(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部に設けられた、該上端部から上方へ伸びる伸長部であって縦断面で見て前記上端部の幅より小さい幅を有する伸長部を有する柱と、
該柱の前記伸長部の前記幅の方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部分を有し、該梁部分の間に前記柱の前記伸長部を受け入れる梁と、
該梁と結合された他の柱と、
前記梁部分の間に配置された振動エネルギー吸収装置とを含み、
該振動エネルギー吸収装置は、前記梁の前記梁部分に平行な棒状部材であって一端部が前記柱の前記伸長部に取り付けられた棒状部材と、
該棒状部材の他端部を貫く、前記棒状部材に垂直な回転軸であって前記梁に取り付けられた回転軸と、
該回転軸により貫かれた、前記回転軸に垂直な少なくとも１つの板状部材と、
該板状部材に密接する摩擦材とを有する、建物。
【請求項２】
前記振動エネルギー吸収装置は、前記板状部材から間隔を置いて配置され、かつ該板状部材の下端部を収容する、上方に開放されたケーシングを有し、前記摩擦材は、前記ケーシングに入れられた粘性体からなる、請求項１に記載の建物。
【請求項３】
上端部に設けられた、該上端部から上方へ伸びる伸長部であって縦断面で見て前記上端部の幅より小さい幅を有する伸長部を有する柱と、該柱の前記伸長部の前記幅の方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部分を有し、該梁部分の間に前記柱の前記伸長部を受け入れる梁と、該梁と結合された他の柱とを含む建物における振動エネルギーを吸収する方法であって、
一端部が前記柱の前記伸長部に取り付けられる棒状部材と、該棒状部材の他端部を貫く、前記棒状部材に垂直な回転軸と、該回転軸により貫かれた、前記回転軸に垂直な少なくとも１つの板状部材と、該板状部材に密接する摩擦材とを含む振動エネルギー吸収装置を、前記棒状部材が前記梁の前記梁部分に平行になるように前記梁の前記梁部分の間に配置すること、
前記振動エネルギー吸収装置の前記棒状部材の前記一端部及び前記回転軸をそれぞれ前記柱の前記伸長部及び前記梁に取り付けることを含む、振動エネルギーを吸収する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動エネルギー吸収装置を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高層の建物には、該建物の中央部を取り囲む耐震壁と、該耐震壁の周囲に間隔を置いて配置された複数の柱と、それぞれが前記耐震壁と結合され、該耐震壁から前記柱の上へ伸びる複数の梁と、各梁の両側に配置された制震装置とを含むものがある（特許文献１参照）。前記制震装置は、前記梁に取り付けられた、上下方向に伸びるシリンダーと、該シリンダーの内部に前記シリンダーと同軸的に配置され、前記柱に取り付けられたロッドと、前記シリンダーの内部にあって前記ロッドに固定されたピストンとを有する。前記シリンダーの内部に、前記ピストンにより隔てられた２つの空間が存在し、該空間は、前記ピストンを貫く孔を介して連通している。
【特許文献１】特開平８−６０８９５号公報
【０００３】
前記建物は地震力又は風力を受けて振動することがある。このとき、前記耐震壁は曲げ変形を生じ、該耐震壁と結合された前記梁は前記柱に対して上下方向に移動する。これにより、前記ピストンが前記シリンダーに対して上下方向に動き、該シリンダーの内部の油が前記孔を経て一方の空間から他方の空間へ流れる。前記油は、前記孔を経て流れるときに粘性抵抗を受ける。このため、前記油が前記孔を経て流れることにより前記建物の振動エネルギーが消費される。このようにして前記制震装置は前記振動エネルギーを吸収する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記孔の径の大きさは、前記梁が前記柱に対して移動したときに前記ピストンが前記シリンダーに対して動くことができる程度に大きい。仮に前記孔の径を小さくすると、前記ピストンが前記シリンダーに対して動かなくなり、前記制震装置は前記振動エネルギーを吸収できなくなる。このため、前記孔の径を小さくして前記粘性抵抗を大きくすることができず、前記振動エネルギーの吸収量を増やすことができない。このように前記振動エネルギーの吸収量は前記孔の径の大きさにより制限される。このため、前記制震装置は前記振動エネルギーを効果的に吸収することができない。
