特開 2024-90142 制振構造及び建物

(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】P2024090142

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】制振構造及び建物

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20240627BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 321B

F16F15/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022205833

(22)【出願日】2022-12-22

(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】二木 秀也

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC67

2E139AC68

2E139AC69

2E139AD03

2E139BA12

2E139BA17

2E139BD07

3J048AA02

3J048BD08

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】梁の変形による制振間柱の制振効果の低減を抑制する。
【解決手段】制振構造１２は、外周柱５０と第一梁１００とが接合された上下の仕口部６０から突出するブラケット９０と、上側のブラケット９０に接合された上側間柱２１０と、下側のブラケッ９０トに接合された下側間柱２２０と、上側間柱２１０と下側間柱２２０との間に設けられ第一梁１００の軸方向にせん断変形する制振部材２５０と、を有する制振間柱２００と、を備えている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

柱と梁とが接合された上下の仕口部から突出するブラケットと、
上側の前記ブラケットに接合された上側間柱と、下側の前記ブラケットに接合された下側間柱と、前記上側間柱と前記下側間柱との間に設けられ前記梁の軸方向にせん断変形又は伸縮することで制振効果を発揮する制振部材と、を有する制振間柱と、
を備えた制振構造。

【請求項2】

前記ブラケットには、前記梁と直交する他の梁が接合されている、
請求項１に記載の制振構造。

【請求項3】

複数階に亘るコア部と、
前記コア部の周囲の周縁部と、
前記周縁部の外周柱と、前記外周柱に接合された梁と、に適用された請求項１又は請求項２の制振構造と、
を備えた建物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制振構造及び建物に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、主に鋼構造建物において、外周の開口部をさほど狭くすることなく地震エネルギーの吸収効果を上げることのできる建物の地震エネルギー吸収構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、左右の柱と上下の梁で囲まれる開口部の左右の柱の近傍に、柱に沿って上下方向に延び且つ上下端が上下の梁に締結部材で接合されたエネルギー吸収部材を設けている。エネルギー吸収部材は、開口部の面に沿った帯状の金属板よりなり、高さ方向の任意の横断面での塑性変形時の曲げ応力が略一定となるように、幅方向の側縁の輪郭が設定されている。

【0003】

特許文献２には、鉄骨構造等からなる建物架構に設置される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、制振間柱は、上部間柱および下部間柱が同一断面のＨ形鋼により形成されて、そのウェブの幅方向における中心線上に、複数か所ずつの孔部が形成されている。その孔部は、Ｈ形鋼の両フランジの板厚中心間寸法の０．４～０．６倍

【0004】

の寸法を直径とする円形の孔部である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平９－２２１８５３号公報

【特許文献2】特開２０１８－３１１５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

梁における柱と柱との間の中間部分に制振間柱が設けられた場合、制振間柱の反力によって梁が変形し、制振効果が低減することがある。

【0007】

本発明は、上記事実を鑑み、梁の変形による制振間柱の制振効果の低減を抑制することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0008】

第一態様は、柱と梁とが接合された上下の仕口部から突出するブラケットと、上側の前記ブラケットに接合された上側間柱と、下側の前記ブラケットに接合された下側間柱と、前記上側間柱と前記下側間柱との間に設けられ前記梁の軸方向にせん断変形又は伸縮することで制振効果を発揮する制振部材と、を有する制振間柱と、を備えた制振構造である。

【0009】

第一態様の制振構造では、制振間柱は仕口部から突出するブラケットに接合しているので、制振間柱を梁における柱と柱との間の中間部分に接合した場合と比較し、梁の変形の影響を受けない又は影響が小さいので、梁の変形による制振間柱の制振効果の低減が抑制され、地震時の制振間柱の効きが向上する。

【0010】

第二態様は、前記ブラケットに、前記梁と直交する他の梁が接合されている、第一態様に記載の制振構造である。

【0011】

第二態様の制振構造では、仕口部から突出するブラケットに他の梁が接合されているので、ブラケットの変形が抑制され、地震時の制振間柱の効きが向上する。また、仕口部にブラケットを設けることによる意匠性の低下が低減される。

【0012】

第三態様は、複数階に亘るコア部と、前記コア部の周囲の周縁部と、前記周縁部の外周柱と、前記外周柱に接合された梁と、に適用された第一態様又は第二態様の制振構造と、を備えた建物である。

