(57)【要約】【課題】制震ダンパーが設けられた制震柱を有する制震構造において、地震後のメンテナンスを軽減しつつ、建築物を設計する際の自由度を損なわず、かつ、制震性能を確保することができる技術を提供する。【解決手段】鉛直荷重を支える互いに独立した複数の縦材２・２を有し、縦材２および２同士を振動エネルギーを吸収する１又は複数の制震ダンパーを介して一体的に連結してなるラーメン構造用の制震柱１であって、前記制震ダンパーを、粘弾性ダンパー８により構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直荷重を支える互いに独立した複数の縦材を有し、
該縦材同士を振動エネルギーを吸収する１又は複数の制震ダンパーを介して一体的に連結してなるラーメン構造用制震柱であって、
前記制震ダンパーを、
粘弾性ダンパーにより構成すること、
を特徴とするラーメン構造用制震柱。
【請求項２】
前記縦材にプレートを固設し、
該プレート同士を粘弾性部材を介して連結することにより、
前記粘弾性ダンパーを構成すること、
を特徴とする請求項１に記載のラーメン構造用制震柱。
【請求項３】
前記プレート同士を、積層された複数の薄型粘弾性部材を介して連結することにより、
前記粘弾性ダンパーを構成すること、
を特徴とする請求項２記載のラーメン構造用制震柱。
【請求項４】
前記制震柱を、
ラーメン柱に対して互換性を有する形状に構成すること、
を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のラーメン構造用制震柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラーメン構造を有する一般住宅に適用される制震構造の技術に関し、詳しくはラーメン構造を構成する制震柱の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ラーメン構造の鋼構造建築物では、地震時の振動エネルギーを骨組の梁端等を塑性変形させることによって吸収する構造になっている。また、近年においては、各種の制震機構を骨組に組み込むことによって地震時に骨組の梁端等を塑性変形させることなく振動エネルギーを吸収できるようにした鋼構造建築物に関する技術が種々提案されている。
例えば、鉛直荷重を支える互いに独立した複数の鋼材を、振動エネルギーを吸収する１又は複数の制震ダンパーを介して一体的に連結してなる制震柱が公知となっており、特許文献１にその技術が開示されている。具体的には、鉛直荷重を支える複数の縦材にプレートが固設されており、該プレートが摩擦ダンパーを介して一体的に連結されて制震柱を構成している。そして、摩擦ダンパーは、プレートの連結部に滑り材を介する構成としており、梁等の構造材に水平荷重が作用した場合には、構造材が塑性変形する前にプレートの連結部に滑りを生じさせて振動エネルギーを吸収するように構成している。
【０００３】
その他のラーメン構造の鋼構造建築物においては、柱や梁等の構造体とは別に制震ダンパーを設けて地震による振動エネルギーを吸収するようにしているため、耐震設計上必要とされる構造体とは別に、制震ダンパーを設けるための新たな制震壁を設ける必要があった。
【特許文献１】特開２００２−１８０６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、制震柱に用いる制震ダンパーとして従来のような摩擦ダンパーを採用した場合には、地震発生により一旦摩擦ダンパーが作動すると、摩擦ダンパーを構成する部材が塑性変形を起こしてしまい、制震柱を地震前の形状に復旧させる必要があった。つまり、地震後に、ボルト締結箇所の再調整や、内装材の解体復旧等が余儀なくされ、地震後の復旧作業に余分な時間とコストが発生することが懸念されていた。
また、前記のように制震ダンパーを設けた制震壁には窓等の開口部を設けることが難しいため、建築物を設計する際の自由度を低下させる要因となっていた。
