(57)【要約】【課題】地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら建物の耐震性能を効果的に向上できる耐震補強構造を提供する。【解決手段】所定のギャップ量以下の層間変形に対して作用せずにギャップ量を超える層間変形に対して作用するギャップ付き耐震要素１０が建物１の鉛直構面に配置され、層間変形に減衰力を付与する減衰機構２０が、ギャップ付き耐震要素１０が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置される。【選択図】図１
2020101050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のギャップ量以下の層間変形に対して作用せずに前記ギャップ量を超える層間変形に対して作用するギャップ付き耐震要素が建物の鉛直構面に配置され、
層間変形に減衰力を付与する減衰機構が、前記ギャップ付き耐震要素が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置される耐震補強構造。
【請求項２】
複数の前記ギャップ付き耐震要素が、建物の上層側に集中配置され、
複数の前記減衰機構が、建物の下層側に集中配置される請求項１記載の耐震補強構造。
【請求項３】
前記ギャップ付き耐震要素と前記減衰機構とが、建物の一層毎に交互に配置される請求項１記載の建物の耐震補強構造。
【請求項４】
前記ギャップ付き耐震要素と前記減衰機構とが、建物の同一階に配置される請求項１記載の耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の鉛直構面に耐震要素や減衰機構を設けて建物を補強する耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、耐震要素としての補剛ブレースが建物の最下層階を除く各階の鉛直構面に配置され、層間変形に減衰力を付与する減衰機構としてのオイルダンパーが、最下層階の鉛直構面に配置される建物の耐震補強構造が開示されている。
この耐震補強構造では、最下層階を除く各階に配置した耐震要素としての補剛ブレースにて最下層階を除く各階の剛性を高めて層間変形を抑え、その分、層間変形が大きくなる最下層階のオイルダンパーで集中的に振動を減衰することができるので、減衰機構としてのオイルダンパーを各階の鉛直構面に配置するのに比べて、コストを抑えて効率良く建物を補強することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−０８７５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の耐震補強構造では、補剛ブレースにて建物の最下層階を除く各階の剛性が高まり、建物の固有周期が大きく変わることになる。そのため、地震時等に生じる柱軸力も大きくなり、柱の補強等の工事も必要になる可能性がある。
【０００５】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら建物の耐震性能を効果的に向上できる耐震補強構造を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１特徴構成は、所定のギャップ量以下の層間変形に対して作用せずに前記ギャップ量を超える層間変形に対して作用するギャップ付き耐震要素が建物の複数階の鉛直構面に配置され、
層間変形に減衰力を付与する減衰機構が、前記ギャップ付き耐震要素が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置される点にある。
【０００７】
本構成によれば、ギャップ付き耐震要素と減衰機構の組み合わせを採用することで、各階の層間変形がギャップ量以下となる中地震時までは、建物の剛性を高めない状態（固有振動周期を変更しない状態）で、減衰機構にて地震エネルギーを吸収することができる。
そして、少なくとも一部の階の層間変形がギャップ量を超える大地震時には、層間変形がギャップ量を超える一部の階だけのギャップ付き耐震要素にて、その一部の階だけの層間変形を阻止しながら、減衰機構にて地震エネルギーを吸収することができる。
よって、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら建物の耐震性能を効果的に向上することができる。
【０００８】
本発明の第２特徴構成は、複数の前記ギャップ付き耐震要素が、建物の上層側に集中配置され、
複数の前記減衰機構が、建物の下層側に集中配置される点にある。
【０００９】
本構成によれば、地震エネルギーの入力が余り増えない建物の上層側にギャップ付き耐震要素が集中配置され、エネルギー吸収効率の高い建物の下層側に複数の減衰機構が集中配置されるので、ギャップ付き耐震要素にて上層側の各階の層間変形をギャップ量以下に抑えながら減衰機構にて地震エネルギーを効率良く吸収することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
【００１０】
本発明の第３特徴構成は、前記ギャップ付き耐震要素と前記減衰機構とが、建物の一層毎の鉛直構面に交互に配置される点にある。
【００１１】
本構成によれば、ギャップ付き耐震要素と減衰機構とが建物の一層毎に交互に配置されるので、地震時における建物の上下方向での挙動が揃い易く、建物の上下方向の一部が地震時の弱点になるのを回避しながら、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
【００１２】
本発明の第４特徴構成は、前記ギャップ付き耐震要素と前記減衰機構とが、建物の同一階に配置される点にある。
【００１３】
本構成によれば、ギャップ付き耐震要素と減衰機構とが、建物の同一階に配置されるので、建物応答に占める高次モードの影響が大きい場合等に、ギャップ付き耐震要素と減衰機構とが配置される各階で、ギャップ付き耐震要素による耐震作用と減衰機構による耐震作用の双方を享受することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態の耐震補強構造を模式的に示す断面図
