制震壁
【課題】柱梁架構に必要な水平剛性を付加でき、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させ、架構に水平変形を与えても、ダメージが残らない制震壁を提供する。
【解決手段】制震壁１は、ＰＣａＰＣ壁１０の四隅に減衰装置２０を備え、上下梁４０に一定幅の目地３０を介してＰＣ鋼棒５０によって取付けられたものである。減衰装置２０には高減衰ゴムを挟んだ複数枚のプレートを備え、このプレートは梁４０及びＰＣａＰＣ壁１０にそれぞれ取付けられている。
【解決手段】制震壁１は、ＰＣａＰＣ壁１０の四隅に減衰装置２０を備え、上下梁４０に一定幅の目地３０を介してＰＣ鋼棒５０によって取付けられたものである。減衰装置２０には高減衰ゴムを挟んだ複数枚のプレートを備え、このプレートは梁４０及びＰＣａＰＣ壁１０にそれぞれ取付けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱梁から構成される建築架構に設けられる制震壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築構造で用いられてきた制振ダンパーを大別すると、概ね、履歴型、粘性型及び粘弾性型の３種類に分けることができる（例えば、非特許文献１。）。
【０００３】
履歴型ダンパーは、低降伏点鋼等を用いるものであって、ある一定の力が作用すると降伏性状を示しその後も耐力低下を生じず材料の塑性化に伴う履歴エネルギーの消費により、建物の振動エネルギーを低減させようとするものである。履歴型ダンパーでは、一度塑性化した場合は取り替える必要がある。
【０００４】
粘性型ダンパーは、オイルダンパーと粘性ダンバーに大別される。オイルダンパーは作動油、粘性ダンパーは高分子化合物を用いるものであって、速度或いは速度の指数乗に比例する抵抗力により建物の振動エネルギーを低減させようとするものである。形状としては、筒型、面型、多層型がある。これらのダンパーは、一般的に建物の初期剛性には寄与しない。
【０００５】
粘弾性型ダンパーは、アクリル系化合物、ジエン系化合物、アスファルト系化合物、スチレン系化合物等の粘弾性材料を鋼板の間に挟み込んで、そのせん断抵抗力により建物の振動エネルギーを低減させようとするものである。多少の剛性は有しているが、建物の剛性に較べると極めて小さい。
【０００６】
以上の各ダンパーを用いた場合の制振壁（制振ダンパーおよび主架構への取付け部材）は、地震時における建物の変形に伴うエネルギーを効果的に消費するが、建物の剛性を著しく改善し、かつ、建物の変形に伴う損傷が残らないようにすることは難しかった。
【０００７】
このため、建物を構成する柱梁架構に対して効果的に付加剛性を与え、かつ、地震時に制震壁自体に損傷がなく、地震エネルギーを有効に消費させるような制震壁が望まれている。
【０００８】
また、圧縮変形により減衰を生じる複合材料として、例えば直径１ｍｍ程度のガラス繊維強化プラスチックロッドを立方体の対角４方向に配置して等方に組合せ、可撓性エポキシ樹脂で固めた複合材料がある（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００９】
本発明者らは、さきに、柱梁架構に必要な水平剛性を付加でき、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させ、架構に水平変形を与えても、ダメージが残らない制震壁を提供した（特許文献１参照）。
【００１０】
この技術は、スパンを結合する上下階の横梁間に設置され、水平方向に一定幅の目地を設け、目地の両端近辺に、変形エネルギーを消費する材料からなる制震材を介在させ、この制震材は一定の圧縮力と圧縮変形を付与して設置され、制震壁を上下階の梁と縦ＰＣ緊張材で結合する技術である。この技術は制震材が特殊なものである。
【非特許文献１】日本免震構造協会：パッシブ制振構造設計・施工マニュアル、ｐｐ．１〜６、 ２００３．１０
【非特許文献２】土木学会耐震工学委員会：圧縮変形で減衰を生じる複合材料を用いた制震構造、第１回免震・制震コロキウム講演論文集、ｐｐ．２４９〜２５５、 １９９６．１１
【特許文献１】特開２００６−８３５４６号公報（２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者らは、建物の柱梁架構における耐震性能を効果的に改善するための制震壁の技術開発をさらに行っている。
【００１２】
本発明が解決しようとする制震壁の課題は、柱梁架構に必要な水平剛性を付加でき、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させることができ、架構に水平変形を与えても、制震壁にダメージが残らないような制震壁を提供することである。
【００１３】
