(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、
一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材であって上下方向より水平方向により大きく伸びる張出し部材と、
一端部が前記張出し部材の他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含み、
前記斜材は、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間に前記張出し部材の前記他端部と前記第２柱とから軸力を受けて変形することにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する、建物。
【請求項２】
前記斜材は、管状部材と、該管状部材の中に配置され、該管状部材の軸線方向に伸びる鋼製の棒状部材であって一端部が前記管状部材の一端部から前記軸線方向に外方へ伸びかつ前記張出し部材の前記他端部に結合され、他端部が前記管状部材の他端部から前記軸線方向に外方へ伸びかつ前記第２柱に連結された棒状部材と、前記管状部材の中を満たし、前記棒状部材を覆う充填材とを有する、請求項１に記載の建物。
【請求項３】
水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、
一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる第１張出し部材であって上下方向より水平方向により大きく伸びる第１張出し部材と、
一端部が前記第２柱に固定され、該第２柱から水平方向内方へ伸びる、前記第１張出し部材と異なる高さに位置する第２張出し部材であって上下方向より水平方向により大きく伸びる第２張出し部材と、
一端部が前記第１張出し部材の他端部に固定され、他端部が前記第２張出し部材の他端部に固定された斜材とを含み、
前記斜材は、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間に前記第１張出し部材の前記他端部と前記第２張出し部材の前記他端部とから軸力を受けて変形することにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する、建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜材を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の建物には、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に取り付けられ、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含むものがある（特許文献１参照）。地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けたとき、前記第１柱における前記斜材の前記一端部が取り付けられた位置と前記第２柱における前記斜材の前記他端部が取り付けられた位置とを結ぶ直線の長さが変化するように前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれは変形し、前記斜材は前記第１柱と前記第２柱とから軸力を受ける。前記斜材には、前記軸力を受けて変形することにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７０３１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記斜材が前記第１柱と前記第２柱とから受ける前記軸力は比較的小さく、前記斜材を効果的に変形させることができず、前記振動エネルギーを十分に吸収できないことがある。
【０００５】
本発明の目的は、地震時に柱が水平力を受けている間に斜材が比較的大きい軸力を受けられるようにし、該軸力を受けた前記斜材が効果的に変形するようにすることにより、地震時に柱に作用する振動エネルギーを十分に吸収できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、斜材の端部が、一端部が柱に固定されかつ該柱から水平方向に伸びる張出し部材の他端部に固定されている。これにより、地震時に前記柱が水平力を受けて変形することに加え、前記柱が前記水平力を受けて変形している間に前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記斜材が軸力を受けるようにし、地震時に柱が水平力を受けて変形することによってのみ斜材が軸力を受ける従来の場合と比べて、前記軸力が大きくなるようにする。これにより、前記軸力を受けた前記斜材が効果的に変形するようにし、地震時に柱に作用する振動エネルギーを十分に吸収できるようにする。
【０００７】
本発明に係る建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材であって上下方向より水平方向により大きく伸びる張出し部材と、一端部が前記張出し部材の他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含み、該斜材は、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間に前記張出し部材の前記他端部と前記第２柱とから軸力を受けて変形することにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【０００８】
