JP4971701B2

JP4971701B2 - 制震構造及び制震パネル

Info

Publication number: JP4971701B2
Application number: JP2006175955A
Authority: JP
Inventors: 大偉劉
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2026-06-26
Also published as: JP2008007935A

Description

本発明は、制震構造及び制震パネルに関する。

住宅、ビル、駐車場等の建物に用いられる制震構造として、従来より、種々のものが提供されているが、地震等による階上側と階下側との水平方向の相対変位動作を簡素な構造により効果的に減衰することができる制震構造は、未だ提供されていない。
特開２００６−１５２７８８号公報特開２０００−２４０３２１号公報

本発明は、上記のような技術背景において、地震等による階上側と階下側との水平方向の相対変位動作を簡素な構造により効果的に減衰することができる制震構造及び制震パネルを提供することを課題とする。

上記の課題は、上下の端部が階上側と階下側に剛接合状態に接合された左右の柱又は左右の側枠間に、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が各柱又は各側枠の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が各柱又は各側枠の下端側に剛接合状態に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされていることを特徴とする制震構造によって解決される（第１発明）。

この制震構造では、左右の柱又は左右の側枠の上下の端部が階上側と階下側に剛接合状態に接合されていること、及び、上剛体の各ブレースの上端部が各柱又は各側枠の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が各柱又は各側枠の下端側に剛接合状態に接合されていることにより、階上側と階下側の水平方向の相対変位が、上剛体の下端部と下剛体の上端部の水平方向の相対変位として効率良く伝えられ、地震等による階上側と階下側との水平方向の相対変位動作を、増幅機構などを用いることなく簡素な構造で、上下の剛体間のエネルギー吸収手段により効果的に減衰することができる。

しかも、上剛体は、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形をし、下剛体は、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形をし、上下の剛体はＸ状に配置され、これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられた構造であるので、例えば、Ｖ形の剛体を一つ用いてこれを階上側と階下側にわたすような構造の場合に比べ、上下の各剛体の２本のブレースを左右の柱間又は側枠間で大きく開かせることができて上下の各剛体の剛性を大きなものにすることができ、それでいて、地震等による階上側と階下側との水平方向の相対変位動作時に上下の剛体が左右の柱又は側枠と干渉することもない。

加えて、左右の柱又は側枠と上下の剛体との間の開口部を通じて、こちら側から向こう側、向こう側からこちら側へのアクセスを容易にすることができる。

もちろん、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形の上剛体と、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置された構造であることにより、上記のように、例えば、Ｖ形の剛体を一つ用いてこれを階上側と階下側にわたすような構造の場合に比べ、各ブレースの長さ寸法を小さく抑えることができ、そのため、各ブレースにもたせる剛性を低くすることができて、各ブレースの断面寸法を小さくすることができ、それによって、例えば、上下の剛体の前後方向の寸法を小さくすることも可能になる。

第１発明の構造において、上剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが設けられると共に、下剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが設けられているとよい（第２発明）。

この場合は、上下の剛体の剛性を、ブレースと補強プレートとの協働作用により高いものにすることができ、上下の剛体の前後方向の寸法も小さく抑えることができる。

特に、第１発明の構造において上剛体の両ブレース間の下半部のみにこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが固着状態に設けられると共に、前記下剛体の両ブレース間の上半部のみにこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが固着状態に設けられているとよい（第３発明）。

この場合は、上下の剛体の、エネルギー吸収手段と連結される側の剛性を高めることができて、エネルギー吸収手段に効率良く効果的にエネルギーを吸収させることができ、それでいて、上剛体の両ブレース間の上半部の開口部、下剛体の両ブレース間の下半部の開口部を通じて、こちら側から向こう側、向こう側からこちら側へのアクセスを容易にすることができる。

第２、第３発明において、各補強プレートは、複数の孔が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなる場合（第４発明）は、補強プレートの座屈モードが高次になって、補強プレートの面外変形を抑制することができる。特に、第４発明において、補強プレートがブレースに溶接で取り付けられている場合（第５発明）は、孔の作用によって溶接歪による面外変形を抑制することができて、補強プレートを溶接できれいにブレースに取り付けることができる。なお、第４、第５発明において、補強プレートの各孔の周縁部全周にわたって立ち上がる環状リブが備えられていると、より効果的である。

また、上記の課題は、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が階上側に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が階下側に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされていることを特徴とする制震構造によって同様に解決される（第６発明）。

