JP7094869B2 - Seismic retrofitting structure - Google Patents
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Description
本発明は、建物の鉛直構面に耐震要素や減衰機構を設けて建物を補強する耐震補強構造に関する。 The present invention relates to a seismic retrofitting structure for reinforcing a building by providing seismic elements and damping mechanisms on the vertical structure surface of the building.
特許文献1には、耐震要素としての補剛ブレースが建物の最下層階を除く各階の鉛直構面に配置され、層間変形に減衰力を付与する減衰機構としてのオイルダンパーが、最下層階の鉛直構面に配置される建物の耐震補強構造が開示されている。
この耐震補強構造では、最下層階を除く各階に配置した耐震要素としての補剛ブレースにて最下層階を除く各階の剛性を高めて層間変形を抑え、その分、層間変形が大きくなる最下層階のオイルダンパーで集中的に振動を減衰することができるので、減衰機構としてのオイルダンパーを各階の鉛直構面に配置するのに比べて、コストを抑えて効率良く建物を補強することができる。
In
In this seismic retrofit structure, the rigidity of each floor except the lowest floor is increased by the stiffening brace as a seismic element placed on each floor except the lowest floor to suppress the interlayer deformation, and the interlayer deformation becomes larger by that amount. Since vibrations can be dampened intensively with the oil dampers on the floors, it is possible to reduce costs and efficiently reinforce buildings compared to arranging oil dampers as damping mechanisms on the vertical structure surface of each floor. ..
しかしながら、特許文献1の耐震補強構造では、補剛ブレースにて建物の最下層階を除く各階の剛性が高まり、建物の固有周期が大きく変わることになる。そのため、地震時等に生じる柱軸力も大きくなり、柱の補強等の工事も必要になる可能性がある。
However, in the seismic retrofitting structure of
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら建物の耐震性能を効果的に向上できる耐震補強構造を提供する点にある。 In view of this situation, a main object of the present invention is to provide a seismic retrofitting structure capable of effectively improving the seismic performance of a building while suppressing an increase in column axial force generated at the time of an earthquake or the like as much as possible.
本発明の第1特徴構成は、所定のギャップ量以下の層間変形に対して作用せずに前記ギャップ量を超える層間変形に対して作用するギャップ付き耐震要素が建物の鉛直構面に配置され、
層間変形に減衰力を付与する減衰機構が、前記ギャップ付き耐震要素が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置され、
前記ギャップ付き耐震要素は、前記減衰機構が配置されない階に配置され、
前記減衰機構は、前記ギャップ付き耐震要素が配置されない階に配置され、
前記ギャップ付き耐震要素が配置されて前記減衰機構が配置されない階と前記減衰機構が配置されて前記ギャップ付き耐震要素が配置されない階とが、建物の一層毎に交互に配置される点にある。
In the first characteristic configuration of the present invention, a seismic element with a gap that does not act on the interlayer deformation of a predetermined gap amount or less but acts on the interlayer deformation exceeding the gap amount is arranged on the vertical structural surface of the building.
A damping mechanism that applies damping force to the inter-story deformation is arranged on a vertical structure surface different from the vertical structure surface on which the seismic element with a gap is arranged.
The gapped seismic element is located on a floor where the damping mechanism is not located.
The damping mechanism is located on a floor where the gapped seismic element is not located .
The floor where the seismic element with a gap is arranged and the damping mechanism is not arranged and the floor where the damping mechanism is arranged and the seismic element with a gap is not arranged are alternately arranged for each layer of the building .
