JP6734671B2 - 建物の地震エネルギー吸収機構 - Google Patents

Description

本発明は、建物の地震エネルギー吸収機構に関する。

図８を用いて、特許文献１で開示された建物の地震エネルギー吸収機構について説明する。図８に示した建物の地震エネルギー吸収機構１０１は、架構骨組１０２として柱１０３と梁１０４とからなる構造を例示し、非構造壁１０５として方立て壁を例示し、架構骨組１０２と非構造壁１０５との間に設けられたスリット１０６として上側の梁１０４から垂れ下がるように設けられた非構造壁１０５と下側の梁１０４との間に設置された場合を例示した。

しかしながら、非構造壁１０５が上側の梁１０４から片持ち状に垂れ下がった構造になっているので、建物の地震エネルギー吸収機構１０１が地震を受けた場合、非構造壁１０５の損傷・破壊を防ぐことは可能となるが、その反面、地震により建物に入力されるエネルギーの吸収が行われず、架構骨組１０２の損傷が大きくなる。

"耐震スリット（柱の改修）"[online]、平成２４年１０月２４日、国土交通省・持続可能社会における既存共同住宅ストックの再生に向けた勉強会、[平成２８年３月１日検索]、インターネット<URL:http://www.housing-stock.com/tech_sheet/repair/earthquake-proof/pdf/13102104.pdf>

本発明は、上記背景技術に鑑みてなされたものであり、架構骨組と非構造壁との間に設けられたスリット又は架構骨組に取り付けられた複数個の非構造壁間に設けられたスリットにおいて地震のエネルギーを吸収する、建物の地震エネルギー吸収機構の提供を目的とする。

本発明は、架構骨組に取り付けられた複数個の非構造壁間にスリットを設けた建物の地震エネルギー吸収機構において、複数個の非構造壁が、架構骨組の一方の柱に取り付けられて他方の柱側に突出する一方の袖壁と、架構骨組の他方の柱に取り付けられて一方の柱側に突出する他方の袖壁と、一方の袖壁と他方の袖壁との間における下側の梁に取り付けられて上側の梁側に突出する腰壁と、一方の袖壁と他方の袖壁との間における上側の梁に取り付けられて下側の梁側に突出する小壁であるとともに、スリットが、一方の袖壁と腰壁との間、一方の袖壁と小壁との間、他方の袖壁と腰壁との間、他方の袖壁と小壁との間、腰壁と小壁との間に設けられており、上記スリットを経由して複数個の非構造壁を互いに繋ぐ鉄筋からなる制振部材が上記複数個の非構造壁に固定されたことを特徴とする。

本発明は、スリットを経由して複数個の非構造壁を互いに繋ぐ鉄筋からなる制振部材が上記複数個の非構造壁に固定されたことにより、非構造壁が両持ち状になり、建物の地震エネルギー吸収機構が地震を受けた場合、制振部材が架構骨組と非構造壁との損傷を軽減するように振動エネルギーを吸収するという効果を奏する。本発明において、非構造壁における制振部材の周辺部には少なくともスリット側に開口する欠込み部が設けられれば、制振部材の変形能力が向上するという効果を奏する。また、本発明において、欠込み部が円柱形又は角柱形又はスリット側に拡がる円錐台形又はスリット側に拡がる角錐台形に構成されれば、制振部材の変形能力が更に高くなるという効果を奏する。

なお、前記発明の概要は、本発明の必要な全ての特徴を列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

発明を実施するための形態１に係る建物の地震エネルギー吸収機構を示し、ａ図は正面図、ｂ図はａ図のｂ−ｂ線断面図。 発明を実施するための形態１に係る建物の地震エネルギー吸収機構が地震を受けた場合を示した正面図。 発明を実施するための形態２に係る建物の地震エネルギー吸収機構を示し、ａ図は正面図、ｂ図はａ図のｂ−ｂ線断面図、ｃ図は地震を受けた場合の正面図。 発明を実施するための形態３に係る建物の地震エネルギー吸収機構を示し、ａ図は正面図、ｂ図はａ図のｂ−ｂ線断面図、ｃ図は地震を受けた場合の正面図。 発明を実施するための形態４に係る建物の地震エネルギー吸収機構示し、ａ図は正面図、ｂ図はａ図のｂ−ｂ線断面図。 発明を実施するための形態５に係る建物の地震エネルギー吸収機構を示し、ａ図は正面図、ｂ図は地震を受けた場合の正面図。 発明を実施するための形態６に係る建物の地震エネルギー吸収機構を示し、ａ図は正面図、ｂ図は地震を受けた場合の正面図。 特許文献１で開示された建物の地震エネルギー吸収機構を示した正面図。

図１，２を用いて、本発明を実施するための形態１に係る建物の地震エネルギー吸収機構１について説明する。

図１に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１は、建物の構造として鉄筋コンクリート造を例示し、架構骨組２として柱３と梁４とからなる構造を例示し、非構造壁５として方立て壁を例示し、架構骨組２と非構造壁５との間に設けられたスリット６として上側の梁４から垂れ下がるように設けられた非構造壁５と下側の梁４との間に設置された場合を例示し、スリット６を経由して架構骨組２と非構造壁５とを互いに繋ぐ鉄筋からなる制振部材７が架構骨組２と非構造壁５とに埋め込まれて固定されたことにより、非構造壁５が制振部材７を介して上側の梁４と下側の梁４とで両端固定となっている。

