JPH10331477A - 制振架構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般的な連層耐震壁を容易に制振架構に変更
することができ、地震時に効率良くエネルギーを吸収さ
せることで剪断ひび割れや破壊を防止できるようにした
制振架構を提供する。 【解決手段】 一定の間隔をあけて配設した２以上の連
層耐震壁を複数のダンパー材で連結一体化する。ダンパ
ー材が軟鋼材から成る境界梁であり、もしくは中間に履
歴系又は粘性系の減衰装置を介在させた境界梁で構成さ
れる。又、連層耐震壁を複数の普通鋼から成る境界梁で
連結すると共に、これらの境界梁間に軟鋼材から成るブ
レースダンパー、もしくは粘弾性ダンパーを構成要素と
したブレースダンパーを取り付けてトラス構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コアウォール等の
連層耐震壁をダンパーで連結した制振架構に関する。

【０００２】

【従来の技術】先般の阪神大震災以来、建物の耐震安全
性がクローズアップされてきており、中でも地震入力を
大幅に減少させる免震・制振構造が脚光を浴びている。
しかしながら、簡便で効果的な制振壁構造は未だ開発さ
れておらず、各方面からの提案が種々出されているのが
現状である。特に、ＲＣ（鉄筋コンクリート）造や、耐
震壁を含む建物では、構造体の水平剛性が大きいため層
間変位が小さく、通常の制振ダンパーではエネルギー吸
収が小さくなり、地震時の応答低減効果を充分に挙げる
ことができなかった。又、センターコアタイプの高層建
物等で用いられている連層耐震壁（コアウォール）にお
いては、接続部をＲＣ造としていたため、Ｘ型配筋や高
強度剪断補強筋等を使用して耐力を確保し、型枠作業や
コンクリート打設を行って構築していたが、この部分は
地震時に応力集中が生じることとなり、早期に剪断ひび
割れが生じたり破壊する等の問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の問題を解決するためになされ、一般的な連層耐震
壁を容易に制振架構に変更することができ、地震時に効
率良くエネルギーを吸収させることで剪断ひび割れや破
壊を防止できるようにした制振架構を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの具体的手段として、本発明は、一定の間隔をあけて
配設した２以上の連層耐震壁を、複数のダンパー材で連
結一体化した構成を要旨とする。又、ダンパー材が軟鋼
材から成る境界梁であり、もしくは中間に履歴系又は粘
性系の減衰装置を介在させた境界梁であること、更に、
一定の間隔をあけて配設した連層耐震壁を、複数の普通
鋼から成る境界梁で連結すると共に、これらの境界梁間
に軟鋼材から成るブレースダンパー、もしくは粘弾性ダ
ンパーを構成要素としたブレースダンパーを取り付けて
トラス構造としたことを要旨とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳説する。図１において、１、２は一定
の間隔をあけて配設された連層耐震壁であり、これらは
複数の軟鋼材例えば極低降伏点鋼から成る境界梁３によ
り連結一体化されている。ここで、軟鋼材とは低降伏点
鋼及び極低降伏点鋼を指す、以下同様。又、前記連層耐
震壁は２以上の場合もある。

【０００６】前記境界梁３の連層耐震壁１、２への定着
方法は、例えば図２(イ) 、(ロ) に示すように境界梁３の
上下フランジの端部に貫通孔３ａをそれぞれ設け、連層
耐震壁１、２内に定着されるねじ鉄筋４を貫通させて上
下フランジにロックナット５で締め付ける。この場合、
境界梁３の応力をねじ鉄筋４で振り替えることになる。
３ｂは境界梁３の端部に形成したリブプレートであり、
型枠を兼用する。

【０００７】このようにして、従来の連層耐震壁を分割
し或は２以上の連層耐震壁を用いて、それらの間を極軟
鋼の境界梁３で連結一体化するだけで、一般的な耐震構
造である連層耐震壁架構を容易に制振架構に変更するこ
とができる。又、平面計画的には、従来連層耐震壁の通
路開口等はＲＣ造の境界梁とされていたが、これを前記
極軟鋼材から成る境界梁３に置換することも可能であ
る。

【０００８】従来連層耐震壁の連結部位は、耐震設計に
おいても梁の剪断設計が厳しいためＸ型配筋を採用した
り、ウルボンやリバーボン等の高強度剪断補強筋で対応
していたが、先の阪神大震災で境界梁の剪断破壊の被害
が報告されており、構造体内において特に地震のエネル
ギーを大きく吸収する部位であるといえる。