本構成によれば、ギャップ付き耐震要素と減衰機構の組み合わせを採用することで、各階の層間変形がギャップ量以下となる中地震時までは、建物の剛性を高めない状態(固有振動周期を変更しない状態)で、減衰機構にて地震エネルギーを吸収することができる。
そして、少なくとも一部の階の層間変形がギャップ量を超える大地震時には、層間変形がギャップ量を超える一部の階だけのギャップ付き耐震要素にて、その一部の階だけの層間変形を阻止しながら、減衰機構にて地震エネルギーを吸収することができる。
よって、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら建物の耐震性能を効果的に向上することができる。
更に、本構成によれば、ギャップ付き耐震要素と減衰機構とが建物の一層毎に交互に配置されるので、地震時における建物の上下方向での挙動が揃い易く、建物の上下方向の一部が地震時の弱点になるのを回避しながら、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
According to this configuration, by adopting a combination of a seismic element with a gap and a damping mechanism, the rigidity of the building is not increased (natural vibration cycle is changed) until a medium earthquake when the interlayer deformation of each floor is less than the gap amount. The seismic energy can be absorbed by the damping mechanism.
Then, in the event of a large earthquake in which the interlayer deformation of at least some floors exceeds the gap amount, the inter-story deformation of only some floors is prevented by the seismic element with gaps of only some floors whose interlayer deformation exceeds the gap amount. At the same time, the seismic energy can be absorbed by the damping mechanism.
Therefore, it is possible to effectively improve the seismic performance of the building while suppressing the increase in column axial force generated at the time of an earthquake as much as possible.
Further, according to this configuration, seismic elements with gaps and damping mechanisms are alternately arranged for each layer of the building, so that the behavior of the building in the vertical direction at the time of an earthquake can be easily aligned, and a part of the building in the vertical direction. It is possible to improve seismic performance more effectively while avoiding becoming a weak point in the event of an earthquake.
複数の前記ギャップ付き耐震要素が、建物の上層側に集中配置され、
複数の前記減衰機構が、建物の下層側に集中配置されてもよい。
The plurality of seismic elements with gaps are centrally arranged on the upper side of the building.
The plurality of damping mechanisms may be centrally arranged on the lower layer side of the building.
本構成によれば、地震エネルギーの入力が余り増えない建物の上層側にギャップ付き耐震要素が集中配置され、エネルギー吸収効率の高い建物の下層側に複数の減衰機構が集中配置されるので、ギャップ付き耐震要素にて上層側の各階の層間変形をギャップ量以下に抑えながら減衰機構にて地震エネルギーを効率良く吸収することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。 According to this configuration, seismic elements with gaps are centrally arranged on the upper layer side of the building where the input of seismic energy does not increase so much, and multiple damping mechanisms are centrally arranged on the lower layer side of the building with high energy absorption efficiency. Seismic energy can be efficiently absorbed by the damping mechanism while suppressing the inter-story deformation of each floor on the upper layer side to less than the gap amount by the seismic element, and the seismic performance can be further improved.
前記ギャップ付き耐震要素と前記減衰機構とが、建物の同一階に配置されてもよい。 The seismic element with a gap and the damping mechanism may be arranged on the same floor of the building.
本構成によれば、ギャップ付き耐震要素と減衰機構とが、建物の同一階に配置されるので、建物応答に占める高次モードの影響が大きい場合等に、ギャップ付き耐震要素と減衰機構とが配置される各階で、ギャップ付き耐震要素による耐震作用と減衰機構による耐震作用の双方を享受することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。 According to this configuration, since the seismic element with a gap and the damping mechanism are arranged on the same floor of the building, the seismic element with a gap and the damping mechanism can be used when the influence of the higher-order mode on the building response is large. On each floor where it is placed, it is possible to enjoy both the seismic action of the seismic element with a gap and the seismic action of the damping mechanism, and the seismic performance can be further improved.
