JP7363000B2 - 建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物に関する。

下記特許文献１には、既存建物の下部側の柱に接して設けられた腰壁と、既存建物の上部側の既存梁に一体に垂設された垂れ壁との間に、ダンパーを設置した免震改修工事における免震材料取付部の構造が示されている。

特開２０１１－１３７３０９号公報

上記特許文献１の建物では、腰壁が接する柱は補剛され剛性が高くなる。しかし一方で、腰壁が接しない柱の剛性は変わらない。このため、建物の剛性バランスに偏りが生じ易い。剛性バランスに偏りが生じると、地震時に建物が捩れ変形する虞がある。

本発明は上記事実を考慮して、剛性バランスに偏りが生じ難い建物を提供することを目的とする。

請求項１の建物は、下部構造体と、前記下部構造体の最上階の柱と、前記最上階の柱の上端面に設置された免震装置と、前記免震装置に支持された上部構造体と、前記最上階の柱の上部間に架け渡された上梁と、前記最上階の柱の下部間に架け渡された下梁と、前記上梁及び前記下梁に接合され前記柱と間隔を空けて設けられた壁体と、前記上梁及び前記上部構造体に連結されたダンパーと、を有する。

請求項１の建物では、上部構造体が免震装置によって免震支持されている。下部構造体の柱間には上梁が架け渡されており、この上梁と上部構造体とがダンパーによって連結されている。これにより地震時において建物に減衰が付加される。

また、上梁は柱間に架け渡されているため、ダンパーの取付部として必要な剛性を確保できる。一方、壁体は柱と離間して配置されているため、柱の剛性は高められ難い。これにより、例えば壁体が柱と接する構成と比較して、建物の剛性バランスに偏りが生じ難い。
請求項２の建物は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の下部構造体と、前記下部構造体の柱と、前記柱の上端面に設置された免震装置と、前記免震装置に支持された上部構造体と、前記柱間に架け渡され、最も上方に位置する構造躯体としての鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の下梁と、前記下梁の上方において前記柱の上部間に架け渡された鉄骨製の繋ぎ梁としての上梁と、前記上梁及び前記下梁に接合され前記柱と間隔を空けて設けられた壁体と、前記上梁及び前記上部構造体に連結されたダンパーと、を有する。

請求項３の建物は、請求項１又は請求項２の建物において、前記壁体は、面材と開口部とが上下方向及び横方向へ交互に配置されて形成されている。

請求項３の建物では、壁体に開口部が形成されている。このため壁体に囲まれた部分に排煙性能を確保することができる。また、開口部と面材とが上下方向及び横方向へ交互に配置されているため、壁体の意匠性を高めることができる。

請求項４の建物は、請求項１又は請求項２の建物において、前記ダンパーは、減衰コマである。

請求項４の建物では、ダンパーを減衰コマによって形成している。減衰コマは、上部構造体と下部構造体との間の微小な軸方向運動をコマの回転運動に変えて増幅し、増幅した運動に対して減衰力を発揮する。このため変形が小さい段階から地震エネルギーを吸収できる。
一態様の建物は、前記下部構造体は鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造であり、前記下梁は建物の構造躯体としての梁であり、前記上梁は前記最上階の柱を繋ぐ鉄骨製の繋ぎ梁である。
請求項５の建物は、請求項１又は請求項２に記載の建物において、前記下部構造体と前記上部構造体とが所定の変位以上相対移動した際に、塑性変形して減衰力を発揮する衝突緩衝材を有する。

本発明に係る建物によると、剛性バランスに偏りが生じ難い。

本発明の実施形態に係る建物を示す立面図である。 本発明の実施形態に係る建物における壁体を鉄筋コンクリート製とした変形例を示す立面図である。

以下、本発明に係る建物１０の実施形態について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。なお、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。また、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

（建物）
本発明の実施形態に係る建物１０は、下部構造体２０の上部に免震装置３０を介して上部構造体４０が載置された、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の免震構造物である。なお、「鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造」とは、柱梁架構（後述する柱２２、下梁２４、柱４２、梁４４を含む架構）が鉄筋コンクリート製又は鉄骨鉄筋コンクリート製であることを示している。

免震装置３０は、下部構造体２０における最上階の柱２２の上端面に載置され固定されている。また、免震装置３０には、上部構造体４０の柱４２が載置され固定されている。すなわち建物１０は、所謂柱頭免震構造とされている。

（下梁、上梁）
下部構造体２０において互いに隣接する柱２２の下部間には、鉄筋コンクリート製の下梁２４が架け渡されている。下梁２４は建物１０における構造躯体としての梁である。同様に、上部構造体４０に互いに隣接する柱４２の下部間には、構造躯体としての梁４４が架け渡されている。

