(57)【要約】【課題】 エネルギー吸収部材を特殊な設置構造とすることで、建物の窓などの開口部やドアがある場合でも、視覚的、または人が移動する上で邪魔にならない設置ができ、設計の自由度を向上した建築構造物の制振構造を提供する。【解決手段】柱、梁で構成されるであって、隣り合う柱２の中間部位における梁３に束８を設け、この束８と柱２の間で、かつ、窓あるいは扉、開口部などの建築部材を回避した部位に、エネルギー吸収用の芯材１７を被覆鋼管１５等からなる座屈拘束部材で座屈拘束してなる振動エネルギー吸収部材１０を水平に設置し、当該振動エネルギー吸収部材１０の一端部を前記束８を固着し他端部を柱２に固着したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱、梁で構成される建築構造物の制振構造であって、前記梁に束を設け、この束と前記柱の間に振動エネルギー吸収部材を水平に設置しことを特徴とする建築構造物の制振構造。
【請求項２】
前記振動エネルギー吸収部材は、座屈拘束ブレース、粘弾性体ダンパー、オイルダンパー等のブレース型デバイスであることを特徴とする請求項１記載の建築構造物の制振構造。
【請求項３】
前記束は、前記梁の上下両側またはその何れか一方に設け、前記振動エネルギー吸収部材は、前記束の両側または片側と前記柱の間に設置したことを特徴とする請求項１記載の建築構造物の制振構造。
【請求項４】
前記振動エネルギー吸収部材は、窓、扉、開口部などの建築部材を回避した部位に設置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の建築構造物の制振構造。
【請求項５】
前記振動エネルギー吸収部材は、空調設備が納められたペリメーターゾーンに設置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の建築構造物の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物の骨組を構成する鉄骨造柱・梁を地震力等の水平力に抵抗させ、制振することができる耐震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近構築される建築構造物は、耐震構造としたものが多い。それに用いられる制振部材についても構成および設置態様が種々あり、その従来例を図１２〜図１３によって説明する。
【０００３】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、制振ブレース１を用いたブレースタイプの制振構造である。この制振ブレース１は、低降伏点鋼からなるエネルギー吸収用芯材を緩衝材（アンボンド材）を介して鋼管等の座屈拘束部材で座屈拘束して構成されている。そして、図（ａ）では、前記の制振ブレース１を鉄骨造の柱２と梁３の軸組みに対角線上に設置している。図（ｂ）では、２本の制振ブレース１を柱２と梁３の軸組みに方杖状に設置している。図（ｃ）では、２本の制振ブレース１を柱２と梁３の軸組みに筋交い状に設置している。
【０００４】
図１２（ａ）〜（ｃ）何れの場合も、鉄骨造の柱２と梁３に一定以上の水平力が作用するとき、制振ブレース１に伸長力が作用して、低降伏点鋼からなるエネルギー吸収用芯材が降伏することで、建物の揺れを制するものである。制振ブレース１の構造例としては、特開平１１−２８０２９４号公報や特開２００２−１４６９０５号公報がある。
【０００５】
図１３は、上下階の梁３ａ，３ｂの間に粘弾性ダンパー４を設置した壁タイプの制振構造例を示す。この粘弾性ダンパー４は、建築物の構造骨組に間柱状に設置し、上下階の梁３ａ、３ｂに作用する水平方向の振動を粘弾性ダンパー４に伝えて減衰させている。粘弾性ダンパー４は、上階側の梁３ａから延びた上部分割部材４ａと一体の鋼板５ａと下階側の梁３ｂから延びた下部分割部材４ｂと一体の鋼板５ｂとが交互に噛み合っていて、その間に粘弾性体を装着して構成されている。
【０００６】
図１３の壁タイプの粘弾性ダンパー４によると、鉄骨造の柱２と梁３に一定以上の水平力が作用するとき、その水平力は上下の梁３ａ、３ｂから鋼板５ａ、５ｂを介して粘弾性体６に伝わり、粘弾性６をせん断変形させながら上下の鋼板５ａ、５ｂがずれ動くことで柱、梁接合部７が変位し、柱２と上下の梁３ａ、３ｂと制振間柱４は図１３（ｂ）の２点鎖線のように変形することで、徐々に振動が減衰される。粘弾性ダンパー４の構造例としては、特開２００２−２５６７２８号公報がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２８０２９４号公報