【0013】

第三態様の建物では、捻じれが大きい外周部の減衰を制振間柱で吸収させつつ、外周柱と外周柱との間の開口部を広くすることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、梁の変形による制振間柱の制振効果の低減を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】建物の内部構造を模式的に示す平面図である。

【図2】制振構造をＹ方向から見た正面図である。

【図3】制振構造をＸ方向から見た側面図である。

【図4】制振間柱の制振効果を説明する説明図である。

【図5】図３の要部の拡大側面図である。

【図6】変形例の制振構造の図３に対応する側面図である。

【図7】第一梁の軸方向に伸縮する制振部材を用いた場合の図２に対応する正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の制振構造及びこの制振構造が適用された建物について説明する。
なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。Ｘ方向及びＹ方向と直交する鉛直方向をＺ方向として、矢印Ｚで示す。

【0017】

［構造］
建物及び制振構造の構造について説明する。

【0018】

図１に示すように、建物１０は、内部に複数階に亘ってコア部２０が設けられている。コア部２０は、耐力壁等が集中した構造骨組みの中核となる部分である。本実施形態のコア部２０は、平面視において、建物１０の重心位置よりもＹ方向の一方側（図１の下側）に片寄った片寄コア（偏心コア）となっている。なお、平面視において、建物１０におけるコア部２０の周囲を周縁部３０とする。本実施形態では、周縁部３０は、平面視において、略Ｕ字形状をなしている。

【0019】

建物１０の周縁部３０の外周部３２には外周柱５０及び外周柱５１が設けられている。外周柱５１は、外周部３２のＸ方向の両側にＹ方向に沿って設けられている。外周柱５０は、図１におけるＹ方向の他方側（図１の上側）のＸ方向に沿って間隔をあけて配置されている。本実施形態の外周柱５０は、角形鋼管で構成されているが、これに限定されるものではない。

【0020】

外周柱５０が設けられている建物１０の外壁１５には、図示されていない窓等の開口部が設けられている。窓は、外壁１５における外周柱５０と外周柱５０との間に設けられている。

【0021】

Ｘ方向に隣り合う外周柱５０間には、図２に示すように、Ｘ方向に沿った第一梁１００が架設されている。本実施形態の制振構造１２は、外周柱５０と第一梁１００とに適用される。なお、本実施形態では、第一梁１００は、Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁であるが、これに限定されるものではない。

【0022】

図２及び図３に示すように、各外周柱５０における第一梁１００が接合された仕口部６０（図３参照）には、上下に間隔をあけて鋼製の通しダイアフラム７０（図３参照）が設けられている。通しダイアフラム７０（図３参照）は端部に、前述した第一梁１００の端部の上下のフランジ１０２が接合されている。

【0023】

角型鋼管で構成された外周柱５０の仕口部６０（図３参照）における室内側（建物１０内側）の周面５２には、ブラケット９０が接合されている。ブラケット９０は、Ｈ形鋼で構成された本体部９２と鋼製の補強リブ９８とを有している。ブラケット９０の上下のフランジ９４は、通しダイアフラム７０（図３参照）の端部に接合されている。また、補強リブ９８は、上下のフランジ９４とウェブ９６とに接合されている。ブラケット９０には、Ｙ方向に沿った第二梁１５０が接合されている。なお、本実施形態では、第二梁１５０は、Ｈ形鋼で構成された鉄骨梁であるが、これに限定されるものではない。

【0024】

上下のブラケット９０の間には、制振間柱２００が設けられている制振間柱２００は、上側間柱２１０と下側間柱２２０と制振部材２５０とを有している。上側間柱２１０の上端部２１２は、上側のブラケット９０のフランジ１５２に接合されている。同様に下側間柱２２０の下端部２２２は、下側のブラケット９０のフランジ１５２に接合されている。制振部材２５０は、上側間柱２１０の下端部２１４と下側間柱２２０の上端部２２４との間に設けられて接合されている。なお、本実施形態では、上側間柱２１０及び下側間柱２２０は、Ｈ形鋼で構成されているが、これに限定されるものではない。また、図３では、制振間柱２００は、断面で図示している。

