JPH10220062A - 建築構造物の制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の制振構造に採用されるダンパーは建築
構造物内における設置位置が限定される場合が多く、建
築構造物の構造計画や建築計画に支障をきたすといった
問題があった。 【解決手段】 一方の構成部材２０には一対のチャンネ
ル材２１がウェブ２１ｂを対面させつつ離間させた状態
で配設されるとともに、離間したウェブ２１ｂ間に複数
のプレート２２がそれぞれ間隙を設けて配設され、他方
の構成部材３０には、同様に複数のプレート３２がそれ
ぞれ間隙を設けて配設され、双方のプレート２２、３２
が互い違いに重なり合うように組み合わされて配置され
るとともに、各プレート２２、３２間に設けられた間隙
に粘弾性体４０が介装されることによって粘弾性体４０
とプレート２２、３２との積層部４１が構成されている
ダンパー１０が、建築構造物の架構内の架設されたブレ
ース１に一体に組み込まれた制振構造を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震動を始めとす
る振動を吸収するための建築構造物の制振構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、建築構造物には従来にも増して安
全性、信頼性が求められており、そのためこれら建築構
造物に生じる振動を吸収、制御する制振構造について様
々な提案がなされている。

【０００３】上記のような制振構造としては、ダンパー
を設置して構造物内に生じる振動エネルギーを吸収する
ものが広く知られている。これらのダンパーは、建築構
造物を構成する柱や梁に付設されたり、柱と梁との間に
架設されるブレースに組み込まれたりするのが一般的で
ある。また、ダンパーの振動吸収構造の形式としては、
オイルの粘性を利用したオイルダンパー、鋼材の弾性を
利用し大きな力を受けた場合には塑性変形して力を吸収
する鋼材ダンパー等が採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の制振
構造に採用されるダンパーは、その設置目的上、振動を
効率よく吸収するように設置する必要があることから、
建築構造物内における設置位置が限定される場合が多
く、建築構造物の構造計画や建築計画に支障をきたすと
いった問題があった。

【０００５】さらに、ダンパーとしてオイルダンパーを
採用した場合には、オイル洩れ等によりダンパーの機能
が低下しないように定期的な点検を行う必要がある。ま
た、鋼材ダンパーを採用した場合には、大きな振幅の振
動をうけて塑性変形してしまったダンパーについては交
換が必要となり、大掛かりな補修工事を実施しなければ
ならない等、ダンパーのメインテナンスに手間がかかる
といった問題があった。

【０００６】また、建築構造物に発生する振動は、大規
模な地震を原因とするものだけではなく、周辺地盤の外
的要因による微震動や風を原因とするものも予想され
る。これらは構造物内部の架構そのものの健全性に影響
を及ぼさずとも内部の居住性に悪影響を及ぼすといった
問題があった。

【０００７】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、制振性能に優れるだけでなく、振動により生じ
る軸力に対して十分な耐力と変形性能とを備え、また従
来一般の架構と同様な外観および形態で設置可能な建築
構造物の制振構造を提供することをを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、建築構造物の架構内の離間した２点間
を結ぶ軸線方向に沿って架設された支持部材に制振装置
が一体に組み込まれた制振構造を採用する。この制振構
造に具備される制振装置は、軸線方向に沿って配置され
ている２個の構成部材を有するものとし、一方の構成部
材には、一対のチャンネル材を、軸線方向に沿ってそれ
ぞれのフランジ部を互いに外方に向けウェブを対面させ
つつ離間させた状態で配設するとともに、離間したウェ
ブ間に複数のプレートをそれぞれ間隙を設けて配設す
る。また、他方の構成部材にも、同様に複数のプレート
をそれぞれ間隙を設けて配設する。そして、一方の構成
部材に配設された複数のプレートと他方の構成部材に配
設された複数のプレートとを互い違いに重なり合わせる
ように組み合わせて配置するとともに、各プレート間に
設けられた間隙に粘弾性体を介装することにより、制振
装置の中央に粘弾性体とプレートとの積層部を構成す
る。

