JP6185680B1 - 制振装置及びその施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構築物との連結部となっている芯材の長さ方向の両端部を容易かつ確実に構築物の構成部材に結合できるように制振装置及びその施工方法を提供すること。【解決手段】制振装置１は、塑性化部を備えた芯材２０と、芯材２０の外周を覆い、芯材２０に圧縮力が作用したときに、芯材２０の長さ方向と角度をなす方向への芯材２０の変形を拘束する拘束部材１０と、を含んで構成され、芯材２０の両端部のうち、一方の端部が、構築物の構成部材であるガセットプレート６，７のうち、一方に結合され、他方の端部が他方に結合され、芯材２０は、ガセットプレートを挟む２個の芯部材２１と、芯部材２１の間であって、ガセットプレートを避けた箇所で２個の芯部材２１に結合配置され、ガセットプレートよりも少し大きい厚さ寸法を有するスペース部材２２とを含んで構成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、地震等による構築物の揺れを抑えるための制振装置、及びこの制振装置を設置するための施工方法に係り、例えば、高層の建築物や橋梁等の構築物の地震対策や風圧対策として利用できるものである。

下記の特許文献１〜４には、地震等による構築物の揺れを抑えるための制振装置が示されている。これらの制振装置は、建物等の構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、長さ方向の他方の端部が、２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ引っ張り力や圧縮力の軸力の作用によって塑性変形する塑性化部を有し、この塑性化部の塑性変形により構築物の振動エネルギが吸収されて振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、芯材に圧縮力が作用したときに、芯材がこの芯材の長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されたものとなっている。

特開２００３−３４３１１６号公報 特開２０１０−２５２６０号公報 特開２０１４−３１６５４号公報 特開２０１４−２１８７９７号公報

上述のように芯材と拘束部材とを有し、芯材の長さ方向の両端部が構築物を構成する２つの構成部材に結合される制振装置では、構築物の振動エネルギが芯材に伝達されて、この芯材の塑性化部の塑性変形により振動エネルギが吸収、減衰されるため、構築物との連結部となっている芯材の長さ方向の両端部を、容易かつ確実に構築物の構成部材に結合できるようにすることが求められる。

本発明の目的は、構築物との連結部となっている芯材の長さ方向の両端部を容易かつ確実に構築物の構成部材に結合できるように制振装置及びその施工方法を提供するところにある。

本発明に係る制振装置は、構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、前記２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、前記長さ方向の他方の端部が、前記２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用によって塑性変形する塑性化部を有し、この塑性化部の塑性変形により前記構築物の振動エネルギが吸収されて振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、前記芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、前記芯材に圧縮力が作用したときに、前記芯材がこの芯材の前記長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置において、前記芯材は、前記構成部材を挟んで配設された２個の芯部材と、これらの芯部材の間であって、前記構成部材を避けた箇所において、前記２個の芯部材に結合されて配置されたスペース部材とを含んで構成され、このスペース部材は、板状となっている前記構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい厚さ寸法を有していることを特徴とするものである。

この制振装置の芯材は、上述のように構築物の構成部材を挟んで配設された２個の芯部材と、これらの芯部材の間であって、構築物の構成部材を避けた箇所において、２個の芯部材に結合されて配置されたスペース部材とを含んで構成されたものとなっており、このスペース部材は、板状となっている前記構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい厚さ寸法を有しているため、２個の芯部材を構築物の構成部材を挟んで配設するための作業を、スペース部材により有効に行えることになり、これにより、芯材の長さ方向の両端部を構築物の構成部材に結合するための作業を容易かつ確実に行えるようになる。

なお、本発明では、上述のようにスペース部材の厚さ寸法は、板状となっている構築物の構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい寸法とされるが、この少し大きい寸法の一例は、構築物の構成部材の厚さ寸法よりも１ｍｍ大きい寸法である。なお、これらの厚さ寸法の差を１ｍｍが含まれる１ｍｍ以下とすると、構築物の構成部材と芯部材との間のはだすき量が１ｍｍ以下となるため、構築物の構成部材又は芯部材にフィラープレート等の隙間部材を取り付けることを省略できる。

また、本発明において、２個の芯部材は任意の形状のものでよく、２個の芯部材を板状の部材とする場合には、芯材を、２個の芯部材とスペース部材とを板厚方向に重ね合わせたものとしてもよい。

また、芯材に設けられる前記塑性化部が芯材の長さ方向の途中箇所に設ける場合には、スペース部材を、塑性化部から外れた芯材の長さ方向の２つの箇所に配置してもよい。

これによると、芯材の塑性化部が塑性変形することで吸収、減衰される振動エネルギを、スペース部材に影響されることなく、所定値に設定することが可能となる。

また、本発明において、芯材をスペース部材と共に構成する２個の芯部材を、これらの芯部材の長さ方向の中央部で連結してもよい。

このように２個の芯部材を、これらの芯部材の長さ方向の中央部で連結すると、芯材を拘束部材の内部に挿入する作業を行うときに、芯材が塑性化部等において曲がるなどの変形が生ずることを防止して、この挿入作業を容易に行えることになり、また、挿入後の芯材の反りを防止したり、矯正することができる。

本発明において、芯材に設ける塑性化部は、引っ張り力や圧縮力の軸力の作用によって塑性変形して構築物の振動エネルギを吸収できるものであれば、任意の形状のものでよく、その一例の塑性化部は、芯材の長さ方向と直交する幅方向の寸法が小さくなっているくびれ部である。