【０００５】
そして、摩擦ダンパーの機能を確実に発揮させるためには、滑り材を介したボルト締結箇所の締付けトルクを管理する必要があり、施工時に十分な注意を払わなければ、制震柱の品質（即ち、制震性能）にばらつきが生じる可能性があった。
そこで本発明では、このような現状を鑑み、制震ダンパーが設けられた制震柱を有する制震構造において、地震後のメンテナンスを軽減しつつ、建築物を設計する際の自由度を損なわず、かつ、制震性能を確保することができる技術を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、鉛直荷重を支える互いに独立した複数の縦材を有し、該縦材同士を振動エネルギーを吸収する１又は複数の制震ダンパーを介して一体的に連結してなるラーメン構造用制震柱であって、前記制震ダンパーを、粘弾性ダンパーにより構成すること、を特徴としたものである。
【０００８】
請求項２においては、前記縦材にプレートを固設し、該プレート同士を粘弾性部材を介して連結することにより、前記粘弾性ダンパーを構成すること、を特徴としたものである。
【０００９】
請求項３においては、前記プレート同士を、積層された複数の薄型粘弾性部材を介して連結することにより、前記粘弾性ダンパーを構成すること、を特徴としたものである。
【００１０】
請求項４においては、前記制震柱を、ラーメン柱に対して互換性を有する形状に構成すること、を特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、ボルト等の調整や部材の交換を行う必要がなくなり、地震発生後のメンテナンスを軽減することできる。
【００１３】
請求項２においては、建築物内の有効スペースを減少させることなく、制震ダンパーによる振動エネルギー吸収量を増大させることができる。
【００１４】
請求項３においては、粘弾性ダンパーを構成する複数の薄型粘弾性部材を直列に若しくは並列に固設することによって、制震柱が有する制震性能を容易に設定・変更することができる。
【００１５】
請求項４においては、ラーメン柱を組み込む箇所に自由に制震柱を組み込むことができ、建築物の制震性能を自由に設定・変更することができる。また、制震ダンパー設置のために制震壁を設ける必要がなく、建築物設計上の自由度を損なわずに制震性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る制震柱の全体的な構成を示した側面図、図２は本発明の第一実施例に係る粘弾性ダンパーの詳細を示した平面断面図、図３は従来のラーメン構造における制震壁を示す模式図、図４は本発明の第一実施例に係る制震柱をラーメン構造に適用した状態を示す模式図、図５は本発明の第二実施例に係る粘弾性ダンパーの詳細を示した平面断面図、図６は本発明の第三実施例に係る粘弾性ダンパーの詳細を示した平面断面図である。
【００１７】
まず始めに、本発明の一実施例に係る制震柱の全体構成について、図１乃至図４を用いて説明をする。
図１に示す如く、本発明の一実施例に係る制震柱１は、鉛直荷重を支える２本の縦材２・２を、振動エネルギーを吸収する粘弾性部材８ａを有する粘弾性ダンパー８を介して一体的に連結することによって構成している。言い換えれば、鉛直荷重を負担する柱本体を構成する縦材２・２間に跨って、水平荷重や曲げ荷重等を吸収するための粘弾性ダンパー８を装着する構造としている。
尚、本実施例では、３つの粘弾性部材８ａ・８ａ・８ａを用いた例を示しているが、本発明を適用する際の粘弾性部材の個数（枚数）はこれに限定するものではない。
【００１８】
縦材２は、角型鋼管製の部材であり、その上下端部には平板状の端部プレート３・３がそれぞれに固設されている。そして、上下の該端部プレート３には、断面視略十字型の脚部材４・４を介して、基礎１０や梁１１と接合するための平板状の接合プレート５・５が取り付けられている。
