(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向および上下方向に適宜間隔を隔てて配置された柱部材および梁部材によって矩形状の主架構が構成された建築物において、
該主架構の一辺の両端角部またはその角部近傍に、それぞれの一端が固定されてＶ字状に配置される１対の斜材と、これら斜材の集合端部を上記主架構の対向辺に連結するリンクとからなる制振架構としてのＹ型ブレースと、
該Ｙ型ブレースの集合端部と前記梁部材との間に結合され前記主架構に先んじて塑性変形されるリンクとを備え、
上記斜材の集合端部と上記主架構の上記リンクが結合される辺を除くいずれかの辺とを、粘性ダンパーを介して接続したことを特徴とする建築物の制振構造。
【請求項２】
上記リンクを鋼材で形成したことを特徴とする請求項１に記載の建築物の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の制振構造、とりわけ、主架構が柱部材および梁部材により矩形状に構成され、この主架構の面内に制振架構が構成される建築物の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の建築物の制振構造としては、例えば特公昭５０−３２５３９号公報（Ｉｎｔ．Ｃｌ．Ｅ０４Ｈ  ９／０２）の図７に開示されたＹ型ブレースがある。該Ｙ型ブレースは、Ｖ字状に配置される１対の斜材と、これら斜材の集合端部に結合されるリンクとによって全体的にＹ型状に形成される。そして、柱部材および梁部材によって構成される矩形状の主架構の面内に納まるように、上記斜材の先端側の各一端を一方の梁部材の両端角部に固定し、かつ、上記リンクを他方の梁部材に固定するようになっている。
【０００３】
このように構成されたＹ型ブレースは、通常では斜材およびリンクが鋼材により形成され、地震や風などの外力により発生する上記主架構の変形に抗して耐振機能を発揮する一方、上記外力が過大で主架構の変形が大きくなった場合は、上記主架構に先んじて上記リンクが弾塑性ダンパーとして機能して、これが塑性変形することにより振動エネルギーを吸収し、もって、建物架構が破壊されるのを防止するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＹ型ブレースにあっては斜材およびリンクが鋼材により形成されることで、大地震などの過大外力に対して耐振性および制振性に優れるが、比較的小さな地震などの微少振動に対しては上記リンクが弾性変形領域内に収まるため、その振動エネルギーの吸収機能を発揮することができず、このため、制振性に乏しいものとなってしまう。
【０００５】
ところで、微少振動の吸収を図ったブレース構造としては、例えば、特開平９−３２４５５６号公報（Ｉｎｔ．Ｃｌ．Ｅ０４Ｈ  ９／０２）に開示されるように、Ｙ型ブレースを構成することなくＶ型ブレースを用いたもので、該Ｖ型ブレースの集合端部を弾塑性ダンパーと粘性ダンパーとを直列配置して主架構の一辺または角部に接続したものがある。従って、このブレース構造では微少振動に対しては粘性ダンパーが作用して振動エネルギーを効果的に吸収することができる。
【０００６】
しかし、このブレース構造にあっては地震などのように大きな変位加速度を伴う動的外力に対しては、粘性ダンパーで大きな減衰力を発生させることができ、この減衰力が抵抗力となって主架構の変形を抑制できるのであるが、風荷重などのように変位速度が小さくなる静的外力に対しては、上記粘性ダンパーの減衰力が著しく減少するため、主架構の変形が大きくなってしまう。
【０００７】
また、上記Ｖ型ブレースの集合端部は主架構に直接固定されないため当該部分の拘束力が小さくなる。このため、大きな外力が入力された場合に、該集合端部に接続される弾塑性ダンパーおよび粘性ダンパーが主架構の面外方向に移動しようとするため、この面外方向の移動により弾塑性ダンパーおよび粘性ダンパーの機能が低下されてしまう。
