JP3707003B2 - Seismic control building - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震時の振動エネルギーを吸収する制震ダンパーを各階に設置してなる制震建物に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、地震力を低減して耐震性能を向上させることのできる建物の構造として制震構造が一般化しつつある。制震構造は建物内に制震ダンパーを組み込み、その制震ダンパーにより地震エネルギーを吸収して建物の応答(振動)を低減しようとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、建物に制震ダンパーを組み込む場合、従来一般には制震ダンパーを上下の梁の間に設置することにより層間変位が生じた際にその制震ダンパーを作動させてエネルギーを吸収する構造とすることが通常である。しかし、制震ダンパーを単に上下の梁の間に設置した場合には制震ダンパーに長期軸力が作用してその性能を最大限に発揮できない場合がある。そのため、制震ダンパーを設置するに当たってはそれに過大な長期軸力が作用しない形態で設置するか、あるいは長期軸力が作用しない構造の制震ダンパーを採用する必要があり、そのため施工が煩雑になったりコスト増の要因となるという問題があった。
【0004】
上記事情に鑑み、本発明は、制震ダンパーに過大な長期軸力が作用することを回避してその性能を最大限に発揮させることを可能とし、併せて施工性の改善とコストダウンを図ることのできる有効な制震建物を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、地震時の振動エネルギーを吸収する制震ダンパーを各階に設置してなる制震建物において、地震時の層間変形による水平せん断力を受ける曲げ柱を各階に設けてそれら各階の曲げ柱を梁を介して上下方向に連続せしめるとともに、各階の曲げ柱に水平せん断力を受けた際に作動して振動エネルギーを吸収する制震ダンパーを設けてなり、それらの制震ダンパーとして、曲げ柱に作用する長期軸力を受ける形態で設置される鋼材ダンパーと、上下階の曲げ柱の間の長期軸力を解放可能な形態で設置されるパネルダンパーとを併用してなることを特徴とする。
【0006】
請求項2の発明は、請求項1の発明の制震建物において、鋼材ダンパーはH形鋼の形態をなしてその上部と下部が曲げ柱に対して定着される定着部とされかつ中間部が水平せん断力を受けて降伏するせん断降伏部とされ、そのせん断降伏部におけるウェブが軟鋼もしくは極軟鋼からなるせん断パネルにより形成されていることを特徴とする。
【0007】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明の制震建物において、パネルダンパーは軟鋼もしくは極軟鋼からなる平板状のせん断パネルを主体として形成され、その上部と下部が曲げ柱に対して着脱可能にボルト締結されるものであることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1〜図3は本発明の実施形態である制震建物の概要を示すものである。図示例の制震建物は図1に示すように地上29階建てのものであって、鉄筋コンクリート(RC)からなる梁1とプレキャストコンクリート(PCa)からなる柱2による構造とされ、各階にPCaおよび現場打ちコンクリートによる曲げ柱3が梁1を介して上下方向に連続するように設けられている。
【0009】
図2(a)および図3(a)に示すように各階の柱2は上下の梁1に対して接合されかつ鉄筋4により定着されている。また、各階の曲げ柱3はいずれも上部3aと下部3bとに分断されていてそれらの間に制震ダンパー5が設けられた構造のものであり、曲げ柱3の上部3aおよび下部3bはそれぞれ垂れ壁と腰壁ともいうべき偏平な断面形状とされて上下の梁1に対して強固に接合されかつ鉄筋6により定着されている。この制震建物では、地震時における層間変形が生じた際には曲げ柱3に水平せん断力が加わり、それにより制震ダンパー5が作動して振動エネルギーを吸収するようになっている。
【0010】
そして、本実施形態では、上記の制震ダンパー5として、曲げ柱3に作用する長期軸力を受ける形態で設置された鋼材ダンパー5Aと、上下階の曲げ柱3の間の長期軸力を解放可能な形態で設置されたパネルダンパー5Bとを併用し、そのパネルダンパー5Bを5層おき(図示例では5階、10階、15階、20階、25階)に設置して他の層には鋼材ダンパー5Aを設置するようにしている。
【0011】
鋼材ダンパー5Aは、図2(b)〜(c)に示すようにH形鋼の形態をなすものであって、その上部と下部がそれぞれ曲げ柱3の上部3aと下部3bに対して埋設されて定着される定着部とされ、かつ中間部がそれらの間において露出してそこが水平せん断力を受けて降伏するせん断降伏部とされており、そのせん断降伏部におけるウェブが軟鋼もしくは極軟鋼からなるせん断パネル7により形成されているものであり、地震時の層間変位によりせん断パネル7がせん断降伏することでその履歴吸収エネルギーにより制震効果が得られるものである。符号8はこの鋼材ダンパー5Aを設置する際にその下端を下側の梁1に定着して自立させるためのアンカー、9は曲げ柱3に対する定着力を強化するためのスタッド、10は曲げ柱3の端面の位置に設けられたリブプレートである。
【0012】
パネルダンパー5Bは、図3(b)〜(d)に示すように、上下が幅広部とされた軟鋼あるいは極軟鋼からなる板状のせん断パネル11を主体としてその片面に普通鋼からなる2本のリブ12を一体に溶接してなるものである。このパネルダンパー5Bは2枚1組として用いられ、曲げ柱3に定着されている取付部材13を上下の幅広部により両側から挟み込んだ状態でそれら取付部材13に対して高力ボルトにより取り外し可能な状態でボルト締結され、地震時の層間変位によりせん断パネル11の中央部がせん断降伏することでその履歴吸収エネルギーにより制震効果が得られるものである。符号14は取付部材13を曲げ柱3に対して定着するためのアンカー、15は取付部材13に対してせん断パネル11を締結するための当て板である。
【0013】
本実施形態の制震建物では、図1に示したように上記の鋼材ダンパー5Aを上下方向に連続的に配置することを基本として5層おきに鋼材ダンパー5Aに代えて上記のパネルダンパー5Bを配置することにより、それら鋼材ダンパー5Aとパネルダンパー5Bの双方に過大な長期軸力が作用することを防止できるものとなっている。
【0014】
すなわち、パネルダンパー5Bは曲げ柱3の上部3aと下部3bの間にボルト締結により着脱可能な状態で設置されるものであるから、その設置を躯体工事が完了した後に行うか、あるいは躯体工事の途中段階においては仮締結しておいて躯体工事完了時点で締結を一旦解除して軸力を解放してからあらためて本締結を行うことにより、このパネルダンパー5Bに長期軸力が作用することを自ずと防止することができる。ただし、パネルダンパー5Bは鋼材ダンパー5Aに比較してコスト高であるしその施工もやや複雑であるので、全階においてこのパネルダンパー5Bを採用することはコスト増と施工性低下につながり、好ましいことではない。
【0015】
