JP7750782B2 - 建物の制振構造 - Google Patents

Description

本発明は、複数の階層を有する建物の制振構造に関する。

従来での建物の制振構造として、複数の階層を有する建物において、２以上の階層に亘るブレースを柱梁架構の前後両側に階層毎にずらしながら配置して構成されており、前記ブレースが、柱側に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるＶ形又は逆Ｖ形に構成されているものが知られている（特許文献１を参照。）。

このような建物の制振構造では、ブレースが２以上の階層に亘るものとなるので、地震や強風による建物の水平振動によりブレースに作用する水平方向の変位量を比較的大きくすることができるので、当該変形ブレースに対して設けた制振ダンパにより建物の振動エネルギを効果的に減衰させることができる。また、このように２以上の階層に亘るブレースを採用するにあたり、そのブレースを柱梁架構の前後両側に階層毎にずらしながら配置することで、各ブレースを省スペースで合理的に配置しながら、各階層に対して確実に制振効果を発揮させることができる。

特開２００１－２８８９２３号公報

特許文献１記載の建物の制振構造では、各ブレースの両端部の夫々を、各階層の柱梁架構における柱梁仕口部に接続している。このことから、他の一般階層よりも階高が大きい特定階層を含む複数の階層を有する建物に適用する場合においても同様に、各ブレースの両端部の夫々を各階層の柱梁架構における柱梁仕口部に接続するものと考えられる。そして、このような構成では、特定階層を含む２以上の階層に亘る特定ブレースを構成するブレース部材の長さが、特定階層を含まない２以上の階層に亘る一般ブレースを構成するブレース部材の長さよりも長くなる。すると、このような特定ブレースを構成するブレース部材の長尺化により、当該特定ブレースによる制振効果を十分に発揮できない恐れがあった。

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、複数の階層を有する建物において、２以上の階層に亘るブレースを柱梁架構の前後両側に階層毎にずらしながら配置して構成されており、前記ブレースが、柱側に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるＶ形又は逆Ｖ形に構成されている建物の制振構造において、他の一般階層よりも階高が大きい特定階層を含む複数の階層を有する建物に適用する場合に、ブレースによる制振効果を各階層において十分に発揮するための技術を提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、複数の階層を有する建物において、２以上の階層に亘るブレースを柱梁架構の前後両側に階層毎にずらしながら配置して構成されており、
前記ブレースが、柱側に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるＶ形又は逆Ｖ形に構成されている建物の制振構造であって、
前記複数の階層が、階高が他の一般階層よりも大きい特定階層を含むと共に、
前記ブレースとして、前記特定階層を含まない２以上の階層に亘る一般ブレースと、前記特定階層を含む２以上の階層に亘る特定ブレースとを備え、
前記一般ブレースの両端部の夫々が、前記一般階層の前記柱梁架構における柱梁仕口部に接続されており、
前記特定ブレースを構成するブレース部材が、前記一般ブレースを構成するブレース部材と略同じ長さのものであると共に、当該特定ブレースの両端部の夫々が、前記特定階層の前記柱梁架構における柱の中間位置に接続されており、
前記特定階層において前記特定ブレースの両端部の夫々を連結する連結部材が設けられている点にある。

本構成によれば、他の一般階層よりも階高が大きい特定階層を含まない２以上の階層に亘る一般ブレースについては、柱梁仕口部に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるものとして構成されている。一方、他の一般階層よりも階高が大きい特定階層を含む２以上の階層に亘る特定ブレースについては、柱梁仕口部ではなく特定階層の柱梁架構における柱の中間位置に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるものとして構成されており、この構成を採用することにより、特定ブレースを構成するブレース部材の長さが一般ブレースを構成するブレース部材の長さと略同じものに設定されている。よって、一般ブレースと特定ブレースの夫々において、地震や強風による建物の水平振動によりブレースに作用する水平方向の変位量を略同等のものにできる。更に、柱の中間位置に接続された特定ブレースの両端部の夫々が上記連結部材により連結されているので、特定ブレースの両端部の夫々が接続された柱の中間位置における特定ブレースから伝達される軸力による撓みを抑制し、当該撓みに起因する特定ブレースによる制振効果の減少を効果的に防止することができる。これらのことから、一般ブレースと特定ブレースとにより各階層に対して同等で十分な制振効果を発揮させることができる。
従って、本発明により、複数の階層を有する建物において、２以上の階層に亘るブレースを柱梁架構の前後両側に階層毎にずらしながら配置して構成されており、前記ブレースが、柱側に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるＶ形又は逆Ｖ形に構成されている建物の制振構造において、他の一般階層よりも階高が大きい特定階層を含む複数の階層を有する建物に適用する場合に、ブレースによる制振効果を各階層において十分に発揮するための技術を提供することができる。