【０００５】
本発明の目的は、前記振動エネルギーの吸収量が前記孔の径の大きさにより制限されることがないようにし、前記振動エネルギーが効果的に吸収され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、摩擦材に密接する板状部材の回転により前記振動エネルギーが消費されるようにする。これにより、油が孔を経て流れることにより前記振動エネルギーが消費される場合のように前記振動エネルギーの吸収量が前記孔の径の大きさにより制限されることがないようにし、前記振動エネルギーが効果的に吸収されるようにする。
【０００７】
本発明に係る建物は、上端部に設けられた、該上端部から上方へ伸びる伸長部であって縦断面で見て前記上端部の幅より小さい幅を有する伸長部を有する柱と、該柱の前記伸長部の前記幅の方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部分を有し、該梁部分の間に前記柱の前記伸長部を受け入れる梁と、該梁と結合された他の柱と、前記梁部分の間に配置された振動エネルギー吸収装置とを含む。前記振動エネルギー吸収装置は、前記梁の前記梁部分に平行な棒状部材であって一端部が前記柱の前記伸長部に取り付けられた棒状部材と、該棒状部材の他端部を貫く、前記棒状部材に垂直な回転軸であって前記梁に取り付けられた回転軸と、該回転軸により貫かれた、前記回転軸に垂直な少なくとも１つの板状部材と、該板状部材に密接する摩擦材とを有する。
【０００８】
前記棒状部材の前記一端部が前記柱に取り付けられ、前記棒状部材の前記他端部を貫く前記回転軸が前記梁に取り付けられ、前記回転軸により貫かれた前記板状部材に前記摩擦材が密接しているため、前記梁が前記柱に対して上下方向に移動したときに前記棒状部材の前記一端部が上下方向に動いて前記回転軸及び前記板状部材が回転し、該板状部材と前記摩擦材との間に摩擦抵抗が生じる。このため、前記板状部材の回転により前記振動エネルギーが消費される。このようにして前記振動エネルギー吸収装置は前記振動エネルギーを吸収する。これにより、油が孔を経て流れることにより前記振動エネルギーが消費される場合のように前記振動エネルギーの吸収量が前記孔の径の大きさにより制限されることはなく、前記振動エネルギーが効果的に吸収される。
【０００９】
前記振動エネルギー吸収装置は、前記板状部材から間隔を置いて配置され、かつ該板状部材の下端部を収容する、上方に開放されたケーシングを有し、前記摩擦材は、前記ケーシングに入れられた粘性体からなる。
【００１１】
本発明に係る、上端部に設けられた、該上端部から上方へ伸びる伸長部であって縦断面で見て前記上端部の幅より小さい幅を有する伸長部を有する柱と、該柱の前記伸長部の前記幅の方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部分を有し、該梁部分の間に前記柱の前記伸長部を受け入れる梁と、該梁と結合された他の柱とを含む建物における振動エネルギーを吸収する方法は、一端部が前記柱の前記伸長部に取り付けられる棒状部材と、該棒状部材の他端部を貫く、前記棒状部材に垂直な回転軸と、該回転軸により貫かれた、前記回転軸に垂直な少なくとも１つの板状部材と、該板状部材に密接する摩擦材とを含む振動エネルギー吸収装置を、前記棒状部材が前記梁の前記梁部分に平行になるように前記梁の前記梁部分の間に配置すること、前記振動エネルギー吸収装置の前記棒状部材の前記一端部及び前記回転軸をそれぞれ前記柱の前記伸長部及び前記梁に取り付けることを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、棒状部材の一端部が柱に取り付けられ、前記棒状部材の他端部を貫く回転軸が梁に取り付けられ、前記回転軸により貫かれた板状部材に摩擦材が密接しているため、前記梁が前記柱に対して上下方向に移動したときに前記棒状部材の前記一端部が上下方向に動いて前記回転軸及び前記板状部材が回転し、該板状部材と前記摩擦材との間に摩擦抵抗が生じる。