JP2005179981A - 構造物の制震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、鉄筋コンクリート造の構造物にも低コストかつ簡略な構成で構面内にブレース状の制震ダンパーを設置することのできる構造物の制震構造を提供する。
【解決手段】 鉄筋コンクリート造の構造物１における構面内の開口部７には、ブレース状に設置された該制震ダンパー８が、ハの字を構成するように対をなしてシンメトリーに設置されている。制震ダンパー８が配置されている開口部７を形成する一方の梁３ａ及び他方の梁３ｂ各々には、両端部がパネルゾーン２２に位置する鉄骨梁部材４が内蔵されており、この鉄骨梁部材４に制震ダンパー８を開口部７に取り付けるための第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８が固定されている
【選択図】 図１

Description

本発明は、構造物の制震構造に関する。

近年、超高層集合住宅のさらなる高層化が進み50階建て以上の構造物が数多く計画されている。このような高層の構造物には商品性向上のため、柱及び梁などの耐震要素をできるだけ最小化することが求められており、この要求を経済的に満たすためには制震装置を採用することが有効で、特に、50階以上の構造物にとって制震ダンパーは不可欠なものとなっている。

該制震ダンパーの中でも間柱型のパネルダンパーや耐震壁に取り付ける境界梁ダンパーは、鉄筋コンクリート造の構造物に広く利用されている。しかし、間柱型のパネルダンパーは、地震発生時に構造物に作用する地震力をあまり大きく負担することができず、また、境界梁ダンパーは、これを装着する耐震壁の配置位置が限定されることから構造物の平面計画に大きな制約を与えることとなる場合が多い。

このような中、構造物への制約を最小限に抑え、経済的に高い制震性能を付与することのできる制震装置として、構造物を構成する柱と梁からなる構面内の開口部に対してブレース状に配置するアンボンドブレースダンパーや粘弾性ダンパー等の制震ダンパーが提案されている。これらブレース状の制震ダンパーは、鉄骨造の構造物に適用する場合、特許文献１に示すように前記開口部との取り合い部材となるガセットプレートを、前記開口部内の所定の位置に溶接等を用いて固定し、両者を高力ボルト接合することで容易に開口部に取り付けることができる。
特開２０００−２１３２０１号公報（第２図参照）

しかしながら、鉄筋コンクリート造の構造物に対して上述するアンボンドブレースダンパーや粘弾性ダンパー等のブレース状の制震ダンパーを採用したい場合、構面内の開口部への取り付けが困難であり、例えば、前記開口部を構成する鉄筋コンクリート造の柱及び梁に鉄骨部材を内蔵させて鉄骨鉄筋コンクリート造とし、該鉄骨部材に前記ガセットプレートを固定する方法が採用される場合が多い。このような構成は、コストを増大させるとともに、前記鉄骨部材と柱もしくは梁を構成する鉄筋との納まりを考慮する必要があるため、施工が煩雑になりやすいといった課題を生じていた。

上記事情に鑑み、本発明は、鉄筋コンクリート造の構造物にも低コストかつ簡略な構成で構面内の開口部にブレース状の制震ダンパーを設置することのできる構造物の制震構造を提供することを目的としている。

請求項１記載の構造物の制震構造は、鉄筋コンクリート造の柱と梁を備える構造物の制震構造であって、前記柱及び梁より構成される構面の開口部内に、一端が前記開口部を構成する一方の梁の中央部近傍、他端が前記開口部を構成する他方の梁と前記柱との入隅部近傍に位置するようにブレース状に配した制震ダンパーが、対をなしてシンメトリーに設置されており、該制震ダンパーを設置している開口部を構成する前記一方の梁及び他方の梁に、両端部が前記柱との接合部となるパネルゾーン内に達する部材長を有する鉄骨梁部材が内蔵されて、前記一方の梁に内蔵された鉄骨梁部材の中央部近傍に、前記制震ダンパーの一端を前記開口部内に取り付けるための第１の取り付け部材が固定されるとともに、前記他方の梁に内蔵された鉄骨梁部材の前記パネルゾーン内に位置する範囲を含んだ領域に、前記制震ダンパーの他端を前記開口部内に取り付けるための第２の取り付け部材が固定され、該第１の取り付け部材及び第２の取り付け部材に前記制震ダンパーの一端及び他端が締結手段を介して締結されることを特徴としている。

請求項２記載の構造物の制震構造は、前記鉄骨梁部材の端面及び中間部に、垂直補剛部材が備えられることを特徴としている。

請求項３記載の構造物の制震構造は、前記鉄骨梁部材の前記パネルゾーン内に位置する範囲に、上下方向に突出するアンカー部材が備えられることを特徴としている。

請求項４記載の構造物の制震構造は、前記制震ダンパーの軸芯延長線が、前記開口部を構成する他方の梁の軸芯と柱の軸芯との交点を通過するよう設置されることを特徴としている。

