JP6412684B2 - 制振構造 - Google Patents

Description

本発明は、制振構造に関する。

特許文献１には、鉄筋コンクリート壁で制震構面を構成し、その頂部に制震装置（ダンパー）を設ける共に構面の両側の柱に一層目の梁をピン接合した建物が開示されている。

特許文献２には、建物上層部に履歴型ダンパーを配置すると共に建物下層部の複数層を跨ぐ高さで建物から独立した剛構造体と建物との間に粘性ダンパーを配置した制振システムが開示されている。この先行技術では、粘性型ダンパーの一端部は剛構造体と連結され、他端部は建物と連結され、建物の水平方向の層間変形を伝える構成とされている。

ここで、例えば、ダンパーの反力によって鉄筋コンクリート製壁や剛構造体の下端部が接合された梁が変形すると、その分、ダンパーの変形量が減少し、制振効果が低減する。このように、鉄筋コンクリート製壁や剛構造体の下端部が強固に固定されていないと、ダンパーの反力によって、鉄筋コンクリート製壁や剛構造体が変形（面内方向の変位や面内回転等）し、その分、ダンパーの変形量が減少し、制振効果が低減する。

特開平１１−２２３０４１号公報 特開２００４−２３２３２４号公報

本発明は、上記事実を鑑み、制振装置の制振効果を向上させることが課題である。

請求項１の発明は、第一架構に設けられ、前記第一架構を構成する下側の梁に接合されると共に、上側の梁及び左右の柱に対して隙間が形成された第一剛構造体と、前記第一架構と前記第一剛構造体とに連結されたダンパーと、前記第一架構の下層の第二架構における前記第一剛構造体の直下に設けられ、前記第二架構を構成する上側の梁と下側の梁又は基礎とに接合された第二剛構造体と、を備える。

請求項１に記載の発明では、第一剛構造体の下端部が第一架構の下側の梁に接合されている。この第一架構の下層の第二架構における第一剛構造体の直下に第二剛構造体が設けられている。第二剛構造体は、第二架構を構成する上側の梁（第一架構の下側の梁）と下側の梁又は基礎とに接合されている。

よって、第一剛構造体の下端部が強固に固定され、ダンパーの反力による第一剛構造体の変形が抑制される。したがって、第一剛構造体の変形によるダンパーの変形量の減少が抑制され、制振効果が向上する。

請求項２の発明は、架構に設けられ、前記架構を構成する上側の梁及び左右の柱に対して隙間が形成された第一剛構造体と、前記架構と前記第一剛構造体とに連結されたダンパーと、前記架構における前記第一剛構造体の下側に設けられ、前記第一剛構造体の下端部が接合されると共に、前記架構を構成する下側の梁と、前記左右の柱の少なくとも一方と、に接合された第二剛構造体と、を備える。

請求項２に記載の発明では、架構における第一剛構造体の下側に第二剛構造体が設けられている。第一剛構造体は、下端部が下側の梁と、左右の柱の少なくとも一方と、に接合された第二剛構造体に接合されている。

よって、第一剛構造体の下端部が強固に固定され、ダンパーの反力による第一剛構造体の変形が抑制される。したがって、第一剛構造体の変形によるダンパーの変形量の減少が抑制され、制振効果が向上する。

請求項３の発明は、前記第一剛構造体と前記第二剛構造体との間で応力を伝達する応力伝達手段を有する。

請求項３に記載の発明では、応力伝達手段によって、ダンパーの反力が第一剛構造体から第二剛構造体に伝達される。よって、ダンパーの反力による第一剛構造体の変形が抑制され、この結果、第一剛構造体に連結されたダンパーの変形量の減少が抑制され、制振効果が向上する。

請求項４の発明は、前記応力伝達手段は、前記第一剛構造体と前記第二剛構造体とに跨って埋設された鉄筋である。

請求項４の発明では、第一剛構造体と第二剛構造体とに跨って埋設された鉄筋によって、ダンパーの反力が第一剛構造体から第二剛構造体に伝達される。よって、ダンパーの反力による第一剛構造体の変形が抑制され、この結果、第一剛構造体に連結されたダンパーの変形量の減少が抑制せれ、制振効果が向上する。