【図２】ギャップ付き耐震要素を示す断面図
【図３】第２実施形態の耐震補強構造を模式的に示す断面図
【図４】第３実施形態の耐震補強構造を模式的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の耐震補強構造の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
この耐震補強構造は、図１に示すように、所定のギャップ量Ｇ（図２参照）以下の層間変形に対して作用せずに当該ギャップ量Ｇを超える層間変形に対して作用するギャップ付き耐震要素１０が、建物１の複数階の鉛直構面に配置される。また、建物１の層間変形に減衰力を付与する減衰機構２０が、建物１におけるギャップ付き耐震要素１０が配置される鉛直構面とは異なる鉛直構面に配置される。なお、建物１の鉛直構面とは、左右方向（構面内水平方向）で隣接する一対の柱２と上下方向（構面内鉛直方向）で隣接する一対の梁３とで囲まれた鉛直な矩形状の面である。
【００１６】
図１に示すように、減衰機構２０は、例えば、建物１の鉛直構面における上下で隣接する梁３の一方側等にＶ字状等の鋼材製の枠体２１を設置するとともに、当該枠体２１の先端部等と柱２との間にダンパー２２等を設置して構成される。ダンパー２２としては、建物１の層間変形における変形速度に減衰力を付与する速度依存型のオイルダンパーや粘性ダンパー、建物１の層間変形における変位に減衰力を付与する変位依存型の履歴系ダンパー（鉛ダンパー等）等の各種のものを適宜に用いることができる。
【００１７】
ギャップ付き耐震要素１０は、詳細は後述するが、例えば、建物１の鉛直構面に斜めに配置される鋼材製等のブレース材１１の一端側等を、ギャップ量Ｇに対応する所定範囲で左右方向に移動自在に取り付けて構成することができる。
【００１８】
このように、ギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０とを組み合わせることで、建物１の各階の層間変形がギャップ量Ｇ（図２参照）以下となる中地震時までは、建物１の剛性を高めない状態（固有周期を変更しない状態）で、減衰機構２０にて地震エネルギーを吸収することができる。そして、少なくとも一部の階の層間変形がギャップ量Ｇを超える大地震時には、層間変形がギャップ量Ｇを超える一部の階だけのギャップ付き耐震要素１０を作用させて、その一部の階だけの層間変形を阻止することで、柱２に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら、減衰機構２０にて地震エネルギーを吸収することができる。
よって、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら、建物１の耐震性能を効果的に向上することができる。
【００１９】
耐震補強の対象とする建物１としては、既存建物と新設建物のいずれであってもよいが、この耐震補強構造は、前述の如く、地震時等に生じる柱軸力の増大を極力抑制しながら、減衰機構２０にて地震エネルギーを吸収することができるので、既存建物に対してギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０を追加的に配置して既存建物を耐震補強する耐震補強工法に好適に用いることができる。
【００２０】
この第１実施形態では、図１に示すように、地震エネルギーの入力が余り増えない建物１の上層側１Ａにギャップ付き耐震要素１０が集中配置され、エネルギー吸収効率の高い建物１の下層側１Ｂに減衰機構２０が集中配置される。図示例では、建物１の上層側１Ａとして８階以上の各階に２つ（複数の一例）のギャップ付き耐震要素１０が配置され、建物１の下層側１Ｂとして７階以下の各階に２つ（複数の一例）の減衰機構２０が配置されており、上層側１Ａの階数が下層側１Ｂの階数より多く、ギャップ付き耐震要素１０が減衰機構２０より多くなっている。ちなみに、これとは逆に減衰機構２０がギャップ付き耐震要素１０より多くなっていてもよく、また、減衰機構２０とギャップ付き耐震要素１０とが同数等であってもよい。
このような構成により、ギャップ付き耐震要素１０にて上層側１Ａの各階の層間変形をギャップ量Ｇ以下に抑えながら減衰機構２０にて地震エネルギーを効率良く吸収することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
【００２１】
なお、図示例では、ギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０が、建物１の左右方向で同じ位置となるように各階において左右方向で間隔を空けて配置されているが、ギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の各階における配置は適宜変更が可能である。
例えば、ギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０が、上下で隣接する階の間で建物１の左右方向で異なる位置となるように各階に配置されてもよく、また、各階において左右方向で隣接して配置されてもよい。
更に、各階におけるギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の設置数は適宜変更可能であり、建物１全体におけるギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の設置数も適宜変更可能である。
また、例えば、減衰機構２０が配置される下層側１Ｂの一部の階の梁を撤去して地震時等に層間変形を生じ易くし、その層間変形を生じ易くした階に他よりも減衰能力の大きな減衰機構２０を配置してもよい。
【００２２】
次に、ギャップ付き耐震要素１０の具体的構成について説明を加える。
なお、以下に説明するギャップ付き耐震要素１０の構成はあくまで一例であり、耐震補強の対象とする建物１の状態や耐震補強レベル等の各種の事情に応じて適宜の構成を採用することができる。
【００２３】
