(57)【要約】【課題】制震部材に低降伏点鋼等を用いた履歴制震ダンパーを提供する。【解決手段】制震部材は、低降伏点鋼等から成る複数本の棒鋼を水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮するように集合して構成され、その上部及び下部が上下の建物躯体に取り付けた応力伝達部材により、水平２軸方向の水平力は伝達するが軸力は伝達しないスライド構造で支持されている。【選択図】図１
2004176317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制震部材に低降伏点鋼等を用いた履歴制震ダンパーにおいて、
制震部材は、低降伏点鋼等から成る複数本の棒鋼を水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮するように集合して構成され、その上部及び下部が上下の建物躯体に取り付けた応力伝達部材により、水平２軸方向の水平力は伝達するが軸力は伝達しないスライド構造で支持されていることを特徴とする、履歴制震ダンパー。
【請求項２】
応力伝達部材は、取付け部材と鋼管と端部板とで構成されており、前記取付け部材に鋼管の一端が接合され、同鋼管の他端に端部板が接合されていること、
前記取付け部材及び端部板に同形、同大の通孔が設けられており、複数本の棒鋼は前記通孔に挿入して集合されていること、
前記取付け部材が上側及び下側の建物躯体に取付け固定されており、同取付け部材と端部板を通じて水平２軸方向の水平力が制震部材に伝達されることを特徴とする、請求項１に記載した履歴制震ダンパー。
【請求項３】
応力伝達部材は、取付け部材と鋼管と端部板とで構成されており、前記取付け部材に鋼管の一端が接合され、同鋼管の上部及び下部に端部板が接合されていること、
前記取付け部材に通孔が設けられ、各端部板は前記通孔を平面的に格子状に区画した複数の孔を有し、複数本の棒鋼は端部板の前記孔を通じて取付け部材の通孔まで挿入して集合されていること、
前記取付け部材は上側及び下側の建物躯体に取付け固定されており、同取付け部材と上下の端部板を通じて水平２軸方向の水平力が制震部材に伝達されることを特徴とする、請求項１に記載した履歴制震ダンパー。
【請求項４】
応力伝達部材は、取付け部材と鋼管と鋼材とで構成されており、前記取付け部材に鋼管の一端が接合され、同鋼管の上部及び下部に複数本の鋼材が組込まれていること、
前記取付け部材に通孔が設けられ、前記通孔を平面的に格子状に区画する配置で直交方向に組み合わせた鋼材が上下二重構造に組込まれており、複数本の棒鋼は鋼材が形成した格子状マスを通じて取付け部材の通孔まで挿入して集合されていること、
前記取付け部材は上側及び下側の建物躯体に取付け固定されており、同取付け部材と上下の各鋼材を通じて水平２軸方向の水平力が制震部材に伝達されることを特徴とする、請求項１に記載した履歴制震ダンパー。
【請求項５】
制震部材の上端面と建物躯体の下面との間に隙間が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載した履歴制震ダンパー。
【請求項６】
制震部材と鋼管との空隙には、同制震部材にアンボンド処理してモルタル又はコンクリートが充填されていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一に記載した履歴制震ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、制震部材に低降伏点鋼等を用いた履歴制震ダンパーの技術分野に属し、更に云えば、鉛直方向の軸力は伝達せず、水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮する履歴制震ダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物躯体に入力される水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮する履歴制震ダンパーは、例えば以下に示す（ｉ）〜（ｉｉｉ）の履歴制震ダンパーが開示されている。
【０００３】
（ｉ）特許文献１には、低降伏点鋼からなる筒状の制震部材が上下の梁にブラケットを介して設置された履歴制震ダンパーが開示されている。筒状の制震部材を用いることで、水平２軸方向の水平力に対して等しく制震機能を発揮する構成とされている。
【０００４】
