(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の鉛直荷重を支える柱と、この柱の側面に並置されている制震手段と、この制震手段を天井梁側及び床梁側の夫々に連結する上及び下連結手段とを具備しており、制震手段は、上部に開口を有すると共に下部に底壁板を有して、当該底壁板で下連結手段を介して床梁側に連結された箱体と、この箱体の開口を通って箱体内外に伸張しており、箱体外に位置した部位で上連結手段を介して天井梁側に連結された抵抗板と、箱体と当該箱体内に位置した抵抗板の部位との間の隙間に充填された粘性体とを具備しており、箱体は、底壁板に固着された一対の幅広側壁板を有しており、一方の幅広側壁板は、その幅広面が柱の側面に隙間をもって対面して配されており、箱体は、横方向において互いに対向して配されていると共に底壁板及び幅広側壁板に固着された一対の狭幅側壁板を具備しており、下連結手段は、下縁が床梁側に固着された嵩上げ板と、嵩上げ板の両端に固着された下部側端フランジプレートと、箱体の狭幅側壁の一方の面から下部側端フランジプレートの一方の面まで縦方向に延在する一対の下部側端内スプライスプレートと、箱体の狭幅側壁の他方の面から下部側端フランジプレートの他方の面まで縦方向に延在する下部側端外スプライスプレートと、狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートを間にして一方の下部側端内スプライスプレート及び下部側端外スプライスプレートの夫々を共締めする高力ボルトと、狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートを間にして他方の下部側端内スプライスプレート及び下部側端外スプライスプレートの夫々を共締めする高力ボルトと、箱体の底壁板に重ね合わされていると共に嵩上げ板の上縁に固着された下部水平フランジプレートと、箱体の底壁板及び下部水平フランジプレートを共締めする高力ボルトと、下部側端内スプライスプレートの夫々に各一端が固着されて、底壁板の上面に延在する一対の補助プレートと、一対の補助プレートを底壁板に固定するボルトとを具備しており、狭幅側壁の一方の面の近傍の底壁板及び下部側端フランジプレートの一方の面の近傍の下部水平フランジプレートには、夫々切欠きが形成されており、この切欠きの夫々を通って一方及び他方の下部側端内スプライスプレートは、縦方向に伸びている制震構造物。
【請求項２】
下部側端外及び下部側端内スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートに接触して配されている高摩擦鋼板からなっている請求項１に記載の制震構造物。
【請求項３】
狭幅側壁と下部側端内スプライスプレートとの間、下部側端フランジプレートと下部側端内スプライスプレートとの間、狭幅側壁と下部側端外スプライスプレートとの間及び下部側端フランジプレートと下部側端外スプライスプレートとの間の少なくとも一つの間には、フィラープレートが介在されている請求項１又は２に記載の制震構造物。
【請求項４】
下部連結手段は、狭幅側壁及び下部側端フランジプレートの夫々の他方の面に固着された下部側端ガセットプレートを具備している請求項１から３のいずれか一つに記載の制震構造物。
【請求項５】
下部側端ガセットプレートは、狭幅側壁の他方の面に固着された下部側端上ガセットプレート片と、下部側端フランジプレートの他方の面に固着された下部側端下ガセットプレート片との二分割体からなり、下部側端外スプライスプレートは、下部側端ガセットプレートの両側に配された一対の下部側端外スプライスプレート片からなり、下部連結手段は、下部側端上及び下部側端下ガセットプレート片を挟んで配された一対の下部最外側端スプライスプレートと、下部側端上及び下部側端下ガセットプレート片を間にして一対の下部最外側端スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備している請求項４に記載の制震構造物。
【請求項６】
下部側端上ガセットプレート片と下部側端下ガセットプレート片とは、その互いに対面する上部及び下部縁部に、箱体の底壁板と下部水平フランジプレートとの重ね合わせ面近傍に空間を形成すべく、切欠きを具備している請求項５に記載の制震構造物。
【請求項７】
抵抗板は、幅広の抵抗板本体と、この抵抗板本体の上端に固着された抵抗板フランジプレートとを具備しており、上連結手段は、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと略同一鉛直平面内に配されていると共に、抵抗板フランジプレートに固着された抵抗板側ガセットプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に対面して配された上部スプライスプレート手段と、この上部スプライスプレート手段を天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備している請求項１から６のいずれか一つに記載の制震構造物。
【請求項８】
上部スプライスプレート手段は、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟持する少なくとも一対の上部スプライスプレートを具備しており、この一対の上部スプライスプレートは、高力ボルトの締め付け力により天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟圧している請求項７に記載の制震構造物。
【請求項９】
抵抗板は、幅広の抵抗板本体を具備しており、上部連結手段は、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと抵抗板本体の上部とをその両側面から挟持する少なくとも一対の上部スプライスプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部を間にして一対の上部スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備している請求項１から６のいずれか一つに記載の制震構造物。
【請求項１０】
一対の上部スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部に接触して配されている高摩擦鋼板からなっている請求項９に記載の制震構造物。
【請求項１１】
