(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架構内の左右の柱と上下の梁によって囲まれた開口部に設置されて、その一端が該架構の一部側にピン接合されるとともに、その他端が該架構の他の部分側にピン接合された補強体を備えてなり、
前記補強体は、
その一端がともに前記架構内の一部に設けられた第一のピン支点により支持されるとともに、他端がそれぞれ第一および第二のピン節点とされた第一および第二の直線部材と、
これら第一および第二のピン節点にその一端がそれぞれ接続されるとともに、他端がともに前記架構内の別の部分に設けられた第二のピン支点により支持された第三および第四の直線部材と、
前記第一および第二のピン節点にその一端が接続されるとともに、他端に接触板が設けられて該接触板が互いに対向して接触するように配置され、なおかつ、前記第一および第二のピン節点を結ぶ直線上に位置させて設けられた第一および第二のつなぎ材と
を備えてなり、
互いに対向して接触する前記接触板同士は、互いに離間可能であり、前記第一および第二のつなぎ材は、前記第一および第二のピン節点の互いに離れる方向への変位に伴い、互いに離間する方向であって同一軸線方向に移動自在に保持されていることを特徴とする建築物の補強構造。
【請求項２】
請求項１記載の建築物の補強構造であって、前記開口部内には、複数の前記補強体がＫ型に配置されていることを特徴とする建築物の補強構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の建築物の補強構造であって、前記第一、第二、第三、および第四の直線部材は、前記開口部のなす平面と直交する方向から見た場合に、それぞれをその一辺とした略菱形を形成するように配置され、前記つなぎ材は、前記菱形の対角線上に位置するように配置されることを特徴とする建築物の補強構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載された建築物の補強構造であって、前記補強体は、前記開口部においてブレースとして設置されることを特徴とする建築物の補強構造。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載された建築物の補強構造であって、前記補強体は、鉄骨によって構成されることを特徴とする建築物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物内部に設置されて、建築物の架構を補強するための建築物の補強構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のとおり、建築物の梁や柱からなる架構を補強するためには、例えば、ブレースが用いられる。
鉄骨構造においてブレースを適用する際には、型鋼や鋼棒を使用して、特に斜め引張力に抵抗させることにより、水平力に耐える構造要素とするのが通常である。
構造要素としてのブレースは、一般的に細長比が大きいため、設計上は、近似的に引張力にのみ抵抗する引張ブレースとして考える場合が多いが、それに加え、圧縮力に対して抵抗力を持つ引張・圧縮ブレースとして用いられることもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のブレースは、建築物に水平力が作用した際に、斜め引張力に耐性をもつ構造要素として用いられているが、実際に地震などにより建築物に水平力が作用する場合には、一方向にしか力が働かないのはありえないことで、上記のブレースにも常に交番力が作用することとなる。
【０００４】
このように、ブレースに交番力が作用する際、引張ブレースの場合には、ブレースが機能する方向と逆方向に荷重が作用した際に、座屈現象を起こしてしまい、これにより、その後の耐力低下および仕上げ材の損傷が発生することとなる。
【０００５】
また、引張・圧縮ブレースの場合には、断面が圧縮側の座屈耐力によって規定されてしまうため、断面が必要以上に大型化し、コストが嵩むものとなってしまう。さらには、引張・圧縮ブレースの場合には、ブレースの細長比によってエネルギー吸収型か、強度抵抗型か、あるいはその中間領域かといったように、非常に複雑な挙動を示すため、構造要素としての安定性を確保することが困難であり、このことが経済的な設計を行う上での難点となる。
【０００６】
また、特に、鉄骨系の材料は、引張力に対して非常に安定した特性を示すことから、この利点を最大限に利用しながら、構造要素として優れた機能を発揮することのできるような建築物の補強構造が求められている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、鉄骨材料の特性を生かして構造要素として安定した機能を発揮することが可能であり、なおかつ、座屈による耐力低下や、仕上げ材の損傷の心配がなく、経済性にも優れた建築物の補強構造を提供することをその目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、請求項１記載の建築物の補強構造は、架構内の左右の柱と上下の梁によって囲まれた開口部に設置されて、その一端が該架構の一部側にピン接合されるとともに、その他端が該架構の他の部分側にピン接合された補強体を備えてなり、
