JPH06341247A - 振動エネルギー吸収機能を有する耐震壁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な手段によって、建築物の振動エネルギ
ー吸収機能を有する耐震壁を構成する。 【構成】 柱１および梁２により囲まれた構造骨組空間
に、上下方向に延長するスリット３を有するスリット付
き壁４を固定し、そのスリット付き壁４に前記スリット
３を横断する極低降伏点鋼材５を埋込固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、従来、別々に用いられ
ていた耐震装置と制振装置とを一つの壁の中に組み込
み、耐震壁としての機能と、制振壁としての機能の両方
の機能をもたせた振動エネルギー吸収機能を有する耐震
壁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地震国である我が国では、すべての建築
物について、必ず耐震設計がなされ、地震に対しての安
全性が確保されている。具体的には、柱や梁などの主要
構造骨組の耐震性能を上げたり、柱および梁からなるフ
レームの中に壁やブレースを組み込んだりして地震力に
抵抗させている。

【０００３】また、最近では、建築物のよい居住性、安
全性を確保するため、このような構造骨組の耐震安全性
の確保に加え、構造骨組内に特殊な装置や部品を付加し
て地震や強風時における建築物のゆれを小さくする制振
構法（建築物と基礎との間にゴム系の装置を組み込んで
地震の建築物への入力を低減する免震構法もこの一種で
ある）も開発され適用されている。

【０００４】一方、建築物の耐震性を確保する場合で
も、制振装置を組み込む場合でも、建築物の各階に配置
される壁やブレースを利用することは有効な方法であ
る。ただ、耐震壁の場合は、積極的に地震力を負担して
建築物の安全性を確保するのに対して、制振壁は、耐震
壁のような水平力負担機能は必要でなく、制振装置部で
建築物のゆれによるエネルギーを吸収させるという相反
する機能が要求される。

【０００５】耐震要素として用いる場合、従来の鉄筋コ
ンクリート造の一体壁は、一般に、フレームに比べて剛
性が非常に大きく、フレームがその強度を発揮しない内
に、ぜい性破壊を起こす欠点がある。そのため、高層建
築物に用いるＲＣ耐震壁は、従来のものとくらべて剛性
が低く、しかも、降伏強度、終局強度があまり大きくな
らないじん性の十分ある可撓耐震壁にする必要がある。
つまり、架構全体が大変形時にいたるまで耐力の低下を
きたすことなしに追随できる良好なじん性つまり可撓性
をもたせることが必要である。またスリット付き壁は、
可撓耐震壁の一つであり、従来のＲＣ一体壁の欠点を除
いてフレームと協力できる変形能をもつように改良した
耐震壁である。

【０００６】一般に、可撓耐震壁（スリット付き耐震壁
など）は、図１１に示すように、壁の部材角で１／１５
０以上の変形が与えられた時、（つまり、大地震時）
に、壁にひび割れが入って建築物の振動エネルギーを吸
収する。それまでは、弾性範囲であり、振動エネルギー
を吸収する能力はない。

【０００７】これに対して、制振壁として用いる場合に
は、中小地震や強風時における居住性の確保が第一義と
なるため、小変形時から建築物のエネルギーを吸収させ
る必要がある。そのため、荷重を負担する架構とは独立
して、はっきりした意図のもとに、地震や風によるエネ
ルギーを安定して吸収させる装置を組み込む必要があ
る。

【０００８】一般に、制振装置を壁あるいはブレースに
組み込む方式としては、図１２に示すように、プレキャ
ストコンクリート板８の一部に粘弾性体を用いた制振装
置９を組み込む方式、あるいは図１３〜図１６に示すよ
うに、壁またはブレース１０の一部に弾塑性ダンパー１
１を組み込む方式などが考えられる。高層建築物に耐震
壁を組み込む場合には、低層用建築物に比べて変形が大
きくなるため、大変形時にも耐える壁にしなければなら
ない。つまり、可撓耐震壁にする必要がある。可撓耐震
壁には、スリットを備えている耐震壁および鉄板耐震壁
などがある。