本発明の耐震補強構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第1実施形態〕
この耐震補強構造は、図1に示すように、所定のギャップ量G(図2参照)以下の層間変形に対して作用せずに当該ギャップ量Gを超える層間変形に対して作用するギャップ付き耐震要素10が、建物1の複数階の鉛直構面に配置される。また、建物1の層間変形に減衰力を付与する減衰機構20が、建物1におけるギャップ付き耐震要素10が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置される。なお、建物1の鉛直構面とは、左右方向(構面内水平方向)で隣接する一対の柱2と上下方向(構面内鉛直方向)で隣接する一対の梁3とで囲まれた鉛直な矩形状の面である。
An embodiment of the seismic retrofitting structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, this seismic retrofitting structure does not act on interlayer deformations having a predetermined gap amount G (see FIG. 2) or less, but acts on interlayer deformations exceeding the gap amount G. The
図1に示すように、減衰機構20は、例えば、建物1の鉛直構面における上下で隣接する梁3の一方側等にV字状等の鋼材製の枠体21を設置するとともに、当該枠体21の先端部等と柱2との間にダンパー22等を設置して構成される。ダンパー22としては、建物1の層間変形における変形速度に減衰力を付与する速度依存型のオイルダンパーや粘性ダンパー、建物1の層間変形における変位に減衰力を付与する変位依存型の履歴系ダンパー(鉛ダンパー等)等の各種のものを適宜に用いることができる。
As shown in FIG. 1, in the
ギャップ付き耐震要素10は、詳細は後述するが、例えば、建物1の鉛直構面に斜めに配置される鋼材製等のブレース材11の一端側等を、ギャップ量Gに対応する所定範囲で左右方向に移動自在に取り付けて構成することができる。
The details of the
このように、ギャップ付き耐震要素10と減衰機構20とを組み合わせることで、建物1の各階の層間変形がギャップ量G(図2参照)以下となる中地震時までは、建物1の剛性を高めない状態(固有周期を変更しない状態)で、減衰機構20にて地震エネルギーを吸収することができる。そして、少なくとも一部の階の層間変形がギャップ量Gを超える大地震時には、層間変形がギャップ量Gを超える一部の階だけのギャップ付き耐震要素10を作用させて、その一部の階だけの層間変形を阻止することで、柱2に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら、減衰機構20にて地震エネルギーを吸収することができる。
よって、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら、建物1の耐震性能を効果的に向上することができる。
In this way, by combining the
Therefore, it is possible to effectively improve the seismic performance of the
耐震補強の対象とする建物1としては、既存建物と新設建物のいずれであってもよいが、この耐震補強構造は、前述の如く、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら、減衰機構20にて地震エネルギーを吸収することができるので、既存建物に対してギャップ付き耐震要素10と減衰機構20を追加的に配置して既存建物を耐震補強する耐震補強工法に好適に用いることができる。
The
この第1実施形態では、図1に示すように、地震エネルギーの入力が余り増えない建物1の上層側1Aにギャップ付き耐震要素10が集中配置され、エネルギー吸収効率の高い建物1の下層側1Bに減衰機構20が集中配置される。図示例では、建物1の上層側1Aとして8階以上の各階に2つ(複数の一例)のギャップ付き耐震要素10が配置され、建物1の下層側1Bとして7階以下の各階に2つ(複数の一例)の減衰機構20が配置されており、上層側1Aの階数が下層側1Bの階数より多く、ギャップ付き耐震要素10が減衰機構20より多くなっている。ちなみに、これとは逆に減衰機構20がギャップ付き耐震要素10より多くなっていてもよく、また、減衰機構20とギャップ付き耐震要素10とが同数等であってもよい。
このような構成により、ギャップ付き耐震要素10にて上層側1Aの各階の層間変形をギャップ量G以下に抑えながら減衰機構20にて地震エネルギーを効率良く吸収することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
In this first embodiment, as shown in FIG. 1,
With such a configuration, the
なお、図示例では、ギャップ付き耐震要素10や減衰機構20が、建物1の左右方向で同じ位置となるように各階において左右方向で間隔を空けて配置されているが、ギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の各階における配置は適宜変更が可能である。
例えば、ギャップ付き耐震要素10や減衰機構20が、上下で隣接する階の間で建物1の左右方向で異なる位置となるように各階に配置されてもよく、また、各階において左右方向で隣接して配置されてもよい。
更に、各階におけるギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の設置数は適宜変更可能であり、建物1全体におけるギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の設置数も適宜変更可能である。
