(57)【要約】【課題】狭い空間においても耐震構造を設けることができるとともに、偏心力を低減することができる耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材を提供することにある。【解決手段】柱及び梁で囲まれた空間に耐震構造１５が配置されている。耐震構造１５は、フレーム部２０及び振動減衰機構Ｄ１を備えている。振動減衰機構Ｄ１は、摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０を備える。摩擦ダンパー３０のＨ形鋼３１の中央部分には、孔３７が形成されている。摩擦ダンパー３０の孔３７に、オイルダンパー４０のピストンロッド４５を挿通して、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１とオイルダンパー４０の中心軸Ｃ２とが同一平面内となるように、摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０を交差して配置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱及び梁で囲まれた空間に斜めに配置される第１ブレース部材と、
前記第１ブレース部材と交差して配置される第２ブレース部材とを備えた耐震構造において、
前記第１ブレース部材及び第２ブレース部材の少なくとも一方は、振動減衰部材であって、
前記第１ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、前記第２ブレース部材が含まれるように配置したことを特徴とする耐震構造。
【請求項２】
前記第１ブレース部材の中心軸と前記第２ブレース部材の中心軸とを同一面内に設けたことを特徴とする請求項１に記載の耐震構造。
【請求項３】
前記第１ブレース部材に設けられた孔に、前記第２ブレース部材を貫通させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の耐震構造。
【請求項４】
前記第１ブレース部材には、前記孔の周囲に補強部材を設けたことを特徴とする請求項３に記載の耐震構造。
【請求項５】
前記第１ブレース部材及び第２ブレース部材の一方が、粘性型減衰部材であって、
前記第１ブレース部材及び第２ブレース部材の他方が、変位依存型減衰部材であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の耐震構造。
【請求項６】
第１ブレース部材と、前記第１ブレース部材に対して交差して配置される第２ブレース部材とを備えた振動減衰機構であって、
前記第１ブレース部材及び第２ブレース部材の少なくとも一方は、振動減衰部材であって、
前記第１ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、前記第２ブレース部材が含まれるように配置したことを特徴とする振動減衰機構。
【請求項７】
他のブレース部材と交差して配置されるブレース部材であって、
前記他のブレース部材を貫通させる孔が形成されていることを特徴とするブレース部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物の耐震性を向上させるために、柱梁架構にブレース部材を取り付けることがある。このブレース部材は、柱と梁で囲まれる空間に対して斜めに配置される。ブレース部材によって、柱と梁の接合部の変形を抑制できるので、構造上の強度を増加させることができる。
【０００３】
また、地震のエネルギーを吸収して建物の振動を減少させるために、摩擦力を利用した変位依存型減衰部材である摩擦ダンパーが知られている（例えば、非特許文献１，２及び特許文献１，２参照。）。非特許文献１及び特許文献１，２に記載の摩擦ダンパーは、皿バネを介してボルトでステンレス板とブレーキ材を締め込むブレース型の摩擦ダンパーが記載されている。また、非特許文献２には、Ｈ形鉄骨の上下面に新型、側面に従来型を組み合させた摩擦ダンパーが記載されている。更に、ここでは、ブレース型の摩擦ダンパーを同じ空間に２つ並べて配置している。
【０００４】
狭い開口にブレースやダンパーを配置する場合、ブレースやダンパーを交差して配置することがある（例えば、特許文献３，４参照。）。特許文献３には、建築構造物の柱梁架構面内に交点を解放したクロスのブレースを設け、ブレースの軸方向に伸縮するオイルダンパーを取り付けた構成が示されている。また、特許文献４には、耐震ブレースと粘性系制震ダンパーを交差させて配置した構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１１３９５５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１９７１８８号公報
【特許文献３】特開平９−１９５５６７号公報