【０００８】
このため、上記Ｖ型ブレースでは、弾塑性ダンパーおよび粘性ダンパー以外に静的外力に対抗する部材を余分に設けて、主架構の変形を抑制する必要が生ずるが、この場合、余分な部材およびこれを取り付けるための余分な作業が必要となって工費が嵩張るとともに、限られた主架構のスペース内で該部材のレイアウトが困難になってしまう課題があった。
【０００９】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、主架構の変形防止効果が大きな制振架構を基本として、微少振動をも効果的に低減することができる建築物の制振構造を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明にかかる建築物の制振構造は、水平方向および上下方向に適宜間隔を隔てて配置された柱部材および梁部材によって矩形状の主架構が構成された建築物において、該主架構の一辺の両端角部またはその角部近傍に、それぞれの一端が固定されてＶ字状に配置される１対の斜材と、これら斜材の集合端部を上記主架構の対向辺に連結するリンクとからなる制振架構としてのＹ型ブレースと、該Ｙ型ブレースの集合端部と前記梁部材との間に結合され前記主架構に先んじて塑性変形されるリンクとを備え、上記斜材の集合端部と上記主架構の上記リンクが結合される辺を除くいずれかの辺とを、粘性ダンパーを介して接続する。
【００１１】
また、上記リンクは鋼材で形成することが好ましい。
【００１２】
かかる本発明の作用を以下述べると、Ｖ字状に配置された１対の斜材と、これら斜材の集合端部に接続されるリンクとによって制振架構としてのＹ型ブレースが構成され、この制振架構が矩形状の主架構のそれぞれ対向する辺に固定されることにより、変位加速度の大きな動的外力または変位速度の小さな静的外力に対して該主架構の変形を抑制することができる。
【００１３】
そして、このような制振架構を採用した場合にも、上記斜材の集合端部と上記主架構の上記リンクが結合される辺を除くいずれかの辺とを、粘性ダンパーを介して接続したので、比較的小さな地震などの動的外力が入力された場合に、主架構の変形に伴って上記リンクが弾性領域内で振動するが、この振動は上記粘性ダンパーに入力されて振動エネルギーを吸収することができる。
【００１４】
一方、過大な動的外力が入力された場合には、上記粘性ダンパーが振動吸収機能を発揮するとともに、上記リンクが主架構に先んじて塑性変形されることにより振動エネルギーを吸収できるため、主架構が破壊されるのを防止し、延いては、建築物の破壊および倒壊を防止できる。
【００１５】
従って、制振架構に粘性ダンパーを付加するという簡単な構造によって、更に余分な部材を付加することなく、静的外力を制振架構で負担して主架構の変形に対抗することができ、かつ、比較的小振幅の動的外力を粘性ダンパーで吸収するとともに、過大な動的外力を粘性ダンパーおよびリンクで吸収できるため、比較的簡単な構造で動的外力および静的外力に対応でき、延いては、コストの大幅な増大が来されるのを避けることができる。
【００１６】
また、粘性ダンパーは上記制振架構により保持されるため、該粘性ダンパーが主架構の面外方向に移動してしまうことを防止する。このため、主架構と制振架構の集合端部との間に発生する相対変位が粘性ダンパーに効率良く入力されるため、該粘性ダンパーで大きな減衰力を発生して振動エネルギーの吸収効果を向上することができる。
【００１７】
また、上記リンクを鋼材で形成したので、これの塑性変形領域を高めて、中小の地震や強風などによる動的外力および静的外力に対して主架構の変形を最小限度に抑制することができ、かつ、過大な動的外力によって初めて上記リンクが塑性変形して、このときの振動エネルギーを吸収することができるため、大地震などによって主架構、延いては、建築物が破壊および倒壊されるのを極力防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明にかかる建築物の制振構造の一実施形態を示す要部構成図である。