【0025】

また、図２に示すように、本実施形態では、Ｙ方向から見た場合、外周柱５０の幅内に制振間柱２００が収まっている。別の観点から説明すると、制振間柱２００のＸ方向の最大幅は、外周柱５０のＸ方向の幅以下となっている。

【0026】

図４に示す制振部材２５０は、第一梁１００の軸方向であるＸ方向にせん断変形して制振効果を発揮する粘弾性ダンパーである。本実施形態の制振部材２５０は、板状の高減衰ゴム２５２と鋼板２５４、２５６とが積層されて構成されている。中心部の鋼板２５４は、高減衰ゴム２５２及び鋼板２５６よりも下側に突出している。なお、この突出した部位を下側突出部２５５とする。また、両外側の鋼板２５６は、高減衰ゴム２５２及び鋼板２５４よりも上側に突出している。なお、この突出した部位を上側突出部２５７とする。両側の上側突出部２５７と上側突出部２５７との間には、スペーサ２６２を挟んで接続板２６０がボルト締結されている。

【0027】

接続板２６０は上側間柱２１０の下端部２１４のウェブ２１５に接合部材２７０によってボルト締結され、下側突出部２５５は下側間柱２２０の上端部２２４のウェブ２２５に接合部材２７０によってボルト締結されている（図２及び図３も参照）。

【0028】

なお、制振部材２５０は、第一梁１００の軸方向であるＹ方向にせん断変形して制振効果を発揮する構造であれば、どのようなものであってもよい。また、制振部材２５０と、上側間柱２１０及び下側間柱２２０との接合構造もどのような構成であってもよい。

【0029】

［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。

【0030】

Ｘ方向にせん断変形して制振効果を発揮する制振間柱２００は、外周柱５０における仕口部６０からＹ方向の室内側に突出するブラケット９０に接合しているので、外壁１５に沿ってＸ方向を軸方向とする第一梁１００の変形の影響を受けない又は影響が小さい。よって、地震時における制振間柱２００の制振部材２５０の効きが確保される。

【0031】

ここで、図４は、第一梁１００の軸方向の中間部１２０に制振間柱２００が接合された比較例において、外周柱５０と第一梁１００とで構成された架構が地震時にＸ方向に水平変形した状態を数値解析した結果の模式図である。

【0032】

Ｋ１は上側の第一梁１００の中間部１２０の変形後の位置を示し、Ｋ２は下側の第一梁１００の中間部１２０の変形後の位置を示している。また、Ｔ１は上側の仕口部６０の変形後の位置を示し、Ｔ２は下側の仕口部６０の変形後の位置を示している。そして、各数値は下記となっている。

【0033】

Ｋ１：７．０６
Ｋ２：１．３９
Ｔ１：７．２９
Ｔ２：１．１７

【0034】

上下の第一梁１００の中間部１２０間の変位差ΔＫはＫ１からＫ１を引いた５．６７であり、上下の仕口部６０間の変位差ΔＴはＴ１からＴ２を引いた６．１２である。このようにΔＫはΔＴよりも小さくなっている。これは、制振間柱２００を第一梁１００の中間部１２０に取り付けた比較例の場合、制振部材２５０の反力によって第一梁１００が撓んで変形するためである。

【0035】

地震時において、制振間柱２００の上下の接合部位の水平方向の変位差が大きいほど、制振部材２５０のせん断方向の変位量が大きくなり制振効果が大きくなる。よって、制振間柱２００を第一梁１００の中間部１２０に取り付けるよりも外周柱５０の仕口部６０に取り付ける方が制振部材２５０の効きが良くなる。なお、制振間柱２００を仕口部６０に取り付けても外周柱５０の変形は極めて小さいので、変位差ΔＴは上記と略同じと考えられる。

【0036】

したがって、前述したように、制振間柱２００は仕口部６０からＹ方向に突出するブラケット９０に接合することで、第一梁１００の変形の影響を受けない又は影響が小さくなる。よって、第一梁１００に制振間柱２００を取り付ける場合と比較し、制振間柱２００の制振部材２５０の効きが向上する。

【0037】

また、外周柱５０の仕口部６０から突出するブラケット９０に第二梁１５０が接合されているので、ブラケット９０の変形が抑制され、制振間柱２００の効きが更に向上する。また、仕口部６０にブラケット９０を設けることによる意匠性の低下が低減される。

