特許 6143102 建物の制振構造及びこれを備えた建物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6143102

(24)【登録日】2017年5月19日

(45)【発行日】2017年6月7日

(54)【発明の名称】建物の制振構造及びこれを備えた建物

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20170529BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20170529BHJP

   F16F 15/02 20060101ALN20170529BHJP

   F16F 15/023 20060101ALN20170529BHJP

【ＦＩ】

   E04G23/02 D

   E04H9/02 311

   !F16F15/02 L

   !F16F15/02 C

   !F16F15/023 A

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-206394(P2013-206394)

(22)【出願日】2013年10月1日

(65)【公開番号】特開2015-68155(P2015-68155A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(72)【発明者】

【氏名】中島 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】田中 初太郎

【審査官】 津熊 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１２２２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１５６２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０４８３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０３７４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８３２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１９５３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３５０７７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１４０４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１１１８７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０００−１６０８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４４１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０６８２３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｇ ２３／０２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０２３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物の柱部材と梁部材で囲まれた架構面内に設置され、建物に作用した振動エネルギーを吸収して建物の応答を低減するための建物の制振構造であって、
前記梁部材に固着するとともに前記梁部材に沿って配設される固定部、及び前記固定部の両端部側にそれぞれ一端部を接続し、前記柱部材に押圧させた状態で前記柱部材に沿って配設される一対の変位伝達部とを備えてなる変位伝達フレームと、
前記変位伝達フレームに端部を接続して前記架構面内に配設されるＶ型ブレースと、
一端を前記Ｖ型ブレースに、他端を前記変位伝達フレームの前記変位伝達部の他端部側に接続して配設される制振装置とを備えて構成されていることを特徴とする建物の制振構造。

【請求項2】

請求項１記載の建物の制振構造において、
前記変位伝達フレームが断面略Ｕ字状に形成された補強部を備えて構成され、
前記補強部は、一端側を、前記架構面を形成する一方の柱部材に当接あるいは近接させつつ前記変位伝達フレームの一方の変位伝達部の他端部側に固着させ、他端側を、前記架構面を形成する他方の柱部材に当接あるいは近接させつつ前記変位伝達フレームの他方の変位伝達部の他端部側に固着させ、前記制振装置を内部に収容するように配設されていることを特徴とする建物の制振構造。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の建物の制振構造において、
前記変位伝達フレームの前記変位伝達部が前記柱部材に固着されていることを特徴とする建物の制振構造。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の建物の制振構造を備えていることを特徴とする建物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地震などによって建物に作用した振動エネルギーを減衰させて建物の応答を低減させるための建物の制振構造及びこれを備えた建物に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば中高層建物が特大地震を受けると、建物の最弱層に損傷が生じて耐力が低下し始め、この層に地震エネルギー（振動エネルギー）が集中して層崩壊が生じ、他の層は健全性が確保されているにもかかわらず、層崩壊モードによって建物が崩壊に至るという現象が発生する。また、崩壊に至らない場合においても、最弱層の被害が甚大となり、補修による復旧が困難になる。

【0003】

これに対し、従来から、建物の柱と梁で囲まれた架構面内などに種々の制振装置（制振ダンパー、エネルギー吸収機構）を設置することにより地震時や強風時の建物の応答を低減させる対策が多用されている。

【0004】

例えば図６に示すように、建物Ｔの架構面Ｔ１内にＶ型ブレース（エネルギー伝達部材）１を設置するとともに、Ｖ型ブレース１と架構（柱部材２、梁部材３）にオイルダンパーなどの制振装置４を接続して構成した制振構造Ａが多用されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

【0005】

そして、このような制振構造Ａを設置した場合には、建物Ｔに振動エネルギーが作用して層間変形が生じると、Ｖ型ブレース１から制振装置４にこの層間変形（変位、振動エネルギー）が伝達され、制振装置４によって振動エネルギーが吸収される。これにより、制振構造Ａによって建物Ｔに作用した振動エネルギーが減衰され、建物Ｔの応答が低減する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１２−１２２２２８号公報

【特許文献2】特開２００７−１２６８３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記従来の制振構造を建物の耐震改修に適用する際には、一般に既存建物の鉄骨架構にブレースや制振装置を現場溶接によって取り付けるようにしている。そして、このように現場溶接でブレースや制振装置を取り付けるため、その設置時に火花が飛び散ったり、煙が発生する。