【特許文献４】特開２０１１−４２９７４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「サービスと技術、高性能低コスト制振システム  ブレーキダンパー  車にブレーキをかけるように建物の揺れを抑えます」、大林組、［online］、［平成２９年５月８日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：https://www.obayashi.co.jp/service_and_technology/related/tech004＞
【非特許文献２】２０１３．０３．０８プレスリリース、「『ブレーキダンパー』に２つの新型が加わり豊富なバリエーションによる建物制振システムを確立」、大林組、［online］、［平成２９年７月１０日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.obayashi.co.jp/press/news20130308_01＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献３，４においては、ブレースとダンパーとを同じ空間に配置することができる。しかしながら、ブレースとダンパーとの奥行き方向の干渉を避けて配置する必要がある。このため、奥行き方向のスペースが狭い場合には、ブレース及びダンパーを取り付けることが困難であった。また、ブレースとダンパーとの軸がずれている場合には、ずれによる偏心力が発生することがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
・上記課題を解決するための耐震構造は、柱及び梁で囲まれた空間に斜めに配置される第１ブレース部材と、前記第１ブレース部材と交差して配置される第２ブレース部材とを備えた耐震構造において、前記第１ブレース部材及び第２ブレース部材の少なくとも一方は、振動減衰部材であって、前記第１ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、前記第２ブレース部材が含まれるように配置した。これにより、第１ブレース部材及び第２ブレース部材の一部が、空間の開口部に直交する奥行方向に重なって配置できるので、奥行き方向の取付スペースを小さくすることができる。更に、第１ブレース部材の中心軸を含む垂直面と第２ブレースの中心軸を含む垂直面とを接近させることができるので、第１及び第２ブレース部材の中心軸の位置ずれによる偏心力を低減させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、狭い空間において耐震構造を設け、偏心力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の耐震構造を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は１Ｂ−１Ｂ線における断面図。
【図２】第１の実施形態の耐震構造の斜視図。
【図３】第１の実施形態における断面図であって、（ａ）は３Ａ−３Ａ線における断面図、（ｂ）は３Ｂ−３Ｂ線における断面図。
【図４】第２の実施形態の耐震構造を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は４Ｂ−４Ｂ線における断面図。
【図５】変更例における耐震構造の摩擦ダンパーの補強部を示す拡大斜視図。
【図６】変更例における耐震構造を説明する図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は６Ｂ−６Ｂ線における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１の実施形態＞
以下、図１〜図３を用いて、耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材を具体化した第１の実施形態を説明する。本実施形態では、鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートで構成された既存の建物に対して耐震補強を行なう耐震構造として説明する。
【００１２】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、建物の柱梁架構には、耐震構造１５が設けられる。具体的には、建物の柱１１間及び梁１２によって囲まれた空間Ｓ１に、耐震構造１５が配置される。
図１及び図２に示すように、耐震構造１５は、フレーム部２０と、フレーム部２０内に配置される振動減衰機構Ｄ１とを備えている。フレーム部２０は、Ｈ形鋼で構成される天井部２１、床部２２及び両側壁部２３，２４を備えている。これら各部（２１〜２４）を空間Ｓ１に面した柱梁架構（建物の柱１１間及び梁１２）に取り付けることにより、フレーム部２０を空間Ｓ１に取り付け、建物の柱梁架構を補強する。なお、フレーム部２０の各部（２１〜２４）を、Ｈ形鋼以外の部材で構成してもよい。