【０００９】この制振構造を有する建築構造物に振動が
発生した場合、架構に設置された支持部材には架構内の
離間した２点間を結ぶ軸線方向に振動が伝達され、支持
部材に組み込まれた制振装置は圧縮、引張り方向の軸力
を交互に受けるが、一方の構成部材には軸線方向に沿っ
て一対のチャンネル材が配設されており、これが組立て
材となって曲げ剛性が格段に向上されていることから、
ブレースの座屈が防止されつつ、双方の構成部材が軸線
方向に相対変位しながら振動する。

【００１０】この制振装置について、一対のチャンネル
材の両側面に、フランジ部間に跨がって板材を貼設し、
これら板材と離間させた双方のウェブとによって、一方
の構成部材の軸線方向に垂直な断面形状が閉鎖した箱形
とすると、その内側に積層部が構成されることになるの
で、組立て材としての一体性が高まり制振装置の座屈に
対する強度がさらに増すとともに、双方のプレートと粘
弾性体とが保護される。

【００１１】さらに、一対のチャンネル材の離間したウ
ェブ間に、積層部を貫通した状態に軸部材を架設し、軸
部材が貫通された積層部の各プレートのうち他方の構成
部材に配設されたプレートに、軸線方向に沿って長孔を
形成し、この長孔に軸部材が挿通された状態とすると、
一方の構成部材に対する他方の構成部材の変位の方向
が、長孔に沿う軸線方向に規制される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る建築構造物の制振構
造の一実施形態として、本発明の制振構造をブレースに
適用した例を図１ないし図６に示して説明する。図１に
示すブレース（支持部材）１は、柱２と梁３とで構成さ
れた建築構造物の架構内に、柱２と下部梁３ａの接合部
と、上部梁３ｂの中央との間を結ぶ軸線方向に沿って架
設されている。各柱２と下部梁３ａとの接合部および上
部梁３ｂの中央にはそれぞれガセットプレート４、５が
設けられており、ブレース１はこれらガセットプレート
４、５に連結部材を介して接合されている。

【００１３】ブレース１には、図２に示すように軸線方
向の変形を吸収するダンパー（制振装置）１０が一体に
組み込まれている。このダンパー１０は、軸線方向に沿
って配置されている２個の構成部材２０、３０を有して
いる。

【００１４】一方の構成部材２０には、軸線方向に沿っ
て一対のチャンネル材２１、２１がそれぞれのフランジ
部２１ａを互いに外方に向けウェブ２１ｂを対面させつ
つ離間させた状態で配設されるとともに、離間したウェ
ブ２１ｂ間には複数のプレート２２が配設されている。
両側のウェブ２１ｂと各プレート２２との間には材長方
向においてはさみ板２３が挟み込まれており、ウェブ２
１ｂと各プレート２２とはそれぞれ間隙を設けて平行に
配置され、両側のウェブ２１ｂと各プレート２２、およ
びはさみ板２３とを貫通させた高張力ボルト（Ｈ．Ｔ．
Ｂ．）２４によって固定されている。高張力ボルト２４
は施工性がよく品質管理が容易なのでブレース１の固定
に好適である。また、はさみ板２３のうち中央に位置す
るものは軸線方向に延長されており、ガセットプレート
４に連結部材２５を介して高張力ボルト２４により固定
されている。

【００１５】他方の構成部材３０には、同様に複数のプ
レート３２が配設され、各プレート３２間には材長方向
においてはさみ板３３が挟み込まれており、各プレート
３２はそれぞれ間隙を設けて平行に配置され、各プレー
ト３２とはさみ板３３とを貫通させた高張力ボルト３４
によって固定されている。また、プレート３２のうち中
央に位置するものは軸線方向に延長されており、ガセッ
トプレート５に連結部材３５を介して高張力ボルト３４
によって固定されている。

