(57)【要約】【課題】単純明快で充分な制震効果が得られる制震構造建物を実現する。【解決手段】柱１と梁２とにより構成されるフレーム３の内側に、そのフレームを構成している上下の梁が層間変位した際に作動する制震ダンパー４を設置した制震構造建物であって、制震ダンパーを設置したフレームにおいてはその柱と梁との接合を実質的に相対回転可能なピン接合とする。制震ダンパーは、上下の梁に対してそれぞれ固定されてそれら梁が層間変位した際に面内相対変形するように間隙をおいて積層された対の鋼板と、それら鋼板間に接着状態で介装されて鋼板どうしの面内相対変形により剪断変形を受けて粘性抵抗力により減衰力を発揮する粘弾性体からなるものが好適に採用可能である。制震ダンパーを各層に設置する場合には、各層における制震ダンパーの設置位置を１層ごとに側方にずらして全体として千鳥配置とすることが好ましい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱と梁とにより構成されるフレームの内側に、そのフレームを構成している上下の梁が層間変位した際に作動する制震ダンパーを設置した制震構造建物であって、制震ダンパーを設置したフレームにおいては、その柱と梁との接合を実質的に相対回転可能なピン接合としたことを特徴とする制震構造建物。
【請求項２】
制震ダンパーは、上下の梁に対してそれぞれ固定されてそれら梁が層間変位した際に面内相対変形するように間隙をおいて積層された対の鋼板と、それら鋼板間に接着状態で介装されて鋼板どうしの面内相対変形により剪断変形を受けて粘性抵抗力により減衰力を発揮する粘弾性体から構成されていることを特徴とする請求項１記載の制震構造建物。
【請求項３】
制震ダンパーを各層に設置するとともに、各層における制震ダンパーの設置位置を１層ごとに側方にずらして全体として千鳥配置としたことを特徴とする請求項１または２記載の制震構造建物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の振動を吸収し減衰させるための制震ダンパーを設置した制震構造建物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、制震構造建物とは、建物内の要所に各種の制震ダンパーを設置することにより地震時の振動エネルギーを吸収して振動を減衰させる構造のもので、近年、広く普及する気運にある。
【０００３】
この種の制震構造建物の一例を図５〜図７に示す。これは、図５に示すように建物の主架構である柱１と梁２とにより構成されるフレーム３の内側に、粘弾性壁と称される制震ダンパー４を壁の形態で設置したものである。その制震ダンパー４は、図６に示すように、上側の梁２の下面側に固定されて立ち下げられた１枚の鋼板５と、下側の梁２の上面側に固定されて立ち上げられた２枚の鋼板６とを、若干の間隙をおいて面内相対変形可能な状態で積層し、それら鋼板５と鋼板６との間にたとえばゴムアスファルトやシリコーンゴム等の粘弾性体７を接着状態で挟み込んだもので、薄型で簡便な構成でありながら大減衰力が得られるものである。
【０００４】
上記の制震ダンパー４は、たとえば図７に示すように建物内の要所にスパン方向と桁行き方向の双方に所要台数ずつ配置されて設置される。これにより、地震時に建物が振動して上下の梁２が水平方向にずれるような層間変位を生じると、各制震ダンパー４は双方の鋼板５，６が面内で左右にずれるような変形が生じ、それによって鋼板５，６間に介装されている粘弾性体７が剪断変形を受け、その粘性抵抗により振動が吸収され減衰されて制震効果を発揮するものである。
【０００５】
ところで、上記のような層間変位により作動する形式の制震ダンパー４は、建物に加わる水平力が梁２を介して伝達されるものであるから、制震ダンパー４を梁２に対して充分に強固に接合する必要があることはもとより、梁２自体が充分な曲げ剛性を有することが必要である。特に、図５や図７に示すようにフレーム３内に通路等の開口部を確保するために制震ダンパー４の幅寸法が梁スパンの半分程度とされる場合にあっては、梁２の半分程度が非拘束状態となっていることからその曲げ変形が生じ易いものとなるが、梁２が曲げ変形を生じてしまうと制震ダンパー４に対して地震力が有効に伝達されなくなって制震ダンパー４が有効に機能しないものとなるから、そのような場合においては梁２の断面を大きくしてその曲げ剛性を充分に高めておく必要がある。
【０００６】