図２に示すように、ギャップ付き耐震要素１０を構成するのに、建物１の鉛直構面を構成する各柱２の上下中間部の鉛直構面側、及び、各梁３の左右中間部の鉛直構面側の夫々に、ギャップ付きのブレース材１１を連結ボルト１２で取り付けるための円形の挿通孔（図示省略）を備えた鋼材製の取り付け部１３が突出形成される。
そして、建物１の鉛直構面の４隅の仕口部４を跨ぐ状態で４本のブレース材１１の両端部が連結ボルト１２及びナット（図示省略）にて取り付け部１３に取り付けられる。
そのため、地震時等において、そもそも応力集中が生じ易い仕口部４にギャップ付きのブレース材１１による応力が追加されるのを回避しながら建物１の鉛直構面を補強することができる。
【００２４】
各ブレース材１１の下方側の端部には、連結ボルト１２のボルト径に対応した孔径の円形のボルト孔１１ａが形成され、連結ボルト１２及びナットにて鉛直構面に直交する軸周りで取り付け部１３に回転自在に連結される。
各ブレース材１１の上方側の端部には、連結ボルト１２が左右方向に沿ってギャップ量Ｇに対応する所定範囲で左右方向への移動を許容する長孔１１ｂが形成される。そして、各ブレース材１１の上方側の端部は、連結ボルト１２及びナットにて所定範囲で左右方向に移動自在且つ鉛直構面に直交する軸周りで回転自在に取り付け部１３に連結される。
【００２５】
そのため、ギャップ付き耐震要素１０は、それが配置された階の層間変形がギャップ量Ｇ以下である場合は、各ブレース材１１の上方側の端部の連結ボルト１２が長孔１１ｂに沿ってギャップ量Ｇに対応する所定範囲で左右方向に移動することで、ブレース効果を効かせずに層間変形を適切に許容することができる。
他方、ギャップ付き耐震要素１０は、それが配置された階の層間変形がギャップ量Ｇを超える場合は、各ブレース材１１の上方側の端部の連結ボルト１２が長孔１１ｂの左右方向の端部に当接して押圧することで、ブレース効果を効かせて層間変形を適切に阻止することができる。
【００２６】
〔第２実施形態〕
図３は、第２実施形態の耐震補強構造を示している。この第２実施形態の耐震補強構造は、ギャップ付き耐震要素１０及び減衰機構２０の配置パターンの別実施形態である。
この第２実施形態の耐震補強構造では、ギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０とが、建物１の一層毎に交互に配置される。図示例では、建物１の奇数階１Ｃに２つ（複数の一例）の減衰機構２０が配置され、建物１の偶数階１Ｄに２つ（複数の一例）のギャップ付き耐震要素１０が配置される。
そのため、地震時等における建物１の上下方向での挙動が揃い易く、建物１の上下方向の一部が弱点になるのを回避しながら耐震性能を効果的に高めることができる。
なお、上記構成とは逆に、建物１の奇数階１Ｃにギャップ付き耐震要素１０が配置され、建物１の偶数階１Ｄに減衰機構２０が配置されてもよい。また、各階におけるギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の設置数は適宜変更可能であり、建物１全体におけるギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の設置数も適宜変更可能である。
その他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同一であるので、同一の構成箇所には同一の番号を付記し、その説明は省略する。
【００２７】
〔第３実施形態〕
図４は、第３実施形態の耐震補強構造を示している。この第３実施形態の耐震補強構造も、ギャップ付き耐震要素１０及び減衰機構２０の配置パターンの別実施形態である。
この第３実施形態の耐震補強構造では、ギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０とが、建物１の同一階に配置される。図示例では、建物１の各階における左右方向の異なる鉛直構面にギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０とが１つずつ配置される。
そのため、建物応答に占める高次モードの影響が大きい場合等に、ギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０とが配置される建物１の各階で、ギャップ付き耐震要素１０による耐震作用と減衰機構２０による耐震作用の双方を享受することができ、耐震性能を更に効果的に高めることができる。
なお、各階におけるギャップ付き耐震要素１０と減衰機構２０の設置数は、複数ずつや同数以外の互いに異なる数などに適宜変更可能である。また、建物１全体におけるギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の設置数も適宜変更可能である。
その他の構成は、第１実施形態で説明した構成と同一であるので、同一の構成箇所には同一の番号を付記し、その説明は省略する。
【００２８】
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００２９】
（１）前述の実施形態では、ギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０が、建物１の各階に配置される場合を例に示したが、上層側や下層側や上下中間等、建物１の上下方向の一部の階にギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０が配置されてもよい。
【００３０】
（２）ギャップ付き耐震要素１０や減衰機構２０の具体的な構成や配置は、前述の実施形態で示した構成や配置に限らず、各種の構成や配置を適宜に採用することが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１          建物
１０        ギャップ付き耐震要素
２０        減衰機構
Ｂ          建物
【図１】
2020101050.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2020101050.tif 000006