前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが前記水平力を受けたとき、前記第１柱における前記張出し部材の前記一端部が固定された位置と前記第２柱における前記斜材の前記他端部が取り付けられた位置とを結ぶ直線の長さが変化するように前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれは変形する。また、前記第１柱が前記水平力を受けて変形することにより、前記張出し部材の前記他端部は上下方向に変位する。前記直線の長さが変化するように前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが変形することに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することにより、前記斜材は、前記張出し部材の前記他端部と前記第２柱とから軸力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。
【０００９】
前記直線の長さが変化するように前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが変形することに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記斜材が前記軸力を受けるため、第１柱及び第２柱のそれぞれが変形することによってのみ斜材が軸力を受ける従来の場合と比べて、前記軸力を大きくすることができる。これにより、前記軸力を受けた前記斜材を効果的に変形させることができ、前記振動エネルギーを十分に吸収することができる。
【００１０】
前記斜材は、管状部材と、該管状部材の中に配置され、該管状部材の軸線方向に伸びる鋼製の棒状部材であって一端部が前記管状部材の一端部から前記軸線方向に外方へ伸びかつ前記張出し部材の前記他端部に結合され、他端部が前記管状部材の他端部から前記軸線方向に外方へ伸びかつ前記第２柱に連結された棒状部材と、前記管状部材の中を満たし、前記棒状部材を覆う充填材とを有する。
【００１１】
本発明に係る建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる第１張出し部材であって上下方向より水平方向により大きく伸びる第１張出し部材と、一端部が前記第２柱に固定され、該第２柱から水平方向内方へ伸びる、前記第１張出し部材と異なる高さに位置する第２張出し部材であって上下方向より水平方向により大きく伸びる第２張出し部材と、一端部が前記第１張出し部材の他端部に固定され、他端部が前記第２張出し部材の他端部に固定された斜材とを含み、該斜材は、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間に前記第１張出し部材の前記他端部と前記第２張出し部材の前記他端部とから軸力を受けて変形することにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けたとき、前記第１柱における前記張出し部材の前記一端部が固定された位置と前記第２柱における前記斜材の前記他端部が取り付けられた位置とを結ぶ直線の長さが変化するように前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが変形するとともに、前記第１柱が前記水平力を受けて変形することにより前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位する。このため、前記直線の長さが変化するように前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが変形することに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記斜材は前記張出し部材の前記他端部と前記第２柱とから軸力を受ける。このため、第１柱及び第２柱のそれぞれが変形することによってのみ斜材が軸力を受ける従来の場合と比べて、前記軸力を大きくすることができ、前記斜材が前記軸力を受けて効果的に変形するようにすることができ、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを十分に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例に係る建物の正面図。
【図２】図１の線２における建物の拡大図。
【図３】地震時に第１柱及び第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形したときの本発明の第１実施例に係る建物の正面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る建物の正面図。
【図５】地震時に第１柱及び第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形したときの本発明の第２実施例に係る建物の正面図。
【図６】本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図７】地震時に第１架構及び第２架構のそれぞれが水平力を受けてせん断変形したときの本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図８】地震時に第１架構及び第２架構のそれぞれが水平力を受けて曲げ変形したときの本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示すように、建物１０が構築されている。建物１０は、水平方向に間隔を置かれた第１柱１２及び第２柱１４と、一端部１６が第１柱１２に固定された張出し部材１８と、一端部２０が張出し部材１８の他端部２２に固定され、他端部２４が第２柱１４に取り付けられた斜材２６とを含む。張出し部材１８は第１柱１２から水平方向内方へ（第２柱１４に向けて）伸びている。第１柱１２、第２柱１４及び張出し部材１８のそれぞれは鉄筋コンクリート製である。
【００１５】
斜材２６は、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けて変形している間に張出し部材１８の他端部２２と第２柱１４とから軸力を受けて変形することにより、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。斜材２６は、管状部材２８と、該管状部材の中に配置され、該管状部材の軸線方向に伸びる鋼製の棒状部材３０と、管状部材２８の中を満たし、棒状部材３０を覆う充填材３２とを有するダンパー（例えば、商品名「アンボンドブレース」  新日鉄エンジニアリング株式会社製）からなる。
