(57)【要約】【課題】一対の補強ブレースを筋交い状に設置した既設の耐震構造を一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造に改修する制震改修方法を提供すること。【解決手段】筋交い状に設置した一対の補強ブレース６，７のそれぞれを切断することにより、圧縮時の変形代Ｗを確保してそれぞれを複数のブレース要素６１，６２、７１，７２とした後に、ブレース要素６１，６２、７１，７２よりも小さな応力で塑性変形する連結要素６３，７３で複数のブレース要素６１，６２、７１，７２を連結するとともに、連結要素６３，７３をブレース要素６１，６２、７１，７２との間にガイドし、連結要素６３，７３の面外座屈を防ぐガイド要素６４，７４を取り付けたので、一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した耐震構造５を一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した制震構造８に改修できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱と梁とにより構成された構面内に一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造であって、
前記一対の補強ブレースは、それぞれ、補強ブレースを構成する複数のブレース要素と、前記複数のブレース要素を圧縮時の変形代を確保して連結するとともに、前記ブレース要素よりも小さな応力で塑性変形する連結要素と、前記連結要素を前記ブレース要素との間にガイドし、前記連結要素の面外座屈を防ぐガイド要素とを有することを特徴とする制震構造。
【請求項２】
柱と梁とにより構成された構面内に一対の補強ブレースを筋交い状に設置した耐震構造を制震構造に改修する制震改修方法であって、
前記補強ブレースを切断することにより圧縮時の変形代を確保して複数のブレース要素とした後に、前記ブレース要素よりも小さな応力で塑性変形する連結要素で前記複数のブレース要素を連結するとともに、前記連結要素を前記ブレース要素との間にガイドし、前記連結要素の面外座屈を防ぐガイド要素を取り付けたことを特徴とする制震改修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨造建屋の制震構造および制震改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄骨造建屋の制震構造には、柱と梁とにより囲まれた構面内に鉄骨補強梁と一対の補強ブレースとをＫ型に設置したものがある。鉄骨補強梁は、その中央部、鉄骨造建屋（躯体）に水平方向の外力が入力した場合に補強ブレースを介して鉄骨補強梁に作用するせん断力が最大となる位置にダンパーが設けてある。したがって、既設の鉄骨造建屋を制震構造に改修する場合には、構面内に鉄骨補強梁と一対の補強ブレースとをＫ型に設置することになる（たとえば、特許文献１または２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−５０６９０号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一対の補強ブレースを筋交い状に設置した耐震構造を鉄骨補強梁と一対の補強ブレースとをＫ型に設置した制震構造に改修するには、筋交い状に設置した補強ブレースを撤去し、新たに鉄骨補強梁と一対の補強ブレースを設置することになり、補強ブレースを接合する接合部の改良や補強等の溶接が必要になり、コストが嵩む。また、筋交い状に設置した補強ブレースを撤去し、新たに鉄骨補強梁と一対の補強ブレースを設置しても、補強ブレースの設置角度が大きくなり、ダンパー効果が小さくなる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造、および、一対の補強ブレースを筋交い状に設置した既設の耐震構造を一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造に改修する制震改修方法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】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、柱と梁とにより構成された構面内に一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造であって、前記一対の補強ブレースは、それぞれ、補強ブレースを構成する複数のブレース要素と、前記複数のブレース要素を圧縮時の変形代を確保して連結するとともに、前記ブレース要素よりも小さな応力で塑性変形する連結要素と、前記連結要素を前記ブレース要素との間にガイドし、前記連結要素の面外座屈を防ぐガイド要素とを有することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、柱と梁とにより構成された