(57)【要約】【課題】制振性能の向上を図る。【解決手段】３以上の階層を有する構造物の制振構造であって、前記３以上の階層よりも少ない２以上の所定の階層を一単位として制振する制振フレームを、前記構造物における水平方向の異なる位置、及び、鉛直方向の異なる位置に複数設け、複数の前記制振フレームが設けられた間のすべての階層が制振される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の階層を有する構造物の制振構造であって、
前記３以上の階層よりも少ない２以上の所定の階層を一単位として制振する制振フレームを、前記構造物における水平方向の異なる位置、及び、鉛直方向の異なる位置に複数設け、
複数の前記制振フレームが設けられた間のすべての階層が制振される、
ことを特徴とする制振構造。
【請求項２】
請求項１に記載の制振構造であって、
複数の前記制振フレームは、
ｎ階（ｎは自然数）と、前記ｎ階よりも前記所定の階層高い階との相対変位を制振する第１の制振フレームと、
前記第１の制振フレームとは前記水平方向の異なる位置に設けられ、（ｎ＋１）階と、前記(ｎ＋１)階よりも前記所定の階層高い階との相対変位を制振する第２の制振フレームと、
を有することを特徴とする制振構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の制振構造であって、
或る制振フレームと他の制振フレームとが或る階を基準として前記鉛直方向に並んで配置されており、前記或る階を跨いで前記所定の階層離れた２つの階の相対変位を制振する別の制振フレームが、前記或る制振フレーム及び前記他の制振フレームとは前記水平方向の異なる位置に設けられている、
ことを特徴とする制振構造。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の制振構造であって、
各制振フレームはそれぞれダンパーを備える
ことを特徴とする制振構造。
【請求項５】
請求項４に記載の制振構造であって、
各制振フレームはそれぞれ鉛直方向に複数の段に構成されており、
前記ダンパーが設けられたダンパー設置段と、
弾性変形する弾性架構段と
を有することを特徴とする制振構造。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の制振構造であって、
前記ダンパーは、ブレース型ダンパーである
ことを特徴とする制振構造。
【請求項７】
請求項４又は請求項５に記載の制振構造であって、
前記ダンパーは、間柱型ダンパーである
ことを特徴とする制振構造。
【請求項８】
請求項５乃至請求項７の何れかに記載の制振構造であって、
前記弾性架構段は、ブレースで補強されている
ことを特徴とする制振構造。
【請求項９】
請求項５乃至請求項７の何れかに記載の制振構造であって、
前記弾性架構段は、鋼製パネルで構成されている
ことを特徴とする制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば高層構造物において、外力（例えば地震や風）による振動をダンパーなどの減衰装置を用いて制振する制振構造が用いられている。通常、制振構造に用いる減衰装置は各々の階層ごとに設けられている。また、複数の階層を一単位として制振する装置（制振フレーム）を設けることで振動抑制効果を高めるようにした制振構造も提案されている。例えば、特許文献１には、２つの階層を一単位として制振する装置（以下、制振フレームという）を用いた制振構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３０２４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の制振構造では、制振フレームは奇数階の間に設けられて奇数階の間の相対変位を制振する構成になっている。つまり、制振フレームによって制振されない階層（この場合、偶数階）が存在する。例えば、１階と３階との間には制振フレームが設けられているので、１階と３階との相対変位は上記制振フレームによって抑制されるが、２階は他の階に対しての相対変位が抑制されないことになる。このため、制振性能が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明はかかる課題に鑑みてなされたもので、その主な目的は、制振性能の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために本発明の制振構造は、３以上の階層を有する構造物の制振構造であって、前記３以上の階層よりも少ない２以上の所定の階層を一単位として制振する制振フレームを、前記構造物における水平方向の異なる位置、及び、鉛直方向の異なる位置に複数設け、複数の前記制振フレームが設けられた間のすべての階層が制振されることを特徴とする。  