該補強体は、その一端がともに前記架構内の一部に設けられた第一のピン支点により支持されるとともに、他端がそれぞれ第一および第二のピン節点とされた第一および第二の直線部材と、これら第一および第二のピン節点にその一端がそれぞれ接続されるとともに、他端がともに前記架構内の別の部分に設けられた第二のピン支点により支持された第三および第四の直線部材と、前記第一および第二のピン節点にその一端が接続されるとともに、他端に接触板が設けられて該接触板が互いに対向して接触するように配置され、なおかつ、前記第一および第二のピン節点を結ぶ直線上に位置させて設けられた第一および第二のつなぎ材とを備えてなり、
互いに対向して接触する前記接触板同士は、互いに離間可能であり、前記第一および第二のつなぎ材は、前記第一および第二のピン節点の互いに離れる方向への変位に伴い、互いに離間する方向であって同一軸線方向に移動自在に保持されていることを特徴とする。
【０００９】
この建築物の補強構造においては、補強体に対して引張力が作用する際には、第一および第二のピン節点が互いに接近する方向に変位しようとするが、第一および第二のつなぎ材にそれぞれ設けられた接触板同士が互いに対向して接触しているため、第一および第二のピン節点の位置の移動が規制され、これにより、補強体の変形が抑制されて、補強体が引張力に対して十分に抵抗可能な状態となる。一方、補強体に対して圧縮力が作用する場合には、補強体は、単に、第一および第二のピン節点が互いに離間するように変形するのみであり、このとき、互いに対向して接触する接触板同士は、互いに離間可能であるため、補強体の変形は抑制されず、これにより、補強体を構成する各直線部材には圧縮力が作用しない。
【００１０】
請求項２記載の建築物の補強構造は、請求項１記載の建築物の補強構造であって、前記開口部内には、複数の前記補強体がＫ型に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の建築物の補強構造は、請求項１または２記載の建築物の補強構造であって、前記第一、第二、第三、および第四の直線部材は、前記開口部のなす平面と直交する方向から見た場合に、それぞれをその一辺とした略菱形を形成するように配置され、前記つなぎ材は、前記菱形の対角線上に位置するように配置されることを特徴とする。
【００１３】
上記のような構成とされるため、この建築物の補強構造においては、第一および第二のピン支点が離間するように架構に力が作用する場合に、つなぎ材の端部同士を確実に互いに当接させることができる。
【００１４】
請求項４記載の建築物の補強構造は、請求項１から３のいずれかに記載された建築物の補強構造であって、前記補強体は、前記開口部においてブレースとして設置されることを特徴とする。
【００１５】
この建築物の補強構造は、上記のような構成とされるため、どのような形態の建築物に対しても容易に取り付けが可能となる。
【００１６】
請求項５記載の建築物の補強構造は、請求項１から４のいずれかに記載された建築物の補強構造であって、前記補強体は、鉄骨によって構成されることを特徴とする。
【００１７】
上記のような構成とされるため、この建築物の補強構造は、引張力が作用した場合に、特に安定した性状を示すことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態と参考例を、図１から５を参照して説明する。
［実施の形態］
図１は、本発明の一実施の形態の一例を示す図であり、図中、符号１は、建築物の補強構造である。建築物の補強構造１は、建築物の架構２の左右の柱３，３と上下の梁４，４によって囲まれた開口部６においてブレースとして設置された補強体７，７から構成されている。図中に示すように、補強体７，７は、その両端が、架構２中に設けられた第一のピン支点９および第二のピン支点１０，１０によって支持された構成とされている。
【００２３】
また、図中に示すように、第一のピン支点９には、第一および第二の直線部材１２，１３がピン接合されており、これら第一および第二の直線部材１２，１３は、第一および第二のピン節点１５，１６を介して、第二のピン支点１０に対してピン接合された第三および第四の直線部材１８，１９に連結されている。また、第一および第二のピン節点１５，１６には、それぞれつなぎ材２０，２０が設けられている。
【００２４】
これら第一、第二、第三、および第四の直線部材１２，１３，１８，１９は、開口部６のなす平面に直交する方向からみた場合に、略菱形となるように配置され、また、つなぎ材２０，２０は、この菱形における第一および第二のピン節点１５，１６を結ぶ対角線ｄ1上において、端部に設けられた接触板２１，２１同士が互いに対向して接触するように配置されている。さらに、これらつなぎ材２０，２０は、第一および第二のピン節点１５，１６の変位に伴い、対角線ｄ1に沿って移動自在に保持された構成とされている。
