JPH0967955A - 梁制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】微少振動のみならず中小地震から大地震まで有
効に対処可能な梁制振構造を提供する。 【解決手段】梁の中央部のウェブを除去してなる開口部
と、この開口部の上下に残るフランジ３′に基端部が支
持され、梁の左右両端部付近それぞれへとウェブの前後
両側にて延在するテコ部材３０と、これらテコ部材の先
端部とこの先端部に対向する部位のウェブとの間に介在
させたダンパー手段２０と、開口部のフランジに設けた
ストッパー部材とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は梁制振構造に関し、
更に詳細には、梁の中央部にウェブを除去して開口部を
設けることによって、建物の水平力応答に伴う開口部の
せん断変形を許容し、開口部のせん断変形ストロークに
追従しながら抵抗するダンパーを梁に組み込むことによ
って、建物への入力振動エネルギーを梁で減衰するよう
にした構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物におけるパッシブな制振構造とし
て、従来から、基部に免震層を設けた免震構造や連層壁
にダンパーを設けた制振架構が一般的に採用されている
ものの、これらの構造はいずれも建築設計上に課される
制約が多い等の欠点があり、かような欠点のない構造と
して、近年、ダンパーを梁に内蔵させる梁制振構造が提
案されている。

【０００３】この梁制振構造は、図８に概略的に示され
るように、梁１の中央部１’に上下フランジ３’間のウ
ェブ２を欠き取って開口部１０を設けて水平力に対する
梁１の剛性を中央部１’で低下させることにより、建物
の水平力応答に伴い開口部１０が上下方向にせん断変形
するようにし、このせん断変形に伴う開口部１０の上下
方向の相対変位よって作動するダンパー９０を開口部１
０に組み込んだものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記梁
制振構造では、開口部に大がかりなダンパーを組み込む
ことができないため、ダンパーの能力を上回る中小地震
に対しては制振機能を有効に果たすことができず、ま
た、大地震の場合、開口部から梁が大変形して建物の間
口がつぶれてしまうような事態が想定される。

【０００５】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、微少振動のみならず中小地震
から大地震まで有効に対処可能な梁制振構造を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る梁制振構造
は、上記目的を達成する手段として、梁の中央部のウェ
ブを除去してなる開口部と、この開口部の上下に残るフ
ランジに基端部が支持され、当該梁の左右両端部付近そ
れぞれへとウェブの表裏両側にて延在するテコ部材と、
これらテコ部材の先端部とこの先端部に対向する部位の
前記ウェブとの間に介在させたダンパー手段と、前記開
口部の前記フランジに設けたストッパー部材とを備え、
建物の水平力応答に伴う前記開口部の上下方向へのせん
断変形を許容すると共に、このせん断変形に前記テコ部
材を連動させ、テコ効果によりせん断変形を拡大しダン
パーを有効に作用させるようにした構造であって、前記
水平力が微少の場合、前記テコ部材を介して拡大された
せん断変形に対し前記ダンパー手段が作動することによ
って、また、前記水平力が前記ダンパー手段の能力を上
回る中小地震である場合、前記テコ部材が前記フランジ
に反力を取りながら弾塑性的に変形することによって、
それぞれ前記せん断変形の変形ストロークを減衰し、更
に、前記水平力が開口部フランジの降伏点を上回る大地
震である場合、前記ストッパー部材が前記せん断変形の
限度を規定して当該開口部のつぶれを防止するようにし
たことを特徴とする。

【０００７】ここで、ダンパー手段としては公知の粘弾
性ダンパー、オイルダンパー、弾塑性ダンパー、摩擦ダ
ンパー等を用いることができるが、取付けが容易な粘弾
性ダンパーが最も好ましい。

【０００８】また、テコ部材としては、開口部の微少な
せん断変形をダンパー手段に伝達でき、且つ、梁の主構
造体よりは強度（降伏点）が低い棒状の鋼材を用いるこ
とができる。

【０００９】更に、弾塑性的な変形とは、ダンパー手段
の能力の限界（一般にストッパーやリミッターが規定す
る。）を多少上回った程度におけるテコ部材の弾性的な
変形とこの弾性限度を超えてのテコ部材の塑性的な変形
である。

【００１０】更にまた、ストッパー部材は、開口部の許
容範囲を超えるせん断変形を防止するよう配設する鋼材
である。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１２】図１は、本発明に係る構造を付与したＨ鋼
の鉄骨梁１を示す概略正面図であり、該図及び図４にお
いてダンパー手段としての粘弾性ダンパー２０を便宜的
に記号で表している。

【００１３】本構造は、梁１の中央部１’にウェブ２を
矩形に欠き取って設けた開口部１０と、梁１の左右両端
部１”付近それぞれにおけるウェブ２の表裏両側に設置
した計４基の粘弾性ダンパー２０と、フランジ３の開口
部１０の上下に残る部分（フランジ３’）の一方に基端
部３２が支持され、ダンパー２０に先端部３１が連結す
る計４本のテコ部材３０と、フランジ３’にそれぞれ固
設したストッパー部材４０とを備える。なお、テコ部材
３０の基端部３２はストッパー部材４０を介して間接的
にフランジ３’に連結していてもよい。

