鉄骨階段
【課題】風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度や変位を低減し、建物の設計自由度を阻害しない鉄骨階段を提供する。
【解決手段】上部躯体１２と下部躯体１４の間に鉄骨階段１６が設けられている。鉄骨階段１６の段板１８の両側には第１桁部材２０が設けられ、この第１桁部材２０の外側には第２桁部材２２が設けられている。建物１０に作用する外乱により上部躯体１２と下部躯体１４とが相対移動すると共に、第１桁部材２０と第２桁部材２２とが相対移動する。これによって、エネルギー吸収部材２４がせん断変形して振動エネルギーを吸収するので、建物１０に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【解決手段】上部躯体１２と下部躯体１４の間に鉄骨階段１６が設けられている。鉄骨階段１６の段板１８の両側には第１桁部材２０が設けられ、この第１桁部材２０の外側には第２桁部材２２が設けられている。建物１０に作用する外乱により上部躯体１２と下部躯体１４とが相対移動すると共に、第１桁部材２０と第２桁部材２２とが相対移動する。これによって、エネルギー吸収部材２４がせん断変形して振動エネルギーを吸収するので、建物１０に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振機能を有する鉄骨階段に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の建物の性能設計においては、風、交通振動等の環境振動、及び小地震などに対する建物の居住性が重要視されている。特に、超高層建物や小さな振幅の振動が問題となる建物については、特別な制振装置を用いて居住性を改善する設計がなされている。
【０００３】
しかし、制振装置を建物に設ける場合には、「制振装置の設置場所を確保しなければならないので、設計自由度が損なわれる。」、「制振装置の製造コストや設置コストがかかる。」、「制振装置を設置するための工期がかかる。」などの多くのデメリットが伴ってしまう。
【０００４】
よって、低コスト及び短期間での施工ニーズが高く、さらには建築計画のフレキシビリティや高いレンタブル比（＝部屋の総床面積／延べ床面積）が求められる中低層の事務所ビル等では、制振装置を建物に設けることが難しい。
【０００５】
そして、制振装置が設けられていない中低層の事務所ビル等においては、１年に数回発生する季節風に対して居住性が悪くなる場合がある。
【０００６】
図１８に示すように、特許文献１の建物の制振構造２５０では、建物２５２と構造体としての階段室２５４との間に粘弾性体ダンパー２５６が設けられている。階段室２５４の三側面には、階段室を補強するための外壁２５８が一体に形成されている。
【０００７】
よって、地震等が発生すると、建物２５２とこの建物２５２の両側に配置された階段室２５４とが独立して挙動し、建物２５２と階段室２５４との間で水平方向の相対変位が発生する。そして、この相対変位エネルギーが粘弾性体ダンパー２５６によって吸収される。これにより、建物２５２と階段室２５４との間の相対変位が減衰されて建物２５２の振動が低減される。
【０００８】
しかし、制振構造２５０では、階段室２５４のような構造体やこの構造体を配置するスペースが必要となる。特許文献１のように構造体を階段室にすれば、スペースを有効活用することができるが、階段の配置が限定されて設計の自由度が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開２０００−８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は係る事実を考慮し、風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度や変位を低減し、建物の設計自由度を阻害しない鉄骨階段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に鉄骨階段が設けられている。
【００１２】
鉄骨階段は段板を有し、この段板の両側を第１桁部材が支持している。また、第１桁部材の外側には第２桁部材が設けられている。そして、エネルギー吸収部材が第１桁部材と第２桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００１３】
第１桁部材の上部は、上部連結手段によって上部躯体に水平移動可能に連結されている。また、第１桁部材の下部は、下部固定手段によって下部躯体に固定されている。
【００１４】
第２桁部材の上部は、上部固定手段によって上部躯体に固定されている。また、第２桁部材の下部は、下部連結手段によって下部躯体に水平移動可能に連結されている。
【００１５】
よって、建物に作用する風、環境振動、及び小地震などの外乱により、上部躯体と下部躯体とが相対移動すると、下部が下部躯体に固定されて上部が上部躯体に水平移動可能に連結された第１桁部材と、上部が上部躯体に固定されて下部が下部躯体に水平移動可能に連結された第２桁部材とが相対移動する。
【００１６】
このとき、第１桁部材と第２桁部材との間に挟まれたエネルギー吸収部材は、せん断変形して振動エネルギーを吸収する。
【００１７】
これにより、建物に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【００１８】
また、従来の建物の必須構成要素である鉄骨階段に制振機能を持たせるので、建物内に新たな制振装置を設けたり、制振装置の設置スペースを確保する必要はない。よって、建物の設計自由度を阻害することなく、建物に発生する揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に鉄骨階段が設けられている。
【００２１】
鉄骨階段は段板を有し、この段板の両側を第１桁部材が支持している。また、第１桁部材の外側には第２桁部材が設けられている。そして、エネルギー吸収部材が第１桁部材と第２桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００２２】
第１桁部材の上部は、上部固定手段によって上部躯体に固定されている。また、第１桁部材の下部は、下部連結手段によって下部躯体に水平移動可能に連結されている。
【００２３】
第２桁部材の上部は、上部連結手段によって上部躯体に水平移動可能に連結されている。また、第２桁部材の下部は、下部固定手段によって下部躯体に固定されている。
【００２４】
よって、建物に作用する風、環境振動、及び小地震などの外乱により、上部躯体と下部躯体とが相対移動すると、上部が上部躯体に固定されて下部が下部躯体に水平移動可能に連結された第１桁部材と、下部が下部躯体に固定されて上部が上部躯体に水平移動可能に連結された第２桁部材とが相対移動する。
【００２５】
このとき、第１桁部材と第２桁部材との間に挟まれたエネルギー吸収部材は、せん断変形して振動エネルギーを吸収する。
【００２６】
これにより、建物に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【００２７】
また、従来の建物の必須構成要素である鉄骨階段に制振機能を持たせるので、建物内に新たな制振装置を設けたり、制振装置の設置スペースを確保する必要はない。よって、建物の設計自由度を阻害することなく、建物に発生する揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、前記第２桁部材の外側に該第２桁部材と相対移動可能に設けられた第３桁部材と、前記第２桁部材と前記第３桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有することを特徴としている。
【００２９】
請求項３に記載の発明では、第２桁部材の外側に、第２桁部材と相対移動可能に第３桁部材が設けられている。また、エネルギー吸収部材が第２桁部材と第３桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００３０】
よって、１つの鉄骨階段に対して４つのエネルギー吸収部材によって振動エネルギーを吸収するので、建物に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明は、前記第３桁部材の外側に該第３桁部材と相対移動可能に設けられた第４桁部材と、前記第３桁部材と前記第４桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有することを特徴としている。
【００３２】
請求項４に記載の発明では、第３桁部材の外側に、第３桁部材と相対移動可能に第４桁部材が設けられている。また、エネルギー吸収部材が第３桁部材と第４桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００３３】
よって、１つの鉄骨階段に対して６つのエネルギー吸収部材によって振動エネルギーを吸収するので、建物に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、互いに相対移動可能となるように前記第３桁部材の外側に設けられた複数の第５桁部材と、前記第３桁部材と該第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材との間、及び前記複数の第５桁部材同士の間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有し、前記第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材は、該第３桁部材と相対移動可能となるように該第３桁部材の外側に設けられていることを特徴としている。
【００３５】
請求項５に記載の発明では、第３桁部材の外側に複数の第５桁部材が設けられている。複数の第５桁部材は互いに相対移動可能となっており、これらの複数の第５桁部材のうち、第３桁部材の隣りに配置された第５桁部材は、この第３桁部材と相対移動可能となるようにこの第３桁部材の外側に設けられている
また、エネルギー吸収部材が、前記第３桁部材と該第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材との間、及び前記複数の第５桁部材同士の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００３６】
よって、より多くのエネルギー吸収部材によって振動エネルギーを吸収するので、建物に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【００３７】
請求項６に記載の発明は、前記エネルギー吸収部材は、粘弾性体であることを特徴としている。
【００３８】
請求項６に記載の発明では、エネルギー吸収部材を粘弾性体とすることによって、風、環境振動、及び小地震などの外乱によって建物に発生する、より小さな振幅の揺れに対しても、この揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００３９】
請求項７に記載の発明は、前記上部連結手段及び前記下部連結手段は、躯体及び桁部材の一方に形成された長穴と、前記躯体及び前記桁部材の他方に設けられて前記長穴へ挿入された棒部材と、を有することを特徴としている。
【００４０】
請求項７に記載の発明では、躯体及び桁部材の一方に長穴が形成されている。また、躯体及び桁部材の他方に棒部材が設けられている。そして、棒部材が長穴へ挿入されている。
【００４１】
よって、簡単な構造で、桁部材を躯体に水平移動可能に連結することができる。
【００４２】
請求項８に記載の発明は、前記段板と前記第１桁部材は一体となっていることを特徴としている。
【００４３】
請求項８に記載の発明では、段板と第１桁部材を一体にすることによって、第１桁部材の座屈強度が高められる。これにより、第１桁部材に作用する圧縮力に対する十分な強度を第１桁部材に与えることができる。
【００４４】
請求項９に記載の発明は、前記第１桁部材及び前記第２桁部材の少なくとも一方の一部には、低降伏点鋼が設けられていることを特徴としている。
【００４５】
請求項９に記載の発明では、低降伏点鋼が第１桁部材及び第２桁部材の少なくとも一方の一部に設けられている。
【００４６】
ここで、大地震等の外乱により、第１桁部材と第２桁部材との相対移動量が許容値を超えてしまったときには、第１桁部材及び第２桁部材には過大な引張力又は圧縮力が作用する。
【００４７】
このとき、第１桁部材及び第２桁部材の少なくとも一方の一部に設けられた低降伏点鋼が降伏して変形する。すなわち、低降伏点鋼に変形を集中させることによって、エネルギー吸収部材の損傷を防ぐことができる。
【００４８】
よって、建物に発生する微小振幅の揺れに対しては、エネルギー吸収部材によってこの揺れを低減し、建物に発生する大振幅の揺れに対しては、低降伏点鋼によってこの揺れを低減することができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明は上記構成としたので、風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度や変位を低減し、建物の設計自由度を阻害しない鉄骨階段を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る鉄骨階段を説明する。なお、本実施形態では、鉄骨造の中層建物に本発明を適用した例を説明するが、さまざまな構造や規模の新築及び改修建物への適用が可能である。鉄骨造の建物は、ＲＣ造等の建物に比べて揺れ易い構造であり、また、中低層の事務所ビルは、低コスト及び短期間での施工ニーズが高く、さらには建築計画のフレキシビリティや高いレンタブル比（＝部屋の総床面積／延べ床面積）が求められるので、これらの建物に本発明を適用することが好ましい。
【００５１】
まず、本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段について説明する。
