(57)【要約】【課題】  せん断パネル型ダンパーのダンパーウェブを、ガセットプレートと同一面にして段積みしてフレーム横梁に取付けてあるため、当該ダンパーの取付け部にせん断力以外に曲げモーメントが作用して取付け構造を複雑なものにすると共に、フレーム横梁の曲げ剛性が小さい場合はフレーム横梁の強度にも悪影響を与える。【解決手段】  ダンパーウェブをガセットプレートと同一面にして段積みするのではなく、ダンパーウェブを構造物のフレーム（例えばフレーム横梁）に重ねて固定し、そのダンパーウェブにガセットプレートを直角又はほぼ直角に固定した。この場合、ダンパーウェブとガセットプレートが予め組み立てられているせん断パネル型ダンパーを使用することも、個別のダンパーウェブとガセットプレートを現場でフレーム横梁に取付けることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物のフレームのブレースガセット部へのせん断パネル型ダンパーの取付け構造において、せん断パネル型ダンパーのダンパーウェブが構造物のフレームに重ねて固定され、ガセットプレートが前記ダンパーウェブに直角又はほぼ直角に固定されたことを特徴とする構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造。
【請求項２】
請求項１記載の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造において、せん断パネル型ダンパーが、予め、ダンパーウェブにガセットプレートが直角又はほぼ直角に固定されたものであり、そのダンパーウェブが構造物のフレームに重ねて固定されたことを特徴とする構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造。
【請求項３】
構造物のフレームに重ねて固定するダンパーウェブに、ガセットプレートが直角又はほぼ直角に固定されたことを特徴とするせん断パネル型ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件発明は建築物の鉄骨や橋梁といった構造物の耐震性向上のために、構造物のフレームにせん断パネル型ダンパーを取付ける場合の構造と、せん断パネル型ダンパーそのものの構造に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
構造物の耐震性向上の目的で、図１１（ａ）、（ｂ）のように、構造物のフレーム横梁や橋梁の横支材等（以下、「フレーム横梁」という）ＡとガセットプレートＢとの間（ブレースガセット部）にせん断パネル型ダンパーＣを取付ける場合がある。せん断パネル型ダンパーＣは図１１（ｂ）のように、上下二枚のベースプレートＤ間にダンパーウェブＥが配置固定され、ダンパーウェブＥの両側面にフランジプレートＦが配置固定され、下方のベースプレートＤの下にダンパーウェブＥと同一面にしてガセットプレートＢが取付けられている。ダンパーウェブＥには延性が極めて高い低降伏点鋼を用いて履歴型ダンパーとして、常時の横力ＰH（図１２）に対しては弾性範囲内の高い剛性で抵抗するが、大規模地震時には、せん断塑性変形によりエネルギー吸収して地震力を減衰させることができるようにしてある。
【０００３】
図１１（ａ）、（ｃ）は構造物のフレーム横梁Ａへの図１１（ｂ）のせん断パネル型ダンパーＣの取付け構造の一例である。この取付け構造では、ダンパーウェブＥとガセットプレートＢが同一面に段積みされ、ガセットプレートＢにブレース材Ｇ（図１１（ａ））が取付けられている。この段積み構造では、フレーム横梁Ａが横力ＰH（図１３）を受けて変形しようとするのに対してブレース材Ｇが抵抗し、この時、せん断パネル型ダンパーＣがせん断変形してエネルギー吸収が行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１１（ａ）の取付け構造では、ブレース材Ｇの軸心交点とフレーム横梁Ａとの間に、せん断パネル型ダンパーＣを段積みして組み込んだ事による大きな偏心量eが生じるため、横力ＰHが作用すると曲げモーメント（Ｍ＝ＰH×ｅ）が常に発生することになる（図１３）。この結果、せん断パネル型ダンパーＣの取付け部には、せん断力以外に曲げモーメントが作用して取付け構造を複雑なものにすると共に、フレーム横梁Ａの曲げ剛性が小さい場合はフレーム横梁Ａの強度にも悪影響を与えることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本件発明の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造は、請求項１記載のように、せん断パネル型ダンパーのダンパーウェブが構造物のフレームに重ねて固定され、そのダンパーウェブにガセットプレートが直角又はほぼ直角に固定された構造である。