本発明の第２特徴構成は、前記ブレースの頂部が、梁の近傍配置された状態でその側方に位置する柱梁仕口部に対して制振ダンパを介して接続されている点にある。

本構成によれば、梁の近傍に配置された状態のブレースの頂部がその側方に位置する柱梁仕口部に対して制振ダンパを介して接続されているので、ブレースの頂点とその近傍に配置された梁の側端部側の柱梁仕口部との間の水平方向の変位を制振ダンパにより適切に抑制して、建物の振動エネルギを効果的に減衰させることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記特定階層において、前記特定ブレースの両端部が設けられた柱梁架構の構面である特定構面の側方に隣接する柱梁架構の構面である隣接構面に、隣接構面補強用ブレースが設けられており、
前記隣接構面補強用ブレースが、前記特定構面に設けられた特定ブレースの端部が接続された柱の中間位置を補強するものとして構成されている点にある。

本構成によれば、他の一般階層よりも階高が大きい特定階層の上記隣接構面に隣接構面補強用ブレースが設けられているので、当該特定階層の層間変位を小さくして、特定ブレースの両端部が接続された柱を含む特定階層の柱の撓みを抑制することができる。更に、特定構面に設けられた特定ブレースの両端部が上述した連結部材により連結されている上に、その両端部の少なくとも一方が接続された柱の中間位置が、その特定構面に隣接する隣接構面に設けられた隣接構面補強用ブレースにより補強されている。よって、特定ブレースの両端部の夫々が接続された柱の中間位置における特定ブレースから伝達される軸力による撓みを一層良好に抑制して、当該撓みに起因する特定ブレースによる制振効果の減少を一層効果的に防止することができる。

本実施形態に係る建物の制振構造の立面図 本実施形態に係る建物の制振構造の側面図 図１のＡ－Ａ断面図

本発明の実施形態に係る建物の制振構造について図面に基づいて説明する。
尚、図１及び図２は、本実施形態に係る制振構造が構築された建物１において複数の階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃの部分を示す立面図及び側面図である。図３は、図１のＡ－Ａ断面図、即ち建物１において複数の階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃのうち最も上の階層１Ｃの上下中間位置における水平断面を示す図である。また、以下の説明において、図１における手前側、図２における左側、及び図３における下側を、前方側と呼び、図１における奥側、図２における右側、及び図３における上側を、後方側と呼ぶ場合がある。

本実施形態の制振構造は、例えば、オフィスビルやマンション等の複数の階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃを有する建物１等に適用され、地震時や強風時等に建物１に作用する地震エネルギや振動エネルギを吸収して減衰させるためのものである。
尚、本実施形態において、上下方向に連続する３つの階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対して制振構造を構築した例を示す。以下の説明において、３つの階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃのうち、最も下の階層を第１階層１Ａと呼び、その直上の階層を第２階層１Ｂと呼び、その直上の階層を第３階層１Ｃと呼ぶ。
図１及び図２に示すように、建物１は、柱２と大梁３とで構成される柱梁架構の構面５Ａ，５Ｂ，５Ｃが複数の階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに亘って上下方向に連続する構造を有する。これら複数の柱梁架構の夫々において、所定間隔を隔てて配設された左右一対の柱２同士を接続する状態で上方の大梁３が備えられ、その大梁３にて各階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃのスラブ２５が支持されている。
建物１において、複数の階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、階高が他の一般階層１Ａ，１Ｂよりも大きい特定階層１Ｃを含む。即ち、第１階層１Ａと第２階層１Ｂが、階高が略同じ一般階層であるのに対し、第３階層１Ｃが、これら一般階層１Ａ，１Ｂよりも階高が大きい特定階層である。

これら３つの階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃの構面５Ａ，５Ｂ，５Ｃには、３つのブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設けられている。夫々のブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、図１及び図２に示すように、柱２側に接続された両端部１１ｂの夫々から大梁３側に接続された頂部１１ａに亘る２つのブレース部材１１からなるＶ形又は逆Ｖ形に構成されている。更に、夫々のブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの頂部１１ａは、大梁３の近傍に配置された状態でその側方に位置する柱梁仕口部４に対してオイルダンパ等の制振ダンパ１２を介して接続されている。このことで、ブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの頂点とその近傍に配置された大梁３の側端部側の柱梁仕口部４との間の水平方向の変位は、制振ダンパ１２により適切に抑制されて、建物１の振動エネルギが効果的に減衰される。