【００１３】
空間Ｓ１には、振動減衰機構Ｄ１が取り付けられている。この振動減衰機構Ｄ１は、摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０とを備えている。具体的には、フレーム部２０の対角に、摩擦ダンパー３０の両端を取り付ける。更に、フレーム部２０の他の対角には、オイルダンパー４０の両端が取り付けられている。このため、摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０は、空間Ｓ１の中心付近で交差する。
【００１４】
摩擦ダンパー３０は、摺動する圧接板同士の摩擦力により、相対移動を抑制する。この摩擦ダンパー３０には、例えば、ブレーキダンパー（登録商標）を用いることができる。本実施形態では、摩擦ダンパー３０は、Ｈ形鋼３１に制動機構３５を下方に取り付けて構成されている。
【００１５】
更に、摩擦ダンパー３０のＨ形鋼３１の中央部分のウェブ３１Ｗには、四角形状の孔３７が形成されている。この孔３７には、後述するオイルダンパー４０のピストンロッド４５が貫通される。このため、この孔３７は、ピストンロッド４５の直径よりも大きく、更にオイルダンパー４０の変位を許容する大きさで形成されている。
【００１６】
孔３７の周囲には、ウェブ３１Ｗの両面に、補強リブ３８が設けられている。補強リブ３８は、孔３７の周囲を格子（井形）形状で囲んで補強している。この補強リブ３８は、オイルダンパー４０の動きに干渉しない大きさで形成される。
【００１７】
図３（ａ）は図１の３Ａ−３Ａ線における断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線における断面図である。
図２、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、補強リブ３８は、フランジ３１Ｆと平行な２つの第１リブ部３８ａと、この第１リブ部３８ａと直交する２つの第２リブ部３８ｂによって構成されている。
【００１８】
一方、図１及び図２に示すオイルダンパー４０は、シリンダ４１、シリンダ４１の下端部に固定された取付部４２、ピストンロッド４５を備えている。オイルダンパー４０のピストンロッド４５は、摩擦ダンパー３０のＨ形鋼３１の孔３７に挿入される。
本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１とオイルダンパー４０の（ピストンロッド４５の）中心軸Ｃ２とが同じ鉛直面内に配置される。
【００１９】
＜動作＞
次に、図１を用いて、耐震構造１５の動作について説明する。
加速度及び変位が小さい小規模地震の場合には、摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０は、ブレースとして機能する。これにより、空間Ｓ１の柱梁架構に加わる水平力に対して、摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０の圧縮引張力により、柱梁架構（建物）の変形を抑制する。
【００２０】
加速度が大きく変位が小さい中規模地震の場合には、摩擦ダンパー３０はブレースとして機能し、オイルダンパー４０は、粘性減衰部材として機能する。これにより、摩擦ダンパー３０によって柱梁架構（建物）の変形を抑制する。それと同時に、オイルダンパー４０のシリンダ４１とピストンロッド４５との相対速度に応じたオイル（粘性体）の抵抗によって、建物の地震エネルギーを吸収して、制振を行なう。
【００２１】
加速度及び変位が大きい大規模地震の場合には、摩擦ダンパー３０は、履歴減衰部材として機能し、オイルダンパー４０は、粘性減衰部材として機能する。これにより、オイルダンパー４０の相対速度に応じたオイルの抵抗と、摩擦ダンパー３０の摩擦力とによって、建物の地震エネルギーを吸収して、制振を行なう。
【００２２】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１−１）本実施形態では、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１とオイルダンパー４０の中心軸Ｃ２とが同一面内となるように、摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０とを交差して配置する。これにより、摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０とを配置する空間Ｓ１の幅（奥行方向）を小さくすることができる。更に、ダンパー（３０，４０）によってエネルギーを吸収する際に、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１と、オイルダンパー４０の中心軸Ｃ２との位置のズレによる偏心力を低減させることができる。