【０００９】本発明においては、この境界梁を極軟鋼と
することで、地震時にこの部位を積極的に先行降伏さ
せ、エネルギーを大きく吸収することにより過大なひび
割れや破壊を防止することができる。つまり、境界梁３
を制振ダンパーとして作用させるのであり、そのダンパ
ー性能は境界梁３の材質と厚さ等によりコントロールす
ることができる。更に、境界梁３の剪断降伏を利用する
目的で、梁部材をフランジが高張力鋼、ウエブが極軟鋼
という組み合わせにすることも可能である。使用材料が
鋼材であることから、オイルダンパー等とは異なり基本
的にメンテナンスフリーである。尚、境界梁３は極低降
伏点鋼のみならず、低降伏点鋼や通常の高張力鋼を用い
る場合もある。

【００１０】前記境界梁３の部分はスパンが小さく、長
期鉛直荷重時の応力は殆どない。従って、このダンパー
は常時は構造的に何ら支障はなく、地震時にのみ効果的
な機能を果たすことになる。梁成が大きい場合や、パネ
ルゾーンの板厚が小さい場合には、境界梁３のウエブに
補強リブを追加して面外座屈を防止する。

【００１１】図３は、境界梁３′の中間に履歴系又は粘
性系の減衰装置３′ｃを介在させたものであり、履歴系
の減衰装置としては極低降伏点鋼や鉛を使用したもの、
粘性系の減衰装置としてはブタン系高分子材料やゴムア
スファルト系粘弾性体等を用いることができる。境界梁
３′は軟鋼材の場合と普通鋼材の場合とがある。

【００１２】この減衰装置３′ｃは、例えば図４(イ) 、
(ロ) に示すように境界梁３′の中間部におけるウエブ
３′ｄを切り欠いて空間部を設け、その空間部を利用し
て形成することが可能であり、減衰装置３′ｃの両端部
にはリブプレート３′ｅを取り付けて隔壁とする。この
ようにして形成した減衰装置３′ｃを利用して、境界梁
３′をダンパーとして機能させ、制振架構を構成するよ
うにしても良い。

【００１３】図５は、本発明の他の実施態様を示すもの
で、一定の間隔をあけて配設した連層耐震壁６、７を、
複数の普通鋼から成る境界梁８で連結すると共に、これ
らの境界梁８間に極低降伏点鋼又は低降伏点鋼から成る
ブレースダンパー９を取り付けてトラス構造としたもの
である。

【００１４】ブレースダンパー９は、図６(イ) 、(ロ) の
ように帯板状の粘弾性体９ａを積層した粘弾性ダンパー
９ｂをブレースの構成要素としたものでも良い。ここ
で、粘弾性体９ａとしてはゴムアスファルト系、高減衰
ゴム、アクリル樹脂系等を用いることができる。(イ) に
おいて、９ｃは綴りボルト、９ｄは外表ボックス、９ｅ
はモルタル充填部である。(ロ) において、９ｃは綴りボ
ルト、９ｆは保持枠、９ｇは固定板である。

【００１５】このようにブレースダンパー９を組み込ん
だ場合には、連層耐震壁６、７の制振効果は大きいが、
ブレースダンパー９があるため前記実施態様のものとは
異なって境界梁８間に通路等の開口部を設けることはで
きない。

【００１６】前記境界梁８と連層耐震壁６、７との取り
合いは、例えば図７に示すように連層耐震壁６、７内に
Ｈ型鉄骨柱１０を設けて境界梁８の端部と剛接合する。
この場合、境界梁８の応力を連層耐震壁内に埋め込んだ
鉄骨柱１０で振り替えることになる。

【００１７】図８は、本発明に係る制振架構を高層建物
に適用した例を示すもので、図９のように断面Ｌ型のコ
アウォール１１をコーナーに配設すると共に、これらの
コアウォール１１を複数の境界梁１２でそれぞれ連結一
体化することで建物の中央にコア部Ａが構築されてい
る。この場合、コアウォール１１は連層耐震壁で形成さ
れ、境界梁１２は極低降伏点鋼材によるＳ造となってい
る。

【００１８】前記コア部Ａを取り囲む一般部Ｂは、ＣＦ
Ｔ又はＳ、ＳＲＣ造の外周柱１３と、Ｓ又はＳＲＣ造の
外周梁１４と、内梁１５とで構築され、且つフラットス
ラブにて各階層の床１６が形成されている。この場合、
上下の境界梁１２間は通路等の開口部１７として利用す
ることができる。尚、コアと外周柱までのスパンが小さ
い場合は、外周柱１３をＲＣ又はＳＲＣ造、ＣＦＴとし
て境界梁１２以外の梁を廃止したフラットスラブ構造と
することもできる。

