JP2017057660A - Earthquake-resistant and seismic-control structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の振動を抑制する耐震・制震構造に関する。 The present invention relates to a seismic / seismic structure that suppresses vibration of a building.
従来より、建物の柱及び梁又は柱及び基礎で囲まれた架構面内に耐力部材を設置して、建物に加わる水平力を負担する耐震構造が知られている。このような耐震構造として、架構面内に2本のブレースをたすき掛けに取り付け、ブレースが引張力及び圧縮力を負担するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, earthquake-resistant structures are known in which a load-bearing member is installed in a frame surface surrounded by columns and beams or columns and foundations of a building to bear a horizontal force applied to the building. As such an earthquake-resistant structure, a structure in which two braces are attached to a frame in a frame surface and the braces bear a tensile force and a compressive force is known (for example, see Patent Document 1).
特許文献1には、ブレースの両端が、ブレースの座屈に先行して塑性変形する先行塑性変形材を介して構造躯体に連結されているものが開示されている。 Patent Document 1 discloses one in which both ends of a brace are connected to a structural frame via a preceding plastic deformation material that undergoes plastic deformation prior to the buckling of the brace.
しかしながら、特許文献1記載の耐震構造では、建物を堅く且つ強く構築して建物に作用する水平力に抗するため、地震時の建物の揺れが大きくなりがちであり、さらに、極めて稀な大規模地震では主架構(柱、梁、壁)に損傷が生じ、地震後に損傷した箇所について大掛かりな修復工事を行わなければならないという虞があった。 However, in the earthquake-resistant structure described in Patent Document 1, the building is stiff and strong and resists the horizontal force acting on the building, so that the building tends to be greatly shaken at the time of the earthquake. In the earthquake, the main frame (columns, beams, walls) was damaged, and there was a risk that extensive repair work would be required for the damaged parts after the earthquake.
このような、建物の揺れ及び主架構の損傷を抑制するために、架構面に耐力構造を構築し、この架構面に隣接する他の架構面に制震ダンパーを設けることが考えられる。しかしながら、このように耐力構造と制震ダンパーとを異なる架構面に設置すると、窓の有効設置面積が減少するという問題があった。 In order to suppress such shaking of the building and damage to the main frame, it is conceivable to construct a load-bearing structure on the frame surface and provide a damping damper on another frame surface adjacent to the frame surface. However, when the load bearing structure and the damping damper are installed on different frame surfaces, there is a problem that the effective installation area of the window is reduced.
そこで、建物の耐震性及び制震性を確保すると共に、省スペースで設置可能な耐震・制震構造を提供するという解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は、この課題を解決することを目的とする。 Therefore, there arises a technical problem to be solved, which is to provide a seismic / seismic structure that can be installed in a small space while ensuring seismic and seismic control of the building. The purpose is to solve.
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項1記載の発明は、建物の柱と梁又は基礎とで囲まれた架構面内に設置されて、前記建物の振動を抑制する耐震・制震構造において、下側梁又は基礎に固定された、プレキャストコンクリート製の耐力パネルと、該耐力パネルと上側梁とに連結された粘弾性ダンパーと、該粘弾性ダンパーと並列に配置され、前記建物に作用する水平力を負担し、前記耐力パネルに対する上側梁のせん断変形を許容する支持部材と、を備えている耐震・制震構造を提供する。 The present invention has been proposed in order to achieve the above object, and the invention according to claim 1 is installed in a frame surface surrounded by a column and a beam or a foundation of a building to reduce vibration of the building. In the seismic / seismic structure to be suppressed, a precast concrete load-bearing panel fixed to the lower beam or the foundation, a viscoelastic damper connected to the load-bearing panel and the upper beam, and the viscoelastic damper in parallel Provided is a seismic / seismic structure comprising a support member that is disposed and bears a horizontal force acting on the building and allows shear deformation of the upper beam with respect to the load-bearing panel.