また、スペース部材は、拘束部材の長さ方向の端部から構築物の構成部材側へ突出する長さ寸法を有するものとすることが好ましい。

これによると、スペース部材は芯材の強度を補強する補強部材にもなっていて、このスペース部材が、拘束部材の長さ方向の端部から構築物の構成部材側へ突出する長さ寸法を有していることにより、芯材における拘束部材の長さ方向の端部の箇所の強度が大きくなるため、芯材に軸力としての圧縮力が作用したときに、芯材における拘束部材の長さ方向の端部の箇所又はその周辺箇所において、芯材の厚さ方向等への座屈や大きな変形が生じることを有効に防止でき、この防止により、塑性化部において、圧縮力による塑性変形を所定どおり生じさせて振動エネルギの吸収、減衰を有効に行えるようになる。

以上の本発明において、拘束部材の内部には、芯材の外周を覆う充填材を充填してもよく、また、このように拘束部材の内部に芯材の外周を覆う充填材を充填する場合には、拘束部材の長さ方向の両端部には、２個の芯部材とスペース部材を貫通させる窓孔が形成された蓋部材を取り付けてもよい。

そして、このように拘束部材の長さ方向の両端部に、２個の芯部材とスペース部材を貫通させる窓孔が形成された蓋部材を取り付ける場合には、スペース部材を、蓋部材から構築物の構成部材側へ突出する長さ寸法を有するものとしてもよい。

なお、拘束部材の内部に充填されて芯材の外周を覆う充填材は、例えば、モルタルでもよく、コンクリートでもよく、これら以外のものでもよい。

本発明に係る制振装置の施工方法は、構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、前記２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、前記長さ方向の他方の端部が、前記２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用によって塑性変形する塑性化部を有し、この塑性化部の塑性変形により前記構築物の振動エネルギが吸収されて振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、前記芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、前記芯材に圧縮力が作用したときに、前記芯材がこの芯材の前記長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置を前記２つの構成部材の間に配置するための制振装置の施工方法であって、前記芯材を、２個の芯部材と、これらの芯部材の間であって、前記構成部材を避けることができる箇所において、前記２個の芯部材に結合されて配置され、板状となっている前記構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい厚さ寸法を有しているスペース部材と、を含んで製造するための作業工程と、前記芯材を前記拘束部材の内部に挿通するための作業工程と、前記構築物が構築されている作業現場において、前記芯材の長さ方向の前記一方の端部を、前記２個の芯部材で前記一方の構成部材を挟んで、この一方の構成部材に１個のボルト及びナットで連結し、前記芯材をこの１個のボルトを中心に回動可能とするための作業工程と、前記芯材を前記１個のボルトを中心に回動させることにより、前記芯材の長さ方向の前記他方の端部を前記他方の構成部材が配置されている箇所まで移動させ、前記芯材の長さ方向の前記他方の端部において、前記２個の芯部材で前記他方の構成部材を挟むための作業工程と、前記芯材の長さ方向の前記他方の端部を前記他方の構成部材に複数のボルト及びナットにより結合するとともに、前記芯材の長さ方向の前記一方の端部を前記一方の構成部材に複数のボルト及びナットにより結合するための作業工程と、を含むことを特徴とするものである。

この制振装置の施工方法でも、２個の芯部材の間に配置されているスペース部材は、構築物の板状となっている構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい厚さ寸法を有しているため、２個の芯部材を構築物の構成部材を挟んで配設するための作業を、スペース部材により有効に行えることになり、これにより、芯材の長さ方向の両端部を構築物の構成部材に結合するための作業を容易かつ確実に行えるようになる。

特に、この制振装置の施工方法では、芯材の長さ方向の一方の端部を、２個の芯部材で前記一方の構成部材を挟んで、この一方の構成部材に１個のボルト及びナットで連結することにより、芯材をこの１個のボルトを中心に回動可能とし、この後に、芯材を前記１個のボルトを中心に回動させることにより、芯材の長さ方向の他方の端部を前記他方の構成部材が配置されている箇所まで移動させるため、芯材の長さ方向の前記他方の端部において、２個の芯部材で前記他方の構成部材を挟むための作業を容易かつ確実に行えることになり、また、芯材の長さ方向の前記他方の端部を前記他方の構成部材に複数のボルト及びナットにより結合する作業と、芯材の長さ方向の前記一方の端部を前記一方の構成部材に複数のボルト及びナットにより結合するための作業も容易かつ確実に行えるようになる。

以上説明した本発明は、新築される建物等の構築物の構築作業中にこの構築物に取り付けられる制振装置に適用でき、また、既存の建物等の構築物に後付けで取り付けられる制振装置にも適用できる。

