(57)【要約】【課題】  曲げ柱ダンパーの設置スペースを必要最小限とする。【解決手段】  曲げ柱ダンパー１１の上端部および下端部をそれぞれ大梁４に対して剛接合する際、その曲げ柱ダンパーを大梁芯に対して偏芯させた状態で設置する。大梁および曲げ柱ダンパーをＨ形鋼とし、双方のＨ形鋼どうしを互いに直交させかつそれらのフランジどうしを当接させた状態で剛接合し、その接合部には鉛直リブと水平リブを設ける。あるいは、大梁と曲げ柱ダンパーとを閉鎖断面の中空箱形の頑強なブラケット３１を介して互いに直交する状態で剛接合し、ブラケットの内側にはダイヤフラム３２を設け、コンクリートを充填する。【選択図】      図６
2005133433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制震ダンパーとしての曲げ柱ダンパーを上下の大梁の間に設置するための構造であって、
曲げ柱ダンパーの上端部および下端部をそれぞれ大梁に対して剛接合する際、その曲げ柱ダンパーを大梁芯に対して偏芯させた状態で設置することを特徴とする曲げ柱ダンパーの設置構造。
【請求項２】
請求項１記載の曲げ柱ダンパーの設置構造であって、
大梁としてＨ形鋼を採用するとともに、曲げ柱ダンパーの少なくとも大梁に対する接合部をＨ形鋼により形成し、双方のＨ形鋼どうしを互いに直交させかつそれらのフランジどうしを当接させた状態でそれらＨ形鋼どうしを剛接合するとともに、
それらの接合部には、曲げ柱ダンパーのＨ形鋼のフランジと同一鉛直面に位置する鉛直リブと、大梁のＨ形鋼のフランジと同一水平面に位置する水平リブとを、双方のＨ形鋼のフランジおよびウェブに対して溶接することを特徴とする曲げ柱ダンパーの設置構造。
【請求項３】
請求項１記載の曲げ柱ダンパーの設置構造であって、
大梁としてＨ形鋼を採用するとともに、曲げ柱ダンパーの少なくとも大梁に対する接合部をＨ形鋼により形成し、それら双方のＨ形鋼どうしをブラケットを介して互いに直交する状態で剛接合するとともに、
前記ブラケットは、大梁の梁成と等しい高さを有するとともに曲げ柱ダンパーの柱幅と等しい幅を有する閉鎖断面の中空箱形をなし、そのブラケットの両側面に大梁のＨ形鋼を溶接するとともに、上下面に上下の曲げ柱ダンパーを溶接し、かつブラケットの内側には、大梁のＨ形鋼のウェブおよび曲げ柱ダンパーのＨ形鋼のウェブと同一鉛直面に位置する２枚のダイヤフラムを設けることを特徴とする曲げ柱ダンパーの設置構造。
【請求項４】
請求項３記載の曲げ柱ダンパーの設置構造であって、
ブラケットの内部における２枚のダイヤフラムの間にコンクリートを充填することを特徴とする曲げ柱ダンパーの設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時における建物の振動を吸収し減衰させる制震ダンパーに係わり、特に上下の大梁の間に曲げ柱の形態で設置される曲げ柱ダンパーの設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９９５年の阪神大震災以降、地震力を低減し建物の耐震安全性を大きく向上できる免震構造や制震構造が注目されている。中でも、制震構造は、免震構造のように免震ピットや特別なスペースを必要とせず、従来の耐震構造の延長上で設計でき、制震ダンパーのローコスト化も実現されつつあることから、今後広く普及する気運にある。
【０００３】
制震ダンパーの種類としては、曲げ柱型、ブレース型、壁型等があるが、建築計画を大きく阻害しない形態としては曲げ柱型が最も有利であり、図８にそのような曲げ柱型の制震ダンパー（曲げ柱ダンパー）の設置例を示す（特許文献１参照）。これは、上下の鋼材１，２の先端部どうしを粘弾性体（図示されず）を介して積層した構成の曲げ柱ダンパー３を採用し、その曲げ柱ダンパー３の上下の鋼材１，２の基端をそれぞれ上下の大梁４に対して剛接合することでそれら上下の大梁４の間に曲げ柱として設置するようにしたものである。図８における符号５は柱、６は小梁である。また、図８（ｂ）における破線は、外周部に適用した場合における外壁７の位置と、柱５および曲げ柱ダンパー３を隠蔽するための柱型８を示している。