構面内に一対の補強ブレースを筋交い状に設置した耐震構造を制震構造に改修する制震改修方法であって、前記補強ブレースを切断することにより圧縮時の変形代を確保して複数のブレース要素とした後に、前記ブレース要素よりも小さな応力で塑性変形する連結要素で前記複数のブレース要素を連結するとともに、前記連結要素を前記ブレース要素との間にガイドし、前記連結要素の面外座屈を防ぐガイド要素を取り付けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる制震構造は、柱と梁とにより構成された構面内に筋交い状に設置した一対の補強ブレースが、それぞれ、補強ブレースを構成する複数のブレース要素と、複数のブレース要素を圧縮時の変形代を確保して連結するとともに、ブレース要素よりも小さな応力で塑性変形する連結要素と、連結要素をブレース要素との間にガイドし、連結要素の面外座屈を防ぐガイド要素とを有するので、一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造を得ることができる。
【０００９】
また、本発明にかかる制震改修方法は、筋交い状に設置した一対の補強ブレースのそれぞれを切断することにより、圧縮時の変形代を確保してそれぞれを複数のブレース要素とした後に、ブレース要素よりも小さな応力で塑性変形する連結要素で複数のブレース要素を連結するとともに、連結要素をブレース要素との間にガイドし、連結要素の面外座屈を防ぐガイド要素を取り付けたので、一対の補強ブレースを筋交い状に設置した耐震構造を一対の補強ブレースを筋交い状に設置した制震構造に改修できる。これにより、コストをかけずに、耐震構造から制震構造に改修できる。また、改修前と改修後とで補強ブレースの設置角度が変わらないので、大きなダンパー効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態である制震構造を採用した鉄骨造建屋の構面を示す正面図である。
【図２】図２は、図１に示した制震構造の詳細を示す図である。
【図３】図３は、図２に示したIII−III断面図である。
【図４】図４は、図２に示したIV-IV断面図である。
【図５】図５は、図２に示した連結要素に用いる極低降伏鋼の応力とひずみとの関係を示す応力−ひずみ線図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態である制震改修方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる制震構造および制震改修方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
まず、図１〜図５に基づいて、本発明の実施の形態である制震構造を説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態である制震構造を採用した鉄骨造建屋の構面を示す正面図であり、図２は、図１に示した制震構造の詳細を示す図である。また、図３は、図２に示したIII−III断面図であり、図４は、図２に示したIV−IV断面図である。また、図５は、図２に示した連結要素に用いる極低降伏点鋼の応力とひずみとの関係を示す応力−ひずみ線図である。
【００１３】
図１に示すように、本発明の実施の形態である制震構造１は、鉄骨造建屋の柱Ｐと梁Ｂとにより構成された構面内に一対の補強ブレース２，３を筋交い状（Ｘ型）に設置したもので、それぞれ、構面の対角を結ぶように設置してある。これにより、一方の補強ブレース２と他方の補強ブレース３とは構面の中央において交差する。
【００１４】
具体的には、図１において左下となる柱Ｐと梁Ｂの交差部に設置したガセット４１と右上となる柱Ｐと梁Ｂの交差部に設置したガセット４３との間に一方の補強ブレース２が設置してあり、右下となる柱Ｐと梁Ｂの交差部に設置したガセット４２と左上となる柱Ｐと梁Ｂの交差部に設置したガセット４４との間に他方の補強ブレース３が設置してある。そして、一方の補強ブレース２と他方の補強ブレース３とが交差する交差部には、ガセット４５が設置してある。
【００１５】
補強ブレース２，３は、図１および図２に示すように、それぞれ、複数のブレース要素２１，２２、３１，３２、連結要素２３，３３、ガイド要素２４，３４を有している。複数のブレース要素２１，２２、３１，３２は、補強ブレース２，３の主要部分を構成するもので、溶接構造用圧延鋼（ＳＭ４９０）や一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）等で構成されており、同一の断面形状を有している。また、複数のブレース要素２１，２２、３１，３２は、一方の交差部から対角となる他方の交差部に向けて列をなし、ブレース要素２１，３１とブレース要素２２，３２との間には圧縮時の変形代Ｗ（図２参照）を確保する。
【００１６】
