(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の梁と左右の柱で囲まれた構面の全部又は一部に組み込む制振鋼板ユニットであって、前記上下の梁に取り付ける間柱と、この間柱間に取り付ける複数枚のエネルギー吸収用鋼板とから構成され、前記間柱は前記上下の梁にある程度遊びを持たせて取り付けられ、これらの間柱間に前記エネルギー吸収用鋼板を差し渡して固定し、上下に隣接するエネルギー吸収用鋼板間には僅かな隙間を持たせるようにモジュール化したことを特徴とする制振鋼板ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制振鋼板ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鉄骨造の構面に制振ダンパーを組み込む制振方法の一つに、鋼板耐震壁がある。この鋼板耐震壁は、柱及び梁間全面に鋼板を取り付けるものである。この方法によると、通行のための開口や、ダクトや配管の貫通開口を設けることが困難であり、その配置が限定され、有効な制振が実現できない。
又、構面全面に重量のある鋼板を取り付けるため、取り付けが大変であり、さらに鋼板耐震壁の破損の際の交換も手間取るという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の諸問題を解決するためになされ、通行のための開口や、ダクトや配管の貫通開口を有する構面にもフレキシブルに対応でき、開口の配置が限定されず、有効な制振を実現することができ、取付作業が容易でコストダウンが図れ、しかも破損の際の取り替え作業も簡単にできるようにした制振鋼板ユニット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】
前記課題を技術的に解決するための手段として、本発明は、上下の梁と左右の柱で囲まれた構面の全部又は一部に組み込む制振鋼板ユニットであって、前記上下の梁に取り付ける間柱と、この間柱間に取り付ける複数枚のエネルギー吸収用鋼板とから構成され、前記間柱は前記上下の梁にある程度遊びを持たせて取り付けられ、これらの間柱間に前記エネルギー吸収用鋼板を差し渡して固定し、上下に隣接するエネルギー吸収用鋼板間には僅かな隙間を持たせるようにモジュール化した制振鋼板ユニットを要旨とする。
【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は本発明に係る制振鋼板ユニット１の実施の一形態を示すもので、鉄骨造架構の上下の大梁２Ａ、２Ｂと左右の柱３Ａ、３Ｂ（図３参照）で囲まれた構面４内に所定の間隔をあけて間柱５を立設し、これらの間柱５間に複数枚のエネルギー吸収用鋼板６を配設してある。
【０００６】
前記間柱５は、上下の大梁２Ａ、２Ｂにピン又はボルト等の止め具７でその止め具の軸方向にある程度遊びを持たせて取り付けられ、これらの間柱５間に前記エネルギー吸収用鋼板６を差し渡して固定し、上下のエネルギー吸収用鋼板６間には僅かな隙間を持たせてある。間柱５及びエネルギー吸収用鋼板６の寸法は、鉄骨造架構に応じて予めモジュール化されている。又、必要に応じて、エネルギー吸収用鋼板６の端部にリブプレート（図略）を設けることも可能である。
【０００７】
前記エネルギー吸収用鋼板６は、例えば極低降伏点鋼（以下、極軟鋼）より形成され、図２のように地震時等に水平方向に変形した場合に剪断降伏によってエネルギーを吸収する。尚、図１において８はスラブである。
【０００８】
このように形成された制振鋼板ユニット１は、例えば図３（イ）  〜（ニ）  に示すように鉄骨造架構に組み込むことができる。図３（イ）  は、上下の大梁２Ａ、２Ｂと左右の柱３Ａ、３Ｂで囲まれた構面４内の全体に組み込んだ例を示すものである。この際、左右の柱３Ａ、３Ｂと両端部の間柱５との間は適宜の隙間が形成される。
【０００９】