また、本発明に係る制振装置は、建物に適用できるとともに、橋梁やタワー等にも適用でき、任意の構築物に設置することができる。

本発明によると、構築物との連結部となっている芯材の長さ方向の両端部を容易かつ確実に構築物の構成部材に結合できるようになるという効果を得られる。

図１は、本発明の一実施形態に係る制振装置が建物に設置されているときの状態を示す正面図である。 図２は、制振装置だけを示す正面図である。 図３は、制振装置の芯材を示し、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、正面図である。 図４は、芯材の斜視図である。 図５は、図２のＳ５−Ｓ５線断面図である。 図６は、図２のＳ６−Ｓ６線断面図である。 図７は、図２のＳ７−Ｓ７線断面図である。 図８は、図７の一部拡大図である。 図９は、仮想の芯材に圧縮力が作用したときを示す模式図である。 図１０は、制振装置の別実施形態に係る設置状態を示す図１と同様の図である。 図１１は、制振装置の設置施工方法を示す正面図である。 図１２は、２個の芯部材が塑性化部において連結されている別実施形態の芯材を示し、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、正面図である。 図１３は、図１２で示されている連結手段を分解した状態を示す斜視図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る制振装置１が、構築物である高層建物に設置されているときの状態が示されている。この建物は、左右の間隔をあけて立設されているＨ型鋼等による柱２，３と、これらの柱２，３の間に上下の間隔を架設されているＩ型鋼又はＨ型鋼等による梁４，５とが構造材となって構築されており、柱２と梁５との接合箇所には、ガセットプレート６が設けられ、柱３と梁４との接合箇所には、ガセットプレート７が設けられている。これらの柱２，３と梁４，５とガセットプレート６，７は、建物を構成する構成部材となっている。

また、これらの構成部材のうち、ガセットプレート６，７は、本実施形態の制振装置１を建物の２つの箇所の間に架け渡すために、この建物に設けられた板状の部材であり、ガセットプレート６，７は高さの差をもって建物に配設されているため、柱２，３と梁４，５からなる四角形フレームの内側に配置されている制振装置１は、水平方向に対する傾き角度をもって建物に設置され、また、この制振装置１は、柱２，３と梁４，５とで形成される鉛直構面に配置されている。

図２には、制振装置１だけが示されており、この制振装置１は、拘束部材１０の内部に芯材２０を、この芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂを外部に露出させて移動自在に挿通したものであり、このため、拘束部材１０が配置されている箇所では、芯材２０の外周は、芯材２０の長さ方向が長さ方向となっている拘束部材１０により覆われている。拘束部材１０は、アルミ又はアルミ合金の押し出し成形品又は引き抜き成形品を所定の長さ寸法で切断したものであり、このため、拘束部材１０は、拘束部材１０の長さ方向と直交する箇所における断面形状が同一形状となって拘束部材１０の長さ方向に連続したものとなっており、この断面形状は、拘束部材１０の長さ方向の一方の端部から他方の端部まで連続している。

図３には芯材２０が示されており、（Ａ）は芯材２０の平面図であり、（Ｂ）は芯材２０の正面図である。また、図４には、芯材２０の斜視図が示されている。芯材２０は、細長の板状となっている２個の芯部材２１の間に、板状のスペース部材２２を介入配置したものであり、これらの２個の芯部材２１とスペース部材２２は、板厚方向に重ね合されて溶接で結合されている。そして、芯材２０は、図４からも分かるように、芯材２０全体でも細長の板状となっており、芯部材２１とスペース部材２２のそれぞれの厚さ方向は、建物の板状の構成部材となっているガセットプレート６，７の厚さ方向と同じ方向である。金属製の２個の芯部材２１は、同じ材質、同じ寸法及び同じ形状で形成されており、それぞれの芯部材２１の長さ方向の途中箇所、一層具体的には、それぞれの芯部材２１の長さ方向の中央箇所には、芯材２０の長さ方向と直交する方向である上下方向の幅寸法が小さくなっているくびれ部２１Ａが設けられ、このくびれ部２１Ａは、後述するように地震等による引っ張り力や圧縮力が芯材２０に軸力として作用したときに塑性変形する塑性化部となっており、芯部材２１の長さ方向への長さをもって形成されているくびれ部２１Ａの長さ方向両側は、芯部材２１の長さ方向の端部に向かって上下方向の幅寸法が次第に大きくなる幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃとなっている。

また、これらの幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃの長さ方向外側は、幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃの最大幅寸法と同じ幅寸法で芯部材２１の長さ方向の端部に向かって延出している延出部２１Ｄ，２１Ｅとなっており、これらの延出部２１Ｄ，２１Ｅのうち、芯部材２１の長さ方向の端部の近傍には、芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート６，７に結合するための結合具３０（図１を参照）となっているボルトの軸部を挿通するためのボルト孔２３が複数形成されている。

上述したように２個の芯部材２１の間に配置されていて、これらの芯部材２１に溶接で結合されている板状のスペース部材２２は、図３に示されているように、芯材２０の長さ方向に離れて２個あり、これらのスペース部材２２は、芯部材２１の延出部２１Ｄ，２１Ｅのうち、ボルト孔２３が形成されていない箇所に配設されている。このため、スペース部材２２は、芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート６，７に結合具３０で結合したときに、ガセットプレート６，７と干渉しない箇所、言い換えると、ガセットプレート６，７を避けることができる箇所において、芯材２０に配設されている。また、これらのスペース部材２２が配設されている芯材２０における箇所は、それぞれの芯部材２１の上述した塑性化部となっているくびれ部２１Ａから外れた箇所になっており、これらのスペース部材２２の配設箇所は、このくびれ部２１Ａと連続して芯部材２１に形成されている幅寸法拡大部２１Ｂ，２１Ｃからも外れた箇所になっている。