図１に示す例では、複数のブレース要素２１，２２、３１，３２は、短めのブレース要素２１，３１と長めのブレース要素２２，３２とにより構成してあり、これらは、図３に示すように、Ｌ字状の同一の断面形状を有する。そして、これら、短めのブレース要素２１，３１と長めのブレース要素２２，３２とは、図１に示すように、一方の交差部から対角となる他方の交差部に向けて列をなし、短めのブレース要素２１，３１と長めのブレース要素２２，３２との間に圧縮時の変形代Ｗ（図２参照）を確保する。
【００１７】
図１に示すように、短めのブレース要素２１，２２は、補強ブレース２，３の略６分の１の長さを有しており、左下となる交差部と右上となる交差部との間に設置する補強ブレース２では、左下となる交差部に設置したガセット４１に固定してあり、右下となる交差部と左上となる交差部との間に設置する補強ブレース３では、右下となる交差部に設置したガセット４２に固定してある。
【００１８】
長めのブレース要素２２，３２は、補強ブレース２，３の残り略６分の５の長さを有しており、左下となる交差部と右上となる交差部との間に設置する補強ブレース２では、右上となる交差部に設置したガセット４３に固定してあり、右下となる交差部と交差部と左上となる交差部との間に設置する補強ブレース３では、左上となる交差部に設置したガセット４４に固定してある。
【００１９】
連結要素２３，３３は、一方の交差部から対角となる他方の交差部に向けて列を成すように設置した複数のブレース要素２１，２２、３１，３２を圧縮時の変形代を確保して連結するためのもので、ブレース要素２１，２２、３１，３２よりも小さな応力で塑性変形する材料で構成してある。ブレース要素２１，２２、３１，３２よりも小さな応力で塑性変形する材料は、たとえば、極低降伏点鋼と称される材料であり、図５に示すように、溶接構造用圧延鋼（ＳＭ４９０）や一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００）よりも小さな応力で塑性変形することにより、地震による振動エネルギーを塑性エネルギーに変換して振動応答を抑制する。
【００２０】
図１に示す例では、連結要素２３は、図２に示すように、Ｉの字状に形成された板状体で構成してある。連結要素２３は、一端を短めのブレース要素２１に取り付け、他端を長めのブレース要素２２に取り付けることにより、短めのブレース要素２１と長めのブレース要素２２との間に圧縮時の変形代Ｗを確保して連結する。
【００２１】
ガイド要素２４は、図２〜図４に示すように、連結要素２３をブレース要素２１，２２との間にガイドし、連結要素２３の面外座屈を防ぐためのもので、断面Ｌ字状のアングルにより構成してある。ガイド要素２４は、一方のブレース要素２１にフィラープレート２５を介して取り付ける。フィラープレート２５は、ブレース要素２１，２２とガイド要素２４との間に間隔を確保するためのもので、この間隔を確保することにより、連結要素２３が弾性変形しても連結要素の移動を妨げることはない。
【００２２】
また、ブレース要素２１のガイド要素２４を取り付けた面と反対側となる面には、補強要素２６が取り付けてある。補強要素２６は、ガイド要素２４を取り付けることにより強化されたブレース要素２１がガイド要素２４を取り付けた面と反対側に座屈することを防止するもので、ガイド要素２４と同一の断面形状のアングルにより構成してある。
【００２３】
上述した本発明の実施の形態である制震構造１は、地震等により、鉄骨造建屋（躯体）に水平方向の外力が入力すると、その力はブレース要素２１，２２、３１，３２に伝達され、連結要素２３，３３に作用する。これにより、連結要素２３，３３には引っ張り力や圧縮力が作用することになる。そして、その外力が小さい場合には、連結要素２３，３３が弾性変形することによりその振動エネルギーを弾性エネルギーに変換して振動応答を抑制する。一方、外力が大きい場合には、連結要素２３，３３が塑性変形することによりその振動エネルギーを塑性エネルギーに変換して振動応答を抑制する。これにより、大きな地震が生じても鉄骨造建屋の被害を小さなものにできる。
【００２４】
また、ガイド要素２４，３４を設けたので、連結要素２３，３３に圧縮力が作用しても連結要素２３，３３が面外座屈することにより、塑性変形が妨げられることはない。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、複数のブレース要素２１，２２、３１，３２が断面Ｌ字状の同一の断面形状を有するものとしたが、これに限られるものではなく、複数のブレース要素２１，２２、３１，３２が断面コの字の同一の断面形状を有するものとしても良いし、複数のブレース要素２１，２２、３１，３２が断面Ｈの字状の同一の断面形状を有するものとしても良い。これらの場合にも、ブレース要素２１，３１に面外座屈を防ぐガイド要素２４，３４を取り付ける。
【００２６】
また、本発明の実施の形態である制震構造１は、後述するように、既設の鉄骨造建屋を耐震構造から改修した制震構造に適用可能であるほか、新設の鉄骨建屋にも適用可能である。
【００２７】
つぎに、図６に基づいて、本発明の実施の形態である制震改修方法を説明する。図６は、本発明の実施の形態である制震改修方法を説明する図である。
