特開 2019-218825 制振構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-218825(P2019-218825A)

(43)【公開日】2019年12月26日

(54)【発明の名称】制振構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20191129BHJP

【ＦＩ】

   E04H9/02 321E

   E04H9/02 321H

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2018-119350(P2018-119350)

(22)【出願日】2018年6月22日

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】植草 雅浩

(72)【発明者】

【氏名】中根 一臣

(72)【発明者】

【氏名】小倉 史崇

(72)【発明者】

【氏名】小澤 宣行

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 洋幸

(72)【発明者】

【氏名】掛 悟史

【テーマコード（参考）】

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AB03

2E139AC19

2E139AC27

2E139BA04

2E139BA06

2E139BA34

2E139BA36

(57)【要約】

【課題】施工性を向上させつつ、制振壁の変形を大きくする。
【解決手段】制振構造１００は、上下に間隔をあけて配置され柱１２に鉄骨１２０の端部１２２がピン接合された鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０と、上下の鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０にそれぞれ接合された上下一対の架台５０と、上下一対の架台５０に固定された制振壁７０と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下に間隔をあけて配置され、柱又は前記柱から突出する梁端部に鉄骨の端部がピン接合された鉄骨鉄筋コンクリート梁と、
上下の前記鉄骨鉄筋コンクリート梁の前記鉄骨にそれぞれ接合された上下一対の架台と、
上下一対の前記架台に固定された制振壁と、
を備えた制振構造。

【請求項2】

前記鉄骨鉄筋コンクリート梁を構成する鉄筋コンクリート梁の端部と、前記柱又は前記梁端部との間には、隙間が形成されている、
請求項１に記載の制振構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制振構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、上下階のＨ形鋼製の梁の間に粘弾性ダンパーを中間に設けた制振間柱に関する技術が開示されている。この先行技術では、梁と平行にかつ所定の間隔をあけて設けた剛性調整梁に間柱の上下端を固定している。

【0003】

また、特許文献２には、建物の振動を抑制するべく曲げ柱もしくは梁として設置される制震ダンパーに関する技術が開示されている。この先行技術では、対の鋼材の基端をそれぞれ上下の梁もしくは左右の柱に対して固定するとともに、それら鋼材の先端部どうしを柱と梁とで囲まれる構面内において相対変位可能に積層し、それら鋼材間に粘弾性体を介装している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２−２９５０５３号公報

【特許文献2】特許３９３１９４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１及び特許文献２のように、上下階の梁が鉄骨造の場合は、梁の曲げ変形が大きくなり、上下の梁の水平方向の相対変位が小さくなる。このため制振壁の変形が小さくなり、本来、制振壁が有する制振性能を十分に発揮できない。よって、この点において改善の余地がある。

【0006】

一方、上下階の梁が鉄筋コンクリート造の梁の場合は、鉄骨造の梁よりも曲げ変形が小さいので、上下の梁の水平方向の相対変位は大きく、その分、制振壁の変形が大きくなる。しかし、鉄筋コンクリート造の梁の場合は、この制振壁の大きな変形による減衰力に耐え得るように、制振壁の上端及び下端が固定された架台を、梁に貫通させたＰＣ鋼棒で接合している（図４参照）。よって、施工性が悪く、この点において改善の余地がある。

【0007】

本発明は、上記事実に鑑み、施工性を向上させつつ、制振壁の変形を大きくすることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１の発明は、上下に間隔をあけて配置され、柱又は前記柱から突出する梁端部に鉄骨の端部がピン接合された鉄骨鉄筋コンクリート梁と、上下の前記鉄骨鉄筋コンクリート梁の前記鉄骨にそれぞれ接合された上下一対の架台と、上下一対の前記架台に固定された制振壁と、を備えた制振構造である。

【0009】

請求項１に記載の発明では、制振壁を固定する架台を鉄骨鉄筋コンクリート梁の鉄骨に接合することで、鉄筋コンクリート梁に貫通させたＰＣ鋼棒で架台を鉄筋コンクリート梁に接合する場合と比較し、施工が容易である。

【0010】

また、鉄骨鉄筋コンクリート梁とすることで、鉄骨梁又は鉄筋コンクリート梁と比較し、剛性が大きくなるので、梁の曲げ変形が小さくなり、その結果、上下の架台の相対変位量が大きくなり、制振壁の変形が大きくなる。