これら３つのブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの夫々は、図２に示すように柱梁架構の前後（図２における左右）両側に階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃ毎にずらしながら配置されている。また、これら３つのブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち、２つの第１ブレース１０Ａ及び第２ブレース１０Ｂは、２つの階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに亘るものとして構成されている。
即ち、第１ブレース１０Ａは、第１階層１Ａの構面５Ａとその直上にある第２階層１Ｂの構面５Ｂに亘る逆Ｖ形のものとして構成されており、図２に示すようにそれら構面５Ａ，５Ｂにおける後方側（図２の右側）に配置されている。即ち、第１ブレース１０Ａは、特定階層１Ｃを含まずこの特定階層１Ｃよりも階高が小さい２つの一般階層１Ａ，１Ｂに亘る一般ブレース１０Ａである。
第２ブレース１０Ｂは、第２階層１Ｂの構面５Ｂとその直上にある第３階層１Ｃの構面５Ｃに亘るＶ形のものとして構成されており、図２に示すようにそれら構面５Ｂ，５Ｃにおける前方側（図２の左側）に配置されている。即ち、第２ブレース１０Ｂは、特定階層１Ｃを含む２つの一般階層１Ｂ及び特定階層１Ｃに亘る特定ブレース１０Ｂである。
一方、第３ブレース１０Ｃは、第３階層１Ｃの構面５Ｃ内に収められた逆Ｖ形のものとして構成されており、図２に示すようにそれら構面５Ａ，５Ｂにおける後方側（図２の右側）に配置されている。

図２に示すように、各階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃの大梁３は、柱梁架構の前後（図２における左右）両側に階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃ毎にずらしながら配置されている。このことで、２つの階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに亘る第１ブレース１０Ａ及び第２ブレース１０Ｂ並びに第３ブレース１０Ｃとの干渉が回避されている。即ち、第１階層１Ａの構面５Ａの下側の大梁３と、第３階層１Ｃの構面５Ｃの下側の大梁３（第２階層１Ｂの構面５Ｂの上側の大梁３）とが、柱２の幅内における後方側に配置されている。一方、第２階層１Ｂの構面５Ｂの下側の大梁３（第１階層１Ａの構面５Ａの上側の大梁３）と、第３階層１Ｃの構面５Ｃの上側の大梁３とが、柱２の幅内における前方側に配置されている。

以下、特定階層１Ｃよりも階高が小さい２つの一般階層１Ａ，１Ｂに亘る一般ブレース１０Ａと、特定階層１Ｃを含む２つの一般階層１Ｂ及び特定階層１Ｃに亘る特定ブレース１０Ｂに関する詳細構成について説明を加える。
一般ブレース１０Ａ及び特定ブレース１０Ｂの夫々は、２つの階層１Ａ，１Ｂ又は２つの階層１Ｂ，１Ｃに亘るものであるので、地震や強風による建物１の水平振動によりこれらブレース１０Ａ，１０Ｂに作用する水平方向の変位量が比較的大きくなる。このことで、これらブレース１０Ａ，１０Ｂに対して設けた制振ダンパ１２により建物１の振動エネルギを効果的に減衰させることができる。また、このように２以上の階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに亘るブレース１０Ａ，１０Ｂを採用するにあたり、そのブレース１０Ａ，１０Ｂを柱梁架構の前後両側に階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃ毎にずらしながら配置されている。このことで、ブレース１０Ａ，１０Ｂが省スペースで合理的に配置されると共に、各階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対して確実に制振効果が発揮されることになる。

逆Ｖ形の一般ブレース１０Ａの頂部１１ａは、一般階層である第２階層１Ｂの構面５Ｂにおける上側の大梁３の略中央の近傍に配置されている。その一般ブレース１０Ａの両端部１１ｂの夫々は、一般階層である第１階層１Ａの構面５Ａにおける下側の左右両側の柱梁仕口部４に接続されている。
一方、Ｖ形の特定ブレース１０Ｂは、上記一般ブレース１０Ａを構成するものと同じ長さのブレース部材１１が採用されている。その特定ブレース１０Ｂの頂部１１ａは、一般階層である第２階層１Ｂの構面５Ｂにおける下側の大梁３の略中央の近傍に配置されている。その特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂの夫々は、上記一般階層よりも階高が大きい特定階層である第３階層１Ｃの構面５Ｃにおける左右両側の柱２の中間位置に接続されている。更に、特定階層である第３階層１Ｃにおいて特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂの夫々は、水平姿勢の小梁として構成された連結部材１５により連結されている。尚、構面５Ｃにおける柱２の中間位置とは、当該柱２の中心位置のみならず、当該柱２の上下の柱梁仕口部４を除き、それらに挟まれた位置も含む。