【００１９】
本発明に係る建築物１０の制振構造の基本構成は、水平方向および上下方向に適宜間隔を隔てて配置された柱部材１４，１４ａおよび梁部材１６，１６ａによって矩形状の主架構１８が構成され、該主架構１８の一辺の両端角部Ｃまたはその角部Ｃ近傍に、それぞれの一端２０ａが固定されてＶ字状に配置される１対の斜材２０，２０と、これら斜材２０，２０の集合端部２０ｂを上記主架構１８の対向辺に連結するリンク２２とから制振架構として機能するＹ型ブレース１２を構成する。そして、上記斜材２０，２０の集合端部２０ｂと上記主架構１８の上記リンク２２が結合される辺を除くいずれかの辺とを、粘性ダンパー２４を介して接続する。
【００２０】
本実施形態では、上記柱部材１４，１４ａは断面矩形状の角形鋼管で形成されるとともに、上記梁部材１６，１６ａはＨ型鋼で形成され、これら柱部材１４，１４ａと梁部材１６，１６ａとが剛結されることにより、主架構１８はＳ造のラーメン構造として構築される。一方、上記１対の斜材２０，２０は角形鋼管を用いて構成され、これら斜材２０，２０の両端２０ａ，２０ｃ部には予め取付けブラケット２６，２６ａが取り付けられており、該斜材２０，２０の一端２０ａ側の取付けブラケット２６は、上方の梁部材１６の両端角部Ｃに予め溶接固定された第１ブラケット２８にボルト結合（尚、このボルト結合は溶接固定に置き換えることができる。これは以下のボルト結合にあっても同様とする。）される。また、上記斜材２０，２０の他端２０ｃ側の取付けブラケット２６ａは、上記集合端部２０ｂとなる集合ブラケット３０にボルト結合され、これら斜材２０，２０は上方が拡開されたＶ字状を構成する。勿論、上記斜材２０，２０は上記主架構１８の面内に沿って配置される。
【００２１】
また、上記リンク２２はＨ型鋼などの所定の剛性を備えた鋼材によって形成され、該リンク２２下端は下方の梁部材１６ａの中央部上側にボルト結合されるとともに、該リンク２２上端は上記集合ブラケット３０にボルト結合される。この状態で上記斜材２０，２０と上記リンク２２はＹ字状に配置されてＹ型ブレース１２が構成される。
【００２２】
一方、上記集合ブラケット３０の水平方向両側には上記粘性ダンパー２４の取付け部３０ａ，３０ａが突設されるとともに、上記リンク２２が取り付けられた梁部材１６ａの両端角部Ｃに所定高さを備えた第２ブラケット３２が溶接固定される。また、上記粘性ダンパー２４としてオイルダンパーが用いられ、該粘性ダンパー２４のピストンロッド２４ａがジョイント３４を介して上記取付け部３０ａ，３０ａに固定されるとともに、シリンダ２４ｂのボトム部がジョイント３４ａを介して上記第２ブラケット３２の上端部側面にボルト結合される。この取付け状態で上記粘性ダンパー２４は上記梁部材１６ａと平行に配置される。
【００２３】
勿論、オイルダンパーとして構成される上記粘性ダンパー２４は、シリンダ２４ｂ内に封入されたオイルがピストンロッド２４ａの出没、つまり、ピストンロッド２４ａとシリンダ２４ｂとの相対変位により移動し、かつ、この相対変位時の加速度が大きい程このときの流動抵抗により大きな減衰力が発生される。従って、粘性ダンパー２４を取り付ける上記ジョイント３４，３４ａのガタ付きを無くしておくことにより、変位量の大きな大振動は勿論のこと、変位量が少ない微少振動にあっても十分に減衰力が得られるようになっている。
【００２４】