図３（ロ）  は、上下の大梁２Ａ、２Ｂと左右の柱３Ａ、３Ｂで囲まれた構面４内の一部に組み込んだ例を示すもので、２本の間柱５を所定の箇所に立設しその間に４枚のエネルギー吸収用鋼板６を配設したものである。
【００１０】
図３（ハ）  は、上下の大梁２Ａ、２Ｂと左右の柱３Ａ、３Ｂで囲まれた構面４内に出入口４ａ等の開口部を設ける例であり、４本の間柱５を所定の箇所に立設しそれらの間に複数枚のエネルギー吸収用鋼板６を配設し、出入口４ａとなる柱３Ｂ寄りの区分は最上部のみエネルギー吸収用鋼板６を取り付け、柱３Ａ寄りの区分は開口部４ｂとしたものである。この出入口４ａや開口部４ｂは、図示の箇所に限定されず構面４の任意の箇所に設けることが可能である。
【００１１】
図３（ニ）  は、上下の大梁２Ａ、２Ｂと左右の柱３Ａ、３Ｂで囲まれた構面４内にダクト開口部４ｃを設ける例を示すもので、中央部の２つの区分のみ最上部にエネルギー吸収用鋼板６を取り付けないでダクト開口部４ｃを形成したものである。左右の区分はそれぞれ４枚のエネルギー吸収用鋼板６を配設する。このダクト開口部４ｃも図示の箇所に限定されず構面４の任意の箇所に設けることが可能である。
【００１２】
制振鋼板ユニット１は厚さ寸法が小さく、大梁２Ａ、２Ｂの梁幅以下のスペースに納まるので、平面計画上や設計上の自由度が高く、いかなる壁設定にもフレキシブルに対応することができる。
【００１３】
このようにして、上下の大梁２Ａ、２Ｂと左右の柱３Ａ、３Ｂで囲まれた構面４内に制振鋼板ユニット１を配設することにより制振壁を容易に形成することができ、地震時等に外力が加わると、エネルギー吸収用鋼板６の剪断応力により振動エネルギーを吸収することができ、制振壁としての作用を充分発揮することができる。
【００１４】
又、大地震時には、極軟鋼であるエネルギー吸収用鋼板６が剪断降伏してエネルギーを効率良く吸収し、大梁２Ａ、２Ｂや柱３Ａ、３Ｂ等の架構に有害な残留変形を残すことはない。このため、地震後に修復する場合には制振鋼板ユニット１を取り替えれば良く、しかも部分的に破壊した時にはその破壊した箇所のみを交換するだけで済む。従って、取り替え作業は簡単であり、作業に要する時間も費用も最小限に抑えることができる。
【００１５】
尚、制振鋼板ユニット１の剛性、降伏耐力等の調整は、エネルギー吸収用鋼板６のサイズ即ち縦横の長さ、厚さを変えることで容易に達成できかつ要求に応じて任意に調整することが可能である。
【００１６】
図４（イ）  、（ロ）  は本発明に係る制振壁の実施の一態様を示すもので、上下の大梁１２Ａ、１２Ｂと左右の柱１３Ａ、１３Ｂで囲まれた構面１４を複数面（図例では６面）に分割し、各分割面にエネルギー吸収用鋼板１７Ａ〜１７Ｆをそれぞれ配設した構成のものである。
【００１７】
この場合、最上部のエネルギー吸収用鋼板１７Ａ、１７Ｂは上部の大梁１２Ａに高力ボルト等の止め具で結合し、最下部のエネルギー吸収用鋼板１７Ｅ、１７Ｆは下部の大梁１２Ｂに高力ボルト等の止め具（図略）で結合し、横方向に隣接するエネルギー吸収用鋼板１７Ａと１７Ｂ、１７Ｃと１７Ｄ、１７Ｅと１７Ｆは端部に形成した縦リブ１８（図５参照）同士を止め具２０で結合一体化し、縦（上下）方向に隣接するエネルギー吸収用鋼板１７Ａと１７Ｂと１７Ｅ、１７Ｂと１７Ｄと１７Ｆは端部に形成した横リブ１９（図５参照）同士を止め具２０で結合一体化する。
【００１８】
エネルギー吸収用鋼板１７Ａ〜１７Ｆは極軟鋼で形成する。極軟鋼は剪断降伏を生じる際に、比較的小さな変形から大きな履歴減衰性能を発揮することができる。又、中間部に位置する１７Ｃと１７Ｄのみを極軟鋼とし、上下部に位置する１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｅ、１７Ｆを通常の高張力鋼とすることもできる。一部のみを極軟鋼としその他を普通鋼材（高張力鋼材）とすることで、降伏部位の剪断歪をより大きくすることができ、これによりダンパー効果を発揮する部位を限定することができ、地震後の点検や取り替えが容易になる。