接合プレート５には、前記脚部材４によって区切られた部分にボルト孔５ａ・５ａ・・・が形成されており、該ボルト孔５ａ・５ａ・・・を利用してアンカーボルトやボルト等により、基礎１０や梁１１と制震柱１を締結するようにしている。
【００１９】
また、縦材２には、四方ある管側面のうち一つの側面に、該側面の左右方向中央から一方に（即ち、左方または右方に）オフセットさせて、縦方向に沿って複数の固設プレート６・６・・・が略等間隔に固設されている。該固設プレート６・６・・・にはボルト孔が形成されており、該ボルト孔を利用して後述するガセットプレート７を固着するようにしている。このように、固設プレート６とガセットプレート７とを縦材２の取り付け側面中央からオフセットさせた状態で固着し、各縦材２・２を前記固設プレート６・６の取り付け側面同士が正対するように配置して、互いのガセットプレート７・７の間に図２に示す隙間Ａを形成している。
【００２０】
ガセットプレート７は、前記縦材２への固着側とは反対側の端部を縦方向に間隔を開けて切り欠くことにより、鋸歯状の凹凸が縦方向に沿って形成されている。若しくは、上下方向に離間して縦材２へと固設された固設プレート６・６間に、上下中央部の横幅を大きくした（上下中央部を側方に向かって凸形状とした）ガセットプレート７を固設している。
詳しくは、ガセットプレート７の前記固着側にボルト孔が形成されており、該ボルト孔と前記固設プレート６・６・・・に形成されたボルト孔とに高力ボルト９・９・・・等を螺挿して、該高力ボルト９・９・・・によって該固設プレート６とガセットプレート７とを高い締付け力で締結して、固設プレート７６を介して縦材２とガセットプレート７とを一体化する構成としている。
但し、固設プレート６とガセットプレート７とは、予め一体的に形成したプレートにしても良い。
【００２１】
図２に示す如く、本発明の第一実施例に係る粘弾性ダンパー８は、１層の粘弾性部材８ａと２枚の前記ガセットプレート７・７と２枚の前記固設プレート６・６とから構成されている。具体的には、前述したガセットプレート７・７の隙間Ａに粘弾性部材が介装されて、２枚のガセットプレート７・７（固設プレート６・６）を相対変位可能に、かつ、一体的に連結するようにしている。
本実施例では粘弾性部材８ａとして粘弾性ゴムを採用している。該粘弾性ゴムは、伸長性と復元性を有する部材であり、粘弾性ゴムが伸長することによって振動エネルギーを吸収するとともに、粘弾性ゴムが定常時の形状に復元することによって制震柱１の定形性を確保するようにしている。
【００２２】
つまり、地震により制震柱１に作用する水平方向の振動エネルギーを粘弾性ダンパー８により吸収するとともに、地震後には制震柱１が粘弾性ダンパー８により定常時の形状に復元されるように構成している。
尚、本実施例では、粘弾性部材８ａとしてシート状の粘弾性ゴムを使用し、該粘弾性部材８ａの両側面を接着材等によって前記ガセットプレート７・７に固着する構成としているが、例えば、粘弾性部材の態様は直方体や円柱等の塊状や円筒状等であってもよく、本実施例に適用する粘弾性部材の態様に限定するものではない。
【００２３】
粘弾性ダンパー８に用いられる粘弾性ゴムには、常温・常圧の範囲内で粘度等の物性が安定したものが知られており、制震ダンパーとして粘弾性ゴムを用いた粘弾性ダンパー８を採用すれば、施工後に特別な管理をする必要がなく、常に安定した性能を発揮する制震ダンパーとすることができる。
【００２４】
また、縦材２に固着された固設プレート６と該ガセットプレート７とを高力ボルト９・９・・・により締結しているため、地震による振動エネルギーが作用しても縦材２とガセットプレート７の間にはズレが生じることがなく、地震による振動エネルギーが効率的に粘弾性ダンパー８に入力されるとともに、地震後のメンテナンスを不要とした構成としている。
【００２５】
