JP6948864B2 - 構造物 - Google Patents

Description

本発明は、構造物に関する。

吹き抜け空間を有する構造物が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１７９１８０号公報

ところで、構造物には、耐震部材や制振部材が設けられる。この場合、耐震部材や制振部材を支持する支持梁のスパン（支持スパン）が長いと、耐震部材や制振部材の重量等によって支持梁のたわみ量が大きくなる可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、耐震部材又は制振部材を支持する支持梁のたわみ量を低減することを目的とする。

第１態様に係る構造物は、コーナー部を形成する第一架構及び第二架構と、前記コーナー部における前記第一架構と前記第二架構とに架設される上下の支持梁と、上下の前記支持梁に連結される耐震部材又は制振部材と、を備える。

第１態様に係る構造物によれば、コーナー部を形成する第一架構及び第二架構を備える。このコーナー部における第一架構と第二架構とには、上下の支持梁が架設される。また、上下の支持梁には、耐震部材又は制振部材が連結される。これにより、構造物の耐震性能又は制振性能が向上する。

また、上下の支持梁は、前述したように、コーナー部における第一架構及び第二架構に架設される。これにより、例えば、第一架構と、当該第一架構と対向する他の架構とに支持梁を架設する場合と比較して、支持梁のスパン（支持スパン）を短くすることができる。したがって、耐震部材又は制振部材の重量による支持梁のたわみ量を低減することができる。

第２態様に係る構造物は、第１態様に係る構造物において、外周部に前記第一架構及び前記第二架構が配置される吹抜け空間を備え、前記耐震部材又は前記制振部材は、前記吹抜け空間に配置される。

第２態様に係る構造物によれば、耐震部材又は制振部材は、吹抜け空間に配置される。このように吹抜け空間に耐震部材又は制振部材を配置することにより、構造物の内部スペースの有効利用を図ることができる。

第３態様に係る構造物は、吹抜け空間を挟んで互いに対向する一対の第一架構及び第二架構と、前記一対の第一架構及び第二架構に架設される上下の支持梁と、前記吹抜け空間に配置され、前記上下の支持梁に連結される耐震部材又は制振部材と、を備える。

第３態様に係る構造物によれば、一対の第一架構及び第二架構は、吹抜け空間を挟んで互いに対向する。この一対の第一架構及び第二架構には、上下の支持梁が架設される。また、上下の支持梁には、耐震部材又は制振部材が連結される。これにより、構造物の耐震性能又は制振性能が向上する。

また、耐震部材又は制振部材は、吹抜け空間に配置される。このように吹抜け空間に耐震部材又は制振部材を配置することにより、構造物の内部スペースの有効利用を図ることができる。

第４態様に係る構造物は、第１態様〜第３態様の何れか１つに係る構造物において、前記支持梁を支持する吊り材を備える。

第４態様に係る構造物によれば、吊り材によって支持梁を支持することにより、支持梁のたわみ量を低減することができる。

第５態様に係る構造物は、第１態様〜第４態様の何れか１つに係る構造物において、前記耐震部材又は前記制振部材の設置階よりも上階に設けられ、前記設置階よりも剛性が高い高剛性階を備える。

第５態様に係る構造物によれば、耐震部材又は制振部材の設置階よりも上階には、高剛性階が設けられる。高剛性階は、耐震部材又は制振部材の設置階よりも剛性が高くされる。

これにより、地震時に構造物が曲げ変形したときに、高剛性階の曲げ戻し作用によって耐震部材又は制振部材の設置階の層間変形量が大きくなる。したがって、耐震部材又は制振部材に、耐震性能又は制振性能を効率的に発揮させることができる。

以上説明したように、本発明に係る構造物によれば、耐震部材又は制振部材を支持する支持梁のたわみ量を低減することができる。

第一実施形態に係る構造物を示す平断面図である。 図１の２−２線断面図である。 第二実施形態に係る構造物を示す平断面図である。 第二実施形態に係る構造物の変形例を示す図３の一部拡大図に相当する平断面図である。 第一実施形態に係る構造物の変形例を示す図２に対応する断面図である。 第一実施形態に係る構造物の変形例を示す図２に対応する断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第一実施形態に係る構造物の変形例を示す平面図である。 第一実施形態に係る構造物の変形例を示す図２に対応する断面図である。 第一実施形態に係る構造物の変形例を示す図２に対応する断面図である。 第一実施形態に係る構造物の変形例を示す図２に対応する断面図である。

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る構造物について説明する。なお、図１に示される矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向は、互いに直交する水平二方向を示している。

