JP2022187395A - 建物 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の振動周期やダンパー支持部の剛性が設計時に想定したものと異なった場合でも回転慣性マスダンパーの減衰効果を発揮させることができる建物を提供する。
【解決手段】建物１０は、軸方向の変位をマスの回転に変換して減衰力を発揮する回転慣性マスダンパー２２と、建物１０の柱梁架構の上側梁１２Ｂ及び下側梁１２Ａにそれぞれ設けられ、回転慣性マスダンパー２２の端部が取付けられた第１ダンパー支持部材２４、及び第２ダンパー支持部材２６と、ダンパー支持部材２４の剛性を建物１０の固有周期に応じて調整する剛性調整部材２７と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転慣性マスダンパーを用いて制振を行う建物に関する。

建物の固有周期や想定地震動の卓越周期に同調させることで、地震時の揺れを低減させる回転慣性マスダンパーを用いた建物がある（例えば、特許文献１～３参照）。

特開２０１８－１２８１３４号公報 特開２０１２－１６７４３８号公報 特開２０１１－１２２３４５号公報

しかしながら、建物の振動周期やダンパー支持部の剛性が設計時に想定したものと異なる場合、回転慣性マスダンパーの減衰効果が落ちる懸念がある。

本発明は上記事実を考慮し、建物の振動周期やダンパー支持部の剛性が設計時に想定したものと異なった場合でも回転慣性マスダンパーの減衰効果を発揮させることができる建物の提供を目的とする。

請求項１に記載の建物は、軸方向の変位をマスの回転に変換して減衰力を発揮する回転慣性マスダンパーと、建物の柱梁架構の上側梁及び下側梁にそれぞれ設けられ、前記回転慣性マスダンパーの端部が取付けられたダンパー支持部材と、前記ダンパー支持部材の剛性を前記建物の固有周期に応じて調整する剛性調整部材と、を有する。

請求項１に記載の建物では、柱梁架構の上側梁及び下側梁にダンパー支持部材が設けられ、該ダンパー支持部材に回転慣性マスダンパーの端部が取付けられている。このため、地震により建物が揺れ、上側梁と下側梁とが回転慣性マスダンパーの軸方向に相対変位すると、回転慣性マスダンパーが該変位をマスの回転に変換して減衰力を発揮し、建物の振動を抑制することができる。

また、実際の建物の振動周期やダンパー支持部の剛性が設計時に想定したものと異なる場合には、剛性調整部材でダンパー支持部材の曲げ剛性を調整することで、回転慣性マスダンパーを実際の建物の振動に同調させ、回転慣性マスダンパーの減衰効果を発揮させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の建物において、前記剛性調整部材は、前記ダンパー支持部材の側面に沿って取り付けられた第１部材と、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材との相対位置を変更して前記ダンパー支持部材の剛性を調整する第２部材と、を備えている。

請求項２に記載の建物では、ダンパー支持部材の側面に沿って取り付けられた第１部材に対して、第２部材の相対位置を変更することで、ダンパー支持部材の曲げ剛性、より具体的には断面二次モーメントを調整することができ、これにより、回転慣性マスダンパーを建物の振動に同調させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の建物において、前記剛性調整部材は、前記第１部材、及び前記第２部材の何れか一方に設けられた孔と、前記第１部材、及び前記第２部材の何れか他方に形成された長孔と、前記孔と前記長孔とを挿通するボルトと、前記ボルトに螺合して前記第１部材と前記第２部材とを前記ボルトの頭部との間で挟み込んで固定するナットと、を含んで構成されている。

請求項３に記載の建物では、第１部材、及び第２部材の何れか一方に設けられた孔と、第１部材、及び第２部材の何れか他方に形成された長孔にボルトを挿通することで、長孔に挿通されたボルトを、長孔の長手方向に沿って移動させることができる。第１部材と第２部材との相対位置を調整した後は、ボルトの頭部とナットの間に第１部材と第２部材とを挟み込んで固定し、第１部材と第２部材とが相対移動しないように一体化することができる。

