JP3750404B2 - 雑壁を備えた構造物の制振構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物等の構築物に設けられる束壁，腰壁，袖壁や垂れ壁等の雑壁を利用して構造物を制振するようにした、雑壁を備えた構造物の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｓ造を主体とした建物の制振構造としては、Ｙ型ブレース等に低降伏点鋼を利用したもの、また、粘弾性壁やオイルダンパー等の粘性体を利用したもの等がある。これら低降伏点鋼や粘性体等の制振要素は、鉄骨柱および鉄骨梁から成る主架構に組み込まれ、地震や風によって発生する主架構の変形や変形速度を利用して振動エネルギーを吸収するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の制振構造にあっては、ＲＣ造やＳＲＣ造のコンクリート系建物では、地震動を受けた場合にコンクリート構造物の変形が小さいことから、上記制振要素を用いた場合に次の▲１▼、▲２▼に示すような問題がある。
【０００４】
▲１▼低降伏点鋼を用いた制振構造の場合は、コンクリート構造物の変形量が大きくなければ制振効果が小さく、制振効果が十分に発揮されるまで変形された時点では、主体構造にひび割れや破壊現象が発生してしまう。
【０００５】
▲２▼粘性体を利用した制振構造の場合は、オイルダンパーや粘弾性壁等の制振要素を用いたものが既に存在するが、これら制振要素とコンクリート構造物との接続構造が煩雑となって必然的に工費高が来される。
【０００６】
また、上記低降伏点鋼や粘性体等の制振要素を既存の構造物に後付けで組み込んで補強する場合には、主体構造に大掛かりな工事を必要とするため、その施工が著しく困難になり、かつ、工費も膨大なものになってしまう。また、上記制振要素は柱および梁で囲まれた開口部のスペースを大きく占有するため、通路や居住空間をレイアウトする設計計画上で大きな制約を受けることになり、その設置個所が限定されてしまうという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、雑壁を利用して制振させることにより、コンクリート構造物にあってもその適用を可能としつつ制振効果を十分に発揮し、かつ、新築、増設は勿論のこと既存の構造物にあっても簡単に後付けができ、更には、構造物の設計計画が制約されるのを避けることができる雑壁を備えた構造物の制振構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の請求項１に係る雑壁を備えた構造物の制振構造は、柱および梁からなる主架構の開口部分に設けられ、一辺が主架構側に固定される固定端部に形成され、残りの三辺が主架構側との間に所定の隙間をおく自由端部に形成される雑壁を備えた構造物の制振構造であって、前記雑壁の自由端部と前記主架構との間に、前記雑壁及び前記主架構と別体に形成された粘弾性装置を設け、該粘弾性装置は、前記雑壁又は前記主架構の何れか一方に取り付けられるＵ字状金具と、前記雑壁又は前記主架構の何れか他方に取り付けられるとともに、前記Ｕ字状金具の内方に一端部が差し込まれるＬ字状金具と、前記Ｕ字状金具と前記Ｌ字状金具の一端部との間に充填される粘弾性材とを備え、前記Ｕ字状金具は、該Ｕ字状金具、前記粘弾性材、及び前記Ｌ字状金具を貫通する取付けボルトによって前記雑壁又は前記主架構に取り付けられ、該取付けボルトの前記Ｌ字状金具の貫通部を、前記Ｕ字状金具と前記Ｌ字状金具との相対移動を許容する、前記雑壁と前記主架構との相対変位に追随するこの相対変位方向に延びるルーズホールに形成したことを特徴とする。
【０００９】
この発明による雑壁を備えた構造物の制振構造によれば、地震や風による振動エネルギーが構造物に作用した場合に、その振動が主架構を介して雑壁に入力し、雑壁の自由端部とこの自由端部に対向する主架構との間に相対変位が生じる。そして、この相対変位は、雑壁の自由端部と主架構との間の粘弾性装置に入力され、粘弾性装置のＵ字状金具とＬ字状金具とが粘弾性材を介して相対的に移動し、このときの粘弾性材の粘性変形により入力する振動が減衰されることになる。
また、Ｕ字状金具とＬ字状金具とは、Ｌ字状金具に設けられたルーズホールによって相対移動が許容されることになるので、雑壁と主架構との相対変位に追随して両金具を相対移動させて、両金具間の粘弾性材を粘性変形させることができ、入力する振動を減衰することができる。
【００１０】