以上の構成により本実施形態の建築物の制振構造にあっては、建築物１０に地震などの変位加速度が大きな動的外力、および、風などの変位速度が小さな静的外力が入力されると、矩形状の主架構１８には主に水平方向のせん断荷重が作用して、四隅の角部の剛結状態を保持しつつ柱部材１４，１４ａおよび梁部材１６，１６ａが変形されようとする。このとき、主架構１８には対向される上方の梁部材１６の両端角部Ｃと下方の梁部材１６ａの中央部との間に、Ｖ字状の斜材２０，２０とリンク２２とからなるＹ型ブレース１２が固定されているため、該Ｙ型ブレース１２によって上記動的外力または上記静的外力に対抗して該主架構１８の変形を抑制することができる。
【００２５】
そして、このようにＹ型ブレース１２によって主架構１８の変形が抑制されるが、入力される振動が比較的小さな地震などの動的外力である場合は、上記リンク２２が弾性領域内で振動して粘性ダンパー２４の両端部間、つまり、斜材２０，２０の集合端部２０ｂと主架構１８との間に相対変位が発生し、これが該粘性ダンパー２４に入力される。すると、該粘性ダンパー２４はピストンロッド２４ａとシリンダ２４ｂとが振動による大きな加速度を伴って相対変位するため減衰力が効果的に発生し、これによって振動エネルギーを吸収することができる。
【００２６】
一方、主架構１８に入力される振動が大地震などの過大な動的外力である場合は、上記粘性ダンパー２４に大きな相対変位が入力されて大きな減衰力が発生し、これによって振動吸収機能を発揮するとともに、上記リンク２２が主架構１８に先んじて塑性変形して振動エネルギーを効果的に吸収し、これによって主架構１８が破壊されるのを防止し、延いては、建築物１０の破壊および倒壊を防止できる。勿論、上記リンク２２は主架構１８に比較して塑性変形領域が小さくなるように予め設定してある。
【００２７】
ところで、強風などによる大きな静的外力が入力された場合は、これによって主架構１８が変形されて上記粘性ダンパー２４に相対変位が入力されるが、このときの相対変位の速度は地震による振動に較べて大幅に小さいため、該粘性ダンパー２４による大きな減衰力を得ることができない。このため、主架構１８には静的外力によるせん断荷重で大きく変形しようとするが、本実施形態ではＹ型ブレース１２がこれに対抗して、主架構１８が大きく変形されるのを防止できる。
【００２８】
従って、本実施形態ではＹ型ブレース１２に粘性ダンパー２４を付加するという簡単な構造によって、更に余分な部材を付加することなく、静的外力をＹ型ブレース１２で負担して主架構１８の変形に対抗することができる。そして、比較的小振幅の動的外力を粘性ダンパー２４で吸収するとともに、過大な動的外力を粘性ダンパー２４およびリンク２２で吸収できるため、比較的簡単な構造で動的外力および静的外力に対応でき、延いては、コストの大幅な増大が来されるのも避けることができる。
【００２９】
また、粘性ダンパー２４は上記Ｙ型ブレース１２により保持されるため、該粘性ダンパー２４が主架構１８の面外方向に移動してしまうことを防止できる。このため、主架構１８とＹ型ブレース１２の集合端部２０ｂとの間に発生する相対変位が粘性ダンパー２４に効率良く入力されるため、該粘性ダンパー２４で大きな減衰力を発生して振動エネルギーの吸収効果を向上することができる。更に、上記粘性ダンパー２４の減衰力および上記リンク２２の塑性変形領域をそれぞれ調節することにより、両者の組み合わせで最適な制振機能を得ることができる。
【００３０】
また、本実施形態では上記リンク２２が鋼材で形成されるので、これの塑性変形領域が高められて、中小の地震や強風などによる動的外力および静的外力に対して主架構１８の変形を最小限度に抑制することができる。そして、該リンク２２が塑性変形するときの外力を著しく高めることができるため、大地震時にリンク２２を塑性変形させて振動エネルギーを吸収することができる。従って、大地震などによっても主架構１８を保護し、延いては、建築物１０が破壊および倒壊されるのを極力防止することができる。
【００３１】
