特開 2024-4176 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】P2024004176

(43)【公開日】2024-01-16

(54)【発明の名称】制振構造

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20240109BHJP

   E04F 11/022 20060101ALI20240109BHJP

   F16F 15/02 20060101ALI20240109BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 301

E04F11/022

F16F15/02 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022103695

(22)【出願日】2022-06-28

(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】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯田 智裕

【テーマコード（参考）】

2E139

2E301

3J048

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC22

2E139AC26

2E139AC27

2E139AC33

2E139AD03

2E139AD07

2E139BA17

2E139BA19

2E301CC22

2E301CC33

2E301CC93

2E301CD04

2E301CD43

2E301DD15

2E301DD16

3J048AA06

3J048AC05

3J048BD08

3J048DA01

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】水平方向の振動エネルギーを吸収しつつ、制振装置の破損を抑制することを目的とする。
【解決手段】制振構造は、下側スラブ１０と、下側スラブ１０上に配置され、水平方向に変形することにより振動エネルギーを吸収する粘弾性ダンパ４０と、下側スラブ１０に、粘弾性ダンパ４０を介して水平方向に相対移動可能に連結される階段３０と、を備え、粘弾性ダンパ４０は、階段３０の下端部３０Ｌに対し、上下方向に相対移動可能とされる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

支持部材と、
前記支持部材上に配置され、水平方向に変形することにより振動エネルギーを吸収する制振装置と、
前記支持部材に、前記制振装置を介して水平方向に相対移動可能に連結される階段と、
を備え、
前記制振装置は、前記支持部材及び前記階段の少なくとも一方に対し、上下方向に相対移動可能とされる、
制振構造。

【請求項2】

前記制振装置は、
粘弾性体と、
上下方向に互いに対向するとともに、前記粘弾性体を介して連結される一対のベースプレートと、
一対の前記ベースプレートの少なくとも一方に設けられ、前記支持部材又は前記階段と水平方向に係合可能で、かつ、前記支持部材又は前記階段と上下方向に相対移動可能とされたシアキーと、
を有する請求項１に記載の制振構造。

【請求項3】

前記シアキーは、前記ベースプレートから突出し、前記支持部材又は前記階段のコンクリート部に埋設され、
前記シアキーの外周面には、前記コンクリート部との付着を抑制する付着抑制材が設けられる、
請求項２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】

階段に設置される粘弾性ダンパが知られている（例えば、特許文献１～４参照）。

【0003】

特許文献１に開示された粘弾性ダンパ（制振ユニット）は、例えば、床と、当該床に支持される階段の端部との間に設置される。この制振装置は、上下方向に対向する一対の接合板と、一対の接合板の間に介在する板状の粘弾性体とを備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－０２９７３４号公報

【特許文献2】特開２００６－１５２６２号公報

【特許文献3】特開２００８－２７４５４５号公報

【特許文献4】特開２００１－２０７６７５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では、階段の端部と床との水平方向の相対移動に伴って、粘弾性ダンパの粘弾性体がせん断変形することにより、水平方向の振動エネルギーが吸収される。

【0006】

しかしながら、粘弾性ダンパ等の制振装置では、階段の端部と床とが上下方向に相対移動すると、制振装置が破損する可能性がある。

【0007】

本発明は、上記の事実を考慮し、水平方向の振動エネルギーを吸収しつつ、制振装置の破損を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の制振構造は、支持部材と、前記支持部材上に配置され、水平方向に変形することにより振動エネルギーを吸収する制振装置と、前記支持部材に、前記制振装置を介して水平方向に相対移動可能に連結される階段と、を備え、前記制振装置は、前記支持部材及び前記階段の少なくとも一方に対し、上下方向に相対移動可能とされる。

【0009】

請求項１に係る制振構造によれば、制振装置は、支持部材上に配置され、水平方向に変形することにより振動エネルギーを吸収する。この支持部材には、階段が制振装置を介して水平方向に相対移動可能に連結される。また、制振装置は、支持部材及び階段の少なくとも一方に対し、上下方向に相対移動可能とされる。

