JPH1037301A - 建築物の制振部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入力振動を効果的に吸収して建築物の振動減
衰を達成しつつ、主架構などの柱部材や梁部材で区画さ
れるエリア内スペースを大きく確保でき、建物平面計画
の自由度を高めることができる建築物の制振部材を提供
する。 【解決手段】 制振部材１８を、主架構１６を構成する
柱部材１２，１２…および梁部材１４，１４…よりも降
伏点の小さい材料で形成されるエネルギー吸収材２０
と、柱部材１２と梁部材１４とに跨がって前記エネルギ
ー吸収材２０を前記主架構１６の隅部に固設する接合材
２２と、エネルギー吸収材２０が容易に座屈するのを防
止するための補剛材２４とから構成し、制振部材１８の
接合材２２を、柱部材１２および梁部材１４とに当接さ
せてボルト固定または溶接して一体に取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の制振部
材、とりわけ、剛接部となる柱部材や梁部材の材端部に
取り付けられて、これら柱部材等の変形に応じてひずみ
エネルギーを吸収することにより、地震や強風による入
力振動を減衰するようにした建築物の制振部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、多層階ビル等の建築物は、適宜
間隔を隔てて配置された柱部材と梁部材とによってラー
メン構造となる格子状の主架構が構成される。前記主架
構は柱部材と梁部材との剛接ジョイントを介して応力を
伝達させることによって、地震とか強風による水平力に
抵抗させる骨組みとなっている。前記主架構では大きな
水平力に対して柱部材および梁部材の骨組みそのものの
塑性変形によってエネルギーを吸収させるようになって
いる。

【０００３】ところが、かかる主架構では、剛接部であ
る柱部材および梁部材の材端部に塑性変形が集中して、
この部分の損傷が非常に大きくなり、場合によっては圧
壊破断が生じて改修，補強工事等による復旧が著しく困
難になってしまう。

【０００４】このような問題に対する解決策の１つとし
て、例えば実開平４−１１１８７０号公報（Int.Cl. E0
4H 9/02 ）に開示されるように、主架構に取り付けたブ
レース等に履歴ダンパーとか粘性ダンパーを組込み、こ
のダンパーにより振動エネルギーを吸収して振動減衰さ
せる方法が実施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の建築物の制振構造にあっては、上述したように主
架構にブレースを取り付けてダンパーを組込むようにな
っているため、このダンパーを設置するために大きなス
ペースを必要とする。このため、主架構の柱部材と梁部
材とで囲われる矩形状内側スペースの一部分が前記ブレ
ースおよびダンパーにより塞がれてしまうため、これら
ブレースおよびダンパーが障害となって前記矩形状スペ
ースに設ける入口ドアや窓などの開口部の配置が大幅に
制約されて、建物平面計画の自由度が制限されてしまう
という課題があった。

【０００６】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て、入力振動を効果的に吸収して建築物の振動減衰を達
成しつつ、主架構などの柱部材や梁部材で区画されるエ
リア内スペースを大きく確保でき、建物平面計画の自由
度を高めることができる建築物の制振部材を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、剛接部となる柱部材や梁部材の材端部に
配置され、これら部材よりも降伏点の小さい材料で形成
されるエネルギー吸収材と、このエネルギー吸収材の前
記材端部への取付部に設けられ、このエネルギー吸収材
を当該材端部に対して接合・分離可能に一体的に接合さ
せる接合材とからなることを特徴とする。

【０００８】また、前記エネルギー吸収材に、このエネ
ルギー吸収材が容易に座屈するのを防止するための補剛
材を必要に応じて設けるものである。

【０００９】以上の構成により本発明の建築物の制振部
材にあっては、剛接部となる柱部材や梁部材の材端部に
エネルギー吸収材を一体に取り付けるようにしているの
で、地震や強風などによる振動が建築物の柱部材や梁部
材に入力された場合に、このときのエネルギーが前記エ
ネルギー吸収材に入力される。このとき、エネルギー吸
収材は柱部材や梁部材よりも降伏点の小さい材料で形成
されているので、前記振動入力により柱部材等が降伏す
る以前にエネルギー吸収材が降伏してそのときのひずみ
エネルギーにより入力エネルギーを集中的に吸収するた
め、柱部材等の変形を、延いては建築物の振動を効果的
に減衰することができる。

