JP6136680B2

JP6136680B2 - 建築物用制振ダンパー及び建築物の制振構造

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Publication number: JP6136680B2
Application number: JP2013146718A
Authority: JP
Inventors: 中川　佳; 佳中川; 植木　卓也; 卓也植木; 匠石井
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Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2017-05-31
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Also published as: JP2015017469A

Description

本発明は、建築物用制振ダンパー及び建築物の制振構造に関するものである。

現在、地震を考慮した建築物の設計は、地震の大きさによって大きく２つに分類されている。このうち、建築物の耐用年数内に１度発生するかしないかという大地震を考慮した二次設計では、柱や梁等の主体構造が損傷（塑性変形）するのは許容するものの、全体の倒壊は防止するという方針で設計される。このような状況の下、近年においては、地震発生時に生じるエネルギを制振ダンパーにおいて集中的に減衰させ、他の主体構造の損傷を防止したり、軽微に抑えようとする損傷制御型の設計が普及している。地震時のエネルギを集中的に減衰させる制振ダンパーとしては、鋼材の塑性変形を利用して減衰させる履歴型の制振ダンパーや高減衰ゴムのせん断変形を利用して減衰させる粘弾性型の制振ダンパーが多く適用されている。例えば、履歴型の制振ダンパーを適用した建築物においては、地震発生時に生じるエネルギが鋼材の塑性変形によって減衰されることになり、全体の倒壊が防止されるようになる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３０１６２３号公報

上述したように従前の制振ダンパーは、建築物の架構にブレースとして設置されたり、架構内の間柱や壁部材として設置されるものである。このため、制振ダンパーを適用する建築物にあっては、架構において人の通行が困難になる等、平面設計する上で大きな制限を受けることになる。

本発明は、上記実情に鑑みて、建築物を平面設計する際に大きな制限を受けることなく建築物全体の倒壊を防止することのできる建築物用制振ダンパー及び建築物の制振構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る建築物用制振ダンパーは、建築物の架構を構成するための柱として適用され、矩形領域の四隅となる位置にそれぞれ柱の長手方向に沿って配置した支持要素と、外力を受けた場合に生じるエネルギの減衰機能を有したエネルギ吸収要素とを備え、隣設する支持要素の間に前記エネルギ吸収要素を接合することによって構成したことを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記エネルギ吸収要素は平板状に構成したものであり、前記支持要素の長手方向に沿って並べて接合したことを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記支持要素の長手方向に沿って並べたエネルギ吸収要素の相互間に隙間を確保したことを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記支持要素及び前記エネルギ吸収要素は、それぞれ鋼材によって成形したものであり、互いの間を溶接により接合したことを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記支持要素は、鋼材によって成形したものであり、前記支持要素にアングル材を溶接によって取り付け、かつ前記アングル材に対して前記エネルギ吸収要素をボルト接合したことを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記支持要素及び前記エネルギ吸収要素は、それぞれ鋼材によって成形し、かつ前記エネルギ吸収要素は、前記支持要素よりも降伏点の小さい材質によって構成したものであり、外力を受けた場合に前記エネルギ吸収要素が塑性変形することによってエネルギを減衰することを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記エネルギ吸収要素は、平板状に構成したものであり、少なくとも一方の表面に前記支持要素の長手方向に沿ったリブを備えることを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記エネルギ吸収要素は、鋼材から成る複数の鋼板部材と、これら鋼板部材の端面相互間を接続する態様で配設した粘弾性部材とを備えて構成したものであり、外力を受けた場合に前記粘弾性部材がせん断変形することによってエネルギを減衰することを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、中空の矩形断面を有する角形の鋼管によって前記支持要素を構成したことを特徴とする。

また、本発明は、上述の建築物用制振ダンパーにおいて、前記支持要素は、塑性化するまで局部座屈しない幅厚比を有するように構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る建築物の制振構造は、上述したいずれかに記載の建築物用制振ダンパーを柱として適用することにより建築物の架構を構成したことを特徴とする。