ところで、本実施形態では主架構１８がＳ造構造となった場合を開示したが、これに限ることなくＲＣ造構造、更にはＳＲＣ造構造の主架構にあっても本発明を適用することができる。また、Ｙ型ブレース１２はＶ字状の斜材２０，２０が上方に配置されるように上下の梁部材１６，１６ａ間に固定したが、これに限ることなく上下を逆に固定しても良く、また、左右の柱部材１４，１４ａ間にＹ型ブレース１２を固定することもできる。更に、上記斜材２０，２０の一端２０ａの主架構１８への固定箇所は、角部Ｃに限ることなくこの角部Ｃ近傍であればよい。更にまた、粘性ダンパー２４は１つの主架構１８に対して対称に２個設けたが、その数は限定されるものではなく、また、該粘性ダンパー２４は集合端部２０ｂと、上記リンク２２が取り付く下方の梁部材１６ａを除くいずれかの柱部材１４，１４ａまたは梁部材１６との間に取り付ければよい。
【００３２】
また上記実施形態では、制振架構としてブレース構造を例示して説明したが、これに代えてラーメン構造を採用して制振架構を構築してもよいことはもちろんである。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の建築物の制振構造にあっては、制振架構を構成するＶ字状の１対の斜材と、これら斜材の集合端部に結合され主架構に先んじて塑性変形されるリンクとが、Ｙ型形状をなして、矩形状の主架構のそれぞれ対向する辺に固定されることにより、変位加速度が大きな動的外力または変位速度が小さな静的外力に対して該主架構の変形を抑制することができる。
【００３４】
そして、このような制振架構を採用した場合にも、上記斜材の集合端部と上記主架構の上記リンクが結合される辺を除くいずれかの辺との間を、粘性ダンパーを介して接続したので、比較的小さな地震などの動的外力が入力した場合に、上記リンクが弾性領域内で変形することに伴って上記粘性ダンパーに大きな加速度の振動が入力され、該粘性ダンパーで発生する減衰力により振動エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００３５】
また、過大な動的外力が入力された場合には、上記粘性ダンパーが振動吸収機能を発揮するとともに、上記リンクが主架構に先んじて塑性変形されることにより振動エネルギーを吸収し、主架構が破壊されるのを防止し、延いては、建築物の破壊および倒壊を防止できる。
【００３６】
従って、制振架構に粘性ダンパーを付加するという簡単な構造によって、更に余分な部材を付加することなく、静的外力を制振架構で負担して主架構の変形に対抗することができ、かつ、比較的小振幅の動的外力を粘性ダンパーで吸収するとともに、過大な動的外力を粘性ダンパーおよびリンクで吸収できるため、比較的簡単な構造で動的外力および静的外力に対応でき、延いては、コストの大幅な増大が来されるのを避けることができる。
【００３７】
また、粘性ダンパーは上記制振架構により保持されるため、該粘性ダンパーが主架構の面外方向に移動してしまうことが防止される。このため、主架構と制振架構の集合端部との間に発生する相対変位が粘性ダンパーに効率良く入力されるため、該粘性ダンパーで大きな減衰力を発生して振動エネルギーの吸収効果を向上することができる。
【００３８】
また、上記リンクを鋼材で形成したので、これの塑性変形領域を高めて、中小の地震や強風などによる動的外力および静的外力に対して主架構の変形を最小限度に抑制することができ、かつ、過大な動的外力によって初めて上記リンクが塑性変形して、このときの振動エネルギーを吸収することができるため、大地震などによって主架構、延いては、建築物が破壊および倒壊されるのを極力防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる建築物の制振構造の一実施形態を示す要部構成図である。
【符号の説明】
１０  建築物
１２  Ｙ型ブレース
１４，１４ａ  柱部材
１６，１６ａ  梁部材
１８  主架構
２０  斜材
２２  リンク
２４  粘性ダンパー
【図１】
0003618236.tif 000002