（第一実施形態）
先ず、第一実施形態について説明する。

（構造物）
図１には、本実施形態に係る構造物１０の所定階が示されている。構造物１０は、複数階で構成されている。また、構造物１０は、水平二方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に配列された複数の柱１２と、隣り合う柱１２に架設された複数の梁１４と、梁１４に支持されたスラブ（床スラブ）１６とを有している。この構造物１０の中央部には、吹抜け空間２０が形成されている。

（吹抜け空間）
吹抜け空間２０は、スラブ１６が設けられていない空間とされており、構造物１０の複数階に亘って形成されている。また、吹抜け空間２０は、構造物１０の所定階から最上階に亘って形成されている。なお、本実施形態の吹抜け空間２０は、屋根が設けられた屋内空間とされても良いし、屋根が設けられていない屋外空間とされている。

吹抜け空間２０は、平面視にて矩形状に形成されている。この吹抜け空間２０は、４つのコーナー部２０Ｃを有している。また、吹抜け空間２０の外周部には、複数の第一架構３０Ｘ及び複数の第二架構３０Ｙが配置されている。これらの第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙは、吹抜け空間２０の各コーナー部２０Ｃを形成している。

具体的には、吹抜け空間２０の一辺は、複数の第一架構３０Ｘによって形成されている。各第一架構３０Ｘは、一対の柱１２と、一対の柱１２に架設された梁１４とを有している。また、吹抜け空間２０の他辺は、複数の第二架構３０Ｙによって形成されている。各第二架構３０Ｙは、一対の柱１２と、一対の柱１２に架設された梁１４とを有している。

第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとは、平面視にて、互いに交差する方向に沿って配置されている。そして、隣り合う第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとは、吹抜け空間２０のコーナー部２０Ｃにおいて接続されており、当該コーナー部２０Ｃの頂部に設置された柱（隅柱）１２を共有している。

なお、本実施形態では、第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとは、平面視にて、互いに直交又は略直交する方向（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に沿って配置されている。

（跳出しスラブ）
吹抜け空間２０の外周部には、跳出しスラブ１８が配置されている。跳出しスラブ１８は、吹抜け空間２０を囲むように、矩形の環状に形成されている。この跳出しスラブ１８は、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙの梁１４から跳ね出している。なお、跳出しスラブ１８は、例えば、共用廊下とされる。

（支持梁）
第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとには、制振壁５０を支持する支持梁４０が架設されている。支持梁４０は、第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとに亘るように、平面視にて第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙに斜めに架設されている。換言すると、支持梁４０は、第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとに火打ち状に架設されている。

また、支持梁４０は、平面視にて、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙ（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に対して傾斜されている。これにより、平面視にて、支持梁４０、第一架構３０Ｘ、第二架構３０Ｙが三角形状を成している。この支持梁４０によって第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとを連結することにより、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙの一体性が高められている。

図２に示されるように、支持梁４０は、構造物１０の所定階と、当該所定階の上階に設けられている。各支持梁４０の一端部は、第一架構３０Ｘの梁１４の側面に、アンカー部材４２によって接合されている。また、支持梁４０の他端部は、第二架構３０Ｙの梁１４の側面にアンカー部材４２によって接合されている。なお、本実施形態の支持梁４０は、Ｈ形鋼等の鋼材によって形成されている。

（制振壁）
上下方向に隣り合う支持梁４０は、吹抜け空間２０に配置された鋼製の制振壁５０によって連結されている。制振壁５０は、鋼板を補強リブ等によって補強することにより形成されている。また、制振壁５０は、上下の支持梁４０の間に配置されており、その上端部が上側の支持梁４０の中間部に接合されるとともに、その下端部が下側の支持梁４０の中間部に接合されている。

また、本実施形態の制振壁５０は、構造物１０の複数階に連続して設けられている。つまり、制振壁５０は、連層壁とされている。これらの制振壁５０は、地震時におけるせん断変形に伴って降伏することにより、振動エネルギーを吸収する。なお、以下では、制振壁５０が設置された構造物１０の階を設置階ＦＡという。また、制振壁５０は、連層壁に限らず、例えば、一層飛ばしで（一階おきに）設けられても良い。

（頂部梁）
支持梁４０は、頂部梁（トップビーム）６０に吊り下げ支持されている。具体的には、構造物１０の頂部には、頂部梁６０が設けられている。頂部梁６０は、例えば、Ｈ形鋼等の鋼材によって形成されている。

頂部梁６０は、吹抜け空間２０の上方に配置されており、その両端部が基礎部６２を介して構造物１０の屋根部２２に支持されている。また、頂部梁６０は、支持梁４０と同様に、平面視にて、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙ（矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向）に対して傾斜されている。この頂部梁６０に、複数の吊り材６４を介して支持梁４０が支持されている。