【０００６】
本件発明の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造は、請求項２記載のように、予め、ダンパーウェブにガセットプレートが直角又はほぼ直角に固定されたせん断パネル型ダンパーが使用され、そのダンパーウェブが構造物のフレームに重ねて固定された構造とすることもできる。
【０００７】
本件発明の構造物に取付けられるせん断パネル型ダンパーは、請求項３記載のように、構造物のフレームに重ねて固定されるダンパーウェブに、ガセットプレートが直角又はほぼ直角に固定されたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本件出願の請求項１記載の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造は、せん断パネル型ダンパーのダンパーウェブを構造物のフレームに重ねて固定し、ガセットプレートをダンパーウェブにそれと同一面ではなく直角又はほぼ直角に取付けてあるので、横力を受けたときの偏心（図１１のような偏心）がなくなり、せん断パネル型ダンパーに曲げモーメントが生じることがなく、フレ一ムに悪影響が及ばず、耐震性が大幅に向上するという効果がある。
【０００９】
本件出願の請求項２記載の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造は、予め、ダンパーウェブにガセットプレートを直角又はほぼ直角に取付けたせん断パネル型ダンパーのダンパーウェブを、構造物のフレームに重ねて固定して、ダンパーウェブとガセットプレートが同一面となる段積み構造ではなく、ダンパーウェブをフレームと同一面、ガセットプレートをダンパーウェブと直角又はほぼ直角にしてあるので、次のような効果もある。
（１）せん断パネル型ダンパーの現場施工が容易になる。
（２）ブレース材が既に組み込まれたフレーム構造に、せん断パネル型ダンパーを追加する場合でも、ブレース材を交換することなく、ブレースガセット部の既存のせん断パネル型ダンパーの取替えで済ませることができるため、補修工事が大掛かりにならず、手軽に、迅速に行うことができ、災害時などの緊急性に対応できる。
【００１０】
本件出願の請求項３記載のせん断パネル型ダンパーは、予め、ガセットプレートをダンパーウェブにそれと同一面ではなく直角又はほぼ直角に取付けてあるので、次のような効果がある。
（１）ダンパーウェブを構造物のフレームに重ねて取付けるだけで、ダンパーウェブとガセットプレートが同一面となる段積み構造ではなく、ダンパーウェブがフレームと同一面、ガセットプレートがダンパーウェブと直角又はほぼ直角になるので、請求項１、２の取付け構造の場合と同様の効果が得られる。
（２）橋梁の大規模地震に対する耐震補強は特に危急な課題であるが、本件発明のせん断パネル型ダンパーはブレースガセット部に手軽、迅速に取付けることができるため緊急時に対応できる。また、取付け後の耐震性が大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（せん断パネル型ダンパーの実施形態１）
特許請求の範囲では、構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の記載を、せん断パネル型ダンパーの記載よりも先にしてあるが、以下の説明では、説明の便宜上、構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の説明に先立って、せん断パネル型ダンパーについて説明する。
【００１２】