【００２３】
（１−２）本実施形態によれば、振動減衰機構Ｄ１は、摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０とを備える。これにより、地震の規模に応じて、各ダンパー（３０，４０）を、ブレース、粘性減衰部材及び摩擦減衰部材として機能させることができる。
【００２４】
（１−３）本実施形態によれば、摩擦ダンパー３０の中央部分のウェブ３１Ｗに孔３７を形成し、この孔３７にオイルダンパー４０のピストンロッド４５を貫通させる。これにより、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１とオイルダンパー４０の中心軸Ｃ２とを、同一面内に配置することができる。
【００２５】
（１−４）本実施形態によれば、摩擦ダンパー３０のＨ形鋼３１の孔３７の周囲に、補強リブ３８を設ける。これにより、孔３７の周囲を補強することができる。
（１−５）本実施形態によれば、耐震構造１５は、柱梁架構に取り付けられるフレーム部２０を有する。これにより、柱梁架構の開口空間において、摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０を効率的に取り付けることができるとともに、柱１１及び梁１２を更に補強することができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
次に、図４を用いて、耐震構造、振動減衰機構及びブレース部材を具体化した第２の実施形態を説明する。本実施形態は、第１の実施形態の振動減衰構造を２つ組み合わせた構成であるため、上記実施形態と同様の部分について、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００２７】
図４（ａ）は第２の実施の形態の正面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線における断面図である。
図４（ａ）に示すように、本実施形態において、柱６１及び梁６２によって囲まれた空間Ｓ２には、耐震構造６５が配置される。本実施形態の空間Ｓ２は、上記第１の実施形態の空間Ｓ１に比べて、横幅が長い空間である。耐震構造６５は、フレーム部７０と、２つの振動減衰機構Ｄ１とを備えている。フレーム部７０は、天井部７１、床部７２及び両側壁部７３，７４を備えている。これら各部（７１〜７４）が空間Ｓ２に面した柱梁架構（建物の柱６１間及び梁６２）に取り付けることにより、フレーム部７０を空間Ｓ２に取り付け、建物の柱梁架構を補強する。更に、本実施形態のフレーム部７０には、天井部７１の中央に、中間取付部７５が形成されている。
【００２８】
フレーム部７０内の空間Ｓ２には、２つの振動減衰機構Ｄ１が並べられて取り付けられている。具体的には、フレーム部７０の床部７２の両端部と、中間取付部７５とには、各振動減衰機構Ｄ１のオイルダンパー４０の両端部が取り付けられている。これにより、２つのオイルダンパー４０は、逆Ｖ字形状に配置される。
【００２９】
更に、フレーム部７０の天井部７１の両端部、床部７２の中間部とには、各振動減衰機構Ｄ１の摩擦ダンパー３０の両端が取り付けられている。これにより、２つの摩擦ダンパー３０は、Ｖ字形状に配置される。そして、各振動減衰機構Ｄ１の摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０は、交差するように配置されている。
【００３０】
本実施形態の摩擦ダンパー３０では、Ｈ形鋼３１において、オイルダンパー４０との交差位置よりも上方に、制動機構３５を設けている。
図４（ｂ）に示すように、各振動減衰機構Ｄ１の摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１及びオイルダンパー４０の中心軸Ｃ２が、すべて同じ鉛直面内に配置される。
【００３１】
本実施形態によれば、上記第１の実施形態に記載の（１−１）〜（１−５）と同様の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（２−１）本実施形態では、柱６１及び梁６２で囲まれた空間Ｓ２に、２つの振動減衰機構Ｄ１が並べて取り付けられている。これにより、横幅が広い空間Ｓ２においても、各ダンパー（３０，４０）の機能を効率的に発揮させることができる。
【００３２】
また、上記各実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態の摩擦ダンパー３０には、孔３７の周囲を補強する格子形状の補強リブ３８を設けた。第２ブレース部材（オイルダンパー４０）を貫通させる孔の周囲を補強する補強部材の構造は、これに限定されない。
例えば、図５に示すように、孔８７の周囲の部分８８を広げたウェブを有する鉄骨材８０を、Ｈ形鋼３１の代わりに用いた摩擦ダンパーとしてもよい。
