(57)【要約】【課題】軸力に加えて柱梁架構の面外方向の力が作用するのを抑えることにより面内方向の水平力の吸収性能を低下させないで、地震時の揺れのエネルギーを効率良く吸収できるようにした制震装置を提供すること。【解決手段】ダンパー部材１２と梁２との間に設置されるせん断力伝達部材１４が下型部２４と上型部２６とで構成され、これらの互いに向かい合う面のそれぞれに、柱梁架構の面外方向に延びる凸条２４ａ（２６ａ）および凹条２４ｂ（２６ｂ）を柱梁架構の面内水平方向に沿って交互に形成し、これらの間で上下方向に凸条と凹条とを向かい合わせ、向かい合う凸条と凹条との間に隙間Ｓを設けてこれらを上下方向に噛み合わせることにより、下型部２４と上型部２６とが柱梁架構の上下方向および面外方向には相対的にスライド可能であるとともに柱梁架構の面内水平方向には相対的にスライド規制されて係合されているものとする。【選択図】図１
2013133602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の柱梁架構の上下の梁間に設置して建物に加わる振動エネルギーを吸収させるためのダンパー部材と、該ダンパー部材と上下の梁のうちの一方の梁との間に設置して梁−ダンパー部材間の水平方向のせん断力を伝達させるためのせん断力伝達部材と、を備え、前記せん断力伝達部材は、前記一方の梁とダンパー部材のうちの上側になる部材に固定される上型部と下側になる部材に固定される下型部とで構成され、該上型部および下型部が互いに向かい合わされており、該上型部および下型部の互いに向かい合う面のそれぞれには、前記柱梁架構の面外方向に延びる凸条および凹条が前記柱梁架構の面内水平方向に沿って交互に形成されており、該上型部−下型部間で上下方向に凸条と凹条とを向かい合わせ、向かい合う凸条と凹条との間に隙間を設けて該上型部および下型部を上下方向に噛み合わせることにより、該上型部および下型部が前記柱梁架構の上下方向および面外方向には相対的にスライド可能であるとともに前記柱梁架構の面内水平方向には相対的にスライド規制されて係合されていることを特徴とする制震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制震装置に関し、さらに詳しくは、建物の柱梁架構の上下の梁間に間柱型あるいはシアリンク型に設置されるダンパー部材を備えた制震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建物の柱梁架構の上下の梁間に設置される制震装置が知られている。建物を建設する際、一般的には上に向かって建設していくため、当初から制震装置を設置すると、その上に建設された建物の重量が制震装置に作用することがある。また、建物を建て終わった後に制震装置を設置した場合でも、長期のクリープ変形などにより建物の柱が縮んだり梁が曲がったりすることがあるため、制震装置を設置している梁間の寸法が小さくなって制震装置に軸力が作用することがある。さらに、地震時には建物が揺れることにより柱梁架構の層間変形が生じ、その幾何学的な関係から上下変形が制震装置に作用する。その上下変形の大きさによっては過大な軸力（圧縮力や引張力）が制震装置に作用することがある。
【０００３】
こうした軸力は、地震時の揺れのエネルギーを多く吸収して建物の変形を小さくしようとする制震装置の性能を低下させることになる。このため、不必要な軸力が制震装置に作用しないようにすることが望ましい。このような不必要な軸力が制震装置に作用しないようにしたものとしては、特許文献１〜３に記載されるものが知られている。
【０００４】
特許文献１には、鉄筋コンクリート造建物に適用されるものであり、パネルダンパーの上端に連結された鉄筋を垂れ壁に埋設することでパネルダンパーの上端が支持されており、この鉄筋が垂れ壁に対してスライドできる構造が記載されている。
【０００５】
特許文献２には、鉄骨造建物に適用されるものであり、パネルダンパーの上端に連結された鋼材製部材を上階の梁に固定した一対のバットレス部材で挟み込み、これらの鉛直フランジに形成された鉛直方向に長い長孔に挿通したボルトでこれらをボルト締めすることにより鉛直方向にスライド可能にした構造が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、軸方向変形吸収機構を有するパネルダンパーが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１９１５７号公報
