JP6994846B2

JP6994846B2 - 制震構造

Info

Publication number: JP6994846B2
Application number: JP2017105336A
Authority: JP
Inventors: 浩一杉本
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-05-29
Filing date: 2017-05-29
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2037-05-29
Also published as: JP2018199958A

Description

本発明は、制震構造に関するものである。

従来から、制震構造の建物として、柱及び梁等により構成される構面内に、ダンパーを設置して、構面に生じる層間変形をブレース及び接合部材を介して、ダンパーに伝達して、制震効果を得るものが知られている。例えば、特許文献１では、構面内に設置された鋼材ダンパー等の履歴型ダンパー及びオイルダンパー等の粘性ダンパーと、履歴型ダンパーを構面に沿う水平方向に移動可能に支持するリニアガイドと、を備えた制震構造が提案されている。

特開２０１３－４４１５５号公報

ここで、上記の特許文献１に記載のリニアガイドを設置する際には、リニアガイドが面内方向に沿っていないと、面内方向への摩擦抵抗が大きくなり、履歴型ダンパーが円滑に変位することができなくなってしまう。このため、リニアガイドを面内方向に沿って（平行に）高い精度で設置する必要があり、位置調整等に時間を要し、施工効率が悪いという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ダンパーを効率良く設置することができる制震構造を提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る制震構造は、一対の柱及び該一対の柱に架設された梁により形成される構面内にダンパーが設置される制震構造であって、前記梁の直上に設置され、水平方向のうち前記構面と直交する方向に延びる支持材と、該支持材に支持された接続具と、前記一対の柱のうち一方の柱と前記接続具とを接続する第一ダンパーと、前記一対の柱のうち他方の柱と前記接続具とを接続する第二ダンパーと、前記一方の柱の上端部と前記接続具とを連結する第一ブレースと、前記他方の柱の上端部と前記接続具とを連結する第二ブレースと、を備え、前記支持材は、ウェブと、該ウェブの両端にそれぞれ設けられたフランジと、を有するＨ形鋼であり、前記フランジが前記梁の直上に設置されていることを特徴とする。

このように構成された制震構造では、第一ダンパー及び第二ダンパーを接続する接続具を支持する支持材は梁の直上に設置される構成であるため、従来のように、ダンパーを支持するリニアガイドを設置する場合と比較して、（第一ダンパー及び第二ダンパーを接続具を介して支持する）形鋼からなる支持材の設置を容易に行うことができ、効率が良い。
また、水平方向のうち構面と直交する方向に延びるように設置された支持材により、第一ダンパー及び第二ダンパーは接続具を介して、面外方向が強軸となり、第一ダンパー及び第二ダンパーを面外方向に拘束することができる。
また、第一ダンパー及び第二ダンパーのダンパー効果がある面内方向へはＨ形鋼のウェブで抵抗するのみであるため、大きな荷重が作用することなく、ダンパー効果を阻害しない。また、面外方向へは、第一ダンパー及び第二ダンパーのダンパー抵抗力以上の耐力があるため、第一ダンパー及び第二ダンパーの面外方向への動きを確実に拘束することができる。

また、本発明に係る制震構造は、前記支持材と前記接続具とは互いに連結されたユニットとして構成されていてもよい。

このように構成された制震構造では、支持材と接続具とは互いに連結されたユニットであるため、支持材及び接続具を設置する際の作業性が良い。

また、本発明に係る制震構造では、前記第一ダンパー及び第二ダンパーは、オイルダンパーであってもよい。

このように構成された制震構造では、オイルダンパーにより、小地震から大地震まで対応して、構造物の揺れを抑制することができる。

本発明に係る制震構造によれば、ダンパーを効率良く設置することができる。

本発明の一実施形態に係る制震構造を示す概略構成図である。本発明の一実施形態に係る制震構造の施工方法を示す図であり、（ａ）支持材及び接続具を設置した図であり、（ｂ）第一ブレース及び第二ブレースを設置した図であり、（ｃ）第一ダンパー及び第二ダンパーを設置した図である。本発明の一実施形態に係る制震構造の試設計において、図１のＡ－Ａ線断面図に対応する図である。本発明の一実施形態に係る制震構造の試設計において使用した支持材を示す図である。

本発明の一実施形態に係る制震構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る制震構造を示す概略構成図である。
本実施形態の制震構造１００は、図１に示すように、一対の柱Ｐ１，Ｐ２と一対の柱Ｐ１，Ｐ２に架設された梁Ｂとにより形成される一構面内に、ダンパーが設置されたものである。

