JP2000291133A - 制振建築構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柱と梁で囲まれた構面を大きく占有すること
なく、従来と同等の制振効果を発揮することができる制
振建築構造を提供する。 【解決手段】 柱部材２、梁部材３およびエネルギー吸
収部材５から構成される制振建築構造１について、梁部
材３の材端部３ｂの断面剛性を材軸方向中央部３ａの断
面剛性より小さく設定し、地震等により建物に水平変位
が生じた場合の柱梁接合部の回転が大きくなるようにす
る。エネルギー吸収部材５は、梁部材３の材端部３ｂが
接合される柱梁接合部の隅角部に配置し、柱梁接合部の
回転に伴って早期に降伏させ、塑性変形によるエネルギ
ー吸収能力を発揮させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、地震等により構
造物が水平変位を生じた際に地震のエネルギーを吸収
し、構造物の揺れを小さく抑える制振建築構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】地震や風等による建築物等の揺れを低減
するための制振構造においては、主要構造物と制振部材
を明確に分ける方式が一般的である。

【０００３】例えば、特開平６−５７８２０号公報記載
の発明では、座屈拘束ブレースの芯材に低降伏点鋼材
を、柱と梁には高降伏点鋼材を用いることで、地震エネ
ルギーを座屈拘束ブレースに集中させ、主要骨組の塑性
化を防止している。

【０００４】また、特開平７−１５８３１５号公報記載
の発明では、スリットを設けた鋼板からなる弾塑性ダン
パーを、構面内に設置された壁と梁（あるいは柱）との
間に配置している。この場合も同様に、地震エネルギー
はスリットを設けた鋼板からなる弾塑性ダンパーに集中
し、主要骨組の塑性化を防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記２つの発明によれ
ば、大きな制振効果が期待できる。しかし、これらの発
明では、制振部材としての座屈拘束ブレースや弾塑性ダ
ンパーが、柱と梁で囲まれた構面を占有するため、居室
内に制振部材の一部が突出したり、窓等の開口部を設け
られないなど、計画上の問題がある。

【０００６】従って、実設計では建物のコア回りにしか
制振部材を配置できないなど、制振構造の性能を十分発
揮できていない。このような問題に対して、特開平１０
−３７３０１号記載の発明では、柱梁接合部の隅角部に
エネルギー吸収部材を配置することで、計画上の問題の
解決を図っている。

【０００７】しかし、柱梁接合部は剛接合されているた
め、隅角部では変形が小さく、エネルギー吸収部材の効
きも悪く、従来と同等の制振効果を得るには、隅角部の
広い領域にエネルギー吸収部材を配置する必要がある。
このことは、結果として居室内に制振部材の一部が突出
し、柱と梁で囲まれた構面を占有することになる。

【０００８】本願発明は、上述のような従来技術におけ
る課題の解決を図ったものであり、柱と梁で囲まれた構
面を大きく占有することなく、従来と同等の制振効果を
発揮することができる制振建築構造を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明の制振建築構造
は、梁部材の柱梁接合部近傍の断面剛性を材軸方向中央
部の断面剛性より小さく設定することで、地震等により
建物に水平変位が生じた場合の柱梁接合部の回転が大き
くなるようにし、かつ前記柱梁接合部の隅角部に柱梁接
合部の回転に伴って変形し、エネルギーを吸収するエネ
ルギー吸収部材を配置したことを特徴とするものであ
る。

【００１０】すなわち、本願発明では梁部材の柱梁接合
部近傍の断面剛性を材軸方向中央部の断面剛性より意図
的に小さくすることで、柱梁接合部の隅角部の変形を大
きくし、それによって隅角部に配置したエネルギー吸収
部材の効きを良くすることで、柱と梁で囲まれた構面を
大きく占有することなく、従来と同等の制振効果を発揮
できるようにしている。

【００１１】梁部材の接合部近傍の断面剛性を低減させ
る手段としては、材端部の断面にテーパーを設けて徐々
に細くなるようにしたり、材端部だけ断面を小さくした
り、あるいは材軸方向中央部と材端部とで異なる断面形
状として材端部の断面剛性が小さくなるようにすればよ
い。

【００１２】また、梁部材や柱部材の断面形状について
は、Ｈ形鋼等のＨ形断面材、角形断面材、円形断面材、
多角形断面材、また中空または中実等特に限定されず、
またこれらの任意の組み合わせが可能である。

【００１３】梁部材と柱部材の接合部は必ずしも剛接合
とする必要はなく、接合部自体も変形する半剛接合とし
てもよい。また、エネルギー吸収部材は、梁の上下のい
ずれの位置に設けても、あるいは上下両方に設けてもよ
い。