抵抗板は、抵抗板本体と、抵抗板本体の上部側縁に固着された上部フランジ片とを具備しており、上部連結手段は、天井梁側に固着された上部側端フランジプレートと、この上部側端フランジプレートの一方の面から上部フランジ片の一方の面まで縦方向に延在する上部側端内スプライスプレートと、上部側端フランジプレートの他方の面から上部フランジ片の他方の面まで縦方向に延在する上部側端外スプライスプレートと、上部側端フランジプレートを間にして上部側端内及び上部側端外スプライスプレートを共締めすると共に、上部フランジ片を間にして上部側端内及び上部側端外スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備している請求項１から６、９及び１０のいずれか一つに記載の制震構造物。
【請求項１２】
上部側端内及び上部側端外スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が上部側端フランジプレート及び上部フランジ片に接触して配されている高摩擦鋼板からなっている請求項１１に記載の制震構造物。
【請求項１３】
一端部が天井梁側に固定されていると共に、他端部が地盤の基礎に固定されて、且つ箱体を間にして鉛直方向に立設された一対の補強フレーム手段を具備している請求項１から１２のいずれか一つに記載の制震構造物。
【請求項１４】
各補強フレーム手段は、天井梁側及び床梁側に固定された補強フレームを具備している請求項１３に記載の制震構造物。
【請求項１５】
各補強フレーム手段は角部材を具備している請求項１３又は１４に記載の制震構造物。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、建築物等の構造物の鉛直荷重を支える柱の地震、風、交通振動等による横（水平）方向の変形振動を可及的速やかに減衰させて、これにより構造物の制震を行うようにした制震構造物に関する。
背景技術
建築物としての事業用又は事務所用のビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚、橋台等の構造物の地震、風、交通振動等に起因する横（水平）方向振動を可及的速やかに減衰させるために、鉛ダンパ、粘性ダンパ、鋼棒ダンパ等の振動減衰装置が用いられるが、斯かる振動減衰装置は、多くの場合、構造物と地盤との間に配置されるので、既設の構造物に対しては適用し難いという問題を有している。
一方、構造物の壁内に上記のような減衰装置を設置した所謂免震壁は、既設の構造物に対しても容易に適用できるのであるが、斯かる免震壁では、新設、既設に拘らず、適用に当たって制震効果を得るに必要な個数の壁が存在しない場合には、構造物内に新たな壁を設置して構造物内を小さく仕切る必要が生じ、また、構造物内の部屋と部屋とを結ぶ通路とすべき場所にはその設置ができず、この点において設置の自由度が制限されることになる。
また、箱体内に抵抗板を配置すると共に、箱体と抵抗板との間の隙間に粘性体を充填し、箱体に対する抵抗板の相対的変位で粘性体を剪断して、この粘性体の剪断によって相対的変位エネルギを吸収するようにした振動減衰装置では、上記の相対的変位において箱体及び抵抗板に大きな回転モーメントが生じるので、この大きな回転モーメントに耐えるように箱体及び抵抗板を強固に構造物に連結する必要がある。
通常、連結構造は、多数のボルトと相当の厚みの鋼板とを用いて箱体及び抵抗板を構造物に連結するようになっているので、この連結構造により大きなスペースが占有されることになり、箱体及び抵抗板の設置空間が多分に制限される上に、構造物の部屋の大きさが限定されることになる。特に、箱体及び抵抗板の横方向の端部には、曲げモーメントに基づく引っ張り、圧縮力が特に集中して生じるために、その強度が十分でないとここで局部座屈が生じる虞があり、この局部座屈を防止する点からも連結構造が大きくなり、減衰機能を発揮する箱体及び抵抗板の設置空間が制限される一方、抵抗板の面積が小さくなることから振動減衰装置の能力が低下し、また、大きな連結構造の面外方向の張り出しで、構造物の部屋が小さくなる虞がある。
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、新設、既設に拘らず、構造物内を小さく仕切る必要もなく、しかも、通路空間に制限されることなしに、占有空間の小さな連結構造でもって十分な耐力を有し、地震、風、交通振動等による横方向の柱の変形振動を可及的速やかに減衰させて、これにより構造物の制震を行うようにした制震構造物を提供することにある。
発明の開示
本発明の第一の態様の制震構造物は、構造物の鉛直荷重を支える柱と、この柱の側面に並置されている制震手段と、この制震手段を天井梁側及び床梁側の夫々に連結する上及び下連結手段とを具備しており、制震手段は、上部に開口を有すると共に下部に底壁板を有して、当該底壁板で下連結手段を介して床梁側に連結された箱体と、この箱体の開口を通って箱体内外に伸張しており、箱体外に位置した部位で上連結手段を介して天井梁側に連結された抵抗板と、箱体と当該箱体内に位置した抵抗板の部位との間の隙間に充填された粘性体とを具備しており、箱体は、底壁板に固着された一対の幅広側壁板を有しており、一方の幅広側壁板は、その幅広面が柱の側面に隙間をもって対面して配されている。
第一の態様の制震構造物によれば、制震手段が構造物の鉛直荷重を支える柱の側面に並置されているので、地震、風、交通振動等による横方向の柱の変形振動を可及的速やかに減衰させて、これにより構造物の制震を行うことができ、しかも、制震手段のために構造物内を小さく仕切る必要もなく、また、通路空間に制限されることなしに制震手段を設置できて、好ましく制震化された構造物を提供できる。
本発明において、構造物としては、事業用又は事務所用のビル、集合住宅、戸建住宅、橋脚又は橋台等を含み、また、基礎とこの基礎上の床梁との間の柱の部位に制震手段が配置される場合には、基礎を床梁側とし、基礎上の床梁を天井梁側とみなして、制震手段は、一方では、下連結手段を介して基礎側に、他方では、上連結手段を介して床梁側に夫々連結されるようになっており、斯かる連結態様も本発明は含むのである。
本発明において、柱としては、通常、四角柱であるが、必ずしもこれに限定されず、一定の幅広面を有する多角柱であってもよく、更には、角柱に限らず、円柱又は楕円柱であってもよく、また、粘性体としては、剪断において好ましい粘性剪断抵抗を発揮すると共に、長期に亘っても特性変化のない高粘性物質を用いるとよい。