図２（ａ）に本件発明のせん断パネル型ダンパーの一例を示す。このせん断パネル型ダンパー１は、予め、工場とか他の場所で組み立てられおり、板状のダンパーウェブ２の両側面と幅方向中央部に板状の縦補剛材３が縦向きで直角に配置され、溶接とか他の手段でダンパーウェブ２に固定されている。左右の縦補剛材３間であって、ダンパーウェブ２の上下にはＬ字型の二枚の横補剛材４が配置され、ダンパーウェブ２に溶接とか他の手段で固定されている。上下の横補剛材４の間には縦方向中程には一枚のガセットプレート５が横向きで直角に突き合わされ、溶接等の手段で固定されて、ダンパーウェブ２とガセットプレート５が同一面ではなく直角になっている。ダンパーウェブ２とガセットプレート５は直角ではなく、多少傾斜したほぼ直角とすることもできる。ガセットプレート５は横補剛材４よりも幅の広い板であり、横補剛材４よりも前方まで突出している。ダンパーウェブ２には低降伏点鋼を使用して履歴型ダンパーとすることにより、常時の横力に対しては弾性範囲内の高い剛性で抵抗するが、大規模地震時には、せん断塑性変形によりエネルギー吸収して地震力を減衰させることができるようにしてある。二枚の横補剛材４には多数の止め孔７が間隔をあけて開口され、ガセットプレート５の前端コーナーに止め孔８が開口されている。
【００１３】
（せん断パネル型ダンパーの実施形態２）
図４（ａ）に本件発明のせん断パネル型ダンパーの他の例を示す。このせん断パネル型ダンパー１も、予め、工場とか他の場所で組み立てられている。その基本構成は図２（ａ）のせん断パネル型ダンパーと同じであり、異なるのは図２（ａ）ではガセットプレート５が一面（枚）であるのに対して、図４（ａ）ではガセットプレート５を二面（枚）にしたことである。図４（ａ）では、板状のダンパーウェブ２の両側面と幅方向中央部に板状の縦補剛材３が縦向きで直角に配置され、溶接とか他の手段でダンパーウェブ２に固定されている。三枚の縦補剛材３とダンパーウェブ２の上面と下面には板状の横補剛材４が横向きに配置され、溶接とか他の手段で縦補剛材３とダンパーウェブ２に固定されている。上下二枚の横補剛材４の間には二枚のガセットプレート５が上下に離して配置され、ダンパーウェブ２に横向きで直角に突き合わされて、溶接とか他の手段でダンパーウェブ２に固定されている。このガセットプレート５も横補剛材４よりも幅の広い板であり、横補剛材４よりも前方まで突出している。このダンパーウェブ２にも低降伏点鋼を使用して履歴型ダンパーとし、常時の横力に対しては弾性範囲内の高い剛性で抵抗するが、大規模地震時にはせん断塑性変形によりエネルギー吸収して地震力を減衰させることができるようにしてある。上下の横補剛材４には多数の止め孔７が間隔をあけて開口され、ガセットプレート５の前端コーナーには止め孔８が開口されている。
【００１４】
（構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の基本形態）
本件発明の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の基本形態を図１（ａ）、（ｂ）に示す。この取付け構造は、せん断パネル型ダンパー１のダンパーウェブ２を構造物のフレームの一部（例えば建築物の場合はフレーム横梁、橋梁の場合は横支材）９に重ねて（同一面にして）固定し、そのダンパーウェブ２の下にガセットプレート５を縦向きに直角に固定し、ガセットプレート５にブレース材（橋梁の水平設置の場合は横構）１０を取付けてある。ブレース材１０にはＴ型鋼、Ｉ型鋼、Ｌ型鋼、Ｈ型鋼といった任意形状の鋼材が使用される。
【００１５】
（構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の実施形態１）
本件発明の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の実施形態の一例を図２（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）に示す。この取付け構造は図２（ａ）に示す本件発明のせん断パネル型ダンパー１のダンパーウェブ２が、Ｉ型のフレーム横梁９の横支材ウェブ９ａの片面に重ねて配置され、高力ボルト１１で固定されて、ガセットプレート５がダンパーウェブ２の下方に直角に突設されている。ガセットプレート５にはＴ型鋼のブレース材１０が高力ボルト１１で取付けられている。この場合、ブレース材１０にはＩ型鋼、Ｌ型鋼、Ｈ型鋼といった任意形状の鋼材を使用することができる。
【００１６】
（構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の実施形態２）