【００１４】エネルギー吸収部材の形態は、特に限定さ
れず、例えば棒状、板状、ブロック状等の各種弾塑性ダ
ンパーや、オイルダンパー、摩擦ダンパー、鉛ダンパ
ー、高減衰ゴム製ダンパー等を用いることができる。

【００１５】また、エネルギーの吸収については、圧縮
または引張等、特定の一方向にのみ作用するものと、両
方向あるいは複数方向に作用するものがあり、これらに
ついても特に限定されないが、隅角部に配置した場合に
おいて、できるだけ占有部分の小さいもの、あるいは従
来の梁の占有断面内に納まるようなものが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本願発明の制振建築構造
の一実施形態を示したもので、(a) は全体図、(b) は柱
梁接合部近傍の詳細を示す正面図、(c) はそのＡ−Ａ断
面図、(d) はＢ−Ｂ断面図である。なお、作図上、柱２
や梁３の断面を大きく描いており、現実の寸法関係とは
異なっているが、実際には通常の柱梁架構の寸法に準じ
て設計される。

【００１７】図１の実施形態における制振建築構造１で
は、梁部材３の材端部３ｂの断面剛性を中央部３ａの断
面剛性より低減させるため、材端部３ｂにテーパーを設
けている。

【００１８】また、柱梁接合部の隅角部に、接合部の回
転に伴う変形に対してエネルギーを吸収するエネルギー
吸収部材５を配置している。これら梁部材３と柱部材２
との接合部およびエネルギー吸収部材５の接合部にはダ
イアフラム４を設けている。

【００１９】接合部近傍の梁部材３の断面形状について
は、断面剛性を低減させればよいので、上記のように断
面にテーパーを設ける他、断面形状そのものを変化させ
てもよい。

【００２０】梁部材３と柱部材２は必ずしも剛接合とす
る必要はなく、接合部自体も変形する半剛接合としても
よい。また、エネルギー吸収部材５は、梁３の上下のい
ずれの位置に設けてもよく、上下両方に設けてもよい。

【００２１】図２に、本願発明による制振建築構造（タ
イプ１）と、比較例として接合部近傍の梁部材端部の剛
性を低減させない場合の制振建築構造（タイプ２）との
制振効果の差を示す。ここで、柱部材２の断面および梁
部材３の中央断面およびエネルギー吸収部材５の性能は
両タイプとも同一とする。

【００２２】地震等により建物に水平変位が生じた場
合、本願発明によるタイプ１では、梁部材３の材端部３
ｂの断面剛性が低いため、柱梁接合部の回転角Ｒ₁ が大
きくなり、エネルギー吸収部材５も早期に降伏する。

【００２３】一方、梁部材３の材端部の剛性を低減させ
ないタイプ２では、柱梁接合部の回転角Ｒ₂ は小さく、
エネルギー吸収部材５がすぐには降伏しない。制振効果
を発揮させるには、エネルギー吸収部材５を早く降伏さ
せることである。従って、本願発明による制振建築構造
は梁部材端部の剛性を低減させない場合に比べ大きな制
振効果を発揮する。

【００２４】図３および図４は本願発明の制振建築構造
において、梁部材３がＨ形鋼の場合について種々の柱梁
接合部の例を示したものである。(a) では、梁部材３の
材端部３ｂの下側にテーパーが付いており、その断面が
小さくなった部分を利用して棒状のエネルギー吸収部材
５を水平に配置している。

【００２５】(b) では、梁部材３の材端部３ｂの下側に
切欠きが形成された形になっており、その部分を利用し
てエネルギー吸収部材５を斜めに配置している。(c)
は、梁部材３については(a) と同じであり、エネルギー
吸収部材５を上側に配置した場合である。

【００２６】(d) は、梁部材３の材端部３ｂが断面の小
さいＨ形鋼からなり、その上下にエネルギー吸収部材５
を水平に配置している。(e) は、梁部材３の材端部３ｂ
のフランジを切り取ることで材端部３ｂの断面剛性を減
少させている。

【００２７】(f) は、梁部材３の材端部３ｂの上下にテ
ーパーを付け、上下にエネルギー吸収部材５を配置した
場合である。図４はブロック状のエネルギー吸収部材６
を配置した場合である。

【００２８】(a) では、梁部材３の材端部３ｂの下側に
テーパーが付いており、その断面が小さくなった部分に
エネルギー吸収部材６を嵌め込むような形で配置してい
る。(b) では、梁部材３の材端部３ｂの下側に切欠きが
形成された形になっており、その部分にエネルギー吸収
部材６を嵌め込むような形で配置している。

【００２９】(c) は、梁部材３については(b) と上下逆
の関係にあり、エネルギー吸収部材６を上側に配置した
場合である。(d) は、梁部材３の材端部３ｂが断面の小
さいＨ形鋼からなり、その上下にエネルギー吸収部材６
を水平に配置している。