一方、鋼材ダンパー5Aは躯体工事の際に曲げ柱3に埋設する形態で設置していくことから曲げ柱3に作用する長期軸力がそのまま鋼材ダンパー5Aに作用することは避けられず、そのままでは鋼材ダンパー5Aとしての性能を十分に発揮できないことが懸念される。そこで、上記のように所定間隔で鋼材ダンパー5Aに代えてパネルダンパー5Bを設置することとして、そのパネルダンパー5Bの設置を躯体工事が完了した後に行うか、あるいは躯体工事の途中段階においては仮締結しておいて躯体工事完了時点で締結を一旦解除して軸力を解放してからあらためて本締結を行うことにより、そのパネルダンパー5Bによって上下階の曲げ柱3間の軸力を解放することができ、そのため各鋼材ダンパー5Aに作用する長期軸力を大幅に軽減することができ、その結果、鋼材ダンパー5Aの性能も十分に発揮させることができるものとなる。
【0016】
以上のように、本実施形態の制震建物は、比較的安価で施工も単純かつ容易に行い得る鋼材ダンパー5Aを用いることを基本として、その要所にのみパネルダンパー5Bを採用することにより、鋼材ダンパー5Aとパネルダンパー5Bの双方の利点を併せ持つものとなり、施工性の低下やコスト増を回避しつつ制震ダンパー5の性能を最大限に発揮させることが可能であり、極めて有効である。
【0017】
なお、上記実施形態のようにパネルダンパー5Bは数層に1層程度の割合で設置することが好ましくかつ現実的であるが、鋼材ダンパー5Aとパネルダンパー5Bの配置は建物の規模や形態、要求される制震性能その他の諸条件を考慮して最適に設計すれば良い。また、鋼材ダンパー5Aは安価で施工が容易なものであれば良く、パネルダンパー5Bも長期軸力を解放し得る形態のものであれば良く、その限りにおいて上記実施形態のものに限らず適宜の制震ダンパー5を採用可能であるし、設置の形態も適宜変更して良い。たとえば、鋼材ダンパー5Aを曲げ柱3に組み込むことなくそれ自身を曲げ柱として設置することも可能であるし、パネルダンパー5Bとしては粘性体ないし粘弾性体の粘性抵抗を利用する粘性系ダンパーも好適に採用可能である。
【0018】
【発明の効果】
請求項1の発明は、各階の曲げ柱に制震ダンパーを設けるとともに、それらの制震ダンパーとして、曲げ柱に作用する長期軸力を受ける形態で設置される鋼材ダンパーと、上下階の曲げ柱の間の軸力を解放可能な形態で設置されるパネルダンパーとを併用するものであるので、安価で施工が容易な鋼材ダンパーと、長期軸力を容易に解放可能なパネルダンパーの双方の利点が有効に生かされ、制震性能に優れた制震建物を効率的に施工することが可能である。
【0019】
請求項2の発明は、H形鋼の形態をなしかつそのせん断降伏部におけるウェブを軟鋼もしくは極軟鋼からなるせん断パネルにより形成した鋼材ダンパーを採用したので、その鋼材ダンパーは制震ダンパーとして優れた性能を有するものであることはもとより、十分に安価であるしその上下を曲げ柱に埋設するのみで強固に定着可能であるので施工性にも優れ、上記の制震建物に適用するものとして最適である。
【0020】
請求項3の発明は、軟鋼もしくは極軟鋼からなる平板状のせん断パネルを主体として形成され、その上部と下部が曲げ柱に対して着脱可能にボルト締結されるパネルダンパーを採用したので、そのパネルダンパーは制震ダンパーとして優れた性能を有するものであることはもとより、長期軸力の解放を容易に行い得るものであり、上記の制震建物に適用するものとして最適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態である制震建物の概要を示す軸組図である。
【図2】 同、鋼材ダンパーの例を示す図である。
【図3】 同、パネルダンパーの例を示す図である。
【符号の説明】
1 梁
2 柱
3 曲げ柱
5 制震ダンパー
5A 鋼材ダンパー(制震ダンパー)
5B パネルダンパー(制震ダンパー)
7 せん断パネル
11 せん断パネル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seismic control building in which seismic control dampers that absorb vibration energy during an earthquake are installed on each floor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, seismic control structures are becoming common as building structures that can reduce seismic force and improve seismic performance. The seismic control structure is intended to reduce the response (vibration) of a building by incorporating a damping damper in the building and absorbing the seismic energy by the damping damper.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a damping damper is installed in a building, conventionally, a damping damper is installed between the upper and lower beams, so that when the interlayer displacement occurs, the damping damper is activated to absorb energy. It is normal. However, if the damping damper is simply installed between the upper and lower beams, a long-term axial force may act on the damping damper and the performance may not be maximized. For this reason, when installing a damping damper, it is necessary to install it in a form that does not allow excessive long-term axial force to act on it, or to adopt a damping damper that has a structure that does not act on long-term axial force. There was a problem that it became a factor of cost increase.
[0004]