【0011】

更に、鉄骨鉄筋コンクリート梁の鉄骨の端部をピン接合にすることで、剛接合よりも曲げ変形が抑制され、制振壁の変形が大きくなる。

【0012】

また、鉄骨鉄筋コンクリート梁の鉄骨を柱から突出する梁端部にピン接合にした場合は、更に制振壁の変形が大きくなる。

【0013】

請求項２の発明は、前記鉄骨鉄筋コンクリート梁を構成する鉄筋コンクリート梁の端部と、前記柱又は前記梁端部との間には、隙間が形成されている、請求項１に記載の制振構造である。

【0014】

請求項２に記載の発明では、鉄骨鉄筋コンクリート梁を構成する鉄筋コンクリート梁の端部と、柱又は梁端部との間には、隙間が形成されているので、鉄骨鉄筋コンクリート梁の端部が、隙間の範囲において自由に回転することができる。よって、鉄骨鉄筋コンクリート梁の曲げ変形が更に抑制され、制振壁の変形が更に大きくなる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、施工性を向上させつつ、制振壁の変形を大きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第一実施形態の制振構造が適用された架構の正面図である。

【図2】第二実施形態の制振構造が適用された架構の正面図である。

【図3】（Ａ）は第一実施形態と同じ鉄骨鉄筋コンクリート梁の端部が柱に剛接合されている比較例の制振構造が適用された架構の変形状態のモデル図であり、（Ｂ）は第一実施形態の制振構造が適用された架構の変形状態のモデル図であり、（Ｃ）は第二実施形態の制振構造が適用された架構の変形状態のモデル図である。

【図4】鉄筋コンクリート梁に貫通させたＰＣ鋼棒で架台を梁に接合した比較例の制振構造が適用された架構の正面図である。

【図5】図１の要部の拡大図である。

【図6】図２の要部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

＜第一実施形態＞
本補発明の第一実施形態の制振構造について説明する。
［構造］
先ず、本実施形態の制振構造の全体構造について説明する。

【0018】

図１に示す本実施形態の制振構造１００は、架構１０に適用され、上下に間隔をあけて配置された鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０と、上下の鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０を構成する鉄骨１２０に接合された上下一対の架台５０と、上下一対の架台５０に固定された制振壁７０と、を備えている。

【0019】

図１及び図５に示すように、架構１０は、左右に間隔をあけて配置された鉄筋コンクリート造の柱１２と、前述した鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０と、で構成されている。鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０は、鉄筋コンクリート梁１１２に梁方向に沿って前述の鉄骨１２０が埋設された構造となっている。鉄筋コンクリート梁１１２（鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０）を構成する梁主筋１１４の端部には、円盤状の定着板１１６が設けられている。なお、定着板１１６は、ネジ式鉄筋の端部に螺合させたナットや鉄筋の端部に圧接等にて接合したボルトに螺合させたナット等である。

【0020】

鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２には、接合部材１２４が接合され、この接合部材１２４は柱１２に埋設されたアンカーボルト１４にボルト締結されている。よって、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２は、柱１２にピン接合されている。

【0021】

ここで、前述のように、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２は、柱１２にボルト締結されているので、完全なピン接合でなく、半剛接や非完全剛接等である。しかし、建築分野において、ボルト締結は、構造計算上、ピン接合とされている。なお、このことは、後述する第二実施形態でも同様である。

【0022】

鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａにおけるピン接合された鉄骨１２０の端部１２２を除く部位、つまり鉄筋コンクリート梁１１２の端部１１２Ａと柱１２との間には、隙間１０２が形成されている。この隙間１０２には、ゴム等の弾性材、発泡材及びシール材等で構成された充填部材が挿入されている。

【0023】

図１に示すように、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の長手方向の中間部には、鋼製の架台５０が接合されている。なお、本実施形態では、鉄骨１２０と架台５０とは、溶接によって剛接合されているが、溶接に限定されるものではない。上下の架台５０には、リブ付き鋼板で構成された制振壁７０がスライスプレートを介してボルト締結されている。なお、制振壁７０は、どのような構成であってもよく、例えば低降伏点鋼や粘弾性体等で構成されていてもよい。

【0024】

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0025】

地震等で架構１０の外力が加わり変形すると、上下一対の架台５０が左右にずれ、これにより制振壁７０が変形する（図３（Ｂ）を参考）。制振壁７０が変形することで、減衰力が発揮され、架構１０が制振される。

【0026】

制振壁７０を固定する架台５０を鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０に接合することで、図４に示す比較例のように鉄筋コンクリート梁３００に貫通させたＰＣ鋼棒３０２で制振壁７０を固定する架台５１を鉄筋コンクリート梁３００に接合する場合と比較し、施工が容易である。

【0027】

また、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０とすることで、鉄筋コンクリート梁３００や鉄骨梁（図示略）と比較し、梁の剛性が大きくなるので、梁の曲げ変形が小さくなり、その結果、上下の架台５０の相対変位量（図３（Ｂ）のδ２）が大きくなり、制振壁７０の変形が大きくなる。

