(57)【要約】【課題】  長大スパンの柱、梁を備えた建築物を、内部空間を塞ぐことなく、制振することができる制振構造を提供する。【解決手段】長大スパンの柱９、９間にトラス梁２を架設してなる建築物の制振構造１であって、トラス梁２を構成する上弦材３と柱９との間を溶接、高力ボルト等の接合手段１７によって接合し、下弦材４と柱９との間を制振手段１８を介して接合する。制振手段１８は、摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー等から構成される。地震等の外力が建築物に入力すると、その外力によってトラス梁２及び柱９が水平方向に変位しようとするが、この変位は、トラス梁２の下弦材４と柱９との間に介装されている制振手段１８によってエネルギーとして消散されることになるので、建築物の倒壊等が防止される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱間にトラス梁を架設してなる建築物の制振構造であって、
前記トラス梁を構成する上弦材又は下弦材の何れか一方の端部と前記柱との間に制振手段を介装させ、該制振手段により前記トラス梁と柱との間に生じる水平方向への変位を利用して地震等の入力エネルギーを消散するように構成したことを特徴とする制振構造。
【請求項２】
前記制振手段は、摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパーであることを特徴とする請求項１に記載の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振構造に関し、特に、長大スパンの柱間にトラス梁を架設してなる工場等の建築物の制振に有効な制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般の建築物においては、耐震・耐風性能をより高めたり、所定の耐震・耐風性能をより簡素な構造で達成するために、建築物の内部の壁面部に耐震ブレースや耐力壁等のような耐震要素の形式で摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパー等を設置する制振構造が採用されている（例えば、特許文献１、２、３参照。）。
【特許文献１】特開平５−２８６５１４号公報
【特許文献２】特開平６−２６２３７号公報
【特許文献３】特開平８−７４４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記のような制振構造を備えた建築物では、壁面部の柱間の空間が耐震ブレースや耐力壁等によって塞がれてしまうため、建築物の内部の空間を有効に利用することができず、将来のレイアウトの変更等に柔軟に対応することができない。
【０００４】
一方、２５ｍを超えるような長大なスパンが必要とされる工場等の建築物や、半導体工場のような床振動を小さく抑える必要がある建築物の場合には、支点間距離が大きく、常時荷重に対して梁の強度または剛性が不足するため、トラス構造のトラス梁が採用されるが、柱の本数が少なくなるため、地震力等に対しても柱断面を大きくして対処する必要がある。
【０００５】
したがって、建築物のコストを抑えるため、柱部材断面を小さくしたい場合、建築物の内部の壁面部に耐震ブレースや耐力壁等の耐震要素を設置することは避けられず、建築物の内部の空間が塞がれてしまい、将来のレイアウトの変更等に柔軟に対応することができない。
【０００６】
したがって、上記の耐震ブレースや耐力壁を用いずに、制振装置を利用した制振構造を実現して、構造を合理化し、コストを低減する方法が望まれる。
【０００７】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、柱間の空間が制振手段によって塞がれるようなことがなく、建築物の内部の空間を有効に利用することができて、将来の設計変更等に柔軟に対応することができ、さらに、建築物としてのコストを安く抑えることができる制振構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、柱間にトラス梁を架設してなる建築物の制振構造であって、前記トラス梁を構成する上弦材又は下弦材の何れか一方の端部と前記柱との間に制振手段を介装させ、該制振手段により前記トラス梁と柱との間に生じる水平方向への変位を利用して地震等の入力エネルギーを消散するように構成したことを特徴とする。
本発明による制振構造によれば、地震等の外力が建築物に入力した場合に、その外力によってトラス梁及び柱が水平方向へ変位しようとするが、その変位はトラス梁の上弦材又は下弦材の端部と柱との間に介装されている制振手段によってエネルギーとして消散されることになるので、建築物の倒壊等が防止されることになる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の制振構造であって、前記制振手段は、摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパーであることを特徴とする。
本発明による制振構造によれば、地震等の外力が建築物に入力した場合に、その外力によってトラス梁及び柱が水平方向へ変位しようとするが、その変位はトラス梁の上弦材又は下弦材の何れか一方の端部と柱との間に介装されている摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパーからなる制振手段によってエネルギーとして消散されることになるので、建築物の倒壊等が防止されることになる。