【0008】

このため、場合によっては建物の制振構造を設置する箇所の使用者や入居者の立ち入りを制限しながら耐震改修工事を行う必要があった。さらに、耐震改修工事を行う際に建物の柱周辺の作業が必要になるため、柱を挟んだ制振構造の設置箇所と反対側のスパン（建物空間）にも使用の制約が生じるケースもある。

【0009】

上記事情に鑑み、本発明は、例えば既存建物の耐震改修に適用する場合であっても、建物の使用者や入居者に対する立ち入りの制約を少なくして建物に優れた耐震性能を付与することを可能にする建物の制振構造及びこれを備えた建物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

【0011】

本発明の建物の制振構造は、建物の柱部材と梁部材で囲まれた架構面内に設置され、建物に作用した振動エネルギーを吸収して建物の応答を低減するための建物の制振構造であって、前記梁部材に固着するとともに前記梁部材に沿って配設される固定部、及び前記固定部の両端部側にそれぞれ一端部を接続し、前記柱部材に押圧させた状態で前記柱部材に沿って配設される一対の変位伝達部とを備えてなる変位伝達フレームと、前記変位伝達フレームに端部を接続して前記架構面内に配設されるＶ型ブレースと、一端を前記Ｖ型ブレースに、他端を前記変位伝達フレームの前記変位伝達部の他端部側に接続して配設される制振装置とを備えて構成されていることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の建物の制振構造においては、前記変位伝達フレームが断面略Ｕ字状に形成された補強部を備えて構成され、前記補強部は、一端側を、前記架構面を形成する一方の柱部材に当接あるいは近接させつつ前記変位伝達フレームの一方の変位伝達部の他端部側に固着させ、他端側を、前記架構面を形成する他方の柱部材に当接あるいは近接させつつ前記変位伝達フレームの他方の変位伝達部の他端部側に固着させ、前記制振装置を内部に収容するように配設されていることが望ましい。

【0013】

さらに、本発明の建物の制振構造においては、前記変位伝達フレームの前記変位伝達部が前記柱部材に固着されていることがより望ましい。

【0014】

本発明の建物は、上記のいずれかの建物の制振構造を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明の建物の制振構造及びこれを備えた建物においては、柱部材と梁部材で囲まれた架構面内に、梁部材に固定部を固着し、且つ柱部材に変位伝達部を押圧させた状態で変位伝達フレームを設け、この変位伝達フレームにＶ型ブレースと制振装置を接続して制振構造を構成したことにより、柱部材と変位伝達フレームの変位伝達部との間で作用する圧縮力や摩擦力によって、地震や強風等で建物に作用した力（振動エネルギー、層間変位）を伝達させることができる。

【0016】

そして、このように、建物に作用した力を、変位伝達フレームを通じて、また、変位伝達フレームからＶ型ブレースを通じて、回転慣性質量ダンパーやオイルダンパー、鋼材ダンパー等の制振装置に伝達させることができ、制振装置によって吸収・減衰させることができる。

【0017】

これにより、確実且つ効果的に、建物の応答を低減させることができ、建物の制振性能（耐震性能）を高めることが可能になる。

【0018】

また、本発明の建物の制振構造及びこれを備えた建物においては、柱部材と梁部材で囲まれた架構面内に、梁部材に固定部を固着し、且つ柱部材に変位伝達部を押圧させた状態で変位伝達フレームを設け、この変位伝達フレームにＶ型ブレースと制振装置を接続して制振構造を構成したことにより、制振構造を設置する際に、柱部材を挟んだ隣のスパンでの作業を不要にすることができる。

【0019】

これにより、架構面内、すなわちスパン間で全ての工事を完結させることができ、柱部材を挟んで隣接する室、梁部材を挟んで隣接する上下階の室の使用者、入居者等への影響を最小限にとどめて、耐震改修工事（制振構造の設置作業）を行うことが可能になる。

【0020】

また、溶接作業を全く行わずに、あるいはほとんど行わずに制振構造を形成することができ、火災の危険性が少なく、且つ騒音が少なく、好適に耐震改修工事を行うことが可能になる。

【0021】

よって、本発明の建物の制振構造及びこれを備えた建物によれば、例えば既存建物の耐震改修に適用する場合であっても、建物の使用者や入居者に対する立ち入りの制約を少なくして建物に優れた耐震性能を付与することが可能になる。

