JPH0941711A - 柱の軸変形によってエネルギを吸収する耐震デバイス及び建物の制震方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡潔で、建物の揺れを高精度に制御で
きる耐震デバイスの提供。 【解決手段】 軸方向中央部に軸方向所定長の最小断面
軸部１を有し、その軸方向両端に所定の軸方向所定長
で、かつ前記最小断面軸部１よりも断面寸法が大きい非
最小断面軸部２を段状に有する鋼製軸体３を設け、この
鋼製軸体３を、当該鋼製軸体３に対し非付着状態のもと
に座屈防止部材１４で被覆し、かつ前記鋼製軸体３の軸
方向両端部に連結体２３，２３ａに対する結合手段５が
設けられてなる耐震デバイス本体１０を構成し、地震等
による建物２０の揺れに対して軸変形の大きい建物下層
から中層にかけて位置する柱２１に、前記耐震デバイス
本体１０を配設したうえ、当該柱２１に加わる軸変形
が、前記最小断面軸部１に伝達されるように連結体２３
を介して前記耐震デバイス本体１０が前記柱２１に取付
けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は柱の軸変形を利用し
て振動エネルギを吸収することで、建物の揺れを制御で
きる耐震デバイスと、建物の制震方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】建築構造物を地震などの衝撃から守るた
めの研究、工夫は種々の面からなされているが、その最
も一般的な方法は、前記地震などのエネルギ吸収手段を
建築構造物に付設することである。このエネルギ吸収手
段は種々あり、例えば建築構造物を弾性を有する緩衝部
材で支持したり、建築構造物自体を柔構造とすることが
あり、その他にもあらゆる手段が試みられている。

【０００３】例えば、図２１に示す従来例では、制震用
ワイヤ３０の一端に強力な制震バネ３１を連結して耐震
デバイス３２が構成されており、制震バネ３１の下端が
高層建物３３の最下部に設けられた固定部３４に固定さ
れ、制震用ワイヤ３０はガイド軸３５を介して建物本体
（鉄骨枠）３３ａの外側面に沿って立上げられたうえ、
建物本体３３ａの最上部において固定部３６で固定され
ている。図において３３ｂは建物本体（鉄骨枠）３３ａ
を被う外装体である。

【０００４】図２１の従来例では地震等により建物本体
３３ａの全体に曲げ変形が生じたとき、図２２に示され
るように、建物本体３３ａの片側では制震用ワイヤ３０
を上方に引き上げる力が作用し、制震バネ３１を引き伸
ばすことにより建物本体３３ａの揺れが制御されるもの
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の耐震デバイス３
２は、建物の最下部から最上部にかけての建物全体の曲
げ変形を利用してエネルギを吸収する構造であるため、
耐震デバイス３２自体が建物全体の広範囲に亘って配設
されていることにより、構造が複雑かつ大型化するとい
う問題点がある。さらに、建物全体の揺れという大きい
力を制御するため構造的により大きい制震バネ３１と制
震用ワイヤ３０を必要とし、その組立には困難を伴う。
しかも、予め想定された地震エネルギの強さ、建築構造
物の強度に対応した適正な大きさのエネルギ吸収力を設
計値通りに高精度に、かつ長期間に亘って耐震デバイス
３２に保持させることが難しい。

【０００６】本発明は前記の諸問題を解決したもので、
建物の柱に直接耐震デバイスを取付け、柱の軸変形が増
幅されて耐震デバイス本体に伝達されるようにすること
で、従来の諸問題を解決した耐震デバイスと、建物の制
震方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明に係る柱の軸変形によってエネルギを吸収する
耐震デバイスは、軸方向中央部に軸方向に所定長さにわ
たる最小断面軸部１を有し、その軸方向両端に所定の軸
方向長さにわたり、かつ前記最小断面軸部１よりも断面
寸法が大きい非最小断面軸部２を段状に有する鋼製軸体
３を設け、この鋼製軸体３を、当該鋼製軸体３に対し非
付着状態のもとに座屈防止部材１４で被覆し、かつ前記
鋼製軸体３の軸方向両端部に結合手段５を設けてなる耐
震デバイス本体１０を構成し、地震等による建物２０の
揺れに対して軸変形する柱２１に、当該柱２１に加わる
軸変形が前記最小断面軸部１に伝達されるように、前記
結合手段５に連結した連結体２３，２３ａを介して前記
耐震デバイス本体１０を前記柱２１に取付けることを特
徴とする。