（ｉｉ）特許文献２には、上下のエンドプレートと、これら上下のエンドプレート間に設けられた低降伏点鋼製パネル部とから構成された履歴制震ダンパーが開示されている。具体的には、前記低降伏点鋼製パネル部は平面方向に見ると互いに直交させた２枚の低降伏点鋼製パネル（制震部材）で構成され、前記各低降伏点鋼製パネルの両側にフランジが設けられている。２枚の低降伏点鋼製パネルを直交させることで、水平２軸方向の水平力に対して等しく制震機能を発揮する構成とされている。
【０００５】
（ｉｉｉ）特許文献３には、低降伏点鋼から成る円形鋼管（制震部材）の両端にそれぞれ接合用のエンドプレートが溶接されており、前記鋼管の周方向に所定の間隔で長孔が設けられた履歴制震ダンパーが開示されている。上記（ｉ）の履歴制震ダンパーと同様に、円形鋼管、即ち筒状の制震部材を用いることで、水平２軸方向の水平力に対して等しく制震機能を発揮する構成とされている。
【０００６】
しかし、履歴制震ダンパーとして有効に機能させるためには、建物躯体の長期軸力を制震部材に伝達させないことが肝要である。制震部材に建物躯体の長期軸力が伝達されると、ひずみ効果により制震機能が低下するからである。ところが、上記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の履歴制震ダンパーは、建物躯体の長期軸力による悪影響を考慮した構成でない。
【０００７】
（ｉｖ）一方、制震部材に建物躯体の長期軸力を伝達しない構成として、制震機能の低下を防止した履歴制震ダンパーが、下記の特許文献４に開示されている。
特許文献４には、所謂壁式の履歴制震ダンパーが開示されている。具体的には、上下の梁にそれぞれ壁が固定されており、下側の壁の上縁には制震部材として履歴減衰部材が固定されている。更にその上縁にせん断抵抗板が固定され、前記せん断抵抗板の上縁と上側の壁の下縁との間に隙間が設けられている。前記上側の壁の下縁には、せん断抵抗板の両側を挟む配置の２箇所に、せん断力伝達材が固定されている。せん断抵抗板の上縁と上側の壁の下縁との間に設けられた隙間によって建物躯体の変形が吸収され、その軸力が制震部材に伝達しない構成とされている。そのため、ひずみによる制震機能の低下を防止することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１７６４３４号公報
【特許文献２】
特開２０００−７３６０３号公報
【特許文献３】
特開２０００−１４５８５９号公報
【特許文献４】
特開平１１−２４１５２５号公報
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】
現在のところ、需要が少ない低降伏点鋼は平鋼板としてのみ製造されている。
低降伏点鋼は加工したり溶接することはできないので、上記（ｉ）、（ｉｉｉ）の履歴制震ダンパーで用いられる筒状の低降伏点鋼は特注品となり、コストが嵩む問題点がある。
【００１０】
上記（ｉｉ）の履歴制震ダンパーは、上述のように建物躯体の長期軸力による悪影響を回避する構成ではない。
【００１１】
上記（ｉｖ）の履歴制震ダンパーは、所謂壁式の履歴制震ダンパーであり、壁を設置可能な部位にしか適用できない。また、水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮することができない。そのため、２軸方向に前記履歴制震ダンパーを設置する必要があり、コストが嵩む等の問題点がある。
【００１２】
つまり、軸力を伝達せず、水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮して、しかも所謂制震間柱の如く適用性の自由度が高い構成の履歴制震ダンパーは見聞することができない。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、鉛直方向の軸力は伝達せず、水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮して、しかも所謂制震間柱の如く適用性の自由度が高い履歴制震ダンパーを提供することである。
【００１４】
本発明の次の目的は、制震部材に平鋼板の低降伏点鋼等を切断して用いることで、コストの削減に寄与できる履歴制震ダンパーを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る履歴制震ダンパーは、
制震部材に低降伏点鋼等を用いた履歴制震ダンパーにおいて、