また、粘弾性装置の粘弾性材の粘性変形（粘度）により、速度に比例した減衰力が得られることになるので、構造物の小さい変形から制振効果が期待でき、主架構に入力される外力を効率良く減衰することができる。このため、雑壁が設けられた構造物であれば、変形量の小さなコンクリート構造物であっても十分に制振することができる。
【００１１】
また、耐震構造を採用する構造物には、雑壁と主架構との間に耐震スリット（隙間）が設けられ、雑壁が主架構に悪影響を及ぼさない構造としているのが一般的であり、このスリットが存在する自由端部と主架構との間のスリットを利用して粘弾性装置を取り付けることができるので、雑壁を備える構造であれば、新築、増設は勿論のこと、既存の構造物にあっても簡単に後付けができる。
【００１２】
更に、本発明の制振構造は構造物に備わる雑壁を利用したものであるため、粘弾性装置を設けるために構造物の設計計画が制約されるのを避けることができ、自由に粘弾性装置の設置計画が可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図４は本発明にかかる雑壁を備えた構造物の制振構造の一実施形態を示し、図１は制振構造を適用した雑壁の配置状態を示す正面図、図２は制振構造の要部拡大断面図、図３は粘弾性装置の拡大断面図、図４は図２中Ａ−Ａ線からの拡大断面図である。
【００１４】
本発明の雑壁を備えた構造物の制振構造の基本構成は、柱１０および梁１２で囲まれる開口部分１４に設けられる雑壁１６を備え、この雑壁１６の一辺Ｅ1を柱１０または梁１２に固定して固定端部とするとともに、残りの三辺Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4を柱１０および梁１２との間に隙間δを設けて自由端部とし、この自由端部となった三辺Ｅ2，Ｅ3，Ｅ4の少なくとも一辺と柱１０または梁１２の隣接部分の縁部外側に粘弾性装置１８を設けるようになっている。
【００１５】
即ち、かかる制振構造が適用される本実施形態の構造物は、図１に示すように多層階の集合住宅として構築されるＲＣ造建物２０であって、ＲＣ柱１０およびＲＣ梁１２によってラーメン架構が構成される。このような集合住宅では、柱１０と梁１２とで囲まれる開口部分１４に雑壁１６が設けられる箇所が多くある。同図では雑壁１６として束壁１６ａ，腰壁１６ｂ，袖壁１６ｃを示すが、これ以外にも図示省略したけれども、垂れ壁等がある。
【００１６】
束壁１６ａは、開口部分１４の中央部分に配置され、固定端部の下辺Ｅ1が下方の梁１２に固定されるとともに、自由端部の上辺Ｅ3と上方の梁１２との間にスリット状の隙間δが設けられ、かつ、自由端部の左，右辺Ｅ2，Ｅ4と左，右の柱１０，１０との間には広く開放された隙間δが設けられる。
【００１７】
腰壁１６ｂは、開口部分１４の下方端部に配置され、固定端部の下辺Ｅ1が下方の梁１２に固定されるとともに、自由端部の左，右辺Ｅ2，Ｅ4と左，右の柱１０，１０との間にスリット状の隙間δが設けられ、かつ、自由端部の上辺Ｅ3と上方の梁１２との間に広く開放された隙間δが設けられる。
【００１８】
袖壁１６ｃは、開口部分１４の左右方向端部に配置され、固定端部の下辺Ｅ1が下方の梁１２に固定されるとともに、自由端部の上辺Ｅ3と上方の梁１２との間、および自由端部の左，右辺Ｅ2，Ｅ4の一方と左，右の柱１０の一方との間にスリット状の隙間δが設けられ、かつ、左，右辺Ｅ2，Ｅ4の他方と左，右の柱１０の他方との間に広く開放された隙間δが設けられる。
【００１９】
また、図外の垂れ壁は、開口部分１４の上端部に配置されるもので、この場合は固定端部の上辺が上方の梁１２に固定されるとともに、自由端部の左，右辺と左，右の柱１０との間にスリット状の隙間が設けられ、かつ、自由端部の下辺と下方の梁１２との間に広く開放された隙間が設けられる。
【００２０】
束壁１６ａ，腰壁１６ｂ，袖壁１６ｃや垂れ壁等の雑壁１６は、在来工法による現場打ちコンクリートにより構築しても良いし、ＰＣ壁を用い、これを現場に搬入して建て込むようにしても良い。このＰＣ壁を用いた場合、固定する一辺は鉄筋をスリーブ継手により接続するか、または、プレートを用いて溶接により主体架構と固定する。
【００２１】
ここで、図２にも示すように上記雑壁１６の自由端部となる辺の少なくとも一辺と、この辺が対向する柱１０または梁１２との間の隅角部、すなわち当該一辺と柱１０または梁１２の隣接部分の縁部外側に粘弾性装置１８を設けることにより制振構造が構成される。即ち、粘弾性装置１８は、図１に示したように束壁１６ａでは上辺Ｅ3と上方の梁１２との間に設けられ、腰壁１６ｂでは左，右辺Ｅ2，Ｅ4と左，右の柱１０，１０との間に設けられ、袖壁１６ｃでは上辺Ｅ3と上方の梁１２との間に設けられる。また、図外の垂れ壁では左，右辺と左，右の柱１０，１０との間に設けられることになる。
【００２２】