【０００８】前記耐震デバイス本体１０の下部の連結体
２３ａは建物２０の基礎に固定し、上部の連結体２３は
建物２０の柱２１に固定するとよい。

【０００９】また、前記耐震デバイス本体１０の上下部
の連結体２３，２３ａは、いずれも建物２０の柱２１に
固定するとよい。

【００１０】また、前記耐震デバイス本体１０は、建物
２０の揺れに対し比較的大きく軸変形する建物の下層か
ら中層にかけて位置し、かつ建物外周に近い位置の柱２
１に取付けるとよい。

【００１１】また、前記耐震デバイス本体１０は、連結
体２３，２３ａを介して建物２０の１本の柱２１に対し
複数本取付けるとよい。

【００１２】また、前記耐震デバイス本体１０の鋼製軸
体３は、単一部材の切削加工により前記最小断面軸部１
と非最小断面軸部２とを有した構成とすることができ
る。

【００１３】また、前記耐震デバイス本体１０の鋼製軸
体３は、前記最小断面軸部１の端部に雄ねじ６を有する
１つの部材と、前記非最小断面軸部２の軸中心に雌ねじ
７を有する他の１つの部材とを、前記雄ねじ６と前記雌
ねじ７の螺合により結合して構成するとよい。

【００１４】また、前記耐震デバイス本体１０の座屈防
止部材１４は、前記鋼製軸体３を軸力絶縁材１５を介し
て被覆する充填材１２及び、充填材１２を被覆する曲げ
補剛材１３とから構成するとよい。

【００１５】また、本発明に係る建物の制震方法は、軸
方向中央部に軸方向に所定長さにわたる最小断面軸部１
を有し、その軸方向両端に所定の軸方向長さにわたり、
かつ前記最小断面軸部１よりも断面寸法が大きい非最小
断面軸部２を段状に有する鋼製軸体３を設け、この鋼製
軸体３を、当該鋼製軸体３に対し非付着状態のもとに座
屈防止部材１４で被覆し、かつ前記鋼製軸体３の軸方向
両端部に結合手段５が設けられてなる耐震デバイス本体
１０を構成し、地震等による建物２０の揺れに対して軸
変形する柱２１に、当該柱２１に加わる軸力を受けるよ
う、前記結合手段５に連結した連結体２３，２３ａを介
して前記耐震デバイス本体１０を取付けてあって、建物
が揺れる際、前記柱２１を介して前記耐震デバイス本体
１０に軸力が加わり、その軸力が等価降伏点を超えたと
き前記最小断面軸部１を変形させることで前記建物の揺
れを制御することを特徴とする。また、前記耐震デバイ
ス本体１０が疲労し、エネルキ吸収能力が劣化した場合
は、新しい耐震デバイス本体１０と交換するとよい。

【００１６】

【作用】本発明では、建物２０の揺れにより柱２１に加
わる軸変形が、柱２１に取付けられた耐震デバイス本体
１０に直に伝えられて最小断面軸部１において増幅さ
れ、この最小断面軸部１が変形することで前記建物の揺
れのエネルギを吸収し、制震を行う。つまり、耐震デバ
イス本体１０は、同一材料からなる鋼製軸体３の最小断
面軸部１と非最小断面軸部２の断面の大きさと、その軸
方向長さの比で吸収される塑性エネルギの大きさが決ま
り、かつエネルギーの吸収が行なわれる。鋼製軸体３の
降伏軸力は、断面積の小さな部分で決まるが、鋼製軸体
３の全長での等価断面積はこの部分よりも大きいので、
鋼製軸体３の等価降伏点は、材料の降伏点よりも低下す
る。また、鋼製軸体３は、丸鋼や平鋼を機械切削により
加工することで、その断面積を容易かつ厳密に管理でき
る。また、鋼製軸体３は、座屈防止部材１４で被覆され
ていることにより、塑性エネルギを吸収する前に座屈す
ることがない。

【００１７】

【実施例】以下本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１〜図６によって第１実施例に係る耐震デバイス
２２の主たる構成要素について説明する。各図におい
て、柱２１と梁２８によって多層に構築された高層の建
物２０の前記柱２１の下層部から中層部にわたって、耐
震デバイス本体１０と、その両端に連結される連結体２
３，２３ａからなる耐震デバイス２２が取付けられてい
る。耐震デバイス２２において、前記上側の連結体２３
は、建物２０の柱２１に一体に設けた固定アーム（具体
的には梁２８の突出部を使用する）２４に連結され（そ
の連結構造は後述する）、下側の連結体２３ａはアンカ
ーボルト２６を介して建物の基礎面２７に固定されてい
る（図６を参照して後述する）。