【００１０】ところで、前記エネルギー吸収材は柱部材
や梁部材の材端部に配置されるので、例えばこれら柱部
材や梁部材で区画形成した主架構の内部に入口ドアや窓
などの開口部を形成する際に邪魔になることがなく、こ
の開口部をレイアウトする際の制約をなくして建物平面
計画の自由度を大幅に高めることができる。

【００１１】また、エネルギー吸収材の柱部材等の材端
部への取り付けに関して、このエネルギー吸収材の材端
部への取付部に、エネルギー吸収材を当該材端部に対し
て接合・分離可能に一体的に接合させる接合材を設け、
この接合材を介してエネルギー吸収材を材端部に取り付
けるようにしているので、エネルギー吸収材よりも剛性
の高い接合材を選択するなどにより、降伏したエネルギ
ー吸収材の交換に際して、当該エネルギー吸収材に残留
している変形状態にかかわらず接合材と材端部との間で
エネルギー吸収材と材端部との接合を切り離して容易に
分離させることが可能であり、使用済みのエネルギー吸
収材を新たなものに交換する作業をきわめて簡単に行う
ことができる。

【００１２】またさらに、前記エネルギー吸収材に、こ
のエネルギー吸収材が容易に座屈するのを防止するため
の補剛材を設けることにより、このエネルギー吸収材が
降伏する際に補剛材で座屈耐力を高め安定してエネルギ
ー吸収を発揮できるため、エネルギー吸収材自体を薄肉
化することも可能で、延いては制振部材の軽量化および
コスト低減が図られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１から図３は本発明に
かかる建築物の制振部材の一実施形態を示し、図１は制
振部材の取り付け状態を示す正面図、図２は制振部材を
取り付けようとする状態を示す斜視図、図３は制振部材
を取り付けた状態の建築物全体の概略構成図である。

【００１４】本実施形態は基本的には、剛接部となる柱
部材１２，１２…や梁部材１４，１４…の材端部に配置
され、これら柱部材１２，１２…や梁部材１４，１４…
よりも降伏点の小さい材料で形成されるエネルギー吸収
材２０と、このエネルギー吸収材２０の上記材端部への
取付部２０ｂに設けられ、このエネルギー吸収材２０を
当該材端部に対して接合・分離可能に一体的に接合させ
る接合材２２とからなり、必要に応じてエネルギー吸収
材２０に、このエネルギー吸収材２０が容易に座屈する
のを防止するための補剛材２４を設ける構成としてい
る。

【００１５】即ち、本実施形態の建築物１０は、図３に
示すように適宜間隔をもって柱部材１２，１２…および
梁部材１４，１４…を配置した主架構１６を備え、それ
ぞれの柱部材１２，１２…および梁部材１４，１４…
は、それらの材端部である柱梁の交差部分が剛結されて
格子状に形成されることにより、ラーメン構造として構
築されている。

【００１６】図１（ａ），（ｂ）および図２に示すよう
に、前記主架構１６の柱部材１２，１２…と梁部材１
４，１４…とが交差された剛接部である隅部に、直角三
角形状または台形状をした制振部材１８，１８…が配置
される。この制振部材１８は、主架構１６を構成する柱
部材１２，１２…および梁部材１４，１４…よりも降伏
点の小さい材料で形成されるエネルギー吸収材２０と、
柱部材１２と梁部材１４とに跨がって前記エネルギー吸
収材２０を前記主架構１６の隅部に固設する接合材２２
と、前記エネルギー吸収材２０が容易に座屈するのを防
止するための補剛材２４とから構成される。

【００１７】前記エネルギー吸収材２０は三角形または
台形の板状に形成される一方、前記接合材２２はエネル
ギー吸収材２０よりも剛性の高い鋼板等によって帯板状
に形成され、この帯板状の接合材２２は前記板状のエネ
ルギー吸収材２０の直角部分２０ａを挟んだ、柱部材１
２および梁部材１４への取付部２０ｂである両辺にフラ
ンジ状に一体に取り付けられる。また、前記補剛材２４
は前記接合材２２と同様に帯板状に形成され、前記エネ
ルギー吸収材２０の斜辺および必要に応じその側面部分
に一体に取り付けられる。図示例では、側面部分には補
剛材２４が十字状に配設されている。