このため、前記板状部材の回転により前記振動エネルギーが消費される。これにより、油が孔を経て流れることにより前記振動エネルギーが消費される場合のように前記振動エネルギーの吸収量が前記孔の径の大きさにより制限されることはなく、前記振動エネルギーが効果的に吸収される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１、２に示すように、振動エネルギー吸収装置１０を有する建物１２が存在する。建物１２は、ほぼ四角形の平面形状を有し、該平面形状と対応する平面形状を有する中央部１２ａを有する。建物１２は、中央部１２ａに間隔を置いて配置された複数の内柱１４、１６と、前記四角形の辺に間隔を置いて配置された複数の外柱１８、２０、２２、２４とを含む。内柱１４、１６は、中央部１２の隅部に位置する４つの第１内柱１４と、該第１内柱の間に位置する少なくとも１つの第２内柱１６とを含む。第１内柱１４は、第２内柱１６より断面積及び断面二次モーメントが大きい。
【００１４】
外柱１８、２０、２２、２４は、それぞれが第１内柱１４を縦方向に結ぶ直線上に位置する複数の第１外柱１８と、それぞれが第１内柱１４を横方向に結ぶ直線上に位置する複数の第２外柱２０とを含む。また、外柱１８、２０、２２、２４は、前記横方向に互いに隣接する２つの第１外柱１８の間及び前記縦方向に互いに隣接する２つの第２外柱２０の間のそれぞれに位置する少なくとも１つの第３外柱２２と、建物１２の隅部に位置する複数の第４外柱２４とを含む。第１外柱１８及び第２外柱２０のそれぞれは、第３外柱２２及び第４外柱２４より断面積及び断面二次モーメントが大きい。
【００１５】
建物１２は、互いに隣接する２つの内柱１４、１６の間、前記縦方向に互いに隣接する第１内柱１４と第１外柱１８との間、前記横方向に互いに隣接する第１内柱１４と第２外柱２０との間及び互いに隣接する２つの外柱１８、２０、２２、２４の間のそれぞれに上下方向に間隔を置いて配置された複数の第１梁３０ａ、３０ｂ、３０ｃを含む。
【００１６】
図３、５に示すように、第３外柱２２は、その上端部３６に設けられた、該上端部から上方へ伸びる伸長部３８を有する。伸長部３８は、前記四角形の辺に垂直な縦断面で見て上端部３６の幅３６ａより小さい幅３８ａを有する。
【００１７】
建物１２は、第３外柱２２の伸長部３８の幅３８ａの方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部分４０を有する第２梁４２を含む。第２梁４２は、梁部分４０の間に第３外柱２２の伸長部３８を受け入れている。第２梁４２は、前記横方向に互いに隣接する２つの第１外柱１８の間及び前記縦方向に互いに隣接する２つの第２外柱２０の間のそれぞれに配置されており、各端部が第１外柱１８又は第２外柱２０と結合されている。
【００１８】
第１梁３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、図１に示したように、複数の第１大梁３０ａと、各第１大梁の上方及び下方のそれぞれに位置する複数の小梁３０ｂと、第１大梁３０ａ及び小梁３０ｂの上方にあって第２梁４２と同じ高さに位置する第２大梁３０ｃとを含む。第１大梁３０ａ及び第２大梁３０ｃは、小梁３０ｂより断面積及び断面二次モーメントが大きい。
【００１９】
第１内柱１４と、第１外柱１８と、前記縦方向に互いに隣接する２つの内柱１４、１６間の第１大梁３０ａ及び第２大梁３０ｃと、第１内柱１４と第１外柱１８との間の第１大梁３０ａ及び第２大梁３０ｃとは、地震時に建物１０が受ける水平力の前記縦方向の成分に抵抗するラーメン構造を構成する。また、第１内柱１４と、第２外柱２０と、前記横方向に互いに隣接する２つの内柱１４、１６間の第１大梁３０ａ及び第２大梁３０ｃと、第１内柱１４と第２外柱２０との間の第１大梁３０ａ及び第２大梁３０ｃとは、前記水平力の前記横方向の成分に抵抗するラーメン構造を構成する。内柱１４、１６、外柱１８、２０、２２、２４、第１梁３０ａ、３０ｂ、３０ｃ及び第２梁４２のそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。