【特許文献１】特開２０００−２７４１０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような曲げ柱ダンパー３によれば優れた制震効果が得られ、またそのような曲げ柱ダンパー３を設置するためのスペースはブレース型や壁型の制震ダンパーに比較すればさして必要とはしないのではあるが、それでもこのような曲げ柱ダンパー３を図８（ｂ）に示すように外周部に設置する場合にはそれなりの設置スペースを確保する必要があり、その点で改善の余地があった。
【０００５】
すなわち、上記のような曲げ柱ダンパー３は柱５と大梁４とにより囲まれる構面内に設置されるものであって、図８（ｂ）に示しているように大梁４の梁芯上に設置されるものであり、そのため、このような曲げ柱ダンパー３を外周部に設置する場合には外壁７との間に小さからぬ間隔があいてしまい、したがってそれを隠蔽するための柱形８が室内に大きく張り出してその分だけ室内有効面積が低減してしまうことから、そのようなスペースを可及的に小さくしたいという要請があった。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は曲げ柱ダンパーの設置スペースを必要最小限とすることのできる有効な設置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】
【０００７】
本発明は、制震ダンパーとしての曲げ柱ダンパーを上下の大梁の間に設置するための構造であって、曲げ柱ダンパーの上端部および下端部をそれぞれ大梁に対して剛接合する際、その曲げ柱ダンパーを大梁芯に対して偏芯させた状態で設置するようにしたものである。
【０００８】
本発明においては、大梁としてＨ形鋼を採用するとともに、曲げ柱ダンパーの少なくとも大梁に対する接合部をＨ形鋼により形成することが現実的であり、その場合には、双方のＨ形鋼どうしを互いに直交させかつそれらのフランジどうしを当接させた状態でそれらＨ形鋼どうしを剛接合すれば良い。そして、それらの接合部には、曲げ柱ダンパーのＨ形鋼のフランジと同一鉛直面に位置する鉛直リブと、大梁のＨ形鋼のフランジと同一水平面に位置する水平リブとを、双方のＨ形鋼のフランジおよびウェブに対して溶接することが好ましい。
【０００９】
あるいは、大梁と曲げ柱ダンパーとをブラケットを介して互いに直交する状態で剛接合することも可能であり、その場合には、ブラケットを大梁の梁成と等しい高さを有するとともに曲げ柱ダンパーの柱幅と等しい幅を有する閉鎖断面の中空箱形とし、そのブラケットの両側面に大梁のＨ形鋼を溶接するとともに、上下面に上下の曲げ柱ダンパーを溶接すれば良い。そして、ブラケットの内側には、大梁のＨ形鋼のウェブおよび曲げ柱ダンパーのＨ形鋼のウェブと同一鉛直面に位置する２枚のダイヤフラムを設けることが好ましく、さらにそれら２枚のダイヤフラムの間にはコンクリートを充填することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、曲げ柱ダンパーを大梁芯に対してずらして大梁の側部に対して剛接合することにより、従来のように曲げ柱ダンパーを大梁芯上に設けるという制約がなくなり、曲げ柱ダンパーを設置するうえでの建築計画上の自由度を向上させることができる。特に、曲げ柱ダンパーを外壁の位置に設ける場合には、曲げ柱ダンパーを外壁側に寄せて配置することが可能となって室内側への張り出しを最小限にでき、それにより室内有効空間を広く確保することが可能である。
【００１１】
また、本発明では、大梁と曲げ柱ダンパーとの接合部にはせん断力による曲げモーメントが捩りモーメントとして作用するが、接合部には充分な捩り耐力を支障なく確保できることはもとより、必要であれば接合部に水平リブや垂直リブを設けることで接合部における捩り剛性を充分に高めることができ、したがってそこでの相対回転を確実に拘束できて曲げ柱ダンパーを効果的に機能させることが可能である。
【００１２】