即ち、このような構造であれば、上剛体が、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形をし、下剛体が、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形をし、上下の剛体はＸ状に配置され、これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられた構造であるので、上下の各剛体の２本のブレースを大きく開かせることができて上下の各剛体の剛性を大きなものにすることができ、そのため、増幅機構などを用いることなく簡素な構造で、上下の剛体間のエネルギー吸収手段により効果的に減衰することができ、それでいて、地震等による階上側と階下側との水平方向の相対変位動作時に上下の剛体が左右の柱又は側枠等の構造部と干渉することもない。また、左右の柱又は側枠等の構造部と上下の剛体との間の開口部を通じて、こちら側から向こう側、向こう側からこちら側へのアクセスを容易にすることができる。もちろん、各ブレースの長さ寸法を小さく抑えることができて、各ブレースにもたせる剛性を低くすることができ、各ブレースの断面寸法を小さくすることができて上下の剛体の前後方向の寸法を小さくすることも可能になる。なお、第２〜第５発明の限定要素部分は、第６発明の従属要素となりうるものであることはいうまでもない。

また、上記の課題は、上下の端部が階上側と階下側に剛接合状態に接合される左右の側枠間に、圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなるＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなる逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が各側枠の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が各側枠の下端側に剛接合状態に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされていることを特徴とする制震パネルによっても同様に解決される（第７発明）。

更に、圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなり、上端部が階上側に接合されるＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなり、下端部が階下側に接合される逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされていることを特徴とする制震パネルによっても同様に解決される（第８発明）。

特に、第７，第８発明の場合は、パネル化されていることによって、現場での施工が容易であり、該制震パネルの適用範囲を広くすることができる。なお、第２〜第５発明の限定要素部分は、第７，第８の各発明の従属要素となりうるものであることはいうまでもない。

本発明は、以上のとおりのものであるから、地震等による階上側と階下側との水平方向の相対変位動作を簡素な構造により効果的に減衰することができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す実施形態の制震構造において、１は制震パネル、２は階上側、３は階下側である。階上側２は、鋼製梁などからなり、階下側３は、鋼製梁、土台、基礎などからなって、階上側２と階下側３との間には１フロアー分の間隔寸法が明けられている。

制震パネル１は、互いに間隔をおいた左右の鋼製側枠４，４を備え、側枠４，４間には、圧縮と引張りに耐える２本の鋼製ブレース５ａ，５ａからなるＶ形の上剛体５と、同じく圧縮と引張りに耐える２本の鋼製ブレース６ａ，６ａからなる逆Ｖ形の下剛体６とがＸ状に配置され、上剛体５の各ブレース５ａ，５ａの上端部が各側枠４，４の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体６の各ブレース６ａ，６ａの下端部が各側枠４，４の下端側に剛接合状態に接合されている。

また、上剛体５の両ブレース５ａ，５ａ間の下半部のみにこれらブレース５ａ，５ａをつないで上剛体５の剛性を高める逆台形状の補強プレート５ｂ，５ｂが溶接で両面に固着状態に設けられると共に、下剛体６の両ブレース６ａ，６ａ間の上半部のみにこれらブレース６ａ，６ａをつないで下剛体６の剛性を高める補強プレート６ｂ，６ｂが両面に固着状態に設けられている。

各補強プレート５ｂ，６ｂは、複数の孔７…が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっており、図２に示すように、各孔７には、その周縁部全周にわたって立ち上がる環状リブ７ａが備えられている。

そして、これら上下の剛体５，６間にエネルギー吸収手段としての制震デバイス８が備えられている。該制震デバイス８は、粘弾性体９，９を用いたものからなっており、図２に示すように、上剛体５の下端部に複数のボルトで固着状態に取り付けられた垂れ下がり状の１枚の平板プレート１０と、下剛体６の上端部に複数のボルトで固着状態に取り付けられた立ち上がり状の２枚のＺ形屈曲プレート１１，１１とを備え、平板プレート１０がＺ形屈曲プレート１１，１１間に差し込まれ、平板プレート１０と一方のＺ形屈曲プレート１１との間、及び、平板プレート１０ともう一方のＺ形屈曲プレート１１との間にそれぞれ粘弾性体９，９が介設されたものであり、図３に示すように、平板プレート１０とＺ形屈曲プレート１１とが左右の水平方向に相対変位動作をすると、粘弾性体９がせん断変形をしてエネルギーを吸収し、その相対変位動作を減衰するようになされている。１２，１２は鋼製のつなぎ材である。