この構成によれば、小規模地震時には、支持部材が、耐力パネルに対する上側梁の相対的な位置ズレ、即ち、上側梁のせん断変形、即ち、水平方向に沿った変形(水平変形)を許容すると共に建物に作用する水平力を負担することにより、架構面内に配置された耐力パネルと支持部材とが建物の耐震性を確保する。また、粘弾性ダンパーが、上側梁に僅かなせん断変形が生じた場合には、上側梁の揺れを減衰することにより、建物の制震性を確保することができる。さらに、同一架構面内に耐力パネル、粘弾性ダンパー及び支持部材を配置することにより、窓の有効設置面積を大きく確保することができる。 According to this configuration, in the case of a small-scale earthquake, the support member allows relative displacement of the upper beam with respect to the load-bearing panel, that is, shear deformation of the upper beam, that is, deformation along the horizontal direction (horizontal deformation). At the same time, by bearing a horizontal force acting on the building, the load-bearing panel and the supporting member arranged in the frame surface ensure the earthquake resistance of the building. Moreover, when a slight shear deformation | transformation arises in an upper beam, the viscoelastic damper can ensure the damping property of a building by attenuating the shaking of an upper beam. Furthermore, by arranging the load-bearing panel, the viscoelastic damper, and the support member in the same frame, a large effective installation area of the window can be secured.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加えて、前記支持部材は、前記耐力パネルと前記上側梁とにそれぞれ取り付けられる上下一対のフランジと、該上下一対のフランジ間に配置されたウェブと、を備えている耐震・制震構造を提供する。 According to a second aspect of the invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the support member includes a pair of upper and lower flanges respectively attached to the load-bearing panel and the upper beam, and the pair of upper and lower flanges. And providing a seismic / seismic structure having a web disposed thereon.
この構成によれば、小規模地震時には、ウェブが弾性変形して上側梁のせん断変形を許容すると共に水平力を負担する。また、上側梁に僅かなせん断変形が生じた場合には、ウェブが塑性変形すると共に粘弾性ダンパーが上側梁の揺れを減衰する。これにより、建物の耐震性と制震性を確保することができる。さらに、地震時の水平力がウェブに集中することにより、損傷したウェブを交換するだけで地震後の補修を完了することができる。 According to this structure, at the time of a small-scale earthquake, the web is elastically deformed to allow the upper beam to be sheared and to bear a horizontal force. Further, when a slight shear deformation occurs in the upper beam, the web is plastically deformed and the viscoelastic damper attenuates the swing of the upper beam. Thereby, it is possible to ensure the earthquake resistance and vibration control of the building. Furthermore, since the horizontal force at the time of the earthquake is concentrated on the web, the repair after the earthquake can be completed only by replacing the damaged web.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明の構成に加えて、前記ウェブは、低降伏点鋼で形成されている耐震・制震構造を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the second aspect of the present invention, the web provides an earthquake-resistant / damping structure made of low yield point steel.
この構成によれば、ウェブの降伏点が下がることにより、支持部材が弾性変形域から塑性変形域に移行し易くなり、粘弾性ダンパーが上側梁の揺れを早期に減衰し始めるため、更に優れた制震性を得ることができる。 According to this configuration, since the yield point of the web is lowered, the support member easily shifts from the elastic deformation region to the plastic deformation region, and the viscoelastic damper starts to attenuate the swing of the upper beam at an early stage. Vibration control can be obtained.
請求項4記載の発明は、請求項2又は3記載の発明の構成に加えて、前記ウェブは、前記支持部材の弱軸方向に複数並んで設けられている耐震・制震構造を提供する。 According to a fourth aspect of the invention, in addition to the configuration of the second or third aspect of the invention, the web provides a seismic / seismic control structure in which a plurality of webs are provided side by side in the weak axis direction of the support member.
この構成によれば、小規模地震時には、複数の支持部材が建物に作用する水平力を共同してバランス良く負担する。また、弱軸方向に並設された各支持部材が弾性変形域から塑性変形域に移行し易く、粘弾性ダンパーが上側梁の揺れを早期に減衰し始める。これにより、建物の耐震性と制震性を確保することができる。 According to this structure, at the time of a small-scale earthquake, a plurality of support members jointly bear the horizontal force acting on the building in a well-balanced manner. In addition, the support members arranged side by side in the weak axis direction easily shift from the elastic deformation region to the plastic deformation region, and the viscoelastic damper starts to attenuate the swing of the upper beam at an early stage. Thereby, it is possible to ensure the earthquake resistance and vibration control of the building.
請求項5記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加えて、前記支持部材は、該支持部材の弱軸方向と前記上側梁の長手方向とを一致させて配置されている耐震・制震構造を提供する。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the invention, the support member is disposed in such a manner that the weak axis direction of the support member is aligned with the longitudinal direction of the upper beam. Provide damping structure.