【００１８】第１実施例の耐震デバイス本体１０は、図
２、図３に縦断面で示されるように構成されている。ま
ず、耐震デバイス本体１０を構成する鋼製軸体３は、軸
方向中央部に軸方向所定長の最小断面軸部１を有し、そ
の軸方向両端に軸方向所定長で、かつ前記最小断面軸部
１よりも断面寸法が大きい非最小断面軸部２がテーパ部
８を介して段状に設けられている。この非最小断面軸部
２に連なる軸端部には、連結体２３に対する結合手段５
として、両端部でそれぞれ右ねじと左ねじからなる逆ね
じの関係で雄ねじ９が設けられており、これに対し上下
の連結体２３，２３ａの第１と第２の端部連結金具２９
には、前記雄ねじ９が螺合する雌ねじ１１が設けられて
いる。

【００１９】このように、鋼製軸体３の両端の雄ねじ９
は逆ねじであるので、鋼製軸体３を一方向に回転するこ
とで、この両端の雄ねじ９を対向する上下の連結体２
３，２３ａの雌ねじ１１に同時に螺合できる。

【００２０】さらに、鋼製軸体３の外部には、この鋼製
軸体３に圧縮力が作用したとき座屈するのを防止する座
屈防止部材１４が設けられている。この座屈防止部材１
４は、鋼製軸体３が塑性エネルギを吸収して変形する前
に座屈するのを防止するためのもので、その構成は限定
されないが、実施例では次のように構成されている。す
なわち図示の座屈防止部材１４は、モルタル等の充填材
１２及び、この充填材１２に巻装する曲げ補剛材１３か
ら構成されている。また、鋼製軸体３に作用する軸力が
座屈防止部材１４に伝達しないよう、当該鋼製軸体３と
充填材１２との間に例えばブチルゴム等の軸力絶縁材１
５を介在させる。さらにテーパ部８及び最小断面軸部１
の両端と軸力絶縁材１５との間には、例えば発泡プラス
チック等の緩衝材１６が充填してあり、これにより鋼製
軸体３と座屈防止部材１４の間の絶縁をより確実にして
いる。

【００２１】したがって、本実施例において、地震など
により連結体２３，２３ａからこの鋼製軸体３に軸力が
作用し、その衝撃エネルギが鋼製軸体３の降伏点を越え
たとき、当該鋼製軸体３が塑性変形することで連結体２
３，２３ａに加わる所定のエネルギを確実に吸収するこ
とができる。

【００２２】また、座屈防止部材１４の存在により、鋼
製軸体３に局部座屈が発生せず、所定のエネルギ以下で
鋼製軸体３が破断するという不具合がない。１７は曲げ
補剛材１３の両端に固定されている環状端板である。な
お、座屈防止部材１４は、所定の肉厚強度を有する鋼製
の筒体（図示せず）を単一部材として鋼製軸体３に非一
体的に嵌着して構成してもよい。

【００２３】前記耐震デバイス本体１０が結合手段５を
介して連結される連結体２３，２３ａは、例えば、図示
のように断面積が大きい所定長の鋼管などの鋼材が使用
され、耐震デバイス本体１０の雄ねじ９が螺合する前記
の第１端部連結金具２９は前記連結体２３に対し溶接３
７により固定されている。また連結体２３の中間位置
は、基端が柱２１に固定された支持腕３８の先端に設け
られた筒状の座屈止め具３９を、その内周面に固着形成
されたテフロン層からなる滑り支承材５５を介して当該
連結体２３に対してスライド自在に嵌合することで支持
されている。

【００２４】したがって、建物２０の揺れにより柱２１
が軸変形して連結体２３を介して耐震デバイス本体１０
に軸力が作用するとき、連結体２３が長軸であっても、
当該連結体２３が座屈することがなく、かつ軸力を円滑
に耐震デバイス本体１０に伝達するうえで不具合がな
い。

【００２５】連結体２３の上端を第２端部連結金具２９
ａを介して固定アーム２４に取付ける構造は図２と図５
に示されている。各図において、基端が柱２１に取付け
られている固定アーム２４の先端に雌ねじ４０を有する
ナット部材４１が固定されていて、前記雌ねじ４０に、
第２端部連結金具２９ａのボルト挿通用透孔４２を挿通
したボルト４３が螺合している。