以上説明したように本発明の建物によれば、回転慣性マスダンパーの減衰効果を発揮させることができる、という優れた効果を有する。

建物の概略構成を示す正面図である。 回転慣性マスダンパーが設置された柱梁架構の一部を示す正面図である。 （Ａ）は第１ダンパー支持部材の一部を示す剛性調整部材を分解した正面図であり、（Ｂ）は第１ダンパー支持部材、及び分解した剛性調整部材を示す断面図である。 （Ａ）は剛性調整部材を取り付けた第１ダンパー支持部材の一部を拡大した正面図であり、（Ｂ）は剛性調整部材を取り付けた第１ダンパー支持部材の拡大断面図である。 第２の実施形態に係る剛性調整部材を取り付けた第１ダンパー支持部材の正面図であり、（Ｂ）は第２の実施形態に係る剛性調整部材を取り付けた第１ダンパー支持部材の拡大断面図である。 他の実施形態に係る柱梁架構の一部を示す正面図である。 他の実施形態に係る剛性調整部材を取り付けた第１ダンパー支持部材の拡大断面図である。

［第１の実施形態］
図１～図４を用いて、本発明に係る建物の第１の実施形態について説明する。

＜建物の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態の建物１０は、一例として、鉄骨製の柱１２及び柱１２に架け渡された鉄骨製の梁１４で形成されたラーメン構造の多層建築物である。建物１０は、柱１２と下側梁１４Ａと上側梁１４Ｂとで構成された柱梁架構１８を備えている。

建物１０の何れかの階層（一例として、下側の階層を挙げることができるが、他の階層であってもよい）の柱梁架構１８に回転慣性マスダンパー２２が設置されている。本実施形態の回転慣性マスダンパー２２は、一例として、粘性流体を密閉封入したシリンダー、直線運動を回転運動に変換する機構、及び回転するマスで構成された制振装置であり、建物１０に伝わる地震の揺れを低減する。なお、回転慣性マスダンパー２２は、同調粘性マスダンパーとも呼ばれる。

図２に示すように、柱梁架構１８では、本発明のダンパー支持部材の一例としての第１ダンパー支持部材２４が、下側梁１４Ａに立設されている。第１ダンパー支持部材２４は、一例として、Ｈ鋼で形成されている。

第１ダンパー支持部材２４の高さ寸法Ｈ１は、下側梁１４Ａと上側梁１４Ｂとの間隔寸法Ｈ２よりも若干小さく、第１ダンパー支持部材２４の上端と上側梁１４Ｂとの間には、隙間Ｓが設けられている。

上側梁１４Ｂの下面には、第２ダンパー支持部材２６が設けられている。第２ダンパー支持部材２６、一例として、Ｈ鋼等の鋼材で形成されている。第２ダンパー支持部材２６の高さ寸法Ｈ３は、第１ダンパー支持部材２４の高さ寸法Ｈ１よりも小さい。

（回転慣性マスダンパー２２）
第１ダンパー支持部材２４と第２ダンパー支持部材２６との間には、回転慣性マスダンパー２２が水平方向に配置されている。回転慣性マスダンパー２２は、一端がボルト、ナット等の締結部材を用いて第１ダンパー支持部材２４に連結され、他端がボルト、ナット等の締結部材を用いて第２ダンパー支持部材２６に連結されている。本実施形態の回転慣性マスダンパー２２は、Tuned Viscous Mass Damper（TVMD」と呼ばれる公知の構造のものであり、本実施形態では内部構造の説明は省略する。

（第１ダンパー支持部材２４）
図２乃至図４に示すように、Ｈ鋼で形成された第１ダンパー支持部材２４は、ウエブ２４Ａの幅方向が下側梁１４Ａ、及び上側梁１４Ｂの長手方向（矢印Ａ方向）と一致するように柱梁架構１８内に配置されている。

Ｈ鋼で形成された第１ダンパー支持部材２４には、各フランジ２４Ｂに剛性調整部材２７が設けられている。剛性調整部材２７の一部を構成する第１部材２８は、一例として平鋼で形成されており、幅方向の端縁が第１ダンパー支持部材２４のフランジ２４Ｂの幅方向中間部分に溶接等で接合されている。