【００１９】地震時には、前記境界梁１２がダンパーと
して作用し、エネルギーを効率良く吸収するため制振機
能を充分発揮することができ、大地震で大きなエネルギ
ーが入力された場合には、境界梁１２が先に降伏して建
物のひび割れや破壊を未然に防止することができる。従
って、地震に強い安全な高層建物となり、集合住宅、オ
フィスビル、ホテルを始めとして種々の形態を持つ建物
に好適であり、しかも容易に適用でき、コスト、工期等
の面からも他の制振装置以上の効果が期待できる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は連層耐震
壁間に制振ダンパーを組み込むことで次のような効果を
奏することができる。 外観上の形態は一般の連層耐震壁を含む架構と同じ
であり、構造計画、建築計画上の特別な制約がないた
め、従来の耐震設計と同様の設計作業でこの架構を盛り
込むことができる。 オイルダンパーのようにピストンや回転ピン機構等
の可動部がないため、エネルギーロスが殆どない単純な
機構のダンパー装置であり、効率良く減衰効果を発揮さ
せることができる。 降伏し易い部位に軟鋼材を使用することで、普通鋼
材に比して小さな変形で早期の降伏が生じることから、
履歴吸収エネルギーを大きくすることができ、効率の高
い剪断降伏型の鋼材系ダンパーを構築できる。 通常ならば建物内で最も剪断応力度が大きくなる部
位に剪断降伏型の鋼材ダンパーを構成するため、地震時
の変形に対して効率良くエネルギー吸収を図ることがで
きる。 軟鋼材を利用するため降伏応力度の小さい鋼材系の
ダンパーであり、境界梁のダンパーが降伏した状態でも
架構の大部分は依然として降伏せずに弾性を保持してお
り、地震応答解析によると架構の残留変形は最大変形と
比較して充分小さい。従って、地震後に建物に有害な残
留変形を残さず、機能を維持することができる。 定期点検の必要なオイルダンパーとは異なり、通常
の鋼材系ダンパーと同様に基本的にメンテナンスフリー
である。 ダンパー部は単純な構成となっているため、ローコ
ストに製作でき、現場での取り付け施工も極めて簡単で
ある。従来のＲＣ造による境界梁では、Ｘ型配筋を採用
し、或はウルボンやリバーボン等の高強度剪断補強筋を
使用した上で、型枠作業やコンクリート打設を行ってい
たが、本発明によれば工場製作した鉄骨の境界梁を設置
するのみで済むため、省力化と品質の安定化が図れる。 制振ダンパーにより地震時の応答が小さくなるた
め、通常の耐震構造と比較して本体構造躯体の断面を小
さくすることが可能となり、コストダウンに貢献するこ
とができる。 制振ダンパーにより地震時の応答が小さくなるた
め、従来は浮き上がりや転倒の問題があったアスペクト
比（塔状比）の大きなスレンダーな建物でも充分建設が
可能となり、矮小な敷地の有効活用を図ることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制振架構の実施の態様を示す要部
の立面図である。

【図２】同、境界梁と連層耐震壁との取り合い部を示す
もので、(イ) は概略断面図、(ロ) は(イ) におけるａ−ａ
線断面図である。

【図３】境界梁に減衰装置を設けた例を示す説明図であ
る。

【図４】(イ) は減衰装置の一例を示す正面図、(ロ) は
(イ) におけるｂ−ｂ線断面図である。

【図５】本発明に係る制振架構の他の実施の態様を示す
要部の立面図である。

【図６】(イ) 、(ロ) はいずれも粘弾性ダンパーの断面図
である。

【図７】境界梁と連層耐震壁との取り合い部を示す概略
断面図である。

【図８】本発明に係る制振架構を高層建物に適用した例
を示す説明図である。

【図９】同、要部の概略断面図である。

【符号の説明】

１、２…連層耐震壁 ３…境界梁 ４…ねじ鉄筋 ５…ロックナット ６、７…連層耐震壁 ８…境界梁 ９…ブレースダンパー １０…鉄骨柱 １１…コアウォール １２…境界梁 １３…外周柱 １４…外周梁 １５…内梁 １６…床 １７…開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｂ 2/56 ６４３ Ｅ０４Ｂ 2/56 ６４３Ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定の間隔をあけて配設した２以上の連層
   耐震壁を、複数のダンパー材で連結一体化したことを特
   徴とする制振架構。
2. 【請求項２】ダンパー材が軟鋼材から成る境界梁であ
   り、もしくは中間に履歴系又は粘性系の減衰装置を介在
   させた境界梁である請求項１記載の制振架構。
3. 【請求項３】一定の間隔をあけて配設した連層耐震壁
   を、複数の普通鋼から成る境界梁で連結すると共に、こ
   れらの境界梁間に軟鋼材から成るブレースダンパー、も
   しくは粘弾性ダンパーを構成要素としたブレースダンパ
   ーを取り付けてトラス構造としたことを特徴とする制振
   架構。