JPH09209477A - 建物のフレームとブレースとの共振防止接合構造 - Google Patents

建物のフレームとブレースとの共振防止接合構造

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JPH09209477A
JPH09209477A JP2108996A JP2108996A JPH09209477A JP H09209477 A JPH09209477 A JP H09209477A JP 2108996 A JP2108996 A JP 2108996A JP 2108996 A JP2108996 A JP 2108996A JP H09209477 A JPH09209477 A JP H09209477A
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JP
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brace
frame
resonance
joint
building
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JP2108996A
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Masayoshi Kawada
雅義 川田
Takashi Hokari
孝史 穂刈
Yuichi Kimura
雄一 木村
Takejirou Misumi
猛二郎 三角
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Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な方法によって構造物内部の機器類によ
って発生する振動との共振現象を防止することができ、
なおかつ架構体を構成する骨組部材を削減することがで
きる建物のフレームとブレースとの共振防止接合構造を
提供すること。 【解決手段】 ブレース4の下側端部の接合位置である
柱鉄骨部材近傍の床コンクリートに断面T字形のプレー
ト5がその下端を梁鉄骨部材2aと接合して床コンクリ
ート3内部に埋設してあり、さらに、床面に露出するプ
レート上面に鋼板からなるガセットプレート6を溶接す
ることにより接合してある。そして、各ガセットプレー
ト6のブレース4との接合位置にここでは2箇所にブレ
ース4の取付け方向に延在する長孔7が設けられてお
り、この長孔7およびブレース4の端部に設けられた孔
を高力ボルト8によって貫通してナットにより設定締め
付け力で締結してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、特に、耐微振動
性が要求される鉄骨鉄筋構造物や鉄骨構造物の建物のフ
レームとブレースとの共振防止接合構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体等の電子部品を扱う精密工
場においては、高精度の微細加工を行うための機器類が
設置されるために、建物内部の鉄骨架構のフレームを構
成するH型鋼等の形鋼からなる大梁または柱と、丸鋼,
鋼管または形鋼等からなる引張材としてのブレースとを
直接またはガセットプレート等の補剛材を介して溶接ま
たはリベット,高力ボルトによって締結し堅固に接合し
ていた。これにより、フレーム剛性を充分に確保して機
器類によって生じる振動に対する減衰力を向上するとと
もに構造物の応答倍率を極力抑えるようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
構造物床面に設置される機器類は、その起動時および定
常時において回転数が大きく変動することにより、機器
類の回転運動によって架構体にかかる強制振動の振動数
が大きく異なることがあった。これにより、ある一定レ
ベル以下の小さな振動に対しては架構体の剛性によって
振動を早期に減衰することができるが、架構体をブレー
ス材等で堅固に補強することによって架構体の固有振動
数が高くなり、その結果、構造体内部に設置された機器
類の回転振動数と一致して共振し易くなるという問題が
あった。
【0004】また、架構体の固有振動数と機器類の回転
によって生じる振動数とが一致して共振現象を生じた場
合には架構体の振幅が著しく大きくなることにより、製
品を精度よく製作することができなくなるという不具合
があった。さらに、架構体の剛性強度を充分に確保する
ためには大量の骨組部材が必要となり、これによって材
料費が高コストになるという不具合もあった。
【0005】そこで、この発明は、上記、従来の未解決
の課題に着目してなされたものであり、簡易な方法によ
って鉄骨架構の建物のフレームとブレースとを移動可能
に接合し架構体の固有振動数を適宜変化させることによ
り架構体の共振現象を防止することができると共に架構
体を構成する鉄骨部材を削減することができる建物のフ
レームとブレースとの共振防止接合構造を提供すること
を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の諸問題を解決する
ために、この発明にかかる建物のフレームとブレースと
の共振防止接合構造によれば、柱梁部材からなるフレー
ムとこのフレームを斜め方向で支持するブレースとの共
振防止接合構造であって、前記フレームと前記ブレース
との接合部を設定荷重で締結することにより、前記ブレ
ースの軸方向に設定荷重以上付加されたときに、前記ブ
レースを軸方向へ移動可能としてあることを特徴として
いる。
【0007】これにより、構造体内部に設置された機器
類が通常の回転数で稼働しているときには、建物のフレ
ームとブレースとが堅固に固定されていることにより、
機器類の回転によって発生した強制振動を架構体の充分
な剛性によって早期に減衰することができる。また、機