【0010】

ここで、地震時に、支持部材と階段とが水平方向に相対移動すると、制振装置が水平方向に変形（せん断変形）し、振動エネルギーが吸収される。

【0011】

一方、地震時に、支持部材と階段とが上下方向に相対移動すると、支持部材及び階段の少なくとも一方と制振装置とが上下方向に相対移動する。したがって、制振装置の破損が抑制される。

【0012】

請求項２に記載の制振構造は、請求項１に記載の制振構造において、前記制振装置は、粘弾性体と、上下方向に互いに対向するとともに、前記粘弾性体を介して連結される一対のベースプレートと、一対の前記ベースプレートの少なくとも一方に設けられ、前記支持部材又は前記階段と水平方向に係合可能で、かつ、前記支持部材又は前記階段と上下方向に相対移動可能とされたシアキーと、を有する。

【0013】

請求項２に係る制振構造によれば、制振装置は、粘弾性体と、一対のベースプレートと、シアキーとを有している。一対のベースプレートは、上下方向に互いに対向するとともに、粘弾性体を介して連結される。シアキーは、一対のベースプレートの少なくとも一方に設けられ、支持部材又は階段と水平方向に係合可能で、かつ、支持部材又は階段と上下方向に相対移動可能とされる。

【0014】

ここで、地震時に、支持部材と階段とが水平方向に相対移動すると、支持部材又は階段とシアキーとが水平方向に係合し、一対のベースプレートが水平方向に相対移動する。これにより、一対のベースプレートを連結する粘弾性体が変形するため、振動エネルギーが吸収される。

【0015】

一方、地震時に、支持部材と階段とが上下方向に相対移動すると、支持部材又は階段とシアキーとが上下方向に相対移動する。したがって、制振装置の粘弾性体の破損等が抑制される。

【0016】

請求項３に記載の制振構造は、請求項２に記載の制振構造において、前記シアキーは、前記ベースプレートから突出し、前記支持部材又は前記階段のコンクリート部に埋設され、前記シアキーの外周面には、前記コンクリート部との付着を抑制する付着抑制材が設けられる。

【0017】

請求項３に係る制振構造によれば、シアキーは、ベースプレートから突出し、支持部材又は階段のコンクリート部に埋設される。また、シアキーの外周面には、コンクリート部との付着を抑制する付着抑制材が設けられる。

【0018】

ここで、地震時に、支持部材と階段とが水平方向に相対移動すると、支持部材又は階段のコンクリート部とシアキーと水平方向に係合し、一対のベースプレートが水平方向に相対移動する。これにより、一対のベースプレートを連結する粘弾性体が変形するため、振動エネルギーが吸収される。

【0019】

一方、地震時に、支持部材と階段とが上下方向に相対移動すると、支持部材又は階段のコンクリート部からシアキーの外周面が剥離し、コンクリート部とシアキーとが上下方向に相対移動する。したがって、制振装置の粘弾性体の破損等が抑制される。

【0020】

さらに、制振装置の施工時には、外周面に付着抑制材が設けられたシアキーをコンクリート部に埋設することにより、シアキーの外周面とコンクリート部との付着が抑制される。この結果、シアキーとコンクリート部とが、水平方向に係合可能で、かつ、上下方向に相対移動可能になる。したがって、制振装置の施工性が向上する。

【発明の効果】

【0021】

以上説明したように、本発明によれば、水平方向の振動エネルギーを吸収しつつ、制振装置の破損を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】一実施形態に係る制振構造が適用された階段を示す側面図である。

【図2】図１に示される粘弾性ダンパを示す拡大断面図である。

【図3】階段と下側スラブとが上下方向に相対移動した状態を示す図２に対応する拡大断面図である。

【図4】一実施形態に係る制振構造の変形例を示す図２に対応する拡大断面図である。

【図5】一実施形態に係る制振構造の変形例を示す図２に対応する拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照しながら、一実施形態に係る制振構造について説明する。

【0024】

（制振構造）
図１には、本実施形態に係る制振構造が適用された構造物が示されている。構造物は、下側スラブ１０と、上側スラブ２０と、階段３０とを有している。なお、下側スラブ１０は、支持部材の一例である。