また、上記非特許文献１や特開２００６−８３５４６号公報に示されるような特殊な材料を用いる技術とは異なる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術的手段を講じたことを特徴とする制震壁である。すなわち、本発明は、柱梁から構成される建築架構に設けられる壁であって、該壁はスパンを結合する上下階横梁間に、上下梁と該壁の上下端との間に一定幅の目地を設けて介装され、該目地の両端近辺に減衰装置を介在させると共に、上下階の梁と縦ＰＣ緊張材で結合してなることを特徴とする制震壁である。
【００１５】
この制震壁は架構の水平剛性および水平変形に伴う耐力が不足しがちな柱梁架構において、上下階の横梁間の中央部付近に介装されるものであって、ＰＣ緊張材で結合して架構と一体化し建物全体の水平剛性と水平耐力を向上させる。
【００１６】
また、本発明の制震壁の上下端と梁の間には一定幅の目地を設けて、上下梁と制震壁との目地の両端近辺に高減衰ゴムを用いた減衰装置を組込む。架構の水平変形により制震壁に曲げ変形および回転変形が生じ制震壁の目地が離間する。この変形により、制震壁に組込まれた減衰装置が伸縮することにより架構の変形エネルギーを消費するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の制震壁は、柱梁架構に必要な水平剛性を付加することできができ、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させることができ、架構に水平変形を与えても、制震壁にダメージが残らないというすぐれた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例の制震壁１を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００２０】
図１に示すように、制震壁１はプレキャストプレストコンクリート造壁（ＰＣａＰＣ壁）１０と減衰装置２０とから成り、ＰＣａＰＣ壁１０は目地モルタル３０を介して上下の梁４０とＰＣ鋼棒（ＰＣ緊張材）５０によって結合されている。
【００２１】
ＰＣａＰＣ壁１０の形状は、例えば幅２０００ｍｍ×高さ２４００ｍｍ×厚さ３００ｍｍ程度とし、四隅に減衰装置２０を設置するための欠き込み１１（幅６００ｍｍ×高さ７３０ｍｍ）を設けた十字形をなしている。制震壁１は、このＰＣａＰＣ壁１０と幅６００ｍｍ×せい９００ｍｍの梁４０とを、２５ｍｍ厚の目地モルタル３０を介して、４本のＰＣ鋼棒５０で圧着している。
【００２２】
減衰装置２０の例を図３に示した。減衰装置２０は減衰材料２１（高減衰ゴム）２枚を挟み込んだ３枚の取付部材２２から成っている。ただし、減衰材料２１は何層になってもよい。図４は減衰材料２１が４枚の例を示している。取付部材２２と減衰材料２１との接合面にはショットブラスト処理が施されている。
【００２３】
減衰装置２０の寸法は、例えば、図３に示す寸法Ｈ＝２００ｍｍ，Ｗ＝２００ｍｍ，ゴム厚３ｍｍ，取付部材２２はそれぞれ厚さ９ｍｍである。減衰装置２０は図１，図２に示すように、ＰＣａＰＣ壁１０の四隅に配設されている。減衰装置２０は、ＰＣａＰＣ壁１０と梁４０中に結合されている。例えば、梁４０から突出したプレート２３及びＰＣａＰＣ壁１０から突出したプレート２４に、取付部材２２（図３、４参照）が取付ボルト２６によって結合されている。
【００２４】
図５はＰＣａＰＣ壁１０の荷重変位関係（復元力特性）（計算値）の曲線６１を示すグラフ、図８は減衰装置２０の荷重変位関係（水平換算）（復元力特性）の曲線６２を示すグラフである。
【００２５】
制震壁１は、ＰＣａＰＣ壁１０と減衰装置２０とで構成されており、制震壁１の荷重変位関係（復元力特性）は、図７と図８とを組合わせた図９に示す曲線６３の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の試験体の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】減衰装置の例を示す斜視図である。
【図４】減衰装置の例を示す斜視図である。
【図５】制震壁の荷重変形を示す模式的グラフである。
【図６】減衰装置の荷重変位関係を示す模式的グラフである。
【図７】制震壁の荷重変位関係を示す模式的グラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１ 制震壁
１０ ＰＣａＰＣ壁
１１ 欠き込み
２０ 減衰装置
２１ 減衰材料（積層ゴム）
２２ 取付部材
２６ 取付ボルト
３０ 目地モルタル
４０ 梁
５０ ＰＣ鋼棒
６１，６２，６３ 曲線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱梁から構成される建築架構に設けられる制震壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築構造で用いられてきた制振ダンパーを大別すると、概ね、履歴型、粘性型及び粘弾性型の３種類に分けることができる（例えば、非特許文献１。）。
【０００３】
