(57)【要約】【課題】法線が交差する二つの構面を有する建物を３次元的に補強できる補強構造を提供することを目的とする。【解決手段】法線Ｌａ，Ｌｂが交差する二つの構面１００ａ，１００ｂを有する建物１００の補強構造１であって、構面１００ａ，１００ｂそれぞれに固定された一対のトラス部７，９と、一対のトラス部７，９を連結する軸部１１と、を備え、トラス部７，９は、構面１００ａ，１００ｂに基端７１ａ，９１ａが固定された三本以上のブレース部７１，９１を有すると共に、ブレース部７１，９１の先端７１ｂ，７１ｂは集約されて軸部１１に固定された立体トラス状である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
法線が交差する二つの構面を有する建物の補強構造であって、
前記構面それぞれに固定された一対のトラス部と、
前記一対のトラス部を連結する連結部と、を備え、
前記トラス部は、前記構面に基端が固定された三本以上のブレース部を有すると共に、前記ブレース部の先端は集約されて前記連結部に固定された立体トラス状であることを特徴とする建物の補強構造。
【請求項２】
前記一対のトラス部のうち、一方の前記トラス部は低降伏点鋼を用いて形成され、他方の前記トラス部は前記一方のトラス部よりも降伏点が高い鋼を用いて形成されていることを特徴とする請求項１記載の建物の補強構造。
【請求項３】
前記連結部は、上下方向に延在する軸部であり、
前記一対のトラス部によって補強ユニットが形成され、
前記補強ユニットは、前記軸部の長手方向に沿って上下方向に複数配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の建物の補強構造。
【請求項４】
二つの前記構面には、面状に展開された補強フレームがそれぞれ固定されており、
前記ブレース部の前記基端は、前記補強フレームに固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の建物の補強構造。
【請求項５】
前記補強フレームには、低降伏点鋼を用いたダンパ部が設けられていることを特徴とする請求項４記載の建物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の補強構造、特に地震発生時に制振作用を奏する制振架構として特許文献１に記載の技術が知られている。この制振架構では、矩形枠内に二対のブレースが配置され、各ブレースの先端は、矩形枠の中心から偏心した位置で結合されている。矩形枠は、建物の構面に沿って設置され、また、矩形枠内に設置された二対のブレースのうち、一部のブレースは低降伏点鋼からなるため、建物の構面に沿った方向（面内方向）の地震動に対して制振作用が働く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７３６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
法線が交差する二つの構面、例えば、平面視でＶ字状に連続する二つの構面を有する建物の場合、地震時には二つの構面で相対的なねじれが生じ易く、このねじれ等に抵抗するためには、建物を３次元的に補強する必要がある。しかしながら、上記の技術では、各構面に沿った縦方向の地震動、つまり２次元的な地震動には対応できても、建物を３次元的には補強できておらず、建物の補強が不十分になる可能性があった。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、法線が交差する二つの構面を有する建物を３次元的に補強できる補強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】
【０００６】
本発明は、法線が交差する二つの構面を有する建物の補強構造であって、構面それぞれに固定された一対のトラス部と、一対のトラス部を連結する連結部と、を備え、トラス部は、構面に基端が固定された三本以上のブレース部を有すると共に、ブレース部の先端は集約されて連結部に固定された立体トラス状であることを特徴とする。
【０００７】
この補強構造では、地震動を受けた際に、連結部で連結された一対のトラス部同士が相互に対抗し、更に立体トラス状であるために、対抗し合う一方向のみならず、３次元的に作用する複雑な力に対しても抵抗力が作用する。その結果として、法線が交差する二つの構面を有する建物の３次元的な補強が可能なる。