【０００９】一方、建築物の振動エネルギーを吸収する
方式として、制振構法があるが、その方式の一つとし
て、極低降伏点鋼を用いる方式がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の耐震壁およ
び制振壁は、それぞれ独立した機能を有するものであっ
て、耐震機能および制振機能の両方を発揮するものでは
ない。

【００１１】本発明は、コンクリート系のスリット付き
耐震壁の中に振動エネルギーを吸収する極低降伏点鋼材
５を組み込んで、耐震壁と制振壁の機能を合体したもの
である。

【００１２】ここで、コンクリート系のスリット付き壁
を用いたのは、工場で、簡単にプレキャストコンクリー
トの中に制振装置を組み込むことができ、かつ施工現場
では、従来の耐震壁と同じ方法で施工が可能であるため
であり、さらに工場製品であるため、高品質、耐火性・
施工性に優れるという利点があり、またコンクリート製
であるので、安価に製作できるからである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前述の問題を有利に解決
するために、本発明の振動エネルギー吸収機能を有する
耐震壁においては、柱１および梁２により囲まれた構造
骨組空間に、上下方向に延長するスリット３を有するス
リット付き壁４を固定し、そのスリット付き壁４に前記
スリット３を横断する極低降伏点鋼材５を埋込固定す
る。

【００１４】

【実施例】図１ないし図６は本発明の第１実施例を示す
ものであって、鋼製またはコンクリート製の左右の柱１
と、鋼製またはコンクリート製の上下の梁２とによって
囲まれた構造骨組空間に、上下方向に延長する複数のス
リット３を有するコンクリート製スリット付き壁４を配
置され、そのスリット付き壁４に、予め各スリット３を
横断する複数の極低降伏点鋼材５と、その極低降伏点鋼
材５におけるスリット３に近い部分に、ゴム，発泡スチ
ロール，弾性シール材等の変形可能な付着防止材１２
が、接着剤により貼付固着され、かつ前記極低降伏点鋼
材５におけるスリット３から大きく離れた位置に広幅部
６が設けられ、多数の縦鉄筋および横鉄筋（それぞれ図
示省略した）を埋設され、かつスリット３から離れた部
分に位置する極低降伏点鋼材製の広幅部６を、スリット
付き壁４に埋設して、極低降伏点鋼材付きスリット壁７
を構成し、その極低降伏点鋼材付きスリット壁７の周囲
の部分を、前記各柱１および各梁２に固定する。なお図
４において、１３は弾塑性ダンパー区間、１４は極低降
伏点鋼材の定着区間である。

【００１５】図７および図８は本発明の第２実施例を示
すものであって、鋼製またはコンクリート製の左右の柱
１と、鋼製またはコンクリート製の上下の梁２とによっ
て囲まれた構造骨組空間に、上下方向に延長する複数の
スリット３を備えているコンクリート製スリット付き壁
４が配置され、そのスリット付き壁４に、各スリット３
を横断するそれぞれ１枚の極低降伏点鋼材５が埋設され
て、極低降伏点鋼材付きスリット壁７が構成され、その
極低降伏点鋼材付きスリット壁７の周囲の部分は、前記
各柱１および各梁２に固定されている。

【００１６】本発明の実施例において用いる極低降伏点
鋼材５とは、降伏点が、１０００kg/cm²位、鋼材の降伏
比（降伏点／引張強さ）が0.５前後であり、また伸び量
が５０％以上という変形性能の優れた鋼材である。これ
を、建築物の中に組み込んだ場合は、地震入力時に、構
造フレームの一部が塑性域にはいる前に、極低降伏点鋼
材５が降伏し、建築物の振動エネルギーを吸収する。こ
れを、構造体の一部であるコンクリート耐震壁に組み込
んだ場合は、中小地震や強風時のように建築物のゆれが
小さい範囲においては、極低降伏点鋼材５が低い荷重で
降伏し、建築物の振動エネルギーを吸収する。一方、大
地震時には、スリット耐震壁も塑性域に入り、壁にはひ
び割れが発生するが、弾塑性ダンパーと壁の両方で振動
エネルギーを吸収するため、壁部分のダメージは小さく
てすむ。