請求項１に記載の構造物の制震構造によれば、前記構面内においてブレース状の前記制震ダンパーが設置されている開口部を構成する一方の梁及び他方の梁各々に鉄骨梁部材が内蔵されており、該鉄骨梁部材に前記制震ダンパーを前記開口部に取り付けるための第１の取り付け部材及び第２の取り付け部材が固定される。
これにより、ブレース状の制震ダンパーを鉄筋コンクリート造の構造物の構面に設置しても、制震ダンパーを設置する開口部を構成する梁にのみ鉄骨梁部材を内蔵すればよいため、従来の工法で用いられていた柱と梁の両者に鉄骨部材を内蔵する場合と比較して施工性を大幅に向上することが可能となる。

また、前記鉄骨梁部材の両端部は前記柱と梁の接合部となるパネルゾーン内に位置しているため、該両端部に生じる曲げモーメントを、前記パネルゾーン内に位置している鉄骨梁部材のフランジの支圧力により鉄筋コンクリート造の柱を構成するコンクリートに伝達することで容易に処理することが可能となる。

さらに、前記第２の取り付け部材が、他方の梁に内蔵される鉄骨梁部材のパネルゾーン内に位置する範囲を含む領域に固定されるから、鉄骨梁部材の梁内に位置する範囲に固定する場合と比較して、前記制震ダンパーの軸芯延長線が、前記柱の軸芯と前記開口部を構成する他方の梁の軸芯との交点近傍を通過することとなるため、該制震ダンパーの軸芯延長線と前記開口部を構成する他方の梁の軸芯との交点であるゲージ位置も、前記開口部を構成する他方の梁の軸芯と柱の軸芯との交点の近傍に位置することとなる。これにより、この交点とゲージ位置との差である偏心量が小さくなり、柱に作用する偏心曲げモーメントを柱の曲げ耐力と比較して無視しても問題がない程度に十分に小さくすることが可能となる。

また、前記開口部内に設置される制震ダンパーは、シンメトリーに対をなすことにより略ハの字型もしくは略Ｖの字型を構成するから、一方の梁に内蔵された前記鉄骨梁部材と相まってＫの字型を構成するため、前記制震ダンパーの反力により前記鉄骨梁部材に軸力が作用するため、該鉄骨梁部材を内蔵した梁に引張り軸力が作用した際にも十分な耐力を確保することが可能となる。
加えて、前記開口部内で対をなして設置されている前記制震ダンパーを上下に隣接する開口部でシンメトリーに配置して、４体の制震ダンパーでｘ字型を構成させれば、開口部を構成する前記一方の梁及び他方の梁の何れに対しても、作用する軸力が力の釣り合い条件によりほぼ無くなる。

このため、前記開口部内の制震ダンパーをシンメトリーに対をなして配置することにより、前記梁の主筋を小径にする、主筋の本数が減少させる、あるいは梁断面を小さくする等、前記梁の構造規模を小さくすることができ、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。

このように、鉄筋コンクリート造の構造物に対して容易に減衰力の大きいブレース状の制震ダンパーを経済的に組むことができ、高い耐震性を確保しつつ、住戸内の梁成を小さくする構成や無梁にする構成も可能となり、居住性に優れた集合住宅を経済的に提供することが可能となる。

請求項２に記載の構造物の制震構造によれば、前記鉄骨梁部材の端面及び中間部に、垂直補剛部材が備えられるから、前記制震ダンパーより軸芯方向の力を作用された場合においてもその水平方向分力は、前記垂直補剛部材を介して鉄筋コンクリート造の柱及び梁を構成するコンクリート及び鉄筋にスムーズに伝達できるため、簡略な構成でかつ低コストに前記制震ダンパーより作用される制震ダンパー軸芯方向の水平方向分力を処理することが可能となる。

請求項３記載の構造物の制震構造によれば、前記鉄骨梁部材の前記パネルゾーン内に位置する範囲に、上下方向に突出するアンカー部材が備えられることから、前記制震ダンパーより軸芯方向の力を作用された場合においてもその鉛直方向分力は、前記パネルゾーン内に位置している鉄骨梁部材のフランジの支圧力に加えて、前記アンカー部材を介して鉄筋コンクリート造の柱を構成するコンクリートにスムーズに伝達できるため、請求項２と同様、簡略な構成でかつ低コストに前記制震ダンパーより作用される制震ダンパー軸芯方向の鉛直方向分力を処理することが可能となる。