この構成によれば、地震時に建物に発生する水平力が支持部材の弱軸方向と平行に支持部材に作用することにより、支持部材が弾性変形域から塑性変形域に移行し易くなり、粘弾性ダンパーが上側梁の揺れを早期に減衰し始めるため、建物の揺れを抑制することができる。 According to this configuration, the horizontal force generated in the building during the earthquake acts on the support member in parallel with the weak axis direction of the support member, so that the support member easily shifts from the elastic deformation region to the plastic deformation region, and viscoelasticity Since the damper starts to attenuate the upper beam swing early, it is possible to suppress the swing of the building.
本発明は、小規模地震時には、支持部材が、上側梁のせん断変形を許容すると共に建物に作用する水平力を負担することにより、架構面内に配置された耐力パネルと支持部材とが建物の耐震性を確保する。また、上側梁に僅かなせん断変形が生じた場合には、粘弾性ダンパーが、上側梁の揺れを減衰することにより、建物の制震性を確保することができる。さらに、同一架構面内に耐力パネル、粘弾性ダンパー及び支持部材を配置することにより、窓の有効設置面積を大きく確保することができる。 In the present invention, in the case of a small-scale earthquake, the support member allows the upper beam to be sheared and bears a horizontal force acting on the building, so that the load-bearing panel and the support member arranged in the frame are connected to the building. Ensure earthquake resistance. In addition, when a slight shear deformation occurs in the upper beam, the viscoelastic damper attenuates the shaking of the upper beam, thereby ensuring the vibration control of the building. Furthermore, by arranging the load-bearing panel, the viscoelastic damper, and the support member in the same frame, a large effective installation area of the window can be secured.
本発明に係る耐震・制震構造は、建物の耐震性及び制震性を確保すると共に、省スペースで設置可能な耐震・制震構造を提供するという目的を達成するために、建物の柱と梁又は基礎とで囲まれた架構面内に設置されて、建物の振動を抑制する耐震・制震構造において、下側梁又は基礎に固定された、プレキャストコンクリート製の耐力パネルと、耐力パネルと上側梁とに連結された粘弾性ダンパーと、粘弾性ダンパーと並列に配置され、建物に作用する水平力を負担し、耐力パネルに対する上側梁のせん断変形を許容する支持部材と、を備えていることにより実現する。 The seismic / seismic structure according to the present invention is designed to ensure the seismic and seismic performance of a building and to provide the seismic / seismic structure that can be installed in a small space. In a seismic / seismic structure that is installed in a frame surrounded by a beam or foundation and suppresses the vibration of the building, a precast concrete strength panel fixed to the lower beam or foundation, and a strength panel A viscoelastic damper coupled to the upper beam; and a support member disposed in parallel with the viscoelastic damper, which bears a horizontal force acting on the building and allows the upper beam to undergo shear deformation with respect to the load-bearing panel. This is realized.
以下、本発明の一実施例に係る耐震・制震構造10を適用した建物1について図面に基づいて説明する。なお、以下の実施例において、構成要素の数、数値、量、範囲等に言及する場合、特に明示した場合及び原理的に明らかに特定の数に限定される場合を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも構わない。 Hereinafter, a building 1 to which an earthquake-resistant / damping structure 10 according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. In the following examples, when referring to the number, numerical value, quantity, range, etc. of the constituent elements, the specific number is used unless otherwise specified and clearly limited to a specific number in principle. It is not limited, and it may be a specific number or more.
また、構成要素等の形状、位置関係に言及するときは、特に明示した場合及び原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似又は類似するもの等を含む。 In addition, when referring to the shapes and positional relationships of components, etc., those that are substantially similar to or similar to the shapes, etc., unless otherwise specified or otherwise considered in principle to be apparent. Including.
また、図面は、特徴を分かり易くするために、特徴的な部分を拡大する等して誇張する場合があり、構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、断面図では、構成要素の断面構造を分かり易くするために、一部の構成要素のハッチングを省略することがある。なお、本実施例において、「上」、「下」の語は、垂直方向Vにおける上方、下方に対応するものとする。 Further, in order to make the features easy to understand, the drawings may be exaggerated by enlarging the characteristic portions or the like, and the dimensional ratios and the like of the constituent elements are not always the same. In the cross-sectional view, hatching of some components may be omitted in order to facilitate understanding of the cross-sectional structure of the components. In the present embodiment, the terms “upper” and “lower” correspond to the upper and lower sides in the vertical direction V.
図1は、建物1を示す模式図である。建物1は、鉄骨造(S造)の3階建て住宅である。建物1は、基礎2と、柱3と、梁4と、で構成されている。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a building 1. The building 1 is a steel structure (S structure) three-story house. The building 1 includes a foundation 2, pillars 3, and beams 4.