図３に示すように、第１部材２８には、ボルト３４が挿通される本発明の孔の一例としての丸孔３０が、第１部材２８の長手方向に沿って等間隔で形成されている。

第１部材２８には、剛性調整部材２７の他の一部を構成する第２部材３２がボルト３４、及びナット３６を用いて取り付けられている。

本実施形態の第２部材３２は、一例として、Ｔ形鋼が用いられている。Ｔ形鋼である第２部材３２は、そのウエブ３２Ａが第１部材２８と重なるように配置されている。

第２部材３２のウエブ３２Ａには、後述するボルト３４が挿通される複数の長孔３８が、第２部材３２の長手方向に沿って、第１部材２８の丸孔３０と同じ間隔で形成されている。長孔３８は、長手方向がウエブ３２Ａの幅方向と一致するように形成されている。なお、ウエブ３２Ａの片面には、丸孔３５の形成された添え板３３が溶接Ｗされている。丸孔３５は、丸孔３０と同じ間隔で形成されている。

第１部材２８と、第２部材３２のウエブ３２Ａと、添え板３３とが重ねられた状態で、長孔３８、丸孔３０、及び丸孔３５にボルト３４のネジ部３４Ａが挿通され、ボルト３４の頭部３４Ｂとネジ部３４Ａに螺合したナット３６との間に、第１部材２８と、第２部材３２のウエブ３２Ａと、ウエブ３２Ａに溶接Ｗされた添え板３３とが挟持されている。

これにより、第２部材３２は、第１部材２８に対して、相対移動不能に固定されていることになる。

（作用、及び効果）
本実施形態の建物１０では、地震の揺れで、上側梁１４Ｂと下側梁１４Ａとが梁長手方向に相対変位すると、回転慣性マスダンパー２２が該変位をマスの回転に変換して減衰力を発揮し、建物１０の振動を抑制することができる。

ところで、実際の建物１０の振動周期や第１ダンパー支持部材２４の剛性が，設計時に想定したものと異なる場合には、第２部材３２を第１部材２８に固定する前、即ち、ウエブ３２Ａに添え板３３を溶接Ｗする前に、回転慣性マスダンパー２２が建物１０の振動に同調して十分な減衰効果を発揮するように、第１ダンパー支持部材２４に対して、第２部材の相対位置を変更し、第１ダンパー支持部材２４の剛性を調整する。

具体的には、先ず、第１部材２８と、第２部材３２のウエブ３２Ａと、添え板３３とを重ね合わせ、長孔３８、丸孔３０、及び丸孔３５にボルト３４のネジ部３４Ａを挿通し、ボルト３４の頭部３４Ｂとネジ部３４Ａに螺合したナット３６との間に、第１部材２８と第２部材３２のウエブ３２Ａと添え板３３とを挟持する。

この状態では、第２部材３２は、第１部材２８に対して、長孔３８の長手方向に沿って相対移動可能とされている。したがって、実際の建物１０の振動周期や第１ダンパー支持部材２４の剛性が設計時に想定したものと異なる場合には、回転慣性マスダンパー２２が建物１０の振動に同調して十分な減衰効果を発揮するように、第１ダンパー支持部材２４に対して、第２部材の相対位置を調整した後、第２部材３２が動かないように、添え板３３をウエブ３２Ａに溶接Ｗする。なお、第２部材３２が動かないように、第１部材２８と第２部材３２とを溶接してもよい。
また、第２部材３２が動かなければ、添え板３３は溶接Ｗしなくてもよい。
これにより、回転慣性マスダンパー２２の減衰効果を十分に発揮させることができる。

なお、第２部材３２は、必用に応じて取り付ければよく、全ての第１ダンパー支持部材２４に取り付けなくてもよい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る建物１０について説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態の建物１０では、第１部材２８に長孔３８が形成され、第２部材３２のウエブ３２Ａに丸孔３０が形成されており、添え板３３が第１部材２８に溶接Ｗされている。

第１ダンパー支持部材２４の剛性を調整する場合には、第１部材２８と、第２部材３２のウエブ３２Ａと、添え板３３とを重ね合わせ、長孔３８、丸孔３０、及び丸孔３５にボルト３４のネジ部３４Ａを挿通し、ボルト３４の頭部３４Ｂとネジ部３４Ａに螺合したナット３６との間に、第１部材２８と第２部材３２のウエブ３２Ａと添え板３３とを挟持する。