制震部材は、低降伏点鋼等から成る複数本の棒鋼を水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮するように集合して構成され、その上部及び下部が上下の建物躯体に取り付けた応力伝達部材により、水平２軸方向の水平力は伝達するが軸力は伝達しないスライド構造で支持されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した履歴制震ダンパーにおいて、
応力伝達部材は、取付け部材と鋼管と端部板とで構成されており、前記取付け部材に鋼管の一端が接合され、同鋼管の他端に端部板が接合されていること、
前記取付け部材及び端部板に同形、同大の通孔が設けられており、複数本の棒鋼は前記通孔に挿入して集合されていること、
前記取付け部材が上側及び下側の建物躯体に取付け固定されており、同取付け部材と端部板を通じて水平２軸方向の水平力が制震部材に伝達されることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項１に記載した履歴制震ダンパーにおいて、
応力伝達部材は、取付け部材と鋼管と端部板とで構成されており、前記取付け部材に鋼管の一端が接合され、同鋼管の上部及び下部に端部板が接合されていること、
前記取付け部材に通孔が設けられ、各端部板は前記通孔を平面的に格子状に区画した複数の孔を有し、複数本の棒鋼は端部板の前記孔を通じて取付け部材の通孔まで挿入して集合されていること、
前記取付け部材は上側及び下側の建物躯体に取付け固定されており、同取付け部材と上下の端部板を通じて水平２軸方向の水平力が制震部材に伝達されることを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載した履歴制震ダンパーにおいて、
応力伝達部材は、取付け部材と鋼管と鋼材とで構成されており、前記取付け部材に鋼管の一端が接合され、同鋼管の上部及び下部に複数本の鋼材が組込まれていること、
前記取付け部材に通孔が設けられ、前記通孔を平面的に格子状に区画する配置で直交方向に組み合わせた鋼材が上下二重構造に組込まれており、複数本の棒鋼は鋼材が形成した格子状マスを通じて取付け部材の通孔まで挿入して集合されていること、
前記取付け部材は上側及び下側の建物躯体に取付け固定されており、同取付け部材と上下の各鋼材を通じて水平２軸方向の水平力が制震部材に伝達されることを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一に記載した履歴制震ダンパーにおいて、
制震部材の上端面と建物躯体の下面との間に隙間が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一に記載した履歴制震ダンパーにおいて、
制震部材と鋼管との空隙には、同制震部材にアンボンド処理してモルタル又はコンクリートが充填されていることを特徴とする。
【００２１】
【本発明の実施形態、及び実施例】
以下に、請求項１〜６に記載した発明に係る履歴制震ダンパーの実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１と図２は、請求項１、２に係る発明の履歴制震ダンパー１の実施形態の一例を示している。図１の通り、この履歴制震ダンパー１は、いわゆる制震間柱として上下の建物躯体（梁）２ａ、２ｂの間に設置して好適に使用される。
【００２３】
この履歴制震ダンパー１は、制震部材３として低降伏点鋼から成る複数本の棒鋼３ａ…を集合して用いている（図２）。通例、低降伏点鋼は平鋼板として製造されるので、その平鋼板（低降伏点鋼）の厚さ寸法を一辺とする複数本の正方形断面の棒鋼３ａ…にすり割り切断（熱が発生しない切断方法）して無駄なく効率的に用いられる。棒鋼３ａは簡単な切断作業で製造されるので、同制震部材３として特注品を用いる必要がなく、コストの削減に寄与する。
【００２４】
図２は、上記棒鋼３ａ…を縦、横に５本ずつ、合計２５本使用した配置例（集合形態）を具体的に示している。本実施形態では、水平２軸方向の水平力に対して等しく制震機能を発揮するように、制震部材３は、水平断面が正方形状の棒鋼３ａを、縦横の本数を等しく集合して、水平断面が正方形状の１本の柱状に構成されている。
【００２５】
前記制震部材３の上部及び下部は、上下の建物躯体２ａ、２ｂに取り付けた応力伝達部材４、４により、水平２軸方向の水平力は伝達するが軸力は伝達しないスライド構造で支持されている。
【００２６】