粘弾性装置１８は、図３にも示すように鋼材により形成されるＵ字状金具２１と、このＵ字状金具２１の内方に一端部２２ａが相対移動自在に差し込まれるＬ字状金具２２とを備え、これらＵ字状金具２１とＬ字状金具２２の一端部２２ａとの間に粘弾性材２４を充填することにより構成される。粘弾性材２４は高粘度を備え、Ｕ字状金具２１とＬ字状金具２２とが相対移動される際に大きなエネルギーが費やされるようになっている。
【００２３】
粘弾性装置１８は、図２に示したようにＵ字状金具２１が、これの内方にＬ字状金具２２の一端部２２ａおよび粘弾性材２４を収納した状態で、これらを貫通する取付けボルト２６によって雑壁１６に取り付けられる。一方、Ｌ字状金具２２の他端部２２ｂは、雑壁１６が束壁１６ａの場合は同図に示すように取付けボルト２８を介して上方の梁１２に取り付けられる。勿論、袖壁１６ｃの場合は同様にＬ字状金具２２は上方の梁１２に取り付けられるが、腰壁１６ａや垂れ壁の場合は、左，右両側に粘弾性装置１８が設けられる関係上、それぞれのＬ字状金具２２が左，右の柱１０，１０にそれぞれ取り付けられることになる。
【００２４】
このとき、上記Ｕ字状金具２１を取り付ける取付けボルト２６は、これがＵ字状金具２１を貫通する際にＬ字状金具２２の一端部２２ａを同時に貫通するが、図４に示すように当該一端部２２ａには、取付けボルト２６の貫通部に、雑壁１６と主架構との相対変位に追随するこの相対変位方向に延びるルーズホール３０が形成され、Ｕ字状金具２１とＬ字状金具２２との相対移動が許容される。
【００２５】
以上の構成により本実施形態の雑壁を備えた構造物の制振構造にあっては、束壁１６ａ，腰壁１６ｂ，袖壁１６ｃや垂れ壁等の雑壁１６は、束壁１６ａ，腰壁１６ｂおよび袖壁１６ｃは固定端部となる下辺Ｅ1が下方の梁１２に固定され、また、垂れ壁の場合は固定端部となる上辺が上方の梁１２に固定されて、地震や風による振動エネルギーがＲＣ造建物２０に作用した場合に、それぞれの雑壁１６には固定された梁１２から振動が入力される。
【００２６】
一方、ＲＣ造建物２０の主架構は振動により変形し、雑壁１６の自由端部となった残りの三辺が、これと対向する柱１０および梁１２との間で相対変位が生ずる。このときの相対変位量が粘弾性装置１８に入力され、これによってＲＣ造建物２０の振動エネルギーを吸収することができる。
【００２７】
つまり、粘弾性装置１８は、雑壁１６と柱１０および梁１２との間で相対変位すると、これに伴ってＵ字状金具２１とＬ字状金具２２とが粘弾性材２４の粘性変形を伴って相対移動し、この粘弾性材２４の粘性変形（粘度）により減衰力を発生して振動エネルギーが効果的に吸収され、ＲＣ造建物２０を制振することができる。このとき、粘弾性材２４は粘性変形で振動エネルギーを吸収するため、入力される変位が小さいものから減衰力を発生し、微振動から大振動に対して制振効果が発揮されるため、ＲＣ造建物２０のように主架構の変形量が小さいものにあってもその効果を十分に引き出すことができる。
【００２８】
ところで、雑壁１６を設けたＲＣ造建物２０を耐震構造とするためには、雑壁１６が柱１０および梁１２に悪影響を及ぼすのを避けるため、これら雑壁１６と柱１０および梁１２との間に耐震スリット（隙間δ）を設けるのが一般的であり、このスリットが存在する隅角部を利用して粘弾性装置１８を取り付けることができる。このため、本実施形態のように雑壁１６を備える構造であれば、新築、増設は勿論のこと既存の建物にあっても簡単に後付けができる。
【００２９】
また、このように本実施形態の制振構造にあっては、ＲＣ造建物２０に備わる雑壁１６を利用したものであるため、粘弾性装置１８を設けるために建物２０の設計計画が制約されるのを避けることができ、自由に粘弾性装置１８の設置計画が可能となる。
【００３０】
図５は他の実施形態を示す制振構造の要部拡大断面図で、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。
【００３１】
即ち、この実施形態では構造を簡略化した粘弾性装置１８ａを提供するもので、この粘弾性装置１８ａは平板３２と、Ｌ字状金具３４と、粘弾性材３６とを備えて構成し、平板３２と粘弾性材３６とＬ字状金具３４の一端部３４ａとを重合して、これらを貫通する取付けボルト２６を介して雑壁１６に取り付けるとともに、Ｌ字状金具３４の他端部３４ｂを梁１２（柱１０の場合もある）に取付けボルト２８を介して取り付けるようになっている。勿論、Ｌ字状金具３４の一端部３４ａには、取付けボルト２６が貫通される部分に、雑壁１６と主架構との相対変位に追随するこの相対変位方向に延びるルーズホールが形成されている。
【００３２】