芯部材２１の材質は、制振装置１が設置される建物に求められる制振性能に応じて適宜に選択され、その一例は、ＪＩＳ規格でＳＮ４９０ＢやＳＮ４００Ｂである。また、スペース部材２２は、芯部材２１と同じ材質の金属で製造してもよく、芯部材２１とは異なる金属で製造してもよい。

図５及び図６は、図２のＳ５−Ｓ５線断面図及びＳ６−Ｓ６線断面図である。前述したように、アルミ又はアルミ合金の押し出し成形品又は引き抜き成形品となっている拘束部材１０は、図５及び図６に示されているように、八角形の閉断面形状を有する外輪郭部１０Ａの内部に、上下方向に延びる２個の隔壁部１０Ｂ，１０Ｃが芯材２０の厚さ方向に離間して平行に形成されたものとなっている。これらの隔壁部１０Ｂ，１０Ｃの間は、芯材２０が挿通された縦長の挿通部１１となっており、この挿通部１１についての芯材２０の厚さ方向両側は、複数のリブ部１０Ｄにより補強された空間部１２，１３となっている。

挿通部１１と空間部１２，１３のうち、挿通部１１だけに充填材（グラウト材）としてモルタル１４が充填されており、このため、芯材２０の全長のうち、拘束部材１０に覆われている箇所の外周は、モルタル１４によっても覆われている。

図７は、図２のＳ７−Ｓ７線断面図であり、この図７に示されているように、拘束部材１０の長さ方向の両端部には、蓋部材１５がビス等の止着具１６により取り付けられている。これらの蓋部材１５には、２個の芯部材２１とスペース部材２２とからなる芯材２０を貫通させるための窓孔１５Ａが形成されており、これらの窓孔１５Ａから拘束部材１０の外部へ突出した芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂが、ボルト３０Ａ及びナット３０Ｂによる結合具３０により、図７では二点鎖線で示されているガセットプレート６，７に結合されている。この結合作業は、芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂのうち、一方の端部２０Ａにおいて、２個の芯部材２１をガセットプレート６の厚さ方向の両側に配設することにより、これらの芯部材２１によりガセットプレート６を挟み、芯部材２１のボルト孔２３と、ガセットプレート６にも設けられたボルト孔６Ａとにボルト３０Ａの軸部を挿通し、この軸部の端部にナット３０Ｂを螺合して締め付けることにより、ボルト３０Ａ及びナット３０Ｂにより行われ、また、芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂのうち、他方の端部２０Ｂでも、一方の端部２０Ａと同様に、芯部材２１のボルト孔２３とガセットプレート７のボルト孔７Ａとに軸部が挿通されるボルト３０Ａ及びナット３０Ｂにより行われ、これらの端部２０Ａ，２０Ｂで用いられているボルト３０Ａ及びナット３０Ｂによる結合具３０の個数は、それぞれ複数個である。

このように結合具３０で芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂが結合されるガセットプレート６，７の厚さ寸法はＴ１であり、これに対してそれぞれのスペース部材２２の厚さ寸法は、Ｔ１よりも少し大きいＴ２であり（図８も参照）、これらのＴ１とＴ２の差は１ｍｍである。

また、図７に示されているように、芯材２０を２個の芯部材２１と共に構成しているそれぞれのスペース部材２２は、拘束部材１０の長さ方向の両端部からガセットプレート６，７側へ突出した長さ寸法を有しており、このような長さ寸法となっているそれぞれのスペース部材２２は、拘束部材１０の内部の挿通部１１に充填されているモルタル１４の漏出を防止する部材になっている蓋部材１５からもガセットプレート６，７側へ突出している。

さらに、図７に示されているように、芯材２０の外面には、この外面に拘束部材１０の挿通部１１に充填されているモルタル１４が付着することを防止し、芯材２０が拘束部材１０及びモルタル１４に対し移動することを許容するためのクリアランス材（アンボンド材）２５が固定されている。図８は、図７の一部拡大図であり、この図８から分かるように、クリアランス材２５には、厚さ寸法が異なる第１クリアランス材２５Ａと第２クリアランス材２５Ｂとがあり、厚さ寸法がＴ３となっている第１クリアランス材２５Ａは、拘束部材１０の長さ方向の両端部と対応する芯材２０の箇所及びその周辺箇所の外面に設けられ、Ｔ３よりも大きい厚さ寸法Ｔ４を有する第２クリアランス材２５Ｂは、拘束部材１０の長さ方向の中間部と対応する芯材２０の箇所の外面、すなわち、第１クリアランス材２５Ａが設けられていない芯材２０における拘束部材１０の内部の箇所の外面に設けられている。

また、第１クリアランス材２５Ａが固定されている芯材２０の外面は、図８に示されているように、芯材２０の厚さ方向の両側の面、すなわち、この芯材２０を構成している２個の芯部材２１のそれぞれ厚さ方向外側の面であり、芯材２０の上下の面や、スペース部材２２が配置されていなくて、スペース部材２２の厚さ寸法分だけ離間して互いに対面している２個の芯部材２１のそれぞれ厚さ方向内側の面には、第２クリアランス材２５Ｂが固定されている。