【特許文献２】特開２００４−３００７８２号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２９７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで地震時には、柱梁架構の層間変形だけでなく柱梁架構の面外方向の変形も生じる。層間変形による面内方向の水平力だけでなく面外方向の力も制震装置が吸収してしまうと、面内方向の水平力を十分に吸収できないおそれがある。したがって、制震装置には、軸力に加えて面外方向の力も作用しないようにすることが望ましい。しかしながら、従来の制震装置には、軸力だけでなく面外方向の力も作用しないようにしたものはなかった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、軸力に加えて柱梁架構の面外方向の力が作用するのを抑えることにより面内方向の水平力の吸収性能を低下させないで、地震時の揺れのエネルギーを効率良く吸収できるようにした制震装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明に係る制震装置は、建物の柱梁架構の上下の梁間に設置して建物に加わる振動エネルギーを吸収させるためのダンパー部材と、該ダンパー部材と上下の梁のうちの一方の梁との間に設置して梁−ダンパー部材間の水平方向のせん断力を伝達させるためのせん断力伝達部材と、を備え、前記せん断力伝達部材は、前記一方の梁とダンパー部材のうちの上側になる部材に固定される上型部と下側になる部材に固定される下型部とで構成され、該上型部および下型部が互いに向かい合わされており、該上型部および下型部の互いに向かい合う面のそれぞれには、前記柱梁架構の面外方向に延びる凸条および凹条が前記柱梁架構の面内水平方向に沿って交互に形成されており、該上型部−下型部間で上下方向に凸条と凹条とを向かい合わせ、向かい合う凸条と凹条との間に隙間を設けて該上型部および下型部を上下方向に噛み合わせることにより、該上型部および下型部が前記柱梁架構の上下方向および面外方向には相対的にスライド可能であるとともに前記柱梁架構の面内水平方向には相対的にスライド規制されて係合されていることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る制震装置によれば、せん断力伝達部材の互いに向かい合う上型部および下型部が、柱梁架構の上下方向および面外方向には相対的にスライド可能であるとともに柱梁架構の面内水平方向には相対的にスライド規制されて係合されているので、長期のクリープ変形や地震時の上下動による圧縮および引張の軸力や、地震時の面外方向への変位による面外方向の力がダンパー部材に作用するのを抑えつつ、地震時の層間変形による面内方向の水平力がせん断力伝達部材を介してダンパー部材に伝達される。これにより、面内方向の水平力の吸収性能を低下させないで、地震時の揺れのエネルギーを効率良く吸収できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態に係る制震装置を柱梁架構の上下の梁間に間柱型に設置した状態を表す模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る制震装置を表す正面図（ａ）と、制震装置のせん断力伝達部材の下型部を上側から見た図（ｂ）と、制震装置のせん断力伝達部材の上型部を下側から見た図（ｃ）である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る制震装置を柱梁架構の上下の梁間に間柱型に設置した建物全体を表す模式図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る制震装置の変形例を柱梁架構の上下の梁間に間柱型に設置した状態を表す模式図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る制震装置を柱梁架構の上下の梁間にシアリンク型に設置した建物全体を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態について図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る制震装置を柱梁架構の上下の梁間に間柱型に設置した状態を表す模式図である。図２は、本発明の第一実施形態に係る制震装置を表す正面図（ａ）と、制震装置のせん断力伝達部材の下型部を上側から見た図（ｂ）と、制震装置のせん断力伝達部材の上型部を下側から見た図（ｃ）である。図３は、本発明の第一実施形態に係る制震装置を柱梁架構の上下の梁間に間柱型に設置した建物全体を表す模式図である。