本件発明の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の他の実施形態を図４（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）に示す。この取付け構造は図４（ａ）に示す本件発明のせん断パネル型ダンパー１のダンパーウェブ２を、Ｉ型のフレーム横梁９の横支材ウェブ９ａの片面に重ねて配置し、高力ボルト１１で固定して、ガセットプレート５をダンパーウェブ２の下方に直角に突設させてある。上下２枚のガセットプレート５の間にＩ型鋼のブレース材１０の端部が挟まれて、高力ボルト１１で固定されている。この場合も、ブレース材１０にはＩ型鋼、Ｌ型鋼、Ｈ型鋼といった任意形状の鋼材を使用することができる。
【００１７】
（構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の実施形態３）
図２（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）の構造物へのせん断パネル型ダンパー取付け構造は、予め、工場とか他の場所で組み立てられているせん断パネル型ダンパーをフレーム横梁９に取付けた例であるが、本件発明では、予め、組み立てられていない個々のダンパーウェブ２、縦補剛材３、横補剛材４、ガセットプレート５を現場で、鉄骨や橋梁等の構造材に取付けて、図２（ｂ）、図３（ｂ）と同様の取付け構造とすることもできる。
【００１８】
（せん断パネル型ダンパー設置箇所の説明１）
本件発明のせん断パネル型ダンパーは構造物の必要箇所に取付ける（設置する）ことができる。図６にビル鉄骨の側面図を示す。このビル鉄骨の場合は、柱１２と梁１３の間に横力に抵抗するために設けられるブレース材１０の交点のガセット部分に、本件発明のせん断パネル型ダンパー１を設置してある。
【００１９】
（せん断パネル型ダンパー設置箇所の説明２）
本件発明のせん断パネル型ダンパーは、例えば図７（ａ）に示す上路式アーチ橋１５に設置することもできる。図７（ａ）は上路式アーチ橋の側方斜視図を示す。この上路式アーチ橋１５の場合は設置可能な箇所が多数あるため、設置にあたっては耐震解析を行った上で効果のある箇所を選んで設置することになる。
【００２０】
図７（ｂ）は上路式アーチ橋１５の補剛桁の横構システムを示すものであり、補剛桁１６と横桁１７の交点と、横桁１７との間に架設されたブレース材１０の交点のガセット部分に本件発明のせん断パネル型ダンパー１を設置した例である。
【００２１】
図７（ｃ）は上路式アーチ橋１５の対傾構の横構システムを示すものであり、支柱１８と横支材１９の交点と、横支材１９との間に架設されたブレース材１０の交点のガセット部分に本件発明のせん断パネル型ダンパー１を設置した例である。
【００２２】
図７（ｄ）は上路式アーチ橋１５のアーチリブの横構システムを示すものであり、アーチリブ２０と横支材２１の交点と、横支材２１との間に架設されたブレース材１０の交点のガセット部分に本件発明のせん断パネル型ダンパー１を設置した例である。
【００２３】
図６、図７（ｂ）〜（ｄ）のいずれの場合も、本件発明の取付け構造にすれば、既設橋梁のガセット部分を交換するだけで容易にせん断パネル型ダンパーを設置することができる。また、新設橋梁の場合も同様の取付け構造で設置することができる。
【００２４】
（せん断パネル型ダンパーの作用）
本件発明のせん断パネル型ダンパー１をフレーム横梁９に、図２（ｂ）、図３（ａ）、（ｂ）、図４（ｂ）、図５（ａ）、（ｂ）のように取付けた構造では、図８のように、フレーム横梁９を介してダンパーウェブ２に横力ＰHが作用すると、ガセットプレート５の位置が横変位δHしてダンパーウェブ２がせん断変形するのでエネルギーが吸収される。
【００２５】
（従来型のダンパー取付け構造と、本件発明のダンパー取付け構造の比較）
図９（ａ）、（ｂ）に、横支材（図７（ｄ）の横支材）２１に、ブレース材（図７（ｄ）の下横構）１０をひし形形状に架設した場合の例を示す。図９（ａ）に横支材２１とブレース材１０との間に従来型せん断パネルダンパーＣを段積み状態で取付けた場合、図９（ｂ）に本件発明のせん断パネル型ダンパー１を本発明の取付け構造で取付けた（重ねて固定した）場合の変形の様子の解析結果を示す。ここで、横支材２１の断面はアーチ橋のＩ断面を想定しており、せん断パネル型ダンパーの剛性は両タイプとも等しくなるように設定されている。図９（ａ）の場合は従来型のせん断パネル型ダンパーＣを取付けたことにより発生した５００ｍｍの偏心量のために、横支材２１に曲げモーメントが作用して横支材２１が局所的に曲げられて回転して（捩れて）いる。これによって、パネル全体のせん断剛性が低下するため、たわみ量も３３．３ｍｍと、本件発明のせん断パネル型ダンパーの６．３ｍｍ（図９（ｂ））に比べて大きくなっている。一方、図９（ｂ）場合はせん断パネル型ダンパー１の取付け位置で軸心の偏心がないので、設計における仮定通りの変形を示している。図９（ａ）、（ｂ）中の数値の単位はｍｍである。