請求項５の発明は、前記第二剛構造体が接合された下側の梁には、地下外壁が接合されている制振構造である。

請求項５に記載の発明では、第二剛構造体が接合された下側の梁には、地下外壁が接合されているので、第二剛構造体の変形が抑制される。よって、第一剛構造体の下端部が強固に固定され、ダンパーの反力による第一剛構造体の変形が抑制され、この結果、第一剛構造体に連結されたダンパーの変形量の減少が抑制され、制振効果が向上する。

なお、ここで言う「第一剛構造体の変形」には、ダンパーの反力により第一剛構造体が面内方向の変位や面内回転が含まれる。

本発明によれば、本発明が適用されていない構成と比較し、制振効果を向上させることができる。

本発明の第一実施形態に係る制振構造が適用された構造物の構造を模式的に示す立面図である。 図１の要部を拡大した拡大立面図ある。 本発明の第一実施形態に係る制振構造を模式的に示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る制振構造の第一変形例を模式的に示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る制振構造の第二変形例を模式的に示す正面図である。 （Ａ）は本発明の第一実施形態に係る制振構造の他の変形例を模式的に示す正面図であり、（Ｂ）は（Ａ）とは別の他の変形例を模式的に示す正面図である。 本発明の第二実施形態に係る制振構造を模式的に示す正面図である。 本発明の第二実施形態に係る制振構造の変形例を模式的に示す正面図である。

＜第一実施形態＞
［構造及び構成］
本発明の第一実施形態の制振構造が適用された構造物１０について説明する。

図１に示すように、構造物１０は、基礎１２によって支持され、柱２０、３０及び梁２２、３２で構成されたラーメン構造の地下三層を有する鉄骨鉄筋コンクリート造の建築物である。また、構造物１０の中央部には、地表面１４から地上三層分吹き抜けた吹抜部１６が設けられている。

図１〜図３に示すように、吹抜部１６を構成する架構５０には、鉄筋コンクリート造の壁状部材１００が設けられている。壁状部材１００は、下端部１０２が架構５０を構成する下側の梁２２Ｌに接合されている。また、架構５０を構成する左右の柱２０Ｒ，２０Ｌ及び上側の梁２２Ｕに対しては、隙間５１が形成されている。

ここで、上記、鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状部材１００の下端部１０２と架構５０を構成する下側の梁２２Ｌとは、図示は省略されているが、壁状部材１００の縦方向に配筋された鉄筋の一部又は全部が梁２２Ｌに埋設されて定着され一体化されている。また、以降、鉄骨鉄筋コンクリート造の部材同士が接合されている、と記載されている場合、一方の部材の鉄筋が他方の部材に埋設されて定着され一体化されていることを示している。なお、壁状部材１００に、図示していないＰＣ鋼材でプレストレスを導入してもよい。

図２及び図３に示すように、壁状部材１００の上端部１０４の左右方向の中央部に壁側ブラケット６２が設けられている。また、架構５０の上側の梁２２Ｕの左右方向の両側（架構５０の上側の角部）には、それぞれ架構側ブラケット６４が設けられている。そして、壁状部材１００の壁側ブラケット６２と上側の梁２２Ｕの架構側ブラケット６４とにダンパー６６が連結されている。

なお、ダンパー６６は、本実施形態ではオイルダンパーを用いている。しかし、オイルダンパー以外のダンパーであってもよい。例えば、摩擦ダンパーを用いてもよい。要は、後述するように、地震時に伸縮（変形）することでエネルギーを吸収し制振効果を発揮することが可能なダンパーであればよい。