【００１９】
更に、図５（イ）  、（ロ）  に示すように各エネルギー吸収用鋼板（図例ではエネルギー吸収用鋼板１７Ｅ）の上下端部の両面に、面外座屈を防止するために必要に応じてリブプレート２１を一定の間隔をあけて並設（一部図略）しても良い。
尚、図５（イ）  において２２はスラブであり、図５（ロ）  において２３はスラブ２２内に位置する補助材である。
【００２０】
このように構成された制振壁は、外観上の形態は一般の鋼板耐震壁の場合と同じであり、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盛り込むことができる。又、従来のブレースに比較すると、鋼材の断面積が大きいため耐力と剛性の大きな制振構造となり、効率良くエネルギー吸収をさせることができる。
【００２１】
地震時等に外力が加わると、前記制振鋼板ユニット１と同様にエネルギー吸収用鋼板１７Ａ〜１７Ｆの剪断応力により振動エネルギーを吸収することができ、制振壁としての作用を充分発揮することができ、大地震時等に一部破壊した時にはその破壊したエネルギー吸収用鋼板のみを取り替えるだけで済むので、取り替え作業が簡単であり、作業時間及び費用を最小限に抑えることができる。将来、より効果的な材料が開発された場合には、その材料で形成された板材に取り替えることも可能である。
【００２２】
本発明による制振壁は、ユニット化したことにより運搬、取り付け、取り替えが容易になり、特に既存構造物の耐震補強や改修計画において大きなメリットとなる。更に、地震時の応答が小さくなるため、通常の鉄骨構造と比較して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。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、エネルギー吸収用鋼板の剪断応力によるエネルギー吸収を利用し、そのエネルギー吸収用鋼板と間柱とをモジュール化して制振鋼板ユニットを構成したので、鉄骨造架構における上下の梁と左右の柱で囲まれた構面に開口部を有する場合にもフレキシブルに対応することができ、かつ取り付けが容易にできてコストダウンが図れ、厚さが薄くて平面計画上や設計上の自由度が高く、降伏応力が小さくて建物に有害な残留変形を残さず、地震後の取り替え作業も簡単にしかも安価にできる等の優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制振鋼板ユニットの実施の一態様を示す概略図である。
【図２】制振鋼板ユニットに外力が加わった時の状態を示す説明図である。
【図３】鉄骨造架構に制振鋼板ユニットを組み込む例を示すもので、（イ）  は上下の梁と左右の柱で囲まれた構面全体に設ける場合、（ロ）  は構面の一部に設ける場合、（ハ）  は出入口等の開口部を設ける場合、（ニ）  はダクト開口部を設ける場合、のそれぞれ説明図である。
【図４】本発明に係る制振壁の実施の一態様を示すもので、（イ）  は概略正面図、（ロ）  はその概略断面図である。
【図５】同、制振壁の一部を示すもので、（イ）  は概略正面図、（ロ）  はその概略断面図である。
【符号の説明】
１…制振鋼板ユニット
２Ａ、２Ｂ…大梁
３Ａ、３Ｂ…柱
４…構面
４ａ…出入口    ４ｂ…開口部    ４ｃ…ダクト開口部
５…間柱
６…エネルギー吸収用鋼板
７…止め具
８…スラブ
１２Ａ、１２Ｂ…大梁
１３Ａ、１３Ｂ…柱
１４…構面
１７Ａ〜１７Ｆ…エネルギー吸収用鋼板
１８…縦リブ
１９…横リブ
２０…止め具
２１…リブプレート
２２…スラブ
２３…補助材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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