JPH04143374A - 制震柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、ｍｓ能力が低くて揺れ易い鉄骨構造物、例
えは中低層、高層の鉄骨構造建物、又は超高層、超々高
層の鉄骨構造建物、又は展望塔、管制塔なとタワー状鉄
骨構造物、又は屋上等の大形設備用の鉄骨架台、又は橋
梁等の鉄骨造橋脚、又は鉄骨造の道路橋なとの減衰性能
を高め、地震や風荷重に対して揺れにくくする目的で実
施される制震柱に間する。

従来の技術 超高層ビルや揺れ易い各種の鉄骨造構造物の地震及び風
荷重による揺れを低減することは、同構造物の居住性や
安全性を高める上で重要な技術的課題となっている。特
に最近の鉄骨造構造物は鋼材の強度がレヘルアップして
齢材断面がスレンダーになり、溶接技術なと接合部の技
術が進歩したため、減舊ＩＩ肚力をあまり其月１寺でき
なくなった。これらはいずれも揺れ易くなる要因である
。そこで従来色々な制置装置や制置機構、制置構法が開
発され、実施もされ公知になっている。その代表的なも
のを列挙すれば、改のよってある。

■　制震壁による制置構法＜１９８６年１２月２４日付
は建設産業新閏に住友建設が発表したもの）。

これは壁の中に３枚の鋼板を平行に朝み込み、鋼板相互
の隙間に高粘性流体を充填し、中央の１枚の鋼板と両側
２枚の鋼板とに分けて各々を上層階と下層階とに固定し
、建物が揺れる（変形する）とき鋼板相互間の高粘性流
体のせん断抵抗で減衰力を発生させ、例えば地震エネル
ギーを１７２程度減衰させるというものである。

■　２６間仕切り壁による制置構法（１９８９年５月２
３日付は建設産業新聞に清水建設が発表したもの）。

これは２６間仕切り壁をその外周の小梁等へ取付ける所
謂ファスナ一部分に、ゴムとアスファルトを混合した粘
弾性体（シート）を鋼板の間にサン）・イッチ状に複数
層翻入れスライドするように設置したもので、建物が水
平変形したとき粘弾性体のせん断抵抗をｆｔ衰力として
発生させるというものである。

■　鉛ダンパー装置（１９８９年３月２９日付ζす建設
通信新聞に骨中工務店とオイレス工業とが共同発表した
もの）。

これは繰り返し変形を受けても常温で元の金属組織に復
元する鉛の特性を、オイルダンパーのオイルの代わりに
利用し・たダンパーで、鉛を詰めた円筒の中にコブのあ
る軸を挿入し、軸及びコブがピストンのように移動する
際に発生する鉛の変形に起因する抵抗力でｆＩ＆糞力を
発生するものであり、建物の揺れを１７３程度に制置て
きるパッシブ型の側層装置である。

以上■、■、■に述べた従来技術は、建物の上階と下階
の層間変位を開部的に利用する考えに立脚したものであ
り、特に■、Ｇ・のＷ！は耐震壁でもなく簡易間仕切り
壁でもなく、何らかのダンパーを取付けるたけの壁であ
り、見方によっては平面計画状フしキシビリティを阻害
するという意味では有難くない壁である。

本発明が解決しようとする課題 Ｉ）上記のｔこ述へた住友Ｗ１段の制置構法は、制置壁
を現場で製作することは困難と考えられる。工場製作に
なる可能性が大きく、そうすると制置壁の運搬、揚重、
取付は等のためにかなりコストアップする。しかも制Ｎ
壁の高粘性流体を漏出させないためには、製作上厳格な
注意と処置が必要である。また、制置壁の面外方向の変
形を考慮すると、取付部はかなり複雑となる。機能上、
制置壁の両サイトは柱との間に隙間をあけ、上部は梁と
の間に隙間をあける必要があるから、仕上げの納まり具
合いが複雑になる。設計上、ｌフロア−の床面積があま
り大きくない場合は、コアー廻り以外に内壁を設けるこ
とは意外に少なく、よって建物の制置上必要な箇所数（
制ぼ壁数）を確保できない場合が多いと考えられる。し
かもこの種の動く制置壁は、雨仕舞等に不都合があるの
で、外壁には適用できない、等々の問題点がある。

■）上記■に述べた清水建設の制置構法は、２６間仕切
り壁によるものであるから、運搬、揚重、取付は等の面
でかなりコストアップになると考えられる。また、２６
間仕切り壁の面外方向の変形を考慮すると、ファスナ一
部分の取付がかなり複雑になるし、ファスナ一部分の機
能上ＰＣ間仕切り壁の両サイトは柱との間に隙間をあけ
、上部は梁との間に隙間をあける必要があって、仕上げ
の納まり具合か複雑である。とりわけ建物の平面計画上
、間仕切り壁を必要としないとき、又は建物の制置上必
要とされるだけの間仕切り壁数に達しない条件下では、
この制置構法を有効的に適用てきないという問題点があ
る。