【００２６】図５をさらに説明すると、鋼管からなる連
結体２３の上端に溶接３７で固定された第２端部連結金
具２９ａ内に、ばね受金具４５が固定され、このばね受
金具４５の上側においてボルト押出用弾性体４６を介し
てボルト４３の頭部が支持されている。第２端部連結金
具２９ａの先端において、回動金具４７と凹球状前面４
８ａを有するワッシャー４８とが順次重合され、ボルト
４３のねじ軸部が回動金具４７を一体回転するように挿
通したうえ、ワッシャー４８を非一体回転的に挿通し、
かつボルト４３のねじ軸部がナット部材４１の雌ねじ４
０に螺合しており、ナット部材４１の凸球状前面４１ａ
がワッシャー４８の凹球状前面４８ａと面接触してい
る。

【００２７】したがって、回動金具４７を回動工具（図
示せず）を用いて回動することによりボルト４３が回動
し、そのねじ軸部がナット部材４１の雌ねじ４０に螺入
することで、このナット部材４１とボルト４３を介して
第２端部連結金具２９ａを固定アーム２４に強固に結合
できる。

【００２８】連結体２３ａの下端を第２端部連結金具２
９ａを介して基礎面２７に取付ける構造は図１と図６に
示されている。各図において、雌ねじ４９を有するナッ
ト部材５０及び、ナット部材５０と一体の基板５１と、
ナット部材５０と基板５１に取付けた補強板５２とを有
する下部固定金具５３を基礎面２７に設置し、基板５１
のボルト孔５４に基礎面２７から起立するアンカーボル
ト２６を挿通し、基板５１の上面からアンカーボルト２
６のねじ部にナット５６を螺合することで、下部固定金
具５３が基礎面２７に固定されている。

【００２９】一方、第２端部連結金具２９ａとナット部
材５０とがボルト４３，回動金具４７，ワッシャー４８
を介して固定される固定構造は、図５で説明した第１端
部連結金具２９のナット部材４１に対する連結構造と同
じであるので、これと同一要素には同一符号を付して説
明を省略する。

【００３０】したがって、連結体２３ａの下端において
も、回動金具４７を回動工具（図示せず）を用いて回動
することによりボルト４３が回動し、そのねじ軸部をナ
ット部材５０の雌ねじ４９に螺入することで、このナッ
ト部材５０とボルト４３を介して第２端部連結金具２９
ａを下部固定金具５３に強固に固定できる。

【００３１】図７、図８は第２実施例に係る耐震デバイ
ス２２ａを示し、この第２実施例が第１実施例と相異す
る構成は、耐震デバイス本体１０ａの鋼製軸体３を２部
材を結合して構成する点である。つまり、第１実施例で
は、１本の丸鋼を機械加工によって鋼製軸体３に仕上げ
るのに対し、第２実施例では所定長の１つの丸鋼によっ
て最小断面軸部１を形成し、かつその軸方向両端に転造
ねじからなる雄ねじ１８を形成する。さらに他の丸鋼部
材の軸心部に転造ねじからなる雌ねじ１９を切削し、か
つ丸鋼の外周軸端部には転造ねじ又は、切削ねじにより
結合手段５を構成する雄ねじ９を設けて非最小断面軸部
２を構成し、前記雌ねじ１８と雄ねじ１９を螺合するこ
とによって、最小断面軸部１の両端に非最小断面軸部２
を連結して第１実施例と同様の大小の断面部を有する鋼
製軸体３が構成される。

【００３２】なお、第２実施例における耐震デバイス本
体１０ａの鋼製軸体３でも第１実施例と同様、その外側
に軸力絶縁材１５と緩衝材１６を介して、充填材１２及
びそれを被覆する曲げ補剛材１３からなる座屈防止部材
１４が設けられ、かつ雄ねじ９を介して連結体２３，２
３ａに結合されるものである。また、第２実施例の耐震
デバイス２２ａの上下両端を各連結体２３，２３ａを介
して柱２１と基礎面２７に固定する手段は、第１実施例
の耐震デバイス２２と同じである。

【００３３】第１、第２実施例の耐震デバイス２２，２
２ａにおいて、地震等で建物２０に揺れが生じたとき、
柱２１には軸変形が生じ、柱２１の軸変形は固定アーム
２４と、ナット部材４１と、第２端部連結金具２９ａ
と、連結体２３，２３ａを介して耐震デバイス本体１
０，１０ａに伝達される。一般に柱２１の軸変形は小さ
いが、耐震デバイス本体１０，１０ａは柱２１に直接取
付けられており、かつ柱２１の断面よりも小断面の最小
断面軸部１を有するので、前記柱２１の軸変形は最小断
面軸部１において増幅されて局部的に応力集中し、この
最小断面軸部１が塑性変形することで前記柱２１の軸変
形を制御し、建物の揺れを制震するものである。