【００５２】
図１の斜視図に示すように、鉄骨造の中層建物１０を構成する上部躯体１２と、下部躯体１４との間に鉄骨階段１６が設けられている。例えば、この鉄骨階段１６が、中層建物１０の１階に設けられているものであれば、下部躯体１４は１階の床スラブとなり、上部躯体１２は２階の床スラブとなる。
【００５３】
この上部躯体１２と下部躯体１４は、風、環境振動、小地震等の外乱により中層建物１０に水平力が作用したときに相対移動する。
【００５４】
鉄骨階段１６は、段板１８、第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４によって構成されている。
【００５５】
鉄骨階段１６には、鋼製のプレートからなる複数の段板１８が、斜め方向に等間隔に配置されている。
【００５６】
段板１８の両側には鋼製のプレートからなる第１桁部材２０が配置され、段板１８のプレート面が略水平となるように段板１８の両側を支持している。第１桁部材２０は、斜めに配置された矩形の平板の上部２０Ａ及び下部２０Ｂを水平に折り曲げた形状を有している。段板１８の端部と第１桁部材２０とは溶接により接合され、これにより、段板１８と第１桁部材２０とは一体となっている。
【００５７】
第１桁部材２０の外側には鋼製のプレートからなる第２桁部材２２が設けられている。第２桁部材２２の形状は、第１桁部材２０と同じである。
【００５８】
また、図２の平面図に示すように、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間には、エネルギー吸収部材としての粘弾性体２４が挟まれている。この粘弾性体２４は、第１桁部材２０と第２桁部材２２とが相対移動をしたときに、この振動エネルギーを吸収する。なお、第１桁部材２０と粘弾性体２４、及び第２桁部材２２と粘弾性体２４は、加硫接着されている。
【００５９】
上部接続機構２６は、図２に示すように、第１桁部材２０の上部２０Ａと第２桁部材２２の上部２２Ａとの間に設けられた鋼製の支持プレート３０に、第１桁部材２０の上部２０Ａと、第２桁部材２２の上部２２Ａとをボルト３４を用いて連結した機構である。
【００６０】
支持プレート３０は、第１桁部材２０の上部２０Ａを鉄骨階段１６の内側から見た図３の拡大図に示すように、上部躯体１２を支持する梁２８に固定され、鉄骨階段１６側に張り出している。
【００６１】
図２に示すように、第１桁部材２０の上部２０Ａにはボルト３４が挿入可能な長穴３２が形成され、第２桁部材２２の上部２２Ａにはボルト３４のボルト穴３８が形成され、支持プレート３０にはボルト３４のボルト穴４０が形成されている。ボルト穴３８、４０、及び長穴３２は、棒部材としてのボルト３４が貫通可能となるような位置にそれぞれ形成されている。
【００６２】
そして、ボルト３４を第１桁部材２０の内側から、長穴３２、ボルト穴４０、ボルト穴３８の順に挿入する。さらに、このボルト３４を第２桁部材２２の外側に突出させた状態でナット３６に螺合し、ボルト３４を締め付ける。
【００６３】
これにより、第１桁部材２０の上部２０Ａが支持プレート３０に水平移動可能に連結される。すなわち、上部接続機構２６は、桁部材としての第１桁部材２０の上部２０Ａを、躯体としての上部躯体１２に水平移動可能に連結する上部連結手段となっている。
【００６４】
また、第２桁部材の上部は、水平方向に移動しないように支持プレート３０に固定される。すなわち、上部接続機構２６は、桁部材としての第２桁部材２２の上部２２Ａを、躯体としての上部躯体１２に固定する上部固定手段となっている。
【００６５】
このように、上部接続機構２６は、上部連結手段と上部固定手段の両方の機能を兼ね備えている。
【００６６】
下部固定手段としての下部固定機構４２は、図２に示すように、第１桁部材２０の下部２０Ｂに設けられたフランジ４４を、ボルト４６によって水平移動できないように下部躯体１４に固定した機構である。
【００６７】
また、下部連結手段としての下部連結機構４８は、図４の側面図に示すように、第２桁部材２２の下部２２Ｂに設けられたフランジ５０と、下部躯体１４とをボルト５２を用いて連結した機構である。
【００６８】
フランジ５０には長穴５４が形成され、この長穴５４へ挿入された棒部材としてのボルト５２が下部躯体１４に固定されているので、第２桁部材２２の下部２２Ｂに設けられたフランジ５０が、下部躯体１４に対して水平移動可能となる。すなわち、下部連結機構４８は、桁部材としての第２桁部材２２の下部２２Ｂを、躯体としての下部躯体１４に水平移動可能に連結する下部連結手段となっている。
【００６９】
次に、本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の作用及び効果について説明する。
【００７０】
図５（Ａ）、（Ｂ）には、図２に示した鉄骨階段１６の平面図の左側半分が示されている。
【００７１】
中層建物１０に作用する風、環境振動、及び小地震などの外乱により、図５（Ａ）に示した上部躯体１２と下部躯体１４とが相対移動（矢印Ｄ１）すると、下部２０Ｂが下部躯体１４に固定されて上部２０Ａが上部躯体１２に水平移動可能に連結された第１桁部材２０と、上部２２Ａが上部躯体１２に固定されて下部２２Ｂが下部躯体１４に水平移動可能に連結された第２桁部材２２とが相対移動（矢印Ｄ２）し、図５（Ｂ）の状態になる。
【００７２】
このとき、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に挟まれた粘弾性体２４は、せん断変形して振動エネルギーを吸収する。
【００７３】
これにより、中層建物１０に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【００７４】
また、従来の建物の必須構成要素である鉄骨階段に制振機能を持たせるので、建物内に新たな制振装置を設けたり、制振装置の設置スペースを確保する必要はない。よって、建物の設計自由度を阻害することなく、建物に発生する揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００７５】
また、振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材を粘弾性体２４とすることによって、風、環境振動、及び小地震などの外乱によって建物に発生する、より小さな振幅の揺れに対しても、この揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００７６】
また、長穴３２、５４と棒部材（ボルト３４、５２）により構成された上部接続機構２６及び下部連結機構４８を用いることによって、簡単な構造で、桁部材を躯体に水平移動可能に連結することができる。
【００７７】
また、段板１８の端部と第１桁部材２０とが溶接により接合されて、段板１８と第１桁部材２０とが一体になっているので、第１桁部材２０の座屈強度が高められる。これにより、第１桁部材２０に作用する圧縮力に対する十分な強度を第１桁部材２０に与えることができる。
【００７８】
なお、第１の実施形態では、第１桁部材２０の上部２０Ａと第２桁部材２２の上部２２Ａとの間に１枚の支持プレート３０を設けた上部接続機構２６の例を示したが、１枚の支持プレート３０だけでは十分な支持力が得られない場合には、例えば、図６のように２枚の支持プレート３０によって、第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第２桁部材２２の上部２２Ａを外側から挟み込んだ上部接続機構５６としてもよい。第１桁部材２０の上部２０Ａと第２桁部材２２の上部２２Ａとの間には、粘弾性体２４と同じ厚さを有する鋼製のスペーサー部材６０が設けられている。スペーサー部材６０にはボルト穴６２が形成され、このボルト穴６２にボルト３４が貫通している。
【００７９】
また、鉄骨階段１６の左側半分を示した図７の平面図に示すように、２枚の支持プレート３０を梁２８に設け、一方の支持プレート３０に第１桁部材２０の上部２０Ａをボルト６４によって水平移動可能に連結し、他方の支持プレート３０に第２桁部材２２の上部２２Ａをボルト６６によって固定するようにすれば、厚さの大きいエネルギー吸収部材６８を第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に挟むことができる。
【００８０】
これによって、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に大きな相対変形が生じた場合においても、エネルギー吸収部材が追随することができるようになる。
【００８１】
このとき、エネルギー吸収部材６８は、図７に示すように、粘弾性体７０と硬質体７２とを交互に積層させた構造にしてもよいし、硬質体を有さない粘弾性体としてもよい。
【００８２】
また、第１桁部材２０の上部２０Ａを鉄骨階段１６の内側から見た図８の拡大図に示すように、第１桁部材２０の上部２０Ａの一部に低降伏点鋼５８を設けてもよい。
【００８３】
図８のようにすれば、大地震等の外乱により第１桁部材２０と第２桁部材２２との相対移動量が許容値を超えてしまって、第１桁部材２０及び第２桁部材２２に過大な引張力又は圧縮力が作用したときにおいても、低降伏点鋼５８が降伏して変形する。すなわち、低降伏点鋼５８に変形を集中させ、粘弾性体２４の損傷を防ぐことができる。
【００８４】
よって、中層建物１０に発生する微小振幅の揺れに対しては、粘弾性体２４によってこの揺れを低減し、中層建物１０に発生する大振幅の揺れに対しては、低降伏点鋼５８によってこの揺れを低減することができる。
【００８５】
第１桁部材２０及び第２桁部材２２の少なくとも一方の一部に低降伏点鋼５８が設けられていれば、このような効果が得られる。
【００８６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段について説明する。
【００８７】
第２の実施形態は、第１の実施形態で示した鉄骨階段１６を構成する第２桁部材２２の外側に、第３桁部材を設けたものである。したがって、以下の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
【００８８】
図９には、第２の実施形態の鉄骨階段７４の左側半分の平面図が示されている。第２桁部材２２の外側には、第１桁部材２０及び第２桁部材２２と同じ形状を有する鋼製のプレートからなる第３桁部材８２が設けられている。そして、第２桁部材２２と第３桁部材８２の間にエネルギー吸収部材としての粘弾性体２４が挟まれている。なお、第２桁部材２２と粘弾性体２４、及び第３桁部材８２と粘弾性体２４は、加硫接着されている。
【００８９】
支持プレート３０の外側には、鉄骨階段７４側に張り出す鋼製の支持プレート７６が梁２８に固定されている。また、支持プレート７６にはボルト穴７８が形成され、第３桁部材８２の上部８２Ａには長穴８０が形成されている。
【００９０】
そして、ボルト３４を第１桁部材２０の内側から、長穴３２、ボルト穴４０、ボルト穴３８、ボルト穴７８、長穴８０の順に挿入する。さらに、このボルト３４を第３桁部材８２の外側に突出させた状態でナット３６に螺合し、ボルト３４を締め付ける。
【００９１】
これにより、支持プレート３０、７６に対して、第１桁部材２０の上部２０Ａ及び第３桁部材８２の上部８２Ａが水平移動可能に連結され、第２桁部材２２の上部２２Ａが水平方向に移動しないように固定される。
【００９２】
第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂは、下部接続機構８４によって下部躯体１４に固定される。また、第２桁部材２２の下部２２Ｂは、下部接続機構８４によって下部躯体１４に水平移動可能に連結される。
【００９３】
下部接続機構８４は、図９に示すように、下部躯体１４にボルト８６によって固定された鋼製の四角プレート８８に、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂが固定され、これらの第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂと、第２桁部材２２の下部２２Ｂとをボルト９０を用いて連結した機構である。
【００９４】
第１桁部材２０の下部２０Ｂにはボルト９０のボルト穴９４が形成され、第２桁部材２２の下部２２Ｂにはボルト９０が挿入可能な長穴９２が形成され、第３桁部材８２の下部８２Ｂにはボルト９０のボルト穴９６が形成されている。
【００９５】
また、第１桁部材２０の下部２０Ｂと第２桁部材２２の下部２２Ｂとの間、及び第２桁部材２２の下部２２Ｂと第３桁部材８２の下部８２Ｂとの間には、支持プレート３０、７６と同じ厚さを有する鋼製のスペーサー部材９８がそれぞれ設けられている。スペーサー部材９８には、ボルト９０のボルト穴１００がそれぞれ形成されている。
【００９６】
そして、ボルト穴９４、９６、１００、及び長穴９２は、棒部材としてのボルト９０が貫通可能となるような位置にそれぞれ形成されている。
【００９７】
そして、ボルト９０を第１桁部材２０の内側から、ボルト穴９４、ボルト穴１００、長穴９２、ボルト穴１００、ボルト穴９６の順に挿入する。さらに、このボルト９０を第３桁部材８２の外側に突出させた状態でナット１０２に螺合し、ボルト９０を締め付ける。
【００９８】
これにより、第２桁部材２２の下部２２Ｂが四角プレート８８に水平移動可能に連結される。すなわち、下部接続機構８４は、桁部材としての第２桁部材２２の下部２２Ｂを、躯体としての下部躯体１４に水平移動可能に連結する下部連結手段となっている。
【００９９】
また、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂは、水平方向に移動しないように四角プレート８８に固定されている。すなわち、下部接続機構８４は、桁部材としての第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂを、躯体としての下部躯体１４に固定する下部固定手段となっている。
【０１００】
このように、下部接続機構８４は、下部連結手段と下部固定手段の両方の機能を兼ね備えている。