【発明の効果】
【００１０】
以上、説明したように、本発明の制振構造によれば、地震等により外力が入力した場合に、その外力によってトラス梁及び柱が水平方向に変位しようとするが、その変位はトラス梁の上弦材又は下弦材の何れか一方の端部と柱との間に介装されている摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパーからなる制振手段によってエネルギーとして消散されることになるので、建築物の倒壊等が防止されることになる。
この場合、建築物の内部の壁面部等に制振手段を設置する必要がないので、建築物の内部の空間が制振手段によって塞がれてしまうようなことはなく、将来のレイアウトの変更等に柔軟に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明による制振構造の一実施の形態が示されていて、図１は変形前の状態を示す概略図、図２は変形後の状態を示す概略図、図３は制振手段の一例を示す説明図である。
【００１２】
すなわち、この制振構造１は、２５ｍを超える長大スパンが必要とされる工場等の建築物や、半導体工場等のように床振動を小さく抑える必要のある建築物等に有効なものであって、建築物の内部に形成される空間を塞ぐことなく、建築物の耐震・耐風安全性を高めるように構成したものである。
【００１３】
２５ｍを超える長大スパンの建築物では、支点間距離が大きく、常時荷重に対して梁の強度または剛性が不足するうえ、柱の本数が少なくなるため、地震力等に対しても柱の強度または剛性が不足する。このため、通常の梁と柱の組み合わせの代わりに、図１及び図２に示すように、トラス構造６のトラス梁２と通常の柱９との組み合わせが用いられる。
【００１４】
トラス梁２は、図１及び図２に示すように、略水平に設けられるＨ形鋼等の鋼材から形成される上弦材３と、上弦材３の下方に所定の間隔をおいて略水平に設けられるH形鋼等の鋼材から形成される下弦材４と、上弦材３と下弦材４との間に組み込まれるトラス構造６とから構成される。
【００１５】
トラス構造６は、上弦材３と下弦材４との間に、全長に渡って所定の間隔ごとにつか材７を垂直に設けて、各つか材７の上下端部を上弦材３及び下弦材４にピン接合により連結するとともに、隣接するつか材７、７間に２本の斜材８、８をＶ形状をなすようにそれぞれ設けて、各斜材８の上端部を上弦材３及び下弦材４にピン接合により連結して構成したものであって、このトラス構造６によりトラス梁２の全体の強度が高められる。
【００１６】
トラス梁２は、長手方向の両端部が柱９、９側に接合されることにより、長大スパンの柱９、９間に水平に架設されている。トラス梁２は、長大スパンの柱９、９間に１段又は２段以上架設され、各トラス梁２の上部にスラブ床（図示せず）が載置される。
【００１７】
各柱９のトラス梁２との接合部には、トラス梁２の上弦材３及び下弦材４に対応する部分に、Ｈ形鋼等の鋼材からなるブラケット１０が水平方向に突出した状態でそれぞれ一体に設けられ、上側のブラケット１０に各トラス梁２の上弦材３が溶接、高力ボルト等の接合手段１７によって一体に接合され、下側のブラケット１０に下弦材４が後述する制振手段１８を介して接合されている。
【００１８】
制振手段１８としては、摩擦ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパーが用いられ、これらをトラス梁２の下弦材４と柱９のブラケット１０との間に介装させることにより、トラス梁２に作用する水平方向への変位を利用して地震等の入力エネルギーを消散し、地震の際にトラス梁２及び柱９に作用する荷重を減衰させることができる。
【００１９】
図３に、摩擦ダンパー１９の使用例を示す。
摩擦ダンパー１９を制振手段１８として使用する場合には、下弦材４を構成するＨ形鋼のウエブ５とブラケット１０を構成するＨ形鋼のウエブ１１との間、下弦材４を構成するＨ形鋼の各フランジとブラケット１０を構成するＨ形鋼の各フランジとの間にそれぞれ介装させる。
【００２０】
各摩擦ダンパー１９は、同一の構成を有しているので、以下、ウエブ５、１１間に介装する摩擦ダンパー１９のみについて説明し、その他の摩擦ダンパー１９については説明を省略する。
【００２１】
すなわち、この摩擦ダンパー１９は、下弦材４のウエブ５とブラケット１０のウエブ１１との間に、両ウエブ５、１１を厚み方向の両側から挟持するように設けられるとともに、一端部が下弦材４のウエブ５に高力ボルトによって固定される一対の添板２０、２０と、各添板２０とブラケット１０のウエブ１１との間に重合した状態でそれぞれ介装される摩擦板２１及び滑動板２２と、一方の添板２０、一方の滑動板２２及び摩擦板２１、ブラケット１０のウエブ１１、他方の摩擦板２１及び滑動板２２、他方の添板２０を貫通して、各滑動板２２と摩擦板２１とを互いに圧接させる締結手段２３とを備えている。
【００２２】
各滑動板２２は、各添板２０との接触面がショットブラスト、研削加工等によって表面粗さが粗く形成されるとともに、各摩擦板２１は、ブラケット１０のウエブ１１との接触面がショットブラスト、研削加工等によって表面粗さが粗く形成されている。これにより、各滑動板２２を高力ボルト等により各添板２０に固定することなく、また、各摩擦板２１を高力ボルト等によりブラケット１０のウエブ１１に固定することなく、各滑動板２２を各添板２０側に、各摩擦板２１をブラケット１０のウエブ１１側にそれぞれ固定することができ、各滑動板２２と摩擦板２１との間のみに相対滑りを発生させることができる。
【００２３】