即ち、鉛直荷重を支える互いに独立した複数の縦材２・２を有し、縦材２および２同士を振動エネルギーを吸収する１又は複数の制震ダンパーを介して一体的に連結してなるラーメン構造用の制震柱１であって、前記制震ダンパーを、粘弾性ダンパー８により構成しており、これにより、ボルト等の調整や部材の交換を行う必要がなくなり、地震発生後のメンテナンスを軽減することできるのである。
【００２６】
また、縦材２・２にガセットプレート７・７を固設し、ガセットプレート７・７同士を粘弾性部材８ａを介して連結することにより、前記粘弾性ダンパー８を構成しており、これにより、建築物内の有効スペースを減少させることなく、制震ダンパーによる振動エネルギー吸収量を増大させることができるのである。
【００２７】
また、図３または図４に示す如く、従来よりラーメン構造を有する鋼構造建築物では、構造体の構成要素の一つとして、梁を鉛直方向に支持するラーメン柱１２を備えている。この場合には、ラーメン柱１２を避けた位置で壁面に窓や扉等の開口部を設けることが可能である。
しかし、建築物を制震構造とする場合には、従来は壁を制震壁１３として制震構造を備えるように構成していたため、壁内に制震ダンパー１４が組み込まれており、制震壁１３に開口部を設けることが困難になっていた。つまり、この場合には、壁面に窓や扉等の開口部を設けることが困難であり、建築物の自由な設計を行うことができなかった。
【００２８】
しかし、図１及び図４に示す如く、本発明の制震柱１は前記ラーメン柱１２と置換可能な寸法形状に構成されているため、本発明の制震柱１を採用することにより、ラーメン構造を有する鋼構造建築物を制震構造としながらも、従来のラーメン構造の建築物と同じように制震柱１を避けた位置であれば、自由に開口部を設けることができ、建築物設計上の自由度を損なうことがない。
つまり、本発明においては、複数本の縦材２・２・・・から構成される制震柱１の縦・横・奥行き等の大きさや形状を、その外形が従来のラーメン構造を形成していたラーメン柱の外形と略同形状としているのである。例えば、制震柱１の横幅は２５０ｍｍ程度に形成している。換言すれば、本発明の制震柱１は、従来のラーメン構造に用いられているラーメン柱に対して互換性を有する構成となっている。
【００２９】
即ち、制震柱１を、ラーメン柱に対して互換性を有する形状に構成しており、これにより、ラーメン柱を組み込む箇所に自由に制震柱を組み込むことができ、建築物の制震性能を自由に設定・変更することができるのである。また、制震ダンパー設置のために制震壁を設ける必要がなく、建築物設計上の自由度を損なわずに制震性能を向上させることができるのである。
以上が、本発明の一実施例に係る制震柱１の全体構成についての説明である。
【００３０】
次に、本発明の第二実施例に係る粘弾性ダンパーの構成について、図５を用いて説明をする。
図５に示す如く、本発明の第二実施例に係る粘弾性ダンパー１８は、２層の粘弾性部材８ａ・８ａと４枚のガセットプレート７・７・・・と２枚の固設プレート６・６とから構成されており、前述した第一実施例に係る粘弾性ダンパー８を２組組み合わせた構成としている。
【００３１】
この場合、第一実施例に係る粘弾性ダンパー８と同様に、１層の粘弾性ゴム製シート部材８ａがガセットプレート７・７の隙間Ａに介装されて、２枚のガセットプレート７・７を相対変位可能に、かつ、一体的に連結するようにしている。そして、縦材２・２間の奥行き方向に（並列に）、同じ構成の粘弾性ダンパー８を更に１組備えることにより、地震による水平方向の振動エネルギー吸収量を向上させている。つまり、例えば振動エネルギーが一定であれば、第一実施例に係る粘弾性ダンパー８に比して、第二実施例に係る粘弾性ダンパー１８の方がガセットプレート７・７の相対変位量が小さくなり、また、振動エネルギー吸収量の上限値も、第一実施例に係る粘弾性ダンパー８に比して、第二実施例に係る粘弾性ダンパー１８の方が大きくなっている。これにより、第一実施例に係る粘弾性ダンパー８を採用した場合に比べて、より大きな地震に対しても、良好な制震性能を確保することが可能となる。
以上が、本発明の第二実施例に係る粘弾性ダンパーの構成についての説明である。