【０１０１】
また、第２桁部材２２の上部２２Ａは、上部躯体１２に対して水平方向に移動しないように固定され、かつ第２桁部材２２の下部２２Ｂは、下部躯体１４に対して水平移動可能に連結されている。また、第３桁部材８２の上部８２Ａは、上部躯体１２に対して水平移動可能に連結され、かつ第３桁部材８２の下部８２Ｂは、下部躯体１４に対して水平方向に移動しないように固定されている。すなわち、第２桁部材２２の外側に、第２桁部材２２と相対移動可能に第３桁部材８２が設けられている。
【０１０２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段の作用及び効果について説明する。
【０１０３】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０４】
また、図９に示すように、第２桁部材２２の外側に、第２桁部材２２と相対移動可能に第３桁部材８２を設けて、この第２桁部材２２と第３桁部材８２との間に粘弾性体２４を設けたので、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間、及び第２桁部材２２と第３桁部材８２との間に挟まれた２つの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収することができる。
【０１０５】
よって、１つの鉄骨階段７４に対して４つの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収するので、中層建物１０に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【０１０６】
なお、第２の実施形態では、第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び第３桁部材８２の３つの桁部材を用いて、これらの桁部材同士の間のそれぞれに粘弾性体２４を挟み込んだ構造の例を示したが、例えば、図１０に示すような、片側に４つの桁部材を有する鉄骨階段１０４にしてもよい。
【０１０７】
図１０には、鉄骨階段１０４の左側半分の平面図が示されている。第２桁部材２２の外側に第３桁部材１０６が設けられ、この第３桁部材１０６の外側に第４桁部材１０８が設けられている。第３桁部材１０６及び第４桁部材１０８は鋼製のプレートによって形成されており、その形状は、第１桁部材２０及び第２桁部材２２と同様である。
【０１０８】
また、エネルギー吸収部材としての粘弾性体２４が、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間、第２桁部材２２と第３桁部材１０６との間、及び第３桁部材１０６と第４桁部材１０８との間にそれぞれ挟まれている。なお、第１〜４桁部材と粘弾性体２４は、加硫接着されている。
【０１０９】
支持プレート３０の外側には、鉄骨階段１０４側に張り出す鋼製の支持プレート１１２が梁２８に固定されている。また、支持プレート１１２には、ボルト３４のボルト穴１１６が形成されている。
【０１１０】
第３桁部材１０６の上部１０６Ａには長穴１１４が形成されている。また、第４桁部材１０８の上部１０８Ａにはボルト穴１１８が形成されている。そして、第１桁部材２０と第２桁部材２２とが支持プレート３０に接続されるのと同様の方法で、第３桁部材１０６と第４桁部材１０８とが支持プレート１１２にボルト３４によって接続されている。
【０１１１】
下部躯体１４には、ボルト１２２によって鋼製の四角プレート１２４が固定されている。そして、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂが、この四角プレート１２４に水平方向に移動しないように固定されている。
【０１１２】
第３桁部材１０６の下部１０６Ｂにはボルト穴１２０が形成されている。また、第４桁部材１０８の下部１０８Ｂには長穴１２６が形成されている。また、第１桁部材２０の下部２０Ｂと第２桁部材２２の下部２２Ｂとの間、第２桁部材２２の下部２２Ｂと第３桁部材１０６の下部１０６Ｂとの間、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂと第４桁部材１０８の下部１０８Ｂとの間には、鋼製のスペーサー部材９８が設けられている。このスペーサー部材９８には、ボルト１２８のボルト穴１００が形成されている。
【０１１３】
そして、図９で示した下部接続機構８４と同様の接続方法で、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂがボルト１２８によって四角プレート１２４に固定され、第２桁部材２２の下部２２Ｂ、及び第４桁部材１０８の下部１０８Ｂがボルト１２８によって四角プレート１２４に水平移動可能に連結されている。
【０１１４】
このように、第２桁部材２２の上部２２Ａ、及び第４桁部材１０８の上部１０８Ａは、上部躯体１２に対して水平方向に移動しないように固定され、かつ第２桁部材２２の下部２２Ｂ、及び第４桁部材１０８の下部１０８Ｂは、下部躯体１４に対して水平移動可能に連結されている。また、第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第３桁部材１０６の上部１０６Ａは、上部躯体１２に対して水平移動可能に連結され、かつ第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂは、下部躯体１４に対して水平方向に移動しないように固定されている。
【０１１５】
すなわち、第４桁部材１０８は、第３桁部材１０６と相対移動可能となるように、第３桁部材１０６の外側に設けられている。
【０１１６】
よって、１つの鉄骨階段１０４に対して６つの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収するので、中層建物１０に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【０１１７】
また、桁部材を５つ以上にして、これらの桁部材同士の間のそれぞれに粘弾性体２４を挟み込んだ構造にしてもよい。
【０１１８】
この場合には、第３桁部材の外側に複数の第５桁部材を設ける。複数の第５桁部材は互いに相対移動可能となるように第３桁部材の外側に配置する。さらに、複数の第５桁部材のうち、第３桁部材の隣りに配置された第５桁部材を、この第３桁部材と相対移動可能となるようにこの第３桁部材の外側に配置する。
【０１１９】
そして、振動エネルギーを吸収する粘弾性体２４を、第３桁部材とこの第３桁部材の隣りに配置された第５桁部材との間、及び複数の第５桁部材同士の間に挟み込む。
【０１２０】
このようにすれば、より多くの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収するので、中層建物１０に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【０１２１】
なお、第１及び第２の実施形態では、第１桁部材２２を段板１８の両側から挟み込む側桁とした例を示したが、上方から段板を受けるささら桁としてもよい。
【０１２２】
また、第１及び第２の実施形態では、第１桁部材２０、第２桁部材２２、第３桁部材８２、１０６、第４桁部材１０８をプレートとした例を示したが、第１〜５桁部材は、剛性を有する材料によって形成されていればよい。例えば、桁部材にチャンネル部材を用いてもよい。
【０１２３】
また、第１及び第２の実施形態では、段板１８をプレートとした例を示したが、段板は、剛性を有する材料によって形成されていればよい。例えば、段板にチャンネル部材を用いてもよいし、エキスパンドメタル材を用いてもよい。
【０１２４】
また、第１及び第２の実施形態では、第１桁部材２０と段板１８とを、溶接により接合した例を示したが、第１桁部材２０が段板１８を支持することができる接合方法であればよい。溶接やボルトによる接合方法を用いて、第１桁部材２０と段板１８とを剛結させれば、段板１８と第１桁部材２０とが一体となり、第１桁部材２０の座屈強度が高められるので好ましい。
【０１２５】
また、第１及び第２の実施形態では、桁部材と粘弾性体２４を加硫接着した例を示したが、鋼板及び粘弾性体の接着が可能な接着剤を用いてもよい。加硫接着であれば、短時間で確実に接着が行えるので好ましい。
【０１２６】
また、第１及び第２の実施形態で示した、長穴３２、５４、８０、９２、１１４、１２６の長さは、大地震時に想定される建物の層間変形量（例えば、層間変形角１／１００程度）に相当する長さにすれば、大地震時における建物の層間変形に追随できる機構とすることができる。
【０１２７】
また、第１の実施形態では、第１桁部材２０の上部２０Ａを上部躯体１２に水平移動可能に連結し、第２桁部材２２の上部２２Ａを上部躯体１２に水平方向に移動しないように固定し、第１桁部材２０の下部２０Ｂを下部躯体１４に水平方向に移動しないように固定し、第２桁部材２２の下部２２Ｂを下部躯体１４に水平移動可能に連結した例を示したが、これらの連結方法を全て逆にしてもよい。
【０１２８】
具体的には、第１桁部材２０の上部２０Ａを上部躯体１２に水平方向に移動しないように固定し、第２桁部材２２の上部２２Ａを上部躯体１２に水平移動可能に連結し、第１桁部材２０の下部２０Ｂを下部躯体１４に水平移動可能に連結し、第２桁部材２２の下部２２Ｂを下部躯体１４に水平移動しないように固定してもよい。
【０１２９】
すなわち、隣り合った桁部材同士において、桁部材の一方が躯体に水平移動可能に連結されている場合には、桁部材の他方は躯体に水平移動しないように固定されていればよい。このことは、第１の実施形態で示した図６、７や、第２の実施形態で示した図９、１０についても同様である。
【０１３０】
また、第１及び第２の実施形態では、桁部材（第１桁部材２０の上部２０Ａ、第２桁部材２２の下部２２Ｂ、第３桁部材８２の上部８２Ａ、第３桁部材１０６の上部１０６Ａ、第４桁部材１０８の下部１０８Ｂ、フランジ５０）側に長穴を設け、棒部材としてのボルトを躯体（支持プレート３０、７６、１１２、四角プレート８４、１２４）側に固定した例を示したが、躯体側に長穴を設けて、桁部材側にボルトを固定してもよい。すなわち、躯体及び桁部材の一方に長穴が形成され、この長穴に挿入される棒部材が躯体及び桁部材の他方に設けられていればよい。
【０１３１】
また、第１及び第２の実施形態で示した鉄骨階段１６、７４、１０４は、建物の上部躯体と下部躯体の間であれば、どこに配置してもよい。
【０１３２】
また、第１及び第２の実施形態では、上部が梁２８に支持され、下部が下部躯体１４に直接支持されるように鉄骨階段１６、７４、１０４を設けた例を示したが、鉄骨階段１６、７４、１０４の上部が直接上部躯体に支持されるようにしてもよいし、下部躯体１４を支持する梁に鉄骨階段１６、７４、１０４の下部が支持されるようにしてもよい。
【０１３３】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１及び第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
（実施例）
第１の実施形態の鉄骨階段１６が設けられた建物に対して地震等の外乱が作用したときに、この建物の上階に生じる応答加速度が低減されることを、複素固有値解析の手法を用いて検証した。
【０１３４】
建物の上階に生じる応答加速度の検証は、図１１、１２に示す中層建物１３０の各階層に、図１３に示す鉄骨階段１６をそれぞれ２つ設けた場合について行った。
【０１３５】
図１１に示すように、地盤１３２上に建築された中層建物１３０は、高さ２９ｍの地上１０階建て鉄骨造建物である。各階の平面レイアウト及び寸法は全て同じとし、図１２に示す平面レイアウト及び寸法とした。
【０１３６】
図１２に示すように、短辺方向Ｓの長さを５ｍ、長辺方向Ｌの長さを１５ｍとした。そして、長辺方向Ｌの片側に鉄骨階段１６を２つ並べて配置した。
【０１３７】
中層建物１３０は、東京都内に建築されたものと仮定し、再現期間１年の風速（１年間に発生する可能性のある風の最大値）を１８ｍ／ｓ、粗度区分をIV、短辺方向Ｓの１次振動数ｆを１．４７Ｈｚとした。
【０１３８】
また、中層建物１３０の各階の剛性及び重量は、表１に示す値とした。中層建物１３０のトータル重量は、８，６３６ｋＮとなっている。
【０１３９】
【表１】
図１３に示すように、鉄骨階段１６を構成する第１桁部材２０及び第２桁部材２２を鋼製のプレートとし、この第１桁部材２０及び第２桁部材２２の幅Ｗ２を３０ｃｍ、厚さｔ２を１．６ｃｍ、ヤング率Ｅを２，１００ｔｏｎ／ｃｍ２とした。
【０１４０】
また、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第２桁部材２２の下部２２Ｂの下辺の長さＹ１を８０ｃｍ、第１桁部材２０の中間部２０Ｃ、及び第２桁部材２２の中間部２２Ｃの上辺及び下辺の長さＹ２を２２８ｃｍ、第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第２桁部材２２の上部２２Ａの下辺の長さＹ３を４０ｃｍとした。
【０１４１】
また、下部躯体１４の上面から第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第２桁部材２２の上部２２Ａの下辺までの長さＺ２を１４０ｃｍとすることによって、第１桁部材２０の中間部２０Ｃ、及び第２桁部材２２の中間部２２Ｃの下辺の長さＹ２を下部躯体１４面上に投影した長さＹ５は１８０ｃｍとなっている。
【０１４２】
また、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に挟まれた粘弾性体２４の長さＹ４を、中間部２０Ｃ、２２Ｃの長さＹ２と同じ２２８ｃｍとした。そして、この粘弾性体２４の幅Ｗ４を２５ｃｍ（面積Ａ＝Ｙ４×Ｗ４＝２２８×２５＝５，７００ｃｍ２）、厚さｔ４を０．９ｃｍとし、この粘弾性体２４の有する等価せん断剛性Ｇを２．０ｋｇ／ｃｍ２、等価減衰係数ｈを０．３とした。
【０１４３】