請求項４記載の構造物の制震構造によれば、前記制震ダンパーの軸芯延長線が、前記開口部を構成する他方の梁の軸芯と柱の軸芯との交点を通過するよう設置されるから、該制震ダンパーの軸芯延長線と前記開口部を構成する他方の梁の軸芯との交点であるゲージ位置と、前記開口部を構成する他方の梁の軸芯と柱の軸芯との交点が合致するため、柱に作用する偏心曲げモーメントを柱の曲げ耐力と比較して無視できる程度に十分に小さくすることが可能となる。

本発明の構造物の耐震構造を図１から図５に示す。本発明は、鉄筋コンクリート造の構造物にブレース状の制震ダンパーを設置するにあたり、該制震ダンパーが設置される開口部を構成する梁に鉄骨梁部材を内蔵して、該鉄骨梁部材に前記制震ダンパーを開口部に設置するための第１の取り付け部材及び第２の取り付け部材を固定することで、鉄筋コンクリート造の構造物へのブレース状の制震ダンパーの適用を容易にするものである。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、構造物１は、所定の離間間隔をもって配置される複数の柱２と、隣り合う柱２に架け渡され、また上下方向に所定の離間間隔をもって配置される複数の梁３を備えてなりラーメン架構を構成している。これら構造物１の構面内、つまり複数の柱２とこれに架け渡される複数の梁３により構成されるある平面骨組みの開口部７には、制震ダンパー８が設置されて、前記構造物１は制震構造を構成している。

なお、第１の実施の形態では、前記制震ダンパー８が以下のように設置されている構成を例に挙げて詳述する。
つまり、前記開口部７内にブレース状に設置された該制震ダンパー８は、一端が前記開口部７を構成し上方側に位置する一方の梁３ａの中央部近傍、他端が前記開口部を構成し下方側に位置する他方の梁３ｂと前記柱２との入隅部近傍に位置するように配されて、ハの字を構成するように対をなしてシンメトリーに設置されている。

図１に示すように、前記構造物１は鉄筋コンクリート造により構成されているが、前記制震ダンパー８が配置されている開口部７を形成する前記一方の梁３ａ及び他方の梁３ｂ各々には、鉄骨梁部材４が内蔵されて鉄骨鉄筋コンクリート造に構成されている。該鉄骨梁部材４は、図２（ａ）に示すように、前記梁３を構成するあばら筋２４の内方に配置されて軸芯方向に延在している。該鉄骨梁部材４の両端部は、図１に示すように、前記柱２と梁３の接合部となるパネルゾーン２６に位置しており、これらパネルゾーン２６内に位置する範囲の上フランジ及び下フランジには、複数のアンカー部材５が鉛直方向に向けて突出するように備えられている。

本実施の形態では、図１に示すように、該アンカー部材５を前記鉄骨梁部材４の部材高さと比較して十分長い部材長さを有するねじ節鉄筋５ａと、該ねじ節鉄筋５の両端部に固定される拡径部材５ｂとにより構成しており、前記鉄骨梁部材４の上下フランジ各々の鉛直方向で同軸となる位置に貫通孔を設けて前記ねじ節鉄筋５ａを挿通し、ナット等を用いて上下フランジに固定することで該ねじ節鉄筋５ａを鉛直状に立設し、さらに両端部に拡径部材５ｂを固着したものである。なお、前記アンカー部材５は、必ずしも上述する構成によるものではなく、一端に頭部が形成されている頭部付き鉄筋の他端を前記鉄骨梁部材４の上下フランジ各々に固定する構成やプレートナット工法によるもの等、コンクリートとの定着力が高い構成を有する部材であれば、何れを用いてもよい。

このように前記鉄骨梁部材４のパネルゾーン２６内に位置する範囲の両端部の上フランジ及び下フランジにアンカー部材５を備える構成は、前記制震ダンパー８より軸芯方向の力を作用された場合の鉛直方向分力を、前記柱２内に位置している鉄骨梁部材４のフランジの支圧力に加えて、前記アンカー部材５を介して鉄筋コンクリート造の柱を構成するコンクリートにスムーズに伝達することを考慮したものである。

また、該鉄骨梁部材４には、両端面及び中間部に鋼板よりなる垂直補剛部材６が備えられている。前記鉄骨梁部材４の両端面に備えられている垂直補剛部材６は、前記鉄骨梁部材４の断面より大きい面積を有しており、鉄骨梁部材４の両端面に面どうしで接合されている。このとき、前記垂直補剛部材６はその上端縁を前記鉄骨梁部材４の上フランジより上方に突出させるように接合されている。