（吊り材）
吊り材６４は、例えば、Ｈ形鋼等の鋼材によって形成されている。各吊り材６４は、頂部梁６０の中間部から下方へ延出し、吹抜け空間２０に配置されている。また、各吊り材６４の下端部は、支持梁４０の中間部に接合されている。この吊り材６４によって、支持梁４０が支持されている。

また、上下方向の隣り合う支持梁４０同士も吊り材６４によって連結されている。これにより、各支持梁４０が、吊り材６４を介して頂部梁６０に支持されている。なお、本実施形態では、平面視にて制振壁５０の幅方向の両側に、一対の吊り材６４が配置されている。

（作用）
次に、第一実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る構造物１０の中央部には、吹抜け空間２０が形成されている。吹抜け空間２０の各コーナー部２０Ｃは、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙによって形成されている。

コーナー部２０Ｃにおける第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとには、上下の支持梁４０が架設されている。また、上下の支持梁４０には、制振壁５０が連結されている。この制振壁５０が、地震時に降伏することにより、振動エネルギーが吸収される。したがって、構造物１０の制振性能が向上する。

ここで、制振壁５０を支持する支持梁４０は、前述したように、コーナー部２０Ｃにおける第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙに斜め（火打ち状）に架設されている。これにより、例えば、矢印Ｘ方向に互いに対向する第一架構３０Ｘに支持梁４０を架設する場合と比較して、支持梁４０のスパン（支持スパン）を短くすることができる。したがって、制振壁５０の重量による支持梁４０のたわみ量を低減することができる。

さらに、支持梁４０は、吊り材６４を介して頂部梁６０に支持されている。これにより、支持梁４０のたわみ量がさらに低減される。

また、コーナー部２０Ｃを形成する第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙに支持梁４０を斜めに架設することにより、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙの一体性が高められる。これにより、構造物１０の耐震性能が向上する。また、地震時における吹抜け空間２０の変形が抑制される。

さらに、制振壁５０は、吹抜け空間２０に配置されている。このように吹抜け空間２０に制振壁５０を配置することにより、構造物１０の内部スペースの有効利用を図ることができる。

しかも、支持梁４０及び制振壁５０の施工は、基本的に吹抜け空間２０で行うことができる。したがって、構造物１０の内部スペースを利用しながら、支持梁４０及び制振壁５０によって構造物１０を補強することができる。また、支持梁４０及び制振壁５０のメンテナンス性も向上する。

（第二実施形態）
次に、第二実施形態について説明する。なお、第二実施形態において、第一実施形態と同じ構成の部材等には、同符号を付して説明を適宜省略する。

図３には、本実施形態に係る構造物５５の所定階が示されている。この構造物５５は、吹抜け空間２０の両側（矢印Ｙ方向の両側）に配置される一対の架構３０Ｘと、吹抜け空間２０の両側（矢印Ｘ方向の両側）に配置される一対の架構３０Ｙとを備えている。

一対の架構３０Ｘは、吹抜け空間２０を挟んで所定方向（矢印Ｙ方向）に互いに対向して配置されている。この一対の架構３０Ｘには、上下の支持梁５６が架設されている。上下の支持梁５６は、吹抜け空間２０を所定方向に横切るように配置されている。また、上下の支持梁５６は、一対の架構３０Ｘの柱１２に架設されている。この上下の支持梁５６には、制振壁５０が連結されている。制振壁５０は、吹抜け空間２０に配置されている。

一対の架構３０Ｙは、吹抜け空間２０を挟んで所定方向（矢印Ｘ方向）に互いに対向して配置されている。の一対の架構３０Ｙには、上下の支持梁５８が架設されている。上下の支持梁５８は、吹抜け空間２０を所定方向に横切るように配置されている。また、支持梁５８は、一対の架構３０Ｙの柱１２に架設されている。この上下の支持梁５８には、制振壁５０が連結されている。制振壁５０は、吹抜け空間２０に配置されている。

なお、支持梁５６と支持梁５８とは、吹抜け空間２０内において、平面視にて十字状に交差（接合）されている。また、一対の架構３０Ｘは、一対の第一架構及び第二架構の一例である。また、一対の架構３０Ｙは、一対の第一架構及び第二架構の一例である。

（作用）
次に、第二実施形態の作用について説明する。

本実施形態に係る構造物５５によれば、一対の架構３０Ｘは、吹抜け空間２０の両側に配置される。この一対の架構３０Ｘには、上下の支持梁５６が架設される。また、上下の支持梁５６には、制振壁５０が連結される。これにより、構造物５５の制振性能が向上する。