器類の回転数が変動して強制振動数が固有振動数近傍と
なると構造物が大きく振幅し、この振幅によって架構体
の建物のフレームとブレースとの接合部に設定された締
結力以上の力が付与されると、フレームまたはブレース
の何れか一方側に設けられた長孔内部を接合部が所定範
囲で滑動することにより架構体の剛性を低下させて共振
点をずらすことにより、架構体の共振現象を防止するこ
とができる。
【0008】一方、前記フレームと前記ブレースとの接
合部をボルトと長孔による締結構造としたことにより、
前記フレームと前記ブレースとの接合部をボルトにより
締結すると共にこのフレームとブレースとの何れか一方
に形成されたボルト貫通孔を長孔とすることにより、建
物のフレームとブレース共振防止接合構造が具体化され
るとともに、地震等によって構造部に大きな揺れが発生
した場合には接合部が大きく移動したのちに所定範囲で
形成された長孔端部に接合部が当接してブレース材が再
び機能することにより架構体の座屈を抑制することがで
きる。
【0009】また、前記フレームと前記ブレースとの接
合面に低摩擦材が介在していることにより、建物のフレ
ームとブレースとの接合部が長孔内部を円滑に移動する
ことができるとともに、接合部の接触による摩耗を抑制
することもできる。この摩擦低減材には例えば、テフロ
ン材,ボールベアリング等により構成することができ
る。
【0010】さらに、加熱した状態の前記ブレースをフ
レームに締結して前記ブレースにプレストレスが導入し
てあることにより、ブレース材を緊張させて微振動に対
しても十分な応力伝達を行ってフレーム剛性を確保する
ことができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図1に示すように、1は建物で
あり、これはH型鋼からなる鉄骨部材を水平および垂直
方向で溶接等により接合して組立てることにより多層階
からなる柱梁架構のフレーム2を構成しており、さらに
各階の梁鉄骨部材2a上側には床コンクリート3が打設
してある。また、柱部材2bはここでは鉄骨コンクリー
ト柱となっている。
【0012】また、この所定階の床コンクリート上面
に、ここでは振動を発生する複数の図示しない機器類が
設置されている。さらに、設置された機器類周囲の梁鉄
骨部材2aとその両端部に接続された柱部材2bと上端
側の梁鉄骨部材2aによって形成された四辺形をなす垂
直面を対角線で掛け渡すようにブレース4を梁鉄骨部材
2aとボルト接合することにより設置してある。
【0013】この実施の形態の建物のフレーム2とブレ
ース4との共振防止接合構造は、ブレース4の下側端部
の接合位置である柱鉄骨部材近傍の床コンクリートに断
面T字形のプレート5がその下端を梁鉄骨部材2aと接
合して床コンクリート3内部に埋設してあり、さらに、
床面に露出するプレート上面に鋼板からなるガセットプ
レート6を溶接することにより接合してある。
【0014】また、ブレース4の上側端部の接合位置で
ある梁鉄骨部材2a下面には直接ガセットプレート6が
高力ボルトによって固定されている。そして、各ガセッ
トプレート6のブレース4との接合位置にここでは2箇
所にブレース4の取付け方向に延在する長孔7が設けら
れており、この長孔7およびブレース4の端部に設けら
れた孔を高力ボルト8によって貫通してナットにより設
定締め付け力で締結してある。なお、ここでは部分的に
加熱することにより熱膨張した状態のブレース4を用い
て締結し、後にブレース4が冷却収縮することによりブ
レース4にプレストレスが導入してある。
【0015】これにより、ブレース4とフレーム2とを
緊張させて、微小振動に対しても掛け渡された梁間に応
力を伝達できるようになっている。また、ブレース4と
フレーム2との接合部の当接面に、ここでは耐摩耗性に
優れたテフロン材からなる低摩擦材が介在してあり、接
合部の円滑な移動と、接合面の摩耗防止として機能して
いる。
【0016】このように構成された架構体は、床コンク
リート3上に設置された機器類が定常運転を行う際に
は、機器類の回転運動により発生する振動数が架構体の
固有振動数より小さいので、架構体の充分なフレーム剛
性によって振動を短時間で減衰することができる。一
方、機器類の回転数が変動して発生する強制振動数が架
構体の固有振動数近傍となってフレーム2の振幅が増大
すると、所定締め付け力以上の力が接合部にかかること
により、接合部が長孔7内部を滑動して(図中矢印)フ
レーム2の剛性を低下させ、これによりフレーム2の固
有振動数を低下させて共振点をずらすことにより減衰し
て、フレーム2の振幅を早期に低下させることができ
る。
【0017】また、地震等に対する振動に対しては、上
記と同様に所定の振幅までは接合部がルーズ7孔内部を
移動したのちに、さらに水平方向変位が極端に大きくな
った場合には、所定範囲で形成された長孔7端部まで接
合部が移動して当接することにより固定され、これによ
りブレース4によって水平方向のせん断力に抵抗するよ
うに再びフレーム2の剛性を高めることにより架構体の
座屈を防止することができる。
【0018】これを理論式に基づいて説明すると、先
ず、振動を発生する機器類の周囲のブレース4が堅固に
フレーム2に取り付けられている場合には構造体の剛性
であるばね定数kが向上することにより構造体の固有周
期Tが減少して固有振動数w0が増大する。これはmを
架構重量とすると次の(1),(2)式で表される。 T=2π/(k/m)1/2 ………(1) w0 =(k/m)1/2 ………(2) また、構造物に一定周期外力Fが作用する場合の線形1
自由度系の自由振動の方程式はxを変位,cを減衰係数
とすると次の(3)式で与えられる。
【0019】 mx”+cx’+kx=0 ………(3) この標準系は、hを減衰定数とすると次の(4)式で表
される。 x”+2hw0 x’+w0 2x=F/m………(4) 上記(4)式の解x(変位量)は、v0 を初速度とする