架構骨組２の鉄筋は図示していない。非構造壁５では、上下方向に延びる鉄筋５ａを図示し、それ以外の左右方向に延びる鉄筋等を図示していない。非構造壁５の鉄筋５ａと制振部材７とが接続されて一体になった場合を例示したが、鉄筋５ａと制振部材７とが接続されていなくても適用可能である。非構造壁５としては、腰壁やそで壁であっても適用可能である。非構造壁５が腰壁やそで壁の場合には、非構造壁５と柱３との間にスリット６に相当するスリットが設けられ、当該スリット６に相当するスリットを経由して架構骨組２と非構造壁５と繋ぐ制振部材７に相当する鉄筋からなる制振部材が架構骨組２のコンクリートと非構造壁５のコンクリートとに埋め込まれて固定された構造になる。

よって、図２に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１が地震を受けた場合、非構造壁５のスリット６側と下側の梁４との間には変形差が生じ、制振部材７のスリット６における部分は塑性化して架構骨組２と非構造壁５との損傷を軽減するように振動エネルギーを吸収する。つまり、制振部材７は弾塑性型の制振ダンパーと同様の働きをするので、建物は制振構造化されたと言える。

図３を用いて、本発明を実施するための形態２に係る建物の地震エネルギー吸収機構１について説明する。図３にａ図及びｂ図示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１は、非構造壁５における制振部材７の周辺部に欠込み部８が少なくともスリット６側に開口して設けられた構成が、図１に示した建物の地震エネルギー吸収機構１と相違する。欠込み部８が制振部材７に干渉しないように欠込み部８の内面と制振部材７の外面との間に隙間を形成する。欠込み部８は、非構造壁５のスリット６側のみならず、前後方向にも開口した場合を例示したが、前後方向の一方又は両方において、制振部材７に干渉することがないように塞がれた構成でも適用可能である。

下側の梁４と非構造壁５との間隔としてのスリット６の高さＨ１は、３０ｍｍ程度に形成されることが一般的に多く、このような短い区間において、制振部材７の塑性化が集中して起こると、制振部材７が破断するなどの変形能力の低下が懸念される。そこで、図３に示すように、非構造壁５における制振部材７の周辺部におけるコンクリートには少なくともスリット側に開口する欠込み部８が設けられたことにより、制振部材７の変形能力を向上するようになっている。

つまり、図３のｃ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１が地震を受けた場合、スリット６の高さＨ１に欠込み部８の深さＨ２を加算した長い区間Ｈ１＋Ｈ２において、制振部材７の塑性化が起こるので、制振部材７の変形能力が図１に示した建物の地震エネルギー吸収機構１よりも向上し、地震エネルギー吸収能力が大幅に増大する。

図４を用いて、本発明を実施するための形態３に係る建物の地震エネルギー吸収機構１について説明する。図４のａ図及びｂ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１は、非構造壁５における制振部材７の周辺部に設けられた欠込み部８に左右一対の傾斜面９を付けた構成が、図３に示した建物の地震エネルギー吸収機構１と相違する。よって、図４のｃ図に示したように、左右一対の傾斜面９の左右方向に対向する間隔がスリット６側に拡がったことにより、制振部材７の変形能力が図３に示した建物の地震エネルギー吸収機構１よりも更に高くなっている。欠込み部８は、非構造壁５のスリット６側のみならず、前後方向にも開口した場合を例示したが、前後方向の一方又は両方において、制振部材７に干渉することがないように塞がれた構成でも適用可能である。

図５を用いて、本発明を実施するための形態４に係る建物の地震エネルギー吸収機構１について説明する。図５のａ図及びｂ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１は、非構造壁５における制振部材７の周辺部に設けられた欠込み部８が円柱形になった構成が、図３，４に示した建物の地震エネルギー吸収機構１と相違する。欠込み部８としては、円柱形を例示したが、角柱形又は図５のａ図及びｂ図に仮想線１０で示したようにスリット６側に拡がる円錐台形又は図５のａ図及びｂ図に仮想線１０で示したようスリット６側に拡がる角錐台形に構成されても、円柱形と同様、制振部材７の変形能力が更に高くなる。

図６を用いて、本発明を実施するための形態５に係る建物の地震エネルギー吸収機構１について説明する。図６のａ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１は、非構造壁５としての方立て壁に非構造壁５を左右に分けるスリット１１を設けた構成が、図１に示した建物の地震エネルギー吸収機構１と相違する。スリット１１は、非構造壁５の下側及び前後に開口し、非構造壁５の上下方向にわたって形成される。よって、非構造壁５は、スリット１１により左右に分けられた構造になっている。