本発明によれば、建築物の架構を構成する柱のエネルギ吸収要素によって地震発生時のエネルギを吸収するようにしているため、架構が塞がれたり、構面が狭められることがなくなり、建築物を平面設計する際に大きな制限を加えることなく建築物全体の倒壊を防止することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１である建築物用制振ダンパーの要部斜視図である。図２は、図１に示した建築物用制振ダンパーを適用した建築物の架構を示す要部側面図である。図３は、本発明の実施の形態２である建築物用制振ダンパーの要部斜視図である。図４は、図３に示した建築物用制振ダンパーを適用した建築物の架構を示す要部側面図である。図５は、本発明の実施の形態３である建築物用制振ダンパーの要部側面図である。図６は、図５に示した建築物用制振ダンパーの要部斜視図である。図７は、本発明の実施の形態４である建築物用制振ダンパーの要部側面図である。図８は、図７に示した建築物用制振ダンパーの要部斜視図である。図９は、本発明の実施の形態５である建築物用制振ダンパーの要部側面図である。図１０は、図９に示した建築物用制振ダンパーの要部分解斜視図である。図１１は、実施例及び比較例で応答解析を行うために用意した８層４スパンのラーメン骨組を有する建築物の解析モデルを示す図である。図１２は、図１１に示した解析モデルの各部材断面に設定した値を示す図表である。図１３は、図１１に示した解析モデルの断面性能及び全塑性モーメントを示す図表である。図１４は、図１１に示した解析モデルの地震応答解析による層間変形角の結果を示すグラフである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る建築物用制振ダンパー及び建築物の制振構造の好適な実施の形態について詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１である建築物用制振ダンパーを示したものである。ここで例示する建築物用制振ダンパーは、図２に示すように、建築物の架構を構成するための複合柱材１０として用いられるものであり、図１に示すように、角形鋼管（支持要素）１１とエネルギ吸収板（エネルギ吸収要素）１２とを備えて構成してある。

角形鋼管１１は、熱間成形によって構成した継ぎ目の無い中空の長尺材であり、横断面が正方形となり、かつ塑性化するまで局部座屈しないように小さい幅厚比を有するように構成してある。エネルギ吸収板１２は、角形鋼管１１よりも降伏点の小さい材質によって平板状に成形した鋼板である。例えば、ＳＮ４００、ＳＮ４９０といった建築構造用圧延鋼材によって角形鋼管１１を成形した場合には、ＬＹ１００、ＬＹ２２５といった低降伏点鋼材によって成形したエネルギ吸収板１２を適用することができる。

これらの角形鋼管１１及びエネルギ吸収板１２を適用して複合柱材１０を構成するには、正方形領域の四隅にそれぞれ互いに平行となるように角形鋼管１１を配置し、かつ隣設する角形鋼管１１の相互間において正方形領域の四辺となる位置にそれぞれエネルギ吸収板１２を接合する。角形鋼管１１とエネルギ吸収板１２との間は、溶接により接合して一体化すれば良い。この場合、幅厚比が小さくなるように角形鋼管１１を構成してあるため、溶接時に角形鋼管１１に熱変形が招来される恐れがない。建築物の柱に要求される断面性能や復元力特性は、適用する角形鋼管１１やエネルギ吸収板１２の材質、寸法、幅厚比等々の諸元を適宜調整することで、所望の値となるように構成することが可能である。例えば、エネルギ吸収板１２の面外方向への変形や局部座屈を確実に防止するためは、角形鋼管１１として、設計基準強度が３２５Ｎ／ｍｍ^２以上の鋼材を適用すると良い。