図１３に示した鉄骨階段１６の第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４からなる構造は、図１４に示す桁部材モデル１３４として表現することができる。
【０１４４】
桁部材モデル１３４は、段板１８の左右両側に配置された第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４のうち、片側に配置された第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４に相当する解析モデルである。
【０１４５】
桁部材モデル１３４は、第１桁部材２０の下部２０Ｂの部材モデル１３６、第１桁部材２０の中間部２０Ｃの下半分と第２桁部材２２の中間部２２Ｃの上半分とからなる部材モデル１３８、粘弾性体２４の部材モデル１４０、及び第２桁部材２２の上部２２Ａの部材モデル１４２を直列につなげたモデルとして表現されている。
【０１４６】
部材モデル１３６におけるバネ定数Ｋ１（＝Ｅ×ｔ２×Ｗ２／Ｙ１＝２，１００×１．６×３０／８０）は、１，２６０ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１４７】
部材モデル１３８におけるバネ定数Ｋ２（＝Ｅ×ｔ２×Ｗ２／Ｙ２＝２，１００×１．６×３０／２２８）は、４４２ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１４８】
部材モデル１４２におけるバネ定数Ｋ３（＝Ｅ×ｔ２×Ｗ２／Ｙ３＝２，１００×１．６×３０／４０）は、２，５２０ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１４９】
よって、部材モデル１３６、１３８、１４２を直列につなげたバネ定数は２９０ｔｏｎ／ｃｍとなる。ここで、第１桁部材２０及び第２桁部材２２は、段板１８の左右両側に配置されているので、１つの鉄骨階段１６全体における第１桁部材２０及び第２桁部材２２のバネ定数Ｋｐは、２９０ｔｏｎ／ｃｍの２倍の５８０ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５０】
部材モデル１４０における粘弾性体２４の剛性Ｋ４（＝Ｇ×Ａ／ｔ４＝２．０×５，７００／０．９）は、１２．６７ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５１】
また、部材モデル１４０における粘弾性体２４の減衰定数Ｃ４（＝Ｋ４×ｈ／（π×ｆ）＝１２．６７×０．３／（π×１．４７））は、０．８２３ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５２】
ここで、粘弾性体２４は、段板１８の左右両側に配置されているので、１つの鉄骨階段１６全体における粘弾性体２４のバネ定数Ｋｒは、Ｋ４（＝１２．６７ｔｏｎ／ｃｍ）の２倍の２５．３４ｔｏｎ／ｃｍとなり、１つの鉄骨階段１６全体における粘弾性体２４の減衰定数Ｃｒは、Ｃ４（＝０．８２３ｔｏｎ／ｃｍ）の２倍の１．６４６ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５３】
図１５（Ａ）に示すように、例えば３階建ての一般的な建物１４４に鉄骨階段１６を設ける場合には、踊り場１４６を介して２つの鉄骨階段１６を各階層１４８Ａ〜１４８Ｃに配置させることが多い。
【０１５４】
地震等により、このような建物１４４の上階が矢印Ｎの水平方向に変位すると、図１５（Ｂ）に示すように、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの上方に配置された鉄骨階段１６には引張力Ｐ１が作用し、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの下方に配置された鉄骨階段１６には圧縮力Ｐ２が作用する。
【０１５５】
また、建物１４４の上階が矢印Ｎと反対の水平方向に変位すると、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの上方に配置された鉄骨階段１６には圧縮力Ｐ２が作用し、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの下方に配置された鉄骨階段１６には引張力Ｐ１が作用する。
【０１５６】
よって、図１４に示した桁部材モデル１３４を用いて図１５（Ｂ）における１つの階層の状態をモデル化すると、図１６に示す１階層分の鉄骨階段モデル１５０となる。
【０１５７】
鉄骨階段モデル１５０は、圧縮力Ｐ２が作用している桁部材モデル１５２と、引張力Ｐ１が作用している桁部材モデル１５４とを直列につなげたモデルとして表現される。
【０１５８】
圧縮力Ｐ２が作用している桁部材モデル１５２と、引張力Ｐ１が作用している桁部材モデル１５４とは、共に同じモデルであり、図１４の桁部材モデル１３４で求めたバネ定数Ｋｐに、バネ定数Ｋｒと減衰定数Ｃｒとを並列接続したモデルが直列につなげられている。
【０１５９】
まず、図１６に示した１階層分の鉄骨階段モデル１５０を各階層に配置した図１１の中層建物１３０において、粘弾性体２４によって付加される減衰は、複素固有値解析を用いて算出すると１．１１％となる。よって、図１１の中層建物１３０であれば、第１の実施形態の鉄骨階段１６によって十分な減衰を付加できることがわかった。
【０１６０】
なお、このとき中層建物１３０の振動数は、表２に示すように、制振前に１．４６Ｈｚであったものが、制振後には１．４８Ｈｚになった。表２に示されている制振前とは、粘弾性体が設けられていない従来の鉄骨階段を配置した中層建物１３０に地震等の振動が発生していないときの状態のことであり、表２に示されている制振後とは、第１の実施形態の鉄骨階段１６を配置した中層建物１３０に地震等の振動が発生しているときの状態のことである。
【０１６１】
【表２】
次に、日本建築学会の建築物荷重指針・同解説（２００４年）に従って、再現期間１年の風荷重に対する居住性の検討を行った。
【０１６２】
図１６に示した１階層分の鉄骨階段モデル１５０を各階層に配置した図１１の中層建物１３０において、制振前の１次モード減衰を１％とすれば、先に述べた複素固有値解析を用いた算出結果により粘弾性体２４によって付加される減衰は１．１１％となるので、制振後の減衰は２．１１％（＝１％＋１．１１％）となる。
【０１６３】
このとき、中層建物１３０の１０階部分の加速度は、表２に示すように、制振前に２．７６ｃｍ／ｓ２であったものが、制振後には１．９０ｃｍ／ｓ２になった。このように、第１の実施形態の鉄骨階段１６に設けられた粘弾性体２４による剛性の増加は微小であるが、中層建物１３０の１０階部分の加速度を０．６９倍（＝１．９０／２．７６）にすることができる。
【０１６４】
これを、図１７に示した振動数に対する加速度のグラフに表すと、制振前の１０階部分の加速度は値１５６、制振後の１０階部分の加速度は値１５８となる。
【０１６５】
評価ライン１６０、１６２、１６４、１６６、１６８は、居住性評価ランクの境界線であり、評価ライン１６０、１６２、１６４、１６６、１６８は、それぞれＨ−１０、Ｈ−３０、Ｈ−５０、Ｈ−７０、Ｈ−９０に対応している。Ｈ−の後の数字は、加速度を感じる人の割合い（％）を示している。例えば、Ｈ−１０は、１０％の人が感じる加速度のことであり、Ｈ−７０は、７０％の人が感じる加速度のことである。
【０１６６】
値１５８は、値１５６に対して、評価ライン１６６を介して上のランクの領域に移動しているので、居住性評価ランクは１ランク改善されていることになる。
【０１６７】
本実施例からわかるように、第１の実施形態の鉄骨階段１６は、風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度を低減して、建物の上階における居住性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の上部接続機構を示す拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の動作を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の上部接続機構の変形例を示す拡大図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の変形例を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の変形例を示す拡大図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段の変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る実施例における中層建物を示す立面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る実施例における中層建物を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る実施例における鉄骨階段を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る実施例における桁部材モデルを示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る実施例における建物の変形状態を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る実施例における鉄骨階段モデルを示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る実施例における振動数に対する加速度を示す線図である。
【図１８】従来の建物の制振構造を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１２ 上部躯体
１４ 下部躯体
１６、７４、１０４ 鉄骨階段
１８ 段板
２０ 第１桁部材
２０Ａ 上部
２０Ｂ 下部
２２ 第２桁部材
２２Ａ 上部
２２Ｂ 下部
２４ 粘弾性体（エネルギー吸収部材）
２６、５６ 上部接続機構（上部連結手段、上部固定手段）
３２、５４、８０、９２、１１４、１２６ 長穴
３４、５２、６４、９０、１２８ ボルト（棒部材）
４２ 下部固定機構（下部固定手段）
４８ 下部連結機構（下部連結手段）
５８ 低降伏点鋼
６８ エネルギー吸収部材
８２、１０６ 第３桁部材
８４ 下部接続機構（下部連結手段、下部固定手段）
１０８ 第４桁部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振機能を有する鉄骨階段に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の建物の性能設計においては、風、交通振動等の環境振動、及び小地震などに対する建物の居住性が重要視されている。特に、超高層建物や小さな振幅の振動が問題となる建物については、特別な制振装置を用いて居住性を改善する設計がなされている。
【０００３】
しかし、制振装置を建物に設ける場合には、「制振装置の設置場所を確保しなければならないので、設計自由度が損なわれる。」、「制振装置の製造コストや設置コストがかかる。」、「制振装置を設置するための工期がかかる。」などの多くのデメリットが伴ってしまう。
【０００４】
よって、低コスト及び短期間での施工ニーズが高く、さらには建築計画のフレキシビリティや高いレンタブル比（＝部屋の総床面積／延べ床面積）が求められる中低層の事務所ビル等では、制振装置を建物に設けることが難しい。
【０００５】
そして、制振装置が設けられていない中低層の事務所ビル等においては、１年に数回発生する季節風に対して居住性が悪くなる場合がある。
【０００６】
図１８に示すように、特許文献１の建物の制振構造２５０では、建物２５２と構造体としての階段室２５４との間に粘弾性体ダンパー２５６が設けられている。階段室２５４の三側面には、階段室を補強するための外壁２５８が一体に形成されている。
【０００７】
よって、地震等が発生すると、建物２５２とこの建物２５２の両側に配置された階段室２５４とが独立して挙動し、建物２５２と階段室２５４との間で水平方向の相対変位が発生する。そして、この相対変位エネルギーが粘弾性体ダンパー２５６によって吸収される。これにより、建物２５２と階段室２５４との間の相対変位が減衰されて建物２５２の振動が低減される。
【０００８】
しかし、制振構造２５０では、階段室２５４のような構造体やこの構造体を配置するスペースが必要となる。特許文献１のように構造体を階段室にすれば、スペースを有効活用することができるが、階段の配置が限定されて設計の自由度が損なわれてしまう。
【特許文献１】特開２０００−８６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は係る事実を考慮し、風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度や変位を低減し、建物の設計自由度を阻害しない鉄骨階段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、を有することを特徴としている。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に鉄骨階段が設けられている。
【００１２】
鉄骨階段は段板を有し、この段板の両側を第１桁部材が支持している。また、第１桁部材の外側には第２桁部材が設けられている。そして、エネルギー吸収部材が第１桁部材と第２桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００１３】
第１桁部材の上部は、上部連結手段によって上部躯体に水平移動可能に連結されている。また、第１桁部材の下部は、下部固定手段によって下部躯体に固定されている。
【００１４】
第２桁部材の上部は、上部固定手段によって上部躯体に固定されている。また、第２桁部材の下部は、下部連結手段によって下部躯体に水平移動可能に連結されている。