本発明において下連結手段の一つの態様は、箱体の底壁板に固着された箱体側ガセットプレートと、この箱体側ガセットプレートに対して略同一鉛直面内に配されると共に、床梁側に固着された床梁側ガセットプレートと、箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々に対面して配された下部スプライスプレート手段と、下部スプライスプレート手段を箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備しており、斯かる下連結手段によれば、底壁板を介して箱体を十分な耐力をもって床梁側に強固に固定でき、加えて、面外方向幅（厚み）を小さくできて、柱からの突出幅を狭くできる結果、構造物内を狭くすることがない。
上記の下連結手段において、箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々を挟持する少なくとも一対の下部スプライスプレートを具備して下部スプライスプレート手段を構成し、斯かる一対の下部スプライスプレートを、高力ボルトの締め付け力により箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々を挟圧するようにしてもよい。
本発明では、下部スプライスプレート手段を箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの夫々に対して一面摩擦接合させてもよいのであるが、これを上記のように箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートを挟む一対の下部スプライスプレートから構成し、下部スプライスプレート手段を箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートに二面摩擦接合させてもよく、この二面摩擦接合により箱体を床梁側に極めて強固に固定でき、地震等に際する箱体と抵抗板との間の相対的水平変位において、箱体及び抵抗板に大きな水平力と曲げモーメントとが加わっても、それに基づく剪断力と引っ張り力とに十分耐えることができ、しかも、高力ボルトの本数を半減しても一面摩擦接合と同等若しくはそれ以上の強固な固定を実現でき、而して、コンパクトな連結構造にできる。
本発明では、一対の下部スプライスプレートのうちの少なくとも一方は、高摩擦面が箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートに接触して配されている高摩擦鋼板からなっていてもよく、ここで、高摩擦鋼板としては、特に接合面に凹凸を形成した鋼板を好ましい例として挙げることができるが、より好ましい例としては、主として鉛直方向力に対して高摩擦抵抗を発現する高摩擦面を有した高摩擦鋼板を挙げることができ、斯かる高摩擦鋼板からなるものを用いることにより、低コストでもって水平力と曲げモーメントとに対する耐力を効率よく好ましく確保できる。
本発明における他の態様の下連結手段は、箱体の底壁板と箱体側ガセットプレートとの水平方向両端に固着されていると共に、箱体側ガセットプレートの鉛直方向長よりも長い鉛直方向長を有した一対の下部側端上フランジプレートと、床梁側ガセットプレートの水平方向両端に固着されていると共に、床梁側ガセットプレートの鉛直方向長よりも長い鉛直方向長を有した一対の下部側端下フランジプレートとを具備しており、下部側端上フランジプレートの下端面は、対応の下部側端下フランジプレートの上端面に当接している。
この他の態様の下連結手段を具備した制震構造物によれば、下部側端上フランジプレートの下端面と対応の下部側端下フランジプレートの上端面とを互いに当接させているので、この当接部位でも箱体及び抵抗板に加わる大きな曲げモーメントに対する耐力を得ることができ、しかも、箱体側ガセットプレートの下端面と床梁側ガセットプレートの上端面との当接を回避でき、下部スプライスプレート手段を介する箱体側ガセットプレート及び床梁側ガセットプレートの相互の支持を安定して得ることができる。
更に他の態様の下連結手段では、下部側端上フランジプレートから下部側端下フランジプレートまで延在する下部側端スプライスプレート手段と、下部側端スプライスプレート手段を下部側端上フランジプレート及び下部側端下フランジプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備している。
斯かる下連結手段によれば、箱体の底壁板の水平方向両端間においても、箱体及び抵抗板に加わる大きな曲げモーメントに起因する引っ張り力に対して更に十分な耐力を確保でき、而して、箱体を下梁側により強固に連結できる。
本発明の更に他の態様の下連結手段は、下縁が床梁側に固着された嵩上げ板と、嵩上げ板の両端に固着された下部側端フランジプレートと、箱体の狭幅側壁の一方の面から下部側端フランジプレートの一方の面まで縦方向に延在する下部側端内スプライスプレートと、箱体の狭幅側壁の他方の面から下部側端フランジプレートの他方の面まで縦方向に延在する下部側端外スプライスプレートと、狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートを間にして下部側端内及び下部側端外スプライスプレートの夫々を共締めする高力ボルトとを具備している。
この下連結手段によれば、箱体の狭幅側壁と下部側端フランジプレートとが、これらと共に高力ボルトにより共締めされた下部側端内及び下部側端外スプライスプレートを介して連結されているために、二面摩擦接合による連結となり、而して、箱体の狭幅側壁と下部側端フランジプレートとの強固な連結を得られて、箱体を下梁側に強固に連結でき、地震等に際する箱体と抵抗板との間の相対的水平変位において、箱体及び抵抗板に大きな水平力と曲げモーメントとが加わっても、それに基づく剪断力と引っ張り力とに十分耐えることができる。換言すれば、斯かる制震柱を有した制震構造物によれば、二面摩擦接合を介する箱体の下梁側への連結を行うために、高力ボルトの本数を半減しても一面摩擦接合と同等の強固な固定を実現でき、而して、大幅な作業工数の低減及びコストダウンを図ることができ、しかも、コンパクトな連結構造にできる結果、与えられた階高の中で、箱体及び抵抗板の夫々のための設置空間を大きくできて、大きな箱体及び抵抗板を用いることができ、而して制震性能をより高めることができる。
嵩上げ板を用いた制震柱を有した制震構造物において、下部側端内及び下部側端外スプライスプレートのうちの少なくとも一方を、高摩擦面が狭幅側壁板及び下部側端フランジプレートに接触して配されている高摩擦鋼板から構成し、水平力と曲げモーメントとに対する耐力を効率よく好ましく確保するようにしてもよく、また、箱体の底壁板に重ね合わされていると共に嵩上げ板の上縁に固着された下部水平フランジプレートと、底壁板及び下部水平フランジプレートを共締めする高力ボルトとを具備して下連結手段を構成してもよい。
