JP3803827B2 - 収納型耐震装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震のない通常時には建物空間を阻害しないように収納されており、地震時に急速に出現して耐震機能を働く収納型耐震装置の技術分野に属し、更に云えば、ブレース型の収納型耐震装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
耐震壁やブレースなどの耐震要素は、地震時の建物への水平入力に対して非常に有効に抵抗する構造躯体要素として、建物等の主に柱梁架構の面内に配置されている。ところが、地震時以外の通常時には、前記耐震壁やブレースは建物の空間を分断し、空間の有効利用を阻害し又は悪化させるだけの厄介な存在である。しかも供用期間中の大部分は非地震時であり、その間は前記耐震壁やブレースなどの耐震要素は無用の存在でしかない。
【0003】
ピロティ形式で十分な耐震性能が確保されていない既存建物の耐震補強を行うにあたり、建物1階部分のもともと耐震要素が無かった空間に耐震壁やブレースなどを配置すると、空間的な自由度が阻害され、建物の価値にも悪影響を及ぼす結果となる場合が多い。
或いは既存建物の1階部分の既存壁やブレースなどを取り除くことにより、1階部分の空間を魅力のある商業スペースに生まれ変わらせる改築、改修の必要性も考えられる。特に東京の銀座の如く比較的小規模なビルが密集している地域では、隣接するビルの1階部分(又は2階以上の部分など)を相互に行き来できる様なショッピングモール化することで地域空間の再構築を図る必要性も考えられる。このような場合に、地震のない通常時には建物空間を阻害しないように収納されていて、地震時には急速に出現して耐震機能を働く収納型耐震装置を用意できれば、使い勝手が非常に良く、利便性に優れるだけでなく、建物の附加価値を高め、或いは地域空間の再構築を図る上で利益の大きなものにできる。
【0004】
そうした従来技術として、特許文献1には、地震の発生を感知したときにのみ出現するブレース型の補強部材を建物の開口部に設けた耐震用補強構造に係る発明が開示されている。開口部の対角線と等しい長さのブレースを二分してヒンジにより屈折自在に連結したブレース材を、柱及び梁に沿って収納状態に配置し、その一端部を、磁石による保持力を利用した感震作動装置により収納状態に保持させる。前記感震作動装置の保持力よりも大きい地震力により感震作動装置の保持力が解除されると、前記ブレース材は自重作用による自然落下で開口部に出現し、他端側をロック装置により固定されてブレースとしての耐震機能を発揮する仕組みである。
【0005】
特許文献2に記載された発明は、地震などによって建造物に所定以上の揺れや振動が作用した場合に、柱梁架構の面内にワイヤから成る筋交いを自動的に形成し、建造物の変形や倒壊を防止する装置に関する。建造物の振動を感知する振動感知部材と、前記振動感知部材によって起動されるウインチを具備しており、前記ウインチによりワイヤ(ブレース材)を引っ張って柱梁架構の面内に対角線方向の筋交いを出現させる構成である。
【0006】
【特許文献1】
特許第2749285号公報
【特許文献2】
特許第3189086号公報
【0007】
【本発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献1、2によれば、地震の発生を感知したときに出現する収納型耐震装置の技術的思想は既に公知である。
しかし、特許文献1に係るブレース型の耐震用補強構造の場合は、感震作動装置に採用した永久磁石によるブレース材の保持力が、長い供用期間中に変化(劣化)する虞があり、長期の性能保証が難しい。また、ブレース材は自重作用による自然落下で開口部に出現する構成であるため、長い時間の経過により可動部が錆び付くなどの懸念があり、どうしても信頼性に疑問が呈される。
上記特許文献2に記載された倒壊防止装置は、ワイヤから成る筋交いが地震時に負担する軸力(引張り力)に対する反力をウインチの巻取り力に期待する構成であり、果たして意図した通りのブレース機能を発揮するかに疑問がある。
【0008】
本発明の目的は、地震の発生を感知したとき速やかに出現して耐震機能を働く耐震装置であって、機械的に確実な出現動作を期待でき、出現させる地震力の大きさの設定が容易かつ自在であり、しかもブレース機能を発揮する条件を正確に確実に整備できる構成の収納型耐震装置を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項1記載の発明に係る収納型耐震装置は、