制震構造１００は、接続ユニット１と、オイルダンパー３Ａ，３Ｂと、ブレース４Ａ，４Ｂと、を備えている。

接続ユニット１は、２本のＨ形鋼（支持材）１０と、ダンパー接続用治具（接続具）２０と、を有している。

２本のＨ形鋼１０は、梁Ｂ上に設置され、平行配置されている。本実施形態では、各Ｈ形鋼１０は、柱Ｐ１，Ｐ２間を結ぶ方向と直交し、且つ水平方向に沿う方向（図１に示す紙面に直交する方向）に延びている。

Ｈ形鋼１０は、梁Ｂ上に設置される設置部１１（下側のフランジ）と、設置部１１から上方に延びる立設部１２（ウェブ）と、立設部１２の上端部に設けられダンパー接続用治具２０を支持する支持部１３（上側のフランジ）と、を有している。

ダンパー接続用治具２０は、２本のＨ形鋼１０の支持部１３に設置される設置部２３と、設置部２３に接続され、ブレース４Ａ，４Ｂと連結可能な連結部２２と、を有している。ダンパー接続用治具２０の形状等は適宜設定可能であり、例えば鋼材等を組み立てて構成されている。

設置部２３の下面には、２本のＨ形鋼１０の支持部１３にそれぞれ支持された被支持面２１が形成されている。設置部２３は、ブレース４Ａ，４Ｂの軸力をせん断力として伝達できる程度の剛性を有した剛体であればよい。

Ｈ形鋼１０とダンパー接続用治具２０とは、溶接、ボルト・ナットの締結具等の周知の手段（不図示）により、互いに連結されている。

オイルダンパー３Ａは、一端部３１がダンパー接続用治具２０の一端部２８に連結され、他端部３２が柱Ｐ１に設けられたダンパー取付治具３９に連結されている。また、オイルダンパー３Ｂは、一端部３３がダンパー接続用治具２０の他端部２９に連結され、他端部３４が柱Ｐ２に設けられたダンパー取付治具３９に連結されている。

ブレース４Ａは、端部４１がダンパー接続用治具２０に連結され、端部４２が柱Ｐ１の上端部（柱梁接合部）Ｐｕに連結されている。また、ブレース４Ｂは、端部４３がダンパー接続用治具２０に連結され、端部４４が柱Ｐ２の上端部（柱梁接合部）Ｐｖに連結されている。ブレース４Ａ及びブレース４Ｂにより、Ｖ字状をなしている。

次に、上記の制震構造１００の施工方法について説明する。
図２は、制震構造１００の施工方法を示す図であり、（ａ）接続ユニット１を設置した図であり、（ｂ）ブレース４Ａ，４Ｂを設置した図であり、（ｃ）オイルダンパー３Ａ，３Ｂを設置した図である。
まず、接続ユニット設置工程を行う。
予め、工場や施工現場で、２本のＨ形鋼１０とダンパー接続用治具２０とを連結して、接続ユニット１を製造しておく。図２（ａ）に示すように、接続ユニット１を、梁Ｂ上や床スラブにおける梁Ｂの直上部分に設置する。接続ユニット１のＨ形鋼１０をボルト・ナット等で床スラブや梁Ｂに固定する。

次に、ブレース設置工程を行う。
図２（ｂ）に示すように、ブレース４Ａ，４Ｂの端部４１，４３をそれぞれダンパー接続用治具２０に連結し、端部４２，４４をそれぞれ柱Ｐ１，Ｐ２の上端部Ｐｕ，Ｐｖに連結する。

次に、オイルダンパー設置工程を行う。
図２（ｃ）に示すように、オイルダンパー３Ａ，３Ｂの端部３１，３３をダンパー接続用治具２０の端部２８，２９に連結し、端部３２，３４を柱Ｐ１，Ｐ２に設けられたダンパー治具３９に連結する。このようにして、耐震構造１００の施工が完了する。

このように構成された制震構造１００では、オイルダンパー３Ａ，３Ｂを接続するダンパー接続用治具２０を支持するＨ形鋼１０は梁Ｂ上に設置される構成であるため、従来のように、オイルダンパーを支持するリニアガイドを設置する場合と比較して、（オイルダンパー３Ａ，３Ｂをダンパー接続用治具２０を介して支持する）Ｈ形鋼１０の設置は容易に行うことができ、効率が良い。

また、水平方向のうち構面と直交する方向に延びるように設置されたＨ形鋼１０により、オイルダンパー３Ａ，３Ｂはダンパー接続用治具２０を介して、面外方向が強軸となり、オイルダンパー３Ａ，３Ｂを面外方向に拘束することができる。