また、補強体７を構成する各部材は、全て鉄骨部材によって構成される。
【００２５】
以上が、本実施の形態における建築物の補強構造１の主要な構成であるが、次に、架構２に対して地震等により水平力が作用した際における建築物の補強構造１の挙動について説明する。
【００２６】
図２に示すように、二点鎖線によって示された架構２に対して、図中矢印Ａで示すように左方から水平力が作用した場合には、架構２は図中、実線で示すように変形し、これにより、図中左方に位置する補強体７の両端部を構成する第一および第二のピン支点９，１０は、互いに離間するように、また、図中右方に位置する補強体７の両端部を構成する第一および第二のピン支点９，１０は、互いに接近するように変位することとなる。
【００２７】
第一および第二のピン支点９，１０が互いに離間するように変位する場合には、これらによって支持された補強体７には、引張力が作用し、これにより第一および第二のピン節点１５，１６は、ともに、図中ｐとして示したような方向に変位しようとする。しかしながら、つなぎ材２０，２０に設けられた接触板２１，２１が互いに当接しているため、第一および第二のピン節点１５、１６の変位は抑制されることとなる。
【００２８】
このときの第一のピン節点１５の近傍の状況を拡大して示した図が、図３である。図中に示すように、第一のピン節点１５には、第一および第三の直線部材１２，１８の引張力Ｔがそれぞれ作用するが、これら引張力Ｔ，Ｔの合力と釣り合うように、つなぎ材２０から圧縮力Ｃが作用し、これにより力の釣合が保たれる。
また、このとき、つなぎ材２０、２０間においては、接触板２１，２１を介して圧縮力Ｃがやりとりされることとなる。
【００２９】
一方、第一および第二のピン支点９，１０が互いに接近するように変位する場合には、これらによって支持された補強体７の第一および第二のピン節点１５，１６には、各直線部材１２，１３，１８，１９を介して、図中ｑとして示した方向に力が作用し、これにより、第一および第二のピン節点１５、１６はｑ方向に変位することとなる。このとき、つなぎ材２０，２０は、互いに離間するため、つなぎ材２０，２０同士に応力のやりとりは生じない。
このように、第一および第二のピン支点９，１０が互いに接近するように変位する場合には、補強体７は、単にこの変位に対応して、第一および第二のピン節点１５、１６間の距離が拡大するように変形するのみであり、各直線部材１２，１３，１８，１９には、圧縮力が働くことがない。
【００３０】
以上が、建築物の補強構造１における地震時の作用であるが、このように上述の建築物の補強構造１においては、補強体７の両端が架構２に設けられた第一および第二のピン支点９，１０に支持されるとともに、これら第一および第二のピン支点９，１０間において、第一のピン節点１５を介して第一および第三の直線部材１２，１８が、第二のピン節点１６を介して第二および第四の直線部材１３，１９が、それぞれ設けられる構成とされる。したがって、第一および第二のピン支点９，１０が離間する方向（引張方向）に変位する場合には、補強体７が引張力に対して抵抗することが可能であり、逆に、第一および第二のピン支点９，１０が接近する方向（圧縮方向）に変位する場合には、補強体７は第一および第二のピン節点１５，１６において折れ曲がるように変形することにより、補強体７の各構成要素に圧縮力が作用することを防ぐことができる。
【００３１】
このように、本実施の形態の建築物の補強構造１においては、引張方向に対して抵抗が可能であるとともに、圧縮方向に対してはフリーとなるような機構を採用することにより、引張に対して安定であるという鉄骨系の材料のもつ特性を最大限に利用することが可能である。また、このことにより、建築物の補強構造１においては、その構成要素に座屈を生じる心配がなく、地震時の仕上げ材の損傷や地震後の耐力の低下などの発生の懸念が従来と比較して減少し、建築物１の安全性の確保の容易化を図ることができる。
【００３２】
また、建築物の補強構造１においては、第一および第二のピン節点１５，１６に対して、それぞれつなぎ材２０が設けられており、補強体７に引張方向に力が作用する際には、つなぎ材２０，２０同士が当接することによって、第一および第二のピン節点１５，１６の変位を抑制して、各直線部材１２，１３，１８，１９を引張力に対して抵抗させることとしている。このように、本実施の形態によれば、単純な構成により、補強体７を構成する各直線部材１２，１３，１８，１９に対して、引張力のみが作用し、圧縮力が作用しないような建築物の補強構造１が実現される。
【００３３】
また、本実施の形態によれば、各直線部材１２，１３，１８，１９が、それぞれをその一辺とする略菱形を形成するように配置されており、この略菱形の対角線上につなぎ材２０が配置される構成とされる。このような構成としたことにより、本実施の形態においては、つなぎ材２０，２０同士を確実に当接させることが可能であり、これにより、接触板２１，２１において圧縮力Ｃのやりとり確実に行うことができる。しかも、このような機能をもつ建築物の補強構造１を簡易な構成で実現させることができる。