柱3は、水平方向Hに所定間隔を空けて複数配置されている。柱3は、垂直方向Vに延伸した角型鋼管である。柱3の基端は、基礎2に固定されている。 A plurality of pillars 3 are arranged at predetermined intervals in the horizontal direction H. The column 3 is a square steel pipe extending in the vertical direction V. The base end of the column 3 is fixed to the foundation 2.
梁4は、垂直方向Vに所定間隔を空けて複数配置されている。梁4は、水平方向Hに延伸したH型鋼である。柱3と梁4とは、交差する部分で一体に接合されている。なお、以下では、架構面Sを構成する梁4のうち、上方の梁を上側梁と称して参照番号の末尾にAを付し、下方の梁を下側梁と称して参照番号の末尾にBを付し、これらを総称する場合には、単に数字のみを参照符号とする。 A plurality of beams 4 are arranged in the vertical direction V with a predetermined interval. The beam 4 is H-shaped steel extended in the horizontal direction H. The pillar 3 and the beam 4 are integrally joined at an intersecting portion. In the following description, among the beams 4 constituting the frame S, the upper beam is referred to as the upper beam and A is added to the end of the reference number, and the lower beam is referred to as the lower beam and added to the end of the reference number. When B is attached and these are collectively referred to, only numerals are used as reference symbols.
柱3と基礎2又は梁4との間には、架構面Sが形成されている。架構面Sには、プレキャストコンクリート製の耐力パネル20が配置されている。建物1の垂直方向Vにおいて、耐力パネル20は同じ位置に設置されている。また、建物1の水平方向Hにおいて、耐力パネル20は、両端に1台ずつ、中央に2台並置されている。なお、耐力パネル20の具体的な設置位置は、図示したものに限定されず、適宜変更可能である。 A frame surface S is formed between the column 3 and the foundation 2 or the beam 4. On the frame surface S, a load-bearing panel 20 made of precast concrete is arranged. In the vertical direction V of the building 1, the load-bearing panel 20 is installed at the same position. Further, in the horizontal direction H of the building 1, two load-bearing panels 20 are juxtaposed in the center, one at each end. In addition, the specific installation position of the load-bearing panel 20 is not limited to what was illustrated, and can be changed suitably.
耐力パネル20は、下方をアングル21を介して下側梁4B又は基礎2に固定されている。また、耐力パネル20は、上方を支持部材30を介して上側梁4Aに接合されている。 The load-bearing panel 20 is fixed to the lower beam 4 </ b> B or the foundation 2 through an angle 21 on the lower side. Further, the load-bearing panel 20 is joined to the upper beam 4 </ b> A via the support member 30 on the upper side.
建物1の水平方向Hの両端に配置された耐力パネル20には、支持部材30と並列に粘弾性ダンパー40が配置されている。すなわち、建物1全体に用いられる耐力パネル20のうち、半数が支持部材30と粘弾性ダンパー40とを介して上側梁4Aに連結され、残りの半数が支持部材30のみを介して上側梁4Aに連結されている。 Viscoelastic dampers 40 are arranged in parallel with the support members 30 on the load-bearing panels 20 arranged at both ends in the horizontal direction H of the building 1. That is, half of the load-bearing panels 20 used for the entire building 1 are connected to the upper beam 4A through the support member 30 and the viscoelastic damper 40, and the remaining half are connected to the upper beam 4A through the support member 30 alone. It is connected.
次に、架構面S内に設けられた耐震・制震構造10の具体的構造について、図面に基づいて説明する。図2は、耐震・制震構造10を示す図面である。図3は、支持部材30を示す図である。図4は、粘弾性ダンパー40を示す図面である。なお、以下では、耐力パネル20が下側梁4Bに固定されたものについて説明し、耐力パネル20が基礎2に固定されているものに関する説明は省略する。 Next, a specific structure of the earthquake-resistant / damping structure 10 provided in the frame surface S will be described based on the drawings. FIG. 2 is a drawing showing the earthquake-resistant / damping structure 10. FIG. 3 is a view showing the support member 30. FIG. 4 shows the viscoelastic damper 40. In the following description, the load bearing panel 20 fixed to the lower beam 4B will be described, and the description of the load bearing panel 20 fixed to the foundation 2 will be omitted.
