JP6172959B2

JP6172959B2 - 粘性壁の構造

Info

Publication number: JP6172959B2
Application number: JP2013020257A
Authority: JP
Inventors: 正三西山; 龍大欄木
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-02-05
Also published as: JP2014152448A

Description

本発明は、粘性壁の構造に関する。詳しくは、地震や風による建物の振動を減衰する粘性壁の構造に関する。

建築構造物の耐震安全性を高め、また風その他の動的外力による構造物の振動による居住性能を改善するために、構造物の減衰性能を高めることが多くの手段で実用化されている。そのなかの一つの方法として、粘性壁が実用化されている。

粘性壁は、建物の上梁と下梁との間に設けられる。この粘性壁は、例えば下梁に固定されて上方が開放された箱体と、地震時や強風時の建物の揺れに伴う層間変形を、上梁に固定されて箱体内に配置される抵抗板と、箱体の内部に収容された粘性体と、を備える（例えば、特許文献１参照）。

ここで粘性体は、抵抗板と箱体の内壁面との間の隙間に介在する。また、上梁の下フランジ面には、この上梁の長さ方向に沿ってガセットプレートが溶接されており、抵抗板は、このガセットプレートにボルト接合されている。また、下梁の上フランジ面には、この下梁の長さ方向に沿ってガセットプレートが溶接されており、箱体は、このガセットプレートにボルト接合されている。

以上の粘性壁によれば、上梁および下梁に対して相対的な水平力が加わると、抵抗板と箱体とが水平変位し、粘性体にせん断力が生じる。この粘性体のせん断抵抗力により、地震や風による建物の振動が減衰される。

特開平１０−０４６８６５号公報

粘性壁は壁に沿った方向の振動減衰効果を図るもので、壁垂直方向の振動に対しては、上梁に固定した抵抗板と下梁に固定した箱体との相対運動が小さいために減衰効果が小さいだけでなく、壁垂直方向の変位が大きくなると粘性壁や梁の破損のおそれがある。
そのため、粘性壁は免震建物の減衰装置としてはほとんど使われていない。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、水平２方向のうち壁に沿った方向の振動に対しては振動減衰効果を発揮するが、壁垂直方向の振動に対しては抵抗せずに変位を吸収することができ、層間に水平２方向の大きな変位を生じる免震建物の減衰装置として免震層に設置可能な粘性壁を提案することを課題とする。

請求項１の粘性壁は、建物の上梁と下梁との間に設けられる。この粘性壁は、下梁に固定されて上方が開放された箱体と、前記粘性壁に沿った面内１方向に水平移動可能に前記箱体で支持されて箱体内に配置される抵抗板と、前記箱体の内部に収容された粘性体と、を備え、前記抵抗板には、当該抵抗板の上部から水平に張り出して、前記箱体の上端部をレールとして転動する複数の水平ローラーと、前記抵抗板の上端部から鉛直に張り出して、建物上階側の梁に取り付けられた１本のブラケットに設定された振幅より大きな振幅レベルになって初めて接触することにより、前記抵抗板が変位するように配置された２つの鉛直ローラーと、を備える。

この発明によれば、抵抗板が下梁に固定された箱体に支持されているので、抵抗板が上梁に固定される必要はなく、上梁と下梁の層間変位のうちの粘性壁に沿った水平１方向変位成分のみを粘性壁に伝えて、水平１方向のみの減衰効果を高めることが可能となる。

請求項２の粘性壁は、抵抗板に、抵抗板を初期位置に復帰させるための復元体を備えることを特徴とする。

この発明によれば、抵抗板を初期位置に復帰させるための復元体を備えているので、地震後の粘性壁の残留変位を少なくできる。

本発明の粘性壁によれば、抵抗板が下梁に固定された箱体で支持されているので、抵抗板が上梁に支持される必要はなく、上梁と下梁の層間変位のうちの粘性壁に沿った水平１方向変位成分のみを粘性壁に伝えて、水平１方向のみの減衰効果を高めることが可能となる。また、粘性壁に伝えたくない層間変位を吸収することにより、粘性壁や梁にかかる負荷を抑えて粘性壁や梁の破損を防止することができる。