このような制振構造によれば、制振性能の向上を図ることが可能である。
【０００７】
かかる制振構造であって、複数の前記制振フレームは、ｎ階（ｎは自然数）と、前記ｎ階よりも前記所定の階層高い階との相対変位を制振する第１の制振フレームと、前記第１の制振フレームとは前記水平方向の異なる位置に設けられ、（ｎ＋１）階と、前記（ｎ＋１）階よりも前記所定の階層高い階との相対変位を制振する第２の制振フレームとを有することが望ましい。  
このような制振構造によれば、２以上の階層を一単位として制振する制振フレーム（第１の制振フレーム、第２の制振フレーム）を用いて、鉛直方向に隣接する階をそれぞれ制振させることが可能である。
【０００８】
かかる制振構造であって、或る制振フレームと他の制振フレームとが或る階を基準として前記鉛直方向に並んで配置されており、前記或る階を跨いで前記所定の階層離れた２つの階の相対変位を制振する別の制振フレームが、前記或る制振フレーム及び前記他の制振フレームとは前記水平方向の異なる位置に設けられていることが望ましい。  
このような制振構造によれば、或る制振フレーム及び他の制振フレームによって制振されない階層を、別の制振フレームで制振させることが可能である。
【０００９】
かかる制振構造であって、各制振フレームはそれぞれダンパーを備えていることが望ましい。  
このような制振構造によれば、振動を減衰させることが可能である。
【００１０】
かかる制振構造であって、各制振フレームはそれぞれ鉛直方向に複数の段に構成されており、前記ダンパーが設けられたダンパー設置段と、弾性変形する弾性架構段とを有していてもよい。  
このような制振構造によれば、ダンパーの変形量を大きくすることができ、ダンパーを効率よく用いることが可能である。
【００１１】
かかる制振構造であって、前記ダンパーは、ブレース型ダンパーであってもよい。また、前記ダンパーは、間柱型ダンパーであってもよい。  
かかる制振構造であって、前記弾性架構段は、ブレースで補強されていてもよい。また、前記弾性架構段は、鋼製パネルで構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制振性能の向上を図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】比較例１の制振構造を模式的に示した説明図である。
【図２】比較例２の制振構造を模式的に示した説明図である。
【図３】図３Ａは、比較例１の制振構造の２階層分を示す図であり、図３Ｂは、図３Ａの制振構造が外力を受けて変位した状態を示す図である。
【図４】図４Ａは、比較例２の制振フレーム２０の一つ分を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの制振フレーム２０が外力を受けて変位した状態を示す図である。
【図５】第１実施形態における制振構造を模式的に示した説明図である。
【図６】第２実施形態における制振構造を模式的に示した説明図である。
【図７】第３実施形態における制振構造を模式的に示した説明図である。
【図８】図８Ａ〜図８Ｃは制振フレーム２０の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
本実施形態では、８階建て（８階層）の鉄骨の建物に本発明を適用した例を示すが、本発明は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：コンクリート充填鋼管構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造の建物に対して適用することができる。また、建物は８階建てには限定されず、３階建て以上であればよい。
【００１６】
まず、本実施形態について説明する前に比較例について説明する。
【００１７】
≪比較例１≫
図１は、比較例１の制振構造を模式的に示した説明図である。図において建物１は８階建ての構造物であり、柱１１と梁１２とによって形成された柱梁架構１０を水平方向（図の左右方向）と鉛直方向（図の上下方向）にそれぞれ複数有している。また、建物１には、ダンパー１４が設けられている。なお、以下の説明において、水平方向の各位置で柱梁架構１０が鉛直方向に並ぶ集まりを列ともいい、図の下部に示すように左側から順に番号を付している。例えば、図において柱梁架構１０は５列に設けられており、ダンパー１４が設けられているのは３列目である。なお、図の建物１では、柱梁架構１０の水平方向の列数は５（５列）であるが、これには限定されない。例えば、６列以上であってもよい。