【００１５】
よって、建物に作用する風、環境振動、及び小地震などの外乱により、上部躯体と下部躯体とが相対移動すると、下部が下部躯体に固定されて上部が上部躯体に水平移動可能に連結された第１桁部材と、上部が上部躯体に固定されて下部が下部躯体に水平移動可能に連結された第２桁部材とが相対移動する。
【００１６】
このとき、第１桁部材と第２桁部材との間に挟まれたエネルギー吸収部材は、せん断変形して振動エネルギーを吸収する。
【００１７】
これにより、建物に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【００１８】
また、従来の建物の必須構成要素である鉄骨階段に制振機能を持たせるので、建物内に新たな制振装置を設けたり、制振装置の設置スペースを確保する必要はない。よって、建物の設計自由度を阻害することなく、建物に発生する揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明は、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、を有することを特徴としている。
【００２０】
請求項２に記載の発明では、外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に鉄骨階段が設けられている。
【００２１】
鉄骨階段は段板を有し、この段板の両側を第１桁部材が支持している。また、第１桁部材の外側には第２桁部材が設けられている。そして、エネルギー吸収部材が第１桁部材と第２桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００２２】
第１桁部材の上部は、上部固定手段によって上部躯体に固定されている。また、第１桁部材の下部は、下部連結手段によって下部躯体に水平移動可能に連結されている。
【００２３】
第２桁部材の上部は、上部連結手段によって上部躯体に水平移動可能に連結されている。また、第２桁部材の下部は、下部固定手段によって下部躯体に固定されている。
【００２４】
よって、建物に作用する風、環境振動、及び小地震などの外乱により、上部躯体と下部躯体とが相対移動すると、上部が上部躯体に固定されて下部が下部躯体に水平移動可能に連結された第１桁部材と、下部が下部躯体に固定されて上部が上部躯体に水平移動可能に連結された第２桁部材とが相対移動する。
【００２５】
このとき、第１桁部材と第２桁部材との間に挟まれたエネルギー吸収部材は、せん断変形して振動エネルギーを吸収する。
【００２６】
これにより、建物に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【００２７】
また、従来の建物の必須構成要素である鉄骨階段に制振機能を持たせるので、建物内に新たな制振装置を設けたり、制振装置の設置スペースを確保する必要はない。よって、建物の設計自由度を阻害することなく、建物に発生する揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、前記第２桁部材の外側に該第２桁部材と相対移動可能に設けられた第３桁部材と、前記第２桁部材と前記第３桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有することを特徴としている。
【００２９】
請求項３に記載の発明では、第２桁部材の外側に、第２桁部材と相対移動可能に第３桁部材が設けられている。また、エネルギー吸収部材が第２桁部材と第３桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００３０】
よって、１つの鉄骨階段に対して４つのエネルギー吸収部材によって振動エネルギーを吸収するので、建物に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【００３１】
請求項４に記載の発明は、前記第３桁部材の外側に該第３桁部材と相対移動可能に設けられた第４桁部材と、前記第３桁部材と前記第４桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有することを特徴としている。
【００３２】
請求項４に記載の発明では、第３桁部材の外側に、第３桁部材と相対移動可能に第４桁部材が設けられている。また、エネルギー吸収部材が第３桁部材と第４桁部材の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００３３】
よって、１つの鉄骨階段に対して６つのエネルギー吸収部材によって振動エネルギーを吸収するので、建物に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【００３４】
請求項５に記載の発明は、互いに相対移動可能となるように前記第３桁部材の外側に設けられた複数の第５桁部材と、前記第３桁部材と該第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材との間、及び前記複数の第５桁部材同士の間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有し、前記第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材は、該第３桁部材と相対移動可能となるように該第３桁部材の外側に設けられていることを特徴としている。
【００３５】
請求項５に記載の発明では、第３桁部材の外側に複数の第５桁部材が設けられている。複数の第５桁部材は互いに相対移動可能となっており、これらの複数の第５桁部材のうち、第３桁部材の隣りに配置された第５桁部材は、この第３桁部材と相対移動可能となるようにこの第３桁部材の外側に設けられている
また、エネルギー吸収部材が、前記第３桁部材と該第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材との間、及び前記複数の第５桁部材同士の間に挟まれて振動エネルギーを吸収する。
【００３６】
よって、より多くのエネルギー吸収部材によって振動エネルギーを吸収するので、建物に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【００３７】
請求項６に記載の発明は、前記エネルギー吸収部材は、粘弾性体であることを特徴としている。
【００３８】
請求項６に記載の発明では、エネルギー吸収部材を粘弾性体とすることによって、風、環境振動、及び小地震などの外乱によって建物に発生する、より小さな振幅の揺れに対しても、この揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００３９】
請求項７に記載の発明は、前記上部連結手段及び前記下部連結手段は、躯体及び桁部材の一方に形成された長穴と、前記躯体及び前記桁部材の他方に設けられて前記長穴へ挿入された棒部材と、を有することを特徴としている。
【００４０】
請求項７に記載の発明では、躯体及び桁部材の一方に長穴が形成されている。また、躯体及び桁部材の他方に棒部材が設けられている。そして、棒部材が長穴へ挿入されている。
【００４１】
よって、簡単な構造で、桁部材を躯体に水平移動可能に連結することができる。
【００４２】
請求項８に記載の発明は、前記段板と前記第１桁部材は一体となっていることを特徴としている。
【００４３】
請求項８に記載の発明では、段板と第１桁部材を一体にすることによって、第１桁部材の座屈強度が高められる。これにより、第１桁部材に作用する圧縮力に対する十分な強度を第１桁部材に与えることができる。
【００４４】
請求項９に記載の発明は、前記第１桁部材及び前記第２桁部材の少なくとも一方の一部には、低降伏点鋼が設けられていることを特徴としている。
【００４５】
請求項９に記載の発明では、低降伏点鋼が第１桁部材及び第２桁部材の少なくとも一方の一部に設けられている。
【００４６】
ここで、大地震等の外乱により、第１桁部材と第２桁部材との相対移動量が許容値を超えてしまったときには、第１桁部材及び第２桁部材には過大な引張力又は圧縮力が作用する。
【００４７】
このとき、第１桁部材及び第２桁部材の少なくとも一方の一部に設けられた低降伏点鋼が降伏して変形する。すなわち、低降伏点鋼に変形を集中させることによって、エネルギー吸収部材の損傷を防ぐことができる。
【００４８】
よって、建物に発生する微小振幅の揺れに対しては、エネルギー吸収部材によってこの揺れを低減し、建物に発生する大振幅の揺れに対しては、低降伏点鋼によってこの揺れを低減することができる。
【発明の効果】
【００４９】
本発明は上記構成としたので、風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度や変位を低減し、建物の設計自由度を阻害しない鉄骨階段を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る鉄骨階段を説明する。なお、本実施形態では、鉄骨造の中層建物に本発明を適用した例を説明するが、さまざまな構造や規模の新築及び改修建物への適用が可能である。鉄骨造の建物は、ＲＣ造等の建物に比べて揺れ易い構造であり、また、中低層の事務所ビルは、低コスト及び短期間での施工ニーズが高く、さらには建築計画のフレキシビリティや高いレンタブル比（＝部屋の総床面積／延べ床面積）が求められるので、これらの建物に本発明を適用することが好ましい。
【００５１】
まず、本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段について説明する。
【００５２】
図１の斜視図に示すように、鉄骨造の中層建物１０を構成する上部躯体１２と、下部躯体１４との間に鉄骨階段１６が設けられている。例えば、この鉄骨階段１６が、中層建物１０の１階に設けられているものであれば、下部躯体１４は１階の床スラブとなり、上部躯体１２は２階の床スラブとなる。
【００５３】
この上部躯体１２と下部躯体１４は、風、環境振動、小地震等の外乱により中層建物１０に水平力が作用したときに相対移動する。
【００５４】
鉄骨階段１６は、段板１８、第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４によって構成されている。
【００５５】
鉄骨階段１６には、鋼製のプレートからなる複数の段板１８が、斜め方向に等間隔に配置されている。
【００５６】
段板１８の両側には鋼製のプレートからなる第１桁部材２０が配置され、段板１８のプレート面が略水平となるように段板１８の両側を支持している。第１桁部材２０は、斜めに配置された矩形の平板の上部２０Ａ及び下部２０Ｂを水平に折り曲げた形状を有している。段板１８の端部と第１桁部材２０とは溶接により接合され、これにより、段板１８と第１桁部材２０とは一体となっている。
【００５７】
第１桁部材２０の外側には鋼製のプレートからなる第２桁部材２２が設けられている。第２桁部材２２の形状は、第１桁部材２０と同じである。
【００５８】
また、図２の平面図に示すように、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間には、エネルギー吸収部材としての粘弾性体２４が挟まれている。この粘弾性体２４は、第１桁部材２０と第２桁部材２２とが相対移動をしたときに、この振動エネルギーを吸収する。なお、第１桁部材２０と粘弾性体２４、及び第２桁部材２２と粘弾性体２４は、加硫接着されている。
【００５９】
上部接続機構２６は、図２に示すように、第１桁部材２０の上部２０Ａと第２桁部材２２の上部２２Ａとの間に設けられた鋼製の支持プレート３０に、第１桁部材２０の上部２０Ａと、第２桁部材２２の上部２２Ａとをボルト３４を用いて連結した機構である。
【００６０】
支持プレート３０は、第１桁部材２０の上部２０Ａを鉄骨階段１６の内側から見た図３の拡大図に示すように、上部躯体１２を支持する梁２８に固定され、鉄骨階段１６側に張り出している。
【００６１】
図２に示すように、第１桁部材２０の上部２０Ａにはボルト３４が挿入可能な長穴３２が形成され、第２桁部材２２の上部２２Ａにはボルト３４のボルト穴３８が形成され、支持プレート３０にはボルト３４のボルト穴４０が形成されている。ボルト穴３８、４０、及び長穴３２は、棒部材としてのボルト３４が貫通可能となるような位置にそれぞれ形成されている。
【００６２】
そして、ボルト３４を第１桁部材２０の内側から、長穴３２、ボルト穴４０、ボルト穴３８の順に挿入する。さらに、このボルト３４を第２桁部材２２の外側に突出させた状態でナット３６に螺合し、ボルト３４を締め付ける。
【００６３】
これにより、第１桁部材２０の上部２０Ａが支持プレート３０に水平移動可能に連結される。すなわち、上部接続機構２６は、桁部材としての第１桁部材２０の上部２０Ａを、躯体としての上部躯体１２に水平移動可能に連結する上部連結手段となっている。
【００６４】
また、第２桁部材の上部は、水平方向に移動しないように支持プレート３０に固定される。すなわち、上部接続機構２６は、桁部材としての第２桁部材２２の上部２２Ａを、躯体としての上部躯体１２に固定する上部固定手段となっている。
【００６５】
このように、上部接続機構２６は、上部連結手段と上部固定手段の両方の機能を兼ね備えている。
【００６６】
下部固定手段としての下部固定機構４２は、図２に示すように、第１桁部材２０の下部２０Ｂに設けられたフランジ４４を、ボルト４６によって水平移動できないように下部躯体１４に固定した機構である。
【００６７】
また、下部連結手段としての下部連結機構４８は、図４の側面図に示すように、第２桁部材２２の下部２２Ｂに設けられたフランジ５０と、下部躯体１４とをボルト５２を用いて連結した機構である。
【００６８】
フランジ５０には長穴５４が形成され、この長穴５４へ挿入された棒部材としてのボルト５２が下部躯体１４に固定されているので、第２桁部材２２の下部２２Ｂに設けられたフランジ５０が、下部躯体１４に対して水平移動可能となる。すなわち、下部連結機構４８は、桁部材としての第２桁部材２２の下部２２Ｂを、躯体としての下部躯体１４に水平移動可能に連結する下部連結手段となっている。