第一の実施形態に係る粘性壁を示す斜視図である。第一の実施形態に係る粘性壁を示す断面図および立面図である。第二の実施形態に係る粘性壁を示す斜視図である。第二の実施形態に係る粘性壁を示す断面図および立面図である。従来の実施形態に係る粘性壁を示す斜視図である。従来の実施形態に係る粘性壁を示す断面図および立面図である。

＜第一の実施形態＞
図１は、第一の実施形態の粘性壁１の斜視図であり、図２は、第一の実施形態の粘性壁１の断面図および立面図である。粘性壁１は、建物上階側の梁２と建物下階側の梁３との間に設けられる。この粘性壁１は、建物下階側の梁３に固定されて上方が開放された外壁鋼板（箱体）６と、粘性壁１に沿った方向に水平移動可能に支持されて外壁鋼板に配置される内壁鋼板（抵抗板）５と、内壁鋼板５を初期位置に復元させるためのばねなどの復元体４と、外壁鋼板６の内部に収容された粘性体７と、を備える。

外壁鋼板６は、鋼板の他に、外壁鋼板面外補強桟６１と粘性体貯留部６２とを備える。外壁鋼板面外補強桟６１は、外壁鋼板の面外変形防止と内部鋼板の荷重を支持するための外壁鋼板の補強として外壁鋼板の外面に設けられる。外壁鋼板の上部は粘性貯留部６２となっており、外壁鋼板の上端は、内部鋼板５に設置された水平ローラー５１が水平に転動するためのレールとしての役目も兼ねている。外壁鋼板６の下部に溶接した、粘性壁下部フランジ１１を建物下階側の梁３に固定用高力ボルトで締め付けて一体化する。

内部鋼板５は、鋼板の他に、複数の水平ローラー５１と２つの鉛直ローラー５２を備える。水平ローラー５１は、内部鋼板５が粘性壁１に沿った面内１方向を水平移動可能に支持するためのもので、内部鋼板５の上部から水平に張り出して、外部鋼板６の上端部をレールとして転動する。２つの鉛直ローラー５２は、内部鋼板５の上端部から鉛直に張り出して、建物上階側の梁２に取り付けられた１本のブラケット２５に設定された振幅より大きな振幅レベルになって初めて接触することにより、内部鋼板５が変位する。ブラケット２５は、壁垂直方向に所定長さを有し上梁に固定された粘性壁に応力を伝達する部材で、所定長さのH鋼を上梁の下面にボルト固定することで形成される。

ばねなどの復元体４が、内部鋼板５の両端部と、外部鋼板６の両端部をそれぞれ繋いである。地震等終了後に内壁鋼板５を初期位置に復元させるための機構である。

粘性体７は、内部鋼板５と外部鋼板６の内壁面の隙間に介在する。粘性体となる材料は、シリコン系粘性材料、アスファルト系粘性材料、またはブタジエン等の樹脂系粘性材料のうちの一つからなる。

本実施形態によれば、内部鋼板５が下梁に固定された外部鋼板６に支持されているので、内部鋼板５が上梁に支持される必要はなく、上梁と下梁の層間変位のうちの水平１方向変位のみを粘性壁に伝えて、水平１方向のみの減衰効果を高めることが可能となる。具体的には、内部鋼板５の上部に内部鋼板５に垂直な軸を有する複数の水平ローラー５１が突出し、外部鋼板６の上端部をレールとして転動するので、内部鋼板５の荷重を支持しつつ内部鋼板５が壁に沿った方向のみに水平に転動可能となる。

また、鉛直ローラー５２とブラケット２５により、上梁と下梁の層間変位のうちの水平１方向変位のみを粘性壁に伝えて、水平１方向のみの減衰効果を高めることが可能となる。また、粘性壁に伝えたくない層間変位を吸収することにより、粘性壁や梁にかかる負荷を抑えて粘性壁や梁の破損を防止することができる。具体的には、鉛直ローラー５２は、内部鋼板５の上端部から鉛直に張り出して、建物上階側の梁２に取り付けられたブラケット２５に接触することにより、内部鋼板５が変位する。ブラケット２５は、壁垂直方向に所定長さを有し上梁に固定された粘性壁に応力を伝達する部材で、所定長さのH鋼を上梁の下面にボルト固定することで形成され、壁垂直方向の水平層間変位成分を粘性壁に伝えず、粘性壁に沿った水平層間変位成分を粘性壁に伝えることが可能である。更に、鉛直ローラー５２とブラケット２５の配置により、減衰効果を発揮させたい範囲を設定できる。鉛直ローラー５２ブラケット２５を最初から接触させておいてもよいが、本実施例では、本粘性壁は小さい振幅レベルでは減衰効果を発揮せず、ブラケット２５が鉛直ローラー５２に接触する大きな振幅レベルになって初めて粘性壁が減衰効果を発揮するように設定した。