図示した応力伝達部材４は、ベース材としての取付け部材５を有している。この取付け部材５には複数個のボルト孔５ａ…が設けられ、各ボルト孔５ａへ、建物躯体２ａ、２ｂに設けたアンカーボルト６（又はＰＣ鋼材）を通し、ナット７で締結することにより、上側の建物躯体２ａ及び下側の建物躯体２ｂに取り付け固定されている。
【００２７】
前記取付け部材５に鋼管８の基端が接合され、同鋼管８の先端に端部板９が接合されている。前記取付け部材５と端部板９には、図２に示したように２５本の棒鋼３ａ…を水平断面を正方形状に集合した制震部材３の外周形状と略等しい形状、大きさの通孔１０、１１がそれぞれ設けられている。前記２５本の棒鋼３ａ…の上部及び下部を、取付け部材５の前記通孔１０及び端部板９の通孔１１へ挿入した結果として、所定本数の棒鋼３ａ…は水平断面が正方形状の柱状をなす制震部材３に集合されたことになる（請求項２記載の発明）。図２のように複数本の棒鋼３ａ…を水平断面が正方形状に集合された制震部材３は、水平２軸方向の断面形状（断面係数）が等しく、同２軸方向の水平力に対して等しい制震機能を発揮する。
【００２８】
上記のようにして制震部材３の外周面は、取付け部材５の通孔１０、及び端部板９の通孔１１の内周面とそれぞれ水平力の伝達が可能な略当接状態となっている。つまり、取付け部材５と端部板９の上下２ヶ所が水平力の加力点となるように構成されており、よって取付け部材５を必要以上に剛強な構成とすることを要しない。
【００２９】
前記水平力が伝達された制震部材３は、図３のような曲げモーメント図を呈し、同制震部材３の全長が塑性変形して水平力（地震エネルギ）を吸収する。
【００３０】
前記制震部材３の上端面と上側の建物躯体２ａの下面との間には、図１に示すように、所定大きさの隙間Ｔが設けられている（請求項５記載の発明）。具体的には、構造物の本設柱の長期のクリープ変形及び乾燥収縮による沈降量よりも大きい隙間Ｔが、制震部材３の上端面と上側の建物躯体２ａの下面との間に設けられている。そのため、当該構造物が沈降（収縮）しても、上側の応力伝達部材４は制震部材３の外周に沿ってスライドして下がるのみで、前記制震部材３に軸圧縮力（軸力）が伝達されることは決してない。したがって、制震部材３は軸力による悪影響を受けることなく、設計された本来の制震機能を長期間安定して発揮する。なお、転倒モーメント等による引抜き力についても同様の作用効果を奏する。
【００３１】
したがって、上記構成の履歴制震ダンパー１は、上下の建物躯体２ａ、２ｂの間に設置して所謂制震間柱として好適に用いることができ、適用性の自由度が高い。
【００３２】
図４は、水平力を長さ方向に均等に分配して制震部材３に伝達する構成とされた制震部材３と応力伝達部材４との関係を示している。
【００３３】
制震部材３が応力伝達部材４へ挿入されると、前記制震部材３の外周面と、応力伝達部材４の鋼管８の内周面との間に空隙１２（図１）が構成される。その空隙１２へ制震部材３の外周面との間にアンボンド処理されたモルタル１３が充填されている（請求項６記載の発明）。そのため、水平力は、上記の取付け部材５と鋼管８に加え、モルタル１３からも制震部材３へ伝達される。したがって、制震部材３との大きな接触面に分配して水平力を伝達することができ、取付け部材５及び鋼管８並びに端部板９が負担する応力が軽減（均等化）され、鋼管８の板厚を薄くしたり、鋼管８を省略することもできる。
【００３４】
次に、図５は、複数本の棒鋼３ａ…の配置（集合形態）の異なる履歴制震ダンパー１４の実施形態を示している。図６は、棒鋼３ａ…の配置例を示している。
【００３５】
本実施形態で用いる応力伝達部材１５は、図１及び図２に示した応力伝達部材４と略同様の構成であるが、鋼管８の上部及び下部に、それぞれ端部板１６、１６’が接合されている。各端部板１６、１６’は、取付け部材５の通孔１０を平面的に見て格子状に区画したに等しい複数の孔１７…を有している。ちなみに、図６では、縦、横に５個ずつ合計２５個の孔１７…が設けられている。そこで、２５本の棒鋼３ａ…が、図６に示すように、端部板１６、１６’の前記孔１７…を通じて取付け部材５の通孔１０まで挿入され、水平断面が格子状配置に集合されている（請求項３記載の発明）。したがって、図６のように２５本の棒鋼３ａ…が水平断面を格子状配置に集合された制震部材３は、水平２軸方向の断面形状（断面係数）が等しく、同２軸方向の水平力に対して等しい制震機能を発揮する。
【００３６】
また、格子状の通孔１７…に通す棒鋼３ａの本数を変えることによって、簡単に履歴制震ダンパー１４の制震機能を変化させることができる。