【００１４】
図３に示すように、本発明の第一実施形態に係る制震装置１０は、建物の柱１と梁２とで構成される柱梁架構の上下の梁２ａ，２ｂ間に間柱型に設置されるものである。この制震装置１０は、図２（ａ）に示すように、建物に加わる振動エネルギーを吸収させるためのダンパー部材としてのパネルダンパー１２と、梁−ダンパー部材間の水平方向のせん断力を伝達させるためのせん断力伝達部材１４と、により構成されている。せん断力伝達部材１４は、上階の梁２ａとパネルダンパー１２との間でパネルダンパー１２の上側に配置されている。
【００１５】
パネルダンパー１２は、自身が塑性変形することにより建物に加わる振動エネルギーを吸収することができるものである。図２（ａ）に示すように、パネルダンパー１２は、低降伏点鋼や極低降伏点鋼などの通常の構造用鋼材よりも塑性変形しやすい鋼材で製作された矩形のパネル本体１６と、パネル本体１６の上部に溶接等によって接続された上側フランジ１８と、パネル本体１６の下部に溶接等によって接続された下側フランジ２０と、を有する。パネル本体１６の両側縁には、パネル本体１６の面外方向に突出する側部フランジ２２ａ，２２ｂが溶接等によって各々接続されている。パネル本体１６に接続された上側フランジ１８、下側フランジ２０、側部フランジ２２ａ，２２ｂの各々は、通常の構造用鋼材などで製作されている。
【００１６】
せん断力伝達部材１４は、通常の構造用鋼材などで平板状に製作されたものであり、図２（ａ）に示すように、下型部２４と上型部２６とで構成される。下型部２４と上型部２６は互いに向かい合わされており、下型部２４の上面と上型部２６の下面が相対している。そして、図２（ｂ）に示すように、下型部２４の上面には、柱梁架構の面外方向となる奥行き方向に延びる凸条２４ａと凹条２４ｂとが、柱梁架構の面内水平方向となる幅方向に沿って交互に形成されている。また、図２（ｃ）に示すように、上型部２６の下面には、下型部２４の上面と同様、柱梁架構の面外方向となる奥行き方向に延びる凸条２６ａと凹条２６ｂとが、柱梁架構の面内水平方向となる幅方向に沿って交互に形成されている。このように、下型部２４の上面には、上型部２６と噛み合うために下歯型が形成され、上型部２６の下面には、下型部２４と噛み合うために上歯型が形成されている。
【００１７】
ここで、図１、図３に示すように、柱梁架構の面内の幅方向中央位置において、上階の梁２ａからは、柱梁架構の面内の下方向に向かって上側の間柱３ａが突出形成され、下階の梁２ｂからは、柱梁架構の面内の上方向に向かって下側の間柱３ｂが突出形成され、これらは互いに向かい合っている。パネルダンパー１２は、その下側フランジ２０が下側の間柱３ｂの上端面に溶接あるいはボルト締めされることにより、下側の間柱３ｂの上端面に固定される。せん断力伝達部材１４の下型部２４は、下歯型が形成されている面を上側にして溶接あるいはボルト締めによりパネルダンパー１２の上側フランジ１８の上端面に固定される。せん断力伝達部材１４の上型部２６は、上歯型が形成されている面を下側にして溶接あるいはボルト締めにより上側の間柱３ａの下端面に固定される。これにより、せん断力伝達部材１４の下歯型と上歯型が互いに向かい合う。
【００１８】
このとき、せん断力伝達部材１４の下型部２４の上面の凸条２４ａ（下歯型の凸条２４ａ）とせん断力伝達部材１４の上型部２６の下面の凹条２６ｂ（上歯型の凹条２６ｂ）とが向かい合わされ、せん断力伝達部材１４の下型部２４の上面の凹条２４ｂ（下歯型の凹条２４ｂ）とせん断力伝達部材１４の上型部２６の下面の凸条２６ａ（上歯型の凸条２６ａ）とが向かい合わされるが、下歯型の凸条２４ａが、上歯型の凹条２６ｂの底部に接触しない位置まで上歯型の凹条２６ｂの奥に入り込み、上歯型の凸条２６ａが、下歯型の凹条２４ｂの底部に接触しない位置まで下歯型の凹条２４ｂの奥に入り込むように、上下方向に向かい合う凸条と凹条との間に上下方向に隙間Ｓを設けて下歯型と上歯型とを上下方向に噛み合わせる。この噛み合わせにより、下歯型の凸条２４ａと上歯型の凸条２６ａは、互いに接触して幅方向に隣り合っている。
【００１９】
上記のような噛合機構では、建物に軸力（上下方向の力）が作用すると、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａは上下方向に動く。このとき、上下方向に向かい合う凸条と凹条との間に上下方向に隙間Ｓが形成されているので、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａの上下方向の動きは拘束されない。このため、これらは上下方向に自由に動くことができる。すなわち、上記のような噛合機構では、上下方向には相対的にスライド可能である。したがって、制震装置１０のパネルダンパー１２には圧縮や引張の軸力が作用することがない。