建物の柱梁架構の面内に設置されるブレース型の収納型耐震装置であって、
ブレースを長さ方向に二分した一方のブレース要素は柱の内面に沿う配置とされ、その下端部は柱の根本付近に設置されたヒンジ機構により柱梁架構の面内方向に回転可能に支持されており、このブレース要素を柱の内面に沿う収納状態に位置決めし後記の制御装置により解除される掛け金機構が設置され、地震時に掛け金機構が解除されると当該ブレース要素を急速に回転させる発進手段を備えていること、
他方のブレース要素は、梁の内面に沿う配置とされ、その一端部は前記梁に固定された支持部材のヒンジ機構により柱梁架構の面内方向に回転可能に支持されており、このブレース要素を梁の内面に沿う収納状態に位置決めし後記の制御装置により解除される掛け金機構が設置されていること、
前記支持部材には、前記他方のヒンジ要素の掛け金機構が解放された場合に、同ブレース要素を所定のブレース配置角度に位置決めするストッパが設けられており、また、前記二つのブレース要素の自由側端部には前記ストッパの位置で軸力の伝達が可能に相互に結合される継手仕口が設けられていること、
建物の地震入力を検出する地震検知センサー、及び前記地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると前記掛け金機構を解除する掛け金制御装置が設置されており、解除された二つのブレース要素は前記ストッパの位置で前記継手仕口を結合されて耐震機能を発揮すること、をそれぞれ特徴とする。
【0011】
請求項に記載した発明は、請求項1に記載した収納型耐震装置において、
収納型耐震装置のブレース要素が収納状態から稼働状態に出現動作する際に先行して警報を発する警報装置が設置されており、地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると前記掛け金制御装置に先行して警報装置が作動する構成とされていることを特徴とする。
【0012】
請求項に記載した発明は、請求項1に記載した収納型耐震装置において、
支持部材は上位の梁の下面中央部に設置され、ブレース要素は支持部材の左右に対称的な配置で一対設置されており、ブレースは上下の梁の間にハの字形状に出現する構成であることを特徴とする。
【0013】
請求項に記載した発明は、請求項1又は2に記載した収納型耐震装置において、
地震検知センサーの検知信号に代えて、又は地震検知センサーの検知信号と共に広域ネットワークの早期センシングの検知信号が掛け金制御装置及び警報装置の作動入力に用いられていることを特徴とする。
【0014】
請求項に記載した発明は、請求項1〜のいずれか一に記載した収納型耐震装置において、
ブレース要素の外周部がポリウレタンフォームの緩衝材で被覆されており、又はエアーバッグのような瞬間型保護バリアが付設されており、出現動作時の災害が防止されていることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施形態及び実施例】
以下に、請求項1に記載した発明に係る収納型耐震装置の実施形態を、図面に基いて説明する。
先ず図1と図2は、請求項1に記載した発明に係る収納型耐震装置の実施形態を示した。これは建物の柱1と梁2で形成される柱梁架構の面内に設置されるブレース型の収納型耐震装置として実施される。
【0016】
ブレースを長さ方向に二分した一方のブレース要素3は柱1の内面に沿う配置とされ、その下端部は柱1の根本付近、より具体的には柱梁架構の下隅部に強固に固定して設置されたヒンジ機構4により、当該柱梁架構の面内方向に回転可能に支持されている。このブレース要素3を柱1の内面に沿ってほぼ平行な収納状態に位置決めし、後記の制御装置により解除される掛け金機構5が、柱1の上部に設置されている。また、地震時に前記掛け金機構5が解除されると、当該ブレース要素3を急速に押し出して矢印A方向へ回転させる発進手段として、図示例の場合は圧縮型のバネ6が柱1の内面(又はブレース要素3の側面)に設備されている。
【0017】
他方のブレース要素7は、上位の梁2の下面に沿う配置とされ、その一端部は前記梁2の下底部に固定された支持部材8のヒンジ機構9により、柱梁架構の面内方向に回転可能に支持されている。このブレース要素7を上位の梁2の下面に沿って略平行な収納状態に位置決めし、後記の制御装置により解除される掛け金機構10が梁2に設置されている。
【0018】