【００１６】
棒状部材３０の一端部３４は、管状部材２８の一端部から前記軸線方向に外方へ伸び、張出し部材１８の他端部２２に結合されている。棒状部材３０の他端部３６は、管状部材２８の他端部から前記軸線方向に外方へ伸び、第２柱１４に連結されている。棒状部材３０はいわゆる低降伏点鋼からなる。管状部材２８は鋼製であり、充填材３２はモルタルからなる。
【００１７】
棒状部材３０は、充填材３２に定着しておらず、軸力を受けて変形することができる。管状部材２８及び充填材３２は、棒状部材３０が圧縮力を受けたときに棒状部材３０が座屈することを防止する。このため、前記圧縮力を受けた棒状部材３０は座屈することなく変形する。斜材２６は、上記のダンパーからなる図１に示した例に代え、オイルダンパーからなるものでもよい。
【００１８】
斜材２６の一端部２０は、図２に示すように、第１斜材固定用部材３８により張出し部材１８の他端部２２に固定されている。第１斜材固定用部材３８は、張出し部材１８の他端部２２に結合された、水平方向に対して垂直な第１部分４０と、該第１部分に対して垂直な第２部分４２であって斜材２６の一端部２０に結合された第２部分４２とを有する。第１部分４０は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が張出し部材１８の内部に固定されかつ該張出し部材の他端部２２から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト４４及び該ボルトの他端部に螺合されたナット４６により、張出し部材１８の他端部２２に結合されている。
【００１９】
斜材２６の他端部２４は、図１に示したように、第２斜材固定用部材４８により第２柱１４に取り付けられている。第２斜材固定用部材４８は、第２柱１４に結合された、水平方向に対して垂直な第１部分５０と、該第１部分に対して垂直な第２部分５２であって斜材２６の他端部２４に結合された第２部分５２とを有する。第１部分５０は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が第２柱１４の内部に固定されかつ該第２柱から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト５４及び該ボルトの他端部に螺合されたナット５６により、第２柱１４に結合されている。
【００２０】
図３に示すように、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けたとき、第１柱１２における張出し部材１８の一端部１６が固定された位置Ｐ１と第２柱１４における斜材２６の他端部２４が取り付けられた位置Ｐ２とを結ぶ直線（図示せず）の長さが変化するように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれは変形する（図３に、変形前の第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれを破線で示す。）。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位する。
【００２１】
図３に示した例では、位置Ｐ２は位置Ｐ１より高い位置にあり、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが第１柱１２から第２柱１４に向けての前記水平力を受けたとき（図３）、前記直線の長さが長くなるように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれは変形し、張出し部材１８の他端部２２はその下方へ変位する。第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが変形することに加え、張出し部材１８の他端部２２がその下方へ変位することにより、斜材２６は張出し部材１８の他端部２２と第２柱１４とから引張力を受ける。
【００２２】
他方、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが第２柱１４から第１柱１２に向けての前記水平力を受けたとき（図示せず）、前記直線の長さが短くなるように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれは変形し、張出し部材１８の他端部２２はその上方へ変位する。第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが変形することに加え、張出し部材１８の他端部２２がその上方へ変位することにより、斜材２６は張出し部材１８の他端部２２と第２柱１４とから圧縮力を受ける。このようにして斜材２６が張出し部材１８の他端部２２と第２柱１４とから軸力を受けることにより、斜材２６の棒状部材３０は塑性変形し、斜材２６は前記振動エネルギーを吸収する。
【００２３】
張出し部材１８は、図３に示したように、第１柱１２の変形後も第１柱１２に対して垂直な状態を維持しようとする。位置Ｐ１における水平面に対して垂直な直線Ｙ０と第１柱１２の軸線Ｙ１とがなす角度をθとし、張出し部材１８の水平方向の長さ寸法をＬとしたとき、張出し部材１８の他端部２２の上下方向の変位量δはＬsinθに相当する。位置Ｐ２は、位置Ｐ１より高い位置にある図３に示した例に代え、位置Ｐ１より低い位置にあってもよい。
【００２４】
前記直線の長さが変化するように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが変形することに加え、張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することによっても斜材２６が前記軸力を受けるため、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが変形することによってのみ斜材が軸力を受ける従来の場合と比べて、斜材２６が受ける前記軸力を大きくすることができる。これにより、斜材２６を効果的に変形させることができ、前記振動エネルギーを十分に吸収することができる。