下部側端内及び下部側端外スプライスプレートを用いて下連結手段を構成する場合には、底壁板の上面に延在すると共に、一端で下部側端内スプライスプレートに固着された補助プレートをボルトにより底壁板に固定してもよく、斯かる補助プレートを用いることにより、下部側端内スプライスプレートの設置作業において、補助プレートを下部側端内スプライスプレートのための仮止め治具のように用いることができ、下部側端内スプライスプレートの設置作業を極めて容易に行い得る上に、狭幅側壁板と幅広側壁板との接合部における面外変形を生じさせないように補助プレートにより当該接合部を効果的に拘束できるために、局部座屈を防止して、接合部に十分な耐力を確保できる。
下部側端内スプライスプレートの壁厚方向への突出を最小限にでき、而して、幅広の下部側端内スプライスプレートを用いることができるようにすると共に、下部側端内スプライスプレートを用いる二面摩擦接合をより効果的に得ることができるようにするために、狭幅側壁の一方の面の近傍の底壁板及び下部側端フランジプレートの一方の面の近傍の下部水平フランジプレートに切欠きを形成し、この切欠きを通って下部側端内スプライスプレートを縦方向に伸びるようにしてもよい。
また、現場での施工誤差を補正して、施工誤差下においても二面摩擦接合を確保できて、箱体の下梁側への強固な連結を維持できるようにするために、狭幅側壁と下部側端内スプライスプレートとの間、下部側端フランジプレートと下部側端内スプライスプレートとの間、狭幅側壁と下部側端外スプライスプレートとの間及び下部側端フランジプレートと下部側端外スプライスプレートとの間の少なくとも一つの間に、フィラープレートを介在させてもよい。
本発明において、上記の下部連結手段は、更に、狭幅側壁及び下部側端フランジプレートの夫々の他方の面に固着された下部側端ガセットプレートを具備していてもよく、斯かる下部連結手段において、下部側端ガセットプレートを、狭幅側壁の他方の面に固着された下部側端上ガセットプレート片と、下部側端フランジプレートの他方の面に固着された下部側端下ガセットプレート片との二分割体から構成し、下部側端外スプライスプレートを、下部側端ガセットプレートの両側に配された一対の下部側端外スプライスプレート片から構成して、而して、下部連結手段を、下部側端上ガセットプレート片及び下部側端下ガセットプレート片を挟んで配された一対の下部最外側端スプライスプレートと、下部側端上ガセットプレート片及び下部側端下ガセットプレート片を間にして一対の下部最外側端スプライスプレートを共締めする高力ボルトとを具備して構成してもよく、斯かるガセットプレートにより円滑に応力が伝達できるために、箱体の下梁側への連結を更に強固なものとでき、しかも、下部側端上ガセットプレート片及び下部側端下ガセットプレート片と一対の下部最外側端スプライスプレートとの二面摩擦接合による連結と協働して、より強固に箱体を下梁側に連結できる。
好ましい例では、下部側端上ガセットプレート片と下部側端下ガセットプレート片とは、その互いに対面する上部及び下部縁部に、箱体の底壁板と下部水平フランジプレートとの重ね合わせ面近傍に空間を形成すべく、切欠きを具備している。この切欠きにより、底壁板及び下部水平フランジプレートの横方向外側への多少の突出を許容でき、また、下部水平フランジプレート上への箱体の載置後に、底壁板と下部水平フランジプレートとの重ね合わせ面が多少横方向に突出しても、この突出を許容でき、更に、当該載置後に、切欠きによって形成される空間を利用して、重ね合わせ面に溶接を施すことができ、而して、底壁板と下部水平フランジプレートとを、高力ボルトに加えて、この溶接によっても相互にしっかりと固着できるようになる。
本発明において上連結手段は、幅広の抵抗板本体と、この抵抗板本体の上端に固着された抵抗板フランジプレートとを具備した抵抗板を用いる場合には、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと略同一鉛直平面内に配されていると共に、抵抗板フランジプレートに固着された抵抗板側ガセットプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に対面して配された上部スプライスプレート手段と、この上部スプライスプレート手段を天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々に共締めする高力ボルトとを具備して構成してもよく、斯かる上連結手段により抵抗板を天井梁側にしっかりと連結、固定できる。
斯かる上連結手段において、上部スプライスプレート手段を、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟持する少なくとも一対の上部スプライスプレートを具備して構成し、この一対の上部スプライスプレートを、高ボルトの締め付け力により天井梁側ガセットプレート及び抵抗板側ガセットプレートの夫々を挟圧するように構成することにより、一対の上部スプライスプレートにより抵抗板側ガセットプレートを二面摩擦接合をもって上梁側ガセットプレートに連結できる結果、抵抗板を天井梁側によりしっかりと連結、固定できる上に、耐力確保を少ない高力ボルトで行うことができる。
少なくとも幅広の抵抗板本体を具備した抵抗板を用いる場合には、本発明の上部連結手段は、天井梁側に固着された天井梁側ガセットプレートと、この天井梁側ガセットプレートと抵抗板本体の上部とをその両側面から挟持した少なくとも一対の上部スプライスプレートと、天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部を間にして一対の上部スプライスプレートを共締めした高力ボルトとを具備しており、斯かる上部連結手段において、一対の上部スプライスプレートのうちの少なくとも一方を、高摩擦面が天井梁側ガセットプレート及び抵抗板本体の上部に接触して配されている高摩擦鋼板から構成してもよく、このような上部連結手段によれば、天井梁側ガセットプレートと抵抗板本体の上部とを高摩擦接合を含む二面摩擦接合で連結できる結果、抵抗板を天井梁側にしっかりと連結、固定できる。
本発明では、上部連結手段及び下部連結手段を介して天井梁側と床梁側との間に制震手段を配するために、地震等の振動に起因する柱の変形で、天井梁側と床梁側とに回転モーメントが生じ、この回転モーメントで天井梁及び床梁が揺動される虞がある。このように天井梁及び床梁が揺動されると制震手段の制震機能を所望に発現できなくなるので、これを回避するために、本発明による制震構造物は、好ましくは、一端部が天井梁側に固定されていると共に、他端部が地盤の基礎に固定されて、且つ箱体を間にして鉛直方向に立設された一対の補強フレーム手段を具備しており、斯かる各補強フレーム手段は、一つの好ましい例では、天井梁側及び床梁側に固定された補強フレームを具備しており、また、各補強フレーム手段は、角部材を具備している。