【００３２】
次に、本発明の第三実施例に係る粘弾性ダンパーの構成について、図６を用いて説明をする。
図６に示す如く、本発明の第三実施例に係る粘弾性ダンパー２８は、３層の粘弾性ゴム製シート部材８ａ・８ａ・８ａと４枚のガセットプレート７・７・・・と２枚の固設プレート６・６とから構成されており、前述した第二実施例に示す２組の粘弾性ダンパー８からなる粘弾性ダンパー１８の間に更に粘弾性部材８ａを介装する構成としている。
【００３３】
この場合、第一実施例に係る粘弾性ダンパー８と同様に、１層の粘弾性ゴム製シート部材８ａがガセットプレート７・７の隙間Ａに介装されて、２枚のガセットプレート７・７を相対変位可能に、かつ、一体的に連結するようにしている。そして、間に粘弾性ゴム製シート部材８ａを挟んで、同じ構成の粘弾性ダンパー８を更に１組備えることにより、地震による水平方向の振動エネルギー吸収量を向上させている。つまり、２組の粘弾性ダンパー８・８が形成する隙間Ｂにも粘弾性部材８ａを介挿するようにしており、本実施例におけるガセットプレート７と粘弾性ゴム製シート部材８ａには前実施例のものに比べて横幅が短いものを使用している。
【００３４】
そして、例えば振動エネルギーが一定であれば、第二実施例に係る粘弾性ダンパー１８に比して、第三実施例に係る粘弾性ダンパー２８の方がガセットプレート７・７の相対変位量が小さくなり、また、振動エネルギー吸収量の上限値も、第二実施例に係る粘弾性ダンパー１８に比して、第三実施例に係る粘弾性ダンパーの方が大きくなっている。これにより、第二実施例に係る粘弾性ダンパー１８を採用した場合に比べて、より大きな地震に対しても、良好な制震性能を確保することが可能となる。
以上が、本発明の第三実施例に係る粘弾性ダンパーの構成についての説明である。
【００３５】
尚、本実施例及び前実施例では、１層乃至３層の粘弾性部材８ａを固設プレート６・６間に介挿する構成について説明したが、このような構成に限定するものではなく、制震柱１の厚み方向の寸法に応じて、納まり上許容される範囲で奥行き方向に（並列に）更に粘弾性部材の層数を増加させることも可能である。
また、本実施例及び前実施例では、１つの制震柱１内に、即ち２本の縦材２・２間に並列に（上下方向に）３つの粘弾性ダンパー８・８・８を配設しているが、このような構成に限定するものではなく、地震による水平方向の振動エネルギー吸収量を更に向上させるためには、該縦材２・２間に更に多くの粘弾性ダンパー８・８・・・を並列に配設すれば良い。
【００３６】
このように、ガセットプレート７・７同士を、積層された複数の薄型の粘弾性部材８ａを介して連結することにより、粘弾性ダンパー８を構成しており、粘弾性部材８ａを直列に若しくは並列に固設することによって、制震柱が有する制震性能を容易に設定・変更することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例に係る制震柱の全体的な構成を示した側面図。
【図２】本発明の第一実施例に係る粘弾性ダンパーの詳細を示した断面図。
【図３】従来のラーメン構造における制震壁を示す模式図。
【図４】本発明の第一実施例に係る制震柱をラーメン構造に適用した状態を示す模式図。
【図５】本発明の第二実施例に係る粘弾性ダンパーの詳細を示した平面断面図。
【図６】本発明の第三実施例に係る粘弾性ダンパーの詳細を示した平面断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１    制震柱
２    縦材
７    ガセットプレート
８・１８・２８    粘弾性ダンパー
８ａ  粘弾性部材（粘弾性ゴム製シート部材）
【図１】
2008075392.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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