また、オイルダンパー３Ａ，３Ｂのダンパー効果がある面内方向へはＨ形鋼１０の立設部１２（ウェブ）で抵抗するのみであるため、大きな荷重が作用することなく、ダンパー効果を阻害しない。また、面外方向へは、オイルダンパー３Ａ，３Ｂのダンパー抵抗力以上の耐力があるため、オイルダンパー３Ａ，３Ｂの面外方向への動きを確実に拘束することができる。

また、Ｈ形鋼１０とダンパー接続用治具２０とは互いに連結されたユニット（接続ユニット１）であるため、Ｈ形鋼１０及びダンパー接続用治具２０を設置する際の作業性が良い。

また、ダンパーとしてオイルダンパー３Ａ，３Ｂを採用することにより、小地震から大地震まで対応して、構造物の揺れを抑制することができる。

次に、本実施形態の制震構造１００について、試設計を行った結果について、主に図３及び図４を用いて説明する。
図３は、本実施形態に係る制震構造１００の試設計において、図１のＡ－Ａ線断面図に対応する図である。図４は、本実施形態に係る制震構造１００の試設計において使用した支持材（Ｈ形鋼）を示す図である。
図３に示すように、オイルダンパーは、最大荷重２０００ｋＮのオイルダンパー４本（最大８０００ｋＮ）を採用した。柱の奥行方向（水平方向のうち構面と直交する方向）に２本ずつ設置した。

図４に示す断面形状、寸法のＨ形鋼を２本設置した。Ｈ形鋼の長さは、１０００ｍｍである。

大地震では、オイルダンパーの水平力により、Ｈ形鋼のウェブ（立設部１２）が降伏する。降伏時のＨ形鋼１本の抵抗力は約１４０ｋＮであるため、２本で２８０ｋＮである。一方、オイルダンパーの抵抗力は最大８０００ｋＮである。Ｈ形鋼２本の抵抗力２８０ｋＮはオイルダンパーの最大抵抗力８０００ｋＮの約３．５％であるため、Ｈ形鋼による抵抗力によりダンパー効果を阻害することはない。

また、Ｈ形鋼は、面外方向には最大で２３５００ｋＮまで耐えられるため、降伏せずにダンパーの動きを拘束する事ができる。Ｈ形鋼にはブレースからの軸力が若干作用するが、Ｈ形鋼は変形しないものとする。

なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記に示す実施形態では、支持材としてＨ形鋼１０を採用しているが、本発明はこれに限られず、支持材は形鋼であれば形状は適宜設定可能であり、溝型鋼や、Ｉ形鋼等であってもよい。

また、上記に示す実施形態では、Ｈ形鋼１０は２本であるが、本数等は適宜設定可能である。Ｈ形鋼１０による抵抗力によりダンパー効果が阻害されないように、支持材の本数を決定することが好ましい。

また、上記に示す実施形態では、第一ダンパー及び第二ダンパーとして、オイルダンパーを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限れらず、履歴型ダンパーや鋼材ダンパーであてもよい。

１…接続ユニット
３Ａ，３Ｂ…オイルダンパー
４Ａ，４Ｂ…ブレース
１０…Ｈ形鋼（支持材）
１１…設置部
１２…立設部
１３…支持部
２０…ダンパー接続用治具（接続具）
２１…被支持面
２２…連結部
１００…制震構造
Ｂ…梁
Ｐ…柱

Claims

一対の柱及び該一対の柱に架設された梁により形成される構面内にダンパーが設置される制震構造であって、
前記梁の直上に設置され、水平方向のうち前記構面と直交する方向に延びる支持材と、
該支持材に支持された接続具と、
前記一対の柱のうち一方の柱と前記接続具とを接続する第一ダンパーと、
前記一対の柱のうち他方の柱と前記接続具とを接続する第二ダンパーと、
前記一方の柱の上端部と前記接続具とを連結する第一ブレースと、
前記他方の柱の上端部と前記接続具とを連結する第二ブレースと、を備え、
前記支持材は、ウェブと、該ウェブの両端にそれぞれ設けられたフランジと、を有するＨ形鋼であり、
前記フランジが前記梁の直上に設置されていることを特徴とする制震構造。
前記支持材と前記接続具とは互いに連結されたユニットとして構成されていることを特徴とする請求項１に記載の制震構造。
前記第一ダンパー及び第二ダンパーは、オイルダンパーであることを特徴とする請求項１または２に記載の制震構造。