【００１６】双方の構成部材２０、３０は、一方の構成
部材２０に配設された複数のプレート２２と他方の構成
部材３０に配設された複数のプレート３２とが互い違い
に重なり合うように組み合わされて配置されている。さ
らに、交互に配置された各プレート２２、３２間に設け
られた間隙には粘弾性体４０が介装されており、これに
よってダンパー１０の中央に両側のウェブ２１ｂおよび
各プレート２２、３２と、粘弾性体４０との積層部４１
が構成されている。

【００１７】粘弾性体４０としては、長期間を経ても劣
化し難いゴムアスファルト系あるいは超塑性ゴム等の素
材が採用されている。

【００１８】また、図３に示すように、一対のチャンネ
ル材２１、２１の両側面にはフランジ部２１ａ間に跨が
って板材５０がツヅリボルトにより貼設された状態に固
定されており、これら板材５０と離間したウェブ２１
ｂ、２１ｂとによって、一方の構成部材２０の軸線方向
に垂直な断面形状が閉鎖した矩形の箱形に形成され、こ
の箱形断面を有する筒状の構成部材２０の内部に積層部
４１が構成された状態となっている。

【００１９】さらに、図４および図５に示すように、一
対のチャンネル材２１、２１の離間したウェブ２１ｂ、
２１ｂ間には、積層部４１を貫通した状態にボルト（軸
部材）６０が架設されており、積層部４１に配置された
各プレート２２、３２にはボルト６０が挿通される貫通
孔２２ａ、３２ａが形成されている。これら各貫通孔２
２ａ、３２ａのうち、プレート３２に形成された貫通孔
３２ａは、軸線方向に沿って長いツヅリ穴（長孔）とさ
れ、このツヅリ穴３２ａにボルト６０が挿通されること
で、一方の構成部材２０に対する他方の構成部材３０の
移動方向が軸線方向に規制された状態となっている。

【００２０】ブレース１は、一方の構成部材２０の端部
に固定された連結部材２５を柱２と下部梁３ａとの接合
部に設けられたガセットプレート４に高張力ボルト２４
によって固定され、他方の構成部材３０の端部に固定さ
れた連結部材３５を上部梁３ｂの中央に設けられたガセ
ットプレート５に高張力ボルト３４によって固定され、
柱２と梁３とによって構成された架構内に従来の鉄骨ブ
レースと同様にして架設されている。

【００２１】上記のように構成された制振構造を有する
建築構造物に、地震や風等により振動が発生した場合、
架構に設置されたブレース１には軸線方向の振動が伝達
されることとなる。このとき、ブレース１に組み込まれ
たダンパー１０は圧縮、引張り方向の軸力を交互に受け
るが、一方の構成部材２０には軸線方向に沿って一対の
チャンネル材２１、２１が配設されており、曲げ剛性が
格段に向上されていることから、ブレース１の座屈が防
止されつつ双方の構成部材２０、３０が軸線方向に相対
変位しながら振動する。プレート２２、２３間に介装さ
れた粘弾性体４０は、双方の構成部材２０、３０が軸線
方向に振動することによりせん断変形しながらその振動
エネルギーを吸収する。

【００２２】上記のように構成された制振構造によれ
ば、次のような効果が得られる。柱２と梁３とによって
構成された架構内に架設されたブレース１に粘弾性ダン
パー１０が一体に組み込まれているので、その外観上の
形態は、接合部を含めて従来の鉄骨構造に見られる鉄骨
ブレースと同様である。このため、従来の制振構造と比
較して、設置箇所が特別に限定されたり、また振動を効
率よく吸収するために他の装置や構造を用いる必要がな
く、容易に設置を行うことができる。このようなことか
ら、この制振構造を採用するにあたって構造計画、建築
計画上の特別な制約が課されることがなく、従来の耐震
設計と同様の設計作業によりこの制振構造を計画内に盛
り込むことができる。また、ブレース１に制振ダンパー
を採用することから地震時の応答が小さくなるため、通
常の鉄骨構造の場合と比較して本体構造の鉄骨断面を小
さくすることが可能になり、コスト削減が図れる。