【００２０】
第１外柱１８、第２外柱２０及び第４外柱２４は、建物１０の周方向と直交する方向における幅寸法２６が前記周方向における幅寸法２８より大きい。これにより、第１外柱１８、第２外柱２０及び第４外柱２４は、前記周方向の幅寸法２８を小さくしても前記直交する方向の幅寸法２６を大きくすることにより、外力に対して十分な強度を備えることができる。このため、第１外柱１８、第２外柱２０及び第４外柱２４の前記周方向の幅寸法２８を小さくして、互いに隣接する２つの外柱の間の間隔を広くすることができ、建物１０内への採光と該建物からの眺望とを良くすることができる。
【００２１】
内柱１４、１６及び外柱１８、２０、２２、２４のそれぞれは免震装置３２により基礎３４上に支持されている（図１）。免震装置３２は、例えば、積層ゴム、すなわち鋼板とゴムとを交互に重ねた構造を有する装置からなる。免震装置３２は、地震時に基礎３４から建物１０へ伝わる振動を軽減する。
【００２２】
図３に示したように、振動エネルギー吸収装置１０は第２梁４２の梁部分４０の間に配置されている。振動エネルギー吸収装置１０は、一端部４４が第３外柱２２の伸長部３８に取り付けられた、第２梁４２の梁部分４０に平行な棒状部材４６と、該棒状部材の他端部４８を貫く、棒状部材４６に垂直な回転軸５０と、該回転軸により貫かれた、回転軸５０に垂直な少なくとも１つの板状部材５２と、該板状部材に密接する摩擦材５４とを有する。
【００２３】
棒状部材４６の一端部４４の第３外柱２２の伸長部３８への取り付けは、図５に示したように、棒状部材４６の両側にあって第３外柱２２の伸長部３８に固定された取付用部材５６と、該取付用部材及び棒状部材４６を貫くピン５８とによりなされている。このため、棒状部材４６は第３外柱２２の伸長部３８に対してピン５８を中心に回転可能である。
【００２４】
回転軸５０の一端部５８は第２梁４２の一方の梁部分４０に取り付けられており、回転軸５０の他端部６０は第２梁４２の他方の梁部分４０に取り付けられている。回転軸５０はその軸線を中心に回転可能である。板状部材５２は、回転軸５０に固定されており、回転軸５０が回転することにより回転する。
【００２５】
図４、６に示すように、振動エネルギー吸収装置１０は、板状部材５２から間隔を置いて配置された、上方に開放されたケーシング６２を有する。ケーシング６２は、第２梁４２に取り付けられており、板状部材５２の下端部を収容している。摩擦材５４は、ケーシング６２に入れられた、油、アスファルト等のような粘性体からなり、板状部材５２の両側に存在する。摩擦材５４は、ケーシング６２を介して第２梁４２に支持されており、板状部材５２の回転により該板状部材と摩擦材５４との間に摩擦を生じさせる。
【００２６】
板状部材５２の数は、図６に示した例では、複数であり、各板状部材５２は他の板状部材５２から間隔を置かれている。ケーシング６２の内部に、それぞれが板状部材５２の下端部を受け入れる複数の空間６４が設けられており、各空間の内部に前記粘性体が存在する。互いに隣接する２つの空間６４は、ケーシング６２の内部に設けられた隔壁６６により隔てられている。なお、ケーシング６２の内部に隔壁６６が設けられている図６に示した例に代え、ケーシング６２の内部に隔壁６６が設けられていなくてもよい。この場合、ケーシング６２の内部に、全ての板状部材５２の下端部を受け入れる１つの空間（図示せず）が設けられており、該空間の内部に前記粘性体が存在する。板状部材５２の数は、任意に変更することができ、複数である図示の例に代え、１つでもよい。棒状部材４６、回転軸５０、板状部材５２及びケーシング６２のそれぞれは、金属からなるものでもよいし、合成樹脂のような他の材料からなるものでもよい。
【００２７】