一方、前記鉄骨梁部材４の中間部に備えられている垂直補剛部材６は、前記鉄骨梁部材４のウェブと略等しい高さを有しており、ウェブと面どうしを直交させて配置され、鉄骨梁部材４の上下フランジ及びウェブに上下端面及び一方の側端面が当接するように配置されて固着手段を介して固着されている。このとき、該垂直補剛部材６は、鉄骨梁部材４のウェブの表裏面各々に配置されており、鉄骨梁部材４の長さ方向に所定の離間間隔をもって複数配置されている。

このように前記鉄骨梁部材４の両端面及び中間部に垂直補剛部材６が備える構成は、前記制震ダンパー８より軸芯方向の力を作用された場合の水平方向分力を、前記垂直補剛部材６を介して鉄筋コンクリート造の柱２及び梁３を構成するコンクリート及び鉄筋にスムーズに伝達することを考慮したものである。

これら前記開口部７を構成する梁３に内蔵された鉄骨梁部材４には、前記制震ダンパー８の一端及び他端を高力ボルト等の締結手段２０を介して締結するための第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８が、前記開口部７内に突出するように備えられている。
第２の取り付け部材１８は、図３に示すように、一端側近傍に複数のボルト孔が形成されたいわゆるガセットプレートであり、前記構面と同一平面を形成し一端側が開口部７の入隅部近傍、つまり前記柱２と前記開口部７を構成する他方の梁３ｂとの入隅部近傍から前記開口部７内に突出するように配置されており、他端側を前記鉄骨梁部材４の開口部７側に位置するフランジに溶接等の固着手段を介して固着されている。

これら前記鉄骨梁部材４の開口部７側に位置するフランジに固着手段を介して固着されている前記第２の取り付け部材１８の他端側は、一部を前記柱２内に埋設されるように、前記鉄骨梁部材４のパネルゾーン２６内に位置する範囲を含む領域に固着されている。
なお、前述したように鉄骨梁部材４の端部に第２の取り付け部材１８を介して制震ダンパー８の軸方向力が作用し曲げモーメントが発生した場合にも、鉄骨梁部材４の前記アンカー部材５、及び上下フランジとパネルゾーン２６のコンクリートとの支圧力で、これらは処理できることを考慮したものである。

また、該第２の取り付け部材１８の表裏面には、斜めリブプレート１９が備えられている。該斜めリブプレート１９は、第２の取り付け部材１８と面どうしを直交し、また、前記梁３の軸芯Ｏ_ｖと柱２の軸芯Ｏ_ｈとの交点、及び前記一方の梁３ａの軸線Ｏ_ｖ上におけるラーメン架構のスパン中央点とを連結した線上に延在するよう配置されて固着手段を介して固着されている。
なお、該斜めリブプレート１９も前記第２の取り付け部材１８と同様、複数の孔が形成されたいわゆるガセットプレートであり、このような構成の第２の取り付け部材１８は、前記開口部７を構成する２体の柱２各々にシンメトリーに配置されて対をなして配置されている。

なお、前記構面と同一平面を形成するように配置される第２の取り付け部材１８は、他端側を前記柱２に埋設するように固定すると、図１に示すように、柱２を構成する帯筋２ａと干渉することとなる。そこで、本実施の形態では、前記柱２において第２の取り付け部材１８が位置する部位の帯筋２ａに、一般的な鉄筋に代えてフラットバー２３を用いている。

該フラットバー２３は、図２（ｂ）の前記柱２のパネルゾーン２６の断面図に示すように、帯筋２ａと同様のロの字型の断面形状を有するように折り曲げ加工されているものの、開口部７側の一辺の中央部に切断部を有しており、前記柱２を構成する複数の主筋２ｂを囲っている。このとき、該第２の取り付け部材１８を前記フラットバー２３の切断部に挟むように配置し、両者を溶接等の固着手段を介して固着することで、前記フラットバー２３は複数の主筋２ｂを囲う閉合領域を形成し、前記帯筋２ａと同様の機能を持つこととなる。
なお、第２の取り付け部材１８と柱２の帯筋２ａとの抵触部の構成は必ずしもこれにこだわるものではなく、例えば、前記第２の取り付け部材１８に貫通孔を設け該貫通孔に前記帯筋２ａを挿通させて、フラットバー２３を用いない構成としても良い。