上記のように構成した複合柱材１０においては、基礎の上面に立設させた状態で水平方向に沿った外力を加えた場合、降伏点の小さいエネルギ吸収板１２が塑性変形し、外力によって生じるエネルギが、このエネルギ吸収板１２の塑性変形によって減衰し吸収されることになる。この場合、正方形領域の四隅に配置した角形鋼管１１は、エネルギ吸収板１２の面外方向への変形や局部座屈を防止することによってエネルギ吸収板１２の塑性変形能を増大させることになり、エネルギ吸収板１２がより大きなエネルギを減衰して吸収できるようになる。

従って、図２に示すように、この複合柱材１０を適用して建築物の架構を構成すれば、比較的大規模な地震が発生した場合にも、地震発生時に生じるエネルギを複合柱材１０において集中的に減衰させ、他の主体構造の損傷を防止したり、軽微に抑えることが可能となり、建築物全体の倒壊は防止することができるようになる。しかも、図２からも明らかなように、架構の柱である複合柱材１０のエネルギ吸収板１２が地震発生時のエネルギを吸収するようにしているため、架構が塞がれたり、構面が狭められることがなく、建築物を平面設計する際に制限が加えられることもない。

複合柱材１０を適用して架構を構成する場合には、必ずしもすべての柱を複合柱材１０とする必要はない。すなわち、建築物の層毎に要求される剛性や耐力によっては、図２に示すように、単に角筒状を成す鋼管柱１と組み合わせて建築物の架構を構成しても構わない。

複合柱材１０において梁２との接合部分には、従前の建築物と同様、通しダイヤフラム３を適用することにより複合柱材１０に梁２を溶接接合することができる。この場合、パネル部４には、必ずしも複合柱材１０を適用する必要はなく、図２中の拡大図に示すように、複合柱材１０と同一の外形寸法を有した鋼管柱１を適用しても良い。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２である建築物用制振ダンパーを示したものである。ここで例示する建築物用制振ダンパーは、実施の形態１と同様、角形鋼管（支持要素）１１とエネルギ吸収板（エネルギ吸収要素）１２とを備え、図４に示すように、建築物の架構を構成するための複合柱材２０として用いられるものであり、実施の形態１とは、角形鋼管１１とエネルギ吸収板１２との接合方法が異なっている。

すなわち、実施の形態２の複合柱材２０では、図３に示すように、角形鋼管１１の２面に溶接によりアングル材２１が取り付けてあるとともに、このアングル材２１に対してエネルギ吸収板１２がボルト接合により着脱可能に接合してある。角形鋼管１１にアングル材２１を溶接する場合にも、幅厚比が小さくなるように構成した角形鋼管１１に熱変形が招来される恐れはない。アングル材２１の材質については、任意で良い。エネルギ吸収板１２としては、複合柱材２０の全長に渡る長さを有したものを適用しても良いが、本実施の形態２では、単位長さを有した複数のエネルギ吸収板１２を角形鋼管１１の長手方向に並べて接合させるようにしている。個々のエネルギ吸収板１２のサイズは任意であるが、例えば２０ｋｇ程度の重量となるように構成すれば、クレーン等の建設機械を用いることなく取り扱うことも可能である。尚、その他の構成に関しては、実施の形態１と同様の構成であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。

上記のように構成した複合柱材２０においても、基礎の上面に立設させた状態で水平方向に沿った外力を加えた場合、外力によって生じるエネルギが、降伏点の小さいエネルギ吸収板１２の塑性変形によって減衰し吸収されることになる。この場合、正方形領域の四隅に配置した角形鋼管１１がエネルギ吸収板１２の面外方向への変形や局部座屈を防止することによってエネルギ吸収板１２の塑性変形能を増大させ、エネルギ吸収板１２がより大きなエネルギを減衰して吸収できるようになるのも実施の形態１と同様である。