【0025】

階段（コンクリート階段）３０は、鉄筋コンクリート造とされている。また、階段３０は、階段状に配列された複数の踏み面３０Ａを有している。この階段３０は、下側スラブ１０と、下側スラブ１０よりも上方に配置された上側スラブ２０とに斜めに架設されている。

【0026】

下側スラブ１０は、鉄筋コンクリート造とされており、例えば、下階の床を形成している。この下側スラブ１０は、下側梁１２に支持されている。また、下側スラブ１０の端部１０Ｅは、下側梁１２から跳ね出している。

【0027】

下側スラブ１０の端部１０Ｅは、例えば、階段３０下の開口（吹抜け）の縁部を構成している。この下側スラブ１０の端部１０Ｅには、後述する粘弾性ダンパ４０を介して、階段３０の下端部３０Ｌが水平方向に移動可能に支持されている。

【0028】

上側スラブ２０は、鉄筋コンクリート造とされており、例えば、上階の床を形成している。この上側スラブ２０は、上側梁２２に支持されている。また、上側スラブ２０の端部２０Ｅは、上側梁２２から跳ね出している。この上側スラブ２０の端部２０Ｅに、階段３０の上端部３０Ｕが支持されている。階段３０の上端部３０Ｕは、上側スラブ２０の端部２０Ｅに固定されており、上側スラブ２０と一体に振動する。

【0029】

なお、下側梁１２及び上側梁２２は、鉄筋コンクリート造とされているが、鉄骨鉄筋コンクリート造や、鉄骨造、木造等でも良い。

【0030】

（粘弾性ダンパ）
図２に示されるように、粘弾性ダンパ４０は、下側スラブ１０の端部１０Ｅの上面に設置されており、階段３０の下端部３０Ｌを支持している。この粘弾性ダンパ４０は、上側ベースプレート４２と、下側ベースプレート４４と、粘弾性体４６とを有している。

【0031】

なお、粘弾性ダンパ４０は、制振装置の一例である。また、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４は、一対のベースプレートの一例である。

【0032】

上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４は、例えば、平面視にて、矩形状の鋼板等によって形成されている。また、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４は、上下方向（矢印Ｚ方向）に互いに対向して配置されている。この上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４の間には、粘弾性体４６が配置されている。

【0033】

粘弾性体４６は、板状に形成されており、上側ベースプレート４２と下側ベースプレート４４との間に挟み込まれている。この粘弾性体４６は、上側ベースプレート４２の下面、及び下側ベースプレート４４の上面に、加硫接着等によって接合（固定）されている。

【0034】

なお、本実施形態の粘弾性ダンパ４０は、工場等において、上側ベースプレート４２、下側ベースプレート４４、及び粘弾性体４６が予め組み立てられたユニット（制振ユニット）とされている。しかし、上側ベースプレート４２、下側ベースプレート４４、及び粘弾性体４６は、現場において組み立てられても良い。

【0035】

下側ベースプレート４４は、下側スラブ１０の上面に固定されている。具体的には、下側ベースプレート４４の下面には、複数のアンカー部材５０が設けられている。複数のアンカー部材５０は、例えば、鉄筋（アンカー鉄筋）等によって形成されている。これらのアンカー部材５０は、下側ベースプレート４４の下面から延出し、下側スラブ１０に埋設されている。これにより、下側ベースプレート４４が、下側スラブ１０の上面に固定されている。

【0036】

一方、上側ベースプレート４２は、階段３０の下端部３０Ｌに、上下方向（矢印Ｚ方向）に相対移動可能に連結されている。具体的には、上側ベースプレート４２の上面には、複数のシアキー５２が設けられている。複数のシアキー５２は、例えば、丸鋼によって形成されている。

【0037】

なお、シアキー５２は、丸鋼に限らず、例えば、角鋼や鉄筋、形鋼等でも良い。

【0038】

複数のシアキー５２の下端部は、上側ベースプレート４２の上面に突き当てられた状態で、溶接等によって接合されている。これらシアキー５２は、上側ベースプレート４２の上面から上方へ突出し、階段３０の下端部３０Ｌに埋設されている。なお、階段３０の下端部３０Ｌは、コンクリート部の一例である。