なお、第１クリアランス材２５Ａを固定する芯材２０の長さ方向の範囲を、スペース部材２２が配置されている範囲と同じ又は略同じとしてもよい。

また、第１クリアランス材２５Ａは、フィルム状の非発泡樹脂によるものであり、第２クリアランス材２５Ｂは、シート状の発泡樹脂によるものであり、これらの第１及び第２クリアランス材２５Ａ，２５Ｂは、芯材２０の外面に接着剤や粘着剤等で取り付けられている。そして、第２クリアランス材２５Ｂは、発泡樹脂製であるため、圧縮性を有している。そして、モルタル１４に対する第１クリアランス材２５Ａの摩擦係数は、モルタル１４に対する第２クリアランス材２５Ｂの摩擦係数よりも小さくなっている。

図１に示されているように、制振装置１の芯材２０の両端部２０Ａ，２０Ｂが建物の構成部材となっているガセットプレート６，７に結合具３０で結合されることにより、この制振装置１が建物に設置されているときに、地震や風圧よる横荷重Ｆが建物に作用すると、柱２，３と梁４，５によって形成されている四角フレームが変形し、芯材２０に軸力として作用する引っ張りや圧縮力により、芯材２０の構成部材となっている２個の芯部材２１に塑性化部として設けられているくびれ部２１Ａが降伏点を越えて塑性変形し、くびれ部２１Ａの軸方向塑性変形である引っ張り塑性変形や圧縮塑性変形により、横荷重Ｆによる建物の振動エネルギは吸収、減衰される。

また、芯材２０に大きな圧縮力が作用したときに、芯材２０がこの芯材の長さ方向と角度をなす方向に大きく変形することは、モルタル１４及び拘束部材１０により拘束され、芯材２０が大きく横座屈することが防止される。

また、芯材２０に圧縮力が作用したときには、この圧縮力は、芯材２０における拘束部材１０の長さ方向の端部の箇所又はその周辺箇所において、芯材２０をこの芯材２０の厚さ方向に変形させようとする荷重、言い換えると、芯材２０を、図１で示した柱２，３と梁４，５で形成される鉛直構面の外側へ変形させようとする荷重にもなるが、本実施形態では、この箇所についての芯材２０の厚さ方向の強度がスペース部材２２によって補強されており、また、この箇所に設けられているクリアランス材２５は、厚さ寸法がＴ４となっている第２クリアランス材２５Ｂよりも厚さ寸法Ｔ３が小さい第１クリアランス材２５Ａであって、上記箇所でのモルタル１４との間の距離もＴ３となっているため、上記圧縮力により、芯材２０における拘束部材１０の長さ方向の端部の箇所又はその周辺箇所において、芯材２０にこの芯材２０の厚さ方向への大きな偏心や変形が生ずることが防止され、この防止により、２個の芯部材２１のくびれ部２１Ａが横座屈することをなくし、これらのくびれ部２１Ａに、所定どおり振動エネルギを吸収、減衰させて振動を抑制するための圧縮塑性変形を生じさせることができる。

図９は、以上とは異なり、仮想の芯部材１２０に圧縮力Ｎが作用し、この圧縮力Ｎにより、芯材１２０における拘束部材１１０の長さ方向の端部の箇所又はその周辺箇所において、芯材１２０にこの芯材１２０の厚さ方向への大きな偏心量ｅが生じたときの模式図である。このような大きな偏心量ｅが生ずると、偏心量ｅが生じた箇所から芯材１２０の長さ方向に離れてこの芯材１２０に設けられている塑性化部１２０Ａ等では、大きな偏心量ｅに基づく大きな曲げモーメントが生じてしまい、これによると、塑性化部１２０Ａ等で横座屈が生じ、このため、塑性化部１２０Ａに、振動エネルギを吸収、減衰させて振動を抑制するための本来の圧縮塑性変形を生じさせることは困難になる。

これに対して本実施形態では、芯材２０には、この芯材２０の厚さ方向の強度を補強するための２個のスペース部材２２が用いられており、これらのスペース部材２２は、芯材２０における拘束部材１０の長さ方向の両端部の箇所及びその周辺箇所に配置されているため、これらの箇所において、芯材２０に芯材２０の厚さ方向への大きな偏心量や変形が生ずることを防止でき、これにより、２個の芯部材２１に塑性化部として設けられているくびれ部２１Ａ等が横座屈することはなく、それぞれのくびれ部２１Ａに、所定どおり振動エネルギを吸収、減衰させて振動を抑制するための本来の圧縮塑性変形を生じさせることができる。

また、それぞれのスペース部材２２は、前述したように、拘束部材１０の長さ方向の両端部からガセットプレート６，７側へ突出した長さ寸法を有しており、この長さ寸法は、蓋部材１５からもガセットプレート６，７側へ突出した寸法になっているため、芯材２０における蓋部材１５を含む拘束部材１０の長さ方向の両端部の箇所及びその周辺箇所において、芯材２０にこの芯材２０の厚さ方向への大きな偏心量や変形が生ずることを、スペース部材２２により一層有効に防止できる。

また、拘束部材１０の長さ方向の両端部と対応する芯材２０の箇所及びその周辺箇所には、この芯材２０の厚さ方向両側の外面において、厚さ寸法がＴ３となっている第１クリアランス材２５Ａが設けられ、この厚さ寸法Ｔ３は、第２クリアランス材２５Ｂの厚さ寸法Ｔ４よりも小さく、それだけ、モルタル１４は、芯材２０の厚さ方向両側の面に近づいているため、芯材２０に作用する圧縮力により、芯材２０における拘束部材１０の長さ方向の両端部の箇所又はその周辺箇所において、芯材２０に芯材２０の厚さ方向への大きな偏心量や変形が生ずることは、モルタル１４によっても防止される。このため、これによっても、２個の芯部材２１に塑性化部として設けられているくびれ部２１Ａ等が横座屈することはなく、それぞれのくびれ部２１Ａに、所定どおり振動エネルギを吸収、減衰させて振動を抑制するための本来の圧縮塑性変形を生じさせることができる。