従って、図４に示すように、この複合柱材２０を適用して建築物の架構を構成すれば、比較的大規模な地震が発生した場合にも、地震発生時に生じるエネルギを複合柱材２０において集中的に減衰させ、他の主体構造の損傷を防止したり、軽微に抑えることが可能となり、建築物全体の倒壊は防止することができるようになる。しかも、図４からも明らかなように、複合柱材２０のエネルギ吸収板１２が地震発生時のエネルギを吸収するようにしているため、架構が塞がれたり、構面が狭められることがなく、建築物を平面設計する際に制限が加えられることもない。さらに、ボルト接合されたエネルギ吸収板１２は、角形鋼管１１に対して着脱作業が容易である。このため、地震後に損傷を受けたエネルギ吸収板１２の交換作業も容易に実施することが可能である。特に、複数のエネルギ吸収板１２を並べて接合するようにした複合柱材２０においては、取り扱うエネルギ吸収板１２のサイズが小さくなることに起因して交換作業が容易化するばかりでなく、損傷したエネルギ吸収板１２のみの交換が可能となり、この点からも交換作業の容易化を図ることができるようになる。

複合柱材２０を適用して架構を構成する場合には、必ずしもすべての柱を複合柱材２０とする必要はない。すなわち、建築物の層毎に要求される剛性や耐力によっては、図４に示すように、単に角筒状を成す鋼管柱１と組み合わせて建築物の架構を構成しても構わない。

複合柱材２０において梁２との接合部分には、従前の建築物と同様、通しダイヤフラム３を適用して複合柱材２０に梁２を溶接接合することができる。この場合、パネル部４には、必ずしも複合柱材２０を適用する必要はなく、複合柱材２０と同一の外形寸法を有した鋼管柱１を適用しても良い。

（実施の形態３）
図５及び図６は、本発明の実施の形態３である建築物用制振ダンパーを示したものである。ここで例示する建築物用制振ダンパーは、実施の形態１と同様、角形鋼管（支持要素）１１とエネルギ吸収板（エネルギ吸収要素）１２とを備え、建築物の架構を構成するための複合柱材３０として用いられるものであり、実施の形態１とは、角形鋼管１１とエネルギ吸収板１２との接合方法が異なっている。

すなわち、実施の形態３の複合柱材３０では、図５に示すように、角形鋼管１１に溶接によりアングル材２１が取り付けてあるとともに、このアングル材２１に対してエネルギ吸収板１２がボルト接合により着脱可能に接合してある。角形鋼管１１にアングル材２１を溶接する場合にも、幅厚比が小さくなるように構成した角形鋼管１１に熱変形が招来される恐れはない。アングル材２１の材質については、任意で良い。エネルギ吸収板１２としては、単位長さを有した複数のエネルギ吸収板１２を角形鋼管１１の長手方向に並べて接合させるようにしている。エネルギ吸収板１２の相互間には、作業用の隙間３１が確保してある。個々のエネルギ吸収板１２のサイズは任意であるが、例えば２０ｋｇ程度の重量となるように構成すれば、クレーン等の建設機械を用いることなく取り扱うことも可能である。尚、その他の構成に関しては、実施の形態１と同様の構成であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。

上記のように構成した複合柱材３０においても、基礎の上面に立設させた状態で水平方向に沿った外力を加えた場合、外力によって生じるエネルギが、降伏点の小さいエネルギ吸収板１２の塑性変形によって減衰し吸収されることになる。この場合、正方形領域の四隅に配置した角形鋼管１１がエネルギ吸収板１２の面外方向への変形や局部座屈を防止することによってエネルギ吸収板１２の塑性変形能を増大させ、エネルギ吸収板１２がより大きなエネルギを減衰して吸収できるようになるのも実施の形態１と同様である。