【特許文献２】特開２００２−１４６９０５号公報
【特許文献３】特開２００２−２５６７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１２、図１３に示した、ブレースタイプや壁タイプの制振部材（エネルギー吸収部材）は、建物の窓などの開口部やドアがある場合は、視覚的、または人が移動する上で邪魔になってしまうため、その場合は、（１）エネルギー吸収部材を設置しないか、（２）ドアの位置をずらすか、（３）エネルギー吸収部材を複雑に設置しなくてはならない。このように、一つの建物において、エネルギー吸収部材を設置できる場所は建築計画上少なく、意匠的にエネルギー吸収部材を見せたくない場合は、エレベータやトイレ、給湯室、階段等のコア部の壁等にしか設置できないため、設計上の自由度が少ないという問題があった。
【０００９】
本発明は、前記の問題を解決した建築構造物の制振構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するため本発明は次のように構成した。
【００１１】
第１発明は、柱、梁で構成される建築構造物の制振構造であって、前記梁に束を設け、この束と前記柱の間に振動エネルギー吸収部材を水平に設置しことを特徴とする。
【００１２】
第２発明は、第１発明において、前記振動エネルギー吸収部材は、座屈拘束ブレース、粘弾性体ダンパー、オイルダンパー等のブレース型デバイスであることを特徴とする。
【００１３】
第３発明は、第１または第２発明において、前記束は、前記梁の上下両側またはその何れか一方に設け、前記振動エネルギー吸収部材は、前記束の両側または片側と前記柱の間に設置したことを特徴とする。
【００１４】
第４発明は、第１〜第３発明において、前記振動エネルギー吸収部材は、窓、扉、開口部などの建築部材を回避した部位に設置されていることを特徴とする。
【００１５】
第５発明は、第１〜第３発明において、前記振動エネルギー吸収部材は、空調設備が納められたペリメーターゾーンに設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、鉄骨柱・梁構造における柱の中間部位において、梁に束を設け、束を介して柱との間に水平にエネルギー吸収部材を水平に設置し、鉄骨柱・梁に作用する水平力を制振するようにしたので、（１）エネルギー吸収部材が設置可能な場所が多くなり、意匠設計・構造設計の自由度が広がる、（２）束の動きでエネルギー吸収部材の変位を増幅できるので、エネルギー吸収部材を効果的に使用できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に本発明の実施形態を図を参照して、詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る建築構造物の制振構造の概要図と、地震発生時の構造骨組の減衰作用の説明図である。同図（ａ）には、柱２と梁３が柱、梁接合部７で組まれた構造骨組において、上階の梁３と下階の梁３の各梁のそれぞれの上下側で、かつ、隣り合う柱２の中間位置には束８が設けられていて、束８と柱２との間には本発明に係る振動エネルギー吸収部材１０が設置されていて、これにより建築構造物の制振構造が構築されている。
【００１９】
前記の制振構造において、鉄骨造の柱２と梁３に一定以上の水平力が作用するとき、柱、梁接合部７が変位して、柱２と上下の梁３は図１（ｂ）の点線のように変形し、このとき、束８と柱２の間に設置した振動エネルギー吸収部材１０には、引張力と圧縮力が交互に作用し、小地震から大地震対して振動エネルギー吸収部材１０における制振部材（詳細は後述する）によりエネルギーを吸収して建物に対する制振作用を奏するものである。
【００２０】