本発明においては、制震手段を柱の側面に少なくとも一つ配すればよいのであるが、柱を間にして互いに対向して二つの制震手段又は柱を取り囲むように三つ以上の制震手段を配しても、また、構造物の荷重を支える全ての柱のうちの選択された必要な柱だけに制震手段を配しても、更には、構造物の特定の階の柱の部位に制震手段を配してもよい。
次に本発明を、図面に示す好ましい具体例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は、これら具体例に何ら限定されないのである。
具体例
図１から図７において、本例の制震構造物としての高層の建物１は、建物１の鉛直荷重を支えるように、鉛直方向Ｖに伸びて配された複数の四角の柱（角柱）２と、各角柱２を橋絡して各角柱２間に水平方向に伸びて配された複数の梁３と、建物１の所定階、例えば各階における各角柱２の対向する側面４及び５に並置されている二つの制震手段６と、各制震手段６を各階の天井側及び床側の梁３の夫々に連結する上及び下連結手段７及び８とを具備している。
各角柱２は、鉄筋又は鉄骨入りのコンクリート製であって、梁３の夫々の一端部を支持している。
Ｈ形鋼からなる各梁３の一端部において、制震手段６が配されるフランジ部１１には、ボルト１２により取付け板１３及び１４がしっかりと取付けられている。
側面４に配された制震手段６と側面５に配された制震手段６とは同様に構成されているので、以下、側面４に配された制震手段６について説明する。なお、角柱２の他の対向する側面９及び１０にも制震手段６を配してもよい。
制震手段６は、上部に開口１５を有すると共に下部に底壁板１６を有して、底壁板１６で下連結手段８を介して床側の梁３に連結された箱体１７と、箱体１７の開口１５を通って箱体１７内外に伸張しており、箱体１７外に位置した部位で上連結手段７を介して天井側の梁３に連結された抵抗板１８と、箱体１７と当該箱体１７内に位置した抵抗板１８の部位との間の隙間１９に充填された粘性体２０とを具備している。
箱体１７は、底壁板１６に加えて、底壁板１６に溶接等により固着された一対の幅広側壁板２１及び２２と、横方向において互いに対向して配されていると共に、底壁板１６並びに幅広側壁板２１及び２２に溶接等により固着された一対の狭幅側壁板２３及び２４とを有しており、一方の幅広側壁板２２は、その幅広面が角柱２の側面４に隙間２５をもって対面して配されている。
抵抗板１８は、幅広側壁板２１及び２２と平行になるように配された幅広の抵抗板本体２７と、抵抗板本体２７の上端に溶接等により固着された抵抗板フランジプレート２８とを具備している。
粘性体２０は、箱体１７内に配された抵抗板本体２７と箱体１７との間の隙間１９に充填されている。
広い開口１５を得るべく、幅広側壁板２１及び２２の各上縁には、断面Ｌ字状の開口形成部材２９が溶接等により固着されていると共に、幅広側壁板２１及び２２と底壁板１６との固定をより確実にすべく、複数のリブ３０が溶接等により幅広側壁板２１及び２２と底壁板１６とに固着されている。
下連結手段８は、箱体１７の底壁板１６に溶接等により固着された箱体側ガセットプレート３５と、箱体側ガセットプレート３５に対して略同一鉛直面内に配されると共に、床梁３側の取付け板１４に溶接等により固着された床梁側ガセットプレート３６と、箱体側ガセットプレート３５及び床梁側ガセットプレート３６の夫々に対面して配された下部スプライスプレート手段３７と、下部スプライスプレート手段３７を箱体側ガセットプレート３５及び床梁側ガセットプレート３６の夫々に共締めする高力ボルト３８と、箱体１７の底壁板１６と箱体側ガセットプレート３５との水平方向両端に固着されていると共に、箱体側ガセットプレート３５の鉛直方向長Ｌ１よりも長い鉛直方向長Ｌ２を有した一対の下部側端上フランジプレート３９と、床梁側ガセットプレート３６の水平方向両端に固着されていると共に、床梁側ガセットプレート３６の鉛直方向長Ｌ３よりも長い鉛直方向長Ｌ４を有した一対の下部側端下フランジプレート４０とを具備している。
下部スプライスプレート手段３７は、箱体側ガセットプレート３５及び床梁側ガセットプレート３６の夫々を挟持する少なくとも一対、本例では、横方向に配列された三対の高摩擦鋼板からなる下部スプライスプレート４５及び４６を具備しており、下部スプライスプレート４５及び４６の夫々は、高力ボルト３８の締め付け力により箱体側ガセットプレート３５及び床梁側ガセットプレート３６の夫々を挟圧している。
各対の下部スプライスプレート４５及び４６のうちの少なくとも一方、本例では、各対の下部スプライスプレート４５及び４６の両方は、その高摩擦面５１が箱体側ガセットプレート３５及び床梁側ガセットプレート３６の幅広面５２及び５３に接触して配されている。
下部側端上フランジプレート３９の下端面５５は、対応の下部側端下フランジプレート４０の上端面５６に当接しており、これにより、箱体側ガセットプレート３５の下端面５７と床梁側ガセットプレート３６の上端面５８との間には、隙間５９が生じるようになっている。
底壁板１６と箱体側ガセットプレート３５との固定及び取付け板１４と床梁側ガセットプレート３６との固定をより確実にすべく、複数のリブ６１及び６２が溶接等により底壁板１６と箱体側ガセットプレート３５とに及び取付け部材１４と床梁側ガセットプレート３６とに夫々固着されている。
上連結手段７は、天井梁３側の取付け板１３に溶接等により固着された天井梁側ガセットプレート６５と、天井梁側ガセットプレート６５と略同一鉛直平面内に配されていると共に、抵抗板フランジプレート２８に溶接等により固着された抵抗板側ガセットプレート６６と、天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板側ガセットプレート６６の夫々に対面して配された上部スプライスプレート手段６７と、上部スプライスプレート手段６７を天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板側ガセットプレート６６の夫々に共締めする高力ボルト６８と、天井梁側の取付け板１３の下面及び天井梁側ガセットプレート６５の両側端に溶接等により固着された上部側端フランジプレート６９と、抵抗板フランジプレート２８の上面及び抵抗板側ガセットプレート６６の両側端に溶接等により固着された上部側端フランジプレート７０とを具備している。