吹抜部１６を構成する架構５０の下層の地下一階の架構５２には、鉄骨鉄筋コンクリート造の耐力壁１５０が設けられている。耐力壁１５０は、架構５２を構成する上側の梁２２Ｌ（上層の架構５０の下側の梁２２Ｌ）と下側の梁３２Ｕと左右の柱３０Ｒ，３０Ｌとに接合されている（図１も参照）。

また、地下一階の架構５２の下層の地下二階の架構５４と地下三階の架構５６とには、それぞれ地下外壁１５２、１５４が設けられている。地下外壁１５２は架構５４を構成する上下の梁３２Ｕ，３２Ｌと左右の柱３０Ｒ，３０Ｌとに接合されている。同様に、地下外壁１５４は架構５６を構成する上側の梁３２Ｌと基礎（基礎梁）１２と左右の柱３０Ｒ，３０Ｌとに接合されている（図１も参照）。

図３に示すように、地上階の吹抜部１６の架構５０に設けられた鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状部材１００の縦方向に配筋された鉄筋１０６の一部（又は全部）は、下側の梁２２Ｌを貫通し、下層の架構５２の耐力壁１５０に埋設され定着されている。

［作用及び効果］
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

地震時に構造物１０の吹抜部１６の架構５０が水平方向に層間変形すると、壁状部材１００の壁側ブラケット６２と上側の梁２２Ｕの架構側ブラケット６４とに連結されているダンパー６６が伸縮してエネルギーを吸収し、構造物１０が制振される。このとき、壁状部材１００には、ダンパー６６の反力が作用する。

ここで、壁状部材１００の下端部１０２は下側の梁２２Ｌに接合されている。そして、架構５０の下層の地下一階の架構５２を構成する上側の梁２２Ｌ（上層の架構５０の下側の梁２２Ｌ）、下側の梁３２Ｕ及び左右の柱３０Ｒ，３０Ｌに、耐力壁１５０が接合されている。よって、壁状部材１００の下端部１０２が接合された下側の梁２２Ｌ（架構５２の上側の梁２２Ｌ）の、ダンパー６６の反力による変形が抑制される。

また、ダンパー６６の反力が壁状部材１００から梁２２Ｌを介して耐力壁１５０に伝達される。更に本実施形態では、壁状部材１００から耐力壁１５０に跨って埋設された鉄筋１０６或いは図示してない鉄骨によっても、ダンパー６６の反力が壁状部材１００から耐力壁１５０に伝達される。

また、本実施形態では、耐力壁１５０が接合された地下一階の架構５２の下層の地下二階の架構５４及び地下三階の架構５６には、それぞれ地下外壁１５２、１５４が接合されている。よって、壁状部材１００から耐力壁１５０に伝達されたダンパー６６の反力は、耐力壁１５０から地下二階の地下外壁１５２に伝達され、更に地下外壁１５２から地下三階の地下外壁１５４に伝達される。

このような構造によって、壁状部材１００の下端部１０２が強固に固定され、ダンパー６６の反力による壁状部材１００の変形が抑制される。したがって、壁状部材１００の変形によるダンパー６６の伸縮量（変形量）の減少が抑制され、制振効果が向上する。

なお、ここで言う「壁状部材１００の変形」とは、ダンパー６６の反力により壁状部材１００が水平方向に変位したり面内回転したりすることが含まれる。

[変形例]
つぎに本実施形態の変形例について説明する。

（第一変形例）
図４に示すように、第一変形例の制振構造では、吹抜部１６を構成する架構５０に壁状の剛構造体１８０が設けられている。剛構造体１８０は、構造体本体１８２とブレース１８４Ｕ，１８４Ｌとを有している。構造体本体１８２は、鉄骨造とされ、中央部には略矩形状の開口部１８６Ｕ，１８６Ｌが上下に並んで形成されている。これら開口部１８６Ｕ，１８６Ｌに、それぞれＸ字形状にブレース１８４Ｕ，１８４Ｌが設けられている。