【００２３】ダンパー１０を構成する一方の構成部材２
０には、軸線方向に沿ってチャンネル材２１が配設され
ていることに加えて、一対のチャンネル材２１、２１の
両側面に貼設された板材５０とウェブ２１ｂとによって
一方の構成部材２０が矩形の箱形断面を有する筒状とさ
れていることから、ブレース１の曲げ剛性が格段に高め
られており、ブレース１が圧縮方向の軸力を受けた場合
に座屈が防止される等、制振構造により大きな耐力をも
たせることができる。

【００２４】ダンパー１０に粘弾性体４０を採用してい
ることから、オイルダンパーのように定期点検を行う必
要がなく、また、鋼材ダンパーのように振幅の大きな振
動が伝達された場合にも塑性変形することがないので交
換が必要になることもなく、基本的にメインテナンスフ
リーとすることができる。また、粘弾性体４０を採用し
ていることから、微震動や風を原因とする小さな振動に
対しても有効に作用する制振構造を実現して建築構造物
内部の居住性の向上をも図ることができる。

【００２５】ダンパー１０以外にピン等の可動部分をも
たず、エネルギーロスのほとんどない単純な機構が採用
されており、架構における振動が効率良く粘弾性体４０
に伝達されることに加えて、双方の構成部材２０、３０
は、一方の構成部材２０に設けたボルト６０と他方の構
成部材３０に設けたツヅリ穴３２ａとによってダンパー
１０の軸線方向以外の変形が規制されているので、粘弾
性体４０に圧縮や引張り、ねじれ変形を与えずに面方向
のせん断変形のみを与え、粘弾性体４０の面方向の弾性
剛性を利用して効率よい減衰効果を発揮することができ
る。

【００２６】ダンパー１０の組み立てに特殊な技術は必
要とされないので、ダンパー１０の製作期間が短く済
み、製作コストを削減することができる。また、粘弾性
体４０は構成部材２０、３０と一体化して工場において
設置し、ダンパー１０一体型のブレース１として製品化
された状態で現場に搬送されるので、現場での設置作業
を通常の鉄骨構造の建築構造物と何等かわりなく実施す
ることができる。

【００２７】また、このダンパー１０一体型のブレース
１は、既存の建築構造物に耐震補強を施す際に用いるこ
とも可能である。

【００２８】なお、本発明の建築構造物の制振構造は、
図１のように設置されるだけでなく、建築構造物の形態
や要求される制振機能等に応じて図６に示すように設置
することも可能である。図６（ａ）は図１に示したブレ
ースの設置形態と同様であるが、図６（ｂ）に示したい
わゆるノ型、図６（ｃ）に示した偏心ノ型、図６（ｄ）
に示した偏心Ｋ型等のように設置してもよい。また、図
６（ｅ）はブレースとしてではなくトラス構造のラチス
材として使用した例を示しており、このようにトラス構
造に採用することで大スパンの構造物の振動を効果的に
吸収することが可能になる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載さ
れた建築構造物の制振構造によれば、架構内の離間した
２点間を結ぶ軸線方向に沿って架設された支持部材に制
振装置が装備されているので、その外観上の形態は、接
合部を含めて従来の鉄骨構造に見られる鉄骨ブレース等
と同様であり、従来の制振構造と比較して、設置箇所が
特別に限定されたり、また振動を効率よく吸収するため
に他の装置や構造を用いる必要がなく、容易に設置を行
うことができる。このようなことから、この制振構造を
採用するにあたって構造計画、建築計画上の特別な制約
が課されることがなく、従来の耐震設計と同様の設計作
業によりこの制振構造を計画内に盛り込むことができ
る。また、制振装置を構成する構成部材に、軸線方向に
沿ってチャンネル材が配設されていることから、支持部
材の曲げ剛性が格段に高められており、座屈が防止され
る等、制振構造により大きな耐力をもたせることができ
る。さらに、制振装置に粘弾性体を採用していることか
ら、基本的にメインテナンスフリーとすることができ
る。また、粘弾性体を採用していることから、微震動や
風を原因とする小さな振動に対しても有効に作用する制
振構造を実現して建築構造物内部の居住性の向上をも図
ることができる。加えて、制振装置の組み立てに特殊な
技術は必要とされないので、製作期間が短く済み、製作
コストを削減することができる。また、粘弾性体は構成
部材と一体化して工場において設置し、制振装置として
製品化された状態で現場に搬送されるので、現場での設
置作業を通常の鉄骨構造の建築構造物と何等かわりなく
実施することができる。