履歴型ダンパーは、低降伏点鋼等を用いるものであって、ある一定の力が作用すると降伏性状を示しその後も耐力低下を生じず材料の塑性化に伴う履歴エネルギーの消費により、建物の振動エネルギーを低減させようとするものである。履歴型ダンパーでは、一度塑性化した場合は取り替える必要がある。
【０００４】
粘性型ダンパーは、オイルダンパーと粘性ダンバーに大別される。オイルダンパーは作動油、粘性ダンパーは高分子化合物を用いるものであって、速度或いは速度の指数乗に比例する抵抗力により建物の振動エネルギーを低減させようとするものである。形状としては、筒型、面型、多層型がある。これらのダンパーは、一般的に建物の初期剛性には寄与しない。
【０００５】
粘弾性型ダンパーは、アクリル系化合物、ジエン系化合物、アスファルト系化合物、スチレン系化合物等の粘弾性材料を鋼板の間に挟み込んで、そのせん断抵抗力により建物の振動エネルギーを低減させようとするものである。多少の剛性は有しているが、建物の剛性に較べると極めて小さい。
【０００６】
以上の各ダンパーを用いた場合の制振壁（制振ダンパーおよび主架構への取付け部材）は、地震時における建物の変形に伴うエネルギーを効果的に消費するが、建物の剛性を著しく改善し、かつ、建物の変形に伴う損傷が残らないようにすることは難しかった。
【０００７】
このため、建物を構成する柱梁架構に対して効果的に付加剛性を与え、かつ、地震時に制震壁自体に損傷がなく、地震エネルギーを有効に消費させるような制震壁が望まれている。
【０００８】
また、圧縮変形により減衰を生じる複合材料として、例えば直径１ｍｍ程度のガラス繊維強化プラスチックロッドを立方体の対角４方向に配置して等方に組合せ、可撓性エポキシ樹脂で固めた複合材料がある（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００９】
本発明者らは、さきに、柱梁架構に必要な水平剛性を付加でき、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させ、架構に水平変形を与えても、ダメージが残らない制震壁を提供した（特許文献１参照）。
【００１０】
この技術は、スパンを結合する上下階の横梁間に設置され、水平方向に一定幅の目地を設け、目地の両端近辺に、変形エネルギーを消費する材料からなる制震材を介在させ、この制震材は一定の圧縮力と圧縮変形を付与して設置され、制震壁を上下階の梁と縦ＰＣ緊張材で結合する技術である。この技術は制震材が特殊なものである。
【非特許文献１】日本免震構造協会：パッシブ制振構造設計・施工マニュアル、ｐｐ．１〜６、 ２００３．１０
【非特許文献２】土木学会耐震工学委員会：圧縮変形で減衰を生じる複合材料を用いた制震構造、第１回免震・制震コロキウム講演論文集、ｐｐ．２４９〜２５５、 １９９６．１１
【特許文献１】特開２００６−８３５４６号公報（２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者らは、建物の柱梁架構における耐震性能を効果的に改善するための制震壁の技術開発をさらに行っている。
【００１２】
本発明が解決しようとする制震壁の課題は、柱梁架構に必要な水平剛性を付加でき、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させることができ、架構に水平変形を与えても、制震壁にダメージが残らないような制震壁を提供することである。
【００１３】
また、上記非特許文献１や特開２００６−８３５４６号公報に示されるような特殊な材料を用いる技術とは異なる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術的手段を講じたことを特徴とする制震壁である。すなわち、本発明は、柱梁から構成される建築架構に設けられる壁であって、該壁はスパンを結合する上下階横梁間に、上下梁と該壁の上下端との間に一定幅の目地を設けて介装され、該目地の両端近辺に減衰装置を介在させると共に、上下階の梁と縦ＰＣ緊張材で結合してなることを特徴とする制震壁である。
【００１５】
この制震壁は架構の水平剛性および水平変形に伴う耐力が不足しがちな柱梁架構において、上下階の横梁間の中央部付近に介装されるものであって、ＰＣ緊張材で結合して架構と一体化し建物全体の水平剛性と水平耐力を向上させる。
【００１６】
また、本発明の制震壁の上下端と梁の間には一定幅の目地を設けて、上下梁と制震壁との目地の両端近辺に高減衰ゴムを用いた減衰装置を組込む。架構の水平変形により制震壁に曲げ変形および回転変形が生じ制震壁の目地が離間する。この変形により、制震壁に組込まれた減衰装置が伸縮することにより架構の変形エネルギーを消費するようにした。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の制震壁は、柱梁架構に必要な水平剛性を付加することできができ、柱梁架構の水平変形と連動して架構全体の変形エネルギーを消費させることができ、架構に水平変形を与えても、制震壁にダメージが残らないというすぐれた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下図面を参照して本発明の形態を説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施例の制震壁１を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【００２０】