一方、図１に示すように、前記開口部７を構成する一方の梁３ａには、前記制震ダンパー８の一端を高力ボルト等の締結手段２０を介して締結するための第１の取り付け部材１６が、前記開口部７内に突出するように備えられている。
第１の取り付け部材１６は、上端面に水平端面１６ａを有する略逆さＶ字状に成形されているとともにその突出した２片の先端部近傍各々に複数のボルト孔が備えられ、２片各々がガセットプレートとして機能する構成を有している。これらは、前記構面と同一平面を形成し複数のボルト孔を有する２片が、前記開口部７内に突出するように配置されて、前記鉄骨梁部材４の開口部７側に位置するフランジの中央部近傍に、前記水平端面１６ａを溶接等の固着手段を介して固着されている。このとき、前記第１の取り付け部材１６の２片の先端部は、前記他方の梁３ｂと柱２の入隅部に向けて突出している。

また、前記第１の取り付け部材１６の表裏面各々には、図３（ｂ）に示すように、前記一方の梁３ａに埋設した際に、該一方の梁３ａの開口部７側の下面と略同一水平面を形成するように位置する水平スチフナー１７が備えられている。先にも述べたように前記第１の取り付け部材１６は、構面と同一水平面を形成するように設置されていることから、前記水平スチフナー１７は第１の取り付け部材１６と面どうしで直交するように当接されて溶接等の固着手段を介して固着されるものである。

さらに、該第１の取り付け部材１６の表裏面には、斜めリブプレート１９が溶接等の固着手段により固着されている。該斜めリブプレート１９は、第２の取り付け部材１８と同様な構成を有して第１の取り付け部材１６の２片の突出部各々に備えられている。これら斜めリブプレート１９は、第１の取り付け部材１６と面どうしを直交し、また、図１に示すように、前記他方の梁３ｂの軸芯Ｏ_Ｖと前記柱２の軸芯Ｏ_ｈとの交点及び前記一方の梁３ａの軸芯Ｏ_Ｖ上におけるラーメン架構のスパン中心点とを連結した線上に延在するよう配置されて固着手段を介して固着されている。

また、前記構面と同一平面を形成するように配置される第１の取り付け部材１６は、上部を前記一方の梁３ａに埋設するように固定すると一方の梁３ａを構成するあばら筋２４と干渉することとなる。そこで、本実施の形態では図１に示すように、前記一方の梁３ａにおいて第１の取り付け部材１６が位置する部位のあばら筋２４に、一般的な鉄筋に代えてフラットバー２３を用いている。

該フラットバー２３は、図２（ｃ）の前記一方の梁３ａの中央部近傍の断面図に示すように、あばら筋２４と同様のロの字型の断面形状を有するように折り曲げ加工されているものの、下半中央部に切断部を有しており、前記一方の梁３ａを構成する複数の主筋２５を囲っている。このとき、該第１の取り付け部材１６を前記フラットバー２３の切断部に挟むように配置し、両者を溶接等の固着手段を介して固着することで、前記フラットバー２３は複数の主筋２５を囲う閉合領域を形成し、あばら筋２４と同様の機能を持つこととなる。
なお、第１の取り付け部材１６と一方の梁３ａのあばら筋２４との抵触部の構成は必ずしもこれにこだわるものではなく、例えば、前記第１の取り付け部材１６に貫通孔を設け該貫通孔に前記あばら筋２４を挿通させて、フラットバー２３を用いない構成としても良い。

一方、このような構面の開口部７に形成された第２の取り付け部材１８及び第１の取り付け部材１６に設置されている前記制震ダンパー８は、図５に示すように、芯材９と、該芯材９の一端９ｂａ及び他端９ｂｂを除く中間部を覆うように設けられた筒状の補剛体１０とを備えた構成となっている。
前記芯材９は、図４（ａ）の制震ダンパー８の平面図に示すように、降伏応力度が通常の鉄骨と比較して低い低降伏点鋼よりなる板材で、中間部９ａが一端９ｂａ及び他端９ｂｂと比較して幅が狭まった形状に成形され、また、一端９ｂａ及び他端９ｂｂには、軸芯方向に延在する芯材リブプレート１４が芯材９と面どうしを直交させるように配されて溶接等の固着手段により固着されている。

前記補剛体１０は、図４（ｂ）の制震ダンパー８の断面図に示すように、二つの溝形鋼１１のウェブを所定の離間間隔をもって向かい合わせ、フランジ１１ａ同士をカバープレート（鋼板）１２及びツヅリボルト１３を介して接合することにより構成されたものであり、内部に断面視矩形状の閉鎖空間１０ａが形成されている。
ここで、前記溝形鋼１１及びツヅリボルト１３は、芯材９と比較して降伏応力度の大きい鋼材により形成されおり、また、二つの溝形鋼１１には、軸芯方向と直交する方向に延在し２つのフランジ１１ａに面を直交させつつ両者を連結するようにリブプレート１１ｂが、少なくとも中央およびその両側に溶接等の固着手段を介して固着されている。なお、隣り合うリブプレート１１ｂの間には、両者を連結するように軸方向に延在するリブプレート１１ｃが前記フランジ１１ａと面どうしを平行に配されて、固着手段を介して固着されている。