【００１８】
柱１１は、床や梁１２などの鉛直荷重を支える構造部材である。  
梁１２は、柱１１同士を水平方向につなぐ構造部材である。当該梁１２の位置に建物１の各階層の層間となる床が形成されることになる。
【００１９】
ダンパー１４は、地震や風などの外力によって相対変位する２つの部材間の振動を減衰させる減衰部材である。ダンパー１４はブレース型ダンパーであり、ここでは粘性流体であるオイルを用いたオイルダンパーが用いられている。ダンパー１４は、３列目の柱梁架構１０の一方の対角（右上と左下）の間に設けられている。なお、図に示すように、ダンパー１４は各階ごとに設けられている。この各階に設けられたダンパー１４によって、建物１の制振構造が構成されている。
【００２０】
≪比較例２≫
図２は、比較例２の制振構造を模式的に示した説明図である。なお、図２において図１と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００２１】
図２に示すように、比較例２の制振構造は、制振フレーム２０を備えている。
【００２２】
制振フレーム２０は、２つの階層を一単位として制振するものである。この例の場合、建物１の３列目において４つの制振フレーム２０が鉛直方向に並ぶように配設されている。具体的には１階と３階、３階と５階、５階と７階、７階と屋上の間にそれぞれ制振フレーム２０が設けられている。これらの各制振フレーム２０は全て同じ構成である。
【００２３】
制振フレーム２０は、鉛直方向（図の上下方向）に３つの段を有して構成されている。より具体的には、制振フレーム２０は、弾性架構段２０ａ、ダンパー設置段２０ｂ、弾性架構段２０ｃを有している。
【００２４】
弾性架構段２０ａは、制振フレーム２０の最上部に設けられており、弾性架構段２０ｃは制振フレーム２０の最下部に設けられている。この弾性架構段２０ａ、弾性架構段２０ｃは同じ構成であり、各段の２つの対角にはブレース１６が設けられている。そして、当該ブレース１６によって、弾性架構段２０ａ、弾性架構段２０ｃのせん断変形が抑えられる。
【００２５】
ダンパー設置段２０ｂは、弾性架構段２０ａと弾性架構段２０ｃの間に設けられた架構であり、ダンパー１４が設けられている。
【００２６】
このように、比較例２では、２つの階層を一単位として制振する制振フレーム２０を用いている。このような制振フレーム２０を用いることにより、比較例１の場合よりもダンパー１４をより有効に用いることが可能である。
【００２７】
以下、この理由について説明する。
【００２８】
＜制振フレーム２０を用いる有効性について＞
図３Ａは、比較例１（図１）の制振構造の２階層分を示す図であり、図３Ｂは、図３Ａの制振構造が外力（地震、風など）を受けて変位した状態を示す図である。
【００２９】
また、図４Ａは、比較例２（図２）の制振フレーム２０の一つ分を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａの制振フレーム２０が外力を受けて変位した状態を示す図である。
【００３０】
図においてｈは階高、ｌはスパン（支点間距離）、ｌ１、ｌ２はそれぞれのダンパー１４の初期長さ、γ１、γ２は層間変形角、ｌ１´、ｌ２´はダンパー１４の変形後の長さを示している。また、α１〜α３は弾性架構段２０ａ、ダンパー設置段２０ｂ、弾性架構段２０ｃのそれぞれについての階高ｈに対する比率である
比較例１（図３Ａ、図３Ｂ）の場合のダンパー１４の変形量Ｌ１は、
Ｌ１＝ｌ１´−ｌ１＝γ１ｈｃｏｓθ１
となる。一方、比較例２（図４Ａ、図４Ｂ）の場合のダンパー１４の変形量Ｌ２は、弾性架構２０ａ、２０ｃのせん断変形をほぼゼロとした場合、
Ｌ２＝ｌ２´−ｌ２＝２γ１α２ｈｃｏｓθ２
となる。
【００３１】
ここで、ｌ＝６００、ｈ＝４００、γ１＝１／１００、α１＝α２＝α３＝２／３とすると、
Ｌ１＝γ１ｈｃｏｓθ１＝３．３２８
Ｌ２＝２γ１α２ｈｃｏｓθ２＝４．８７５
よって、変形量の比は、Ｌ２／Ｌ１＝１．４６５となり、比較例２の方が比較例１よりも変形量が大きい。すなわち、比較例２では、比較例１と同じダンパー１４を用いて効率よく制振することが可能である。
【００３２】
しかしながら、比較例２の場合、図２に示すように、制振フレーム２０は、奇数階の間（１階と３階、３階と５階など）に設けられており、偶数階には設けられていない。つまり、この比較例２の制振構造では偶数階の制振を行うことが出来ないことになる。
【００３３】