耐力パネル20は、水平方向Hに隣り合う柱3との間に隙間Cを空けて配置されている。隙間Cの幅は、支持部材30の降伏点に対応する変形量以上に設定される。 The load-bearing panel 20 is disposed with a gap C between the columns 3 adjacent to each other in the horizontal direction H. The width of the gap C is set to be equal to or greater than the deformation amount corresponding to the yield point of the support member 30.
耐力パネル20を下側梁4Bに固定するアングル21は、断面コ字状に形成されている。アングル21の上部は、アンカーボルトB1を介して耐力パネル20に接合されている。アングル21の下部は、ボルトB2を介して下側梁4Bに接合されている。アングル21は、水平方向Hに沿って長く延伸されており、建物1に水平力が作用する場合であっても形状変化は小さい。 An angle 21 for fixing the load-bearing panel 20 to the lower beam 4B is formed in a U-shaped cross section. The upper part of the angle 21 is joined to the load-bearing panel 20 via the anchor bolt B1. The lower part of the angle 21 is joined to the lower beam 4B via a bolt B2. The angle 21 is elongated along the horizontal direction H, and the shape change is small even when a horizontal force acts on the building 1.
支持部材30は、上下一対のフランジ31と、一対のフランジ31間に配置された2本のウェブ32と、を備えている。支持部材30は、地震時にウェブ32が水平方向Hに変形することにより、上側梁4Aのせん断変形を許容する。 The support member 30 includes a pair of upper and lower flanges 31 and two webs 32 disposed between the pair of flanges 31. The support member 30 allows the upper beam 4A to be sheared by the web 32 being deformed in the horizontal direction H during an earthquake.
フランジ31は、建築構造用圧延鋼材(SN材)製である。上方のフランジ31は、ボルトB3を介して上側梁4Aに接合されている。下方のフランジ31は、アンカーボルトB4を介して耐力パネル20に接合されている。 The flange 31 is made of rolled steel for building structure (SN material). The upper flange 31 is joined to the upper beam 4A via a bolt B3. The lower flange 31 is joined to the load-bearing panel 20 via the anchor bolt B4.
ウェブ32は、低降伏点鋼製である。2本のウェブ32は、フランジ31の長手方向Lに沿って所定間隔を空けて並設されている。ウェブ32の厚み方向とフランジ31の長手方向Lが一致するように、ウェブ32が配置されている。ウェブ32は、長手寸法に対して厚み寸法が小さく、厚み方向に変形し易い。すなわち、支持部材30の弱軸が、フランジ31の長手方向Lに沿って形成されている。図3の符号33は、ボルトB3の取付孔であり、符号34は、アンカーボルトB4の取付孔である。 The web 32 is made of low yield point steel. The two webs 32 are arranged in parallel along the longitudinal direction L of the flange 31 at a predetermined interval. The web 32 is arranged so that the thickness direction of the web 32 and the longitudinal direction L of the flange 31 coincide. The web 32 has a small thickness dimension relative to the longitudinal dimension and is easily deformed in the thickness direction. That is, the weak axis of the support member 30 is formed along the longitudinal direction L of the flange 31. Reference numeral 33 in FIG. 3 is a mounting hole for the bolt B3, and reference numeral 34 is a mounting hole for the anchor bolt B4.
支持部材30は、ウェブ32の厚み方向に一致する支持部材30の弱軸方向と上側梁4Aの長手方向とが一致するように、上側梁4Aと耐力パネル20との間に配置されている。 The support member 30 is disposed between the upper beam 4A and the load-bearing panel 20 so that the weak axis direction of the support member 30 that matches the thickness direction of the web 32 matches the longitudinal direction of the upper beam 4A.
粘弾性ダンパー40は、地震等で建物1に水平力が作用した場合に、耐力パネル20に対する上側梁4Aの揺れに応じた振動エネルギーを熱エネルギーに変換する。粘弾性ダンパー40は、1枚の内側鋼板41と、2枚の外側鋼板42と、内側鋼板41と外側鋼板42との間に介装される粘弾性体43と、を備えている。 The viscoelastic damper 40 converts vibration energy corresponding to the shaking of the upper beam 4A with respect to the load-bearing panel 20 into heat energy when a horizontal force acts on the building 1 due to an earthquake or the like. The viscoelastic damper 40 includes one inner steel plate 41, two outer steel plates 42, and a viscoelastic body 43 interposed between the inner steel plate 41 and the outer steel plate 42.