ところで、建物１２は地震又は風による水平力を受けて振動することがある。このとき、図７に示すように、建物１２が変形して該建物の頂部が水平方向に変位する。建物１２の頂部がその一方の側（図７における右側）へ変位したとき（図７において前記頂部が変位する前の建物１２を破線で示し、前記頂部が変位した後の建物１２を実線で示す。）、前記水平方向に間隔を置かれた２つの第２梁４２のうち前記一方の側に位置する第２梁４２はその下方へ僅かに変位し、他方の側（図７における左側）に位置する第２梁４２はその上方へ僅かに変位する。その後、建物１２の頂部が前記他方の側へ変位したとき（図示せず）、前記他方の側に位置する第２梁４２はその下方へ僅かに変位し、前記一方の側に位置する第２梁４２はその上方へ僅かに変位する。このように第２梁４２はその上方への変位とその下方への変位とを繰り返す。
【００２８】
第２梁４２が第１外柱１８又は第２外柱２０と結合されているため、第２梁４２は第１外柱１８又は第２外柱２０の変形に伴って上下方向に変位する。第２梁４２が第３外柱２２と結合されていないため、第２梁４２が上下方向に変位することにより、第２梁４２は第３外柱２２に対して上下方向に相対移動する。すなわち、図８に示すように、第２梁４２がその上方へ変位することにより、第２梁４２は第３外柱２２に対して上方へ移動する（図８において移動前の第２梁４２を破線で示し、移動後の第２梁４２を実線で示す。）。また、図１０に示すように、第２梁４２がその下方へ変位することにより、第２梁４２は第３外柱２２に対して下方へ移動する（図１０において移動前の第２梁４２を破線で示し、移動後の第２梁４２を実線で示す。）。
【００２９】
図９に示すように、第２梁４２が第３外柱２２に対して上方へ移動したとき、棒状部材４６は、その一端部４４が第３外柱２２から下向きの力を受けて回転軸５０を中心に回転する。また、図１１に示すように、第２梁４２が第３外柱２２に対して下方へ移動したとき、棒状部材４６は、その一端部４４が第３外柱２２から上向きの力を受けて回転軸５０を中心に回転する。このように棒状部材４６が回転軸５０を中心に回転することにより、回転軸５０及び板状部材５２が回転し、該板状部材と摩擦材５４との間に摩擦抵抗が生じる。このため、板状部材５２の回転により建物１２の振動エネルギーが消費される。このようにして振動エネルギー吸収装置１０は前記振動エネルギーを吸収する。これにより、従来の建物において油が孔を経て流れることにより前記振動エネルギーが消費される場合のように前記振動エネルギーの吸収量が前記孔の径の大きさによって制限されることはなく、前記振動エネルギーが効果的に吸収される。
【００３０】
摩擦材５４は、図６に示した例では、板状部材５２における、回転軸５０の下方に位置する領域の一部に密接しているが、これに代え、前記領域のほぼ全部に密接していてもよい。摩擦材５４が板状部材５２に密接する範囲を変更することにより、前記摩擦抵抗の大きさを変えることができる。例えば、前記範囲を広げることにより、前記摩擦抵抗を大きくすることができ、前記範囲を狭めることにより、前記摩擦抵抗を小さくすることができる。これにより前記振動エネルギーの吸収量を任意に変更することができる。
【００３１】
図６に示した例では、棒状部材４６と各梁部分４０との間に複数の板状部材５２が存在し、板状部材５２は、互いに異なる直径を有する円形を呈している。板状部材５２の形状は、互いに異なる直径を有する円形である図６に示した例に代え、等しい直径を有する円形でもよい。板状部材５２の数及び前記円形の径は任意に変更することがでる。これにより、前記摩擦抵抗の大きさを変えることができ、前記振動エネルギーの吸収量を任意に変更することができる。
【００３２】
図６に示した例では、円形を呈する板状部材５２は、前記円形の中心に位置する中央部が回転軸５０により貫かれている。ところで、一般に、第２梁４２の第３外柱２２に対する移動により板状部材５２が回転する角度は非常に小さい。このため、板状部材５２が回転しても該板状部材の上部が摩擦材５４に接触することはなく、板状部材５２における、回転軸５０の上方に位置する領域は、前記振動エネルギーの吸収に寄与しない。このため、板状部材５２は、前記中央部が回転軸５０により貫かれている図６に示した例に代え、板状部材５２の上端部が回転軸５０により貫かれているものでもよい。この場合、板状部材５２の形状は、下方に突状を呈する半円形又は扇形とすることができる。