また、本実施形態では、第２クリアランス材２５Ｂは、前述したように発泡樹脂により形成されており、この発泡樹脂は圧縮性を有しているため、芯材２０に作用した圧縮力により、芯部材２１のくびれ部２１Ａ等の箇所が振動エネルギを吸収、減衰するために圧縮されたときに、芯材２０の長さ方向と直交する芯材２０の断面積がポアソン比で規定される分だけ拡大することは、発泡樹脂が圧縮されることによって許容されることになる。このため、芯材２０が、上述の圧縮力により、モルタル１４に対しこの芯材２０の長さ方向に移動しながら圧縮されることも、芯材２０とモルタル１４との間に大きな摩擦力が発生することを防止しながら、保証することができ、くびれ部２１Ａに本来の圧縮塑性変形を生じさせて、所定どおり振動エネルギを吸収、減衰させ、振動を抑制することができる。

また、上述したように、モルタル１４に対する第１クリアランス材２５Ａの摩擦係数は、モルタル１４に対する第２クリアランス材２５Ｂの摩擦係数よりも小さくなっていて、この第１クリアランス材２５Ａは、引っ張り力や圧縮力による軸力で塑性変形が生ずるくびれ部２１Ａが設けられている芯部材２１の長さ方向の中央部から遠い箇所に設けられているため、それぞれの芯部材２１の長さ方向の各箇所のうち、第１クリアランス材２５Ａが外面に固定されている箇所が、芯材２０の長さ方向の中央部を境界として対称的に生ずる引っ張り力による塑性変形及び圧縮力による塑性変形によってモルタル１４に対し移動することを、モルタル１４との間で大きな摩擦力を発生させることなく行わせることができ、これにより、くびれ部２１Ａに振動エネルギを吸収、減衰させるための塑性変形を所定どおり生じさせることができる。

さらに、本実施形態によると、２個の芯部材２１に溶接で結合されているそれぞれのスペース部材２２は、それぞれの芯部材２１に設けられているくびれ部２１Ａからはずれた箇所に配置されているため、これらのスペース部材２２が、くびれ部２１Ａが塑性化部として引っ張り塑性変形や圧縮塑性変形することに影響を与えることはなく、くびれ部２１Ａに所定どおりの大きさの引っ張り塑性変形量や圧縮塑性変形量を生じさせることができる。

また、本実施形態では、建物の構成部材となっているガセットプレート６，７と芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂとの結合は、スペース部材２２を介在させた２個の芯部材２１によりガセットプレート６，７を挟み、これらの２個の芯部材２１をガセットプレート６，７にボルト３０Ａ及びナット３０Ｂによる結合具３０で結合することにより行われ、図７で説明したように、スペース部材２２の厚さ寸法Ｔ２は、ガセットプレート６，７の厚さ寸法Ｔ１よりも少し大きいため、芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート６，７に結合するために、２個の芯部材２１の間にガセットプレート６，７を挿入することにより、ガセットプレート６，７の厚さ方向両側に２個の芯部材２１を配設するための作業を、スペース部材２２により容易かつ確実に行えるこになり、また、この後に、ボルト３０Ａ，ナット３０Ｂで両端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート６，７に結合する作業も容易かつ確実に行える。

特に、本実施形態では、スペース部材２２の厚さ寸法Ｔ２とガセットプレート６，７の厚さ寸法Ｔ１との差は１ｍｍであり、この差が、１ｍｍが含まれる１ｍｍ以下である場合には、芯部材２１とガセットプレート６，７との間のはだすき量も１ｍｍ以下となるため、芯部材２１やガセットプレート６，７にフィラープレート等の隙間部材を取り付けることを省略できる。

図１０は、建物の構造材である左右の柱４２，４３と上下の梁４４，４５により構成された四角形フレームの内側に、水平方向に対する傾き方向が互いに逆となっている２個の制振装置１を設置した実施形態を示している。この実施形態では、左右の柱４２，４３間のスパンが大きくなっており、梁４４に設けたガセットプレート４６に、２個の制振装置１におけるそれぞれの芯材２０の一方の端部２０Ａが結合具３０により結合され、２個の制振装置１のうち、一方の制振装置１における芯材２０の他方の端部２０Ｂは、柱４２と梁４５との接合箇所に設けられたガセットプレート４７に結合具３０により結合され、他方の制振装置１における芯材２０の他方の端部２０Ｂは、柱４３と梁４５との接合箇所に設けられたガセットプレート４８に結合具３０により結合されている。この実施形態でも、ガセットプレート４６，４７，４８は、柱４２，４３及び梁４４，４５と同様に、建物を構成する板状の構成部材となっている。

この実施形態によると、建物に横荷重が作用し、これにより、２個の制振装置１のうち、一方の制振装置１の芯材２０に圧縮力が作用したときには、他方の制振装置１の芯材２０に引っ張り力が作用し、横荷重の向きが逆になると、一方の制振装置１の芯材２０に引っ張り力が作用して、他方の制振装置１の芯材２０に圧縮力が作用するため、振動エネルギの吸収が２個の制振装置１により有効に行われ、建物の揺れを一層有効に抑制できる。