【００６９】
次に、本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の作用及び効果について説明する。
【００７０】
図５（Ａ）、（Ｂ）には、図２に示した鉄骨階段１６の平面図の左側半分が示されている。
【００７１】
中層建物１０に作用する風、環境振動、及び小地震などの外乱により、図５（Ａ）に示した上部躯体１２と下部躯体１４とが相対移動（矢印Ｄ１）すると、下部２０Ｂが下部躯体１４に固定されて上部２０Ａが上部躯体１２に水平移動可能に連結された第１桁部材２０と、上部２２Ａが上部躯体１２に固定されて下部２２Ｂが下部躯体１４に水平移動可能に連結された第２桁部材２２とが相対移動（矢印Ｄ２）し、図５（Ｂ）の状態になる。
【００７２】
このとき、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に挟まれた粘弾性体２４は、せん断変形して振動エネルギーを吸収する。
【００７３】
これにより、中層建物１０に発生する小さな振幅の揺れの変位や加速度を低減することができる。
【００７４】
また、従来の建物の必須構成要素である鉄骨階段に制振機能を持たせるので、建物内に新たな制振装置を設けたり、制振装置の設置スペースを確保する必要はない。よって、建物の設計自由度を阻害することなく、建物に発生する揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００７５】
また、振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材を粘弾性体２４とすることによって、風、環境振動、及び小地震などの外乱によって建物に発生する、より小さな振幅の揺れに対しても、この揺れの加速度や変位を低減することができる。
【００７６】
また、長穴３２、５４と棒部材（ボルト３４、５２）により構成された上部接続機構２６及び下部連結機構４８を用いることによって、簡単な構造で、桁部材を躯体に水平移動可能に連結することができる。
【００７７】
また、段板１８の端部と第１桁部材２０とが溶接により接合されて、段板１８と第１桁部材２０とが一体になっているので、第１桁部材２０の座屈強度が高められる。これにより、第１桁部材２０に作用する圧縮力に対する十分な強度を第１桁部材２０に与えることができる。
【００７８】
なお、第１の実施形態では、第１桁部材２０の上部２０Ａと第２桁部材２２の上部２２Ａとの間に１枚の支持プレート３０を設けた上部接続機構２６の例を示したが、１枚の支持プレート３０だけでは十分な支持力が得られない場合には、例えば、図６のように２枚の支持プレート３０によって、第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第２桁部材２２の上部２２Ａを外側から挟み込んだ上部接続機構５６としてもよい。第１桁部材２０の上部２０Ａと第２桁部材２２の上部２２Ａとの間には、粘弾性体２４と同じ厚さを有する鋼製のスペーサー部材６０が設けられている。スペーサー部材６０にはボルト穴６２が形成され、このボルト穴６２にボルト３４が貫通している。
【００７９】
また、鉄骨階段１６の左側半分を示した図７の平面図に示すように、２枚の支持プレート３０を梁２８に設け、一方の支持プレート３０に第１桁部材２０の上部２０Ａをボルト６４によって水平移動可能に連結し、他方の支持プレート３０に第２桁部材２２の上部２２Ａをボルト６６によって固定するようにすれば、厚さの大きいエネルギー吸収部材６８を第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に挟むことができる。
【００８０】
これによって、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に大きな相対変形が生じた場合においても、エネルギー吸収部材が追随することができるようになる。
【００８１】
このとき、エネルギー吸収部材６８は、図７に示すように、粘弾性体７０と硬質体７２とを交互に積層させた構造にしてもよいし、硬質体を有さない粘弾性体としてもよい。
【００８２】
また、第１桁部材２０の上部２０Ａを鉄骨階段１６の内側から見た図８の拡大図に示すように、第１桁部材２０の上部２０Ａの一部に低降伏点鋼５８を設けてもよい。
【００８３】
図８のようにすれば、大地震等の外乱により第１桁部材２０と第２桁部材２２との相対移動量が許容値を超えてしまって、第１桁部材２０及び第２桁部材２２に過大な引張力又は圧縮力が作用したときにおいても、低降伏点鋼５８が降伏して変形する。すなわち、低降伏点鋼５８に変形を集中させ、粘弾性体２４の損傷を防ぐことができる。
【００８４】
よって、中層建物１０に発生する微小振幅の揺れに対しては、粘弾性体２４によってこの揺れを低減し、中層建物１０に発生する大振幅の揺れに対しては、低降伏点鋼５８によってこの揺れを低減することができる。
【００８５】
第１桁部材２０及び第２桁部材２２の少なくとも一方の一部に低降伏点鋼５８が設けられていれば、このような効果が得られる。
【００８６】
次に、本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段について説明する。
【００８７】
第２の実施形態は、第１の実施形態で示した鉄骨階段１６を構成する第２桁部材２２の外側に、第３桁部材を設けたものである。したがって、以下の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
【００８８】
図９には、第２の実施形態の鉄骨階段７４の左側半分の平面図が示されている。第２桁部材２２の外側には、第１桁部材２０及び第２桁部材２２と同じ形状を有する鋼製のプレートからなる第３桁部材８２が設けられている。そして、第２桁部材２２と第３桁部材８２の間にエネルギー吸収部材としての粘弾性体２４が挟まれている。なお、第２桁部材２２と粘弾性体２４、及び第３桁部材８２と粘弾性体２４は、加硫接着されている。
【００８９】
支持プレート３０の外側には、鉄骨階段７４側に張り出す鋼製の支持プレート７６が梁２８に固定されている。また、支持プレート７６にはボルト穴７８が形成され、第３桁部材８２の上部８２Ａには長穴８０が形成されている。
【００９０】
そして、ボルト３４を第１桁部材２０の内側から、長穴３２、ボルト穴４０、ボルト穴３８、ボルト穴７８、長穴８０の順に挿入する。さらに、このボルト３４を第３桁部材８２の外側に突出させた状態でナット３６に螺合し、ボルト３４を締め付ける。
【００９１】
これにより、支持プレート３０、７６に対して、第１桁部材２０の上部２０Ａ及び第３桁部材８２の上部８２Ａが水平移動可能に連結され、第２桁部材２２の上部２２Ａが水平方向に移動しないように固定される。
【００９２】
第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂは、下部接続機構８４によって下部躯体１４に固定される。また、第２桁部材２２の下部２２Ｂは、下部接続機構８４によって下部躯体１４に水平移動可能に連結される。
【００９３】
下部接続機構８４は、図９に示すように、下部躯体１４にボルト８６によって固定された鋼製の四角プレート８８に、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂが固定され、これらの第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂと、第２桁部材２２の下部２２Ｂとをボルト９０を用いて連結した機構である。
【００９４】
第１桁部材２０の下部２０Ｂにはボルト９０のボルト穴９４が形成され、第２桁部材２２の下部２２Ｂにはボルト９０が挿入可能な長穴９２が形成され、第３桁部材８２の下部８２Ｂにはボルト９０のボルト穴９６が形成されている。
【００９５】
また、第１桁部材２０の下部２０Ｂと第２桁部材２２の下部２２Ｂとの間、及び第２桁部材２２の下部２２Ｂと第３桁部材８２の下部８２Ｂとの間には、支持プレート３０、７６と同じ厚さを有する鋼製のスペーサー部材９８がそれぞれ設けられている。スペーサー部材９８には、ボルト９０のボルト穴１００がそれぞれ形成されている。
【００９６】
そして、ボルト穴９４、９６、１００、及び長穴９２は、棒部材としてのボルト９０が貫通可能となるような位置にそれぞれ形成されている。
【００９７】
そして、ボルト９０を第１桁部材２０の内側から、ボルト穴９４、ボルト穴１００、長穴９２、ボルト穴１００、ボルト穴９６の順に挿入する。さらに、このボルト９０を第３桁部材８２の外側に突出させた状態でナット１０２に螺合し、ボルト９０を締め付ける。
【００９８】
これにより、第２桁部材２２の下部２２Ｂが四角プレート８８に水平移動可能に連結される。すなわち、下部接続機構８４は、桁部材としての第２桁部材２２の下部２２Ｂを、躯体としての下部躯体１４に水平移動可能に連結する下部連結手段となっている。
【００９９】
また、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂは、水平方向に移動しないように四角プレート８８に固定されている。すなわち、下部接続機構８４は、桁部材としての第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材８２の下部８２Ｂを、躯体としての下部躯体１４に固定する下部固定手段となっている。
【０１００】
このように、下部接続機構８４は、下部連結手段と下部固定手段の両方の機能を兼ね備えている。
【０１０１】
また、第２桁部材２２の上部２２Ａは、上部躯体１２に対して水平方向に移動しないように固定され、かつ第２桁部材２２の下部２２Ｂは、下部躯体１４に対して水平移動可能に連結されている。また、第３桁部材８２の上部８２Ａは、上部躯体１２に対して水平移動可能に連結され、かつ第３桁部材８２の下部８２Ｂは、下部躯体１４に対して水平方向に移動しないように固定されている。すなわち、第２桁部材２２の外側に、第２桁部材２２と相対移動可能に第３桁部材８２が設けられている。
【０１０２】
次に、本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段の作用及び効果について説明する。
【０１０３】
第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果を発揮することができる。
【０１０４】
また、図９に示すように、第２桁部材２２の外側に、第２桁部材２２と相対移動可能に第３桁部材８２を設けて、この第２桁部材２２と第３桁部材８２との間に粘弾性体２４を設けたので、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間、及び第２桁部材２２と第３桁部材８２との間に挟まれた２つの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収することができる。
【０１０５】
よって、１つの鉄骨階段７４に対して４つの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収するので、中層建物１０に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【０１０６】
なお、第２の実施形態では、第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び第３桁部材８２の３つの桁部材を用いて、これらの桁部材同士の間のそれぞれに粘弾性体２４を挟み込んだ構造の例を示したが、例えば、図１０に示すような、片側に４つの桁部材を有する鉄骨階段１０４にしてもよい。
【０１０７】
図１０には、鉄骨階段１０４の左側半分の平面図が示されている。第２桁部材２２の外側に第３桁部材１０６が設けられ、この第３桁部材１０６の外側に第４桁部材１０８が設けられている。第３桁部材１０６及び第４桁部材１０８は鋼製のプレートによって形成されており、その形状は、第１桁部材２０及び第２桁部材２２と同様である。
【０１０８】
また、エネルギー吸収部材としての粘弾性体２４が、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間、第２桁部材２２と第３桁部材１０６との間、及び第３桁部材１０６と第４桁部材１０８との間にそれぞれ挟まれている。なお、第１〜４桁部材と粘弾性体２４は、加硫接着されている。
【０１０９】
支持プレート３０の外側には、鉄骨階段１０４側に張り出す鋼製の支持プレート１１２が梁２８に固定されている。また、支持プレート１１２には、ボルト３４のボルト穴１１６が形成されている。
【０１１０】
第３桁部材１０６の上部１０６Ａには長穴１１４が形成されている。また、第４桁部材１０８の上部１０８Ａにはボルト穴１１８が形成されている。そして、第１桁部材２０と第２桁部材２２とが支持プレート３０に接続されるのと同様の方法で、第３桁部材１０６と第４桁部材１０８とが支持プレート１１２にボルト３４によって接続されている。
【０１１１】
下部躯体１４には、ボルト１２２によって鋼製の四角プレート１２４が固定されている。そして、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂが、この四角プレート１２４に水平方向に移動しないように固定されている。
【０１１２】
第３桁部材１０６の下部１０６Ｂにはボルト穴１２０が形成されている。また、第４桁部材１０８の下部１０８Ｂには長穴１２６が形成されている。また、第１桁部材２０の下部２０Ｂと第２桁部材２２の下部２２Ｂとの間、第２桁部材２２の下部２２Ｂと第３桁部材１０６の下部１０６Ｂとの間、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂと第４桁部材１０８の下部１０８Ｂとの間には、鋼製のスペーサー部材９８が設けられている。このスペーサー部材９８には、ボルト１２８のボルト穴１００が形成されている。
【０１１３】