In view of the above circumstances, the present invention makes it possible to avoid the application of excessive long-term axial force to the damping damper and to maximize its performance, and to improve workability and reduce costs. The purpose is to provide an effective seismic control building.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in a vibration control building in which a vibration damping damper that absorbs vibration energy at the time of an earthquake is installed on each floor, a bending column that receives a horizontal shearing force due to interlayer deformation at the time of an earthquake is provided on each floor. As the seismic dampers, the seismic dampers are installed in the vertical direction through the beam and the seismic dampers are activated when the horizontal pillars are subjected to horizontal shearing force to absorb vibration energy. The steel damper that is installed in a form that receives the long-term axial force acting on the bending column and the panel damper that is installed in a form that can release the long-term axial force between the bending columns on the upper and lower floors are used in combination. Features.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the damping building according to the first aspect of the invention, the steel damper is in the form of an H-shaped steel, the upper and lower portions of which are fixed to the bending column, and the intermediate portion is It is a shear yield portion that yields by receiving a horizontal shear force, and the web in the shear yield portion is formed by a shear panel made of mild steel or extra mild steel.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the vibration-damping building of the first or second aspect, the panel damper is formed mainly of a flat shear panel made of mild steel or extra-soft steel, and the upper and lower parts thereof are against the bending column. It is characterized by being detachably bolted.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 3 show an outline of a seismic control building according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the seismic control building in the illustrated example has 29 floors above ground, and is composed of a beam 1 made of reinforced concrete (RC) and a
[0009]
As shown in FIGS. 2 (a) and 3 (a), the
[0010]
And in this embodiment, long-term axial force between the
[0011]
The
[0012]
As shown in FIGS. 3 (b) to 3 (d), the
[0013]
In the seismic control building of this embodiment, as shown in FIG. 1, the above-mentioned
[0014]
That is, the
[0015]
On the other hand, since the
[0016]
As described above, the seismic control building of this embodiment is based on using the
[0017]
In addition, it is preferable and realistic that the
[0018]
【The invention's effect】
The invention of claim 1 is provided with damping dampers on the bending columns of each floor, as steel damping dampers installed in a form that receives a long-term axial force acting on the bending columns, and bending columns on the upper and lower floors. Advantages of both low-cost and easy-to-install steel dampers and panel dampers that can easily release long-term axial force It is possible to efficiently construct a seismic control building with excellent seismic control performance.
[0019]
The invention of
[0020]
The invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an outline of a vibration control building according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing an example of a steel damper.
FIG. 3 is a view showing an example of a panel damper.
[Explanation of symbols]
1
5B Panel damper (damping damper)
7
Claims (3)
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