【0022】

また、本発明の建物の制振構造及びこれを備えた建物においては、変位伝達フレームが断面略Ｕ字状に形成された補強部を備え、この補強部が両端側をそれぞれ柱部材に当接あるいは近接させつつ制振装置を内部に収容するように配設されていることにより、地震や強風等で建物に作用した力（振動エネルギー、層間変位）を、この補強部と柱部材の間で作用する圧縮力や摩擦力によって伝達させることが可能になる。これにより、より確実且つ効果的に、建物の応答を低減させることができ、建物の制振性能（耐震性能）を高めることが可能になる。

【0023】

また、このように耐震性能の向上に寄与する補強部を断面略Ｕ字状に形成し、制振装置を収容（内包）するように配設することで、建物の窓台程度の高さ範囲に補強部を収めることが可能になる。これにより、補強部を備えることによって、また、補強部を備えて変位伝達フレームを構成した場合であっても、外観の低下を招くことなく、建物の制振性能の向上を図ることが可能になる。

【0024】

さらに、本発明の建物の制振構造及びこれを備えた建物においては、変位伝達フレームの変位伝達部を柱部材に、例えば溶接やボルト接合などによって固着することで、柱部材と変位伝達フレームの変位伝達部との間で作用する圧縮力や摩擦力だけでなく、せん断力によって、地震や強風等で建物に作用した力（振動エネルギー、層間変位）を伝達させることができる。

【0025】

これにより、さらに確実且つ効果的に、建物の応答を低減させることができ、建物の制振性能（耐震性能）を高めることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る建物の制振構造及びこれを備えた建物を示す正面図（側面図）である。

【図2】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。

【図3】図１のＸ２−Ｘ２線矢視図である。

【図4】図１のＸ３−Ｘ３線矢視図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る建物の制振構造の設置方法の説明に用いた図である。

【図6】従来の建物の制振構造を示す正面図（側面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の制振構造及びこれを備えた建物について説明する。

【0028】

本実施形態の建物の制振構造Ｂは、図１に示すように、例えばオフィスビルやマンションなどの多層構造の建物Ｔの柱部材２と梁部材３（架構）で囲まれた架構面Ｔ１内に設置されて、地震時（あるいは強風時）に建物Ｔに作用した地震エネルギー（振動エネルギー）を吸収して減衰させ、建物Ｔの応答を低減させるためのものである。

【0029】

具体的に、本実施形態の制振構造Ｂは、架構面Ｔ１を形成する上階の梁部材３に固着するとともにこの梁部材３に沿って、すなわち横方向Ｓ１（梁部材３の材軸方向／延設方向）に沿って配設される固定部５、及び固定部５の両端部側にそれぞれ一端部を接続し、柱部材２の側面に横方向Ｓ１側に向けて押圧させた状態で柱部材２に沿って、すなわち上下方向（柱部材２の材軸方向／延設方向）Ｓ２に沿って配設される一対の変位伝達部６とを備えてなる変位伝達フレーム７を備えて構成されている。

【0030】

さらに、本実施形態の制振構造Ｂは、固定部５と変位伝達部６を接続した変位伝達フレーム７の一対の角部側にそれぞれ端部（上端部）を接続して配設されるＶ型ブレース８と、Ｖ型ブレース８の下端部に一体に設けられた取付部材９と、一端を取付部材９を介してＶ型ブレース８に、他端を変位伝達フレーム７の変位伝達部６の他端部側にそれぞれ接続して配設される制振装置１０、１１とを備えて構成されている。

【0031】

また、本実施形態の変位伝達フレーム７は、固定部５と変位伝達部６にＨ形鋼などの鉄骨が用いられており、固定部５は、一端部を梁部材３の柱部材２との接合部付近に固着して設けられている。なお、固定部５は、中間部分を高力ボルトなどの固定手段１２を用いて梁部材３に固着するようにしてもよい（図５参照）。

【0032】

一方、本実施形態の変位伝達フレーム７の変位伝達部６は、図１及び図２に示すように、その側面（ウェブ）を柱部材２の架構面Ｔ１側を向く側面に押圧させた状態で配設されるとともに、柱部材２との間に鋼板１３を設け、この鋼板１３を介し溶接して柱部材２に固着されている。