ｍ）　上記■に述べた鉛ダンパー装置は、山形プレース
の頂点やＰＣ！！の上部に朝み込んて建物の制置に適用
するものであるが、この鉛ダンパー装置を適用する位置
及びスペースを確保する必要があるし、その取付の手間
によってコストアップすることも考えられる。更に鉛ダ
ンパー装置の機能上、ＰＣ壁の両サイトには柱との間に
隙間を確保し、上部には梁との間に隙間をあける２・要
もあるので、仕上げの納まりが複雑になるという問題が
あり、解決すべき課題になっている。

課題を解決するための手段 上記従来技術のｒｊｊ題を解決するための手段として、
この発明に係る制置柱は、図面に実施例を示したとおり
、 中空構造で密閉型の鉄骨柱材】の中空部１ａ内に減衰材
２が充填されていること、 及び、中空構造で密閉型の鉄骨柱材１の中空部１ａ内に
減衰材２が充填されていると共に減衰増加機構７．８．
９が設けられていること、をそれぞれ特徴とする。

作　　　　用 地震又は風荷重などによる水平力を受けて建物が第１２
図のように変形すると、その骨組を形成する柱１、梁４
も必らず変形する（第１３図）。

柱１が変形すると、その中空部Ｊａ内に充填されたｆｌ
、表材２も強制変形を受けることになり、その変形に伴
なう粘性抵抗やせん断抵抗又は＊＊熱又はせん断抵抗等
によってエネルギー消費を生し、ＩｊＥ糞力を発生する
。

減衰材２と共に減衰増加機構７．８．９が設けられてい
る場合（１６〜１１図）は、この減衰増加機構によって
減衰材２のエネルギー消費量が飛躍的に増幅され、大き
な減衰能力を発生するのである。

実　　施　　例 次に、図示した本発明の詳細な説明する。

第１図は、第１２．１３図に示したような鉄骨造建物の
骨格を構成する柱１、梁４の架構において、その鉄骨柱
材ｌは、第２図に示した角鋼管１Ａ、又は第３図に示し
た丸鋼管ＩＢ、又は第・４１！１に示した如くＨ形鋼Ｉ
Ｃの両側面をカバープレート５．５で寒いた密閉型の中
空構造材とされ、この鉄骨柱材１の中空１１１１ａ内の
全部に減衰材２が１！′室に充填された実施例を示して
いる。

ここで云う減衰材２としては、例えばブタン系高分子化
合物等の高粘性流体、又はゴムとアスファルトを一定の
割合で特殊配合した混合ゴム等の粘弾性体、又は砂や鋼
球の如き粒状体、又は鉛やプラスチックの如き高塑性体
などを適用できる。

これらの減衰材２は、建物の変形にともなう鉄骨柱材１
の変形によって必ず大なり小なりの強制変形を受はエネ
ルギー消費を生し易いように密実に充填されている。

第２の実施例 第５図に示した実施例は、鉄骨柱材１の中空部内の特に
応力が集中する梁接合８Ｂ（仕口部分）から少し離れた
位置に仕切りプレート６を設置し、上下の仕切リプレー
トロ、６て密閉された中空部内にのみ減衰材２を充填し
た構成とされている。

本実施例は、応力の集中する仕口部分に損傷を与えない
で、鉄骨柱材】の変形が大きい部分に集中的に減衰材２
を充填し、もって減衰材２の使用量の節減を図ること、
及び減衰材２を鉄骨柱材１へ充填する作業の容易性を図
る等々の観点て構成されたものである。

第３の実施例 第６図に示した実施例は、鉄骨柱材１の中空部１ａ内に
５Ｌｓ材２を充填すると共にこの減衰材２によるエネル
ギー消費量を増大させるｆ＆表増加機構として束柱７を
設けた構成とされているゎ　束柱７は、第７図に示した
ように横断面が十字形の鉄骨材から成り、鉄骨柱材１の
中空部内の中心部に軸線に沿って配置され、上下の梁仕
口に一端を溶接などて固着され、上階側の束柱７及び上
階側の束柱７それぞれの自由端に設けられた一対のプレ
ー）７ａ、７ａが層間の略中央部で若干の距離をおいて
相対向するように構成されている。

本実施例の構成によれば、建物の変形に伴う鉄骨柱材１
の変形に対して、束柱７には格別の変形を生しないため
、画材の変形の差異により、その間に充填された一ｆ＆
舊材２に一層大きなせん断変形がもたらされ、それだけ
エネルギー消費（せん断抵抗）が大きくなり減衰能力が
大きいのである。