内側鋼板41は、アンカーボルトB5を介して耐力パネル20に取り付けられる基部41aを備えている。2枚の外側鋼板42は、ボルトB6を介して上側梁4Aに取り付けられる基部42aを介して連結されている。 The inner steel plate 41 includes a base portion 41a that is attached to the load-bearing panel 20 via the anchor bolt B5. The two outer steel plates 42 are connected via a base portion 42a attached to the upper beam 4A via bolts B6.
粘弾性体43は、公知の粘弾性ゴムである。粘弾性体43は、内側鋼板41の側面41bと外側鋼板42の内面42bとに接着されている。なお、粘弾性ダンパー40の具体的形態は、上記のものに限定されない。例えば、粘弾性ダンパーは、2枚の内側鋼板と、3枚の外側鋼板と、内側鋼板と外側鋼板との間に介装される粘弾性体と、で構成されるものであっても構わない。また、内側鋼鈑が上側梁に取り付けられ、外側鋼板が耐力パネルに取り付けられるものであっても構わない。粘弾性ダンパー40は、上側梁4Aに僅かなせん断変形(水平変形)が生じると、上側梁4Aの揺れを減衰させる。例えば、粘弾性体43が横150mm、縦120mm、厚み20mに形成されている場合、上側梁4Aに0.2mm以上のせん断変形が生じると、粘弾性ダンパー40は減衰効果を発揮する。 The viscoelastic body 43 is a known viscoelastic rubber. The viscoelastic body 43 is bonded to the side surface 41 b of the inner steel plate 41 and the inner surface 42 b of the outer steel plate 42. The specific form of the viscoelastic damper 40 is not limited to the above. For example, the viscoelastic damper may be composed of two inner steel plates, three outer steel plates, and a viscoelastic body interposed between the inner steel plate and the outer steel plate. . Further, the inner steel plate may be attached to the upper beam, and the outer steel plate may be attached to the load-bearing panel. The viscoelastic damper 40 attenuates the shaking of the upper beam 4A when a slight shear deformation (horizontal deformation) occurs in the upper beam 4A. For example, when the viscoelastic body 43 is formed to have a width of 150 mm, a length of 120 mm, and a thickness of 20 m, the viscoelastic damper 40 exhibits a damping effect when a shear deformation of 0.2 mm or more occurs in the upper beam 4A.
次に、耐震・制震構造10の作用について、図面に基づいて説明する。図5は、支持部材30に作用する水平方向の荷重と変形量との関係を示すグラフである。図6は、水平力に起因した支持部材3の変形の様子を示す図である。 Next, the effect | action of the earthquake-proof / damping structure 10 is demonstrated based on drawing. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the horizontal load acting on the support member 30 and the amount of deformation. FIG. 6 is a diagram showing a state of deformation of the support member 3 due to the horizontal force.
建物1に要求される耐震性は、粘弾性ダンパー40を考慮することなく確保されている。すなわち、建築基準法施行令に基づく構造計算では、1次設計としての各部材の許容応力度算定(各階の柱、梁、耐力パネル等の応力度の最大値≦各部材の許容応力度)、及び、2次設計としての水平力算定(各階の層間変形角≦1/200(または1/120))は、柱3、梁4、耐力パネル20及び支持部材30で構築された建物と等価なものとして計算を行い、耐震性が確保されている。 The earthquake resistance required for the building 1 is ensured without considering the viscoelastic damper 40. That is, in the structural calculation based on the Building Standards Law Enforcement Ordinance, calculation of allowable stress level of each member as the primary design (maximum stress level of columns, beams, load-bearing panels etc. of each floor ≦ allowable stress level of each member), And, the horizontal force calculation (interlayer deformation angle of each floor ≦ 1/200 (or 1/120)) as the secondary design is equivalent to a building constructed with the pillar 3, the beam 4, the load-bearing panel 20 and the support member 30. It is calculated as a thing, and earthquake resistance is secured.
支持部材30は、図5に示すように弾性変形域A1と塑性変形域A2とを有している。図6(a)に示すように、小規模地震によって建物1に水平力Fが作用した場合、支持部材30の変形量ΔL1は弾性変形域A1内に収まり、支持部材30は弾性変形する。また、粘弾性ダンパー40の粘弾性体43が変形量ΔL1だけせん断変形することで、上側梁4Aの揺れを減衰させる。建物1の揺れが収束すれば、支持部材30は、図3に示す元の形状に戻る。 The support member 30 has an elastic deformation area A1 and a plastic deformation area A2 as shown in FIG. As shown in FIG. 6A, when a horizontal force F acts on the building 1 due to a small-scale earthquake, the deformation amount ΔL1 of the support member 30 is within the elastic deformation region A1, and the support member 30 is elastically deformed. Further, the viscoelastic body 43 of the viscoelastic damper 40 is shear-deformed by a deformation amount ΔL1 to attenuate the swing of the upper beam 4A. When the shaking of the building 1 converges, the support member 30 returns to the original shape shown in FIG.