従って、この実施形態にあっても雑壁１６と梁１２（柱１０）との相対変位によって、平板３２とＬ字状金具３４とが相対移動して粘弾性材３６を粘性変形させ、このときに発生する減衰力によって振動エネルギーを吸収することができ、上記実施形態と同様の機能を発揮することができる。
【００３３】
ところで、前記各実施形態ではＲＣ造建物２０に例をとって本発明の制振構造を説明したが、これに限ることなくＳＲＣ造およびＳ造の建物にあっても本発明を適用できることはいうまでもない。また、粘弾性装置１８，１８ａは、図２に示したようにＵ字状金具２１と、Ｌ字状金具２２と、粘弾性材２４とを備えて構成したものと、図５に示したように平板３２と、Ｌ字状金具３４と、粘弾性材３６とを備えて構成した場合を開示したが、これに限ることなく高粘度の粘弾性材による振動減衰力を効果的に発生できる構造であればよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の雑壁を備えた構造物の制振構造にあっては、柱及び梁からなる主架構の開口部分に設けられる雑壁を利用し、この雑壁の自由端部と主架構との間に形成される隙間に粘弾性装置を設け、粘弾性装置のＵ字状金具を雑壁又は主架構の何れか一方に取り付け、Ｌ字状金具を雑壁又は主架構の何れか他方に取り付け、雑壁の自由端部と主架構との間に生じる相対変位に追随させて、粘弾性装置のＵ字状金具とＬ字状金具とを粘弾性材の弾性変形を伴って相対的に移動させるように構成したので、構造物の小さい変形から制振効果が期待できる。従って、雑壁が設けられた構造物であれば、変形量の小さなコンクリート構造物であっても十分に制振することができる。
また、粘弾性装置のＵ字状金具、Ｌ字状金具及び粘弾性材を、雑壁及び主架構と別体に形成しているので、主架構との間に隙間が存在する雑壁を備える構造であれば、新築、増設は勿論のこと、既存の構造物であっても簡単に後付けができる。
さらに、構造物に備わる雑壁を利用して制振する構造であるため、粘弾性装置を設けるために構造物の設計計画が制約されるのを避けることができ、自由に粘弾性装置の設置計画が可能になる。
さらに、ルーズホールによってＵ字状金具とＬ字状金具との相対移動を許容しているので、振動の入力によって雑壁と主架構とが相対変位する際に、それに追随させてＵ字状金具とＬ字状金具とを相対移動させることができ、両金具間の粘弾性材を確実に粘弾性変形させることができ、入力する振動を効率よく減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す制振構造を適用した雑壁の配置状態の正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す制振構造の要部拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す粘弾性装置の拡大断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す図２中Ａ−Ａ線からの拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す制振構造の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０ 柱
１２ 梁
１４ 開口部分
１６ 雑壁
１６ａ 束壁（雑壁）
１６ｂ 腰壁（雑壁）
１６ｃ 袖壁（雑壁）
１８，１８ａ 粘弾性装置
２０ ＲＣ造建物（構造物）
δ 隙間

Claims (1)

1. 柱および梁からなる主架構の開口部分に設けられ、一辺が主架構側に固定される固定端部に形成され、残りの三辺が主架構側との間に所定の隙間をおく自由端部に形成される雑壁を備えた構造物の制振構造であって、
   前記雑壁の自由端部と前記主架構との間に、前記雑壁及び前記主架構と別体に形成された粘弾性装置を設け、
   該粘弾性装置は、前記雑壁又は前記主架構の何れか一方に取り付けられるＵ字状金具と、前記雑壁又は前記主架構の何れか他方に取り付けられるとともに、前記Ｕ字状金具の内方に一端部が差し込まれるＬ字状金具と、前記Ｕ字状金具と前記Ｌ字状金具の一端部との間に充填される粘弾性材とを備え、
   前記Ｕ字状金具は、該Ｕ字状金具、前記粘弾性材、及び前記Ｌ字状金具を貫通する取付けボルトによって前記雑壁又は前記主架構に取り付けられ、該取付けボルトの前記Ｌ字状金具の貫通部を、前記Ｕ字状金具と前記Ｌ字状金具との相対移動を許容する、前記雑壁と前記主架構との相対変位に追随するこの相対変位方向に延びるルーズホールに形成したことを特徴とする雑壁を備えた構造物の制振構造。

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