【００１７】前述のように、本発明の各実施例に係る振
動エネルギー吸収機能を有する耐震壁においては、大地
震時における振動エネルギーの吸収だけでなく、中小地
震や強風時における振動エネルギーの吸収も同時に行う
ことができる。

【００１８】本発明の各実施例に係る振動エネルギー吸
収機能を有する耐震壁の場合は、主に、高層建築物用と
して使用するのが好ましく、高層建築物に使用すれば、
中小地震、強風時から大地震時まで安定して建築物の振
動エネルギーを吸収できる。

【００１９】図１ないし図６に示す本発明の第１実施例
と、図７および図８に示す本発明の第２実施例とは、建
築物の設計を行なう場合、事前に実験などにより求めら
れた耐震壁の復元力特性を用いて、建築物全体の耐震設
計および揺れの検討を行えばよい。設計時における手間
は、従来の構造設計とほぼ同じである。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、柱１および梁２により
囲まれた構造骨組空間に、上下方向に延長するスリット
３を有するスリット付き壁４を固定し、そのスリット付
き壁４に前記スリット３を横断する極低降伏点鋼材５を
埋込固定したので、下記の効果を奏する。 建築物としての剛性は、スリット付き壁４と弾塑性
ダンパー１３との累加剛性となるので、大きな剛性が得
られる。 中小地震や強風時のように建築物の揺れが小さい範
囲では、主に、弾塑性ダンパー１３が建築物の振動エネ
ルギーを吸収し、揺れの低減が図れる。また大地震時
に、スリット耐震壁と弾塑性ダンパー１３の両方で振動
エネルギーを吸収する。このように、小振幅時から大振
幅時まで効果を発揮する。 前記振動エネルギー吸収機能を有する耐震壁を建築
物に組み込むことにより、耐震性の確保と建築物のゆれ
の制御が行われるため、柱１や梁２の断面を小さくする
ことができる。 大地震時には、スリット壁のコンクリート面にひび
割れが入り、機能が低下するが、通常のスリット壁に比
べてダメージが小さい。 したがって、極低降伏点鋼材５を使用した弾塑性ダ
ンパー１３をコンクリート製の耐震壁の中に組み込ん
で、耐震壁としての機能の他に地震や風による建築物の
振動エネルギーを吸収する機能を付加することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る振動エネルギー吸収
機能を有する耐震壁を示す正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線拡大断面図である。

【図３】図１の一部を拡大して示す正面図である。

【図４】図３の一部を拡大して示す正面図である。

【図５】図４のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

【図６】本発明の第１実施例に係る振動エネルギー吸収
機能を有する耐震壁が変形した状態を示す正面図であ
る。

【図７】本発明の第２実施例に係る振動エネルギー吸収
機能を有する耐震壁を示す正面図である。

【図８】図４のＣ−Ｃ線断面図である。

【図９】普通鋼材と極低降伏点鋼材との引張応力度およ
び伸びの比較図である。

【図１０】普通鋼材と極低降伏点鋼材との性能比較図で
ある。

【図１１】本発明の耐震壁とスリット付き耐震壁と極低
降伏点鋼材とのエネルギー吸収範囲を示す図である。

【図１２】従来の耐震壁の一例を示す正面図である。

【図１３】従来のダンパーを備えている建築物骨組の第
１例を示す正面図である。

【図１４】従来のダンパーを備えている建築物骨組の第
２例を示す正面図である。

【図１５】従来のダンパーを備えている建築物骨組の第
３例を示す正面図である。

【図１６】従来のダンパーを備えている建築物骨組の第
４例を示す正面図である。

【図１７】従来のダンパーを備えている建築物骨組が変
形した状態を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 柱 ２ 梁 ３ スリット ４ スリット付き壁 ５ 極低降伏点鋼材 ６ 広幅部 ７ 極低降伏点鋼材付きスリット壁 １２ 付着防止材 １３ 弾塑性ダンパー １４ 定着区間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱１および梁２により囲まれた構造骨組
   空間に、上下方向に延長するスリット３を有するスリッ
   ト付き壁４を固定し、そのスリット付き壁４に前記スリ
   ット３を横断する極低降伏点鋼材５を埋込固定した振動
   エネルギー吸収機能を有する耐震壁。