この状態では、第２部材３２は、第１部材２８に対して、長孔３８の長手方向に沿って相対移動可能とされている。したがって、実際の建物１０の振動周期や第１ダンパー支持部材２４の剛性が設計時に想定したものと異なる場合には、回転慣性マスダンパー２２が建物１０の振動に同調して十分な減衰効果を発揮するように、第１ダンパー支持部材２４に対して、第２部材の相対位置を調整した後、第２部材３２が動かないように、添え板３３を第１部材２８に溶接Ｗする。なお、第２部材３２が動かないように、第１部材２８と第２部材３２とを溶接してもよい。
また、第２部材３２が動かなければ、添え板３３は溶接Ｗしなくてもよい。

これにより、第１の実施形態と同様に、回転慣性マスダンパー２２の減衰効果を十分に発揮させることができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

上記実施形態では、下側梁１４Ａに第１ダンパー支持部材２４を設け、上側梁１４Ｂに第２ダンパー支持部材２６を設けていたが、本発明はこれに限らず、図６に示すように、下側梁１４Ａに設けた第１ダンパー支持部材２４と、上側梁１４Ｂに設けた第２ダンパー支持部材２６とを用いて下側梁１４Ａに近接して配置した回転慣性マスダンパー２２を支持する構成としてもよい。

上記実施形態では、第１部材２８を平鋼で形成したが、第１部材２８は平鋼以外の鋼材で形成してもよい。また、上記実施形態では、第２部材３２をＴ形鋼で形成したが、第２部材３２はＴ形鋼以外の鋼材で形成してもよい。

図７に示す実施形態では、Ｔ形鋼で形成した第２部材３２の代わりに、山形鋼（アングル）で形成した一対の第２部材４０を用いている。第２部材４０には丸孔４２が形成されており、一対の第２部材４０で第１部材２８を挟持した状態で、丸孔４２、及び長孔３８にボルト３４のネジ部３４Ａを挿通し、ボルト３４の頭部３４Ｂとネジ部３４Ａに螺合したナット３６との間に、第１部材２８と一対の第２部材４０とを挟持し、第２部材４０の位置を調整した後、第２部材４０を第１部材２８に溶接Ｗして固定している。なお、第２部材４０が動かなければ、第２部材４０は第１部材２８に溶接Ｗしなくてもよい。

上記実施形態では、第１ダンパー支持部材２４、及び第２ダンパー支持部材２６をＨ形鋼で形成したが、第１ダンパー支持部材２４、及び第２ダンパー支持部材２６はＨ形鋼以外の鋼材で形成してもよい。

１０ 建物
１４Ａ 下側梁
１４Ｂ 上側梁
１８ 柱梁架構
２２ 回転慣性マスダンパー
２４ 第１ダンパー支持部材（ダンパー支持部材）
２６ 第２ダンパー支持部材（ダンパー支持部材）
２７ 剛性調整部材
２８ 第１部材（剛性調整部材）
３０ 丸孔（孔）
３２ 第２部材（剛性調整部材）
３４ ボルト（剛性調整部材）
３４Ｂ 頭部（剛性調整部材）
３６ ナット
３８ 長孔（剛性調整部材）
４０ 第２部材（剛性調整部材）

Claims (3)

1. 軸方向の変位をマスの回転に変換して減衰力を発揮する回転慣性マスダンパーと、
   建物の柱梁架構の上側梁及び下側梁にそれぞれ設けられ、前記回転慣性マスダンパーの端部が取付けられたダンパー支持部材と、
   前記ダンパー支持部材の剛性を前記建物の固有周期に応じて調整する剛性調整部材と、
   を有する建物。
2. 前記剛性調整部材は、前記ダンパー支持部材の側面に沿って取り付けられた第１部材と、前記第１部材に取り付けられ、前記第１部材との相対位置を変更して前記ダンパー支持部材の剛性を調整する第２部材と、を備えている、
   請求項１に記載の建物。
3. 前記剛性調整部材は、
   前記第１部材、及び前記第２部材の何れか一方に設けられた孔と、
   前記第１部材、及び前記第２部材の何れか他方に形成された長孔と、
   前記孔と前記長孔とを挿通するボルトと、
   前記ボルトに螺合して前記第１部材と前記第２部材とを前記ボルトの頭部との間で挟み込んで固定するナットと、を含んで構成されている、
   請求項２に記載の建物。

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