しかし、梁２の断面を大きくすると建物は必然的に高剛性化かつ短周期化することになり、それにより建物に入力される地震力が益々大きくなってフレーム３に地震力が集中し、梁２の曲げ変形がさらに生じ易くなる、という悪循環を生じる。また、梁２の大断面化により層剛性が必要以上に大きくなると、建物全体の変形が剪断変形よりも曲げ変形が卓越するものとなるので、制震ダンパー４を作動させるための層間変位が生じ難くなり、この点においても制震ダンパー４が有効に機能しなくなるという逆効果を生じる。
【０００７】
そのため、この種の制震ダンパー４を有効に機能させるための構造として、たとえば特許文献１には、柱の曲げ剛性を低下させることにより建物の層剛性を低下させるという制震構造が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−５４６７８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示される制震構造は、柱先行降伏形の架構を前提として柱断面を充分に小さくした細柱を採用するという特殊な構造形式を基本とするものであって、必ずしも一般に広く採用し得るようなものではなく、より単純にして明快な構造で充分に効果的な制震構造の開発が望まれていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明は、柱と梁とにより構成されるフレームの内側に、そのフレームを構成している上下の梁が層間変位した際に作動する制震ダンパーを設置した制震構造建物であって、制震ダンパーを設置したフレームにおいては、その柱と梁との接合を実質的に相対回転可能なピン接合としたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制震ダンパーは、上下の梁に対してそれぞれ固定されてそれら梁が層間変位した際に面内相対変形するように間隙をおいて積層された対の鋼板と、それら鋼板間に接着状態で介装されて鋼板どうしの面内相対変形により剪断変形を受けて粘性抵抗力により減衰力を発揮する粘弾性体から構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、制震ダンパーを各層に設置するとともに、各層における制震ダンパーの設置位置を１層ごとに側方にずらして全体として千鳥配置としたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図１〜図２に示す。本実施形態の制震構造建物は、図６に示した公知の粘弾性壁タイプの制震ダンパー４を柱１と梁２とによるフレーム３の内側に設置したものであるが、この建物では主架構を単なるラーメン架構とするのではなく、制震ダンパー４を設置しているフレーム３においては、図１にシンボル化して示しているように柱１に対する梁２の接合を実質的にピン接合により行うものとしている。すなわち、従来一般のラーメン架構では梁２と柱１とが剛接合されてそれらの相対回転は拘束されるのであるが、本実施形態ではラーメン架構を基本としつつも、制震ダンパー４を設置するフレーム３においては梁２を柱１に対して少なくとも鉛直面内において相対回転可能な状態で接合するものとしている。なお、図２では柱１と梁２と通常の剛接合としている接合部を●、制震ダンパー４を設置して実質的にピン接合としている接合部を○として示している。
【００１４】
このように、制震ダンパー４を設置するフレーム３においては梁２と柱１とを実質的にピン接合することにより、梁２と柱１とを剛接合する通常のラーメン構造の場合に比較して各層の層剛性が低下し、したがって地震時に建物が水平力を受けた際には層間変形が生じ易くなり、その層間変形により制震ダンパー４が効率的に作動するものとなる。
【００１５】
すなわち、この建物が地震時に水平力を受けると、柱１に対する梁２の鉛直面内の相対回転が許容されることから、フレーム３が側方に倒れ込むような変形、つまり上下の梁２が水平方向に相対変位する層間変形が許容されるから、それら上下の梁２間に設置されている制震ダンパー４に確実に地震力が伝達され、それにより制震ダンパー４が確実かつ効率的に作動して振動を吸収して速やかに減衰させ、優れた制震効果が得られる。
【００１６】
また、層剛性が低下することから建物全体が長周期化し、それによって建物への地震入力が自ずと低減されるという相乗効果も得られるし、さらに、フレーム３の変形は曲げ変形よりも剪断変形が卓越したものとなり、したがって梁２自体には過大な曲げモーメントが作用しないものとなるので、従来の制震構造における梁の大断面化とそれによる制震効果の低下という悪循環を断ち切ることができる。勿論、梁２と柱１とを従来の剛接合からピン接合に変更するだけでフレームに対する制震ダンパーの負担割合を上げる形式なので、フレームについてのコストダウンを図ることが可能であるし、制震ダンパーが効率的に作動することからそのコストダウンも図ることが可能である。