このような構成の前記補剛体１０に形成されている閉鎖空間１０ａに、前記芯材９の中央部９ａが挿通され、また、補剛体１０と芯材９の中央部９ａとの間には、ゴムパッキン（押圧材）１５が、芯材９の表裏面に接するように配置されて、前記制震ダンパー８が形成されることとなる。
ここで、前記ゴムパッキン１５は、補剛体１０の長さ寸法と略同一の長さ寸法を有するよう成形されており、前記芯材９は、このゴムパッキン１５を介して補剛体１０側から均等に押圧されるものである。

上述する制震ダンパー８は先にも述べたように、一端つまり芯材９の一端９ｂａを前記梁３の中央部近傍に備えられている第２の取り付け部材１６、他端つまり芯材９の他端９ｂｂを前記柱２と梁３の入隅部近傍に備えられている第１の取り付け部材１８に高力ボルト等の締結手段２０を介して締結されている。
具体的には、図１に示すように、前記制震ダンパー８の芯材９が前記第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８と同一水平面上に位置するよう制震ダンパー８を配置した上で、前記芯材９の一端９ｂａと第２の取り付け部材１６、及び他端９ｂｂと第２の取り付け部材１８の各々に跨るようにスプライスプレート２１が配置されて、これらを前記締結手段２０を介して締結する。

これにより、前記制震ダンパー８を構成する芯材９の一端９ｂａ及び他端９ｂｂ各々に備えられている前記芯材リブプレート１４と、第２の取り付け部材１８及び第１の取り付け部材１６各々に備えられている斜めリブプレート１９は、隣接して同一平面を形成するように位置することとなるため、両者に跨るように前記スプライスプレート２１配置し、これらを前記締結手段２０を介して締結する。

なお、これら制震ダンパー８は、必ずしも上述する構成にこだわるものではなく、制震性能を備えた構造物に一般に備えられているアンボンドブレースダンパーや一般的な構成の粘弾性ダンパー等、構造物１の構面の開口部７内に配置されて地震時の振動応答を低減できる制震部材であれば何れを用いても良い。

上述する構成の鉄筋コンクリート造の構造物の制震構造は、前記第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８の斜めリブプレート１９を前記他方の梁３ｂの軸芯Ｏ_Ｖと前記柱２の軸芯Ｏ_ｈとの交点及び前記一方の梁３ａの軸芯Ｏ_Ｖ上におけるラーメン架構のスパン中心点とを連結した線上に延在するよう配置し、これと前記制震ダンパー８の芯材９の一端９ｂａ及び他端９ｂｂに備えられている芯材リブプレート１４を締結手段２０を介して締結するから、制震ダンパー８の軸芯延長線も前記他方の梁３ｂの軸芯Ｏ_Ｖと前記柱２の軸芯Ｏ_ｈとの交点及び前記一方の梁３ａの軸芯Ｏ_Ｖ上におけるラーメン架構のスパン中心点とを連結した線上に延在することとなる。

このような構成は、制震ダンパー８の軸芯延長線と前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯との交点であるゲージ位置を、前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯と柱２の軸芯との交点に位置させて、柱２に作用する偏心曲げモーメントを柱２の曲げ耐力と比較して無視しても問題がない程度に十分に小さくすることを考慮したものである。

なお、必ずしもゲージ位置を、前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯と柱２の軸芯との交点に位置させなくとも、前述したように、前記第２の取り付け部材１８を鉄骨梁部材２２のパネルゾーン内に位置する範囲を含む領域に固定するから、前記制震ダンパー８の軸芯延長線は、前記柱２の軸芯と前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯との交点近傍を通過することとなる。このため、前記第２の取り付け部材１８を鉄骨梁部材２２の梁３内に位置する範囲に固定する場合と比較して、柱２に作用する偏心曲げモーメントを小さくすることができるものである。

また、本実施の形態では、鉄筋コンクリート造の構造物１の制震構造に、対をなす制震ダンパー８がハの字を形成するように設置されている場合を例にとり詳述したが、必ずしもこれにこだわるものではなく、前記開口部を構成する一方の梁３ａを下方側、他方の梁３ｂを上方側に配置して、対をなす制震ダンパー８がＶ字型を形成するように設置しても良い。