特に、接合部に閉鎖断面の中空箱状の頑強なブラケットを介装することで自ずと充分な接合強度を確保できるし、その内部に大梁および曲げ柱ダンパーのウェブに連なるダイヤフラムを設けたり、さらにはその内部にコンクリートを充填することにより、接合部の捩り剛性と捩り耐力を充分に高めることができる。さらに、ブラケットの形状や寸法、肉厚を調節することで接合部の設計を合理的に行うことが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１実施形態を図１〜図４に示す。本第１実施形態は、Ｈ形鋼からなる上下の大梁４の間に、図２に示すような曲げ柱ダンパー１１を設置する場合の適用例である。本実施形態における曲げ柱ダンパー１１は、鋼材系パネルのせん断降伏を利用するいわゆる鋼材系ダンパーであって、図１（ａ）に示すように各階において上下に分断された形態のＨ形鋼からなる曲げ柱１２，１３の間にせん断パネル１４を取り付けた形態のものであり、それら上下の曲げ柱１２，１３をそれぞれ上下の大梁４に対して剛接合することで、地震時の層間変形によってせん断パネル１４を降伏させるようにしたものである。図２に示すように、せん断パネル１４は軟鋼あるいは極軟鋼により形成されたもので、その片面には補強リブ１５が溶接されている。このせん断パネル１４は２枚１組として用いられて上下の曲げ柱１２，１３の端部を両面側から挟み込んだ状態でプレート１６を介してボルト締結され、これによりそれらせん断パネル１４によって上下の曲げ柱１２，１３どうしが連結されてその全体が曲げ柱として機能し、かつ地震時にはせん断パネル１４が降伏することで制震ダンパーとして機能するようになっている。
【００１４】
図８（ｂ）に示したように、従来においてはこの種の曲げ柱ダンパーは大梁４の梁芯上に設置されるのであるが、本第１実施形態では、図１（ｂ）に示すように、上記の曲げ柱ダンパー１１を大梁４の側部に対して設置してこの曲げ柱ダンパー１１を大梁４に対して偏芯（偏芯量ｅ）させた状態で設置するようにしている。
【００１５】
すなわち、図３〜図４に接合部の詳細を示すように、各階に設置する曲げ柱ダンパー１１どうしを上下方向に連続する一連のものとして形成し（つまり、ある階に設置する曲げ柱ダンパー１１における上側の曲げ柱１２と、その上階に設置する曲げ柱ダンパー１１における下側の曲げ柱１３とを一体に連続するものとし）、それら一連の曲げ柱１２，１３としてのＨ形鋼と、大梁４としてのＨ形鋼とを互いに直交させ、かつそれらのフランジ２０、２１どうしを当接させた状態でそれらＨ形鋼どうしを剛接合するようにしている。そして、その接合部には、図３（ｂ）に示すように曲げ柱１２，１３としてのＨ形鋼のフランジ２１と同一鉛直面に位置する鉛直リブ２２と、図３（ｃ）に示すように大梁４のＨ形鋼のフランジ２０と同一水平面に位置する水平リブ２３とを、双方のＨ形鋼のフランジ２０，２１およびウェブ２４，２５に対して溶接している。なお、符号２６は大梁の側部に小梁６を接合するためのガセットである。
【００１６】
上記の構造によって曲げ柱ダンパー１１を大梁４の側部に接合することにより、曲げ柱ダンパー１１と大梁４の双方のＨ形鋼のフランジ２０，２１とウェブ２４，２５および鉛直リブ２２と水平リブ２３とにより全体として頑強なボックス型の接合部が形成され、それにより自ずと充分な接合強度、捩り剛性、捩り耐力を確保できるものとなっている。勿論、偏芯させるとはいっても接合部の構造はさして複雑ではないし、接合部での溶接はエレクトロスラグ溶接が不要であって全て目視しながらの溶接作業が可能であり、品質管理上も何等問題がない。
【００１７】
そして、上記のように曲げ柱ダンパー１１を大梁４に対して偏芯させた状態で設置することにより、従来のように曲げ柱ダンパー１１を大梁４の梁芯上に設けるという制約がなくなり、したがって曲げ柱ダンパー１１を設置するうえでの建築計画上の自由度を向上させることができる。特に、図１（ｂ）に示すようにこの曲げ柱ダンパー１１を外周部に設置する場合には、曲げ柱ダンパー１１を従来よりも外壁７側に寄せて設置することができることになり、したがってそれを隠蔽するための柱形８の室内への張り出しを小さくすることができ、その分、従来に較べて室内有効面積を拡大することができることになる。
【００１８】
次に、本発明の第２実施形態を図５〜図７に示す。これは、第１実施形態と同様に上記の曲げ柱ダンパー１１を大梁４に対して偏芯させた状態で設置するものであるが、大梁４と曲げ柱ダンパー１１とをブラケット３１を介して互いに直交する状態で剛接合するようにしたものである。
【００１９】
