JP3707003B2 - Seismic control building - Google Patents

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 pillar 2 made of precast concrete (PCa). A bending column 3 made of cast-in-place concrete is provided so as to be continuous in the vertical direction via the beam 1.
[0009]
As shown in FIGS. 2 (a) and 3 (a), the pillars 2 on each floor are joined to the upper and lower beams 1 and fixed by reinforcing bars 4. Each of the bending columns 3 on each floor is divided into an upper part 3a and a lower part 3b, and a vibration damper 5 is provided between them. The upper part 3a and the lower part 3b of the bending pillar 3 are respectively It has a flat cross-sectional shape that can be called a drooping wall and a waist wall, is firmly joined to the upper and lower beams 1, and is fixed by a reinforcing bar 6. In this vibration control building, when an interlayer deformation at the time of an earthquake occurs, a horizontal shearing force is applied to the bending column 3, and the vibration control damper 5 is activated thereby to absorb vibration energy.
[0010]
And in this embodiment, long-term axial force between the steel damper 5A installed in the form which receives the long-term axial force which acts on the bending column 3 as said damping damper 5 and the bending column 3 on the upper and lower floors is released. In combination with panel damper 5B installed in a possible form, the panel damper 5B is installed every 5 layers (in the example shown, 5th floor, 10th floor, 15th floor, 20th floor, 25th floor) Installs a steel damper 5A.
[0011]
The steel damper 5A is in the form of an H-shaped steel as shown in FIGS. 2 (b) to 2 (c), and the upper part and the lower part are embedded in the upper part 3a and the lower part 3b of the bending column 3, respectively. And the intermediate portion is exposed between them and is subjected to a horizontal shear force to yield, and the web in the shear yield portion is made of mild steel or extra mild steel. The shear panel 7 is formed, and the shear panel 7 yields due to the interlaminar displacement at the time of the earthquake, so that the vibration control effect is obtained by the hysteresis energy absorption. Reference numeral 8 is an anchor for fixing the lower end of the steel damper 5A to the lower beam 1 when the steel damper 5A is installed, 9 is a stud for reinforcing the fixing force to the bending column 3, and 10 is a bending column 3 It is the rib plate provided in the position of the end surface.
[0012]
As shown in FIGS. 3 (b) to 3 (d), the panel damper 5 </ b> B is mainly composed of a plate-like shear panel 11 made of mild steel or extra-soft steel whose upper and lower portions are wide, and mainly made of plain steel on one side. These ribs 12 are integrally welded. This panel damper 5B is used as a set of two sheets, and can be detached from the mounting members 13 with high-strength bolts while the mounting members 13 fixed to the bending column 3 are sandwiched from both sides by the upper and lower wide portions. Bolts are fastened in a state, and the central part of the shear panel 11 is shear yielded due to the interlayer displacement at the time of the earthquake. Reference numeral 14 denotes an anchor for fixing the attachment member 13 to the bending column 3, and 15 denotes a contact plate for fastening the shear panel 11 to the attachment member 13.
[0013]
In the seismic control building of this embodiment, as shown in FIG. 1, the above-mentioned panel damper 5B is replaced with the steel damper 5A every five layers based on the continuous arrangement of the above-mentioned steel damper 5A in the vertical direction. By arranging, it is possible to prevent an excessive long-term axial force from acting on both the steel damper 5A and the panel damper 5B.
[0014]
That is, the panel damper 5B is installed between the upper part 3a and the lower part 3b of the bending column 3 so as to be detachable by bolt fastening. In the middle stage, it is assumed that a long-term axial force acts on this panel damper 5B by temporarily fastening and releasing the fastening once the frame construction is completed and releasing the axial force and then performing the final fastening. Can be prevented. However, since the panel damper 5B is more expensive than the steel damper 5A and its construction is somewhat complicated, it is preferable to use this panel damper 5B on all floors, leading to an increase in cost and a decrease in workability. is not.
[0015]