前記支持部材8には、前記他方のブレース要素7の掛け金機構10が解放された場合に、同ブレース要素7が自由落下、または必要に応じて別途用意した発進手段の働きなどによりヒンジ機構9を中心として回転動作をした際に、所定のブレース配置角度(例えば45°方向)に止めて位置決めするストッパ11が設けられている。そして、前記二つのブレース要素3及び7の自由側端部には、前記ストッパ11の位置で合体し軸力の伝達が可能に相互に結合される継手仕口12が設けられている。
【0019】
前記継手仕口12の一例を図2に示した。これは一方のブレース要素3の自由端に軸力の伝達に供する加力ブロック12cが設けられ、他方のブレース要素7の自由端側には前記一方のブレース要素3を通す幅の切り欠きスリット12bを設け、且つ前記加力ブロック12cが密接に嵌り込むグローブ12aを設けた構成である。ヒンジ機構9を中心に先行して回転し、ストッパ11の位置に止められた他方のブレース要素7に対し、少し遅れてヒンジ機構4を中心に回転し、前記ブレース要素7が待つ位置に到達した一方のブレース要素3は、そのまま他方のブレース要素7の切り欠きスリット12bの中へと通過して行き、その加力ブロック12cがグローブ12aの中へ密接に嵌り込んで軸力の伝達が可能に相互に結合されるのである。但し、ブレース要素3及び7の自由側端部の継手仕口12は、前記ストッパ11の位置で合体し軸力の伝達が可能に相互に結合される構成であれば良く、前記の実施形態の限りではない。場合によっては一層メカニカルな構成で実施することもできる。
【0020】
次に、当該建物に入る地震入力を検出する地震検知センサーを含み、前記地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると前記掛け金機構5及び10を解除する掛け金制御装置13が設置され、前記掛け金機構5及び10と結線されている。掛け金制御装置13の制御回路は、前記梁側の掛け金機構10を先行して解除し、他方のブレース要素7がストッパ11に止められた後に若干の時間差で一方のブレース要素3が追い付くタイミングで掛け金機構5を解除するように組み立てられている。また、ブレースが不用意に出現することを近隣の人々へ予め知らせる警報装置15も設置されている。この警報装置15は、前記の地震検知センサーが検出した地震入力と連動する構成とされている。地震検知センサーが地震波を検知すると、直ちにサイレンなどの警音や赤色ランプ等の警光色によって警報を発生する仕組みとされている。図1中の符号16は天井を示す。
【0021】
以上要するに、地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると、掛け金制御装置13が速やかに掛け金機構10及び5を順次に解除する。すると、先行して解除された他方のブレース要素7が先に前記ストッパ11の位置まで回転して止められる。続いて解除された一方のブレース要素3が、発進手段であるバネ6の押し出し力で急速回転をして前記他方のブレース要素7と一連となる位置に到達し、両者の自由端に設けられた前記継手仕口12が軸力の伝達が可能に相互に結合されて直ちに耐震機能を発揮する状態になる。よって、建物の耐震性能は十分に付与される。なお、前記一方のブレース要素3の回転限度位置を確定するため、そのヒンジ機構4にストッパ14を設けておくことも好ましい。前記の通り、掛け金機構5及び10は、掛け金制御装置13の制御で駆動される自動ホルダー機構であれば足りるので、その構造の詳細な説明は省く。
【0022】
ちなみに、地震の初期微動の継続時間は、地震源からの距離によって変化することが知られている。一般的には、地震源からの距離10kmに対して1秒であると言われる。伝播速度は地下構造などによって異なるが、P波が秒速6〜8km前後、S波は秒速3〜4km前後である。地震源から100km離れている場所だと、大きな揺れの約10秒以上前に地震波を地震検知センサーが捉えることができる。しかし、直下型で前記の時間的な余裕がない場合には、長くても約1秒でブレースの出現及び耐震機能の発揮を完了することが望まれる。よって、前記バネ6に代わる発進手段として、電磁力や爆薬などの瞬発力を利用する実施例が有効的である。
【0023】
次に図3と図4は、構成が異なる収納型耐震装置の実施形態を参考例として示す。