【００３４】その際、前記耐震デバイス本体１０，１０
ａの最小断面軸部１は、丸鋼等を用いて高精度に加工さ
れており、かつ鋼管で巻かれた座屈防止部材１４を有し
ており、さらに連結体２３も座屈止め具３９で支持され
ていることで、揺れの大きさに対する設計値通りの制御
機能をこの耐震デバイス本体１０，１０ａに高精度に発
揮させることができる。

【００３５】前述のとおり、耐震デバイス２２，２２ａ
は柱２１の軸変形の伝達を受けて制震機能を発揮するの
であり、かつ柱２１の軸変形は一般に小さいので、建物
が揺れる際、出来るだけ柱の軸変形が大きい柱２１に耐
震デバイス２２，２２ａを取付けることが望ましい。本
発明者らの研究結果によると、建物の揺れに対して柱２
１の軸変形が大きいのは、建物の下層から中層に位置す
る柱であり、かつ建物２０の外周に近い位置にある柱で
あることが確認された。

【００３６】そこで、本実施例では、耐震デバイス２
２，２２ａの建物２０に対する立面配置が図９、図１０
の配置であり、平面配置が図１１の配置とすることによ
り建物２０の揺れに対する最も有効な配置とする。すな
わち図９、図１０の場合、多層の各階を構成する梁２８
と、梁２８を支える柱２１とからなる建物本体２０ａに
おいて、この建物本体２０ａの揺れに伴う柱２１の軸変
形の大きい下層から中層にかけて耐震デバイス２２が取
付けられた例が示されている。図９の耐震デバイス２２
では、その上端を柱２１に取付け、下端を建物２０の基
礎面２７に固定してある。この固定手段は、図５、図６
で示した固定手段と同じでよい。

【００３７】図１０の場合は、耐震デバイス本体１０の
上下端がいずれも図５に示される固定手段を用いて柱２
１に固定されている（なお、耐震デバイスは建物の３〜
５層を１単位として取付けるとよく、これについては後
述する）。

【００３８】また、耐震デバイス２２の平面配置として
示す図１１において、建物本体２０ａを構成する多数本
の柱２１の斜線で示す柱２１ａが耐震デバイス２２を付
設された柱である。この耐震デバイス付設柱２１ａは図
１１から分るとおり、建物２０の中心からみて、建物の
揺れに対して比較的大きく軸変形する建物外周近傍に立
設されている。そして、図１１において、建物本体２０
ａの矢印イ方向の揺れに対しては、Ｙ_A ，Ｙ_B の範囲の
耐震デバイス付設柱２１ａが有効に制震機能し、矢印方
向揺れに対してはＸ_A ，Ｘ_B 列の耐震デバイス付設柱２
１ａが有効に制震機能する。

【００３９】なお、耐震デバイス２２は図１１の平面配
置例に限定されるものではなく、その数を増減し、また
その配置位置を変更することは勿論可能である。

【００４０】１本の柱２１に取付ける耐震デバイス２
２，２２ａの数と配置位置は任意であるが、例えば図１
２のように配設するとよい。同図において、隅柱２１ｂ
に対する耐震デバイス２２は、当該隅柱２１ｂから直角
に伸びる２つの各梁２８を挾んだ位置に配設したうえ、
その上下端が図５，図６に示される固定手段で、当該隅
柱２１ｂ又は基礎面２７に固定されている。

【００４１】中間柱２１ｃに取付ける耐震デバイス２２
は、当該中間柱２１ｃから３方向に伸びる各梁２８のう
ち、１８０°方向に位置する各梁２８を挾んだ位置に配
設され、隅柱２１ｂにおける耐震デバイス２２と同じ固
定手段で当該中間柱２１ｃ又は基礎面２７に固定され
る。なお、図１２において、２０ｂは外装、２０ｃは内
装である。

【００４２】図１３には、最小断面軸部１を有する耐震
デバイス本体１０の両端に所定長の連結体２３，２３ａ
が取付けられてなる耐震デバイス２２が、建物本体２０
ａに３層を１単位として取付けられた例が示されてい
る。図１４には、耐震デバイス２２が建物本体２０ａ
に、５層を１単位として取付けられた例が示されてい
る。

