特開 2025-5214 トラス梁の制振構造

(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】P2025005214

(43)【公開日】2025-01-16

(54)【発明の名称】トラス梁の制振構造

(51)【国際特許分類】

   E04B 1/98 20060101AFI20250108BHJP

   E04B 1/342 20060101ALI20250108BHJP

   E04B 1/32 20060101ALI20250108BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20250108BHJP

【ＦＩ】

E04B1/98 L

E04B1/342 A

E04B1/32 102B

E04H9/02 351

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105307

(22)【出願日】2023-06-27

(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】小田島 暢之

(72)【発明者】

【氏名】岡村 祥子

(72)【発明者】

【氏名】朝川 智大

(72)【発明者】

【氏名】呉 南崎

【テーマコード（参考）】

2E001

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E001DG01

2E001FA14

2E139AA17

2E139AC19

2E139BA12

(57)【要約】

【課題】トラス梁の下の空間を確保しつつ、トラス梁を制振する。
【解決手段】制振構造１００は、一端部１１７が支持された第一トラス梁１１０と、第一トラス梁１１０よりも低く第一トラス梁１１０の上側他端接合部１２２の他方側に配置され他端部１３７が支持された第二トラス梁１３０と、第一トラス梁１１０の上側他端接合部１２２よりも一方側の上側一端接合部１４４と第二トラス梁１３０の下側一端接合部１４２とに接合された第一トラス架構２１０と、第一トラス梁１１０の上側他端接合部１２２と第二トラス梁１３０の下側一端接合部１４２よりも一方側の下側他端接合部１４４とに接合された第二トラス架構２３０と、第一トラス架構２１０と第二トラス架構２３０とに接続され第一トラス架構２１０と第二トラス架構２３０との上下方向の相対変位によって制振効果を発揮するオイルダンパー２５２と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定方向に沿って配置され一端部が支持された第一トラス梁と、
前記第一トラス梁よりも低く配置され、平面視において前記第一トラス梁の他端部の前記所定方向の他方側に前記所定方向に沿って配置され他端部が支持された第二トラス梁と、
前記第一トラス梁の前記他端部よりも前記所定方向の一方側の部位と前記第二トラス梁の一端部とに接合された第一接合部材と、
前記第一トラス梁の前記他端部と、前記第二トラス梁の前記一端部よりも前記所定方向の一方側の部位と、に接合された第二接合部材と、
前記第一接合部材と前記第二接合部材とに接続され、前記第一接合部材と前記第二接合部材との上下方向の相対変位によって制振効果を発揮する制振部材と、
を備えるトラス梁の制振構造。

【請求項2】

前記第一トラス梁及び前記第二トラス梁は、平面視において、それぞれ前記所定方向と直交する直交方向に間隔をあけて並んで配置され、
前記第一接合部材は、前記直交方向に沿って配置され、複数の前記第一トラス梁及び前記第二トラス梁に接合され、前記直交方向の両端部が支持された第一トラス架構であり、
前記第二接合部材は、前記直交方向に沿って配置され、複数の前記第一トラス梁及び前記第二トラス梁に接合された第二トラス架構である、
請求項１に記載のトラス梁の制振構造。

【請求項3】

前記第一トラス梁と前記第二トラス梁とは、固有振動数が異なっている、
請求項１又は請求項２に記載のトラス梁の制振構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トラス梁の制振構造に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、両端が固定構造物で支持された梁構造体の鉛直振動を低減する制振構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、梁構造体の端部と固定構造物との連結部分に、当該梁構造体に生じる鉛直方向の変形によるエネルギーを吸収するダンパー部材が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－１０６５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

大スパンのトラス梁で大きな変位が生じるのはスパン中央部である。しかし、トラス梁のスパン中央部を制振するダンパー等の制振装置を設けると、制振装置の固定側の支持部材がトラス梁のスパン中央部に必要となり、トラス梁の下の大空間を有効活用できなくなる虞がある。