上部スプライスプレート手段６７は、下部スプライスプレート手段３７と同様に構成されており、天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板側ガセットプレート６６の夫々を挟持する少なくとも一対、本例では三対の高摩擦鋼板からなる上部スプライスプレート７１及び７２を具備しており、各対の上部スプライスプレート７１及び７２は、高力ボルト６８の締め付け力により天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板側ガセットプレート６６の夫々を挟圧している。
各対の上部スプライスプレート７１及び７２もまた、その高摩擦面７５が天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板側ガセットプレート６６の夫々の幅広面７６及び７７に接触して配されている。
天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板側ガセットプレート６６並びに上部側端フランジプレート６９及び７０は、それらの下端面と上端面との間に隙間７８が生じるようになっている。
取付け板１３と天井梁側ガセットプレート６５との固定及び抵抗板フランジプレート２８と抵抗板側ガセットプレート６６との固定をより確実にすべく、複数のリブ７９及び８０が溶接等により取付け板１３と天井梁側ガセットプレート６５とに及び抵抗板フランジプレート２８と抵抗板側ガセットプレート６６とに夫々固着されている。
以上の建物１によれば、地震、風、交通振動等により天井側の梁３が床側の梁３に対して水平方向（横方向）Ｈに変位して角柱２が横方向Ｈに撓み変形すると、箱体１７と抵抗板１８との間に相対変位が生じる結果、この相対変位により粘性体２０が抵抗板本体２７により剪断され、粘性体２０の剪断によって天井側の梁３の床側の梁３に対する水平方向Ｈの相対的変位エネルギが吸収され、而して、地震、風、交通振動等に起因する建物１の水平方向Ｈの振動が可及的速やかに減衰され、これにより角柱２の側面４及び５に並置された制震手段６でもって建物１の制震を行うことができ、しかも、制震手段６のために建物１内を小さく仕切る必要もなく、また、通路空間に制限されることなしに制震手段６を設置できる。
上記の建物１では、一枚の幅広の抵抗板本体２７を具備して抵抗板１８を構成したが、これに代えて、複数枚、例えば図８に示すように、隙間保持板８５により互いに隙間８６をもって対峙した二枚の幅広の抵抗板本体８１及び８２を具備して抵抗板１８を構成してもよく、この場合には、抵抗板本体８１及び８２間の隙間に、当該抵抗板本体８１及び８２に対して隙間８３をもって配されていると共に、底壁板１６に固着された中間板８４を更に具備して箱体１７を構成し、抵抗板本体８１及び８２をその上端で抵抗板フランジプレート２８に溶接固着して抵抗板１８を構成し、中間板８４と抵抗板本体８１及び８２との間の隙間８３にも粘性体２０を充填して、各制震手段６を構成するとよい。
図８に示す制震手段６を用いた建物１では、上記の効果を同等に得ることができる上に、更に制震性能をより高めることができる。
また、図９及び図１０に示すように、下部側端上フランジプレート３９から下部側端下フランジプレート４０まで延在する下部側端スプライスプレート手段９１と、下部側端スプライスプレート手段９１を下部側端上フランジプレート３９及び下部側端下フランジプレート４０の夫々に共締めする高力ボルト９２とを更に具備して下連結手段８を具体化してもよい。
図９及び図１０に示す下部側端スプライスプレート手段９１は、下部側端上フランジプレート３９及び下部側端下フランジプレート４０の夫々の外面９３及び９４に、高摩擦面９５が摩擦接合する一枚の高摩擦鋼鈑からなる下部側端スプライスプレート９６を具備している。
図９及び図１０に示す下連結手段８によれば、箱体１７の底壁板１６の水平方向両端間においても、箱体１７及び抵抗板１８に加わる大きな曲げモーメントに起因する引っ張り力に対して更に十分な耐力を確保でき、而して、箱体１７を下梁３側により強固に連結できる。
下部側端上フランジプレート３９及び下部側端下フランジプレート４０の夫々の内面９７及び９８にも、下部側端スプライスプレート９６と同様な二枚の下部側端スプライスプレートを高力ボルト９２により摩擦接合させて配してもよい。
また、下連結手段８は、図１１から図１３に示すように、下縁が床梁３側の取り付け板１４に固着された嵩上げ板１０１と、嵩上げ板１０１の両端に固着された下部側端フランジプレート１０２と、箱体１７の狭幅側壁板２３及び２４の一方の面１０３から下部側端フランジプレート１０２の一方の面１０４まで縦方向に延在する二枚の下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６と、箱体１７の狭幅側壁板２３及び２４の他方の面１０７から下部側端フランジプレート１０２の他方の面１０８まで縦方向に延在する下部側端外スプライスプレートとしての二枚の下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０と、狭幅側壁板２３及び２４並びに下部側端フランジプレート１０２を間にして下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６並びに下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０の夫々を共締めする高力ボルト１１１と、箱体１７の底壁板１６に重ね合わされていると共に嵩上げ板１０１の上縁に固着された下部水平フランジプレート１１２と、底壁板１６及び下部水平フランジプレート１１２を共締めする高力ボルト１１３と、嵩上げ板１０１、下部水平フランジプレート１１２及び取付け板１４の夫々に溶接等に固着された補強リブ１１４とを具備していてもよい。
図１１から図１３に示す下連結手段８おいて、下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６並びに下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０のうちの少なくとも一方、本例では両方は、高摩擦面１２１及び１２２が狭幅側壁板２３及び２４並びに下部側端フランジプレート１０２の面１０３及び１０７並びに１０４及び１０８に接触して配されている高摩擦鋼板からなっており、狭幅側壁２３及び２４の一方の面１０３の近傍の底壁板１６及び下部側端フランジプレート１０２の一方の面１０４の近傍の下部水平フランジプレート１１２には、切欠き１２３及び１２４が形成されており、切欠き１２３及び１２４を通って下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６は、縦方向に伸びている。