【００４３】図１３の場合、建物本体２０ａの１層の柱
２１の長さを４ｍ、耐震デバイス本体１０部分の長さ
（ここでは最小断面軸部１の長さとする）を１ｍとする
と、耐震デバイス２２の弾性変形を考慮しないと、柱２
１の軸変形が耐震デバイス本体１０部分の変形となり、
耐震デバイス本体１０の歪は（４×３＝）１２倍に増幅
される。同様に図１４の場合は、柱２１の軸変形は耐震
デバイス本体１０の歪として（４×５＝）２０倍に増幅
される。

【００４４】なお、図１５、図１６には、図１３、図１
４に示した多層を１単位とする耐震デバイス２２を柱２
１に固定する構造の１例が示されている。この例では柱
２１と、柱２１に固定された梁２８の端部から固定板５
７が突出していて、この固定板５７の端部に取付けられ
たナット部材４１にボルト４３を螺合して耐震デバイス
２２が取付けられている。その細部構造と、基礎面２７
に対する固定構造は図５、図６に示した固定手段と同じ
である。

【００４５】図１７〜図１９には同じく多層を１単位と
する耐震デバイス２２を柱２１及び基礎面２７に固定す
る他の構造例が示されている。つまり、この例では、図
１７、図１８に示されるように柱２１と、柱２１に固定
された梁２８の端部から突設した固定板５８に横断面十
字状の連結板５９が取付けられており、これと耐震デバ
イス２２、連結体２３の端部に取付けられた横断面十字
状の連結板６０の端面を突き合わせ、各十字状連結板５
９，６０の直角の角部にわたって断面Ｌ字状のスプライ
スプレート６１を配置し、各十字状連結板５９，６０と
スプライスプレート６１を貫通するボルト６２で両連結
板を接合することで、耐震デバイス２２が柱２１に固定
されている。

【００４６】耐震デバイス２２の下部の連結体２３ａは
図１９に示される構造により、基礎面２７に固定され
る。すなわち、横断面が十字状の連結板６３及び、連結
板６３と一体の基板６４とを有する下部固定金具６５を
基礎面２７に設置し、かつ基板６４のボルト挿通用孔６
６に基礎面２７から起立するアンカーボルト２６を挿通
し、基板６４の上面からアンカーボルト２６のねじ部に
ナット６８を螺合することで下部固定金具６５が基礎面
２７に固定されている。

【００４７】そして、耐震デバイス２２の下部の連結体
２３ａに取付けられた横断面十字状の連結板６９の端面
を、下部固定金具６５の横断面十字状連結板６３の端面
と突き合わせ、各十字状連結板６３，６９の直角の角部
にわたって断面Ｌ字状のスプライスプレート７０を配置
し、各十字状連結板６３，６９とスプライスプレート７
０を貫通するボルト７１で両連結板を接合することで、
耐震デバイス２２が基礎面２７に固定される。

【００４８】発明者らは耐震デバイス本体を実際に作成
し、種々の試験を行った。すなわち、図２０に第３実施
例として示す耐震デバイス本体１０ａの鋼製軸体３の最
小断面軸部である断面１と、中間の大きさの断面軸部で
ある断面２と、最大断面軸部である断面３、座屈防止部
材１４の断面４の大きさ及び、軸方向長さを種々に変化
させてなる試験体１，２，３，４において、それぞれの
降伏軸力、等価降伏点、座屈耐力、座屈／降伏の変化を
試験したので、その結果を表１〜表８に示す。これらの
各表から明らかなとおり、断面１、断面２、断面３、断
面４の大きさと軸方向長さを適切に設定することによ
り、同一材料から構成する鋼製軸体３の剛性と降伏軸力
を所期の値に高精度に制御可能なことが分かる。

【００４９】

【表１】

【表２】

【００５０】

【表３】

【表４】

【００５１】

【表５】

【表６】

【００５２】

【表７】

【表８】

【００５３】なお、耐震デバイス２２，２２ａを柱２１
に固定する手段は前記の方法に限定されず、他の結合手
段を用いても構わない。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の耐震デバ
イスによると、地震等による建物の揺れに対して軸変形
する柱２１に、当該柱２１に加わる軸力を受けるよう連
結体２３，２３ａを介して耐震デバイス２２を取付け、
当該耐震デバイス２２は、軸方向中央部に軸方向に所定
長さにわたる最小断面軸部１を有し、その軸方向両端に
所定の軸方向長さにわたり、かつ前記最小断面軸部１よ
りも断面寸法が大きい非最小断面軸部２を段状に有する
鋼製軸体３を設け、この鋼製軸体３を、当該鋼製軸体３
に対し非付着状態のもとに座屈防止部材１４で被覆し、
かつ前記鋼製軸体３の軸方向両端部に連結体２３，２３
ａに対する結合手段５を設けて構成したので、柱２１の
小さな軸変形を増幅して前記耐震デバイス本体１０の最
小断面軸部１に伝達させることが容易であり、建物２０
の揺れによるエネルギを確実に吸収でき、特に本発明の
耐震デバイスによると建物の揺れの吸収開始レベル，エ
ネルギ吸収量を高精度に調節できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐震デバイスを取付けた高層建物の下層部の側
面説明図である。