そこで、以下に示す本実施形態では、全ての階層に対して制振を行うことができるようにすることで制振性能の向上を図っている。
【００３４】
≪本実施形態≫
図５は、第１実施形態における制振構造を模式的に示した説明図である。なお、図５において、図１、図２と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００３５】
本実施形態では、鉛直方向の異なる位置のみではなく、水平方向の異なる位置（異なる列）にも制振フレーム２０を設けている。また、各階層には少なくとも一つの制振フレーム２０の端部が配置されるようにしている。説明の便宜上、これらの複数の制振フレーム２０について、鉛直方向下側から順に番号を付している。
【００３６】
例えば、制振フレーム２０（１）は、建物１の３列目の１階と３階の間に設けられている。そして、制振フレーム（１）は１階と３階の相対変位を制振する。
【００３７】
また、制振フレーム２０（２）は、制振フレーム２０（１）の右隣の列（４列目）の２階と４階の間に設けられている。そして、制振フレーム（２）は２階と４階の相対変位を制振する。
【００３８】
また、制振フレーム２０（３）は、制振フレーム２０（１）の直上（３列目の３階と５階の間）に設けられている。そして、制振フレーム２０（３）は、３階と５階の相対変位を制振する。
【００３９】
また、制振フレーム２０（４）は、制振フレーム２０（２）の直上（４列目の４階と６階の間）に設けられている。そして、制振フレーム２０（４）は、４階と６階の相対変位を制振する。
【００４０】
以下、同様にして、制振フレーム２０（５）〜制振フレーム２０（７）が設けられている。このように制振フレーム２０を配設することで、建物１において複数の制振フレーム２０が設けられた間のすべての階層が制振されることになる。例えば、鉛直方向に隣接する１階と２階のうち、1階は制振フレーム２０（１）により（３階に対する相対変位が）制振され、２階は制振フレーム２０（２）により（４階に対する相対変位が）制振される。よって、比較例２の制振構造と比べて、さらに制振性能の向上を図ることができる。
【００４１】
また、例えば、制振フレーム２０（１）と制振フレーム（３）は、３階を基準として鉛直方向に並んでいる。この場合、制振フレーム（１）は、２階を制振できず、制振フレーム（３）は４階を制振できない。そこで、制振フレーム２０（２）を２階と４階（３階を跨いで２階層離れた２つの階）の間に設けている。これにより、１階〜５階の各階層を制振することができる。同様に制振フレーム２０（４）〜（７）を設けることで、各階層の相対変位を抑制でき、制振性能の向上を図ることができる。
【００４２】
以上、説明したように、本実施形態の制振構造は、２つの階層を一単位として制振する制振フレーム２０を、建物１における水平方向の異なる位置（異なる列）、及び、鉛直方向の異なる位置（異なる高さ）にそれぞれ複数設け、複数の制振フレーム２０が設けられた間のすべての階層が制振されるようにしている。
【００４３】
こうすることにより、各階層をもれなく制振することができるので、制振性能の向上を図ることができる。
【００４４】
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
図６は、第２実施形態における制振構造を模式的に示した説明図である。なお、図６において、前述の実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００４５】
第２実施形態においても、第１実施形態と同様に複数の制振フレーム２０について下側から順に番号を付している。第１実施形態と比べると、制振フレーム２０の配置が異なっている。
【００４６】
例えば、制振フレーム２０（３）は、制振フレーム２０（１）の左隣の列（２列目）の３階と５階の間に設けられている。この場合においても、制振フレーム２０（３）は、３階と５階の相対変位を制振する。また、制振フレーム２０（４）は、３列目の４階と６階の間に設けられている。この場合も、制振フレーム２０（４）は、４階と６階の相対変位を制振する。
【００４７】
図からわかるように、第２実施形態では、各制振フレーム２０が鉛直方向（上下方向）に連続して配置されていない。例えば、制振フレーム２０（１）と制振フレーム２０（３）は、３階を基準として鉛直方向に並んでいるが、列が異なっている。
【００４８】
ただし、この第２実施形態の場合においても、各階層に少なくとも一つの制振フレーム２０が配置されている。これにより、複数の制振フレーム２０が設けられた間のすべての階層が制振されることになる。よって、制振性能の向上を図ることができる。
【００４９】
＝＝＝第３実施形態＝＝＝