【００２５】
第１柱１２、第２柱１４及び張出し部材１８のそれぞれは、鉄筋コンクリート製である図１に示した例に代え、鋼製でもよい。張出し部材１８は、第１柱１２と一体をなしていてもよいし、第１柱１２と別個の部材でもよい。
【００２６】
図４に示す例では、建物１０は、第１柱１２と、第２柱１４と、張出し部材（第１張出し部材）１８と、斜材２６とに加え、一端部が第２柱１４に固定され、該第２柱から水平方向内方へ（第１柱１２に向けて）伸びる第２張出し部材５８を含む。第２張出し部材５８は第１張出し部材１８と異なる高さに位置する。図４に示した例では、第２張出し部材５８は第１張出し部材１８より高い高さに位置するが、これに代え、第２張出し部材５８は第１張出し部材１８より低い高さに位置してもよい。斜材２６の他端部２４は第２張出し部材５８の他端部に固定されている。このように斜材２６の他端部２４は第２張出し部材５８を介して第２柱１４に取り付けられている。この場合、斜材２６の棒状部材３０の他端部３６は、第２張出し部材５８の前記他端部に結合されており、第２張出し部材５８を介して第２柱１４に連結されている。
【００２７】
図５に示すように、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けたとき（図５に、変形前の第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれを破線で示す。）、第１柱１２における第１張出し部材１８の一端部１６が固定された位置と第２柱１４における第２張出し部材５８の前記一端部が固定された位置とを結ぶ直線（図示せず）の長さが変化するように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれは変形する。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、第１張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位し、第２柱１４が前記水平力を受けて変形することにより、第２張出し部材５８の前記他端部は上下方向に変位する。
【００２８】
このため、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが前記水平力を受けて変形している間、前記直線の長さが変化するように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが変形することに加え、第１張出し部材１８の他端部２２及び第２張出し部材５８の前記他端部のそれぞれが上下方向に変位することにより、斜材２６は、第１張出し部材１８の他端部２２と第２張出し部材５８の前記他端部とから軸力を受けて変形し、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【００２９】
図６に示す例では、建物１０は、第１柱１２から水平方向外方に間隔を置かれた第３柱６０と、該第３柱と第１柱１２との間に上下方向に間隔を置いて設けられた複数の第１梁６２と、第２柱１４から水平方向外方に間隔を置かれた第４柱６４と、該第４柱と第２柱１４との間に上下方向に間隔を置いて設けられた複数の第２梁６６とを含む。第１柱１２、第３柱６０及び第１梁６２は第１架構を構成し、第２柱１４、第４柱６４及び第２梁６６は第２架構を構成する。
【００３０】
地震時に前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが水平力を受けてこれらに振動エネルギーが作用したとき、図７に示すように、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが主にせん断変形する場合と、図８に示すように、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが主に曲げ変形する場合とがある。いずれの場合においても、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが前記水平力を受けて変形することにより、第１柱１２における第１張出し部材１８の一端部１６が固定された位置と第２柱１４における第２張出し部材５８の前記一端部が固定された位置とを結ぶ直線（図示せず）の長さが変化するように第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれは変形する。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、第１張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位し、第２柱１４が前記水平力を受けて変形することにより、第２張出し部材５８の前記他端部は上下方向に変位する。
【００３１】
このため、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが変形することに加え、第１張出し部材１８の他端部２２及び第２張出し部材５８の前記他端部のそれぞれが上下方向に変位することにより、斜材２６は、第１張出し部材１８の他端部２２と第２張出し部材５８の前記他端部とから軸力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。
【符号の説明】
【００３２】
１０    建物
１２    第１柱
１４    第２柱
１６    張出し部材の一端部
１８    張出し部材（第１張出し部材）
２０    斜材の一端部
２２    張出し部材の他端部
２４    斜材の他端部
２６    斜材
２８    管状部材
３０    棒状部材
３２    充填材
３４    棒状部材の一端部
３６    棒状部材の他端部
５８    第２張出し部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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