この実施形態も、建物の柱梁架構の面内に設置されるブレース型の収納型耐震装置である。上位の梁2の下面に沿ってその長手方向にレール20が設置され、前記レール20に沿って走行する可動支承21が設置されている。前記可動支承21に設けられたヒンジ機構22と、柱1の内面側の根本付近、より具体的に言えば下隅部に設置された固定支承23に設けたヒンジ機構24との間に、中間部に伸縮機構26を備えたブレース25の上下の両端部が柱梁架構の面内方向に回転可能に連結されている。
【0024】
前記可動支承21は、後記の支持部材29と結合して一体化する連結手段27を備えている。また、該可動支承21に一端を連結したワイヤ28は、前記上位の梁2の下面中央部に設置された支持部材29に設置されたワイヤ巻き取り装置30に巻き込まれている。そして、前記可動支承21を柱1の内面にほぼ平行に接近した収納位置に位置決めし、後記の制御装置により解除される掛け金機構31が柱1の上部に設置されている。
【0025】
更に、建物への地震入力を検出する地震検知センサーを備え、前記地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると前記掛け金機構31を解除する掛け金制御装置13が設置されている。前記掛け金機構31を解除されると、可動支承21はワイヤ巻き取り装置30により急速に引っ張られ、その連結手段27により支持部材29と強固に結合されてブレース25は直ちに耐震機能を発揮する状態となる。
【0026】
したがって、前記ワイヤ巻き取り装置30は、前記地震検知センサーが地震の初期微動を検知した信号を発すると、その検知信号を受けた掛け金制御装置13によって急速発進(瞬発的に作動)する構成とされている。或いは予め瞬発的な作用力(例えばコイルバネの如き回転力)を十分に蓄積して待機する機械装置として実施される。
また、ブレース25の中間部の伸縮機構26は、一例を図4に示したように、ブレース25の端部に設けたピストン部25aが摺動するシリンダ構造とされ、可動支承21の前記連結手段27が支持部材29と結合された段階で、丁度ピストン部25aがシリンダ部の端面26aに当たり、軸力(引張り力)を必要十分に伝達するブレース25が完成する構成とされている。
前記連結手段27は、特に図示することは省略したが、当該ブレース25に作用する軸力に耐える状態に支持部材29と結合され、且つ抜け止め機構を備えた軸継手の構成であれば足りる。警報装置15が設置されていることは、上記図1の実施例と同様である。
【0027】
上記図1及び図3の実施形態は、支持部材8又は29を上位の梁2の中央部に設置し、その左右両側の位置にブレース要素3と7、又はブレース25を対称的な配置で一対設け、上下の梁2、2の間にブレースがハの字形に出現する構成を示している(請求項記載の発明)が、この構成の限りではない。例えば図5に示したように、支持部材29を柱梁架構における右上隅部に設置し、中間部に伸縮機構26を有するブレース25は右上がりの対角線方向に出現する構成で実施することもできる。或いは図6に示したように、中間部に伸縮機構26を有するブレース25を上位の梁2の下面に沿ってほぼ平行に配置し、その左端を固定支承23のヒンジ機構24と連結し、右端は可動支承21のヒンジ機構22と連結する。右側の柱1の内面に沿ってレール20を垂直に設置し、可動支承21はレール20に沿って下向きに移動させる。即ち、右下隅に固定した支持部材29のワイヤ巻き取り装置30で可動支承21が引張られる構成(丁度、図5の構成を90°転回した構成)で実施することもできる。
更には、ブレース又はブレース要素を柱梁架構の面内にダブルの構成で設置し、いわゆる筋交い構造(X字形状)に出現する構成で実施することもできる。
支持部材8又は29を下位の梁2の中央部に開口を阻害しない構成で設置し、逆ハの字形状のブレースが出現する構成で実施することもできる。
【0028】
上記の各実施例で採用した地震検知センサーは、既に建物に設置されているものを利用することが出来る。しかし、地震検知センサーの検知信号に代えて、又は地震検知センサーの検知信号と共に、広域ネットワークの早期センシング技術による検知信号を、掛け金制御装置13及び警報装置15の制御に用いる構成で実施することも出来る(請求項に記載した発明)。
【0029】
上記したように瞬間的に不用意に出現するブレース要素3と7、又はブレース25で近隣の人が負傷したり、物品が破損されることを可及的に防ぐ手段として、図示は省略したが、ブレース要素3、7又はブレース25の外周部をポリウレタンフォームの如き緩衝材で被覆し、又はエアーバッグの如き瞬間型保護バリア装置を付設して、出現動作時の災害の発生を可及的に防止又は予防する実施例も好ましい(請求項に記載した発明)。