また、例えば、減衰機構20が配置される下層側1Bの一部の階の梁を撤去して地震時等に層間変形を生じ易くし、その層間変形を生じ易くした階に他よりも減衰能力の大きな減衰機構20を配置してもよい。
In the illustrated example, the
For example, the
Further, the number of installed
Further, for example, the beams on a part of the
次に、ギャップ付き耐震要素10の具体的構成について説明を加える。
なお、以下に説明するギャップ付き耐震要素10の構成はあくまで一例であり、耐震補強の対象とする建物1の状態や耐震補強レベル等の各種の事情に応じて適宜の構成を採用することができる。
Next, a specific configuration of the
The configuration of the
図2に示すように、ギャップ付き耐震要素10を構成するのに、建物1の鉛直構面を構成する各柱2の上下中間部の鉛直構面側、及び、各梁3の左右中間部の鉛直構面側の夫々に、ギャップ付きのブレース材11を連結ボルト12で取り付けるための円形の挿通孔(図示省略)を備えた鋼材製の取り付け部13が突出形成される。
そして、建物1の鉛直構面の4隅の仕口部4を跨ぐ状態で4本のブレース材11の両端部が連結ボルト12及びナット(図示省略)にて取り付け部13に取り付けられる。
そのため、地震時等において、そもそも応力集中が生じ易い仕口部4にギャップ付きのブレース材11による応力が追加されるのを回避しながら建物1の鉛直構面を補強することができる。
As shown in FIG. 2, in order to form the
Then, both ends of the four
Therefore, in the event of an earthquake or the like, it is possible to reinforce the vertical structural surface of the
各ブレース材11の下方側の端部には、連結ボルト12のボルト径に対応した孔径の円形のボルト孔11aが形成され、連結ボルト12及びナットにて鉛直構面に直交する軸周りで取り付け部13に回転自在に連結される。
各ブレース材11の上方側の端部には、連結ボルト12が左右方向に沿ってギャップ量Gに対応する所定範囲で左右方向への移動を許容する長孔11bが形成される。そして、各ブレース材11の上方側の端部は、連結ボルト12及びナットにて所定範囲で左右方向に移動自在且つ鉛直構面に直交する軸周りで回転自在に取り付け部13に連結される。
At the lower end of each
At the upper end of each
そのため、ギャップ付き耐震要素10は、それが配置された階の層間変形がギャップ量G以下である場合は、各ブレース材11の上方側の端部の連結ボルト12が長孔11bに沿ってギャップ量Gに対応する所定範囲で左右方向に移動することで、ブレース効果を効かせずに層間変形を適切に許容することができる。
他方、ギャップ付き耐震要素10は、それが配置された階の層間変形がギャップ量Gを超える場合は、各ブレース材11の上方側の端部の連結ボルト12が長孔11bの左右方向の端部に当接して押圧することで、ブレース効果を効かせて層間変形を適切に阻止することができる。
Therefore, in the
On the other hand, in the
〔第2実施形態〕
図3は、第2実施形態の耐震補強構造を示している。この第2実施形態の耐震補強構造は、ギャップ付き耐震要素10及び減衰機構20の配置パターンの別実施形態である。
この第2実施形態の耐震補強構造では、ギャップ付き耐震要素10と減衰機構20とが、建物1の一層毎に交互に配置される。図示例では、建物1の奇数階1Cに2つ(複数の一例)の減衰機構20が配置され、建物1の偶数階1Dに2つ(複数の一例)のギャップ付き耐震要素10が配置される。
そのため、地震時等における建物1の上下方向での挙動が揃い易く、建物1の上下方向の一部が弱点になるのを回避しながら耐震性能を効果的に高めることができる。
なお、上記構成とは逆に、建物1の奇数階1Cにギャップ付き耐震要素10が配置され、建物1の偶数階1Dに減衰機構20が配置されてもよい。また、各階におけるギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の設置数は適宜変更可能であり、建物1全体におけるギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の設置数も適宜変更可能である。
その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるので、同一の構成箇所には同一の番号を付記し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows the seismic retrofitting structure of the second embodiment. The seismic retrofitting structure of the second embodiment is another embodiment of the arrangement pattern of the
In the seismic retrofitting structure of the second embodiment, the
Therefore, the behavior of the
Contrary to the above configuration, the
Since the other configurations are the same as the configurations described in the first embodiment, the same numbers are added to the same configuration parts, and the description thereof will be omitted.