【図２】第１実施例に係る耐震デバイスの縦断面図であ
る。

【図３】図２に示す耐震デバイス本体の拡大断面図であ
る。

【図４】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図５】図１、図２における耐震デバイスの上部連結構
造の拡大断面図である。

【図６】図１における耐震デバイスの下部固定構造の断
面図である。

【図７】第２実施例に係る耐震デバイスの縦断面図であ
る。

【図８】図７に示す耐震デバイス本体の断面詳細図であ
る。

【図９】耐震デバイスの立面配置における第１配置例を
示す建物の側面説明図である。

【図１０】耐震デバイスの立面配置における第２配置例
を示す建物の側面図である。

【図１１】耐震デバイスの平面配置例を示す建物の平面
説明図である。

【図１２】隅柱と中柱に対する耐震デバイスの配置例を
示す横断面詳細説明図である。

【図１３】建物の３層を１単位として取付ける耐震デバ
イスの取付例を示す側面説明図である。

【図１４】建物の５層を１単位として取付ける耐震デバ
イスの取付例を示す側面説明図である。

【図１５】図１３のＢ部及び図１４のＣ部における縦断
面説明図である。

【図１６】図１５の横断平面図である。

【図１７】耐震デバイスと建物本体との他の固定構造例
を示す一部縦断側面図である。

【図１８】図１７の横断平面図である。

【図１９】耐震デバイスの下端部と基礎面との他の固定
構造例を示す一部断面側面図である。

【図２０】耐震デバイス本体の第３実施例の縦断面図で
ある。

【図２１】従来の耐震デバイスを取付けた高層建物の非
制震時を示す側面説明図である。

【図２２】従来の耐震デバイスを取付けた高層建物の制
震時を示す側面説明図である。

【符号の説明】

１ 最小断面軸部 ２ 非最小断面軸部 ３ 鋼製軸体 ５ 結合手段 ６ 雄ねじ ７ 雌ねじ ８ テーパ部 ９ 雄ねじ １０，１０ａ 耐震デバイス本体 １１ 雌ねじ １２ 充填材 １３ 曲げ補剛材 １４ 座屈防止部材 １５ 軸力絶縁材 １６ 緩衝材 １７ 環状端板 ２０ 建物 ２０ａ 建物本体 ２０ｂ 外装 ２０ｃ 内装 ２１ 柱 ２１ａ 耐震デバイス付設柱 ２２，２２ａ 耐震デバイス ２３，２３ａ 連結体 ２４ 固定アーム ２６ アンカーボルト ２７ 基礎面 ２８ 梁 ２９ 第１端部連結金具 ２９ａ 第２端部連結金具 ３０ 制震用ワイヤ ３１ 制震バネ ３２ 耐震デバイス ３３ 高層建物 ３４ 固定部 ３５ ガイド軸 ３６ 固定部 ３７ 溶接 ３８ 支持腕 ３９ 座屈止め具 ４０ 雌ねじ ４１ ナット部材 ４２ ボルト挿通用透孔 ４３ ボルト ４５ ばね受金具 ４６ ボルト押出用弾性体 ４７ 回動金具 ４８ ワッシャー ４８ａ 凹球状前面 ４９ 雌ねじ ５０ ナット部材 ５１ 基板 ５２ 補強板 ５３ 下部固定金具 ５４ ボルト孔 ５５ 滑り支承材 ５６ ナット ５７ 固定板 ５８ 固定板 ５９ 十字状連結板 ６０ 十字状連結板 ６１ スプライスプレート ６２ ボルト ６３ 十字状連結板 ６４ 基板 ６５ 下部固定金具 ６６ ボルト挿通用孔 ６７ 縦補強板 ６８ ナット ６９ 十字状連結板 ７０ スプライスプレート ７１ ボルト