【0033】

なお、変位伝達部６は、必ずしも柱部材２に溶接などで固着せず、柱部材２に押圧力によって密着させた状態で配設されていてもよい。また、変位伝達部６は、柱部材２に固着させる場合において、溶接を用いず、高力ボルトなどの固定手段１２を用いて柱部材２に固着するようにしてもよい（図５参照）。さらに、変位伝達部６と柱部材２の間にクサビなどの介装部材１５を介装し、柱部材２と変位伝達部６の間の圧縮力、摩擦力を確保するようにしてもよい（図５参照）。

【0034】

制振装置１０、１１は、例えば回転慣性質量ダンパー、オイルダンパー、鋼材ダンパー等であり、図１、図３及び図４に示すように、Ｖ型ブレース８の下端部に取り付けられた取付部材９と左右の変位伝達部６との間にそれぞれ設置されている。このとき、回転慣性質量ダンパー及び付加ばねを備えてなる制振装置１０を一方に設置し、オイルダンパーなどの制振装置１１を他方に設置すると、すなわち、異なる種類の制振装置１０、１１を並設して制振構造Ｂを構成すると、各制振装置１０、１１の性能、特長を活かし、効果的に制振性能の向上を図ることができる。

【0035】

さらに、本実施形態の制振構造Ｂにおいては、図１、図３及び図４に示すように、変位伝達フレーム７が断面略Ｕ字状に形成された補強部１４を備えて構成されている。この補強部１４は、一端側を、架構面Ｔ１を形成する一方の柱部材２に当接あるいは近接させつつ変位伝達フレーム７の一方の変位伝達部６の他端部側に固着させ、他端側を、架構面Ｔ１を形成する他方の柱部材２に当接あるいは近接させつつ変位伝達フレーム７の他方の変位伝達部６の他端部側に固着させ、制振装置１０、１１を内部に収容するように配設されている。

【0036】

次に、上記構成からなる建物の制振構造Ｂを建物に設置する方法（例えば、既存建物の耐震改修を行う方法）の一例について説明する。図５に示すように、固定部５の中間部分を切断した形の分離された変位伝達フレーム７を所定位置に配置する。

【0037】

そして、分割した各変位伝達フレーム７の固定部５の中間部にジャッキを配設し、このジャッキによって各固定部５に圧縮力を加え、各変位伝達部６を柱部材２に押圧させる。この状態で、既存の柱部材２や梁部材３に変位伝達部６や固定部５を溶接、ボルト接合で固着させる。

【0038】

また、固定部５同士を接続するとともに、下端部に取付部材９を一体に備えたＶ型ブレース８の上端部を変位伝達フレーム７に接続し、架構面Ｔ１内にＶ型ブレース８を設置する。そして、各変位伝達部６の自由端の他端部と取付部材９にそれぞれ接続して、回転慣性質量ダンパー、ばね部材、オイルダンパー、鋼材ダンパー等の制振装置１０、１１を設置する。また、これとともに補強部１４を設置する。

【0039】

そして、上記構成からなる本実施形態の建物の制振構造Ｂ（及びこれを備えた建物Ｔ）においては、地震や強風などによって建物Ｔに振動エネルギーが作用した際に、建物Ｔの梁部材３や柱部材２の変位に応じて変位伝達フレーム７の固定部５及び変位伝達部６が変位し、これら固定部５及び変位伝達部６の変位が制振装置１０、１１に伝達され、振動エネルギーが吸収される。また、上階の梁部材３に接続した固定部５からＶ型ブレース８を介して振動エネルギーが制振装置１０、１１に伝達され、吸収・減衰される。

【0040】

さらに、このとき、変位伝達フレーム７の変位伝達部６が柱部材２に押圧され、さらに溶接やボルト接合で固着されているため、固着力や摩擦力によって建物Ｔに作用した力が確実に柱部材２と制振構造Ｂの間で伝達される。これにより、確実に制振装置１０、１１に振動エネルギーが伝達されて吸収され、建物Ｔの応答を低減させることが可能になる。

【0041】

したがって、本実施形態の建物の制振構造Ｂ及びこれを備えた建物Ｔにおいては、柱部材２と梁部材３で囲まれた架構面Ｔ１内に、梁部材３に固定部５を固着し、且つ柱部材２に変位伝達部６を押圧させた状態で変位伝達フレーム７を設け、この変位伝達フレーム７にＶ型ブレース８と制振装置１０、１１を接続して制振構造Ｂを構成したことにより、柱部材２と変位伝達フレーム７の変位伝達部６との間で作用する圧縮力や摩擦力によって、地震や強風等で建物Ｔに作用した力（振動エネルギー、層間変位）を伝達させることができる。