従って、この複合柱材３０を適用して建築物の架構を構成すれば、比較的大規模な地震が発生した場合にも、地震発生時に生じるエネルギを複合柱材３０において集中的に減衰させ、他の主体構造の損傷を防止したり、軽微に抑えることが可能となり、建築物全体の倒壊は防止することができるようになる。しかも、複合柱材３０のエネルギ吸収板１２が地震発生時のエネルギを吸収するようにしているため、架構が塞がれたり、構面が狭められることがなく、建築物を平面設計する際に制限が加えられることもない。さらに、ボルト接合されたエネルギ吸収板１２は、角形鋼管１１に対して着脱作業が容易である。このため、地震後に損傷を受けたエネルギ吸収板１２の交換作業も容易に実施することが可能である。特に、複数のエネルギ吸収板１２を並べて接合するようにした複合柱材３０においては、取り扱うエネルギ吸収板１２のサイズが小さくなることに起因して交換作業が容易化するばかりでなく、損傷したエネルギ吸収板１２のみの交換が可能となり、この点からも交換作業の容易化を図ることができるようになる。加えて、エネルギ吸収板１２の相互間に隙間３１を確保しているため、隙間３１を介して複合柱材３０の内部に手を差し入れたり、内部を視認することができるため、ボルト接合する場合にボルトやナットの取り扱いが容易となるとともに、ボルトナットの締結状態を点検する作業も容易となる。

（実施の形態４）
図７及び図８は、本発明の実施の形態４である建築物用制振ダンパーを示したものである。ここで例示する建築物用制振ダンパーは、実施の形態１と同様、角形鋼管（支持要素）１１とエネルギ吸収板（エネルギ吸収要素）１２とを備え、建築物の架構を構成するための複合柱材４０として用いられるものであり、実施の形態１とは、角形鋼管１１とエネルギ吸収板１２との接合方法が異なっている。

すなわち、実施の形態４の複合柱材４０では、図８に示すように、角形鋼管１１に溶接によりアングル材２１が取り付けてあるとともに、このアングル材２１に対してエネルギ吸収板１２がボルト接合により着脱可能に接合してある。角形鋼管１１にアングル材２１を溶接する場合にも、幅厚比が小さくなるように構成した角形鋼管１１に熱変形が招来される恐れはない。アングル材２１の材質については、任意で良い。エネルギ吸収板１２としては、複合柱材４０の全長に渡る長さを有したものを適用しても良いが、本実施の形態４では、単位長さを有した複数のエネルギ吸収板１２を角形鋼管１１の長手方向に並べて接合させるようにしている。個々のエネルギ吸収板１２のサイズは任意であるが、例えば２０ｋｇ程度の重量となるように構成すれば、クレーン等の建設機械を用いることなく取り扱うことも可能である。さらに、個々のエネルギ吸収板１２には、一対のリブ４１が設けてある。リブ４１は、エネルギ吸収板１２と同じ鋼板によって構成した平板状部材であり、エネルギ吸収板１２を角形鋼管１１に接合させた場合に、エネルギ吸収板１２の内表面から直角方向に突出し、かつ角形鋼管１１の長手方向に沿うように設けてある。尚、その他の構成に関しては、実施の形態１と同様の構成であるため、同一の符号を付してそれぞれの詳細説明を省略する。

上記のように構成した複合柱材４０においても、基礎の上面に立設させた状態で水平方向に沿った外力を加えた場合、外力によって生じるエネルギが、降伏点の小さいエネルギ吸収板１２の塑性変形によって減衰し吸収されることになる。この場合、正方形領域の四隅に配置した角形鋼管１１がエネルギ吸収板１２の面外方向への変形や局部座屈を防止するばかりでなく、エネルギ吸収板１２に設けたリブ４１によってもエネルギ吸収板１２の面外方向への変形や局部座屈が防止されることになり、エネルギ吸収板１２の塑性変形能が大幅に増大し、より一層大きなエネルギを減衰して吸収できるようになる。