一方、図6(b)に示すように、建物1に過大な水平力Fが作用した場合に、支持部材30の変形量ΔL2は、弾性変形域A1を超えて塑性変形域A2に達する。支持部材30が塑性変形域A2に達するまで上側梁4Aが位置ズレすると、支持部材30と並列に設けられた粘弾性ダンパー40の粘弾性体43がせん断変形することで、上側梁4Aの揺れを減衰させる。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, when an excessive horizontal force F acts on the building 1, the deformation amount ΔL2 of the support member 30 exceeds the elastic deformation area A1 and reaches the plastic deformation area A2. When the upper beam 4A is displaced until the support member 30 reaches the plastic deformation area A2, the viscoelastic body 43 of the viscoelastic damper 40 provided in parallel with the support member 30 undergoes shear deformation, thereby causing the upper beam 4A to sway. Attenuate.
すなわち、支持部材30の弾性変形域A1では、支持部材30が弾性変形して上側梁4Aの水平力を負担すると共に上側梁4Aのせん断変形を許容し、粘弾性ダンパー40が建物1の揺れを減衰させる。また、支持部材30の塑性変形域A2では、粘弾性ダンパー40が建物1の揺れを減衰する。また、上側梁4Aの位置ズレが特に大きい、即ち、上側梁4Aのせん断変形の変形量が隙間Cと略一致する場合には、耐力パネル20が傾いた柱3を受けることにより、建物1の揺れを抑制することができる。 That is, in the elastic deformation area A1 of the support member 30, the support member 30 is elastically deformed and bears the horizontal force of the upper beam 4A and allows shear deformation of the upper beam 4A, and the viscoelastic damper 40 prevents the building 1 from shaking. Attenuate. Further, in the plastic deformation region A2 of the support member 30, the viscoelastic damper 40 attenuates the shaking of the building 1. Further, when the displacement of the upper beam 4A is particularly large, that is, when the deformation amount of the shear deformation of the upper beam 4A substantially coincides with the gap C, the load-bearing panel 20 receives the tilted column 3 to Shake can be suppressed.
なお、水平力算定では、支持部材30の変形量ΔL1を支持部材30の高さhで除した値が層間変形角であり、この値が1/200(または1/120)以下になるように耐震設計を行う。したがって、粘弾性ダンパー40の減衰効果を小さい変形量で発揮させたい場合には、支持部材30の降伏点に応じた層間変形角が1/200(または120)に一致するように設計するのが好ましい。 In the horizontal force calculation, the value obtained by dividing the deformation amount ΔL1 of the support member 30 by the height h of the support member 30 is the interlayer deformation angle, and this value is 1/200 (or 1/120) or less. Perform seismic design. Therefore, when the damping effect of the viscoelastic damper 40 is desired to be exhibited with a small amount of deformation, the interlayer deformation angle corresponding to the yield point of the support member 30 is designed to match 1/200 (or 120). preferable.
支持部材30の剛性を調整する方法としては、ウェブ32の材質や向きを変更したり、ウェブ32の設置本数を調整することが考えられる。ウェブ32の材質は、低降伏点鋼の他に、SN材を採用することが考えられる。また、ウェブ32の設置本数は、フランジ31間に2本設置する他に、1本だけ設置したり、3本以上設置することも考えられる。これらは、架構面Sのサイズ等に応じて任意に変更することで、所望の剛性を有する支持部材30を得ることができる。 As a method for adjusting the rigidity of the support member 30, it is conceivable to change the material or orientation of the web 32 or to adjust the number of webs 32 installed. The material of the web 32 may be an SN material in addition to the low yield point steel. In addition to installing two webs 32 between the flanges 31, only one web 32 may be installed, or three or more webs 32 may be installed. By changing these arbitrarily according to the size of the frame surface S and the like, the support member 30 having desired rigidity can be obtained.