図１１には、図１０で示した２個の制振装置１のうち、１個の制振装置１を２個ガセットプレート４６と４７の間に設置するための施工方法が示されている。工場では、芯材２０を製造するための作業、すなわち、２個の芯部材２１の間であって、ガセットプレート４６，４７を避けることができる箇所において、スペース部材２２を２個の芯部材２１に溶接に結合する作業が行われ、また、芯材２０を拘束部材１０の内部に形成された挿通部１１に挿通するための作業と、この挿通部１１にモルタル１４を充填するための作業と、拘束部材１０の長さ方向の両端部に蓋部材１５を取り付ける作業も、工場で行われ、これにより、制振装置１は工場で製造される。

この制振装置１は、図１１の建物が構築されている作業現場に搬入され、この作業現場において、制振装置１を横倒しにして、芯材２０の長さ方向の両方の端部２０Ａ，２０Ｂのうち、端部２０Ｂを、２個の芯部材２１でガセットプレート４７を挟んで、このガセットプレート４７に１個のボルト３０Ａ及びナット３０Ｂで連結し、これによって芯材２０をこの１個のボルト３０Ａを中心に回動可能とする作業が行われる。この後に、芯材２０を、拘束部材１０と共に１個のボルト３０Ａを中心に回動させる作業を、ワイヤーや滑車等で組み立てられた持ち上げ手段や機械で行うことにより、芯材２０の長さ方向の両方の端部２０Ａ，２０Ｂのうち、端部２０Ａをガセットプレート４６が配置されている箇所まで移動させ、この端部２０Ａにおいて、２個の芯部材２１によりガセットプレート４６を挟むための作業を行う。次いで、芯材２０の端部２０Ａをガセットプレート４６に複数のボルト３０Ａ及びナット３０Ｂで結合するとともに、芯材２０の端部２０Ｂをガセットプレート４７に複数のボルト３０Ａ及びナット３０Ｂで結合する。

この制振装置１の施工方法によると、芯材２０の端部２０Ｂを、２個の芯部材２１でガセットプレート４７を挟んで、このガセットプレート４７に１個のボルト３０Ａ及びナット３０Ｂで連結することにより、芯材２０をこの１個のボルト３０Ａを中心に回動可能とすることができ、この後に、芯材２０を、拘束部材１０と共に１個のボルト３０Ａを中心に回動させて、芯材２０の端部２０Ａをガセットプレート４６が配置されている箇所まで移動させるため、この端部２０Ｂにおいて、２個の芯部材２１でガセットプレート４６を挟むための作業を容易かつ確実に行えることになる。また、芯材２０の長さ方向の両端部２０Ａ，２０Ｂを同時又は略同時にガセットプレート４６，４７にボルト３０Ａ及びナット３０Ｂで結合する作業を行う必要がないため、これらの端部２０Ａ，２０Ｂをガセットプレート４６，４７に複数のボルト３０Ａ及びナット３０Ｂにより結合する作業も容易に行えるようになる。

なお、以上の施工方法は、図１１で示されている２個の制振装置１のうち、１個の制振装置１についてであったが、残りの制振装置１についても、以上と同じ作業により建物に設置施工される。また、図１で示されている１個の制振装置１についても、以上と同じ作業により建物に設置施工することができる。

図１２は、別実施形態に係る芯材２０を示している。この実施形態の芯材２０も、前記実施形態の芯材２０と同様に、板状となっている２個の芯部材２１と、これらの芯部材２１の間に配置されていて、それぞれの芯部材２１に溶接で結合された２個のスペース部材２２とからなり、塑性化部となっているくびれ部２１Ａは、それぞれの芯部材２１に設けられている。そして、この実施形態の芯材２０における２個の芯部材２１は、これらの芯部材２１に設けられた塑性化部となっていて、スペース部材２２から外れているくびれ部２１Ａにおいて、言い換えると、それぞれの芯部材２１の長さ方向の中央部において、連結手段４０によって厚さ方向に連結され、この連結手段４０は、上下２個設けられている。

図１３には、連結手段４０の構造が分解斜視図として示されている。それぞれの芯部材２１のくびれ部２１Ａの上下部には突起２１Ｆが形成され、２個の芯部材２１の間には、これらの突起２１Ｆの箇所において、長寸ナット４１が介入配置されている。２個の芯部材２１のそれぞれの突起２１Ｆには、孔２１Ｇが形成されており、それぞれの芯部材２１ごとに用意された２本のボルト４２の軸部４２Ａを、突起２１Ｆの外面に当接させる筒状部材４３に挿入した後に、さらに孔２１Ｇにも挿入し、これらのボルト４２の軸部４２Ａを長寸ナット４１に螺入して締め付けることにより、２個の芯部材２１は、くびれ部２１Ａにおいて、長寸ナット４１やボルト４２等で構成される連結手段４０により連結される。

なお、図１３では、孔２１Ｇに挿入されるボルト４２の軸部４２Ａを、上下方向からこの孔２１Ｇに挿入することができるようにするために、孔２１Ｇは溝２１Ｈにより外部に連通したものとなっているが、このような溝２１Ｈは省略してもよい。