【００２８】
図６（ａ）に示すように、制震改修前の耐震構造５は、柱Ｐと梁Ｂとにより構成された構面内に一対の補強ブレース６，７を筋交い状（Ｘ型）に設置したもので、それぞれ、構面の対角を結ぶように設置してある。これにより、一方の補強ブレース６と他方の補強ブレース７とは構面の中央で交差する。
【００２９】
このように構成した耐震構造５を制震構造に制震改修する場合には、まず、補強ブレース６，７を複数のブレース要素６１，６２、７１，７２に切断する位置を決める。ここでは、上述した本発明の実施の形態である制震構造と同様、補強ブレース６，７をそれぞれ短めのブレース要素６１，７１と長めのブレース要素６２，７２の二つで構成するものとする。つぎに、短めのブレース要素６１，７１と長めのブレース要素６２，７２とに切断する位置を境にして、一方側（短めのブレース要素６１，７１となる側）に連結要素６３，７３、ガイド要素６４，７４、補強要素（図示せず）を取り付けるための取付孔６１ａ，７１ａを設け、他方側（長めのブレース要素６２，７２となる側）に連結要素６３，７３を取り付けるための取付孔６２ａ，７２ａを設ける（図６（ｂ）参照）。
【００３０】
つぎに、補強ブレース６，７を短めのブレース要素６１，７１と長めのブレース要素６２，７２の二つに切断し、短めのブレース要素６１，７１と長めのブレース要素６２，７２との間に圧縮時の変形代Ｗを確保する（図６（ｃ）参照）。その後、上述した取付孔６１ａ，６２ａ、７１ａ，７２ａを用いて、短めのブレース要素６１，７１と長めのブレース要素６２，７２との間に連結要素６３，７３を取り付けるとともに、短めのブレース要素６１，７１にガイド要素６４，７４と補強要素（図示せず）を取り付ける（図６（ｄ）参照）。
【００３１】
ここで、連結要素６３，７３は、ブレース要素６１，６２、７１，７２よりも小さな応力で塑性変形する材料、具体的には、極低降伏点鋼で構成してあるので、地震等により、連結要素６３，７３に引っ張り力や圧縮力が作用しても、連結要素６３，７３が塑性変形することによりその振動エネルギーを塑性エネルギーに変換して振動応答を抑制する。これにより、一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した耐震構造５を一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した制震構造８に改修される。
【００３２】
上述した本発明の実施の形態である制震改修方法は、筋交い状に設置した一対の補強ブレース６，７のそれぞれを切断することにより、それぞれに変形代Ｗを確保して複数のブレース要素６１，６２、７１，７２とした後に、ブレース要素６１，６２、７１、７２よりも小さな応力で塑性変形する連結要素６３，７３で複数のブレース要素６１，６２、７１、７２を連結するとともに、連結要素６３，７３をブレース要素６１，６２、７１、７２との間にガイドし、連結要素６３，７３の面外座屈を防ぐガイド要素６４，７４を取り付けたので、一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した耐震構造５を一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した制震構造８に改修できる。これにより、コストをかけずに、耐震構造５から制震構造８に改修できる。また、改修前と改修後とで補強ブレース６，７の設置角度が変わらないので、大きなダンパー効果を得ることができる。さらに、ガイド要素６４，７４が連結要素６３，７３の面外座屈を防ぐので、連結要素６３，７３に塑性変形するような圧縮力が作用しても、連結要素６３，７３が面外座屈して塑性効果が失われることはない。
【００３３】
また、一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した既設の耐震構造５を一対の補強ブレース６，７を筋交い状に設置した制震構造８に改修するので、既設のガセットなどを改造することなく改修でき、短工期で改修できる。
【符号の説明】
【００３４】
１    制震構造
２，３    補強ブレース
２１，３１    短めのブレース要素
２２，３２    長めのブレース要素
２３，３３    連結要素
２４，３４    ガイド要素
２５    フィラープレート
２６    補強要素
４１    ガセット
４２    ガセット
４３    ガセット
４４    ガセット
４５    ガセット
５    耐震構造
６，７    補強ブレース
６１，７１    短めのブレース要素
６２，７２    長めのブレース要素
６１ａ，６２ａ，７１ａ，７２ａ    取付孔
６３，７３    連結要素
６４，７４    ガイド要素
８    制震構造
Ｐ    柱
Ｂ    梁
Ｗ    変形代
【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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