従って、この複合柱材４０を適用して建築物の架構を構成すれば、比較的大規模な地震が発生した場合にも、地震発生時に生じるエネルギを複合柱材４０において集中的に減衰させ、他の主体構造の損傷を防止したり、軽微に抑えることが可能となり、建築物全体の倒壊は防止することができるようになる。しかも、複合柱材４０のエネルギ吸収板１２が地震発生時のエネルギを吸収するようにしているため、架構が塞がれたり、構面が狭められることがなく、建築物を平面設計する際に制限が加えられることもない。さらに、ボルト接合されたエネルギ吸収板１２は、角形鋼管１１に対して着脱作業が容易である。このため、地震後に損傷を受けたエネルギ吸収板１２の交換作業も容易に実施することが可能である。特に、複数のエネルギ吸収板１２を並べて接合するようにした複合柱材４０においては、取り扱うエネルギ吸収板１２のサイズが小さくなることに起因して交換作業が容易化するばかりでなく、損傷したエネルギ吸収板１２のみの交換が可能となり、この点からも交換作業の容易化を図ることができるようになる。

（実施の形態５）
図９及び図１０は、本発明の実施の形態５である建築物用制振ダンパーを示したものである。ここで例示する建築物用制振ダンパーは、建築物の架構を構成するための複合柱材５０として用いられるものであり、角形鋼管（支持要素）１１とエネルギ吸収板（エネルギ吸収要素）５２とを備えて構成してある。

角形鋼管１１は、熱間成形によって構成した継ぎ目の無い中空の長尺材であり、横断面が正方形となり、かつ塑性化するまで局部座屈しないように小さい幅厚比を有するように構成してある。エネルギ吸収板５２は、鋼材から成る鋼板部材５２ａの端面相互間を高減衰ゴム（粘弾性部材）５２ｂによって接続することにより構成した平板状を成すものである。エネルギ吸収板５２としては、角形鋼管１１の長手方向に沿って並べた鋼板部材５２ａの相互間を高減衰ゴム５２ｂによって接続するようにしても良いし、角形鋼管１１の幅方向に沿って並べた鋼板部材５２ａの相互間を高減衰ゴム５２ｂによって接続するようにしても構わない。エネルギ吸収板５２としては、複合柱材５０の全長に渡る長さを有したものを適用しても良いが、本実施の形態５では、単位長さを有した複数のエネルギ吸収板５２を用いている。個々のエネルギ吸収板５２のサイズは任意であるが、取り扱い性を考慮した場合、例えば２０ｋｇ程度の重量となるように構成することが好ましい。

これらの角形鋼管１１及びエネルギ吸収板５２を適用して複合柱材５０を構成するには、正方形領域の四隅にそれぞれ互いに平行となるように角形鋼管１１を配置し、かつ隣設する角形鋼管１１の相互間において正方形領域の四辺となる位置にそれぞれエネルギ吸収板５２を接合する。角形鋼管１１にエネルギ吸収板５２を接合する場合には、角形鋼管１１に溶接によりアングル材２１を取り付けた後、アングル材２１に対してエネルギ吸収板５２をボルト接合すれば良い。アングル材２１の材質については、任意で良い。幅厚比が小さく構成された角形鋼管１１を適用しているため、アングル材２１を溶接する場合に角形鋼管１１に熱変形が招来される恐れはない。複合柱材５０全体としての断面性能や復元力特性は、適用する角形鋼管１１やエネルギ吸収板５２を構成する鋼板部材５２ａの材質、寸法、幅厚比等々の諸元を適宜調整することにより、所望の値を得ることが可能である。エネルギ吸収板５２の面外方向への変形や局部座屈を確実に防止するためは、角形鋼管１１として、例えば設計基準強度が３２５Ｎ／ｍｍ^２以上の鋼材を適用すると良い。