そして、図９で示した下部接続機構８４と同様の接続方法で、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂがボルト１２８によって四角プレート１２４に固定され、第２桁部材２２の下部２２Ｂ、及び第４桁部材１０８の下部１０８Ｂがボルト１２８によって四角プレート１２４に水平移動可能に連結されている。
【０１１４】
このように、第２桁部材２２の上部２２Ａ、及び第４桁部材１０８の上部１０８Ａは、上部躯体１２に対して水平方向に移動しないように固定され、かつ第２桁部材２２の下部２２Ｂ、及び第４桁部材１０８の下部１０８Ｂは、下部躯体１４に対して水平移動可能に連結されている。また、第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第３桁部材１０６の上部１０６Ａは、上部躯体１２に対して水平移動可能に連結され、かつ第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第３桁部材１０６の下部１０６Ｂは、下部躯体１４に対して水平方向に移動しないように固定されている。
【０１１５】
すなわち、第４桁部材１０８は、第３桁部材１０６と相対移動可能となるように、第３桁部材１０６の外側に設けられている。
【０１１６】
よって、１つの鉄骨階段１０４に対して６つの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収するので、中層建物１０に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【０１１７】
また、桁部材を５つ以上にして、これらの桁部材同士の間のそれぞれに粘弾性体２４を挟み込んだ構造にしてもよい。
【０１１８】
この場合には、第３桁部材の外側に複数の第５桁部材を設ける。複数の第５桁部材は互いに相対移動可能となるように第３桁部材の外側に配置する。さらに、複数の第５桁部材のうち、第３桁部材の隣りに配置された第５桁部材を、この第３桁部材と相対移動可能となるようにこの第３桁部材の外側に配置する。
【０１１９】
そして、振動エネルギーを吸収する粘弾性体２４を、第３桁部材とこの第３桁部材の隣りに配置された第５桁部材との間、及び複数の第５桁部材同士の間に挟み込む。
【０１２０】
このようにすれば、より多くの粘弾性体２４によって振動エネルギーを吸収するので、中層建物１０に発生する揺れの加速度や変位の低減効果をより高めることができる。
【０１２１】
なお、第１及び第２の実施形態では、第１桁部材２２を段板１８の両側から挟み込む側桁とした例を示したが、上方から段板を受けるささら桁としてもよい。
【０１２２】
また、第１及び第２の実施形態では、第１桁部材２０、第２桁部材２２、第３桁部材８２、１０６、第４桁部材１０８をプレートとした例を示したが、第１〜５桁部材は、剛性を有する材料によって形成されていればよい。例えば、桁部材にチャンネル部材を用いてもよい。
【０１２３】
また、第１及び第２の実施形態では、段板１８をプレートとした例を示したが、段板は、剛性を有する材料によって形成されていればよい。例えば、段板にチャンネル部材を用いてもよいし、エキスパンドメタル材を用いてもよい。
【０１２４】
また、第１及び第２の実施形態では、第１桁部材２０と段板１８とを、溶接により接合した例を示したが、第１桁部材２０が段板１８を支持することができる接合方法であればよい。溶接やボルトによる接合方法を用いて、第１桁部材２０と段板１８とを剛結させれば、段板１８と第１桁部材２０とが一体となり、第１桁部材２０の座屈強度が高められるので好ましい。
【０１２５】
また、第１及び第２の実施形態では、桁部材と粘弾性体２４を加硫接着した例を示したが、鋼板及び粘弾性体の接着が可能な接着剤を用いてもよい。加硫接着であれば、短時間で確実に接着が行えるので好ましい。
【０１２６】
また、第１及び第２の実施形態で示した、長穴３２、５４、８０、９２、１１４、１２６の長さは、大地震時に想定される建物の層間変形量（例えば、層間変形角１／１００程度）に相当する長さにすれば、大地震時における建物の層間変形に追随できる機構とすることができる。
【０１２７】
また、第１の実施形態では、第１桁部材２０の上部２０Ａを上部躯体１２に水平移動可能に連結し、第２桁部材２２の上部２２Ａを上部躯体１２に水平方向に移動しないように固定し、第１桁部材２０の下部２０Ｂを下部躯体１４に水平方向に移動しないように固定し、第２桁部材２２の下部２２Ｂを下部躯体１４に水平移動可能に連結した例を示したが、これらの連結方法を全て逆にしてもよい。
【０１２８】
具体的には、第１桁部材２０の上部２０Ａを上部躯体１２に水平方向に移動しないように固定し、第２桁部材２２の上部２２Ａを上部躯体１２に水平移動可能に連結し、第１桁部材２０の下部２０Ｂを下部躯体１４に水平移動可能に連結し、第２桁部材２２の下部２２Ｂを下部躯体１４に水平移動しないように固定してもよい。
【０１２９】
すなわち、隣り合った桁部材同士において、桁部材の一方が躯体に水平移動可能に連結されている場合には、桁部材の他方は躯体に水平移動しないように固定されていればよい。このことは、第１の実施形態で示した図６、７や、第２の実施形態で示した図９、１０についても同様である。
【０１３０】
また、第１及び第２の実施形態では、桁部材（第１桁部材２０の上部２０Ａ、第２桁部材２２の下部２２Ｂ、第３桁部材８２の上部８２Ａ、第３桁部材１０６の上部１０６Ａ、第４桁部材１０８の下部１０８Ｂ、フランジ５０）側に長穴を設け、棒部材としてのボルトを躯体（支持プレート３０、７６、１１２、四角プレート８４、１２４）側に固定した例を示したが、躯体側に長穴を設けて、桁部材側にボルトを固定してもよい。すなわち、躯体及び桁部材の一方に長穴が形成され、この長穴に挿入される棒部材が躯体及び桁部材の他方に設けられていればよい。
【０１３１】
また、第１及び第２の実施形態で示した鉄骨階段１６、７４、１０４は、建物の上部躯体と下部躯体の間であれば、どこに配置してもよい。
【０１３２】
また、第１及び第２の実施形態では、上部が梁２８に支持され、下部が下部躯体１４に直接支持されるように鉄骨階段１６、７４、１０４を設けた例を示したが、鉄骨階段１６、７４、１０４の上部が直接上部躯体に支持されるようにしてもよいし、下部躯体１４を支持する梁に鉄骨階段１６、７４、１０４の下部が支持されるようにしてもよい。
【０１３３】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１及び第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
（実施例）
第１の実施形態の鉄骨階段１６が設けられた建物に対して地震等の外乱が作用したときに、この建物の上階に生じる応答加速度が低減されることを、複素固有値解析の手法を用いて検証した。
【０１３４】
建物の上階に生じる応答加速度の検証は、図１１、１２に示す中層建物１３０の各階層に、図１３に示す鉄骨階段１６をそれぞれ２つ設けた場合について行った。
【０１３５】
図１１に示すように、地盤１３２上に建築された中層建物１３０は、高さ２９ｍの地上１０階建て鉄骨造建物である。各階の平面レイアウト及び寸法は全て同じとし、図１２に示す平面レイアウト及び寸法とした。
【０１３６】
図１２に示すように、短辺方向Ｓの長さを５ｍ、長辺方向Ｌの長さを１５ｍとした。そして、長辺方向Ｌの片側に鉄骨階段１６を２つ並べて配置した。
【０１３７】
中層建物１３０は、東京都内に建築されたものと仮定し、再現期間１年の風速（１年間に発生する可能性のある風の最大値）を１８ｍ／ｓ、粗度区分をIV、短辺方向Ｓの１次振動数ｆを１．４７Ｈｚとした。
【０１３８】
また、中層建物１３０の各階の剛性及び重量は、表１に示す値とした。中層建物１３０のトータル重量は、８，６３６ｋＮとなっている。
【０１３９】
【表１】
図１３に示すように、鉄骨階段１６を構成する第１桁部材２０及び第２桁部材２２を鋼製のプレートとし、この第１桁部材２０及び第２桁部材２２の幅Ｗ２を３０ｃｍ、厚さｔ２を１．６ｃｍ、ヤング率Ｅを２，１００ｔｏｎ／ｃｍ２とした。
【０１４０】
また、第１桁部材２０の下部２０Ｂ、及び第２桁部材２２の下部２２Ｂの下辺の長さＹ１を８０ｃｍ、第１桁部材２０の中間部２０Ｃ、及び第２桁部材２２の中間部２２Ｃの上辺及び下辺の長さＹ２を２２８ｃｍ、第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第２桁部材２２の上部２２Ａの下辺の長さＹ３を４０ｃｍとした。
【０１４１】
また、下部躯体１４の上面から第１桁部材２０の上部２０Ａ、及び第２桁部材２２の上部２２Ａの下辺までの長さＺ２を１４０ｃｍとすることによって、第１桁部材２０の中間部２０Ｃ、及び第２桁部材２２の中間部２２Ｃの下辺の長さＹ２を下部躯体１４面上に投影した長さＹ５は１８０ｃｍとなっている。
【０１４２】
また、第１桁部材２０と第２桁部材２２との間に挟まれた粘弾性体２４の長さＹ４を、中間部２０Ｃ、２２Ｃの長さＹ２と同じ２２８ｃｍとした。そして、この粘弾性体２４の幅Ｗ４を２５ｃｍ（面積Ａ＝Ｙ４×Ｗ４＝２２８×２５＝５，７００ｃｍ２）、厚さｔ４を０．９ｃｍとし、この粘弾性体２４の有する等価せん断剛性Ｇを２．０ｋｇ／ｃｍ２、等価減衰係数ｈを０．３とした。
【０１４３】
図１３に示した鉄骨階段１６の第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４からなる構造は、図１４に示す桁部材モデル１３４として表現することができる。
【０１４４】
桁部材モデル１３４は、段板１８の左右両側に配置された第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４のうち、片側に配置された第１桁部材２０、第２桁部材２２、及び粘弾性体２４に相当する解析モデルである。
【０１４５】
桁部材モデル１３４は、第１桁部材２０の下部２０Ｂの部材モデル１３６、第１桁部材２０の中間部２０Ｃの下半分と第２桁部材２２の中間部２２Ｃの上半分とからなる部材モデル１３８、粘弾性体２４の部材モデル１４０、及び第２桁部材２２の上部２２Ａの部材モデル１４２を直列につなげたモデルとして表現されている。
【０１４６】
部材モデル１３６におけるバネ定数Ｋ１（＝Ｅ×ｔ２×Ｗ２／Ｙ１＝２，１００×１．６×３０／８０）は、１，２６０ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１４７】
部材モデル１３８におけるバネ定数Ｋ２（＝Ｅ×ｔ２×Ｗ２／Ｙ２＝２，１００×１．６×３０／２２８）は、４４２ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１４８】
部材モデル１４２におけるバネ定数Ｋ３（＝Ｅ×ｔ２×Ｗ２／Ｙ３＝２，１００×１．６×３０／４０）は、２，５２０ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１４９】
よって、部材モデル１３６、１３８、１４２を直列につなげたバネ定数は２９０ｔｏｎ／ｃｍとなる。ここで、第１桁部材２０及び第２桁部材２２は、段板１８の左右両側に配置されているので、１つの鉄骨階段１６全体における第１桁部材２０及び第２桁部材２２のバネ定数Ｋｐは、２９０ｔｏｎ／ｃｍの２倍の５８０ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５０】
部材モデル１４０における粘弾性体２４の剛性Ｋ４（＝Ｇ×Ａ／ｔ４＝２．０×５，７００／０．９）は、１２．６７ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５１】
また、部材モデル１４０における粘弾性体２４の減衰定数Ｃ４（＝Ｋ４×ｈ／（π×ｆ）＝１２．６７×０．３／（π×１．４７））は、０．８２３ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５２】
ここで、粘弾性体２４は、段板１８の左右両側に配置されているので、１つの鉄骨階段１６全体における粘弾性体２４のバネ定数Ｋｒは、Ｋ４（＝１２．６７ｔｏｎ／ｃｍ）の２倍の２５．３４ｔｏｎ／ｃｍとなり、１つの鉄骨階段１６全体における粘弾性体２４の減衰定数Ｃｒは、Ｃ４（＝０．８２３ｔｏｎ／ｃｍ）の２倍の１．６４６ｔｏｎ／ｃｍとなる。
【０１５３】
図１５（Ａ）に示すように、例えば３階建ての一般的な建物１４４に鉄骨階段１６を設ける場合には、踊り場１４６を介して２つの鉄骨階段１６を各階層１４８Ａ〜１４８Ｃに配置させることが多い。
【０１５４】
地震等により、このような建物１４４の上階が矢印Ｎの水平方向に変位すると、図１５（Ｂ）に示すように、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの上方に配置された鉄骨階段１６には引張力Ｐ１が作用し、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの下方に配置された鉄骨階段１６には圧縮力Ｐ２が作用する。
【０１５５】
また、建物１４４の上階が矢印Ｎと反対の水平方向に変位すると、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの上方に配置された鉄骨階段１６には圧縮力Ｐ２が作用し、各階層１４８Ａ〜１４８Ｃの下方に配置された鉄骨階段１６には引張力Ｐ１が作用する。
【０１５６】
よって、図１４に示した桁部材モデル１３４を用いて図１５（Ｂ）における１つの階層の状態をモデル化すると、図１６に示す１階層分の鉄骨階段モデル１５０となる。
【０１５７】
鉄骨階段モデル１５０は、圧縮力Ｐ２が作用している桁部材モデル１５２と、引張力Ｐ１が作用している桁部材モデル１５４とを直列につなげたモデルとして表現される。
【０１５８】
圧縮力Ｐ２が作用している桁部材モデル１５２と、引張力Ｐ１が作用している桁部材モデル１５４とは、共に同じモデルであり、図１４の桁部材モデル１３４で求めたバネ定数Ｋｐに、バネ定数Ｋｒと減衰定数Ｃｒとを並列接続したモデルが直列につなげられている。
【０１５９】