図１に示すように、制震壁１はプレキャストプレストコンクリート造壁（ＰＣａＰＣ壁）１０と減衰装置２０とから成り、ＰＣａＰＣ壁１０は目地モルタル３０を介して上下の梁４０とＰＣ鋼棒（ＰＣ緊張材）５０によって結合されている。
【００２１】
ＰＣａＰＣ壁１０の形状は、例えば幅２０００ｍｍ×高さ２４００ｍｍ×厚さ３００ｍｍ程度とし、四隅に減衰装置２０を設置するための欠き込み１１（幅６００ｍｍ×高さ７３０ｍｍ）を設けた十字形をなしている。制震壁１は、このＰＣａＰＣ壁１０と幅６００ｍｍ×せい９００ｍｍの梁４０とを、２５ｍｍ厚の目地モルタル３０を介して、４本のＰＣ鋼棒５０で圧着している。
【００２２】
減衰装置２０の例を図３に示した。減衰装置２０は減衰材料２１（高減衰ゴム）２枚を挟み込んだ３枚の取付部材２２から成っている。ただし、減衰材料２１は何層になってもよい。図４は減衰材料２１が４枚の例を示している。取付部材２２と減衰材料２１との接合面にはショットブラスト処理が施されている。
【００２３】
減衰装置２０の寸法は、例えば、図３に示す寸法Ｈ＝２００ｍｍ，Ｗ＝２００ｍｍ，ゴム厚３ｍｍ，取付部材２２はそれぞれ厚さ９ｍｍである。減衰装置２０は図１，図２に示すように、ＰＣａＰＣ壁１０の四隅に配設されている。減衰装置２０は、ＰＣａＰＣ壁１０と梁４０中に結合されている。例えば、梁４０から突出したプレート２３及びＰＣａＰＣ壁１０から突出したプレート２４に、取付部材２２（図３、４参照）が取付ボルト２６によって結合されている。
【００２４】
図５はＰＣａＰＣ壁１０の荷重変位関係（復元力特性）（計算値）の曲線６１を示すグラフ、図８は減衰装置２０の荷重変位関係（水平換算）（復元力特性）の曲線６２を示すグラフである。
【００２５】
制震壁１は、ＰＣａＰＣ壁１０と減衰装置２０とで構成されており、制震壁１の荷重変位関係（復元力特性）は、図７と図８とを組合わせた図９に示す曲線６３の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の試験体の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】減衰装置の例を示す斜視図である。
【図４】減衰装置の例を示す斜視図である。
【図５】制震壁の荷重変形を示す模式的グラフである。
【図６】減衰装置の荷重変位関係を示す模式的グラフである。
【図７】制震壁の荷重変位関係を示す模式的グラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１ 制震壁
１０ ＰＣａＰＣ壁
１１ 欠き込み
２０ 減衰装置
２１ 減衰材料（積層ゴム）
２２ 取付部材
２６ 取付ボルト
３０ 目地モルタル
４０ 梁
５０ ＰＣ鋼棒
６１，６２，６３ 曲線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱梁から構成される建築架構に設けられる壁であって、該壁はスパンを結合する上下階横梁間に、上下梁と該壁の上下端との間に一定幅の目地を設けて介装され、該目地の両端近辺に減衰装置を介在させると共に、上下階の梁と縦ＰＣ緊張材で結合してなることを特徴とする制震壁。
【請求項１】
柱梁から構成される建築架構に設けられる壁であって、該壁はスパンを結合する上下階横梁間に、上下梁と該壁の上下端との間に一定幅の目地を設けて介装され、該目地の両端近辺に減衰装置を介在させると共に、上下階の梁と縦ＰＣ緊張材で結合してなることを特徴とする制震壁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−３８５５９（Ｐ２００８−３８５５９Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１８００１（Ｐ２００６−２１８００１）
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（０００１１２１９６）株式会社ピーエス三菱 (181)
【出願人】（３９００３４４３０）小田急建設株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【出願人】（０００１１２１９６）株式会社ピーエス三菱 (181)
【出願人】（３９００３４４３０）小田急建設株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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