さらに、対をなす制震ダンパー８は、必ずしも上下に連続する開口部７各々で同一形状に配置されている必要はなく、例えば、図５に示すように、前記開口部７の上方で隣り合う開口部７’に設置されている対をなす制震ダンパー８を、前記開口部７に設置された対をなす制震ダンパー８に対してシンメトリーに設置してもよい。これにより、制震ダンパー８は、上下に隣接する開口部７、７’に設置されている４体の制震ダンパー８全体でＸの字を構成することとなる。

上述する構成によれば、構造物１の制震構造は、前記構面内においてブレース状の前記制震ダンパー８が設置されている開口部７を構成する一方の梁３ａ及び他方の梁３ｂ各々に鉄骨梁部材４が内蔵されており、該鉄骨梁部材４に前記制震ダンパー８を前記開口部７に取り付けるための第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８が固定されている。
これにより、ブレース状の制震ダンパー８を鉄筋コンクリート造の構造物１の構面に設置しても、制震ダンパー８を設置する開口部７を構成する梁３にのみ鉄骨梁部材４を内蔵すればよいため、従来の工法で用いられていた柱２と梁３の両者に鉄骨部材を内蔵する場合と比較して施工性を大幅に向上することが可能となる。

また、前記鉄骨梁部材４の両端部は前記パネルゾーン２６内に位置しているため、該両端部に生じる曲げモーメントを、前記パネルゾーン２６内に位置している鉄骨梁部材４のフランジの支圧力により鉄筋コンクリート造の柱２を構成するコンクリートに伝達することで容易に処理することが可能となる。

さらに、前記第２の取り付け部材１８が、他方の梁３ｂに内蔵される鉄骨梁部材４のパネルゾーン２６内に位置する範囲を含む領域に固定されるから、鉄骨梁部材４の梁３内に位置する範囲に固定する場合と比較して、前記制震ダンパー８の軸芯延長線が、前記柱２の軸芯と前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯との交点近傍を通過することとなる。このため、該制震ダンパー８の軸芯延長線と前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯との交点であるゲージ位置も、前記開口部７を構成する他方の梁３ｂの軸芯と柱２の軸芯との交点の近傍に位置することとなる。これにより、この交点とゲージ位置との差である偏心量が小さくなり、柱２に作用する偏心曲げモーメントを柱２の曲げ耐力と比較して無視しても問題がない程度に十分に小さくすることが可能となる。

また、前記開口部７内に設置される制震ダンパー８は、シンメトリーに対をなすことにより略ハの字型もしくは略Ｖの字型を構成するから、一方の梁３ａに内蔵された前記鉄骨梁部材４と相まってＫの字型を構成する。これにより、前記制震ダンパー８の反力により前記鉄骨梁部材４に軸力が作用するため、該鉄骨梁部材４を内蔵した梁に引張り軸力が作用した際にも十分な耐力を確保することが可能となる。
加えて、前記開口部７内で対をなして設置されている前記制震ダンパー８を上下に隣接する開口部７でシンメトリーに配置して、４体の制震ダンパー８でｘ字型を構成させれば、開口部７を構成する前記一方の梁３ａ及び他方の梁３ｂの何れに対しても、作用する軸力が力の釣り合い条件によりほぼ無くなる。

このため、前記開口部７内の制震ダンパー８をシンメトリーに対をなして配置することにより、前記梁３の主筋２５を小径にする、主筋２５の本数が減少させる、あるいは梁断面を小さくする等、前記梁３の構造規模を小さくすることができ、大幅なコストダウンを図ることが可能となる。

このように、鉄筋コンクリート造の構造物１に対して容易に減衰力の大きいブレース状の制震ダンパー８を経済的に組むことができ、高い耐震性を確保しつつ、住戸内の梁成を小さくする構成や無梁にする構成も可能となり、居住性に優れた集合住宅を経済的に提供することが可能となる。

また、前記鉄骨梁部材４の端部及び中間部に、垂直補剛部材６が備えられるから、前記制震ダンパー８より軸芯方向の力を作用された場合においてもその水平方向分力は、前記垂直補剛部材６を介して鉄筋コンクリート造の柱２及び梁３を構成するコンクリート及び鉄筋にスムーズに伝達できるため、簡略な構成でかつ低コストに前記制震ダンパー８より作用される制震ダンパー軸芯方向の水平方向分力を処理することが可能となる。

さらに、前記鉄骨梁部材４の前記柱２内に位置する範囲に、上下方向に突出するアンカー部材５が備えられることから、前記制震ダンパー８より軸芯方向の力を作用された場合においてもその鉛直方向分力は、前記柱２内に位置している鉄骨梁部材４のフランジの支圧力に加えて、前記アンカー部材５を介して鉄筋コンクリート造の柱２を構成するコンクリートにスムーズに伝達できるため、簡略な構成でかつ低コストに前記制震ダンパー８より作用される制震ダンパー軸芯方向の鉛直方向分力を処理することが可能となる。