【００３０】請求項２に記載された建築構造物の制振構
造によれば、一対のチャンネル材の両側面に貼設された
板材とウェブとによって一方の構成部材が矩形の箱形断
面を有する筒状とされていることから、制振装置の曲げ
剛性が格段に高められており、座屈が防止される等、支
持部材により大きな耐力をもたせることができる。

【００３１】請求項３に記載された建築構造物の制振構
造によれば、双方の構成部材が、一方の構成部材に設け
たボルトと他方の構成部材に設けたツヅリ穴とによって
ダンパーの軸線方向以外の変形が規制されているので、
粘弾性体に圧縮や引張り、ねじれ変形を与えずに面方向
のせん断変形のみを与え、粘弾性体の面方向の弾性剛性
を利用して効率よく減衰効果を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の建築構造物の制振構造の一実施形態
を示す側面図である。

【図２】 図１に示したブレースの拡大側面図である。

【図３】 図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図で
ある。

【図４】 図３におけるＩＶ−ＩＶ線矢視断面図であ
る。

【図５】 図１に示したブレースの分解平面図である。

【図６】 本発明の建築構造物の制振構造のその他の実
施形態を示す側面図である。

【符号の説明】

１ ブレース（支持部材） １０ ダンパー（制振装置） ２０、３０ 構成部材 ２１ チャンネル材 ２２、３２ プレート ３２ａ ツヅリ穴 ４０ 粘弾性体 ４１ 積層部 ５０ 板材 ６０ ボルト（軸部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築構造物の架構内の離間した２点間を
   結ぶ軸線方向に沿って架設された支持部材に制振装置が
   一体に組み込まれた建築構造物の制振構造であって、 前記制振装置は、前記軸線方向に沿って配置されている
   ２個の構成部材を有し、 一方の構成部材には、軸線方向に沿って一対のチャンネ
   ル材がそれぞれのフランジ部を互いに外方に向けウェブ
   を対面させつつ離間させた状態で配設されるとともに、
   離間したウェブ間に複数のプレートがそれぞれ間隙を設
   けて配設され、 他方の構成部材には、同様に複数のプレートがそれぞれ
   間隙を設けて配設され、 一方の構成部材に配設された複数のプレートと他方の構
   成部材に配設された複数のプレートとが互い違いに重な
   り合うように組み合わされて配置されるとともに、各プ
   レート間に設けられた間隙に粘弾性体が介装されること
   によって当該制振装置の中央に粘弾性体とプレートとの
   積層部が構成されていることを特徴とする建築構造物の
   制振構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された建築構造物の制振
   構造において、 前記一対のチャンネル材の両側面に、前記フランジ部間
   に跨がって板材が貼設されており、 該板材と離間させた前記ウェブとによって、前記一方の
   構成部材の前記軸線方向に垂直な断面形状が、閉鎖した
   箱形に形成されていることを特徴とする建築構造物の制
   振構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載された建築構造
   物の制振構造において、 前記一対のチャンネル材の離間したウェブ間に、前記積
   層部を貫通した状態に軸部材が架設され、 積層部に配置されて軸部材が貫通された各プレートのう
   ち前記他方の構成部材に配設されたプレートには、前記
   軸線方向に沿って長孔が形成され、該長孔に軸部材が挿
   通されていることを特徴とする建築構造物の制振構造。