図６に示すように、ブラケット３１は、大梁４の梁成と等しい高さを有するとともに曲げ柱ダンパー１１における曲げ柱１２，１３の柱幅と等しい幅を有する閉鎖断面の中空箱形の鋼材からなる頑強なもので、そのブラケット３１の両側面に大梁４としてのＨ形鋼を溶接するとともに、上下面に上下の曲げ柱１２，１３を溶接することで、実質的に第１実施形態の場合と同様の形態で大梁４と曲げ柱ダンパー１１とが偏芯する状態で接合されるようになっている。そして、ブラケット３１の内側には、大梁４のＨ形鋼のウェブ２４および曲げ柱１２，１３としてのＨ形鋼のウェブ２５と同一鉛直面に位置する２枚のダイヤフラム３２が設けられ、しかも図５（ｃ）に示すようにそれら２枚のダイヤフラム３２の間にはコンクリート３３が充填されている。
【００２０】
そのようなブラケット３１を介して大梁４と曲げ柱ダンパー１１とを接合すると、図７に模式的に示すように、曲げ柱ダンパー１１に作用するせん断力Ｑと大梁４に生じる反力Ｐとによる曲げモーメントが捩りモーメントＲとしてブラケット３１に作用するが、ブラケット３１は閉鎖断面であることから自ずと充分な捩り耐力を支障なく確保できるし、それに加えてブラケット３１の内部に大梁４と曲げ柱１２，１３のウェブ２４，２５に連なるダイヤフラム３２を設け、しかもそれらダイヤフラム３２の間にコンクリート３３を充填していることから、接合部における捩り剛性は充分に高められており、接合部での相対回転が確実に拘束されて曲げ柱ダンパー１１を効果的に機能させることができるものとなっている。
【００２１】
また、上記のようなブラケット３１を採用することにより、そのブラケット３１の形状や寸法、肉厚を調節することで接合部の設計を合理的に行うことが可能であり、特にブラケット３１の長さを調節することで偏芯量ｅを自由に設定することができる。
【００２２】
なお、本発明における曲げ柱ダンパー１１（曲げ柱型の制震ダンパー）は負担せん断力が頭打ちとなるものであり、特に上記実施形態において採用した鋼材系せん断ダンパーはせん断パネル１４がせん断降伏した後にはそれ以上に変形しても負担力が増加しなくなるという特性を有するものであり、したがってそのような鋼材系せん断ダンパーに取り合う部材や接合部の設計はその頭打ち荷重で検討すれば良く、経済的な部材断面で合理的な設計が可能となる。ただし、本発明はそのような鋼材系せん断ダンパーに限らず、例えば図８に示したような粘弾性ダンパー等の他の形式の制震ダンパーにも適用可能である。
【００２３】
また、上記実施形態における曲げ柱ダンパー１１は、本来の曲げ柱としての鋼材（Ｈ形鋼）を上下に分断してその中間部にダンパー本体部分であるせん断パネル１４を設けた構造としたが、大梁４に対して偏芯させた状態でその側部に剛接合できるものとする限りにおいて、曲げ柱ダンパーの形態やその構成部材の形状、素材、寸法等は任意であり、たとえばダンパー本体部分を曲げ柱の上端部や下端部に設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態である曲げ柱ダンパーの設置構造を示す図である。
【図２】同、曲げ柱ダンパーの要部を示す図である。
【図３】同、曲げ柱ダンパーと大梁との接合部を示す詳細図である。
【図４】同、斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態である曲げ柱ダンパーの設置構造を示す図であり、曲げ柱ダンパーと大梁との接合部を示す詳細図である。
【図６】同、斜視図である。
【図７】同、接合部の挙動を示す模式図である。
【図８】従来の曲げ柱ダンパーの設置構造を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
４  大梁
１１  曲げ柱ダンパー（制震ダンパー）
１２，１３  曲げ柱（Ｈ形鋼）
１４  せん断パネル
２０，２１  フランジ
２２  鉛直リブ
２３  水平リブ
２４，２５  ウェブ
３１  ブラケット
３２  ダイヤフラム
３３  コンクリート
【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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