【００１８】そして、前記制振部材１８は、直角に接合
された柱部材１２，１２…と梁部材１４，１４…の交差
部分内側に配置し、前記接合材２２をこれら柱部材１２
および梁部材１４とに当接させてボルト固定または溶接
により接合・分離可能に一体に取り付ける。溶接した場
合には、ガス切断することによって分離される。本実施
形態では前記制振部材１８，１８…を、図３に示すよう
に主架構１６の柱部材１２，１２…および梁部材１４，
１４…の交差部分の全てに取り付けた場合を開示した
が、このように全てに取り付けることなく前記交差部分
のうち必要な部分にのみ取り付けることもできる。

【００１９】以上の構成により本実施形態の制振部材に
あっては、この制振部材１８を格子状に構成される主架
構１６の隅部に配置して、接合材２２を介して柱部材１
２と梁部材１４とに跨がって取り付けるようにしたの
で、地震や強風などによる振動が建築物１０に入力され
た場合に、これら柱部材１２，１２…や梁部材１４，１
４…の材端部の剛接部分である交差部分に作用する回転
モーメントや軸力が前記制振部材１８のエネルギー吸収
材２０に入力される。すると、前記エネルギー吸収材２
０は主架構よりも降伏点の小さい材料で形成されている
ので、前記振動入力により主架構１６が降伏する以前に
エネルギー吸収材２０が降伏してひずみエネルギーとし
て入力エネルギーを吸収する。このため、主架構１６自
体に入力されるエネルギーを低減して柱部材１２，１２
…および梁部材１４，１４…が破壊されてしまうのを防
止し、かつ、主架構１６の変形、延いては建築物１０の
振動を効果的に減衰することができる。

【００２０】ところで、前記エネルギー吸収材２０は主
架構１６の柱部材１２，１２…と梁部材１４，１４…と
が交差された隅部に配置されるので、主架構１６の内部
エリアスペースに入口ドアや窓などの図外の開口部を形
成する際に、前記制振部材１８，１８…が邪魔になるこ
とがない。また、前記制振部材１８は腰壁とか垂壁等の
スペースに組込むことが可能となり、従って、前記主架
構１６の矩形状部分に取り付けられる外壁などに前記開
口部を形成する際に、この開口部の形状および大きさを
選択するにあたっての制約をなくし、延いては、建物平
面計画の自由度を大幅に高めることができる。

【００２１】また、本実施形態では前記エネルギー吸収
材２０に補剛材２４を設けて、エネルギー吸収材２０が
容易に座屈するのを防止するようにしたので、このエネ
ルギー吸収材２０が降伏する際の座屈耐力を前記補剛材
２４によって高め、安定してエネルギー吸収させること
ができる。このため、制振部材１８の降伏耐力を設定す
る場合に、エネルギー吸収材２０自体を薄肉化すること
も可能となり、延いては制振部材１８の軽量化およびコ
スト低減が図られることになる。また、前記エネルギー
吸収材２０の厚さ，大きさおよび材質による降伏強度を
変化させることにより、初期剛性および降伏荷重を任意
に設定することができる。

【００２２】ところで、前記制振部材１８は主架構１６
と別体に形成して、接合材２２を介してボルト結合また
は溶接により取り付けるようになっているため、大きな
振動入力によりエネルギー吸収材２０が降伏した後の制
振部材１８の交換が可能となり、主架構１６が容易に初
期状態に復元されることになる。すなわち、エネルギー
吸収材２０の材端部への取付部２０ｂに、エネルギー吸
収材２０を当該材端部に対して接合・分離可能に一体的
に接合させる鋼板等の、エネルギー吸収材２０よりも剛
性の高い接合材２２を設け、この接合材２２を介してエ
ネルギー吸収材２０を材端部に取り付けるようにしたの
で、降伏したエネルギー吸収材２０の交換に際して、当
該エネルギー吸収材２０に残留している変形状態にかか
わらず接合材２２と材端部との間でエネルギー吸収材２
０と材端部との接合を切り離して容易に分離させること
が可能であり、使用済みのエネルギー吸収材を新たなも
のに交換する作業をきわめて簡単に行うことができる。

【００２３】また上記実施形態では、前記制振部材１８
は、柱部材１２，１２…と梁部材１４，１４…との結合
部分に配置した場合を開示したが、これに限ることなく
これら柱部材１２，１２…と梁部材１４，１４…に一体
に連結されて振動による塑性変形力が入力される剛接部
分に適宜に配置することができる。特に、柱脚部に用い
ることにより制振部材１８が柱脚の損傷を抑制してその
靭性を高めることができる。