【0005】

本発明は、上記事実を鑑み、トラス梁の下の空間を確保しつつ、トラス梁を制振することが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第一態様は、所定方向に沿って配置され一端部が支持された第一トラス梁と、前記第一トラス梁よりも低く配置され、平面視において前記第一トラス梁の前記所定方向他方側に前記所定方向に沿って配置され他端部が支持された第二トラス梁と、前記第一トラス梁の前記他端部よりも前記所定方向一方側の部位と前記第二トラス梁の一端部とに接合された第一接合部材と、前記第一トラス梁の前記他端部と、前記第二トラス梁の前記一端部よりも前記所定方向一方側の部位と、に接合された第二接合部材と、前記第一接合部材と前記第二接合部材とに接続され、前記第一接合部材と前記第二接合部材との上下方向の相対変位によって制振効果を発揮する制振部材と、を備えるトラス梁の制振構造である。

【0007】

第一態様のトラス梁の制振構造では、地震時に第一トラス梁と第二トラス梁とは上下振動する。第一トラス梁と第二トラス梁とが同位相で上下振動していない状態であれば、第一トラス梁の他端部側と第二トラス梁の一端部側との回転角が異なるので、第一接合部材に対して第二接合部材は上下方向に相対変位する。そして、第一接合部材と第二接合部材とに上下方向の相対変位によって制振部材が制振効果を発揮し、第一トラス梁及び第二トラス梁の上下振動が低減する。すなわち、第一トラス梁及び第二トラス梁の下の空間を確保しつつ、第一トラス梁及び第二トラス梁が制振される。

【0008】

第二態様は、前記第一トラス梁及び前記第二トラス梁は、平面視において、それぞれ前記所定方向と直交する直交方向に間隔をあけて並んで配置され、前記第一接合部材は、前記直交方向に沿って配置され、複数の前記第一トラス梁及び複数の前記第二トラス梁に接合され、前記直交方向の両端部が支持された第一トラス架構であり、前記第二接合部材は、前記直交方向に沿って配置され、複数の前記第一トラス梁及び複数の前記第二トラス梁に接合された第二トラス架構である、第一態様に記載のトラス梁の制振構造である。

【0009】

第二態様のトラス梁の制振構造では、第一トラス梁及び第二トラス梁は、平面視において、それぞれ所定方向と直交する直交方向に間隔をあけて並んで配置されているので、第一トラス梁及び第二トラス梁の下に大空間が設けられる。

【0010】

第三態様は、前記第一トラス梁と前記第二トラス梁とは、固有振動数が異なっている、第一態様又は第二態様に記載のトラス梁の制振構造である。

【0011】

第三態様のトラス梁の制振構造では、第一トラス梁と第二トラス梁とは固有振動数が異なっているので、第一トラス梁と第二トラス梁とが確実に同位相で上下振動しない。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、第一トラス梁及び第二トラス梁の下の空間を確保しつつ、第一トラス梁及び第二トラス梁を制振することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】トラス梁の制振構造が適用された建物のＹ方向の中央部のＸ方向に沿った構成を模式的に示す構成図である。

【図2】図１の建物の要部を模式的に示す平面図である。

【図3】図１の建物の要部をＸ方向から見た側面図である。

【図4】図１の制振架構の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜実施形態＞
本実施形態のトラス梁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。

【0015】

なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、各要素の寸法及び比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない場合がある。複数の図面の相互間において各要素の寸法及び比率等は必ずしも一致していない場合がある。明細書中に特段の断りが無い限り、各要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。実質的に同一の要素には同一の符号を付し、その説明を省略することがある。

【0016】

［建物］
まず、トラス梁の制振構造が適用された建物の構造について説明する。

【0017】

図１及び図３に示すように、本実施形態の制振構造１００は、複数の第一トラス梁１１０、複数の第二トラス梁１３０及び制振架構２００を有して構成されている。制振架構２００は、第一トラス架構２１０、第二トラス架構２３０、連結部材２５０及びオイルダンパー２５２等を有して構成されている。本実施形態では、第一トラス梁１１０、第二トラス梁１３０、第一トラス架構２１０及び第二トラス架構２３０は、いずれも鉄骨造であるが、これに限定されるものではない。なお、図１、図２及び図３における左側をＸ方向の一方側とし、右側をＸ方向における他方側とする。

【0018】

図１及び図２に示すように、本実施形態の制振構造１００が適用された建物１０は、建物内部１２に舞台１４と客席１６とを有する劇場であるが、これに限定されるものではない。なお、舞台１４は建物内部１２の所定方向であるＸ方向の一方側に設けられ、客席１６は舞台１４のＸ方向の他方側に設けられている。