構造体本体１８２の下端部１８３には鉄骨製の脚部１８８が形成されている。脚部１８８は、梁２２Ｌに埋設され定着されている共に、梁２２Ｌを貫通し下層の架構５２の耐力壁１５０に埋設され定着されている。また、構造体本体１８２は、架構５０を構成する左右の柱２０Ｒ，２０Ｌ及び上側の梁２２Ｕに対しては、隙間５１が形成されている。

また、構造体本体１８２の上端部１８５の左右方向の中央部には、壁側ブラケット６２が設けられ、この壁側ブラケット６２と上側の梁２２Ｕの架構側ブラケット６４とにダンパー６６が連結されている。

本変形例においても、上記実施形態と同様に剛構造体１８０（構造体本体１８２）の下端部１８３が強固に固定され、ダンパー６６の反力による剛構造体１８０の変形が抑制される。したがって、剛構造体１８０の変形によるダンパー６６の伸縮量（変形量）の減少が抑制され、制振効果が向上する。

（第二変形例）
図５に示すように、第二変形例の制振構造では、吹抜部１６を構成する架構５０に壁状の剛構造体１８０が設けられている。この架構５０の下層の架構５２には、剛構造体１８０が設けられている。

剛構造体１９０は、剛構造体１８０と同様に、構造体本体１９２とブレース１９４Ｕ，１９４Ｌとを有している。また、構造体本体１９２は、鉄骨造とされ、中央部には略矩形状の開口部１９６Ｕ，１９６Ｌが上下に並んで形成され、これら開口部１９６Ｕ，１９６Ｌに、それぞれＸ字形状にブレース１９４Ｕ，１９４Ｌが設けられている。

構造体本体１９２の下端部１９３には鉄骨製の脚部１９８が形成されている。脚部１９８は、梁３２Ｕに埋設され定着されている。

上側の剛構造体１８０の構造体本体１８２の脚部１８８は、梁２２Ｌを貫通し、下層の架構５２の剛構造体１９０の構造体本体１９２に接合されている。これにより、剛構造体１９０を構成する構造体本体１９２は、上側の剛構造体１８０の構造体本体１８２と一体化される共に、構造体本体１９２の上端部１９５が梁２２Ｌに接合される。

なお、本変形例では、剛構造体１９０（構造体本体１９２）は、架構５２を構成する左右の柱３０Ｒ，３０Ｌとは隙間が形成され接合されていない。

本変形例においても、上記実施形態と同様に剛構造体１８０（構造体本体１８２）の下端部１８３が強固に固定され、ダンパー６６の反力による剛構造体１８０の変形が抑制される。したがって、剛構造体１８０の変形によるダンパー６６の伸縮量（変形量）の減少が抑制され、制振効果が向上する。

（その他の変形例）
図６（Ａ）に示すように、下側の架構５２の耐力壁１５０は、左右の柱３０Ｒ，３０Ｌのいずれか一方と接合された構成であってもよいし、図６（Ｂ）に示すように、上下の梁２２Ｌ，３２Ｕとは接合されているが、左右の柱３０Ｒ，３０Ｌとは接合されていない構成であってもよい。つまり、下側の架構５２の耐力壁１５０は、上下の梁２２Ｌ，３２Ｕと接合されていれば、左右の柱３０Ｒ，３０Ｌとは接合されていなくてもよい。

なお、これは、第一変形例の耐力壁１５０でも同様である。また、第二変形例においても、剛構造体１９０は、左右の柱３０Ｒ，３０Ｌのいずれか一方又は両方と接合されていてもよい。

また、上記実施形態では、図３に示すように、鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状部材１００の縦方向に配筋された鉄筋１０６に一部（又は全部）は、下側の梁２２Ｌを貫通し、下層の架構５２の耐力壁１５０に埋設され定着されていたが、これに限定されない。

例えば、鉄骨鉄筋コンクリート造の耐力壁１５０の縦方向に配筋された鉄筋の一部（又は全部）が、梁２２Ｌを貫通し、壁状部材１００に埋設され定着されていてもよい。

また、例えば、鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状部材１００の縦方向に配筋された鉄筋１０６が、耐力壁１５０の縦方向に配筋される鉄筋と兼ねていてもよい。