上記の制震パネル１は、左右の側枠４，４の上下の端部が階上側２と階下側３とに剛接合状態に接合されて制震構造を構成する。

上記の制震構造では、左右の側枠４，４の上下の端部が階上側２と階下側３に剛接合状態に接合されていること、及び、上剛体５の各ブレース５ａ，５ａの上端部が各側枠４，４の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体６の各ブレース６ａ，６ａの下端部が各側枠４，４の下端側に剛接合状態に接合されていることにより、階上側２と階下側３の水平方向の相対変位が、上剛体５の下端部と下剛体６の上端部の水平方向の相対変位として効率良く伝えられ、地震等による階上側２と階下側３との水平方向の相対変位動作を、増幅機構などを用いることなく簡素な構造で、上下の剛体５，６間の制震デバイス８により効果的に減衰することができる。

しかも、上剛体５は、圧縮と引張りに耐える２本のブレース５ａ，５ａで構成されたＶ形をし、下剛体６は、圧縮と引張りに耐える２本のブレース６ａ，６ａで構成された逆Ｖ形をし、上下の剛体５，６はＸ状に配置され、これら上下の剛体５，６間に制震デバイス８が備えられた構造であるので、上下の各剛体５，６の２本のブレース５ａ，５ａ；６ａ，６ａを左右の側枠４，４間で大きく開かせることができて上下の各剛体５，６の剛性を大きなものにすることができ、それでいて、地震等による階上側２と階下側３との水平方向の相対変位動作時に上下の剛体５，６が左右の側枠４，４と干渉することもない。

更に、上下の剛体５，６には補強プレート５ｂ，６ｂが備えられ、上下の剛体５，６の剛性が、ブレースと補強プレートとの協働作用により高められているので、制震デバイス８に効果的にエネルギーを吸収させることができる。

特に、補強プレート５ｂ，６ｂは、上剛体の両ブレース間の下半部、及び、下剛体の両ブレース間の上半部に設けられているので、上下の剛体５，６の、制震デバイス８と連結される側の剛性が高められて、制震デバイス８に効率良く効果的にエネルギーを吸収させることができる。

加えて、左右の側枠４，４と上下の剛体５，６との間の開口部１３，１３を通じて、こちら側から向こう側、向こう側からこちら側へのアクセスを容易にすることができると共に、上剛体５の両ブレース５ａ，５ａ間の上半部の開口部１４、下剛体６の両ブレース６ａ，６ａ間の下半部の開口部１５を通じて、こちら側から向こう側、向こう側からこちら側へのアクセスを容易にすることができる。

そして、圧縮と引張りに耐える２本のブレース５ａ，５ａで構成されたＶ形の上剛体５と、圧縮と引張りに耐える２本のブレース６ａ，６ａで構成された逆Ｖ形の下剛体６とがＸ状に配置された構造であることにより、各ブレース５ａ，５ａ，６ａ，６ａの長さ寸法を小さく抑えることができて各ブレースにもたせる剛性を低くすることができ、各ブレースの断面寸法を小さくし、上下の剛体５，６の前後方向の寸法を小さくすることが可能で、薄型の制震パネルを実現することができる。

更に、補強プレート５ｂ，６ｂは、複数の環状立ち上がりリブ付き孔７…が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっているので、補強プレート５ｂ，６ｂの座屈モードが高次になって、薄い鋼板で高い剛性を有し、両側のプレートとそれらの間のブレースとが一体となって局部的に閉断面を形成して面外変形を抑制でき、また、該補強プレート５ｂ，６ｂがブレースに溶接で取り付けられているが、環状立ち上がりリブ付き孔７…の作用によって溶接歪が分散して補強プレートの面外変形を抑制することができ、補強プレート５ｂ，６ｂを溶接できれいにブレースに取り付けることができる。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、エネルギー吸収手段として粘弾性体９，９を用いた場合を示したが、その他の各種エネルギー吸収手段が用いられてもよい。また、制震構造を構成する部材、部品の材質に制限はないし、剛接合状態は各種方法で形成されたものであってよい。

また、上記の実施形態では、制震パネル１を用いた場合を示したが、非パネル式の制震構造として構成されていてもよく、非パネル式の制震構造に構成する場合は、側枠４，４に代えて柱が用いられてもよい。