【0038】

また、Ｙ方向から見た場合、外周柱５０の幅内に制振間柱２００が収まっている。このように、制振間柱２００は、外周柱５０から横にはみ出ていないので、室内を広く使用できると共に意匠性が向上する。

【0039】

また、制振間柱２００は、外周柱５０の仕口部６０から室内側に突出したブラケット９０に取り付けられている。よって、外周部３２における外周柱５０と外周柱５０との間の窓等の開口部を制振間柱２００が遮らない。したがって、捻じれが大きい建物１０の外周部３２の減衰を効果的に制振間柱２００で吸収させつつ、外周部３２における外周柱５０と外周柱５０との間の開口部を広くすることができる。

【0040】

なお、本実施形態では、建物１０のコア部１０は、Ｙ方向の一方側に片寄った片寄コア（偏心コア）となっているので、外周部３２のＹ方向の他方側の捩じれが大きくなる。しかし、外周柱５０の仕口部６０にブラケット９０を介して制振間柱２００を取り付けているので、捻じれが効果的に抑制される。

【0041】

＜変形例＞
次に本実施形態の変形例の制振構造について説明する。

【0042】

図５に示す変形例の制振構造１４では、角型鋼管で構成された外周柱５０の仕口部６０における室外側（建物１０外側）の周面５５に、ブラケット９０が接合されている。上下のブラケット９０の間には、制振間柱２００が設けられている。

【0043】

また外周柱５０の仕口部６０における室内側（建物１０内側）の周面５２に、第二梁１５０が接合されている。具体的には、第二梁１５０の上下の１５２が通しダイアフラム７０の端部に接合されている。

【0044】

本変形例においても、制振間柱２００は仕口部６０からＸ方向に突出するブラケット９０に取り付けられており、外壁１５に沿ってＹ方向を軸方向とする第一梁１００の変形の影響を受けない又は影響が小さい。よって、第一梁１００に制振間柱２００を取り付ける場合と比較し、制振間柱２００の制振部材２５０の効きが向上する。

【0045】

また、室内に制振間柱２００が設置されないので、室内を広く使用できると共に意匠性が向上する。

【0046】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0047】

例えば、上記実施形態及び変形例では、外周柱５０の仕口部６０に接合したブラケット９０に第二梁１５０を接合したが、これに限定されるものではない。例えば、外周柱５０の仕口部６０に第二梁１５０を接合し、上下の第二梁１５０の端部に制振間柱２００を接合し取り付けてもよい。つまり、第二梁１５０の端部が、ブラケットの機能を有する構造としてもよい。

【0048】

また、例えば、上記実施形態及び変形例では、外周柱５０と第一梁１００とに本発明を適用したが、これに限定されるものではない。建物１０内の柱と梁とに本発明を適用してもよい。

【0049】

また、例えば、上記実施形態及び変形例では、制振間柱２００における制振部材２５０は、第一梁１００の軸方向であるＹ方向にせん断変形して制振効果を発揮したが、これに限定されるものではない。図７に示す制振間柱２０２のように、Ｙ方向に伸縮することで制振効果を発揮するオイルダンパー等の制振部材５００であってもよい。具体的には、制振間柱２０２は、上側間柱２１０の下端部２１４に設けられたブラケット５１０と下側間柱２２０の上端部２２４に設けられたブラケット５２０との間に制振部材５００の軸方向の両端部が接続されている。ブラケット５１０、５２０は、Ｌ字状で鋼製の本体部５１２、５２２に直角三角形状で鋼製の補強板５１４、５２４が接合された構造となっている。そして、制振部材５００の軸方向の両端部が、ブラケット５１０、５２０の本体部５１２、５２２の縦壁部に接続されている。

【0050】

更に、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。複数の実施形態及び変形例等は、適宜、組み合わされて実施可能である。

【符号の説明】

【0051】

１０ 建物
１２ 制振構造
１４ 制振構造
２０ コア部
３０ 周縁部
３２ 外周部
５０ 外周柱
６０ 仕口部
９０ ブラケット
１００ 第一梁（梁の一例）
２００ 制振間柱
２１０ 上側間柱
２２０ 下側間柱
２５０ 制振部材
５００ 制振部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】