このような構成により、一般ブレース１０Ａと特定ブレース１０Ｂの夫々において、地震や強風による建物１の水平振動によりブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに作用する水平方向の変位量が略同等のものになる。更に、柱２の中間位置に接続された特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂの夫々が、連結部材１５により連結されているので、特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂの夫々が接続された柱２の中間位置における特定ブレース１０Ｂから伝達される軸力による撓みが抑制されて、当該撓みに起因する特定ブレース１０Ｂによる制振効果の減少が効果的に防止される。これらのことから、一般ブレース１０Ａと特定ブレース１０Ｂとにより各階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対して同等で十分な制振効果が発揮されることになる。

更に、図１及び図３に示すように、特定階層である第３階層１Ｃにおいて、特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂが設けられた特定構面５Ｃの側方に隣接する隣接構面５Ｃｎには、隣接構面補強用ブレース２１が設けられている。この隣接構面補強用ブレース２１は、隣接構面５Ｃｎにおいて、柱２の幅内における後方側に配置されており、４隅の柱梁仕口部４を繋ぐ略Ｘ形のブレース部材２１Ａを有する。更に、隣接構面補強用ブレース２１には、ブレース部材２１Ａの中心部に接続されて左右両側の柱２の中間位置同士を繋ぐ水平姿勢の小梁として構成された水平部材２１Ｂを有する。即ち、この隣接構面補強用ブレース２１において、水平部材２１Ｂは、特定構面５Ｃに設けられた特定ブレース１０Ｂの端部１１ｂが接続された柱２の中間位置とブレース部材２１Ａの中心部、及び特定構面５Ｃ側とは反対側の柱２の中間位置とを繋ぐものとなる。
よって、隣接構面５Ｃｎに設けられた隣接構面補強用ブレース２１は、このような水平部材２１Ｂを採用することで、それに隣接する特定構面５Ｃに設けられた特定ブレース１０Ｂの端部１１ｂが接続された柱２の中間位置を補強するものとなる。

即ち、他の第１階層１Ａ及び第２階層１Ｂよりも階高が大きい第３階層１Ｃの上記隣接構面５Ｃｎに隣接構面補強用ブレース２１が設けられているので、当該第３階層１Ｃの層間変位が小さくなって、特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂが接続された柱２を含む第３階層１Ｃの柱２の撓みが抑制される。更に、特定構面５Ｃに設けられた特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂが上述した連結部材１５により連結されている上に、その両端部１１ｂの少なくとも一方が接続された柱２の中間位置が、その特定構面５Ｃに隣接する隣接構面５Ｃｎに設けられた隣接構面補強用ブレース２１の特に水平部材２１Ｂにより補強されている。よって、特定ブレース１０Ｂの両端部１１ｂの夫々が接続された柱２の中間位置における特定ブレース１０Ｂから伝達される軸力による撓みが一層良好に抑制されて、当該撓みに起因する特定ブレース１０Ｂによる制振効果の減少が一層効果的に防止されることになる。

〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、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。

（１）上記実施形態では、夫々のブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの頂部１１ａを、大梁３の近傍に配置された状態でその側方に位置する柱梁仕口部４に対してオイルダンパ等の制振ダンパ１２を介して接続したが、制振ダンパ１２の配置や種類については適宜改変可能である。例えば、頂部１１ａと大梁３との間に粘性式の制振ダンパを介装させたり、ブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの軸方向の伸縮に対して効く制振ダンパをブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ自身に設けることも可能である。
また、このような制振ダンパを省略して、ブレース１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの頂部１１ａを直接大梁３等に接合しても構わない。

（２）上記実施形態では、隣接構面５Ｃｎに隣接構面補強用ブレース２１を設けた例を説明したが、この隣接構面補強用ブレース２１は適宜省略又は改変可能である。

（３）上記実施形態では、上下に連続する３つの階層１Ａ，１Ｂ，１Ｃに対して制振構造を構築した例を説明したが、４つ以上の階層に対して制振構造を採用することもできる。また、一般ブレース１０Ａ及び特定ブレース１０Ｂを、２つの階層１Ａ，１Ｂ又は２つの階層１Ｂ，１Ｃに亘るものとして構成したが、これらのブレースを３以上の階層に亘るものとして構成しても構わない。