制震ダンパー８は、芯材９が降伏した後に所定の耐力に達すると負担力が頭打ちとなるから、前記第１の取り付け部材１６や第２の取り付け部材１８は、頭打ちされたときの荷重に耐え得るもので足りるため、経済的な部材を使用することでコストの軽減を図ることが可能となる。

第１の取り付け部材１６および第２の取り付け部材１８には斜めリブプレート１９が各々設けられ、また、前記制震ダンパー８を構成する芯材９の両端部９ｂａ、９ｂｂにも芯材リブプレート１４が各々設けられているから、第１の取り付け部材１６、第２の取り付け部材１８及び芯材９の面外座屈をそれぞれ防止することが可能となる。
また、第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８と芯材９との接合は、十字接合となるから、斜めリブプレート１９及び芯材リブプレート１４は接合機能および補剛機能の両方の機能を果たすこととなり、それぞれ別個に設ける場合に比べ部材の数量を低減することが可能となる。

前記第１の取り付け部材１６及び第２の取り付け部材１８をあらかじめ工場にて鉄骨梁部材４に固着しプレキャスト部材とすることにより、現場での溶接等の加工作業を大幅に削減することができるから、特別な技能を有する者（溶接作業員等）でなくても通常の作業員で施工することが可能になるとともに、工期短縮および施工精度の向上を図ることが可能となる。

前記制震ダンパー８は第１の取り付け部材１６および第２の取り付け部材１８に高力ボルト等の締結手段を介して締結されるため、制震ダンパー８の長さ誤差に対して容易に対応することが可能となる。

本発明に係る構造物の制震構造の概略を示す図である。 本発明に係る構造物の制震構造に係る制震ダンパーが設置される開口部を構成する柱及び梁の断面を示す図である。 本発明に係る構造物の制震構造に係る制震ダンパーを開口部に設置する際に用いる第１の取り付け部材及び第２の取り付け部材を示す図である。 本発明に係る構造物の制震構造に係る制震ダンパーの詳細を示す図である。 本発明に係る構造物の制震構造の他の事例を示す図である。

符号の説明

１ 構造物
２ 柱
３ 梁
４ 鉄骨梁部材
５ アンカー部材
６ 垂直補剛部材
７ 開口部
８ 制震ダンパー
９ 芯材
１０ 補剛体
１１ 溝形鋼
１２ カバープレート
１３ ツヅリボルト
１４ 芯材リブプレート
１５ ゴムパッキン
１６ 第１の取り付け部材
１７ 水平スチフナー
１８ 第２の取り付け部材
１９ 斜めリブプレート
２０ 締結手段
２１ スプライスプレート
２２ パネルゾーン
２３ フラットバー
２４ あばら筋
２５ 主筋

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート造の柱と梁を備える構造物の制震構造であって、
   前記柱及び梁より構成される構面の開口部内に、一端が前記開口部を構成する一方の梁の中央部近傍、他端が前記開口部を構成する他方の梁と前記柱との入隅部近傍に位置するようにブレース状に配した制震ダンパーが、対をなしてシンメトリーに設置されており、
   該制震ダンパーを設置している開口部を構成する前記一方の梁及び他方の梁に、両端部が前記柱との接合部となるパネルゾーン内に達する部材長を有する鉄骨梁部材が内蔵されて、
   前記一方の梁に内蔵された鉄骨梁部材の中央部近傍に、前記制震ダンパーの一端を前記開口部内に取り付けるための第１の取り付け部材が固定されるとともに、
   前記他方の梁に内蔵された鉄骨梁部材の前記パネルゾーン内に位置する範囲を含んだ領域に、前記制震ダンパーの他端を前記開口部内に取り付けるための第２の取り付け部材が固定され、
   該第１の取り付け部材及び第２の取り付け部材に前記制震ダンパーの一端及び他端が締結手段を介して締結されることを特徴とする構造物の制震構造。
2. 請求項１に記載の構造物の制震構造において、
   前記鉄骨梁部材の端面及び中間部に、垂直補剛部材が備えられることを特徴とする構造物の制震構造。
3. 請求項１または２に記載の構造物の制震構造において、
   前記鉄骨梁部材の前記柱パネルゾーン内に位置する範囲に、上下方向に突出するアンカー部材が備えられることを特徴とする構造物の制震構造。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の構造物の制震構造において、
   前記制震ダンパーの軸芯延長線が、前記開口部を構成する他方の梁の軸芯と柱の軸芯との交点を通過するよう設置されることを特徴とする構造物の制震構造。
   

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