上記のように構成した複合柱材５０においては、基礎の上面に立設させた状態で水平方向に沿った外力を加えた場合、エネルギ吸収板５２の変形に伴って隣設する鋼板部材５２ａに相対変位が生じるため、鋼板部材５２ａの相互間に介在させた高減衰ゴム５２ｂがせん断変形することになり、外力によって生じるエネルギが、この高減衰ゴム５２ｂのせん断変形によって減衰し吸収されることになる。従って、この複合柱材５０を適用して建築物の架構を構成すれば、比較的大規模な地震が発生した場合にも、地震発生時に生じるエネルギを複合柱材５０において集中的に減衰させ、他の主体構造の損傷を防止したり、軽微に抑えることが可能となり、建築物全体の倒壊は防止することができるようになる。しかも、複合柱材５０のエネルギ吸収板５２が地震発生時のエネルギを吸収するようにしているため、架構が塞がれたり、構面が狭められることがなく、建築物を平面設計する際に制限が加えられることもない。さらに、高減衰ゴム５２ｂを適用した複合柱材５０においては、エネルギ吸収板５２の変形量が小さい場合にもエネルギ吸収板５２の減衰機能を得ることができるため、地震時のみならず、風によって建築物が振動した場合にも制振効果を期待することが可能となる。

複合柱材５０を適用して架構を構成する場合には、必ずしもすべての柱を複合柱材５０とする必要はない。すなわち、建築物の層毎に要求される剛性や耐力によっては、単に角筒状を成す鋼管柱と組み合わせて建築物の架構を構成しても構わない。

図には明示していないが、複合柱材５０において梁との接合部分には、従前の建築物と同様、通しダイヤフラムを適用して複合柱材５０に梁を溶接接合することができる。この場合、パネル部には、必ずしも複合柱材５０を適用する必要はなく、複合柱材５０と同一の外形寸法を有した鋼管柱を適用しても良い。

尚、上述した実施の形態１〜実施の形態５では、いずれも正方形の横断面を有した複合柱材を例示しているが、長方形の横断面を有するように構成することも可能である。また、支持要素として、正方形の横断面を有した中空の角形鋼管を例示しているが、横断面が正方形である必要はなく、また中空である必要もない。

また、上述した実施の形態４では、支持要素の長手方向に沿うように互いに平行となる一対のリブを設けるようにしているが、長手方向に沿っていれば平行でなくても良く、また一対でなくても良い。

さらに、上述した実施の形態５では、粘弾性部材として高減衰ゴムを例示しているが、外力を受けた場合にせん断変形することによってエネルギを減衰するものであれば、その他の部材を適用しても良い。

またさらに、実施の形態５の鋼板部材として支持要素よりも降伏点の小さい材質によって成形したものを適用すれば、粘弾性型の制振ダンパーに履歴型の制振ダンパー機能を付加することも可能となる。

（実施例）
以下、実施例１、実施例２及び比較例を示して本発明をより具体的に説明する。

実施例１、実施例２及び比較例では、いずれも図１１に示す８層４スパンのラーメン骨組を有した建築物の解析モデルに対して地震波を入力した場合の応答解析を行った。実施例１、実施例２及び比較例では、１〜２階の柱断面が異なっている。すなわち、実施例１では１〜２階の柱Ｃ１として図３の実施の形態２で示した複合柱材（以下、「第１複合柱材」という）を適用し、実施例２では１〜２階の柱Ｃ１として図９及び図１０の実施の形態５で示した複合柱材（以下、「第２複合柱材」という）を適用している。これに対して比較例では１〜２階の柱Ｃ１として一辺が６００ｍｍで板厚が２８ｍｍの角形の鋼管柱（以下、「比較柱材」という）を適用している。その他の柱Ｃ２，Ｃ３及び梁Ｇ１の断面、荷重の条件は同一である。梁Ｇ１には５４ｋＮ／ｍの等分布荷重が掛かっているものとする。それぞれの解析モデルの部材断面は、図１２に示すとおりである。尚、梁Ｇ１のスパンは６ｍ、各階高はそれぞれ４ｍに設定してある。