【００３０】(e) は、梁部材３の材端部３ｂの上下にテ
ーパーを付け、その下側にエネルギー吸収部材６を配置
した場合である。(f) は、(e) と同様、梁部材３の材端
部３ｂの上下にテーパーを付け、その上下にエネルギー
吸収部材６を配置した場合である。

【００３１】図５は、本願発明の制振建築構造におい
て、梁部材３としてＨ形鋼を用い、柱梁接合部近傍でフ
ランジの幅方向にテーパーまたは切欠きを設け、梁材端
部の断面剛性を小さくした場合の例を示したもので、
(a) は正面図、(b) 〜(e) はそれぞれ異なる実施形態を
示す平面図である。

【００３２】(b) では、梁部材３の材端部３ｂについ
て、フランジの幅方向両側にテーパーを付け、その部分
にブロック状のエネルギー吸収部材６を配置している。
(c) は、材端部３ｂのフランジ幅方向両側を切欠き状に
切り取り、その部分にエネルギー吸収部材６を嵌め込む
形で配置している。

【００３３】(d) は、材端部３ｂのフランジを幅方向に
所要幅で切り取り、その部分に棒状のエネルギー吸収部
材６を水平に配置している。(e) は、(d) と同様に、材
端部３ｂのフランジを幅方向に所要幅で切り取り、その
部分にエネルギー吸収部材６を嵌め込む形で配置してい
る。

【００３４】この他、梁部材３の断面形状その他、種々
の組み合わせが考えられるが、これらはいずれもエネル
ギー吸収材５が天井内あるいは床位置に十分納まる形に
なっており、柱と梁で囲まれた構面を占有することな
く、制振効果を発揮させることができる。

【００３５】

【発明の効果】本願発明の制振建築構造では、梁部材の
柱梁接合部近傍の断面剛性を材軸方向中央部の断面剛性
より小さく設定することで、地震等により建物に水平変
位が生じた場合の柱梁接合部の回転が大きくなる。この
ことを利用して、柱梁接合部の隅角部に配置したエネル
ギー吸収部材を早期に降伏させ、あるいは早期に機能さ
せることができ、大きな制振効果が期待できる。

【００３６】また、柱梁接合部の隅角部に配置するエネ
ルギー吸収部材は、早期に降伏させ、あるいは早期に機
能させることができるため、比較的小さな部材でエネル
ギー吸収効果が得られ、柱と梁で囲まれた構面の占有が
少ない。

【００３７】さらに、材端部において断面剛性を小さく
するため、梁部材端部の断面自体を小さくした場合にお
いて、その部分にエネルギー吸収部材を納めるようにす
れば、構面の占有が実質的になくなり、室内側への突出
がなく、開口部その他設計の自由度も増す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の制振建築構造の一実施形態を示した
もので、(a) は全体図、(b) は柱梁接合部近傍の詳細を
示す正面図、(c) はそのＡ−Ａ断面図、(d)はＢ−Ｂ断
面図である。

【図２】柱梁接合部における梁材端部の断面剛性を小さ
くした本願発明の場合（タイプ１）と、梁材端部の断面
剛性を小さくしていない場合（タイプ２）を比較した図
であり、(a) および(b) はそれぞれタイプ１およびタイ
プ２の柱梁接合部におけるせん断力Ｑと回転角Ｒの関係
を示すグラフ、(c) および(d) はそれぞれタイプ１およ
びタイプ２の柱梁接合部における変形形態の説明図、
(e) はタイプ１とタイプ２のエネルギー吸収特性を比較
したグラフである。

【図３】エネルギー吸収部材として棒状部材を用いた場
合の柱梁接合部近傍の各種形態を示した正面図である。

【図４】エネルギー吸収部材としてブロック状部材を用
いた場合の柱梁接合部近傍の各種形態を示した正面図で
ある。

【図５】本願発明の制振建築構造において、梁部材とし
てＨ形鋼を用い、柱梁接合部近傍でフランジの幅方向に
テーパーまたは切欠きを設け、梁材端部の断面剛性を小
さくした場合の例を示したもので、(a) は正面図、(b)
〜(e) はそれぞれ異なる実施形態を示す平面図である。

【符号の説明】

１…建築制振構造、２…柱部材、３…梁部材、３ａ…梁
部材中央部、３ｂ…梁部材端部、４…ダイアフラム、５
…エネルギー吸収部材（棒状）、６…エネルギー吸収部
材（ブロック状）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 梁部材の柱梁接合部近傍の断面剛性を材
   軸方向中央部の断面剛性より小さく設定することで、地
   震等により建物に水平変位が生じた場合の柱梁接合部の
   回転が大きくなるようにし、かつ前記柱梁接合部の隅角
   部に柱梁接合部の回転に伴って変形し、エネルギーを吸
   収するエネルギー吸収部材を配置したことを特徴とする
   制振建築構造。