【００３３】
・上記各実施形態においては、摩擦ダンパー３０に形成した孔３７は、四角形状で形成した。第２ブレース部材であるオイルダンパー４０のピストンロッド４５と係合する係合部の形状は、これに限定されない。例えば、長孔や、図５の円形状の孔であってもよい。また、周囲が囲まれた孔ではなく、一部が開口した溝で形成し、この溝内に第２ブレース部材を配置してもよい。
【００３４】
・上記各実施形態の振動減衰機構Ｄ１においては、変位依存型減衰部材として摩擦ダンパー３０を、粘性型減衰部材としてオイルダンパー４０を用いた。振動減衰機構Ｄ１に用いる変形依存型減衰部材や粘性型減衰部材は、これらに限定されない。例えば、二重鋼管ブレース等、他の変形依存型減衰部材や、オイル以外の粘性体を用いた減衰部材、アンボンドブレース（登録商標）等の粘弾性減衰部材を用いることも可能である。
【００３５】
また、上記各実施形態では、オイルダンパー４０のシリンダ４１を、交差位置よりも下方位置に設けた。オイルダンパー４０のシリンダ４１や摩擦ダンパー３０の制動機構３５の配置位置は限定されるものではなく、交差位置の上下のいずれに設けてもよい。
【００３６】
・上記各実施形態では、振動減衰機構Ｄ１として、摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０とを用いた。振動減衰機構Ｄ１は、少なくとも一方が振動減衰部材であればよい。例えば、振動減衰機構Ｄ１において、摩擦ダンパー３０又はオイルダンパー４０と、ブレース部材とを交差させて配置した構成としてもよい。更に、振動減衰機構Ｄ１として、同じ種類のダンパーを用いてもよい。なお、オイルダンパー４０同士を交差させる場合には、一方のピストンロッドの中央部に、他方のピストンロッドを係合（貫通）させる係合部（例えば孔等）を形成する。
【００３７】
・上記各実施形態においては、摩擦ダンパー３０に孔３７を形成し、この孔３７にオイルダンパー４０を貫通させた。交差方法は、孔に限定されるものではない。例えば、オイルダンパー４０のピストンロッド４５を、摩擦ダンパー３０を迂回する形状（例えば、交差位置に湾曲した迂回部を設けた形状）としてもよい。この場合、オイルダンパー４０のピストンロッド４５の迂回部に、摩擦ダンパー３０を配置することにより、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１とオイルダンパー４０との中心軸Ｃ２とを同一面にすることができる。
【００３８】
・上記第１実施形態においては正方形状の空間Ｓ１、第２実施形態においては、横長の空間Ｓ２に、第１ブレース部材及び第２ブレース部材を配置した。ブレースを配置する空間の形状は、これらに限定されるものではない。例えば、柱同士の間隔が狭い縦長の空間に適用してもよい。
・上記各実施形態においては、振動減衰機構Ｄ１を鉄筋コンクリート又は鉄骨鉄筋コンクリートで構成された既存の建物に設けた。補強対象は、鉄筋コンクリートを含む建物に限定されず、鉄骨で構成された建物に設けてもよい。
この場合、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、振動減衰機構Ｄ１を、フレーム部を介さずに、直接、建物の鉄骨部材に取り付けるようにしてもよい。具体的には、フレーム部を有しない耐震構造９５の振動減衰機構Ｄ１の摩擦ダンパー３０及びオイルダンパー４０の両端部を、建物の柱９１及び梁９２の角に取り付ける。
【００３９】
・上記各実施形態においては、摩擦ダンパー３０の中心軸Ｃ１とオイルダンパー４０の中心軸Ｃ２とが同じ鉛直面に含まれるように、摩擦ダンパー３０とオイルダンパー４０とを配置した。両ブレース部材の中心軸が同じ鉛直面に含まれる配置に限らず、第１ブレース部材の中心軸が含まれる面内に、第２ブレース部材が含まれるように配置できればよい。この場合、同じ垂直面でなくても、第１ブレース部材及び第２ブレース部材の一部が奥行方向に重ねることができるので、奥行方向のスペースを小さくすることができる。
【符号の説明】
【００４０】
Ｃ１，Ｃ２…中心軸、Ｄ１…振動減衰機構、Ｓ１，Ｓ２…空間、１１，６１，９１…柱、１２，６２，９２…梁、１５，６５，９５…耐震構造、２０，７０…フレーム部、２１，７１…天井部、２２，７２…床部、２３，２４，７３，７４…側壁部、３０…摩擦ダンパー、３１…Ｈ形鋼、３１Ｆ…フランジ、３１Ｗ…ウェブ、３５…制動機構、３７，８７…孔、３８…補強リブ、３８ａ…第１リブ部、３８ｂ…第２リブ部、４０…オイルダンパー、４１…シリンダ、４２…取付部、４５…ピストンロッド、７５…中間取付部、８０…鉄骨材、８８…部分。
【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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