On the other hand, since the steel damper 5A is installed in the form of being embedded in the bending column 3 at the time of the frame construction, it is inevitable that the long-term axial force acting on the bending column 3 acts on the steel damper 5A as it is. There is concern that the performance as the steel damper 5A cannot be sufficiently exhibited. Therefore, as described above, the panel damper 5B is installed instead of the steel damper 5A at a predetermined interval, and the panel damper 5B is installed after the frame construction is completed or temporarily tightened in the middle of the frame construction. In this case, the axial force between the upper and lower bending columns 3 can be released by the panel damper 5B by releasing the fastening once the frame construction is completed and releasing the axial force and then performing the final fastening. Therefore, the long-term axial force acting on each steel damper 5A can be greatly reduced, and as a result, the performance of the steel damper 5A can be sufficiently exhibited.
[0016]
As described above, the seismic control building of this embodiment is based on using the steel damper 5A that is relatively inexpensive and simple and easy to construct, and by adopting the panel damper 5B only at its essential points, It has both the advantages of both the steel damper 5A and the panel damper 5B, and it is possible to maximize the performance of the vibration damper 5 while avoiding deterioration of workability and cost increase, which is extremely effective.
[0017]
In addition, it is preferable and realistic that the panel damper 5B is installed at a ratio of about one layer to several layers as in the above embodiment, but the arrangement of the steel damper 5A and the panel damper 5B depends on the size, form, and requirements of the building. What is necessary is just to design optimally considering the vibration control performance and other conditions. Further, the steel damper 5A may be any one that is inexpensive and easy to construct, and the panel damper 5B may be any form that can release the long-term axial force. The damping damper 5 can be adopted, and the form of installation may be changed as appropriate. For example, it is possible to install the steel damper 5A as a bending column without incorporating the steel damper 5A into the bending column 3, and as the panel damper 5B, a viscous damper utilizing the viscous resistance of a viscous body or a viscoelastic body is also suitable. Can be adopted.
[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 claim 2 employs a steel damper that is in the form of an H-shaped steel and the web at the shear yielding portion is formed by a shear panel made of mild steel or extra mild steel, so that the steel damper is excellent as a damping damper In addition to having high performance, it is sufficiently inexpensive and can be firmly fixed just by burying the top and bottom in a bending column, so it has excellent workability and is ideal for application to the above-mentioned seismic control building. It is.
[0020]
The invention of claim 3 employs a panel damper that is formed mainly of a flat shear panel made of mild steel or extra mild steel and whose upper and lower parts are bolted so as to be detachably attached to a bending column. In addition to having excellent performance as a damping damper, the damper can easily release the long-term axial force, and is optimal for application to the above-mentioned damping building.
[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 Beam 2 Column 3 Bending column 5 Damping damper 5A Steel damper (damping damper)
5B Panel damper (damping damper)
7 Shear panel 11 Shear panel

Claims (3)

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制震建物。In a vibration control building with vibration damping dampers on each floor that absorbs vibration energy during an earthquake, bending columns that receive horizontal shearing force due to interlayer deformation during the earthquake are installed on each floor, and the bending columns on each floor are connected via beams. The seismic dampers that act when the horizontal columns are applied to the bending columns on each floor and absorb the vibration energy are provided, and the long-term acting on the bending columns as those seismic dampers. A seismic control building comprising a steel damper installed in a form to receive axial force and a panel damper installed in a form capable of releasing long-term axial force between upper and lower bending columns. 請求項１記載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制震建物。2. The seismic control building according to claim 1, wherein the steel damper is in the form of an H-shaped steel, the upper and lower portions are fixed portions fixed to the bending column, and the intermediate portion is yielded by receiving a horizontal shearing force. A damping structure characterized in that it is a shear yielding part, and the web in the shearing yielding part is formed by a shear panel made of mild steel or extra mild steel. 請求項１または２記載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制震建物。3. The damping building according to claim 1 or 2, wherein the panel damper is mainly composed of a flat shear panel made of mild steel or extra mild steel, and its upper and lower parts are detachably bolted to the bending column. A seismic building characterized by

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