図１に示した建物の地震エネルギー吸収機構１において、制振部材７を太くして強度を上げた場合、建物の地震エネルギー吸収機構１が地震を受けた時、非構造壁５がせん断破壊する可能性がある。これに対し、図６のｂ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１が地震を受けて、非構造壁５のスリット６側と下側の梁４との間に変形差が生じ、制振部材７のスリット６における部分が塑性化した場合においても、非構造壁５を左右に分けるスリット１１が非構造壁５に設けられたことから、非構造壁５のせん断破壊を抑制できる。

図７を用いて、本発明を実施するための形態６に係る建物の地震エネルギー吸収機構１について説明する。図７のａ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１は、非耐力壁５として、方立て壁以外の、袖壁１２，１３、腰壁１４、小壁１５に応用した場合であって、袖壁１２，１３、腰壁１４、小壁１５等からなる複数個の非構造壁５間にスリット６を設けた構造になっている。例えば、袖壁１２が一方の柱３に取り付けられて他方の柱３側に突出し、袖壁１３が他方の柱３に取り付けられて一方の柱３側に突出する。腰壁１４は、袖壁１２，１３の間における下側の梁４に取り付けられて上側の梁４側に突出する。小壁１５は、袖壁１２，１３の間における上側の梁４に取り付けられて下側の梁４側に突出する。袖壁１２と腰壁１４との間、袖壁１２と小壁１５との間、袖壁１３と腰壁１４との間、袖壁１３と小壁１５との間、腰壁１４と小壁１５との間のそれぞれにはスリット６が設けられている。

スリット６を介して袖壁１２と腰壁１４とを互いに繋ぐ制振部材７が袖壁１２と腰壁１４とに埋め込まれて固定され、スリット６を介して袖壁１２と腰壁１４とを互いに繋ぐ制振部材７が袖壁１２と腰壁１４とに埋め込まれて固定され、スリット６を介して袖壁１２と小壁１５とを互いに繋ぐ制振部材７が袖壁１２と小壁１５とに埋め込まれて固定され、スリット６を経由して袖壁１３と腰壁１４とを互いに繋ぐ制振部材７が袖壁１３と腰壁１４とに埋め込まれて固定され、スリット６を経由して袖壁１３と小壁１５とを互いに繋ぐ制振部材７が袖壁１３と小壁１５とに埋め込まれて固定され、スリット６を経由して腰壁１４と小壁１５とを互いに繋ぐ制振部材７が腰壁１４と小壁１５とに埋め込まれて固定され、袖壁１２，１３と腰壁１４と小壁１５とからなる複数個の非構造壁５が柱３と梁４とで制振部材７を介して両端固定となっている。

よって、図７のｂ図に示したように、建物の地震エネルギー吸収機構１が地震を受けた場合、スリット６を介して対向する袖壁１２と腰壁１４との間、スリット６を介して対向する袖壁１２と小壁１５との間、スリット６を介して対向する袖壁１３と腰壁１４との間、スリット６を介して対向する袖壁１３と小壁１５との間、スリット６を介して対向する腰壁１４と小壁１５との間のそれぞれには変形差が生じ、制振部材７のスリット６における部分は塑性化して架構骨組２と非構造壁５との損傷を軽減するように振動エネルギーを吸収する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に記載の範囲には限定されない。前記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者にも明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲から明らかである。

１ 建物の地震エネルギー吸収機構
２ 架構骨組
３ 柱
４ 梁
５ 非構造壁（方立て壁）
６ スリット
７ 制振部材
８ 欠込み部
９ 傾斜面
１０ 仮想線
１１ スリット
１２ 袖壁（非構造壁）
１３ 袖壁（非構造壁）
１４ 腰壁（非構造壁）
１５ 小壁（非構造壁）

Claims (3)

1. 架構骨組に取り付けられた複数個の非構造壁間にスリットを設けた建物の地震エネルギー吸収機構において、複数個の非構造壁が、架構骨組の一方の柱に取り付けられて他方の柱側に突出する一方の袖壁と、架構骨組の他方の柱に取り付けられて一方の柱側に突出する他方の袖壁と、一方の袖壁と他方の袖壁との間における下側の梁に取り付けられて上側の梁側に突出する腰壁と、一方の袖壁と他方の袖壁との間における上側の梁に取り付けられて下側の梁側に突出する小壁であるとともに、スリットが、一方の袖壁と腰壁との間、一方の袖壁と小壁との間、他方の袖壁と腰壁との間、他方の袖壁と小壁との間、腰壁と小壁との間に設けられており、上記スリットを経由して複数個の非構造壁を互いに繋ぐ鉄筋からなる制振部材が上記複数個の非構造壁に固定されたことを特徴とする建物の地震エネルギー吸収機構。
2. 上記非構造壁における制振部材の周辺部には少なくともスリット側に開口する欠込み部が設けたことを特徴とする請求項１記載の建物の地震エネルギー吸収機構。
3. 上記欠込み部がスリット側に拡がる円柱形又は角柱形又は円錐台形又は角錐台形に構成されたことを特徴とする請求項２記載の建物の地震エネルギー吸収機構。

Images