また、例えば、鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状部材１００に、第一変形例及び第二変形例のような梁２２Ｌを貫通する脚部を別途設け、脚部が耐力壁１５０に埋設され定着した構成であってもよい。

また、例えば、耐力壁１５０又は剛構造体１９０側に、梁２２Ｌを貫通し、壁状部材１００に定着又は剛構造体１８０に接合される突起部を設けてもよい。

また、壁状部材１００又は剛構造体１８０と、耐力壁１５０又は剛構造体１９０と、がそれぞれ梁２２Ｌに接合された構成であってもよい。

更に、上記、実施形態及び変形例は、適宜、組み合わされて実施可能である。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態の制振構造が適用された構造物について説明する。なお、第一実施形態と同様の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

［構造及び構成］
図７に示すように、吹抜部１６（図１参照）を構成する架構５０に、鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状構造体２００が設けられている。壁状構造体２００は、上側の第一壁状部材２１０と、下側の第二壁状部材２２０と、で構成されている。

上側の第一壁状部材２１０は、架構５０を構成する上側の梁２２Ｕ及び左右の柱２０Ｒ，２０Ｌに対して隙間５１が形成されている。第一壁状部材２１０の下端部２１２には、第二壁状部材２２０の上端部２２２が接合されている。第二壁状部材２２０は、下側の梁２２Ｌと左右の柱２０Ｒ，２０Ｌとに接合されている。

また、壁状構造体２００の第一壁状部材２１０の上端部２１４の左右方向の中央部に壁側ブラケット６２が設けられ、この壁側ブラケット６２と上側の梁２２Ｕの架構側ブラケット６４とにダンパー６６が連結されている。

また、上側の第一壁状部材２１０の縦方向に配筋された鉄筋２０６の一部（又は全部）は、下側の第二壁状部材２２０に埋設され定着されている。

［作用及び効果］
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

地震時に構造物１０の吹抜部１６の架構５０が水平方向に層間変形すると、壁状構造体２００の第一壁状部材２１０の壁側ブラケット６２と上側の梁２２Ｕの架構側ブラケット６４とに連結されているダンパー６６が伸縮してエネルギーを吸収し、構造物１０が制振される。

ここで、壁状構造体２００を構成する第一壁状部材２１０の下端部２１２は、第二壁状部材２２０の上端部２２２に接合されている。よって、ダンパー６６の反力が第一壁状部材２１０から第二壁状部材２２０に伝達され、第二壁状部材２２０から梁２２Ｌを介して耐力壁１５０に伝達される。

また、本実施形態では、耐力壁１５０が接合された地下一階の架構５２の下層の地下二階の架構５４及び地下三階の架構５６には、それぞれ地下外壁１５２、１５４が接合されている。よって、壁状構造体２００を構成する第二壁状部材２２０から耐力壁１５０に伝達されたダンパー６６の反力は、耐力壁１５０から地下二階の地下外壁１５２に伝達され、更に地下外壁１５２から地下三階の地下外壁１５４に伝達される。

このような構造によって、壁状構造体２００を構成する第一壁状部材２１０の下端部２１２は強固に固定され、ダンパー６６の反力による第一壁状部材２１０の変形が抑制される。したがって、第一壁状部材２１０の変形によるダンパー６６の伸縮量（変形量）の減少が抑制され、制振効果が向上する。

［変形例］
図８に示す変形例のように、下側の第二壁状部材２２０は、左右の柱２０Ｒ，２０Ｌのいずれか一方と接合された構成であってもよい。なお、図８では、柱２０Ｌと接合された例が図示されている。

また、上記実施形態では、図７に示すように、第一壁状部材２１０の縦方向に配筋された鉄筋１０６に一部（又は全部）は、下側の第二壁状部材２２０に埋設され定着されていたが、これに限定されない。