また、ウェブ32は、鼓状、すなわち、ウェブ32の中央からフランジ31に向かって徐々に拡幅するように形成されても構わない。これにより、地震発生時に、ウェブ32の弾性変形域A1から塑性変形域A2への移行が、ウェブ32の中央から上下方向に徐々に進むため、ウェブ32全体の強度を向上させることができる。 Further, the web 32 may be formed in a drum shape, that is, so as to gradually widen from the center of the web 32 toward the flange 31. Thereby, when an earthquake occurs, the transition of the web 32 from the elastic deformation area A1 to the plastic deformation area A2 gradually proceeds in the vertical direction from the center of the web 32, so that the strength of the entire web 32 can be improved.
このようにして、本発明は、小規模地震時には、ウェブ32が弾性変形して上側梁4Aのせん断変形を許容すると共に水平力を負担し、架構面S内に配置された耐力パネル20と支持部材30とが建物1の耐震性を確保することができる。 In this way, according to the present invention, the web 32 elastically deforms to allow shear deformation of the upper beam 4A and bears a horizontal force and supports the load-bearing panel 20 disposed in the frame S in the case of a small-scale earthquake. The member 30 can ensure the earthquake resistance of the building 1.
また、上側梁4Aに僅かなせん断変形が生じた場合には、ウェブ32が塑性変形すると共に粘弾性ダンパー40が上側梁4Aの揺れを減衰するため、建物1の制震性を確保することができる。 Further, when a slight shear deformation occurs in the upper beam 4A, the web 32 is plastically deformed and the viscoelastic damper 40 attenuates the vibration of the upper beam 4A. it can.
また、同一架構面S内に耐力パネル20、支持部材30及び粘弾性ダンパー40を配置することにより、窓の有効設置面積を大きく確保することができる。 Further, by arranging the load-bearing panel 20, the support member 30, and the viscoelastic damper 40 in the same frame S, a large effective installation area of the window can be ensured.
さらに、地震時の水平力がウェブ32に集中することにより、損傷したウェブ32を交換するだけで地震後の補修を完了することができる。 Further, since the horizontal force during the earthquake is concentrated on the web 32, the repair after the earthquake can be completed only by replacing the damaged web 32.
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変をなすことができ、そして、本発明が該改変されたものにも及ぶことは当然である。 The present invention can be variously modified without departing from the spirit of the present invention, and the present invention naturally extends to the modified ones.
1 ・・・ 建物
2 ・・・ 基礎
3 ・・・ 柱
4 ・・・ 梁
4A・・・ 上側梁
4B・・・ 下側梁
10・・・ 耐震・制震構造
20・・・ 耐力パネル
30・・・ 支持部材
31・・・ フランジ
32・・・ ウェブ
40・・・ 粘弾性ダンパー
41・・・ 内側鋼板
42・・・ 外側鋼板
43・・・ 粘弾性体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Building 2 ... Foundation 3 ... Column 4 ... Beam 4A ... Upper beam 4B ... Lower beam 10 ... Earthquake resistance / damping structure 20 ... Strength panel 30. .. Support member 31 ... Flange 32 ... Web 40 ... Viscoelastic damper 41 ... Inner steel plate 42 ... Outer steel plate 43 ... Viscoelastic body
Claims (5)
下側梁又は基礎に固定された、プレキャストコンクリート製の耐力パネルと、
該耐力パネルと上側梁とに連結された粘弾性ダンパーと、
該粘弾性ダンパーと並列に配置され、前記建物に作用する水平力を負担し、前記耐力パネルに対する上側梁のせん断変形を許容する支持部材と、
を備えていることを特徴とする耐震・制震構造。 In the seismic / seismic structure that is installed in the frame surrounded by the pillars and beams or foundations of the building to suppress the vibration of the building,
A load-bearing panel made of precast concrete, fixed to the lower beam or foundation;
A viscoelastic damper connected to the load-bearing panel and the upper beam;
A support member arranged in parallel with the viscoelastic damper, bearing a horizontal force acting on the building, and allowing shear deformation of the upper beam with respect to the load-bearing panel;
Seismic and vibration control structure characterized by having
前記耐力パネルと前記上側梁とにそれぞれ取り付けられる上下一対のフランジと、
該上下一対のフランジ間に配置されたウェブと、
を備えていることを特徴とする請求項1記載の耐震・制震構造。 The support member is
A pair of upper and lower flanges respectively attached to the load-bearing panel and the upper beam;
A web disposed between the pair of upper and lower flanges;
The earthquake-resistant and vibration-damping structure according to claim 1, comprising:
The earthquake-resistant / damping structure according to claim 1, wherein the support member is disposed so that a weak axis direction of the support member and a longitudinal direction of the upper beam coincide with each other.
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