図１１から図１３に示す下連結手段８によれば、箱体１７の狭幅側壁２３及び２４と下部側端フランジプレート１０２とが、これらと共に高力ボルト１１１により共締めされた下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６並びに下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０を介して連結されているために、二面摩擦接合による連結となり、而して、箱体１７の狭幅側壁２３及び２４と下部側端フランジプレート１０２との強固な連結を得られて、箱体１７を下梁３側の取付け板１４に強固に連結でき、地震等に際する箱体１７と抵抗板１８との間の相対的水平変位において、箱体１７及び抵抗板１８に大きな水平力と曲げモーメントとが加わっても、それに基づく剪断力と引っ張り力とに十分耐えることができる。換言すれば、斯かる下連結手段８によれば、二面摩擦接合を介する箱体１７の下梁３側への連結を行うために、高力ボルト１１１の本数を半減しても一面摩擦接合と同等の強固な固定を実現でき、而して、大幅な作業工数の低減及びコストダウンを図ることができ、しかも、コンパクトな連結構造にできて、制震性能をより高めることができる。
また下連結手段８によれば、切欠き１２３及び１２４を通って下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６を縦方向に伸びるようにしているために、下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６の面外方向への突出を最小限にでき、而して、幅広の下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６を用いることができる。
図１１から図１３に示す下連結手段８においては下部側端外スプライスプレートとして分割された二枚の下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０を用いたが、これに代えて、図１４に示すように、一体の下部側端外スプライスプレート１２５を用いて下連結手段８を具体化してもよい。
更に、図１５から図１７に示すように、下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６の夫々に一端が固着されて、底壁板１６の上面に延在する補助プレート１３１及び１３２と、補助プレート１３１及び１３２を底壁板１６に固定するボルト１３３とを具備して下連結手段８を具体化してもよい。
斯かる補助プレート１３１及び１３２を用いることにより、下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６の設置作業において、補助プレート１３１及び１３２を下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６のための仮止め治具のように用いることができ、下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６の設置作業を極めて容易に行い得る上に、狭幅側壁板２３及び２４と幅広側壁板２１及び２２との接合部における面外変形を生じさせないように補助プレート１３１及び１３２により当該接合部を効果的に拘束できるために、局部座屈を防止して、接合部に十分な耐力を確保できる。
狭幅側壁２３及び２４と下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６との間、下部側端フランジプレート１０２と下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６との間、狭幅側壁２３及び２４と下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０若しくは下部側端外スプライスプレート１２５との間及び下部側端フランジプレート１０２と下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０若しくは下部側端外スプライスプレート１２５との間の少なくとも一つの間には、フィラープレート（図示せず）を介在させて、フィラープレートによりこれらの板の取付け誤差及びその板厚の相違（施工誤差）等の補正を行ってもよい。
更に、図１８から図２０に示すように、狭幅側壁２３及び２４並びに下部側端フランジプレート１０２の夫々の他方の面１０７及び１０８に下部側端ガセットプレート１３５を溶接等により固着し、下部側端ガセットプレート１３５を挟んで一対の下部最外側端スプライスプレート１３６及び１３７を配し、下部側端ガセットプレート１３５を間にして高力ボルト１３８により一対の下部最外側端スプライスプレート１３６及び１３７を共締めして、下連結手段８を構成してもよい。
図１８から図２０に示す下連結手段８おいて、下部側端ガセットプレート１３５は、狭幅側壁２３及び２４の他方の面１０７に固着された下部側端上ガセットプレート片１４１と、下部側端フランジプレート１０２の他方の面１０８に固着された下部側端下ガセットプレート片１４２との二分割体からなり、下部側端ガセットプレート１３５の両側に下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０が配されており、一対の下部最外側端スプライスプレート１３６及び１３７は、下部側端上ガセットプレート片１４１及び下部側端下ガセットプレート片１４２を挟んで配されており、高力ボルト１３８は、下部側端上ガセットプレート片１４１及び下部側端下ガセットプレート片１４２を間にして一対の下部最外側端スプライスプレート１３６及び１３７を共締めしており、下部側端上ガセットプレート片１４１と下部側端下ガセットプレート片１４２とは、その互いに対面する上部及び下部縁部に、箱体１７の底壁板１６と下部水平フランジプレート１１２との重ね合わせ面１５１近傍に空間１４５を形成すべく、切欠き１４６及び１４７を具備している。
図１８から図２０に示す下連結手段８によれば、下部側端ガセットプレート１３５により円滑に応力を伝達できるために、箱体１７の下梁３側への連結を更に強固なものとでき、しかも、狭幅側壁２３及び２４と下部側端フランジプレート１０２とにおける二面摩擦接合による連結と協働して、より強固に箱体１７を下梁３側に連結でき、また、切欠き１４６及び１４７により、底壁板１６及び下部水平フランジプレート１１２の横方向外側への多少の突出を許容でき、また、下部水平フランジプレート１１２上への箱体１７の載置後に、底壁板１６と下部水平フランジプレート１１２との重ね合わせ面１５１が多少横方向に突出しても、この突出を許容でき、更に、当該載置後に、切欠き１４６及び１４７によって形成される空間１４５を利用して、重ね合わせ面１５１に溶接を施すことができ、而して、底壁板１６と下部水平フランジプレート１１２とを、高力ボルト１１３に加えて、この溶接によっても相互にしっかりと固着できるようになる。