なお、鉄骨柱材１の中空部Ｉａ内に充填し密閉されたｆ
＆衰杆材２束柱７て掻き廻すことが減衰力の増大に効果
が大きいと考えられるので、束柱７の横断面状は上記十
字形鉄骨の限りではない、角パイプ材、丸バイブ材ある
いは形鋼なとを使用して実施しても同様な作用効架を朋
持てきる。また、束柱７は、上階と下階に分かれて取り
付けた２本を一対として設置する構成に限らない。施工
性を考えると、むしろ下側の束柱７のみ（又は上側の束
柱のみ）として実施することも好ましい、かくすれば減
衰材を充填し易く、中空部１ａを密閉し易い利点がある
。

第４の実施例 第８図に示した実施例は、鉄骨柱材１の中空部ｌａ内に
減衰材２が充填されていると共に減衰増加機構として鉄
骨柱材１の中空部の内面に鍔状のシャーコネクター８・
・・を軸線方向に一定のピッチで多数設けた構成とされ
ている。

本実施例の場合、鉄骨柱材１に変形を生ずると、その変
形に伴ってシャーコネクター８が個別的に変形し、減衰
材２には増輻された強制変形（せん断変形）を生しさせ
大きな減衰力を発生するのである。

第５の実施例 第１０図に示した実施例は、鉄骨柱材１の中空部ｌａ内
に減衰材２が充填されていると共に減衰増加機構として
横断面形状が鉄骨柱材１のそれと略相似杉で口径が大小
に異なる複数の鋼管の如き縦仕切り材９を設置した構成
とされている。各縦仕切り材９の上下両端は、上階及び
下階の仕口部分に溶接等で固着されており、各縦仕切り
材９及び鉄骨柱材ｌそれぞれの略平行な壁間の隙間に減
衰材２が充填された構成になっている。

したがって、鉄骨柱材ｌに変形を生ずると、縦仕切り材
９にも各々の位置に応じた異なる変形を生し、その変形
度の差異の故に壁間の減衰材２には強制的に大きなせん
断変形が段階的に起され、大きな減衰力を発生するので
ある。

なお、縦仕切り材９の配置、構造に間しては、上記の管
構造に限らない０例えば複数の平板を各々略平行に配置
した構成、又は前記管状又は平板状の縦仕切り材の表面
にンヤーコネクター状の凸起を設けた構成なとて実施す
ることもてきる。あるいは縦仕切り材９を上階と下階の
層間の全長ζこわたって設ける構成に限らない。例えば
管状又は平板状の縦仕切り材の一端を各々上指及び下階
の仕口部分に固着し、他端側は適当な長さ範囲にわたり
相互にラップした構成で実施することもできる。

本発明が奏する効果 本発明の制震柱は、建物の骨格に不可欠の要素である柱
に適用して装置建物の構築に寄与するものであるから、
柱の存在を前提にして、必ず必要なだけの減衰性能、減
糞量の確保が可能である。

そして、柱自体の振動特性を建物各階にわたって適宜に
制−することにより、地震又は風荷重等による建物の揺
れを広領域にわたって抑制することに有効で、低層建物
から超々高層建物に至るまで、高い自由度をもつ建物の
構造設計を可能ならしめる。即ち、余計な制ｇ壁などを
設けずに実施できるので、建物の平面計画の自由度を高
めるこ、とにも貢献する。勿論、この制震柱は、柱の建
方に伴って実施でき、運搬その他の手間がかからず、ま
た壁の納まり、雨仕舞なとにも悪影響を及ぼさないから
、仕上り、品質に優れた１１１１１建物の構築を可能な
らしめるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る制震柱と梁の架構図、第２図〜
第４１！ｌは第１図の■−■線矢視の異なる断面図、第
５図と第６図は制震柱と梁の異なる架構図、第７図は第
６図の■−■矢視断面図、第８図はさらに異なる制震柱
と梁の架構図、第９図は第８図のＩＸ−ｆＸ線矢視断面
図、第１０図は異なる制震柱と梁の架構図、第１１図は
第１０図の１−１線矢視の断面図、第１２図は建物骨組
の変形状態を示した線図、第１３図は柱梁架構の変形図
である。 １・・・鉄骨柱材　　　　　　１９・・・中空部２・・
・減衰材　　　　７．８．９・・・Ｉｊｉｌ衰増加機構
第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】中空構造で密閉型の鉄骨柱材の中空部内に減衰材
   が充填されていることを特徴とする制震柱。 【２】中空構造で密閉型の鉄骨柱材の中空部内に減衰材
   が充填されていると共に減衰増加機構が設けられている
   ことを特徴とする制震柱。