【0028】

更に、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２をピン接合にすることで、剛接合よりも曲げ変形が抑制され、制振壁７０の変形が大きくなる。

【0029】

そして、このように制振壁７０の変形が大きくなると、減衰力が大きくなり、制振効果が増大する。

【0030】

また、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａにおけるピン接合された鉄骨１２０の端部１２２を除く部位、つまり鉄筋コンクリート梁１１２の端部１１２Ａと柱１２と間には、隙間１０２が形成されている。よって、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａが隙間１０２の範囲において自由に回転するので、隙間１０２が形成されていない場合と比較し、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の曲げ変形がより確実に抑制される。

【0031】

なお、この隙間１０２に挿入されている充填部材１０６は、ゴム等の弾性材、発泡材及びシール材等で構成されているので、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａの自由な回転を妨げない。

【0032】

なお、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２をピン接合にすることで、剛接合よりも曲げ変形が抑制され、制振壁７０の変形が大きくなることについては、後述する第二実施形態で説明する。

【0033】

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態の制振構造について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。
［構造］
先ず、本実施形態の制振構造の全体構造について説明する。

【0034】

図２に示す本実施形態の制振構造２００は、架構１１に適用され、上下に間隔をあけて配置された鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０と、上下の鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０に接合された上下一対の架台５０と、上下一対の架台５０に固定された制振壁７０と、を備えている。

【0035】

図２及び図６に示すように、架構１１は、左右に間隔をあけて配置された鉄筋コンクリート造の柱１２と、梁２０１と、で構成されている。梁２０１は、前述した鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０と、鉄筋コンクリート造の梁端部２５０と、で構成されている。梁端部２５０は、柱１２と一体となって構成されており、梁主筋２５２の端部には、定着板２５４が設けられている。

【0036】

鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０は、鉄筋コンクリート梁２１２に梁方向に沿って前述の鉄骨２２０が埋設された構造となっている。鉄筋コンクリート梁２１２（鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０）を構成する梁主筋１１４の端部には、定着板１１６が設けられている。

【0037】

鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０の端部２２２には、接合部材１２４が接合され、この接合部材１２４は梁端部２５０に埋設されたアンカーボルト１４にボルト締結されている。よって、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０の端部２２２は、梁端部２５０にピン接合されている。

【0038】

鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の端部２１０Ａにおけるピン接合された鉄骨２２０の端部２２２を除く部位、つまり鉄筋コンクリート梁２１２の端部２１２Ａと梁端部２５０との間には、隙間１０２が形成されている。この隙間１０２には、ゴム等の弾性材、発泡材及びシール材等で構成された充填部材が挿入されている。

【0039】

図２に示すように、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０の長手方向の中間部には、鋼製の架台５０が接合されている。上下の架台５０には、制振壁７０が固定されている。

【0040】

［作用及び効果］
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

【0041】

第一実施形態と同様に、地震等で架構１１の外力が加わり変形すると、上下一対の架台５０が左右にずれ、これにより制振壁７０が変形する（図３（Ｃ）を参照）。制振壁７０が変形することで、減衰力が発揮され、架構１１が制振される。

【0042】

制振壁７０を固定する架台５０を鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０に接合することで、図４に示す比較例のように鉄筋コンクリート梁３００に貫通させたＰＣ鋼棒３０２で制振壁７０を固定する架台５１を鉄筋コンクリート梁３００に接合する場合と比較し、施工が容易である。

【0043】

また、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０とすることで、鉄筋コンクリート梁３００や鉄骨梁（図示略）と比較し、梁の剛性が大きくなるので、梁の曲げ変形が小さくなり、その結果、上下の架台５０の相対変位量（図３（Ｃ）のδ３）が大きくなり、制振壁７０の変形が大きくなる。

【0044】

また、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０の端部２２２をピン接合にすることで、剛接合よりも曲げ変形が抑制され、制振壁７０の変形が大きくなる。

【0045】

なお、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０を構成する鉄筋コンクリート梁２１２の端部２１２Ａと梁端部２５０との間には、隙間１０２が形成されている。よって、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の端部２１０Ａが隙間１０２の範囲において自由に回転するので、隙間１０２が形成されていない場合と比較し、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の曲げ変形がより確実に抑制される。

【0046】

更に、本実施形態の制振構造２００では、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０を柱１２から突出する梁端部２５０にピン接合にしたので、制振壁７０の変形が更に大きくなる。