と、次の(5)式で表される。
【0020】
【数1】
【0021】これにより、図2に示すように、ブレース
材による架構剛性の向上により固有振動数w0 が増加す
ると共振曲線は曲線Aから曲線Bに変化して変位xは減
少するのは明らかである。また、ブレース4と鉄骨架構
間の接合部が移動することなく固定されている状態から
振動系である構造物の固有振動数を増大したことによ
り、構造物1内部で発生する機器類の振動数が近傍とな
って振幅が大きくなると接合部が移動して図3に示すよ
うに、曲線Aから曲線Bに共振曲線が移行し、これによ
り、ブレース4と鉄骨架構間が移動することなく固定さ
れている状態で共振点近傍になって架構体にかかる応答
が増大しそうになったら曲線Bの方向にに移行させて応
答を小さくすることができる。
【0022】なお、この実施の形態においては、フレー
ム2の垂直部材および水平部材の接合部間を1本のブレ
ース4によって斜め方向で支持するように接続したが必
ずしもこれに限るものではなく、図4に示すように、架
構体の剛性に応じて2本のブレース4材を用いて交叉す
るように設置することもできる。また、ここでは、ブレ
ース4と梁鉄骨部材2aとを接合する共振防止接合構造
について説明したが、図5に示すように、ブレース4と
柱部材2bとの接合方法に適用することもできるのは勿
論である。
【0023】また、全ての柱部材2bにガセットプレー
ト6の取付け用の孔を設けておけば設置された機器類の
移動に応じてブレース4の取付け位置を適宜変化させる
ことも可能であり、全ての柱梁部材にブレース4材を架
設することなく鉄骨部材を大幅に削減することができ
る。また、この実施の形態においては、接合部をボルト
によって締結する場合について説明したが、必ずしもこ
れに限らず、リベット等により所定の締結力で固定する
ことも可能である。
【0024】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明にかか
る建物のフレームとブレースとの共振防止接合構造によ
れば、柱梁部材からなるフレームとこのフレームを斜め
方向で支持する建物のフレームとブレースとの共振防止
接合構造であって、前記フレームと前記ブレースとの接
合部を設定荷重で締結することにより、前記ブレースの
軸方向に設定荷重以上付加されたときに前記ブレースを
同軸方向へ移動可能としてあること耐微振動に対しては
架構体の剛性を堅固にして減衰力を増大することにより
速やかに振動を抑制することができる。
【0025】また、振幅が大きい振動に対しては、接合
部が移動することで架構体の剛性を低下させて共振現象
を防止することができる。このように、フレームとブレ
ースとの接合部を簡易な方法によって機器類周囲の適当
な位置に剛性調整機構として配置して振動を抑制するこ
とにより、建物の構成材料を削減しつつ機器類による微
細加工等を常に精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかる逆打ち工法にお
ける建物のフレームとブレースの接合方法を示す側面図
である。
【図2】この発明の実施の形態にかかる建物のフレーム
とブレースの接合方法においてフレームにブレースを堅
固に取り付けた場合の共振曲線を示している。
【図3】建物のフレームとブレースとの接合部が移動し
たときの共振点の変化を示す共振曲線である。
【図4】この発明の別のブレース取り付け方法を示す側
面図である。
【図5】この発明の別のブレース取り付け方法を示す側
面図である。
【符号の説明】
1…建物 2…フレーム 2a…梁鉄骨部材 3…床コンクリート 4…ブレース 5…プレート 6…ガセットプレート 7…長孔 8…高力ボルト
フロントページの続き (72)発明者 三角 猛二郎 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大成 建設株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 柱梁部材からなるフレームとこのフレー
    ムを斜め方向で支持するブレースとの接合構造であっ
    て、前記フレームと前記ブレースとの接合部を設定荷重
    で締結することにより、前記ブレースの軸方向に設定荷
    重以上付加されたときに前記ブレースを同軸方向へ移動
    可能としてあることを特徴とする建物のフレームとブレ
    ースとの共振防止接合構造。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の、建物のフレームとブ
    レースとの共振防止接合構造において、前記フレームと
    前記ブレースとの接合部をボルトと長孔による締結構造
    としたことを特徴とする建物のフレームとブレースとの
    共振防止接合構造。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の、建物のフレームとブ
    レースとの共振防止接合構造において、前記フレームと
    前記ブレースとの接合面に低摩擦材が介在していること
    を特徴とする建物のフレームとブレースとの共振防止接
    合構造。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の、建物のフレームとブ
    レースとの共振防止接合構造において、加熱した状態の
    前記ブレースをフレームに締結して前記ブレースにプレ
    ストレスを導入してあることを特徴とする建物のフレー
    ムとブレースとの共振防止接合構造。
JP2108996A 1996-02-07 1996-02-07 建物のフレームとブレースとの共振防止接合構造 Pending JPH09209477A (ja)

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