二面摩擦接合を行う下部側端ガセットプレート１３５並びに下部最外側端スプライスプレート１３６及び１３７を有する下連結手段８の場合、図２１及び図２２に示すように、下部側端内スプライスプレート１０５及び１０６、下部側端外スプライスプレート片１０９及び１１０並びに高力ボルト１１１を省いて実施してもよく、また、下部側端下ガセットプレート片１４２の下縁１５２を、取付け板１４の上面１５３に溶接することなしに、取付け板１４の上面１５３から浮かせてもよい。
上記の例では、抵抗板本体２７に抵抗板フランジプレート２８を設けたが、図２３及び図２４に示すように、斯かる抵抗板フランジプレート２８を省略して抵抗板１８を具体化してよい。
図２３及び図２４に示す抵抗板１８を用いる場合には、上連結手段７は、天井梁３側の取付け板１３に溶接等により固着された天井梁側ガセットプレート６５と、天井梁側ガセットプレート６５と抵抗板本体２７の上部とをその両側面から挟持した少なくとも一対、本例では三対の上部スプライスプレート７１及び７２と、天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板本体２７の上部を間にして上部スプライスプレート７１及び７２を共締めした高力ボルト６８とを具備していてもよく、斯かる上連結手段７でも、一対の上部スプライスプレート７１及び７２は、高摩擦面７５が天井梁側ガセットプレート６５及び抵抗板本体２７の上部に接触して配されている高摩擦鋼板からなっているのが好ましい。
抵抗板１８を互いに隙間８６をもって対峙した二枚の幅広の抵抗板本体８１及び８２を具備して構成する場合には、図２５に示すように、上連結手段７の高力ボルト６８により、抵抗板本体８１及び８２間に配された隙間保持板８５を、上部スプライスプレート７１及び７２と共に共締めするとよい。
更に、上連結手段７に対しては、上記した下連結手段８の種々の例と同等の構成を適用することができる。
例えば、図２６に示すように、抵抗板１８を抵抗板本体２７と、抵抗板本体２７の上縁に溶接等により固着された上部水平フランジ１６１とから構成し、天井梁側ガセットプレート６５の下縁に上部水平フランジ１６２を溶接等により固着し、これら重ね合わされた両上部水平フランジ１６１及び１６２を互いに高力ボルト１６３により共締めして、図１１に示す下連結手段８と同様な上連結手段７を具体化してもよい。
また建物１は、図２７及び図２８に示すように、一端部１７１が天井梁３側の取付け板１３にボルト１７２により固定されていると共に、他端部１７３が地盤１７４の基礎１７５にアンカーボルト１７６により固定されて、且つ箱体１７を間にして鉛直方向Ｖに立設された二対の補強フレーム手段１７７を具備していてもよい。
各対における各補強フレーム手段１７７は、天井梁３側及び床梁３側の取付け板１３及び１４の夫々にボルト１７２により固定された補強フレーム１８１と、取付け板１３及び１４の夫々にボルト１７２により固定された補強フレーム１８２と、最下位の階の床梁３側（地盤１７４側からは天井梁３側）の取付け板１３及び基礎１７５にボルト１７２及びボルトアンカーボルト１７６により固定された補強フレーム１８３とを具備しており、補強フレーム１８１、１８２及び１８３の夫々は角部材からなっている。
斯かる補強フレーム手段１７７を設けることにより、地震等の振動に起因する柱２の変形で、天井梁３側と床梁３側とに方向Ｒの回転モーメントが生じても、この回転モーメントを補強フレーム手段１７７で確実に受容できる結果、回転モーメントよる天井梁３及び床梁３の方向Ｒの揺動を回避でき、制震手段６の制震機能を所望に発現できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明にしたがう制震構造物の一具体例の全体概図、
図２は、図１に示す例の所定階における一つの柱の部位と、この部位に適用された制震手段との正面図、
図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図、
図４は、図２に示すＶＩ−ＶＩ線矢視断面図、
図５は、図２に示すＶ−Ｖ線矢視断面図、
図６は、図１に示す例の一部拡大図、
図７は、図６に示すＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図、
図８は、図１に示す例の変形例の断面説明図、
図９は、図１に示す例における下連結手段の他の例の説明図、
図１０は、図９に示すＸ−Ｘ線矢視断面図、
図１１は、図１に示す例における下連結手段の更に他の例の説明図、
図１２は、図１１に示す例の一部拡大図、
図１３は、図１２に示すＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図、
図１４は、図１１に示す下連結手段の他の例の説明図、
図１５は、図１に示す例における下連結手段の更に他の例の説明図、
図１６は、図１５に示す例の一部拡大図、
図１７は、図１５に示す例の一部分解斜視図、
図１８は、図１に示す例における下連結手段の更に他の例の説明図、
図１９は、図１８に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線矢視断面図、
図２０は、図１８に示す例の側面図、
図２１は、図１８に示す下連結手段の他の例の説明図、
図２２は、図２１に示す例の側面図、
図２３は、図１に示す例における上連結手段の他の例の説明図、
図２４は、図２３に示すＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線矢視断面図、
図２５は、図１に示す例における上連結手段の更に他の例の説明図、
図２６は、図１に示す例における上連結手段の更に他の例の説明図、である。
図２７は、図１に示す例における補強フレームを付加した例の全体図、
図２８は、図２７に示すＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩ線矢視断面図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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