【0042】

そして、このように、建物Ｔに作用した力を、変位伝達フレーム７を通じて、また、変位伝達フレーム７からＶ型ブレース８を通じて、回転慣性質量ダンパーやオイルダンパー、鋼材ダンパー等の制振装置１０、１１に伝達させることができ、制振装置１０、１１によって吸収・減衰させることができる。

【0043】

これにより、確実且つ効果的に、建物Ｔの応答を低減させることができ、建物Ｔの制振性能（耐震性能）を高めることが可能になる。

【0044】

また、本実施形態の建物の制振構造Ｂ及びこれを備えた建物Ｔにおいては、柱部材２と梁部材３で囲まれた架構面Ｔ１内に、梁部材３に固定部５を固着し、且つ柱部材２に変位伝達部６を押圧させた状態で変位伝達フレーム７を設け、この変位伝達フレーム７にＶ型ブレース８と制振装置１０、１１を接続して制振構造Ｂを構成したことにより、制振構造Ｂを設置する際に、柱部材２を挟んだ隣のスパンでの作業を不要にすることができる。

【0045】

これにより、架構面Ｔ１内、すなわちスパン間で全ての工事を完結させることができ、柱部材２を挟んで隣接する室、梁部材３を挟んで隣接する上下階の室の使用者、入居者等への影響を最小限にとどめて、耐震改修工事（制振構造Ｂの設置作業）を行うことが可能になる。

【0046】

また、溶接作業を全く行わずに、あるいはほとんど行わずに制振構造Ｂを形成することができ、火災の危険性が少なく、且つ騒音が少なく、好適に耐震改修工事を行うことが可能になる。

【0047】

よって、本実施形態の建物の制振構造Ｂ及びこれを備えた建物Ｔによれば、例えば既存建物Ｔの耐震改修に適用する場合であっても、建物Ｔの使用者や入居者に対する立ち入りの制約を少なくして建物Ｔに優れた耐震性能を付与することが可能になる。

【0048】

また、本実施形態の建物の制振構造Ｂ及びこれを備えた建物Ｔにおいては、変位伝達フレーム７が断面略Ｕ字状に形成された補強部１４を備え、この補強部１４が両端側をそれぞれ柱部材２に当接あるいは近接させつつ制振装置１０、１１を内部に収容するように配設されていることにより、地震や強風等で建物Ｔに作用した力（振動エネルギー、層間変位）を、この補強部１４と柱部材２の間で作用する圧縮力や摩擦力によって伝達させることが可能になる。これにより、より確実且つ効果的に、建物Ｔの応答を低減させることができ、建物Ｔの制振性能（耐震性能）を高めることが可能になる。

【0049】

また、このように耐震性能の向上に寄与する補強部１４を断面略Ｕ字状に形成し、制振装置１０、１１を収容（内包）するように配設することで、建物Ｔの窓台程度の高さ範囲に補強部１４を収めることが可能になる。これにより、補強部１４を備えることによって、また、補強部１４を備えて変位伝達フレーム７を構成した場合であっても、外観の低下を招くことなく、建物Ｔの制振性能の向上を図ることが可能になる。

【0050】

さらに、本実施形態の建物の制振構造Ｂ及びこれを備えた建物Ｔにおいては、変位伝達フレーム７の変位伝達部６を柱部材２に、例えば溶接やボルト接合などによって固着することで、柱部材２と変位伝達フレーム７の変位伝達部６との間で作用する圧縮力や摩擦力だけでなく、せん断力によって、地震や強風等で建物Ｔに作用した力を伝達させることができる。

【0051】

これにより、さらに確実且つ効果的に、建物Ｔの応答を低減させることができ、建物Ｔの制振性能（耐震性能）を高めることが可能になる。

【0052】

以上、本発明に係る建物の制振構造及びこれを備えた建物の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0053】

１ Ｖ型ブレース
２ 柱部材
３ 梁部材
４ 制振装置
５ 固定部
６ 変位伝達部
７ 変位伝達フレーム
８ Ｖ型ブレース
９ 取付部材
１０ 制振装置
１１ 制振装置
１２ 固定手段
１３ 鋼板
１４ 補強部
１５ 介装部材
Ａ 従来の建物の制振構造
Ｂ 建物の制振構造
Ｓ１ 横方向
Ｓ２ 上下方向
Ｔ 建物
Ｔ１ 架構面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】