図２〜図５は、前記振動エネルギー吸収部材１０の設置例を示す側面図で、図２は図１（ａ）と同様に、梁３の上下側に束８を設け、この束８と両側の柱２の間に振動エネルギー吸収部材８を設置した例を示している。図３では、梁３の上側に束８を設け、この束８と両側の柱２の間に振動エネルギー吸収部材１０を設置した例を示している。図４では、梁３の下側に束８を設け、この束８と両側の柱２の間に振動エネルギー吸収部材１０を設置した例を示している。図２〜図４において、束８の左右何れか片側にのみ設置する場合もあるが、図示を省略する。
【００２１】
図２〜図５において、梁３の上部側には、コンクリートのスラブ１１が打設されて上階の床を構成しており、梁３の下部側は下階の天井部を構成している。束８の長さ（高さ）は制限されないが、振動エネルギー吸収部材１０は、建物の窓やドアを設置する部位を回避して設置するという条件がある。この条件を満たすためには振動エネルギー吸収部材１０は、梁３の近くに水平に設置することが求められる。この条件を満たし得るように、束８は、例えばH形鋼等を短寸法に切断したものを梁３に溶接接合して用いられる。
【００２２】
また、柱２、梁３に水平力が作用するとき、束８は、Ｏ点（図１ｂ、図２に示す）を中心先端部は左右に揺動し、その揺動が振動エネルギー吸収部材１０に引張力および圧縮力として交互に作用して制振作用が奏される。束８が揺動する際、その揺動ができるだけ増幅されて振動エネルギー吸収部材１０に引張力および圧縮力として伝達されるよう、当該振動エネルギー吸収部材１０は、束８の先端部に固着するのがよい。したがって、束８の先端部に十分な揺動を行わせるために、束８自体は必要な長さ（高さ）を確保するように設けられる。
【００２３】
図５には、本発明に係る振動エネルギー吸収部材１０の詳細構造が示されている。同図において、振動エネルギー吸収部材１０は、円筒の被覆鋼管１５で被覆したコンクリート層（図示省略）で低降伏点鋼製のプレートからなる芯材１７が座屈拘束され、芯材１７とコンクリート層の間には、適切な厚さのアンボンド層１８を有するエネルギー吸収本体部１９が構成されている。芯材１７は平板状または十字状でもよい。
【００２４】
さらに、エネルギー吸収本体部１９から露出している芯材１７の端部と柱２及び束３との間はガセットプレートによる接合手段９で接合されている。すなわち芯材１７の端部に固着された第１接合プレート３０と、柱２、束８に固着した第２接合プレート３１の端部同士が突き合わされ、各部材の側面にスプライスプレート２９を当てがいボルト２８で接合されている。
【００２５】
前記の構成において、柱２、梁３に水平力が作用するとき、その水平力による変位が束８の揺動により増幅して振動エネルギー吸収部材１０に伝達され効果的な制振作用を奏する。さらに、所定以上の水平力によって、低降伏点鋼材からなる芯材１７が降伏することで過大な地震等のエネルギーを吸収する。なお、芯材１７を構成する鋼材の降伏応力度に一定の制限があっても、それぞれの断面積及び長さを変えることで、エネルギー吸収能力を自由に設定でき、構造物の形状、架構等に対応するエネルギー吸収能力を得ることができる。
【００２６】
図６〜図１０は、振動エネルギー吸収部材１０と柱２、束８との結合手段を図２〜図５のガセットプレートタイプに代えてピン結合とした例を示す。振動エネルギー吸収部材１０の構成は図２〜図５と同じである。振動エネルギー吸収部材１０の設置態様は、図２と図６、図３と図７、図４と図８が対応する。
【００２７】
ピン結合部の詳細構造を図９、図１０に示すので以下これを説明する。図１０において、Ｈ形鋼からなる梁３のフランジに、同じくH形鋼からなる束８が立設され溶接１２にて固着されている。両側のフランジの外側には接合板１３が固着されており、両フランジ間にはスチフナ１４が設けられている。
【００２８】
振動エネルギー吸収部材１０は、円筒の被覆鋼管１５で被覆したコンクリート層１６で低降伏点鋼製のプレートからなる芯材１７が座屈拘束され、芯材１７とコンクリート層１６の間には、適切な厚さのアンボンド層１８を有するエネルギー吸収本体部１９が構成されている。
【００２９】
さらに、エネルギー吸収本体部１９から露出している芯材１７の両端に本体側接合部材２０が設けられ、この本体側接合部材２０は断面十字プレートからなる。本体側接合部材２０には、補助接合体２１における第１接合部２２が溶接１２などにより接合される。補助接合体２１は、さらに第２接合部２３を有し、振動エネルギー吸収部材１０の一端側（図９の例では右端側）においては、第２接合部２３は、束８に設けた接合板１３に連結ピン２４で結合されている。振動エネルギー吸収部材１０の他端側（図９の例では左端側）では、補助接合体２１の第２接合部２３は、柱２に設けた接合板１３と連結ピン２４で結合されている。