【0019】

図１に示すように、客席１６はＸ方向の他方側に向かって高くなる階段状になっている。建物１０の屋根１１は、Ｘ方向の一方側が高く他方側が低くなっている。そして、屋根１１や図示されていない天井等を大スパンの第一トラス梁１１０及び大スパンの第二トラス梁１３０が支持している。

【0020】

本実施形態では、第二トラス梁１３０の梁長（Ｘ方向の全長）は、第一トラス梁１１０の梁長よりも長い。よって、第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とは、固有振動数が異なっている。

【0021】

図２に示すように、平面視において、第一トラス梁１１０及び第二トラス梁１３０は、Ｘ方向に沿って配置されると共にＹ方向に間隔をあけて配置されている。各第二トラス梁１３０は、各第一トラス梁１１０のＸ方向の他方側の同一線上に設置されている。

【0022】

図１及び図３に示すように、第二トラス梁１３０は、第一トラス梁１１０よりも低い位置に配置されている。そして、第一トラス梁１１０の他端部は、第二トラス梁１３０の一端部よりも一方側にある。よって、平面視において、第一トラス梁１１０の他端側と第二トラス梁１３０の一端側とは一部が重なっている。

【0023】

ここで、第一トラス梁１１０の他方側における第二トラス梁１３０の一方側と重なっている部分を第一ラップ部１２０とし、第二トラス梁１３０の一方側における第一トラス梁１１０と重なっている部分を第二ラップ部１４０とする。そして、第一トラス梁１１０の第一ラップ部１２０の他端を上側他端接合部１２２とし、第一ラップ部１２０の一端を上側一端接合部１２４とする。同様に、第二トラス梁１３０の第二ラップ部１４０の一端を下側一端接合部１４２とし、第二ラップ部１４０の他端を下側他端接合部１４４とする。

【0024】

第一トラス梁１１０は、Ｘ方向に沿った第一上弦材１１２及び第一下弦材１１４と、これら第一上弦材１１２と第一下弦材１１４に接合された第一ラチス１１６とで構成されている。同様に第二トラス梁１３０は、Ｘに沿った第二上弦材１３２及び第二下弦材１３４と、これら第二上弦材１３２と第二下弦材１３４に接合された第二ラチス１３６とで構成されている。

【0025】

なお、本実施形態においては、第一トラス梁１１０の第一上弦材１１２の他端部が上側他端接合部１２２である。同様に第二トラス梁１３０の第二上弦材１３２の一端部が下側一端接合部１４２である。

【0026】

図１～図３に示すように、各第一トラス梁１１０の一端部１１７は、それぞれ第一柱１１８に接合され支持されている。また、各第二トラス梁１３０の他端部１３７は、それぞれ第二柱１３８に接合され支持されている。なお、本実施形態においては、第一トラス梁１１０の第一上弦材１１２の一端部が一端部１１７であり、第二トラス梁１３０の第二上弦材１３２の他端部が他端部１３７である。各第一柱１１８及び各第二柱１３８は、それぞれ下端部が図示されていない基礎や下部構造等に接合されている。

【0027】

図１及び図３に示すように、第一トラス梁１１０の第一ラップ部１２０と第二トラス梁１３０の第二ラップ部１４０との間には、制振架構２００が設けられている。前述したように、制振架構２００は、第一トラス架構２１０、第二トラス架構２３０、連結部材２５０及びオイルダンパー２５２等を有して構成されている。

【0028】

図４に示すように、第一トラス架構２１０は、上下方向に沿った第一縦材２１２とＹ方向に沿った第一横材２１４と第一ブレース２１６とを有して構成されている。第一縦材２１２はＹ方向に間隔をあけて設置されている。

【0029】

第一横材２１４は、第一縦材２１２間に上下方向に間隔をあけて設置され、両端部が第一縦材２１２に接合されている。第一ブレース２１６は、第一縦材２１２と第一横材２１４との接合部位間（格子の隅部間）に接合されている。

【0030】

同様に第二トラス架構２３０は、Ｙ方向に間隔をあけて設置された第二縦材２３２間に上下方向に間隔をあけて設置され両端部が第二縦材２３２接合された第二横材２３４と、第二縦材２３２と第二横材２３４との接合部位間（格子の隅部間）に接合された第二ブレース２３６と、を有して構成されている。