図７は、第３実施形態における制振構造を模式的に示した説明図である。なお、図７において、前述の実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
【００５０】
第３実施形態においても、前述の実施形態と同様に複数の制振フレーム２０について下側から順に番号を付している。
【００５１】
第３実施形態では、制振フレーム２０（１）は、１列目の１階と３階の間に設けられている。また、制振フレーム２０（２）は、の５列目の２階と４階の間に設けられている。また、制振フレーム２０（３）は、３列目の３階と５階の間に設けられている。以下、図に示すように制振フレーム２０（４）〜制振フレーム２０（７）が設けられている。
【００５２】
なお、前述の実施形態では、制振フレーム２０が配置される列は連続していたが、この第３実施形態では連続していない。例えば、１列目と３列目には制振フレーム２０が設けられているが、その間の２列目には制振フレーム２０が設けられていない。
【００５３】
この第３実施形態の場合においても、各階層に少なくとも一つの制振フレーム２０が配置されている。これにより、複数の制振フレーム２０が設けられた間のすべての階層が制振されることになる。よって、制振性能の向上を図ることができる。
【００５４】
＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
【００５５】
＜建物について＞
本実施形態の制振構造を適用する建物１は、新築であってもよいし、既存の建物であってもよい。また、前述したように建物１の種類は特に限定されない。
【００５６】
＜制振フレームについて＞
前述の実施形態では、制振フレーム２０は２つの階層を一単位として制振していたが、これには限られず３つの階層以上を一単位として制振するようにしてもよい。また、制振フレーム２０の配置位置や個数については、前述の実施形態に限定されない。各階層が制振されるように、水平方向の異なる位置、及び、鉛直方向の異なる位置にそれぞれ制振フレーム２０が複数設けられていればよい。
【００５７】
また、制振フレーム２０の構成は前述したものには限定されない。
【００５８】
図８Ａ〜図８Ｃは、制振フレーム２０の変形例を示す説明図である。
【００５９】
図８Ａに示す制振フレーム２０は、２段構成になっており、ダンパー１４を備えたダンパー設置段が上部に配置されており、その下には、ブレース１６が逆Ｖ字状に設けられた弾性架構段が配置されている。また、この逆の配置であってもよい。
【００６０】
図８Ｂに示す制振フレーム２０は、図８Ａと同様の２段構成であるが、ブレース１６がＸ字状に設けられている。
【００６１】
図８Ｃに示す制振フレーム２０は、ダンパー１４のみの１段構成となっている（弾性架構段は設けられていない)。
【００６２】
これらの変形例の各制振フレーム２０を用いた場合においても、比較例１の場合よりもダンパー１４の変形量が大きくなるので、ダンパー１４を有効に用いることができる。
【００６３】
また、前述の実施形態では制振を行うダンパー１４としてオイルダンパーを用いていたがダンパー１４の種類はこれには限定されない。例えば、摩擦ダンパーであってもよいし、あるいは、所定の荷重で座屈する降伏ダンパーでもよい。
【００６４】
さらに、前述の実施形態ではダンパー１４はブレース型ダンパーであったが、これには限定されない。たとえば、架構を構成する構面内に配置される間柱に履歴ダンパーを組込んだ間柱型ダンパーであってもよい。
【００６５】
また、前述の実施形態では、制振フレーム２０の弾性架構段２０ａ、２０ｃにはブレース１６を用いていたがこれには限られない。例えば、当該部位を鋼製パネルで構成して、せん断変形を抑制するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１  建物
１０  柱梁架構
１１  柱
１２  梁
１４  ダンパー
１６  ブレース
２０  制振フレーム
２０ａ  弾性架構段
２０ｂ  ダンパー設置段
２０ｃ  弾性架構段
【図１】
2015063846.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図８】
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【図２】
2015063846.tif 000007
【図５】
2015063846.tif 000008
【図６】
2015063846.tif 000009
【図７】
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