【００３０】
ピン結合タイプにおいても、柱２、梁３に水平力が作用するとき、連結ピン２４を介して水平力による変位が束８の揺動により増幅して振動エネルギー吸収部材１０に伝達され効果的な制振作用を奏する。
【００３１】
図１１（ａ）は、振動エネルギー吸収部材１０を扉２５の設置部位の上方部スペース２７に設置した例を模式図で示す。図１１（ｂ）は、振動エネルギー吸収部材１０を建物外周部において、空調設備を配置するペリメーターゾーン２６に設置した例を示す模式図である。
【００３２】
このように、本発明の実施形態によると、振動エネルギー吸収部材１０は、視覚的、または人が移動する上で邪魔にならい場所に設置できるので、（１）扉２５の位置をずらさなくてよい。（２）振動エネルギー吸収部材の設置態様を簡易化できる。（３）その結果、一つの建物における意匠設計・構造設計の自由度が広がる。さらに、（４）束８の動きでエネルギー吸収部材の変位を増幅できるので、振動エネルギー吸収部材１０を効果的に使用できるなどの実用上多くのメリットがある。
【００３３】
本発明において、振動エネルギー吸収部材１０は、座屈拘束ブレース以外に、粘弾性ダンパー、オイルダンパーでもよく、ブレース型デバイスであれば全てのタイプを使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】（ａ）は、本発明に係る建築構造物の制振構造の概要図と、地震発生時の構造骨組の減衰作用の説明図である。
【図２】振動エネルギー吸収部材の設置例の第１例の拡大図である。
【図３】振動エネルギー吸収部材の設置例の第２例の拡大図である。
【図４】振動エネルギー吸収部材の設置例の第３例の拡大図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は図２〜図４に示す振動エネルギー吸収部材の一例を示す正面図と平面図、（ｃ）、（ｄ）は、ガセットによる結合部の平面図と端面図である。
【図６】振動エネルギー吸収部材の設置例の第４例の拡大図である。
【図７】振動エネルギー吸収部材の設置例の第５例の拡大図である。
【図８】振動エネルギー吸収部材の設置例の第６例の拡大図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図６〜図８に示す振動エネルギー吸収部材の一例を示す正面図と平面図と中央部断面図である。
【図１０】振動エネルギー吸収部材と束との接合構造の一例を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、振動エネルギー吸収部材をドアの上部に設置した場合とペリメーターゾーンの設置した場合の説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は従来例を示し、制振ブレースを筋交状に設置したブレースタイプの制振構造の３例の説明図である。
【図１３】他の従来例を示し、粘弾性ダンパーを間柱状に設置した壁タイプの制振構造例の説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 制振ブレース
２ 柱
３ 梁
４ 粘弾性ダンパー
４a 上部分割部材
４ｂ 下部分割部材
５ａ 鋼板
５ｂ 鋼板
６ 粘弾性体
７ 柱、梁接合部
８ 束
９ ガセットによる接合手段
１０ 振動エネルギー吸収部材  
１１ スラブ
１２ 溶接
１３ 接合板  
１４ スチフナ  
１５ 被覆鋼管
１６ コンクリート層
１７ 芯材
１８ アンボンド層
１９ エネルギー吸収部材本体部
２０ 本体側接合部材
２１ 補助接合体
２２ 第１接合部
２３ 第２接合部
２４ 連結ピン
２５ 扉
２６ ペリメーターゾーン
２７ 上方部スペース
２８ ボルト
２９ スプライスプレート
３０ 第１接合プレート
３１ 第２接合プレート
【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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