【００２０】
また、上記のような噛合機構では、建物に面外方向の力が作用すると、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａは面外方向に動く。このとき、上歯型の凹条２６ｂや下歯型の凹条２４ｂは面外方向に突き抜けているので、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａの面外方向の動きは拘束されない。このため、これらは面外方向にも自由に動くことができる。すなわち、上記のような噛合機構では、面外方向にも相対的にスライド可能である。したがって、制震装置１０のパネルダンパー１２には面外方向の力が作用することがない。
【００２１】
一方、上記のような噛合機構では、地震時の層間変形などにより建物に面内水平方向の力（水平力）が作用すると、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａは面内水平方向に動く。このとき、下歯型の凸条２４ａと上歯型の凸条２６ａは、互いに接触して幅方向に隣り合っているので、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａの面内水平方向の動きは互いに拘束されることとなる。すなわち、上記のような噛合機構では、面内水平方向には相対的にスライド規制されて係合される。したがって、制震装置１０のパネルダンパー１２には噛合機構によって面内水平方向の力（梁−ダンパー部材間の水平方向のせん断力）が伝達される。
【００２２】
すなわち、上記のような噛合機構により、制震装置１０では、長期のクリープ変形や地震時の上下動による圧縮および引張の軸力や、地震時の面外方向への変位による面外方向の力がパネルダンパー１２に作用するのを抑えつつ、地震時の層間変形による面内方向の水平力がせん断力伝達部材１４を介してパネルダンパー１２に伝達される。パネルダンパー１２は、軸力や面外方向の力の影響を受けることなく面内方向の水平力を吸収することができるので、面内方向の水平力の吸収性能が低下することはない。これにより、地震時の揺れのエネルギーを効率良く吸収できる。
【００２３】
静止状態において、隣り合う下歯型の凸条２４ａと上歯型の凸条２６ａとが上下方向に係る長さＬは、軸力や変形によるこれらの上下動の振幅を想定した長さに設定し、上下動により下歯型の凸条２４ａと上歯型の凸条２６ａとの係合が外れないようにすると良い。また、下歯型の凸条２４ａの先端と上歯型の凹条２６ｂの底部との間の上下方向の隙間Ｓや上歯型の凸条２６ａの先端と下歯型の凹条２４ｂの底部との間の上下方向の隙間Ｓについても、上下動の振幅を想定した大きさに設定し、上下動により下歯型の凸条２４ａの先端と上歯型の凹条２６ｂの底部、あるいは、上歯型の凸条２６ａの先端と下歯型の凹条２４ｂの底部とが、接触しないか、接触しても過度の軸力が作用しないようにすると良い。
【００２４】
また、隣り合う下歯型の凸条２４ａと上歯型の凸条２６ａとが奥行き方向に係る長さについても、面外方向の変位の振幅を想定した長さに設定し、下歯型の凸条２４ａと上歯型の凸条２６ａとの係合が外れないようにすると良い。上記の噛合機構では、上歯型の凸条２６ａおよび凹条、下歯型の凸条２４ａおよび凹条のいずれも奥行き方向全体に延びる構成なので、奥行き方向には係合が特に外れにくくなっている。
【００２５】
下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａの大きさや数により伝えることができる力の大きさが変わるため、伝達する力の大きさに応じて適宜、下歯型の凸条２４ａや上歯型の凸条２６ａの大きさや数を設定すれば良い。
【００２６】
地震後、パネルダンパー１２のパネル本体１６が塑性変形した場合などには、パネルダンパー１２の取り替えを行う。上記の噛合機構では、下側の間柱３ｂにパネルダンパー１２とともに固定されたせん断力伝達部材１４の下型部２４と上側の間柱３ａに固定されたせん断力伝達部材１４の上型部２６とは接合されておらず、上型部２６−下型部２４間では面外方向に相対的にスライド可能なので、パネルダンパー１２の取り替えは、下側の間柱３ｂから外したパネルダンパー１２を面外方向へスライドさせるだけで行うことができる。せん断力伝達部材１４の上型部２６を上側の間柱３ａから外す必要がない。よって、パネルダンパー１２の取り替えを非常に簡便に行うことができる。
【００２７】