【0039】

ここで、各シアキー５２の外周面には、階段３０の下端部３０Ｌとの付着を抑制するコンクリート剥離剤が塗布されている。これにより、複数のシアキー５２が、階段３０の下端部３０Ｌと水平方向（水平２方向）に係合可能で、かつ、階段３０の下端部３０Ｌと上下方向（矢印Ｚ方向）に相対移動可能に連結されている。

【0040】

なお、コンクリート剥離剤は、付着抑制材の一例である。

【0041】

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0042】

図２に示されるように、本実施形態によれば、下側スラブ１０と階段３０の下端部３０Ｌとの間には、粘弾性ダンパ４０が設けられている。粘弾性ダンパ４０は、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４と、複数のシアキー５２とを有している。

【0043】

上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４は、上下方向に互いに対向するとともに、粘弾性体４６を介して連結されている。複数のシアキー５２は、上側ベースプレート４２に設けられている。

【0044】

複数のシアキー５２は、上側ベースプレート４２の上面から突出し、階段３０の下端部３０Ｌに埋設されている。また、各シアキー５２の外周面には、コンクリート剥離剤が塗布されている。これにより、複数のシアキー５２が、階段３０の下端部３０Ｌと水平方向に係合可能で、かつ、階段３０の下端部３０Ｌと上下方向に相対移動可能とされている。

【0045】

ここで、地震時に、下側スラブ１０と階段３０の下端部３０Ｌとが水平方向に相対移動すると、階段３０の下端部３０Ｌとシアキー５２とが水平方向に係合し、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４が水平方向に相対移動する。これにより、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４の間に介在する粘弾性体４６が変形するため、振動エネルギーが吸収される。

【0046】

一方、図３に示されるように、地震時に、下側スラブ１０と階段３０とが上下方向（矢印Ｚ方向）に相対移動すると、階段３０の下端部３０Ｌからシアキー５２の外周面が剥離し、階段３０の下端部３０Ｌとシアキー５２とが上下方向に相対移動する。したがって、粘弾性体４６の破損等が抑制される。

【0047】

また、粘弾性ダンパ４０の施工時には、外周面にコンクリート剥離剤が塗布されたシアキー５２を、階段３０の下端部３０Ｌに埋設することにより、シアキー５２の外周面とコンクリート部との付着が抑制される。この結果、シアキー５２と階段３０の下端部３０Ｌとが、水平方向に係合可能で、かつ、上下方向に相対移動可能になる。したがって、粘弾性ダンパ４０の施工性が向上する。

【0048】

さらに、例えば、柱梁架構に壁型やブレース型の粘弾性ダンパを設ける場合は、粘弾性ダンパによって柱梁架構の開口が塞がれるため、建築プランや設備プランが制限される可能性がある。

【0049】

これに対して本実施形態では、下側スラブ１０と階段３０の下端部３０Ｌとの間に粘弾性ダンパ４０を設けることにより、柱梁架構の開口が確保されるため、建築プランや設備プランの自由度が向上する。

【0050】

（変形例）
次に、上記実施形態の変形例について説明する。

【0051】

上記実施形態では、付着抑制材が、シアキー５２の外周面に塗布されるコンクリート剥離剤とされている。しかし、付着抑制材は、コンクリート剥離剤に限らない。例えば、図４に示される変形例では、付着抑制材が、スリーブ６０とされている。

【0052】

スリーブ６０は、例えば、円筒状の金属管やビニール管とされている。また、スリーブ６０の内部には、シアキー５２が挿入されている。このスリーブ６０によって、シアキー５２の外周面が被覆されている。また、スリーブ６０は、シアキー５２に取り付けられた状態で、階段３０の下端部３０Ｌに埋設されており、階段３０の下端部３０Ｌに固定されている。

【0053】

ここで、地震時に、下側スラブ１０と階段３０の下端部３０Ｌとが水平方向に相対移動すると、階段３０の下端部３０Ｌとシアキー５２とがスリーブ６０を介して水平方向に係合し、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４が水平方向に相対移動する。これにより、上側ベースプレート４２及び下側ベースプレート４４の間に介在する粘弾性体４６が変形するため、振動エネルギーが吸収される。