【0047】

ここで、「第一実施形態の制振構造１００のように鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２を柱１２にピン接合にすることで制振壁７０の変形が大きくなる」についてと、「第二実施形態の制振構造２００のように鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０を柱１２から突出する梁端部２５０にピン接合することで制振壁７０の変形が更に大きくなる」についてと、を説明する。

【0048】

図３（Ａ）は第一実施形態と同じ鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａが柱１２に剛接合されている比較例の制振構造９０が適用された架構９の変形状態のモデル図である。

【0049】

図３（Ｂ）は鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０が端部１１０Ａ（正確には、鉄骨１２０の端部１２２（図１及び図５を参照））が柱１２にピン接合されている第一実施形態の制振構造１００が適用された架構１０の変形状態のモデル図である。

【0050】

図３（Ｃ）は鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の端部２１０Ａ（正確は、鉄骨２２０の端部２２２（図２及び図６））が柱１２から突出する梁端部２５０にピン接合されている第二実施形態の制振構造２００が適用された架構１１の変形状態のモデル図である。

【0051】

図３（Ａ）の比較例の制振構造９０の場合、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａが柱１２に剛接合されているので、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０全体が湾曲する。そして、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０における上下の架台５０が接合された部位の水平との角度はθ１であり、上下の架台５０の水平方向の相対変位量はδ１である、

【0052】

これに対して、図３（Ｂ）の第一実施形態の制振構造１００の場合、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の端部１１０Ａが柱１２にピン接合されているので、計算上、鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０は湾曲しない。鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０における上下の架台５０が接合された部位の水平との角度はθ２であり、上下の架台５０の水平方向の相対変位量はδ２である。

【0053】

また、図３（Ｃ）の第二実施形態の制振構造２００の場合は、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の端部２１０Ａはピン接合されているので、計算上、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０は湾曲しない。また、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の端部２１０Ａは、柱１２から突出する梁端部２５０にピン接合されている。よって、鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０における上下の架台５０が接合された部位の水平との角度はθ３であり、上下の架台５０の水平方向の相対変位量はδ３である。

【0054】

なお、架台５０、５１の水平方向の相対変位量が大きいほど、制振壁７０の変形が大きくなる。

【0055】

そして、コンピュータシミュレーション等による解析結果から、θ１＜θ２＜θ３で、δ１＜δ２＜δ３であることが確認された。よって、第一実施形態の制振構造１００のように鉄骨鉄筋コンクリート梁１１０の鉄骨１２０の端部１２２を柱１２にピン接合することで制振壁７０の変形が大きくなり、第二実施形態の制振構造２００のように鉄骨鉄筋コンクリート梁２１０の鉄骨２２０を柱１２から突出する梁端部２５０にピン接合することで制振壁７０の変形が更に大きくなることが確認された。

【0056】

ここで、別の観点から本発明を説明する。

【0057】

上記実施形態の鉄骨鉄筋コンクリート造梁１１０、２１０は、比較例の鉄筋コンクリート造梁３００と同様に、曲げ変形が小さく、上下の鉄骨鉄筋コンクリート造梁１１０、２１０の水平方向の相対変位が大きいので、制振壁７０の変形が大きくなる。よって、制振壁７０の大きな変形から生じる大きな減衰力に耐え得るように、制振壁７０を鉄骨鉄筋コンクリート造梁１１０、２１０に接合する必要がある。しかし、前述の比較例のように、ＰＣ鋼棒３０２で制振壁７０を固定する架台５１を鉄筋コンクリート梁３００に接合する構造は、施工性が悪い。

【0058】

そこで、上記実施形態では、制振壁７０の大きな減衰力に耐え得るように、鉄骨鉄筋コンクリート造梁１１０、２１０の鉄骨１２０、２２０に架台５０を接合すると共に端部１１０Ａ、１２０Ａをピン接合にしている。これにより、制振壁７０が鉄骨鉄筋コンクリート造梁１１０、２１０に減衰力に耐え得るように接合されると共に、架台５０の水平方向の相対変位量が更に増加、すなわち制振壁７０が更に大きく変形する構造となっている。そして、このように架構１０の構面に制振壁７０を設けることで、制振壁７０の制振性能を効果的に引き出し、架構１０の振動を効果的に減衰し抑制している。

【0059】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
また、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。

【符号の説明】

【0060】

１０ 架構
１１ 架構
１２ 柱
５０ 架台
７０ 制振壁
１００ 制振構造
１０２ 隙間
１１０ 鉄骨鉄筋コンクリート梁
１１０Ａ 端部
１２０ 鉄骨
１２２ 端部
２００ 制振構造
２１０ 鉄骨鉄筋コンクリート梁
２１０Ａ 端部
２２０ 鉄骨
２２２ 端部
２５０ 梁端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】