壁120には、格子枠内に鋼板128が設けられていない開口部130が設けられている。従って、採光性、通風性、開放性、意匠性が向上する。また、開口部130は、設備の配線・配管等の設備開口としても利用することができため、設計自由度が向上する。
なお、本実施形態では、市松模様となるように格子枠内に鋼板128を上下左右に一つ置きに設けたが、これに限らない。鋼板耐震壁120には、少なくとも1つの開口部130があれば良く、鋼板128の数、配置は適宜変更可能である。例えば、隣接する格子枠内に鋼板128を連続して設けても良いし、開口部130を連結して設けても良い。また、列ごとに鋼板128と開口部130を交互に設けても良いし、行ごとに鋼板128と開口部130を交互に設けても良い。
なお、上記第1〜第4実施形態では、鋼製耐震壁として波形形状の鋼板を用いた波形鋼板耐震壁14、84や、C形鋼等を用いた鋼材ブロック耐震壁104等を例に説明したが、これに限らない。例えば、平板状の鋼板の外周に枠体を設けた鋼板耐震壁を用いても良い。即ち、鋼製耐震壁を構成する鋼板には、平板状の鋼板に限らず、波形鋼板、形鋼のウェブ等が含まれる。また、波形鋼板28には、図20(A)〜(D)に示すような断面形状をした波形鋼板を用いることができる。更に、波形鋼板耐震壁14、84は、波形鋼板28の折り筋を上下方向にして架構12、96に取り付けても良い。これらの鋼製耐震壁には補剛リブを適宜設けることができる。
また、第1〜第4実施形態に係る波形鋼板耐震壁14、84及び鋼材ブロック耐震壁104は建物の一部に用いても、全てに用いても良い。また、耐震構造、免震構造等の種々の構造の新築建物、改築建物に適用することができる。これらの波形鋼板耐震壁14、84、鋼材ブロック耐震壁104、及び鋼板耐震壁120を設置することにより、建物の耐震性能、制振性能、居住性能等を向上することができる。
以上、本発明の第1〜第4の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第1〜第4の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
12 架構
14 波形鋼板耐震壁(鋼製耐震壁)
16 粘弾性ダンパ
18 鉄骨柱
20 鉄骨柱
22 上部鉄骨梁
24 下部鉄骨梁
28 波形鋼板(鋼板)
34A 横フランジ(端部フランジ)
34B 横フランジ
36 補剛リブ
42 外側アングル(第1部材)
44 内側アングル(第2部材)
46 粘弾性体
50 貫通孔(ストッパ手段)
50A 鉛直面
50B 水平面
54 ストッパピン(ストッパ手段、ピン部材)
68 仮部材
78 仮部材
84 波形鋼板耐震壁(鋼製耐震壁)
90 支持部材
92 上部鉄骨梁
94 下部鉄骨梁
96 架構
104 鋼材ブロック耐震壁(鋼製耐震壁)
106B フランジ(端部フランジ)
106 ブロック鋼材(鋼板)
112 連結部材(補剛リブ)
120 鋼板耐震壁(鋼製耐震壁)
122 縦リブ(補剛リブ)
128 鋼板
136A 横フランジ(端部フランジ)
136B 横フランジ
隙間(所定値)
隙間(所定値)
隙間
隙間

Claims (6)

  1. 第1部材と、第2部材と、前記第1部材と前記第2部材との間で保持される粘弾性体と、前記第1部材と前記第2部材との水平方向の相対変位量が所定値以上になったときに、前記第1部材と前記第2部材との水平方向の相対変位を規制するストッパ手段と、を有する粘弾性ダンパを架構に取り付ける粘弾性ダンパの取付方法であって、
    上部鉄骨梁と鋼製耐震壁との間に設けられた仮部材で、該上部鉄骨梁と該鋼製耐震壁とを連結する仮部材連結工程と、
    前記鋼製耐震壁が連結された前記上部鉄骨梁を鉄骨柱の間に配置し、該鉄骨柱に前記上部鉄骨梁の端部をそれぞれ溶接すると共に、前記鉄骨柱の間に架設された下部鉄骨梁に前記鋼製耐震壁を接合して前記架構を構築する架構構築工程と、
    前記仮部材を撤去すると共に、前記上部鉄骨梁と前記鋼製耐震壁との間に前記粘弾性ダンパを配置し、前記第1部材及び前記第2部材をそれぞれ前記上部鉄骨梁及び前記鋼製耐震壁に固定する粘弾性ダンパ取付工程と、
    を備える粘弾性ダンパの取付方法。
  2. 前記上部鉄骨梁の上にスラブが構築された後に、前記粘弾性ダンパ取付工程を行う請求項1に記載の粘弾性ダンパの取付方法。
  3. 前記鋼製耐震壁と前記上部鉄骨梁との間には、前記鋼製耐震壁と前記上部鉄骨梁とを連結し、該上部鉄骨梁から前記仮部材へ導入される鉛直荷重を低減する支持部材が設けられる請求項1又は請求項2に記載の粘弾性ダンパの取付方法。
  4. 前記鋼製耐震壁が、鋼板と、該鋼板の上端部に設けられ前記仮部材が連結される端部フランジと、前記鋼板の板面に設けられ上下方向に延びる補剛リブと、を備え、
    前記支持部材が、前記補剛リブの上方に設けられる請求項3に記載の粘弾性ダンパの取付方法。
  5. 前記第1部材及び前記第2部材が、前記架構の面外方向に対向し、
    前記ストッパ手段が、前記第1部材及び前記第2部材にそれぞれ形成された貫通孔に貫通されると共に、該貫通孔の内壁との間に隙間を形成するピン部材を有し、
    前記貫通孔の内壁には、前記第1部材と前記第2部材との水平方向の相対変位量が所定値以上になったときに前記ピン部材が当たる鉛直面が形成されている請求項1〜4の何れか1項に記載の粘弾性ダンパの取付方法。
  6. 前記鋼板が、波形鋼板である請求項4に記載の粘弾性ダンパの取付方法。
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