【００３４】
さらに、建築物の補強構造１の各部を上記のような構成としたことにより、架構２と補強体７との接合部のディテールを、従来用いられていたブレースなどに比べて簡略化することができ、また、補強体７の取り替えも容易となる。
また、補強体７が、上記のような簡易な構成により実現されるため、従来のブレースなどに比べて、同等の変形性能を発揮しながら、なおかつ、設置コストの低減化を図ることが可能である。さらに、補強体７は、軽量となるため、建築物１内部に設置する際に、揚重を容易に行うことができる。
【００３５】
また、本実施の形態においては、建築物の補強構造１は、架構２内においてブレースとして設置される。建築物の補強構造１を、このような形態とすることにより、規模、形状等を問わず、あらゆる建築物に対して適用が可能となる。
【００３６】
さらに、本実施の形態においては、補強体７が、鉄骨により構成されるため、引張力が作用する際に安定した性状を示すことが可能とされる。
【００３７】
なお、上記実施の形態において、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で、補強体７の各所の構造や材料等について、他の構成を採用するようにしてもよい。
例えば、上記実施の形態において、補強体７を構成する各鉄骨部材の形状および強度等を、架構２の規模や形状に応じて変化させるようにしてもよい。
また、上記実施の形態において、各直線部材１２，１３，１８，１９を低降伏点鋼によって構成することにより、建築物の補強構造１に制震ダンパーとしての機能をもたせるようにしてもよい。
さらには、上記実施の形態の建築物の補強構造１の両面にボード類等の軽量下地壁を配置するとともに、これら軽量下地壁に耐火吹き付けを行い、軽量の耐震壁パネルとして製作するようにしてもよい。
【００３８】
［参考例］
次に、本発明の参考例を説明する。
なお、ここで説明する参考例において、上記の実施の形態と共通する構成については、同符号を付し、その説明を省略することとする。
図４に示すように、本実施の形態における建築物の補強構造３１は、開口部６に設置された補強体３２，３２から構成されている。
補強体３２は、第一ないし第四の直線部材１２，１３，１８，１９を備えて構成され、さらに、これら第一ないし第四の直線部材１２，１３，１８，１９が、第一、第二のピン支点９，１０および第一、第二のピン節点１５，１６を介してピン接合されるとともに、略菱形をなすように配置されている点で上記第一の実施の形態における補強体７と共通した構成とされている。
この補強体３２が、上述の補強体７と異なる点は、第一および第二のピン節点１５，１６に対して、つなぎ材３４，３４が設けられ、さらにこれらつなぎ材３４，３４間にオイルダンパー（制震ダンパー）３５が設けられている点である。
【００３９】
図５は、オイルダンパー３５の近傍を拡大して示した図である。図中に示すように、オイルダンパー３５は、シリンダー３６とピストンロッド３７とからなるものであり、シリンダー３６内には図示しないオイル（ダンパー材料）が装填されている。また、これらシリンダー３６とピストンロッド３７は、つなぎ材３４，３４のそれぞれに接続されている。
【００４０】
このような構成とされた建築物の補強構造３１が設けられた架構２においては、地震時には、上記実施の形態と同様に、補強体３２，３２に交番力が作用することとなり、したがって、第一および第二のピン節点１５，１６に対して、例えば、図４中矢印ｒまたはｓに示した方向の力が作用する。
これらｒまたはｓ方向の力は、つなぎ材３４，３４を介して、それぞれオイルダンパー３５のシリンダー３６およびピストンロッド３７に対して作用し、これによって、オイルダンパー３５が伸縮して、架構２の振動エネルギーを吸収するように機能する。
【００４１】
このように、上述の建築物の補強構造３１においては、つなぎ材３４，３４の間にオイルダンパー（制震ダンパー）３５が設けられるために、架構２を補強することが可能であるだけでなく、架構２の振動エネルギーを吸収するように作用することも可能である。
【００４２】
また、オイルダンパー３５が上述のような位置に設けられることから、オイルダンパー３５に対して、架構２の上下の梁４，４間の層間変位に比較して増幅された変位を与えることが可能であり、オイルダンパー３５に、効果的にその制震機能を発揮させることが可能である。
【００４３】
さらに、建築物の補強構造３１の各部を上記のような構成としたことにより、架構２と補強体３２との接合部のディテールを、従来用いられていたブレースダンパーなどに比べて簡略化することができ、また、補強体３２の取り替えも容易となる。
【００４４】