【0031】

図１、図３及び図４に示すように、本実施形態では、第一トラス架構２１０と第二トラス架構２３０とは、Ｘ方向に沿った複数の連結部材２５０で連結されている。連結部材２５０は、上下方向に間隔をあけて配置され、第一縦材２１２及び第二縦材２３２における第一横材２１４及び第二横材２３４との接合部位に両端部が接合されている。そして、第一縦材２１２の連結部材２５０との接合部位と、第二縦材２３２の連結部材２５０との接合部位との間（格子の隅部間）に、制振装置の一例としてのオイルダンパー２５２の両端部が接合されている。

【0032】

なお、第一縦材２１２及び第二縦材２３２における第一横材２１４及び第二横材２３４との接合部位の最下端には、連結部材２５０が接合されていない。後述するように、第一縦材２１２の下端部には第二トラス梁１３０の下側一端接合部１４２が接合され、第二縦材２３２の下端部には第二トラス梁１３０の下側他端接合部１４４が接合されている（図３参照）。そして、オイルダンパー２５２の両端部がこれらの接部位に接合されている（図３参照）。

【0033】

図１及び図３に示すように、Ｙ方向に並んだ複数の第一トラス梁１１０の第一ラップ部１２０のＸ方向の両端及び第二トラス梁１３０の第二ラップ部１４０のＸ方向の両端は、第一トラス架構２１０及び第二トラス架構２３０が接合されている（図２も参照）。

【0034】

具体的には、各第一トラス梁１１０の第一ラップ部１２０の他端である上側他端接合部１２２に第二トラス架構２３０の各第二縦材２３２の上端部が縦補助材１２８を介して接合されている（図２及び図４も参照）。また、第一ラップ部１２０の一端である上側一端接合部１２４に第一トラス架構２１０の各第一縦材２１２の上端部が接合されている（図２及び図４も参照）。また、第一トラス梁１１０における第一縦材２１２が接合されている部位の第一上弦材１１２と第一下弦材１１４とには、第一束材１２６が接合されている。

【0035】

各第二トラス梁１３０の第二ラップ部１４０の一端である下側一端接合部１４２に第一トラス架構２１０の各第一縦材２１２の下端部が接合されている（図２及び図４も参照）。また、第二ラップ部１４０の他端である下側他端接合部１４４に第二トラス架構２３０の各第二縦材２３２の下端部が接合されている（図２及び図４も参照）。また、第二トラス梁１３０における第二縦材２３２が接合されている部位の第二上弦材１３２と第二下弦材１３４とには、第二束材１４６が接合されている。

【0036】

図３に示すように、Ｙ方向両側の第一縦材２１２と第二トラス梁１３０の第二ラップ部１４０の下側一端接合部１４２との接合部位には、中間柱２９０が接合されている。中間柱２９０は下方に延び下端部が図示されていない基礎や下部構造等に接合され固定されている。

【0037】

［作用］
次に、本実施形態の作用について説明する。

【0038】

図３の想像線Ｔ１、Ｔ２で示すように、地震時に第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とは上下振動する。第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とが同位相で上下振動していない状態であれば、第一トラス梁１１０の他端部（上側他端接合部１２２）側の第一ラップ部１２０と第二トラス梁１３０の一端部（下側一端接合部１４２）側の第二ラップ部１４０との回転角が異なる。よって、想像線Ｔ３で示すように、制振架構２００を構成する第一トラス架構２１０と第二トラス架構２３０とが、上下方向に相対変位する。そして、これによりオイルダンパー２５２が伸縮して制振効果を発揮し、第一トラス梁１１０及び第二トラス梁１３０の上下振動が低減する。

【0039】

図３の例では、第一トラス梁１１０が下側凸の状態で第二トラス梁１３０が上側凸の状態となっている。よって、制振架構２００を構成する第一トラス架構２１０に対して第二トラス架構２３０が上方向に相対変位する。これにより、オイルダンパー２５２が伸びて制振効果を発揮する。

【0040】

なお、仮に第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とが同位相で上下振動すると、第一トラス架構２１０と第二トラス架構２３０とは上下方向に相対変位しないので、オイルダンパー２５２も伸縮しない、つまり、オイルダンパー２５２は制振効果を発揮しない。