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向中央部に軸方向所定長の最小断面
   軸部１を有し、その軸方向両端に軸方向所定長で、かつ
   前記最小断面軸部１よりも断面寸法が大きい非最小断面
   軸部２を段状に有する鋼製軸体３を設け、この鋼製軸体
   ３を、当該鋼製軸体３に対し非付着状態のもとに座屈防
   止部材１４で被覆し、かつ前記鋼製軸体３の軸方向両端
   部に結合手段５を設けてなる耐震デバイス本体１０を構
   成し、地震等による建物２０の揺れに対して、軸変形す
   る柱２１の側面に前記耐震デバイス本体１０を配設した
   うえ、柱２１に加わる軸変形が前記最小断面軸部１に増
   大して伝達されるように前記結合手段５に連結した連結
   体２３を介して前記耐震デバイス本体１０が前記柱２１
   に取付けられていることを特徴とする柱の軸変形によっ
   てエネルギを吸収する耐震デバイス。
2. 【請求項２】 前記耐震デバイス本体１０に連結される
   下部の連結体２３ａが建物２０の基礎に固定され、上部
   の連結体２３が建物２０の柱２１に固定されている請求
   項１に記載の柱の軸変形によってエネルギを吸収する耐
   震デバイス。
3. 【請求項３】 前記耐震デバイス本体１０の上下部の連
   結体２３，２３ａは、いずれも建物２０の柱２１に固定
   されている請求項１に記載の柱の軸変形によってエネル
   ギを吸収する耐震デバイス。
4. 【請求項４】 前記耐震デバイス本体１０は、建物２０
   の揺れに対し比較的大きく軸変形する建物の下層から中
   層にかけて位置し、かつ建物外周に近い位置の柱２１に
   取付けられている請求項１から３のいずれかに記載の柱
   の軸変形によってエネルギを吸収する耐震デバイス。
5. 【請求項５】 前記耐震デバイス本体１０は、連結体２
   ３，２３ａを介して前記１本の柱２１に対し複数本取付
   けられている請求項１から４のいずれかに記載の柱の軸
   変形によってエネルギを吸収する耐震デバイス。
6. 【請求項６】 前記耐震デバイス本体１０の鋼製軸体３
   は、単一部材の切削加工により前記最小断面軸部１と非
   最小断面軸部２とを有した構成とされる請求項１から５
   のいずれかに記載の柱の軸変形によってエネルギを吸収
   する耐震デバイス。
7. 【請求項７】 前記耐震デバイス本体１０の鋼製軸体３
   は、前記最小断面軸部１の端部に雄ねじ６を有する１つ
   の部材と、前記非最小断面軸部２の軸中心に雌ねじ７を
   有する他の１つの部材とを、前記雄ねじ６と前記雌ねじ
   ７の螺合により結合して構成される請求項１から６のい
   ずれかに記載の柱の軸変形によってエネルギを吸収する
   耐震デバイス。
8. 【請求項８】 前記耐震デバイス本体１０の座屈防止部
   材１４は、前記鋼製軸体３を軸力絶縁材１５を介して被
   覆する充填材１２及び、充填材１２を被覆する曲げ補剛
   材１３とから構成されている請求項１に記載の柱の軸変
   形によってエネルギを吸収する耐震デバイス。
9. 【請求項９】 軸方向中央部に軸方向所定長の最小断面
   軸部１を有し、その軸方向両端に軸方向所定長で、かつ
   前記最小断面軸部１よりも断面寸法が大きい非最小断面
   軸部２を段状に有する鋼製軸体３を設け、この鋼製軸体
   ３を、当該鋼製軸体３に対し非付着状態のもとに座屈防
   止部材１４で被覆し、かつ前記鋼製軸体３の軸方向両端
   部に結合手段５を設けてなる耐震デバイス本体１０を構
   成し、地震等による建物２０の揺れに対して、軸変形す
   る柱２１の側面に前記耐震デバイス本体１０を配設した
   うえ、柱２１に加わる軸変形が前記最小断面軸部１に伝
   達されるように前記結合手段５に連結した連結体２３，
   ２３ａを介して前記耐震デバイス本体１０が前記柱２１
   に取付けてあって、建物が揺れる際、前記柱２１を介し
   て前記耐震デバイス本体１０に軸力が加わり、その軸力
   が等価降伏点を超えたとき前記最小断面軸部１を変形さ
   せるようにしたことを特徴とする建物の制震方法。
10. 【請求項１０】 耐震デバイス本体１０が疲労しエネル
    ギ吸収能力が劣化した場合、耐震デバイス本体１０を新
    しいものに交換することを特徴とする請求項９に記載の
    建物の制震方法。