【００２６】
図１０には従来のせん断パネル型ダンパーＣを取り付けた場合の横支材２１の曲げモーメント図を示す。この図から明らかなように、横支材２１のみに大きな曲げモーメントが生じている。この曲げモーメントによる横支材２１の応力は許容応力をはるかに上回る大きなものとなっており、曲げ剛性の小さなＩ断面の横梁ではこのような取付け方法に問題があることを示している。一方、本件発明のせん断パネル型ダンパーではこのような曲げモーメントが一切生じない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本件発明のせん断パネル型ダンパー取付け構造の基本を示す正面概略図、（ｂ）は（ａ）のａ−ａ断面図。
【図２】（ａ）は本件発明のせん断パネル型ダンパーの一例（ガセットプレートが１面の場合）を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のせん断パネル型ダンパー取付け構造の説明図。
【図３】（ａ）は図２（ｂ）のせん断パネル型ダンパー取付け構造のａ−ａ断面図、（ｂ）は同取付け構造の平面図。
【図４】（ａ）本件発明のせん断パネル型ダンパーの他の例（ガセットプレートが２面の場合）を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のせん断パネル型ダンパー取付け構造の説明図。
【図５】（ａ）は図４（ｂ）のせん断パネル型ダンパー取付け構造のａ−ａ断面図、（ｂ）は同取付け構造の平面図。
【図６】ビル鉄骨への本件発明のせん断パネル型ダンパーの設置箇所を示す正面概略図。
【図７】（ａ）は上路式アーチ橋の概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部分に本件発明のせん断パネル型ダンパーを設置した場合の説明図、（ｃ）は（ａ）のＢ部分に本件発明のせん断パネル型ダンパーを設置した場合の説明図、（ｄ）は（ａ）のＣ部分に本件発明のせん断パネル型ダンパーを設置した場合の説明図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本件発明のせん断パネル型ダンパーにおけるダンパーウェブのせん断変形状況の側面説明図であり、（ａ）はガセットプレートが１面の場合の説明図、（ｂ）はガセットプレート２面の場合の説明図。
【図９】（ａ）、（ｂ）はひし形形状の横構パネルの変形説明図であり、（ａ）は従来のせん断パネル型ダンパー取付け構造の場合の変形説明図、（ｂ）は本件発明のブレースガセット部へのせん断パネル型ダンパー取付け構造の場合の変形説明図。
【図１０】従来のせん断パネル型ダンパー取付け構造の場合の曲げモーメントの説明図。
【図１１】（ａ）は従来のせん断パネル型ダンパー取付け構造の正面図、（ｂ）は（ａ）の取付け構造に使用されるせん断パネル型ダンパーの斜視図、（ｃ）は（ａ）のせん断パネル型ダンパー部分の説明図。
【図１２】従来のせん断パネル型ダンパーにおけるダンパーウェブのせん断塑性変形によるエネルギー吸収の説明図。
【図１３】従来のせん断パネル型ダンパー取付け構造の説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１  せん断パネル型ダンパー
２  ダンパーウェブ
３  縦補剛材
４  横補剛材
５  ガセットプレート
７  止め孔
８  ガセットプレートの止め孔
９  フレーム横梁（横支材）
９ａ  フレーム橋梁の横支材ウェブ
１０  ブレース材（横構、下横構、上横構）
１１  高力ボルト
１２  柱
１３  梁
１５  上路式アーチ橋
１６  補剛桁
１７  横桁
１８  支柱
１９  横支材
２０  アーチリブ
２１  横支材
【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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