【0041】

しかし、本実施形態では、第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とは梁長が異なり固有振動数が異なっているので、第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とが確実に同位相で上下振動しない。つまり、第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とが同位相で上下振動してオイルダンパー２５２の制振効果が発揮されないことが確実に防止される。

【0042】

ここで、図３に示すように、建物１０では、Ｙ方向に並んだ各第一トラス梁１１０のＸ方向の一端部、Ｙ方向に並んだ各第二トラス梁１３０のＸ方向の他端部及び制振架構２０００のＹ方向の両端部がそれぞれ第一柱１１８、第二柱１３８及び中間柱２９０で支持されているだけで、各第一トラス梁１１０、各第二トラス梁１３０及び制振架構２００の下には大空間が設けられている。

【0043】

そして、大スパンの第一トラス梁１１０及び第二トラス梁１３０であっても前述したように制振架構２００によって制振されている。よって、第一トラス梁１１０及び第二トラス梁１３０のスパン中央部を制振するダンパー等の制振装置を支持する支持部材をスパン中央部に設けることによる大空間を有効活用できなくなることがない。

【0044】

このような本実施形態の制振構造１００を適用することで、大スパンの第一トラス梁１１０及び第二トラス梁１３０の下の大空間（建物内部１２）を確保しつつ、第一トラス梁１１０及び第二トラス梁１３０を制振することができる。

【0045】

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

【0046】

例えば、上記実施形態では、構造的に第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とは梁長が異なることで固有振動数が異なっていたが、これに限定されるものではない。第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０との固有振動数が異なる構造的な違いはどのようなものであってもよい。例えば、第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０との荷重条件の違いにより質量が異なることで固有振動数が異なっていてもよい。

【0047】

ここで、仮に第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とが設計的に同一の構造及び部材断面とされ、設計的には固有振動数が同一であったとしても、実際に構築された第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０は種々の誤差やバラツキ等によって完全に固有振動数が一致することはない又は極めてまれである。更に、極めてまれであるが、仮に第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０との固有振動数が実際に一致していたとしても、地震波の入力自体が位相差もあるため、両者が同位相で振動し続けることはない又は極めてまれである。

【0048】

したがって、第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とが同一の構造及び部材断面であっても制振構造１００を適用することで制振することができる。

【0049】

また、例えば、Ｙ方向両側の第二トラス架構２３０の第二縦材２３２も第一トラス架構２１０の中間柱２９０と同様に、図２及び図３で示す想像線の中間柱２９２で支持されていてもよい。なお、この場合、中間柱２９２は、上端部を第二下弦材１３４と第二束材１４６との接合部位に接合する。また、中間柱２９２は下方に延び下端部が図示されていない基礎や下部構造等に接合され固定されている。

【0050】

また、上記実施形態では、第一トラス架構２１０と第二トラス架構２３０とは連結部材２５０で連結されていたが、これに限定されるものではなく、両者は連結部材２５０で連結されていなくもよい。

【0051】

また、トラス構造の以外の接合部材で第一トラス梁１１０と第二トラス梁１３０とを接合してもよい。

【0052】

また、上記実施形態では、制振効果を発揮する制振部材はオイルダンパー２５２であったがこれに限定されるものではない。オイルダンパー２５２以外の制振部材、例えば、粘性体ダンパー、粘弾性体ダンパー、鋼材履歴系ダンパー、摩擦ダンパー及び回転慣性ダンパー等であってもよい。

【0053】

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。

【符号の説明】

【0054】

１０ 建物
１００ 制振構造
１１０ 第一トラス梁
１１７ 一端部
１１８ 第一柱
１２２ 上側他端接合部（他端部の一例）
１２４ 上側一端接合部（他端部よりも一方側の部位の一例）
１３０ 第二トラス梁
１３７ 他端部
１３８ 第二柱
１４２ 下側一端接合部（一端部の一例）
１４４ 下側他端接合部（一端部よりも他方側の部位の一例）
２００ 制振架構
２１０ 第一トラス架構（第一接合部材の一例）
２３０ 第二トラス架構（第二接合部制の一例）
２５２ オイルダンパー（制振部材の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】