以上に示す本発明に係る制震装置は、せん断力伝達部材やダンパー部材が柱梁架構の上下の梁間に設置固定できる構造であれば、その構造形式については特に限定されるものではなく、鉄骨造、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造のいずれの構造形式の建物にも適用することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００２９】
例えば上記実施形態においては、せん断力伝達部材１４は、上階の梁２ａとダンパー部材（パネルダンパー１２）との間でダンパー部材の上側に配置されているが、ダンパー部材の上側に代えてダンパー部材の下側に配置されていても良いし、ダンパー部材の上側と下側の両方に配置されていても良い。また、上記実施形態においては、柱梁架構の面内の幅方向中央位置で、上下階の梁２ａ，２ｂから１本の間柱３ａ，３ｂが突出形成されているが、間柱が形成される位置としては、柱梁架構の面内の幅方向中央位置以外の位置であっても良いし、間柱の本数としては、柱梁架構の面内の幅方向に２本以上存在していても良い。また、上記実施形態においては、せん断力伝達部材１４やダンパー部材は、上下階の梁２ａ，２ｂから突出形成される間柱３ａ，３ｂに固定されているが、上下階の梁２ａ，２ｂに直接固定されていても良いのは勿論である。また、本発明の制震装置に適用可能なダンパー部材としては、パネルダンパー１２のみに限定されることはなく、他の公知のダンパー部材も適用できるのは勿論である。
【００３０】
また、上記第一実施形態においては、図１に示すように、パネルダンパー１２のパネル本体１６の上部には溶接等により上側フランジ１８が接続され、この上側フランジ１８の上端面に溶接あるいはボルト締めによりせん断力伝達部材１４の下型部２４が固定されているが、図４に示すように、上側フランジ１８を省略し、パネル本体１６の上端面に直接、溶接あるいはボルト締めによりせん断力伝達部材１４の下型部２４が固定されていても良い。
【００３１】
また、上記実施形態においては、制震装置を柱梁架構の上下の梁間に間柱型に設置した例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば柱梁架構の上下の梁間にいわゆるシアリンク型に制震装置を設置したものであっても良い。間柱型、シアリンク型のいずれの設置型も、層間変形による上下階のせん断変形を直接伝達する機構であり、柱梁架構の上下の梁間に設置される点で共通する。
【００３２】
図５には、シアリンク型の例として、間柱３ａに代えて上階の梁２ａから下階に向かってぶらさがるように設置された一対のブレース材５２ａ，５２ｂにせん断力伝達部材１４の上型部２６が固定されたものを示している。より具体的には、一対のブレース材５２ａ，５２ｂは、上階の梁２ａの両端近傍から面内幅方向の中央に向かって互いに接近するように配置され、面内幅方向の中央でこれらの下端が一体化されており、この一体化部５４にせん断力伝達部材１４の上型部２６が固定されている。
【００３３】
このように、柱梁架構の面内の幅方向のほぼ全体にわたってブレース材が設置されているため、柱梁架構の開口部を閉塞する閉塞感を与えやすいが、ブレース材を用いたシアリンク型は、間柱型と比較して、せん断力伝達部材１４の上型部２６を固定している部分（ブレース材５２ａ，５２ｂとその一体化部５４）が層間変形時に曲がりにくく、層間変形を制震装置に伝達する能力により優れている。
【００３４】
シアリンク型は、柱梁架構の梁の幅方向の広範囲に設置されるものであり、図５に示すようにブレース材を用いたものだけでなく、上階の梁２ａからぶらさがる壁にせん断力伝達部材１４の上型部２６が固定されたものも含まれる。また、上述するようなブレース材や壁を上階の梁２ａのみに設けられたものだけでなく、下階の梁２ｂのみ、あるいは、上下両方の梁２ａ，２ｂに設けられたものも含まれる。
【符号の説明】
【００３５】
１  柱
２  梁
３  間柱
１０  第一実施形態の制震装置
１２  パネルダンパー（ダンパー部材）
１４  せん断力伝達部材
２４  せん断力伝達部材の下型部
２４ａ  ダンパー部材上部の凸条
２４ｂ  ダンパー部材上部の凹条
２６  せん断力伝達部材の上型部
２６ａ  せん断力伝達部材下部の凸条
２６ｂ  せん断力伝達部材下部の凹条
Ｓ  隙間
【図１】
2013133602.tif 000003
【図２】
2013133602.tif 000004
【図３】
2013133602.tif 000005
【図４】
2013133602.tif 000006
【図５】
2013133602.tif 000007