また、制振壁５０は、吹抜け空間２０に配置されている。このように吹抜け空間２０に制振壁５０を配置することにより、構造物５５の内部スペースの有効利用を図ることができる。

さらに、吹抜け空間２０内において、支持梁５６と支持梁５８とを十字状に接合することにより、支持梁５６，５８のたわみ量が低減されるとともに、地震時における吹抜け空間２０の変形が抑制される。

なお、図４に示される変形例のように、隣り合う支持梁５６と支持梁５８とに斜めに支持梁５９を架設し、当該支持梁５９に制振壁５０を連結することも可能である。この場合、支持梁５９のスパン（支持スパン）が短くなるため、支持梁５９のたわみ量が低減される。

また、支持梁５６，５８，５９は、上記第一実施形態と同様に、吊り材によって支持しても良い。

（変形例）
次に、上記第一実施形態及び第二実施形態の変形例について説明する。なお、以下では、第一実施形態を例に各種の変形例について説明するが、これらの変形例は第二実施形態にも適宜適用可能である。

上記第一実施形態では、支持梁４０が吊り材６４を介して頂部梁６０に支持されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、図５に示されるように、支持梁４０は、当該支持梁４０の設置階ＦＡよりも上階ＦＢの梁１４等の躯体に、斜めの吊り材６５を介して支持させても良い。また、吊り材６４は、適宜省略可能である。

また、図６に示される変形例のように、制振壁５０の設置階ＦＡよりも上階ＦＢを、高剛性階ＦＢ１としても良い。高剛性階ＦＢ１は、制振壁５０の設置階ＦＡよりも、剛性が高くされている。

具体的には、構造物１０の最上階は、高剛性階ＦＢ１とされている。この高剛性階ＦＢ１は、ブレース６６や間柱６８等の耐震部材によって適宜補強されている。これにより、高剛性階ＦＢ１の剛性が、制振壁５０の設置階ＦＡよりも高くされている。

この結果、地震時に構造物１０が曲げ変形したときに、高剛性階ＦＢ１の曲げ戻し作用によって制振壁５０の設置階ＦＡの層間変形量が大きくなる。したがって、制振壁５０に制振性能を効率的に発揮させることができる。なお、ここでいう高剛性階ＦＢ１の剛性とは、せん断剛性や曲げ剛性を意味する。

なお、高剛性階ＦＢ１は、構造物１０の最上階に限らず、制振壁５０の設置階ＦＡよりも上階に設定することができる。

次に、上記第一実施形態では、吹抜け空間２０の一辺が複数の第一架構３０Ｘによって形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。吹抜け空間２０の一辺は、少なくとも１つの第一架構３０Ｘによって形成することができる。これと同様に、上記実施形態では、吹抜け空間２０の他辺が複数の第二架構３０Ｙによって形成されるが、上記実施形態はこれに限らない。吹抜け空間２０の他辺は、少なくとも１つの第二架構３０Ｙによって形成することができる。

また、上記第一実施形態では、吹抜け空間２０が平面視にて正方形状に形成されるが、吹抜け空間は、平面視にて長方形状であっても良い。また、吹抜け空間２０は、平面視にて矩形状に限らず、三角形状や五角形状の多角形状であっても良い。さらに、吹抜け空間は、構造物１０における所定の複数階に適宜設けることができる。

また、上記第一実施形態では、吹抜け空間２０のコーナー部２０Ｃを形成する第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙに支持梁４０が架設されるが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、図７（Ａ）には、平面視にてコの字状に形成された構造物７０が示されている。この構造物７０は、その中央部に２つのコーナー部７０Ｃを有している。各コーナー部７０Ｃは、第一架構７０Ｘ及び第二架構７０Ｙによって形成されている。これらの第一架構７０Ｘと第二架構７０Ｙとに、制振壁５０を支持する支持梁４０を架設しても良い。

また、例えば、図７（Ｂ）には、平面視にてＬ字状に形成された構造物８０が示されている。この構造物８０は、１つのコーナー部８０Ｃを有している。このコーナー部８０Ｃは、第一架構８０Ｘ及び第二架構８０Ｙによって形成されている。これらの第一架構８０Ｘ及び第二架構８０Ｙに、制振壁５０を支持する支持梁４０を架設しても良い。

また、上記第一実施形態では、平面視にて、第一架構３０Ｘと第二架構３０Ｙとが成す角度が直交又は略直交とされるが、上記実施形態はこれに限らない。第一架構と第二架構とが成す角度は適宜変更であり、例えば、鈍角であっても良いし、鋭角であっても良い。つまり、第一架構と第二架構とは互い交差する方向に沿って配置されており、コーナー部を形成していれば良い。