また、下部構造体２０において互いに隣接する柱２２の上部間には、Ｈ型鋼の上梁２６が架け渡されている。上梁２６は、柱２２の上部同士を繋ぐ繋ぎ梁であり、下梁２４と平行に配置される。また、上梁２６は、建物１０において後述する免震ダンパー５０の取付部とされている。

なお、上梁２６は、建物１０の剛性バランスを考慮して、免震ダンパー５０が設置される部分以外の部分に設けることもできる。また、上梁２６は、鉄筋コンクリート製や、鉄骨鉄筋コンクリート製としてもよい。

（壁体）
下梁２４と上梁２６との間には、耐震壁としての壁体８０が設けられている。壁体８０は、下梁２４及び上梁２６に接合され、両側の柱２２とそれぞれ間隔（図１に示すスリットＶ）を空けて設けられている。

壁体８０は、下梁２４の延設方向に沿って定ピッチで配置された縦材８２と、隣接する縦材８２間に架け渡され、上下方向に定ピッチで配置された横材８４と、を含んで構成されている。

また、縦材８２と横材８４とで囲まれる部分には、下梁２４の延設方向及び上下方向に沿う面材４６と、開口部Ｈと、が上下方向及び横方向（下梁２４の延設方向）へ交互に配置されている。

これにより、壁体８０は、縦材８２と横材８４とによって格子状に形成され、さらに、格子を構成する各々の枠体の中に、面材８６が市松模様状に配置された構成とされている。

（免震ダンパー）
下部構造体２０の上梁２６及び上部構造体４０の梁４４には、免震ダンパー５０が連結されている。換言すると、上梁２６と梁４４とは、免震ダンパー５０を介して互いに連結されている。免震ダンパー５０は、本発明におけるダンパーの一例である。

具体的には、上梁２６には、上梁２６の上方へ突出する受け部材２６Ａが接合されている。また、梁４４には、梁４４の下方へ突出する受け部材４４Ａが接合されている。これらの受け部材２６Ａ、４４Ａに、それぞれ免震ダンパー５０のロッド５２及びシリンダー５４の端部が接合されている。

免震ダンパー５０は、増幅機構付き減衰装置（所謂減衰コマ）とされている。免震ダンパー５０においては、ロッド５２の軸運動を、シリンダー５４内部の増幅部（不図示）において、速度が増幅された回転運動に変換する。また、シリンダー５４内部の減衰部（不図示）において、回転体（コマ）とシリンダーとの間に粘性抵抗を生じさせ、減衰力を発揮する。

なお、受け部材２６Ａ、４４Ａはそれぞれ鋼材を用いて形成され、適宜補強リブなどを配置して補剛されている。受け部材２６Ａと上梁２６との接合部、受け部材４４Ａと梁４４との接合部はそれぞれ、受け部材２６Ａ、４４Ａが免震ダンパー５０を変形させた際に、免震ダンパー５０から受ける反力によって耐力上有害な変形をしない程度の強度（曲げ剛性）を備えている。

（衝突緩衝材）
下部構造体２０の上梁２６には、衝突緩衝材６０が設けられている。衝突緩衝材６０は、下部構造体２０と上部構造体４０とが所定の変位以上相対移動した際に、塑性変形して減衰力を発揮する。

具体的には、上梁２６には、上梁２６の上方へ突出する受け部材２６Ｂが接合されている。この受け部材２６Ｂの両側（上梁２６の軸方向に沿う両側）に、衝突緩衝材６０が接合されている。また、梁４４には、梁４４の下方へ突出する受け部材４４Ｂが接合されている。さらに、受け部材２６Ｂから見て受け部材４４Ｂの反対側には、上述した受け部材４４Ａが配置されている。受け部材４４Ａには当て部材４４Ｃが接合されている。

衝突緩衝材６０と受け部材４４Ｂとの離隔距離Ｌ１は、衝突緩衝材６０と当て部材４４Ｃとの離隔距離Ｌ２と、略同一とされている。なお、離隔距離Ｌ１、Ｌ２は平常時（地震時以外の時）の寸法である。

（作用・効果）
本発明の実施形態に係る建物１０では、図１に示すように、上部構造体４０が免震装置３０によって免震支持されている。下部構造体２０の柱２２間には、繋ぎ梁としての上梁２６が架け渡されており、この上梁２６と上部構造体４０における梁４４とが免震ダンパー５０によって連結されている。これにより地震時に下部構造体２０と上部構造体４０間の振動が減衰される。

また、上梁２６は、構造躯体である柱２２間に架け渡されているため、免震ダンパー５０の取付部として必要な剛性を確保できる。一方、壁体８０は柱２２と離間して（スリットＶを介して）配置されているため、柱２２の剛性は高められ難い。これにより、例えば壁体８０が柱２２と接する構成と比較して、建物１０の剛性バランスに偏りが生じ難い。