まず、図１６に示した１階層分の鉄骨階段モデル１５０を各階層に配置した図１１の中層建物１３０において、粘弾性体２４によって付加される減衰は、複素固有値解析を用いて算出すると１．１１％となる。よって、図１１の中層建物１３０であれば、第１の実施形態の鉄骨階段１６によって十分な減衰を付加できることがわかった。
【０１６０】
なお、このとき中層建物１３０の振動数は、表２に示すように、制振前に１．４６Ｈｚであったものが、制振後には１．４８Ｈｚになった。表２に示されている制振前とは、粘弾性体が設けられていない従来の鉄骨階段を配置した中層建物１３０に地震等の振動が発生していないときの状態のことであり、表２に示されている制振後とは、第１の実施形態の鉄骨階段１６を配置した中層建物１３０に地震等の振動が発生しているときの状態のことである。
【０１６１】
【表２】
次に、日本建築学会の建築物荷重指針・同解説（２００４年）に従って、再現期間１年の風荷重に対する居住性の検討を行った。
【０１６２】
図１６に示した１階層分の鉄骨階段モデル１５０を各階層に配置した図１１の中層建物１３０において、制振前の１次モード減衰を１％とすれば、先に述べた複素固有値解析を用いた算出結果により粘弾性体２４によって付加される減衰は１．１１％となるので、制振後の減衰は２．１１％（＝１％＋１．１１％）となる。
【０１６３】
このとき、中層建物１３０の１０階部分の加速度は、表２に示すように、制振前に２．７６ｃｍ／ｓ２であったものが、制振後には１．９０ｃｍ／ｓ２になった。このように、第１の実施形態の鉄骨階段１６に設けられた粘弾性体２４による剛性の増加は微小であるが、中層建物１３０の１０階部分の加速度を０．６９倍（＝１．９０／２．７６）にすることができる。
【０１６４】
これを、図１７に示した振動数に対する加速度のグラフに表すと、制振前の１０階部分の加速度は値１５６、制振後の１０階部分の加速度は値１５８となる。
【０１６５】
評価ライン１６０、１６２、１６４、１６６、１６８は、居住性評価ランクの境界線であり、評価ライン１６０、１６２、１６４、１６６、１６８は、それぞれＨ−１０、Ｈ−３０、Ｈ−５０、Ｈ−７０、Ｈ−９０に対応している。Ｈ−の後の数字は、加速度を感じる人の割合い（％）を示している。例えば、Ｈ−１０は、１０％の人が感じる加速度のことであり、Ｈ−７０は、７０％の人が感じる加速度のことである。
【０１６６】
値１５８は、値１５６に対して、評価ライン１６６を介して上のランクの領域に移動しているので、居住性評価ランクは１ランク改善されていることになる。
【０１６７】
本実施例からわかるように、第１の実施形態の鉄骨階段１６は、風、環境振動、小地震等により建物に発生する小さな振幅の揺れの加速度を低減して、建物の上階における居住性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の上部接続機構を示す拡大図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の動作を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の上部接続機構の変形例を示す拡大図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の変形例を示す平面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る鉄骨階段の変形例を示す拡大図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る鉄骨階段の変形例を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る実施例における中層建物を示す立面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る実施例における中層建物を示す平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る実施例における鉄骨階段を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係る実施例における桁部材モデルを示す説明図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る実施例における建物の変形状態を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施形態に係る実施例における鉄骨階段モデルを示す説明図である。
【図１７】本発明の実施形態に係る実施例における振動数に対する加速度を示す線図である。
【図１８】従来の建物の制振構造を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１２ 上部躯体
１４ 下部躯体
１６、７４、１０４ 鉄骨階段
１８ 段板
２０ 第１桁部材
２０Ａ 上部
２０Ｂ 下部
２２ 第２桁部材
２２Ａ 上部
２２Ｂ 下部
２４ 粘弾性体（エネルギー吸収部材）
２６、５６ 上部接続機構（上部連結手段、上部固定手段）
３２、５４、８０、９２、１１４、１２６ 長穴
３４、５２、６４、９０、１２８ ボルト（棒部材）
４２ 下部固定機構（下部固定手段）
４８ 下部連結機構（下部連結手段）
５８ 低降伏点鋼
６８ エネルギー吸収部材
８２、１０６ 第３桁部材
８４ 下部接続機構（下部連結手段、下部固定手段）
１０８ 第４桁部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、
前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、
前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、
前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、
前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、
前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、
前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、
を有することを特徴とする鉄骨階段。
【請求項２】
外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、
前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、
前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、
前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、
前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、
前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、
前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、
を有することを特徴とする鉄骨階段。
【請求項３】
前記第２桁部材の外側に該第２桁部材と相対移動可能に設けられた第３桁部材と、
前記第２桁部材と前記第３桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨階段。
【請求項４】
前記第３桁部材の外側に該第３桁部材と相対移動可能に設けられた第４桁部材と、
前記第３桁部材と前記第４桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の鉄骨階段。
【請求項５】
互いに相対移動可能となるように前記第３桁部材の外側に設けられた複数の第５桁部材と、
前記第３桁部材と該第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材との間、及び前記複数の第５桁部材同士の間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
を有し、
前記第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材は、該第３桁部材と相対移動可能となるように該第３桁部材の外側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の鉄骨階段。
【請求項６】
前記エネルギー吸収部材は、粘弾性体であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項７】
前記上部連結手段及び前記下部連結手段は、
躯体及び桁部材の一方に形成された長穴と、
前記躯体及び前記桁部材の他方に設けられて前記長穴へ挿入された棒部材と、
を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項８】
前記段板と前記第１桁部材は一体となっていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項９】
前記第１桁部材及び前記第２桁部材の少なくとも一方の一部には、低降伏点鋼が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項１】
外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、
前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、
前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、
前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、
前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、
前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、
前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、
を有することを特徴とする鉄骨階段。
【請求項２】
外乱により相対移動する上部躯体と下部躯体の間に設けられ、段板を有する鉄骨階段において、
前記段板の両側で前記段板を支持する第１桁部材と、
前記第１桁部材の外側に設けられた第２桁部材と、
前記第１桁部材と前記第２桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
前記第１桁部材の上部を前記上部躯体に固定する上部固定手段と、
前記第１桁部材の下部を前記下部躯体に水平移動可能に連結する下部連結手段と、
前記第２桁部材の上部を前記上部躯体に水平移動可能に連結する上部連結手段と、
前記第２桁部材の下部を前記下部躯体に固定する下部固定手段と、
を有することを特徴とする鉄骨階段。
【請求項３】
前記第２桁部材の外側に該第２桁部材と相対移動可能に設けられた第３桁部材と、
前記第２桁部材と前記第３桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄骨階段。
【請求項４】
前記第３桁部材の外側に該第３桁部材と相対移動可能に設けられた第４桁部材と、
前記第３桁部材と前記第４桁部材との間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
を有することを特徴とする請求項３に記載の鉄骨階段。
【請求項５】
互いに相対移動可能となるように前記第３桁部材の外側に設けられた複数の第５桁部材と、
前記第３桁部材と該第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材との間、及び前記複数の第５桁部材同士の間に挟まれて振動エネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
を有し、
前記第３桁部材の隣りに配置された前記第５桁部材は、該第３桁部材と相対移動可能となるように該第３桁部材の外側に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の鉄骨階段。
【請求項６】
前記エネルギー吸収部材は、粘弾性体であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項７】
前記上部連結手段及び前記下部連結手段は、
躯体及び桁部材の一方に形成された長穴と、
前記躯体及び前記桁部材の他方に設けられて前記長穴へ挿入された棒部材と、
を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項８】
前記段板と前記第１桁部材は一体となっていることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【請求項９】
前記第１桁部材及び前記第２桁部材の少なくとも一方の一部には、低降伏点鋼が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の鉄骨階段。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−２７４５４５（Ｐ２００８−２７４５４５Ａ）
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１５５３４（Ｐ２００７−１１５５３４）
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年４月２５日（２００７．４．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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