締結手段２３は、一方の添板２０、一方の滑動板２２及び摩擦板２１、ブラケット１０のウエブ１１、他方の摩擦板２１及び滑動板２２、他方の添板２０を貫通する高力ボルト２４と、他方の添板２０から突出した高力ボルト２４のねじの部分に座金２６を介して螺着されるナット２７と、高力ボルト２４の頭部２５の下面側に介装される座金２６と、座金２６と添板２０との間に介装される複数に積層された皿ばね２８とから構成されている。
【００２４】
締結手段２３のナット２７を高力ボルト２４に所定のトルクで締め付けることにより、高力ボルト２４に軸力が付加されて、その軸力に応じた荷重によって各滑動板２２と摩擦板２１との間が互いに圧接され、各滑動板２２と摩擦板２１との間の相対滑りが阻止され、トラス梁２の下弦材４と柱９のブラケット１０との相対変位が阻止される。
【００２５】
そして、地震の発生等によって所定の以上の荷重が入力した場合には、各滑動板２２と摩擦板２１との間に相対滑りが発生し、トラス梁２の下弦材４と柱９のブラケット１０とが水平方向に相対移動し、この際に、各滑動板２２と摩擦板２１との間に生じる摩擦力によって、振動エネルギーが減衰される。
【００２６】
この場合、高力ボルト２４に付加される軸力の変動を皿ばね２８によって吸収することができるので、各滑動板２２と摩擦板２１との接触面の摩耗によって高力ボルト２４の軸力が変化するのを防止でき、高力ボルト２４の軸力を一定に維持することができ、一定の減衰力を得ることができる。
【００２７】
なお、上記の説明においては、一対の添板２０、２０の端部を下弦材４のウエブ５に高力ボルトによって固定したが、一対の添板２０、２０の端部をブラケット１０のウエブ１１に高力ボルトによって固定してもよい。その場合には、各添板２０と下弦材４のウエブ５との間にそれぞれ滑動板２２及び摩擦板２１を重合させた状態で介装させればよい。
【００２８】
そして、図２に示すように、上記のように構成した制振構造１を備えた建築物に地震等による外力が入力し、この外力が所定の値を超えると、各摩擦板２１と滑動板２２との間に相対滑りが発生し、この相対滑りによってトラス梁２の下弦材４と柱９のブラケット１０とが水平方向に相対変位する。そして、この際に、各滑動板２２と摩擦板２１との間に生じる摩擦力によって振動エネルギーが減衰され、建築物の倒壊等が防止されることになる。
【００２９】
従って、長大スパンのトラス梁２を備えた工場等の建築物であっても、建築物の内部の壁面部等に制振手段１８を設置する必要がなくなるので、建築物内部の空間を制振手段１８によって塞いでしまうようなことはなく、将来のレイアウトの変更等に柔軟に対応することが可能となる。
【００３０】
なお、前記の説明においては、柱９に通常のＨ形鋼等の鋼材からなるものを使用したが、トラス構造の組柱を使用してもよいものであり、その場合にも、前述したものと同様の作用効果を奏する。
【００３１】
また、前記の説明においては、制振手段１８として摩擦ダンパー１９を使用したが、オイルダンパー、粘性ダンパー、又は粘弾性ダンパー等を使用してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【００３２】
さらに、前記の説明においては、トラス梁２の下弦材４と柱９のブラケット１０との間に制振手段１８を介装させたが、トラス梁２の上弦材３と柱９のブラケット１０との間に制振手段１８を介装させてもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。
【００３３】
さらに、前記の説明においては、トラス梁２の構成を、つか材７、７間に２本の斜材８、８をＶ形状をなすようにそれぞれ設けた構成としたが、つか材７を省略した構成や、つか材７、７間に１本の斜材８を「／」形状に設ける構成も含めて、様々なトラス形状を採用してもよいものであり、それらの場合にも、前述したものと同様の作用効果を奏する。
【００３４】
さらに、前記の説明においては、下弦材４とブラケット１０との間に制振手段１１を介装させる構成としたが、制振手段１１の形状、方式によっては、ブラケット１０ではなく、柱９との間に制振手段１１を介装させてもよいものであり、その場合にも、前述したものと同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による制振構造の一実施の形態を示した概略図であって、変形前の状態を示した説明図である。
【図２】図１の制振構造の変形後の状態を示した説明図である。
【図３】制振手段の一例としての摩擦ダンパーを示した説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    制振構造            ２    トラス梁
３    上弦材              ４    下弦材
５、１１  ウエブ          ６    トラス構造
７    つか材              ８    斜材
９    柱                  １０  ブラケット
１７  接合手段            １８  制振手段
１９  摩擦ダンパー        ２０  添板
２１  摩擦板              ２２  滑動板
２３  締結手段            ２４  高力ボルト
２５  頭部                ２６  座金
２７  ナット              ２８  皿ばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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