また、上記第一実施形態では、支持梁４０が第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙの梁１４に架設されるが、上記実施形態はこれに限らない。支持梁は、例えば、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙの柱１２に架設されても良い。

また、支持梁４０を跳出しスラブ１８に接合し、支持梁４０の軸力や曲げを補剛しても良い。これにより、例えば、支持梁４０を梁１４に固定するアンカー部材４２の本数を低減することができる。また、跳出しスラブ１８は、適宜省略可能である。

また、上記第一実施形態では、吹抜け空間２０に複数の制振壁５０が設置されるが、上記実施形態はこれに限らない。吹抜け空間２０には、少なくとも一つの制振壁５０を設置することができる。また、図８に示されるように、１つの制振壁５２を構造物１０の複数階（複数の設置階ＦＡ）に亘って配置することも可能である。なお、図８に示される例では、制振壁５２が鉄骨架台５４を介して上下の支持梁４０に連結されている。

また、図９に示される変形例のように、上下の支持梁９０の梁成を高くしても良い。この場合、支持梁９０のたわみ量が低減されるため、上下の支持梁９０を支持する吊り材を省略し易くなる。これと同様に、図１０に示される変形例のように、複数階に亘る制振壁５２を支持する支持梁９０の梁成を高くすることも可能である。

また、上記第一実施形態では、上下の支持梁４０に制振壁５０が連結されるが、上記実施形態はこれに限らない。上下の支持梁４０には、制振壁及び制振ダンパ（オイルダンパー及びアンボンドブレースを含む）等の制振部材、又は耐震壁及びブレース等の耐震部材を連結しても良い。また、上下の支持梁４０には、制振部材及び耐震部材を適宜組み合わせて連結しても良い。

また、制振部材及び耐震部材は、構造物１０の変形モードに応じて適宜設けることができる。例えば、曲げ変形が卓越するような構造物では、構造物の下層階に制振壁等を集中的に配置することにより、制振効果を高めることができる。また、例えば、構造物の同じ階に、履歴系ダンパ及び速度依存系ダンパ等の制振ダンパを適切に混在させ、大地震時と中小地震時の双方に効果を発揮させても良い。

また、上記第一実施形態では、支持梁４０が鉄骨造とされるが、支持梁は、例えば、鉄筋コンクリート造や鉄筋鉄骨コンクリート造等であっても良い。

また、上記第一実施形態では、第一架構３０Ｘ及び第二架構３０Ｙが鉄筋コンクリート造とされるが、第一架構及び第二架構は、鉄筋鉄骨コンクリート造や鉄骨造とされても良い。

さらに、上記実施形態は、既存構造物の耐震補強、制振補強等に限らず、新築構造物にも適宜適用可能である。

以上、本発明の一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限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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。

１０ 構造物
２０ 空間
２０Ｃ コーナー部
３０Ｘ 第一架構
３０Ｙ 第二架構
４０ 支持梁
５０ 制振壁（制振部材）
５２ 制振壁（制振部材）
５５ 構造物
５６ 支持梁
５８ 支持梁
６４ 吊り材
６５ 吊り材
７０ 構造物
７０Ｃ コーナー部
７０Ｘ 第一架構
７０Ｙ 第二架構
８０ 構造物
８０Ｃ コーナー部
８０Ｘ 第一架構
８０Ｙ 第二架構
ＦＡ 設置階
ＦＢ１ 高剛性階

Claims (5)

1. コーナー部を形成する第一架構及び第二架構と、
   前記コーナー部における前記第一架構と前記第二架構とに架設される上下の支持梁と、
   前記第一架構及び前記第二架構から離れた状態で、上下の前記支持梁に連結される耐震部材又は制振部材と、
   を備える構造物。
2. 外周部に前記第一架構及び前記第二架構が配置される吹抜け空間を備え、
   前記耐震部材又は前記制振部材は、前記吹抜け空間に配置される、
   請求項１に記載の構造物。
3. 吹抜け空間を挟んで互いに対向する一対の第一架構及び第二架構と、
   前記一対の第一架構及び第二架構に架設される上下の支持梁と、
   前記吹抜け空間に配置され、前記第一架構及び前記第二架構から離れた状態で、前記上下の支持梁に連結される耐震部材又は制振部材と、
   を備える構造物。
4. 前記支持梁を支持する吊り材を備える、
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の構造物。
5. 前記耐震部材又は前記制振部材の設置階よりも上階に設けられ、前記設置階よりも剛性が高い高剛性階を備える、
   請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の構造物。

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