【００１７】
なお、柱１と梁２との接合は文字どうりピンを用いての本来のピン接合とすることでも良いが、構造的にピン接合と見なせる（言い換えると剛接合とは見なせない）疑似ピン接合であっても良く、その限りにおいてたとえば簡易な溶接や簡易なボルト締結による接合も採用可能であるので、そのような接合形式を採用することが好適であり現実的である。
【００１８】
また、制震ダンパー４としては上記のように鋼板５，６間に粘弾性体７を介装したいわゆる粘弾性壁タイプのものを採用することが好ましいが、本発明はそのような制震ダンパー４を採用することに限らず、上下の梁２の層間変位により作動して優れた制震効果が得られるものであれば、たとえばブレースタイプの制震ダンパー等の他の形式のものも採用可能である。
【００１９】
また、制震ダンパー４を設置するフレーム３以外は基本的には通常のラーメン架構とすれば良いが、制震ダンパー４を有効に機能させることができ、構造安全性を確保できるものである限りにおいては特に限定されることはなく、必要に応じて他の制震要素や耐震要素を組み込むことは任意であるし、たとえば上述したような細柱の採用等により柱１の曲げ剛性を低下させて層剛性を一層低下させることも考えられる。
【００２０】
また、制震ダンパー４の設置位置は建物の規模や形態、要求される制震性能に応じて決定すれば良いが、平面計画上は設置スペースを比較的確保し易く、かつ短スパンとされることも多いコア部に制震ダンパー４を集約配置することが現実的である。図２は建物の片側にコア部を設けた片コアタイプの建物への適用例であり、図３はセンターコアタイプの建物への適用例であるが、いずれも制震ダンパー４をコア部に集約配置する他、必要に応じて外周部にも設ければ良い。
【００２１】
なお、制震ダンパー４を建物の各層に設置する場合には、たとえば図４（ａ）に示すように各層の制震ダンパー４を上下方向に連続しているフレーム３内に設けることでも良いが、（ｂ）に示すように制震ダンパー４の設置位置を１層ごとに側方にずらして全体として千鳥配置とすれば、建物の各部の変形が均等化されるばかりでなく制震ダンパー４の緩み（制震ダンパー４や梁２自体の変形、あるいは梁２と制震ダンパー４の接合部での変形等に起因する機能低下）も生じ難くなるので、そのような千鳥配置とすることがより好ましい。勿論、いずれの場合においても、制震ダンパー４を設置するフレーム３では、図４に○として示しているように梁２と柱１とを実質的にピン接合すれば良い。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、制震ダンパーを設置したフレームではその柱と梁との接合を実質的に相対回転可能なピン接合としたので、層剛性が低下して上下の梁の間で層間変位が生じ易くなり、制震ダンパーが確実かつ効率的に作動して優れた制震効果が得られ、また建物が長周期化することで地震入力が低下し、梁の曲げ剛性を低下させ得て小断面化を図ることができるという相乗効果も得られる。
【００２３】
請求項２の発明は、鋼板間に粘弾性体を介装した構成の制震装置を採用したので、簡便な構造で大減衰力が得られ、優れた制震効果が得られる。
【００２４】
請求項３の発明は、各層における制震ダンパーの設置位置を１層ごとに側方にずらして全体として千鳥配置としたので、建物全体の変形が均等化されるとともに、制震ダンパーの緩みが生じ難い効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制震構造建物の一実施形態を示す部分軸組図図である。
【図２】同、制震ダンパーの配置例を示す梁伏図である。
【図３】同、他の配置例を示す梁伏図である。
【図４】同、各層への制震ダンパーの配置例を示す図である。
【図５】従来の制震構造の一例を示す図である。
【図６】同、粘弾性壁タイプの制震ダンパーの一例を示す図である。
【図７】同、制震ダンパーの配置例を示す図である。
【符号の説明】
１  柱
２  梁
３  フレーム
４  制震ダンパー
５，６  鋼板
７  粘弾性体
【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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【図６】
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【図７】
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