【0054】

一方、地震時に、下側スラブ１０と階段３０とが上下方向に相対移動すると、階段３０の下端部３０Ｌに固定されたスリーブ６０に対してシアキー５２が抜き挿しされ、階段３０の下端部３０Ｌとシアキー５２とが上下方向に相対移動する。したがって、粘弾性体４６の破損等が抑制される。

【0055】

また、付着抑制手段は、シアキー５２の外周面に取り付けられるとともに、階段３０の下端部３０Ｌに埋設されるゴムブッシュ等でも良い。ゴムブッシュは、例えば、二重管と、二重管の隙間に設けられ、二重管を軸方向の相対移動可能に連結するゴム（弾性体）とを有している。二重管の内側管は、その内部にシアキー５２の端部が挿入された状態でシアキー５２の外周面に固定される。また、二重管の外側管は、階段３０の下端部３０Ｌに埋設され、当該下端部３０Ｌに固定される。

【0056】

これにより、地震時に、下側スラブ１０と階段３０とが上下方向に相対移動すると、階段３０の下端部３０Ｌに固定された二重管の外側管に対して内側管が抜き挿しされ、階段３０の下端部３０Ｌとシアキー５２とが上下方向に相対移動する。したがって、粘弾性ダンパ４０の粘弾性体４６の破損等が抑制される。

【0057】

次に、上記実施形態では、階段３０が、鉄筋コンクリート造とされている。しかし、階段３０は、鉄筋コンクリート造に限らず、鉄骨造又は木造でも良い。

【0058】

例えば、図５に示される変形例では、階段（鉄骨階段）７０が、鉄骨造とされている。この階段７０は、一対のささら桁７２と、複数の踏板７４と、フランジ７６とを有している。

【0059】

フランジ７６は、ささら桁７２の下端部に設けられている。このフランジ７６は、粘弾性ダンパ４０の上側ベースプレート４２の上に載置されている。また、フランジ７６には、複数の係合孔７８が形成されている。

【0060】

複数の係合孔７８は、フランジ７６を厚み方向に貫通する円形状の貫通孔とされている。これらの係合孔７８には、上側ベースプレート４２から上方へ突出するシアキー５２が、水平方向に係合可能に、かつ、上下方向に抜き挿し可能にそれぞれ挿入されている。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0061】

また、上記実施形態では、粘弾性ダンパ４０と階段３０の下端部３０Ｌとが上下方向に相対移動可能とされている。しかし、例えば、粘弾性ダンパ４０と下側スラブ１０とが上下方向に相対移動可能とされても良い。つまり、階段３０の下端部３０Ｌ及び下側スラブ１０の少なくとも一方と、粘弾性ダンパ４０とが上下方向に相対移動可能であれば良い。

【0062】

また、上記実施形態では、階段３０の下端部３０Ｌが、粘弾性ダンパ４０を介して下側スラブ１０の上面に支持されている。しかし、例えば、階段３０の上端部３０Ｕが、粘弾性ダンパを介して、上側スラブ２０の上面に支持されても良い。この場合、上側スラブ２０が支持部材の一例となる。

【0063】

また、上記実施形態では、制振装置が粘弾性ダンパ４０とされている。しかし、制振装置は、粘弾性ダンパ４０に限らず、例えば、水平方向に変形することにより振動エネルギーを吸収する摩擦ダンパ等でも良い。

【0064】

また、支持部材は、スラブに限らず、例えば、梁や、基礎、階段の踊り場等でも良い。

【0065】

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、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ことは勿論である。

【符号の説明】

【0066】

１０ 下側スラブ（支持部材）
３０ 階段
３０Ｌ 下端部（階段のコンクリート部）
４０ 粘弾性ダンパ（制振装置）
４２ 上側ベースプレート（ベースプレート）
４４ 下側ベースプレート（ベースプレート）
４６ 粘弾性体
５２ シアキー
６０ スリーブ（付着抑制材）
７０ 階段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】