【００１４】粘弾性ダンパー２０は、図２及び図３にて
示すように、テコ部材３０の先端部３１とこれに対向す
る部分のウェブ２との間に粘弾性体２１を介在させてな
り、図示はしないが、ダンパー２０には粘弾性体２１の
弾性限度を規定するリミッターが備わる。このリミッタ
ーは、テコ部材が図５に示すような板状の場合、このテ
コ部材の端部がフランジに当たることにより達成させる
ことも可能である。

【００１５】なお、粘弾性体としては、商品名「ＶＥＭ
１１４０」（住友スリーエム株式会社製，粘弾性体）
を用いた。

【００１６】テコ部材３０は、開口部１０のフランジ
３’と一体的に変位してダンパー２０を作動させること
ができ、且つ、梁１の主構造体（２，３）よりは強度が
低い長板状の鋼材からなる。

【００１７】ストッパー部材４０は、上下のフランジ
３’それぞれから開口部１０の内方へと所定の高さ（大
地震時の開口部１０のせん断変形によって互いに当接す
る高さ。図７参照。）だけ突出させた頂面４１を備え、
梁１の主構造体と同程度以上の強度を有する箱状にした
鋼材からなる。

【００１８】次に本構造の動作について説明する。

【００１９】梁１を組み入れる建物（図示せず。）に地
震や強風によって水平力が加わった場合、梁１の左右両
端部１”間に上下方向の相対変位が生じ、これによって
剛性が低下している開口部１０が上下方向にせん断変形
し、この変形が上下方向の一方から他方へとストローク
する。

【００２０】建物への水平力が微少である場合は、開口
部１０のせん断変形も図４に示すように微少であり、こ
の際、テコ部材３０がフランジ３’に連動してフランジ
３間を揺動しながら粘弾性ダンパー２０を作動させる。
即ち、ダンパー２０の粘弾性体２１が、図６に示すよう
に変形しながら粘性抵抗によって開口部１０の変形スト
ロークを減衰する。

【００２１】建物へ加わる水平力がダンパー２０の能力
を上回る中小地震である場合は、図６に示すように、テ
コ部材３０がリミッターが効いているダンパー２０を介
してフランジ３に反力を取ってフランジ３間を揺動し、
弾塑性的に変形して開口部１０の変形ストロークを減衰
する。

【００２２】なお、テコ部材２０を地震後に取り替える
ことによって、本構造は最利用可能となる。

【００２３】建物へ加わる水平力が開口部フランジ３’
の降伏点を上回る大地震である場合は、図７に示すよう
に、各ストッパー部材４０が頂面４１を互いに当接させ
て開口部１０のそれ以上のせん断変形を制限する。よっ
て、開口部１０はつぶれることはなく、梁１の両端部
１”が降伏して入力振動エネルギーを吸収する。

【００２４】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明に係る梁制
振構造では、微少振動の場合はテコ部材を介するダンパ
ー手段によって、中小地震の場合はテコ部材の弾塑性的
な変形によってそれぞれ建物及び梁への入力振動エネル
ギーを減衰することができ、更に、大地震の場合はスト
ッパー部材がそれ以上の開口部の変形を制限して間口が
つぶれる等の最悪の事態を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る梁制振構造を示す概略正面図であ
る。

【図２】梁の左端部付近を示す破断正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａに沿う断面図である。

【図４】微少振動時における本発明の説明図である。

【図５】図４の状態における粘弾性ダンパーの断面図で
ある。

【図６】中小地震時における本発明の説明図である。

【図７】大地震時における本発明の説明図である。

【図８】従来の梁制振構造を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１ 梁 １’ 中央部 １” 端部 ２ ウェブ ３，３’ フランジ １０ 開口部 ２０ 粘弾性ダンパー ２１ 粘弾性体 ３０ テコ部材 ３１ 先端部 ３２ 基端部 ４０ ストッパー部材 ４１ 頂面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 梁の中央部のウェブを除去してなる開口
   部と、この開口部の上下に残るフランジに基端部が支持
   され、当該梁の左右両端部付近それぞれへとウェブの表
   裏両側にて延在するテコ部材と、これらテコ部材の先端
   部とこの先端部に対向する部位の前記ウェブとの間に介
   在させたダンパー手段と、前記開口部の前記フランジに
   設けたストッパー部材とを備え、建物の水平力応答に伴
   う前記開口部の上下方向へのせん断変形を許容すると共
   に、このせん断変形に前記テコ部材を連動させ、テコ効
   果によりせん断変形を拡大しダンパーを有効に作用させ
   るようにした構造であって、前記水平力が微少の場合、
   前記テコ部材を介して拡大されたせん断変形に対し前記
   ダンパー手段が作動することによって、また、前記水平
   力が前記ダンパー手段の能力を上回る中小地震である場
   合、前記テコ部材が前記フランジに反力を取りながら弾
   塑性的に変形することによって、それぞれ前記せん断変
   形の変形ストロークを減衰し、更に、前記水平力が開口
   部フランジの降伏点を上回る大地震である場合、前記ス
   トッパー部材が前記せん断変形の限度を規定して当該開
   口部のつぶれを防止するようにしたことを特徴とする梁
   制振構造。