【００３３】
摩擦材５４は、ケーシング６２に入れられた粘性体からなる図６に示した例に代え、棒状部材４６の両側に配置された、ブレーキパッドのような部材（図示せず）からなるものでもよい。前記部材は第２梁４２に支持されている。この場合においても、摩擦材５４は、板状部材５２の回転により該板状部材と摩擦材５４との間に摩擦を生じさせる。
【００３４】
建物１２における振動エネルギーを吸収する方法は、まず、棒状部材４６と、棒状部材の他端部４８を貫く、棒状部材４６に垂直な回転軸５０と、該回転軸により貫かれた、回転軸５０に垂直な少なくとも１つの板状部材５２と、該板状部材に密接する摩擦材５４とを有する振動エネルギー吸収装置１０を用意する。次に、振動エネルギー吸収装置１０を、棒状部材４６が第２梁４２の梁部分４０に平行になるように第２梁４２の梁部分４０の間に配置する。その後、棒状部材４６の一端部４４及び回転軸５０をそれぞれ第３外柱２２の伸長部３８及び第２梁４２に取り付ける。
【００３５】
第２梁４２は、図２に示した例では、両持ち梁であるが、これに代え、片持ち梁であってもよい。例えば、第３外柱２２が第２内柱１６を前記縦方向に結んだ直線上に位置し、第３外柱２２の伸長部３８が前記縦方向に垂直な縦断面で見て上端部３６の幅より小さい幅を有し、建物１２が、第３外柱２２の伸長部３８の前記幅の方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部分を有する梁（図示せず）を含み、該梁が第２内柱１６と結合されていてもよい。この場合、前記梁は前記梁部分の間に第３外柱２２の伸長部３８を受け入れており、前記梁部分の間に振動エネルギー吸収装置１０が配置されている。振動エネルギー吸収装置１０の棒状部材４６は前記梁部分に平行であり、回転軸５０は前記梁に取り付けられている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る建物の正面図。
【図２】図１の線２における建物の平面図。
【図３】図２の線３における振動エネルギー吸収装置の平面図。
【図４】図３の線４における振動エネルギー吸収装置の側面図。
【図５】図３の線５における第３外柱及び第２梁の断面図。
【図６】図３の線６における振動エネルギー吸収装置の断面図。
【図７】建物が地震力又は風力を受けたときの、図１の線７における建物の側面図。
【図８】第２梁がその上方へ変位したときの第３外柱及び第２梁の断面図。
【図９】第２梁がその上方へ変位したときの振動エネルギー吸収装置の側面図。
【図１０】第２梁がその下方へ変位したときの第３外柱及び第２梁の断面図。
【図１１】第２梁がその下方へ変位したときの振動エネルギー吸収装置の側面図。
【符号の説明】
【００３７】
１０    振動エネルギー吸収装置
１２    建物
１８    第１外柱
２０    第２外柱
２２    第３外柱
３６    上端部
３８    伸長部
４０    梁部分
４２    第２梁
４４    一端部
４６    棒状部材
４８    他端部
５０    回転軸
５２    板状部材
５４    摩擦材
６２    ケーシング
【図１】
0005288847.tif 000002
【図２】
0005288847.tif 000003
【図３】
0005288847.tif 000004
【図４】
0005288847.tif 000005
【図５】
0005288847.tif 000006
【図６】
0005288847.tif 000007
【図７】
0005288847.tif 000008
【図８】
0005288847.tif 000009
【図９】
0005288847.tif 000010
【図１０】
0005288847.tif 000011
【図１１】
0005288847.tif 000012