【0030】
上記の柱梁架構は、鉄骨構造、鉄筋コンクリート構造、或いは木構造の何れであっても良い。ブレース要素3、7及びブレース25の材質も、鉄骨造(形鋼、PC鋼棒、鋼棒その他)、鉄筋コンクリート造、木造、或いは繊維補強材などの何れでも良い。
【0031】
【本発明が奏する効果】
請求項1〜に記載した発明に係る収納型耐震装置は、非地震時には収納位置に隠れて建物の開口部を埋めないので、例えば東京の銀座のように比較的小規模なビルが密集した地域で、隣接するビルの1階部分などを相互に行き来できるようなショッピングモール化する工事に実施して、地域空間の再構築を図ることに寄与することができる。或いは小規模事務所ビルや商業ビルが密集した地域の建物の1階の壁やブレースを取り除き、耐震性能を損なうことなく、隣接するビルの1階空間を連続させて地域一体型の魅力ある商業空間創出することに活用することもできる。ピロティ形式の建物の使用性能を悪化させること無く、耐震改修することにより同建物の付加価値を高めることにも実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 請求項1記載の発明に係る収納型耐震装置の実施形態を示した立面図である。
【図2】 ブレース要素の継手仕口の一例を示した部分図である。
【図3】納型耐震装置の参考例を示した立面図である。
【図4】 ブレースの伸縮機構の一例を示した断面図である。
【図5】 図3の収納型耐震装置の異なる実施態様を示した立面図である。
【図6】 図3の収納型耐震装置の更に異なる実施態様を示した立面図である。

Claims (5)

  1. 建物の柱梁架構の面内に設置されるブレース型の収納型耐震装置であって、
    ブレースを長さ方向に二分した一方のブレース要素は柱の内面に沿う配置とされ、その下端部は柱の根本付近に設置されたヒンジ機構により柱梁架構の面内方向に回転可能に支持されており、このブレース要素を柱の内面に沿う収納状態に位置決めし後記の制御装置により解除される掛け金機構が設置され、地震時に掛け金機構が解除されると当該ブレース要素を急速に回転させる発進手段を備えていること、
    他方のブレース要素は、梁の内面に沿う配置とされ、その一端部は前記梁に固定された支持部材のヒンジ機構により柱梁架構の面内方向に回転可能に支持されており、このブレース要素を梁の内面に沿う収納状態に位置決めし後記の制御装置により解除される掛け金機構が設置されていること、
    前記支持部材には、前記他方のヒンジ要素の掛け金機構が解放された場合に、同ブレース要素を所定のブレース配置角度に位置決めするストッパが設けられており、また、前記二つのブレース要素の自由側端部には前記ストッパの位置で軸力の伝達が可能に相互に結合される継手仕口が設けられていること、
    建物の地震入力を検出する地震検知センサー、及び前記地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると前記掛け金機構を解除する掛け金制御装置が設置されており、解除された二つのブレース要素は前記ストッパの位置で前記継手仕口を結合されて耐震機能を発揮すること、
    をそれぞれ特徴とする、収納型耐震装置。
  2. 収納型耐震装置のブレース要素が収納状態から稼働状態に出現動作する際に先行して警報を発する警報装置が設置されており、地震検知センサーが地震の初期微動を検知すると前記掛け金制御装置に先行して警報装置が作動する構成とされていることを特徴とする、請求項1に記載した収納型耐震装置。
  3. 支持部材は上位の梁の下面中央部に設置され、ブレース要素は支持部材の左右に対称的な配置で一対設置されており、ブレースは上下の梁の間にハの字形状に出現する構成であることを特徴とする、請求項1に記載した収納型耐震装置。
  4. 地震検知センサーの検知信号に代えて、又は地震検知センサーの検知信号と共に広域ネットワークの早期センシングの検知信号が掛け金制御装置及び警報装置の作動入力に用いられていることを特徴とする、請求項1又は2に記載した収納型耐震装置。
  5. ブレース要素の外周部がポリウレタンフォームの緩衝材で被覆されており、又はエアーバッグのような瞬間型保護バリアが付設されており、出現動作時の災害が防止されていることを特徴とする、請求項1〜のいずれか一に記載した収納型耐震装置。
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