【００２４】更に、本実施形態では前記制振部材１８を
三角形状または台形状に形成した場合を開示したが、こ
れに限ることなく柱部材１２や梁部材１４の材端部の形
状とか外壁部分に形成する開口部の形状および形成位置
に応じて、任意の形状に構成することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の建築物の制
振部材にあっては、剛接部となる柱部材や梁部材の材端
部に対し、接合材を介してエネルギー吸収材を一体に取
り付けるようにしたので、地震や強風などによる振動が
柱部材や梁部材に入力されてこれら柱部材等が降伏する
以前に前記エネルギー吸収材が降伏して前記振動エネル
ギーを積極的に吸収し、柱部材等が破壊されるのを防止
すると共に、建築物の振動を効果的に減衰することがで
きる。

【００２６】また、前記エネルギー吸収材は柱部材や梁
部材の材端部に配置されるので、例えばこれら柱部材や
梁部材で区画形成した主架構の内部に入口ドアや窓など
の開口部を形成する際に制振部材が邪魔になることがな
く、この開口部をレイアウトする際の制約をなくして建
物平面計画の自由度を大幅に高めることができる。

【００２７】更に、エネルギー吸収材の柱部材等の材端
部への取り付けに関して、このエネルギー吸収材の材端
部への取付部に、エネルギー吸収材を当該材端部に対し
て接合・分離可能に一体的に接合させる接合材を設け、
この接合材を介してエネルギー吸収材を材端部に取り付
けるようにしたので、降伏したエネルギー吸収材の交換
に際して、当該エネルギー吸収材に残留している変形状
態にかかわらず接合材と材端部との間でエネルギー吸収
材と材端部との接合を切り離して容易に分離させること
が可能であり、使用済みのエネルギー吸収材を新たなも
のに交換する作業をきわめて簡単に行うことができ、初
期状態への復元が容易になる。

【００２８】更にまた、前記エネルギー吸収材の厚さや
大きさ、また材質を変化させることにより容易に降伏強
度を設定することができるため、初期剛性とか降伏荷重
を任意に設定することができる。また、前記制振部材を
柱脚部に用いることにより当該柱脚の損傷を抑制するこ
とができてその靭性を向上させることができる。

【００２９】また、本発明の請求項２にあっては、前記
エネルギー吸収材に、このエネルギー吸収材が容易に座
屈するのを防止するための補剛材を設けたので、このエ
ネルギー吸収材が降伏する際に補剛材で座屈耐力を高め
安定してエネルギー吸収を発揮できるため、エネルギー
吸収材自体を薄肉化することも可能で、延いては制振部
材の軽量化およびコスト低減を図ることができるという
各種優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す建築物の制振部材の
取り付け状態を示す正面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示す制振部材を取り付け
ようとする状態を示す斜視図である。

【図３】本発明の一実施形態を示す制振部材を取り付け
た状態の架構全体の概略構成図である。

【符号の説明】

１０ 建築物 １２ 柱部材 １４ 梁部材 １６ 主架構 １８ 制振部材 ２０ エネルギー吸収材 ２０ｂ エネルギー吸収材の取付部 ２２ 接合材 ２４ 補剛材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ０４Ｂ 2/56 ６５１ Ｅ０４Ｂ 2/56 ６５１Ｃ ６５１Ｓ ６５２ ６５２Ｈ ６５２Ｍ ６５２Ｔ Ｅ０４Ｈ 9/02 ３０１ Ｅ０４Ｈ 9/02 ３０１ (72)発明者 清水 敬三 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 亀井 功 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 剛接部となる柱部材や梁部材の材端部に
   配置され、これら部材よりも降伏点の小さい材料で形成
   されるエネルギー吸収材と、このエネルギー吸収材の前
   記材端部への取付部に設けられ、このエネルギー吸収材
   を当該材端部に対して接合・分離可能に一体的に接合さ
   せる接合材とからなることを特徴とする建築物の制振部
   材。
2. 【請求項２】 前記エネルギー吸収材に、このエネルギ
   ー吸収材が容易に座屈するのを防止するための補剛材を
   設けたことを特徴とする請求項１に記載の建築物の制振
   部材。