（４）上記実施形態では、上記水平部材２１Ｂを、隣接構面５Ｃｎにおいて左右両側の柱２の中間位置同士を繋ぐ水平姿勢の小梁として構成したが、この水平部材２１Ｂは、特定構面５Ｃに設けられた特定ブレース１０Ｂの一方側の端部１１ｂが接続された柱２の中間位置と、隣接構面５Ｃｎに設けられた隣接構面補強用ブレース２１の中心部とを繋ぐものであればよく、隣接構面５Ｃｎにおいて特定ブレース１０Ｂの一方側の端部１１ｂが接続されたものとは反対側の柱２に対して接続しなくても構わない。
また、隣接構面補強用ブレース２１を省略した場合において、上記水平部材２１Ｂを、隣接構面５Ｃｎにおいて左右両側の柱２の中間位置同士を繋ぐ水平姿勢の小梁として設けることもできる。

（５）上記実施形態では、特定構面補強用ブレース２１及びそれが有する水平部材２１Ｂを、隣接構面５Ｃｎにおいて柱２の幅内における後方側に配置したが、柱２の幅内における当該特定構面補強用ブレース２１や当該水平部材２１Ｂの配置箇所については適宜変更可能であり、柱２の幅内における前方側や中間位置に配置することもできる。例えば、隣接構面５Ｃｎにおいて上記水平部材２１Ｂを、それに隣接する特定構面５Ｃにおける特定ブレース１０Ｂと同様に、柱２の幅内における前方側に配置すれば、水平部材２１Ｂ及び特定ブレース１０Ｂの端部１１ｂの夫々が、柱２に対して幅内における同じ位置に接続されることになる。このことで、特定ブレース１０Ｂから柱２に伝達される力を、柱２のねじり力を発生させることなくそのまま水平部材２１Ｂに伝達させて好適に支持することができる。

１ 建物
１Ａ 第１階層（一般階層）
１Ｂ 第２階層（一般階層）
１Ｃ 第３階層（特定階層）
２ 柱
３ 大梁（梁）
４ 柱梁仕口部
５Ａ 第１構面
５Ｂ 第２構面
５Ｃ 第３構面（特定構面）
５Ｃｎ 隣接構面
１０Ａ 第１ブレース（一般ブレース）
１０Ｂ 第２ブレース（特定ブレース）
１０Ｃ 第３ブレース
１１ ブレース部材
１１ａ 頂部
１１ｂ 端部
１２ 制振ダンパ
１５ 連結部材
２１ 隣接構面補強用ブレース
２１Ａ ブレース部材
２１Ｂ 水平部材

Claims (3)

1. 複数の階層を有する建物において、２以上の階層に亘るブレースを柱梁架構の前後両側に階層毎にずらしながら配置して構成されており、
   前記ブレースが、柱側に接続された両端部の夫々から梁側に接続された頂部に亘る２つのブレース部材からなるＶ形又は逆Ｖ形に構成されている建物の制振構造であって、
   前記複数の階層が、階高が他の一般階層よりも大きい特定階層を含むと共に、
   前記ブレースとして、前記特定階層を含まない２以上の階層に亘る一般ブレースと、前記特定階層を含む２以上の階層に亘る特定ブレースとを備え、
   前記一般ブレースの両端部の夫々が、前記一般階層の前記柱梁架構における柱梁仕口部に接続されており、
   前記特定ブレースを構成するブレース部材が、前記一般ブレースを構成するブレース部材と略同じ長さのものであると共に、当該特定ブレースの両端部の夫々が、前記特定階層の前記柱梁架構における柱の中間位置に接続されており、
   前記特定階層において前記特定ブレースの両端部の夫々を連結する連結部材が設けられている建物の制振構造。
2. 前記ブレースの頂部が、梁の近傍配置された状態でその側方に位置する柱梁仕口部に対して制振ダンパを介して接続されている請求項１に記載の建物の制振構造。
3. 前記特定階層において、前記特定ブレースの両端部が設けられた柱梁架構の構面である特定構面の側方に隣接する柱梁架構の構面である隣接構面に、隣接構面補強用ブレースが設けられており、
   前記隣接構面補強用ブレースが、前記特定構面に設けられた特定ブレースの端部が接続された柱の中間位置を補強するものとして構成されている請求項１又は２に記載の建物の制振構造。