〔第3実施形態〕
図4は、第3実施形態の耐震補強構造を示している。この第3実施形態の耐震補強構造も、ギャップ付き耐震要素10及び減衰機構20の配置パターンの別実施形態である。
この第3実施形態の耐震補強構造では、ギャップ付き耐震要素10と減衰機構20とが、建物1の同一階に配置される。図示例では、建物1の各階における左右方向の異なる鉛直構面にギャップ付き耐震要素10と減衰機構20とが1つずつ配置される。
そのため、建物応答に占める高次モードの影響が大きい場合等に、ギャップ付き耐震要素10と減衰機構20とが配置される建物1の各階で、ギャップ付き耐震要素10による耐震作用と減衰機構20による耐震作用の双方を享受することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
なお、各階におけるギャップ付き耐震要素10と減衰機構20の設置数は、複数ずつや同数以外の互いに異なる数などに適宜変更可能である。また、建物1全体におけるギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の設置数も適宜変更可能である。
その他の構成は、第1実施形態で説明した構成と同一であるので、同一の構成箇所には同一の番号を付記し、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
FIG. 4 shows the seismic retrofitting structure of the third embodiment. The seismic retrofitting structure of the third embodiment is also another embodiment of the arrangement pattern of the
In the seismic retrofitting structure of the third embodiment, the
Therefore, when the influence of the higher-order mode on the building response is large, the seismic action by the
The number of installed
Since the other configurations are the same as the configurations described in the first embodiment, the same numbers are added to the same configuration parts, and the description thereof will be omitted.
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
[Another Embodiment]
Other embodiments of the present invention will be described. The configurations of each embodiment described below are not limited to being applied independently, but can also be applied in combination with the configurations of other embodiments.
(1)前述の実施形態では、ギャップ付き耐震要素10や減衰機構20が、建物1の各階に配置される場合を例に示したが、上層側や下層側や上下中間等、建物1の上下方向の一部の階にギャップ付き耐震要素10や減衰機構20が配置されてもよい。
(1) In the above-described embodiment, the case where the
(2)ギャップ付き耐震要素10や減衰機構20の具体的な構成や配置は、前述の実施形態で示した構成や配置に限らず、各種の構成や配置を適宜に採用することが可能である。
(2) The specific configuration and arrangement of the
1 建物
10 ギャップ付き耐震要素
20 減衰機構
B 建物
1 Building 10 Seismic element with
Claims (1)
層間変形に減衰力を付与する減衰機構が、前記ギャップ付き耐震要素が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置され、
前記ギャップ付き耐震要素は、前記減衰機構が配置されない階に配置され、
前記減衰機構は、前記ギャップ付き耐震要素が配置されない階に配置され、
前記ギャップ付き耐震要素が配置されて前記減衰機構が配置されない階と前記減衰機構が配置されて前記ギャップ付き耐震要素が配置されない階とが、建物の一層毎に交互に配置される建物の耐震補強構造。 Seismic elements with gaps that do not act on inter-story deformation below a predetermined gap but act on inter-story deformation exceeding the gap amount are arranged on the vertical structural surface of the building.
A damping mechanism that applies damping force to the inter-story deformation is arranged on a vertical structure surface different from the vertical structure surface on which the seismic element with a gap is arranged.
The gapped seismic element is located on a floor where the damping mechanism is not located.
The damping mechanism is located on a floor where the gapped seismic element is not located .
The floor where the seismic element with a gap is arranged and the damping mechanism is not arranged and the floor where the damping mechanism is arranged and the seismic element with a gap is not arranged are alternately arranged for each layer of the building. structure.
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