【００３７】
更に、図７は、上記端部板１６、１６’による孔１７の代わりに複数本の鋼材１８…を縦、横の格子状に上下に組み合わせて格子状マス１９を形成した応力伝達部材２０による履歴制震ダンパー２１の実施形態を示している。図８は、前記棒鋼３ａ…と鋼材１８…の配置例を示している。
【００３８】
応力伝達部材２０は、図５及び図６に示した応力伝達部材１５と略同様の構成であるが、鋼管８の上部及び下部に、取付け部材５の通孔１０を平面的に見て格子状に区画するに等しい配置で直交方向に組み合わされた複数本の鋼材１８…により、図８では、縦、横に５個ずつ合計２５個の格子状マス１９…を形成している。そこで、２５本の棒鋼３ａ…が、図８に示すように、前記鋼材１８…が形成した格子状マス１９…を通じて取付け部材５の通孔１０まで挿入され、水平断面が格子状配置に集合されている（請求項４記載の発明）。したがって、図５及び図６に示した履歴制震ダンパー１４と同様に、２軸方向の水平力に対して等しい制震機能を発揮する。
【００３９】
なお、上記の実施形態では、複数本の棒鋼３ａ…が水平断面を正方形状又は格子状配置に集合されているが、この限りでない。水平断面を円形状や多角形状に集合させても良く、要するに水平２軸方向の断面形状を等しく集合すれば良く、特に集合形態は限定されない。
【００４０】
また、上記した実施形態では、制震部材３として低降伏点鋼を用いたが、普通鋼材を焼きなまして用いても良く、設計される制震機能によって使い分けることができる。
【００４１】
【本発明の奏する効果】
請求項１〜６に記載した発明に係る履歴制震ダンパーは、複数本の棒鋼を水平２軸方向の水平力に対して制震機能を発揮するように集合して構成された制震部材の上下が応力伝達部材によりスライド構造で支持されているので、いわば制震間柱の如く水平２軸方向の水平力に対して等しく制震機能を発揮する。しかも、軸力を伝達しないので、同軸力による悪影響を受けることなく、設計された本来の制震機能を発揮する。
また、所謂制震間柱として上下の建物躯体の間に好適に設置することができ、適用性の自由度が高い。
制震部材には、既製品である平鋼板（低降伏点鋼）を複数本の棒鋼に切断して用いる。そのため、制震部材は簡単な切断作業で製造でき、同制震部材として特注品を用いる必要がなく、コストの削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る履歴制震ダンパーの実施形態を示した立面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】制震部材の曲げモーメント図である。
【図４】制震部材の外周と応力伝達部材の内周との空隙にモルタルを充填した際の制震部材と応力伝達部材との関係を示した拡大立面図である。
【図５】本発明の異なる履歴制震ダンパーの実施形態を示した立面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図７】本発明の更に異なる履歴制震ダンパーの実施形態を示した立面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【符号の説明】
１、１４、２１      履歴制震ダンパー
２ａ、２ｂ          躯体
３                  制震部材
３ａ                棒鋼
４、１５、２０      応力伝達部材
５                  取付け部材
８                  鋼管
９                  端部板
１０、１１          通孔
１２                空隙
１３                モルタル
１６                端部板
１７                孔
１８                鋼材
１９                格子状マス
【図１】
2004176317.tif 000003
【図２】
2004176317.tif 000004
【図３】
2004176317.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004176317.tif 000007
【図６】
2004176317.tif 000008
【図７】
2004176317.tif 000009
【図８】
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