なお、上梁２６及び下梁２４には、耐震壁としての壁体８０が接合されている。このため、建物１０が層間変位しようとした際に、上梁２６及び下梁２４から壁体８０へ水平力が伝達される。このとき、壁体８０における面材４６が引張力に抵抗することで、層間変位を抑制する。これにより壁体８０は耐震性能を発揮する。

また、壁体８０には開口部Ｈが形成されている。このため壁体８０に囲まれた部分に排煙性能を確保することができる。すなわち、平面プランにおいて壁体８０に囲まれた空間が、閉塞空間とならず、通気性が確保される。このため火災時における排煙経路を確保できる。これにより、例えば消火設備を簡易的な構成とすることができる。

また、壁体８０においては、開口部Ｈと面材４６とが上下方向及び横方向へ交互に配置され、市松模様状に形成されているため、壁体８０の意匠性を高めることができる。さらに、壁体８０で隔てられた空間を、開口部Ｈを介して相互に視認できる。これにより空間に開放性を与えることができる。

また、建物１０においては、免震ダンパー５０を減衰コマによって形成している。減衰コマは、上部構造体４０と下部構造体２０との微小な軸方向運動をコマの回転運動に換えて増幅し、増幅した変形に対して減衰力を発揮する。このため変形が小さい段階から地震エネルギーを吸収できる。

また、建物１０においては、衝突緩衝材６０が設けられている。これにより、下部構造体２０と上部構造体４０とが所定の変位以上相対移動した際に、衝突緩衝材６０が塑性変形して減衰力を発揮することができる。このため、衝突緩衝材６０がない構成と比較して、地震エネルギーを吸収し易い。

なお、以上の説明においては、柱２２間に上梁２６、壁体８０を配置し、下部構造体２０と上部構造体４０との間に免震ダンパー５０及び衝突緩衝材６０を配置した例、つまり、図１に示すＸ方向の揺れに対して耐震性能を発揮できる構成について説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばＸ方向に加えて、このＸ方向と交わる方向（例えば直交する方向）においても同様の構成を適用することができる。これにより、複数方向の揺れに対して耐震性能を発揮できる。

また、本実施形態においては、免震ダンパー５０が上部構造体４０における梁４４と連結されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば免震ダンパー５０は、上部構造体４０におけるスラブ等と連結してもよい。スラブと連結しても、振動減衰効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、格子状の壁体８０を用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図２に示す壁体７０のように、上梁２６及び下梁２４に接合し、柱２２と離間した鉄筋コンクリート製の壁を用いてもよい。壁体８０は、耐力壁としてもよいし、構造耐力上の雑壁としてもよい。このような構成においても、建物１０の耐震性能を高めつつ、剛性バランスに偏りを生じ難くさせる効果を得ることができる。

また、本実施形態においては、免震ダンパー５０を減衰コマによって形成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば免震ダンパー５０は、回転運動を伴わない油圧式ダンパー等としてもよい。このように、本発明は様々な態様で実施できる。

１０ 建物
２０ 下部構造体
２２ 柱
２４ 下梁
２６ 上梁
３０ 免震装置
４０ 上部構造体
５０ 免震ダンパー（ダンパー）
８０ 壁体
８６ 面材
Ｈ 開口部

Claims (5)

1. 下部構造体と、
   前記下部構造体の最上階の柱と、
   前記最上階の柱の上端面に設置された免震装置と、
   前記免震装置に支持された上部構造体と、
   前記最上階の柱の上部間に架け渡された上梁と、
   前記最上階の柱の下部間に架け渡された下梁と、
   前記上梁及び前記下梁に接合され前記柱と間隔を空けて設けられた壁体と、
   前記上梁及び前記上部構造体に連結されたダンパーと、
   を有する建物。
2. 鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の下部構造体と、
   前記下部構造体の柱と、
   前記柱の上端面に設置された免震装置と、
   前記免震装置に支持された上部構造体と、
   前記柱間に架け渡され、最も上方に位置する構造躯体としての鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の下梁と、
   前記下梁の上方において前記柱の上部間に架け渡された鉄骨製の繋ぎ梁としての上梁と、
   前記上梁及び前記下梁に接合され前記柱と間隔を空けて設けられた壁体と、
   前記上梁及び前記上部構造体に連結されたダンパーと、
   を有する建物。
3. 前記壁体は、面材と開口部とが上下方向及び横方向へ交互に配置されて形成されている、請求項１又は請求項２に記載の建物。
4. 前記ダンパーは、減衰コマである、請求項１又は請求項２に記載の建物。
5. 前記下部構造体と前記上部構造体とが所定の変位以上相対移動した際に、塑性変形して減衰力を発揮する衝突緩衝材を有する、
   請求項１又は請求項２に記載の建物。