例えば、下側の第二壁状部材２２０の縦方向に配筋された鉄筋の一部（又は全部）が、第一壁状部材２１０に埋設され定着されていてもよい。

また、例えば、第一壁状部材２１０の縦方向に配筋された鉄筋が、第二壁状部材２２０の縦方向に配筋される鉄筋と兼ねていてもよい。

また、例えば、第一壁状部材２１０に第二壁状部材２２０に埋設され定着される脚部を別途設けてもよいし、第二壁状部材２２０に第一壁状部材２１０に埋設され定着される突起部を別途設けてもよい。

また、例えば、第一壁状部材２１０及び第二壁状部材２２０のいずれか一方又は両方が、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例のような鉄骨とブレースとで構成された剛構造体であってもよい。

また、架構５０に設けられた鉄骨鉄筋コンクリート造の壁状構造体２００の縦方向に配筋された鉄筋の一部（又は全部）が、下側の梁２２Ｌを貫通し、下層の架構５２の耐力壁１５０に埋設され定着されていてもよい。

［その他］
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態及び変形例では、地表面１４から三層分吹き抜けた吹抜部１６の架構５０に、壁状部材１００、剛構造体１８０、壁状構造体２００が設けられていたが、これに限定されない。壁状部材１００、剛構造体１８０、壁状構造体２００を設ける架構は限定されるものではない。

また、第二剛構造体の一例としての耐力壁１５０の下端部が、基礎に接合されている構造であってもよい。

また、壁状部材１００の下端部１０２、剛構造体１８０の下端部１８３、第一壁状部材２１０の下端部２１２を、より強固に固定するため、プレストレスを導入してもよい。

また、上記実施形態では、構造物１０、壁状部材１００、及び壁状構造体２００などは、鉄骨鉄筋コンクリート造であったが、これに限定されるものではない。鉄筋コンクリート造であってもよい。

更に、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。

１０ 構造物
２０Ｒ 柱
２０Ｌ 柱
２２Ｌ 梁
２２Ｕ 梁
３０Ｒ 柱
３０Ｌ 柱
３２Ｕ 梁
３２Ｌ 梁
５０ 架構（第一架構又は架構）
５１ 隙間
５２ 架構（第二架構）
６６ ダンパー
１００ 壁状部材（第一剛構造体の一例）
１０６ 鉄筋（応力伝達手段の一例）
１５０ 耐震壁（第二剛構造体の一例）
１５２ 地下外壁
１８８ 脚部（応力伝達手段の一例）
２１０ 第一壁状部材（第一剛構造体の一例）
２２０ 第二壁状部材（第二剛構造体の一例）

Claims (5)

1. 第一架構に設けられ、前記第一架構を構成する下側の梁に接合されると共に、上側の梁及び左右の柱に対して隙間が形成された第一剛構造体と、
   前記第一架構と前記第一剛構造体とに連結されたダンパーと、
   前記第一架構の下層の第二架構における前記第一剛構造体の直下に設けられ、前記第二架構を構成する上側の梁と下側の梁又は基礎とに接合された第二剛構造体と、
   を備える制振構造。
2. 架構に設けられ、前記架構を構成する上側の梁及び左右の柱に対して隙間が形成された第一剛構造体と、
   前記架構と前記第一剛構造体とに連結されたダンパーと、
   前記架構における前記第一剛構造体の下側に設けられ、前記第一剛構造体の下端部が接合されると共に、前記架構を構成する下側の梁と、前記左右の柱の少なくとも一方と、に接合された第二剛構造体と、
   を備える制振構造。
3. 前記第一剛構造体と前記第二剛構造体との間で応力を伝達する応力伝達手段を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の制振構造。
4. 前記応力伝達手段は、前記第一剛構造体と前記第二剛構造体とに跨って埋設された鉄筋である、
   請求項３に記載の制振構造。
5. 前記第二剛構造体が接合された下側の梁には、地下外壁が接合されている、
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の制振構造。

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