更に、上記の実施形態では階上側２と階下側３との間に１フロアー分の間隔寸法が明けられ、制震パネル１が１フロアー分程度の高さ寸法を備えている場合を示したが、制震パネル１は１フロアーの高さ寸法よりも小さい高さ寸法を備えたものであってもよいし、階上側と階下側は、１フロアー分程度の高さ間隔をおいて備えられたものであってもよいし、１フロアーの半分程度の高さ間隔をおいて備えられたものであってもよい。

また、上記の実施形態では、補強プレート５ｂ，６ｂが上下の剛体５，６の制震デバイス８側の半部のみに設けられている場合を示したが、両ブレース５ａ，５ａ間、６ａ，６ａ間の上下方向の全部に設けられていてもよいし、他の態様で上下方向の一部に設けられていてもよい。

また、上記の実施形態では、左右の側枠が階上側と階下側に剛接合状態に接合されると共に、上下の剛体が各側枠に剛接合状態に接合されている場合を示したが、第６発明及び第８発明では、それに限らず、階上側と階下側との水平方向の相対変位を上下の剛体の水平方向の相対変位として伝えることができるような構造になっていればよく、剛接合状態かピン接合状態か、あるいは、それらの中間の接合状態かは問わないし、また、上下の剛体の接続先は側枠や柱に限らず、例えば梁を接合先とするものであってもよい。

実施形態の制震構造及び制震パネルを示す全体正面図である。図（イ）は同制震パネルの制震デバイス部分を拡大して示す正面図、図（ロ）は同部分の側面図である。図（イ）及び図（ロ）は制震デバイスの作動状態を示す正面図である。

符号の説明

１…制震パネル
２…階上側
３…階下側
４…側枠
５…上剛体
５ａ…ブレース
５ｂ…補強プレート
６…下剛体
６ａ…ブレース
６ｂ…補強プレート
７…孔
８…制震デバイス（エネルギー吸収手段）
９…粘弾性体

Claims

上下の端部が階上側と階下側に剛接合状態に接合された左右の柱又は左右の側枠間に、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が各柱又は各側枠の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が各柱又は各側枠の下端側に剛接合状態に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされており、
前記上剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが設けられると共に、前記下剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが設けられ、
各補強プレートは、複数の孔が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっていることを特徴とする制震構造。
上下の端部が階上側と階下側に剛接合状態に接合された左右の柱又は左右の側枠間に、圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が各柱又は各側枠の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が各柱又は各側枠の下端側に剛接合状態に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされており、
前記上剛体の両ブレース間の下半部のみにこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが固着状態に設けられると共に、前記下剛体の両ブレース間の上半部のみにこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが固着状態に設けられ、
各補強プレートは、複数の孔が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっていることを特徴とする制震構造。
圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成されたＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースで構成された逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が階上側に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が階下側に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされており、
前記上剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが設けられると共に、前記下剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが設けられ、
各補強プレートは、複数の孔が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっていることを特徴とする制震構造。
前記補強プレートがブレースに溶接で取り付けられている請求項１乃至３のいずれか一に記載の制震構造。
上下の端部が階上側と階下側に剛接合状態に接合される左右の側枠間に、圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなるＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなる逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
上剛体の各ブレースの上端部が各側枠の上端側に剛接合状態に接合されると共に、下剛体の各ブレースの下端部が各側枠の下端側に剛接合状態に接合され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされており、
前記上剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが設けられると共に、前記下剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが設けられ、
各補強プレートは、複数の孔が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっていることを特徴とする制震パネル。
圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなり、上端部が階上側に接合されるＶ形の上剛体と、同じく圧縮と引張りに耐える２本のブレースからなり、下端部が階下側に接合される逆Ｖ形の下剛体とがＸ状に配置され、
これら上下の剛体間にエネルギー吸収手段が備えられ、該エネルギー吸収手段で上下の剛体の水平方向の相対変位動作を減衰するようになされており、
前記上剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで上剛体の剛性を高める補強プレートが設けられると共に、前記下剛体の両ブレース間の上下方向の全部又は一部にこれらブレースをつないで下剛体の剛性を高める補強プレートが設けられ、
各補強プレートは、複数の孔が分散状態に明けられた孔明き鋼板からなっていることを特徴とする制震パネル。
前記補強プレートがブレースに溶接で取り付けられている請求項５又は６に記載の制震パネル。