＜第二の実施形態＞
図３は、第二の実施形態の粘性壁１の斜視図であり、図４は、第二の実施形態の粘性壁１の断面図および立面図である。粘性壁１は、建物上階側の梁２と建物下階側の梁３との間に設けられる。この粘性壁１は、建物下階側の梁３に固定されて上方が開放された外壁鋼板（箱体）６と、粘性壁１に沿った面内１方向を水平移動可能に支持されて外壁鋼板に配置される内壁鋼板（抵抗板）５と、内壁鋼板５を初期位置に復元させるためのばねなどの復元体４と、外壁鋼板６の内部に収容された粘性体７と、を備える。本実施形態の粘性壁１の構造は、第一の実施形態と同様ため、詳しい説明は省略する。

また、鉛直ローラー５２とブラケット２５により、上梁と下梁の層間変位のうちの水平１方向変位のみを粘性壁に伝えて、水平１方向のみの減衰効果を高めることが可能となる。また、粘性壁に伝えたくない層間変位を吸収することにより、粘性壁や梁にかかる負荷を抑えて粘性壁や梁の破損を防止することができる。具体的には、鉛直ローラー５２は、内部鋼板５の上端部から鉛直に張り出して、建物上階側の梁２に取り付けられたブラケット２５に接触することにより、内部鋼板５が変位する。ブラケット２５は、壁垂直方向に所定長さを有し上梁に固定された粘性壁に応力を伝達する部材で、所定長さのH鋼を上梁の下面にボルト固定することで形成され、壁垂直方向の水平層間変位成分を粘性壁に伝えず、粘性壁に沿った水平層間変位成分を粘性壁に伝えることが可能である。更に、鉛直ローラー５２とブラケット２５の配置により、減衰効果を発揮させたい範囲を設定できる。例えば、本実施例では、粘性壁に沿った特定の向きを有する一方向（＋X方向）の水平層間変位のみに減衰効果を発揮し、反対方向（−X方向）の水平層間変位に対しては減衰効果を発揮しないように設定した。これは、隣接建物等により特定方向の最大水平変位を抑制したい場合に効果がある。

１粘性壁本体
２建物上階側の梁
３建物下階側の梁
４初期位置復元用ばね（復元体）
５内壁鋼板（抵抗板）
６外壁鋼板（箱体）
７粘性体
１０粘性壁上部フランジ
１１粘性壁下部フランジ
１５上側梁連結部材
１６下側梁連結部材
２５ブラケット
５１水平ローラー
５２鉛直ローラー
６１外壁鋼板面外補強桟
６２粘性体貯留部

Claims

建物の上梁と下梁との間に設けられ、
外乱による建物の応答を低減する粘性壁の構造であって、
下梁に固定されて上方が開放された箱体と、
前記粘性壁に沿った面内１方向に水平移動可能に前記箱体で支持されて箱体内に配置される抵抗板と、
前記箱体の内部に収容された粘性体と、を備え、
前記抵抗板には、当該抵抗板の上部から水平に張り出して、前記箱体の上端部をレールとして転動する複数の水平ローラーと、前記抵抗板の上端部から鉛直に張り出して、建物上階側の梁に取り付けられた１本のブラケットに設定された振幅より大きな振幅レベルになって初めて接触することにより、前記抵抗板が変位するように配置された２つの鉛直ローラーと、
を備えることを特徴とする粘性壁の構造。
前記抵抗板には、当該抵抗板を初期位置に復帰させるための復元体を備えることを特徴とする請求項１に記載の粘性壁の構造。