また、補強体３２が、上記のような簡易な構成により実現されるため、従来のブレースダンパー等と同等以上の変形・制震性能を発揮しながら、なおかつ、設置コストの低減化を図ることが可能である。さらに、補強体３２は、軽量に構成することが可能であり、建築物１内部に設置する際に、揚重を容易に行うことができる。
【００４５】
さらに、建築物の補強構造３１は、架構２内においてブレースとして設置されるため、規模、形状等を問わず、あらゆる建築物に対して適用が可能であり、また壁面内に収めることができるために、建築物２内の平面計画を阻害するような心配もない。
【００４６】
なお、上記参考例において、他の構成を採用するようにしてもよい。
例えば、つなぎ材３４，３４間に設けられる制震ダンパーは、オイルダンパー３５に限らず、他の粘性体や粘弾性体等をダンパー材料として形成された粘性系ダンパーであってもよい。また、オイルダンパー３５の代わりに、つなぎ材３４，３４間に低降伏点鋼を介装したり、あるいはつなぎ材３４，３４の離間・接近方向（図４中ｒ方向またはｓ方向）に変形しやすい形状に加工した鋼材を介装することによって、これらつなぎ材３４，３４間において鋼材ダンパーを形成するようにしてもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る建築物の補強構造においては、第一のピン支点に、第一および第二の直線部材がピン接合されており、これら第一および第二の直線部材は、第一および第二のピン節点を介して、第二のピン支点に対してピン接合された第三および第四の直線部材に連結され、さらに、第一および第二のピン節点のそれぞれにつなぎ材が設けられ、つなぎ材には互いに対向して接触しているとともに離間可能である接触板がそれぞれ設けられ、第一および第二のつなぎ材は、第一および第二のピン節点の互いに離れる方向への変位に伴い、互いに離間する方向であって同一軸線方向に移動自在に保持されている構成とされている。
また、請求項２に係る建築物の補強構造においては、開口部内に、複数の補強体がＫ型に配置されている構成とされている。
これにより、補強体に引張方向に力が作用する際には、つなぎ材同士が当接することにより、第一および第二のピン節点の変位を抑制して、各直線部材を引張力に対して抵抗させることとしている。このように、本発明の建築物の補強構造によれば、単純な構成により、補強体の両端が離間する方向（引張方向）に変位する場合には、補強体が引張力に対して抵抗することが可能であり、逆に、補強体の両端が接近する方向（圧縮方向）に変位する場合には、補強体が、第一および第二のピン節点が互いに離れる方向へ変位して変形することにより、補強体の各構成要素に圧縮力が作用することを防ぐことができる。このような機構を採用することにより、補強体を鉄骨系の材料により構成した場合に、各構成要素における座屈の発生を防ぐことができ、なおかつ、引張に対して安定であるという鉄骨系の材料のもつ特性を最大限に利用することが可能となり、さらに、引張に対して安定であるという鉄骨系の材料のもつ特性を最大限に利用することが可能となる。
【００４９】
請求項３に係る建築物の補強構造においては、第一ないし第四の直線部材が、それぞれをその一辺とする略菱形を形成するように配置されており、この略菱形の対角線上につなぎ材が配置される構成とされる。このような構成としたことにより、第一および第二のピン節点が互いに接近するように変位した場合に、つなぎ材同士を確実に当接させて、応力のやりとりを行わせるることが可能であり、これにより、請求項１の発明を良好に実現することができる。
【００５０】
請求項４に係る建築物の補強構造によれば、補強体がブレースとして設置されるため、平屋の建造物から、超高層建築まで、あらゆる建築物に適用が可能とされる。また、その設置も容易に行うことができる。
【００５１】
請求項５に係る建築物の補強構造によれば、補強体が鉄骨から構成されるため、引張力に対して安定した特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を模式的に示す建築物の補強構造の正面図である。
【図２】   図１に示した建築物の補強構造の地震時における作用を示すための正面図である。
【図３】  同、部分拡大図である。
【図４】  本発明の参考例を模式的に示す建築物の補強構造の正面図である。
【図５】   図４に示した建築物の補強構造におけるオイルダンパーを拡大して示した斜視図である。
【符号の説明】
１  建築物の補強構造
２  架構
３  柱
４  梁
６  開口部
７  補強体
９  第一のピン支点
１０  第二のピン支点
１２  第一の直線部材
１３  第二の直線部材
１５  第一のピン節点
１６  第二のピン節点
１８  第三の直線部材
１９  第四の直線部材
２０  つなぎ材
【図１】
0003690452.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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