この実施形態によると、芯材２０を構成する２個の芯部材２１は、それぞれの芯部材２１の長さ方向の中央部で連結手段４０により連結されているため、工場において、芯材２０を前述した拘束部材１０の内部に挿入する作業を行うときに、芯材２０がくびれ部２１Ａにおいて曲がるなどの変形が生ずることを防止してこの挿入作業を容易に行え、また、挿入後の芯材２０の反りを防止したり、矯正することができる。

本発明は、例えば、地震や風圧により高層建物等の構築物に生ずる揺れを抑制するために利用することができる。

１ 制振装置
６，７，４６，４７，４８ 構築物の構成部材であるガセットプレート
１０ 拘束部材
１１ 挿通部
１４ 充填材であるモルタル
１５ 蓋部材
１５Ａ 窓孔
２０ 芯材
２０Ａ，２０Ｂ 芯材の長さ方向の端部
２１ 芯部材
２１Ａ 塑性化部であるくびれ部
２２ スペース部材
３０ 結合具
３０Ａ ボルト
３０Ｂ ナット
４０ 連結手段
Ｔ１ ガセットプレートの厚さ寸法
Ｔ２ スペース部材の厚さ寸法

Claims (10)

1. 構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、前記２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、前記長さ方向の他方の端部が、前記２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用によって塑性変形する塑性化部を有し、この塑性化部の塑性変形により前記構築物の振動エネルギが吸収されて振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、前記芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、前記芯材に圧縮力が作用したときに、前記芯材がこの芯材の前記長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置において、
   前記芯材は、前記構成部材を挟んで配設された２個の芯部材と、これらの芯部材の間であって、前記構成部材を避けた箇所において、前記２個の芯部材に結合されて配置されたスペース部材とを含んで構成され、このスペース部材は、板状となっている前記構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい厚さ寸法を有していることを特徴とする制振装置。
2. 請求項１に記載の制振装置において、前記２個の芯部材は、板状の部材となっており、これらの２個の芯部材と前記スペース部材は、板厚方向に重ね合されていることを特徴とする制振装置。
3. 請求項１又は２に記載の制振装置において、前記塑性化部は、前記芯材の長さ方向の途中箇所に設けられ、前記スペース部材は、前記塑性化部から外れた前記芯材の長さ方向の２つの箇所に配置されていることを特徴とする制振装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の制振装置において、前記２個の芯部材は、これらの芯部材の長さ方向の中央部で連結されていることを特徴とする制振装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の制振装置において、前記塑性化部は、前記芯材の長さ方向と直交する幅方向の寸法が小さくなっているくびれ部であることを特徴とする制振装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の制振装置において、前記スペース部材は、前記拘束部材の長さ方向の端部から前記構成部材側へ突出する長さ寸法を有していることを特徴する制振装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の制振装置において、前記拘束部材の内部には、前記芯材の外周を覆う充填材が充填されていることを特徴とする制振装置。
8. 請求項７に記載の制振装置において、前記拘束部材の長さ方向の両端部には、前記２個の芯部材と前記スペース部材を貫通させる窓孔が形成された蓋部材が取り付けられていることを特徴とする制振装置。
9. 請求項８に記載の制振装置において、前記スペース部材は、前記蓋部材から前記構成部材側へ突出する長さ寸法を有していることを特徴とする制振装置。
10. 構築物を構成する２つの構成部材の間に配置され、長さ方向の一方の端部が、前記２つの構成部材のうち、一方の構成部材に結合されているとともに、前記長さ方向の他方の端部が、前記２つの構成部材のうち、他方の構成部材に結合され、かつ軸力の作用によって塑性変形する塑性化部を有し、この塑性化部の塑性変形により前記構築物の振動エネルギが吸収されて振動を抑制するための芯材と、この芯材の外周を、前記芯材の前記長さ方向が長さ方向となって覆っているとともに、前記芯材に圧縮力が作用したときに、前記芯材がこの芯材の前記長さ方向と角度をなす方向に変形することを拘束するための拘束部材と、を含んで構成されている制振装置を前記２つの構成部材の間に配置するための制振装置の施工方法であって、
    前記芯材を、２個の芯部材と、これらの芯部材の間であって、前記構成部材を避けることができる箇所において、前記２個の芯部材に結合されて配置され、板状となっている前記構成部材の厚さ寸法よりも少し大きい厚さ寸法を有しているスペース部材と、を含んで製造するための作業工程と、
    前記芯材を前記拘束部材の内部に挿通するための作業工程と、
    前記構築物が構築されている作業現場において、前記芯材の長さ方向の前記一方の端部を、前記２個の芯部材で前記一方の構成部材を挟んで、この一方の構成部材に１個のボルト及びナットで連結し、前記芯材をこの１個のボルトを中心に回動可能とするための作業工程と、
    前記芯材を前記１個のボルトを中心に回動させることにより、前記芯材の長さ方向の前記他方の端部を前記他方の構成部材が配置されている箇所まで移動させ、前記芯材の長さ方向の前記他方の端部において、前記２個の芯部材で前記他方の構成部材を挟むための作業工程と、
    前記芯材の長さ方向の前記他方の端部を前記他方の構成部材に複数のボルト及びナットにより結合するとともに、前記芯材の長さ方向の前記一方の端部を前記一方の構成部材に複数のボルト及びナットにより結合するための作業工程と、
    を含むことを特徴とする制振装置の施工方法。

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