図１３は、第１複合柱材、第２複合柱材及び比較柱材それぞれの断面性能を示すものである。尚、第１複合柱材及び第２複合柱材については、エネルギ吸収板１２，５２が地震時の変形により直ちに降伏するため、４隅の角形鋼管１１を統合した断面性能を示している。図１３からも明らかなように、第１複合柱材及び第２複合柱材と比較柱材とは、ほぼ同等の断面性能を有し、剛性及び耐力が同等となるように設定してある。

図１４は、各解析モデルの地震応答解析による層間変形角の結果を示すグラフである。入力地震波としては、最大速度５０ｋｉｎｅに規格化したエルセントロＮＳ波を用いた。図１４によれば、実施例１及び実施例２は、比較例に対して層間変形角の応答が低減しており、期待した制振効果が得られていることが分かる。

１鋼管柱
２梁
３ダイヤフラム
４パネル部
１０複合柱材
１１角形鋼管
１２エネルギ吸収板
２０複合柱材
２１アングル材
３０複合柱材
３１隙間
４０複合柱材
４１リブ
５０複合柱材
５２エネルギ吸収板
５２ａ鋼板部材
５２ｂ高減衰ゴム

Claims

建築物の架構を構成するための柱として適用され、矩形領域の四隅となる位置にそれぞれ柱の長手方向に沿って配置した支持要素と、外力を受けた場合に生じるエネルギの減衰機能を有したエネルギ吸収要素とを備え、隣設する支持要素の間に前記エネルギ吸収要素を接合することによって構成したことを特徴とする建築物用制振ダンパー。
前記エネルギ吸収要素は平板状に構成したものであり、前記支持要素の長手方向に沿って並べて接合したことを特徴とする請求項１に記載の建築物用制振ダンパー。
前記支持要素の長手方向に沿って並べたエネルギ吸収要素の相互間に隙間を確保したことを特徴とする請求項２に記載の建築物用制振ダンパー。
前記支持要素の長手方向に沿って前記エネルギ吸収要素を隙間なく配置したことを特徴とする請求項２に記載の建築物用制振ダンパー。
前記支持要素及び前記エネルギ吸収要素は、それぞれ鋼材によって成形したものであり、互いの間を溶接により接合したことを特徴とする請求項１に記載の建築物用制振ダンパー。
前記支持要素は、鋼材によって成形したものであり、前記支持要素にアングル材を溶接によって取り付け、かつ前記アングル材に対して前記エネルギ吸収要素をボルト接合したことを特徴とする請求項１に記載の建築物用制振ダンパー。
前記支持要素及び前記エネルギ吸収要素は、それぞれ鋼材によって成形し、かつ前記エネルギ吸収要素は、前記支持要素よりも降伏点の小さい材質によって構成したものであり、外力を受けた場合に前記エネルギ吸収要素が塑性変形することによってエネルギを減衰することを特徴とする請求項１に記載の建築物用制振ダンパー。
前記エネルギ吸収要素は、平板状に構成したものであり、少なくとも一方の表面に前記支持要素の長手方向に沿ったリブを備えることを特徴とする請求項７に記載の建築物用制振ダンパー。
前記エネルギ吸収要素は、鋼材から成る複数の鋼板部材と、これら鋼板部材の端面相互間を接続する態様で配設した粘弾性部材とを備えて構成したものであり、外力を受けた場合に前記粘弾性部材がせん断変形することによってエネルギを減衰することを特徴とする請求項１に記載の建築物用制振ダンパー。
中空の矩形断面を有する角形の鋼管によって前記支持要素を構成したことを特徴とする請求項５〜請求項９のいずれか一つに記載の建築物用制振ダンパー。
前記支持要素は、塑性化するまで局部座屈しない幅厚比を有するように構成したことを特徴とする請求項１０に記載の建築物用制振ダンパー。
請求項１〜請求項１１のいずれか一つに記載した建築物用制振ダンパーを柱として適用することにより建築物の架構を構成したことを特徴とする建築物の制振構造。