【０００８】
また、一対のトラス部のうち、一方のトラス部は低降伏点鋼を用いて形成され、他方のトラス部は一方のトラス部よりも降伏点が高い鋼を用いて形成されていると好適である。一方のトラス部は低降伏点鋼で形成されているので地震動を受けた際に制振作用が働く。また、地震動から解放された際には、相対的に他方のトラス部が弾性作用を発揮して復元作用を奏する。その結果、地震動を受けた際の制振、復元という点で更に有利である。
【０００９】
また、連結部は、上下方向に延在する軸部であり、一対のトラス部によって補強ユニットが形成され、補強ユニットは、軸部の長手方向に沿って上下方向に複数配置されていると好適である。補強ユニットを上下方向に複数配置することで、建物の階層が多くなる程、有利になり、特に、建物に応じた適切な位置に補強ユニットを配置し易くなり、適切な補強を行い易くなる。
【００１０】
また、上記の二つの構面には、面状に展開された補強フレームがそれぞれ固定されており、ブレース部の基端は、この補強フレームに固定されていると好適である。構面に補強フレームを設置し、また、補強フレームにトラス部を固定することで、補強フレームとトラス部とが協働して地震動に抵抗することになり、建物の補強に有利である。
【００１１】
また、補強フレームには、低降伏点鋼を用いたダンパ部が設けられていると、制振作用が働いて好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、建物を３次元的に補強できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る補強構造を有する建物の平面図である。
【図２】本実施形態に係る補強構造の斜視図である。
【図３】補強フレームのダンパ部を示す側面図である。
【図４】低降伏トラス部の縦の列を拡大して示す側面図である。
【図５】座屈拘束ブレースを一部破断して示す側面図である。
【図６】座屈拘束ブレースと軸部との連結部分を拡大して示す側面図である。
【図７】座屈拘束ブレースの端部を拡大して示す断面図である。
【図８】普通トラス部の縦の列を拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１５】
図１、及び図２に示されるように本実施形態に係る補強構造１は、平面視で略Ｖ字状に屈曲する建物１００において、入隅を形成する谷領域Ｖに配置されている。なお、この補強構造１は、法線Ｌａ，Ｌｂが交差する二つの構面１００ａ，１００ｂを有する建物１００であれば適用でき、例えば平面視で略Ｌ字状、略Ｕ字状、略十字状等の建物に適用でき、また、二つの構面の形状や面積が不均一な建物にも適用可能である。
【００１６】
二つの構面１００ａ，１００ｂそれぞれには、平面状に展開された補強フレーム３Ａ，３Ｂが固定されている。補強フレーム３Ａ，３Ｂは、Ｈ型鋼などの鋼材が縦横の井桁状に配置されており、縦方向に延在する複数の柱材３１と、横方向に延在する複数の梁材３２とを有する。また、隣り合う柱材３１間には、梁材３２に固定された上下一対の間柱３３（図３参照）が配置されており、上下で対向する間柱３３同士の間にはダンパ部３４が固定されている。ダンパ部３４には、低降伏点鋼によってハニカム状に形成された制振部３４ａが設けられている。
【００１７】
補強フレーム３Ａ，３Ｂ同士の間には、制振構造体５が配置されている。制振構造体５は、主として低降伏点鋼からなる一方のトラス部（以下、「低降伏トラス部」という）７と、主として普通鋼からなる他方のトラス部（以下、「普通トラス部」という）９と、低降伏トラス部７と普通トラス部９とを連結する軸部（連結部）１１と、を備えている。
【００１８】
低降伏トラス部７の主要部は低降伏点鋼を用いて形成される。ダンパ部３４に用いられる低降伏点鋼も同様であるが、低降伏点鋼は、添加元素を極力低減した純鉄に近いものであり、従来の軟鋼に比べ強度が低く、延性が極めて高い鋼材である。なお、低降伏点鋼は極低降伏点鋼と呼ばれる場合もある。
【００１９】
また、普通トラス部９の主要部は普通鋼を用いて形成される。なお、普通トラス部９については、補強の目的や要求性能に応じ、例えば、普通鋼に代えて、低降伏トラス部７で用いられる低降伏点鋼よりも降伏点の高い他の鋼材を用いることができる。
【００２０】
図２及び図４に示されるように、低降伏トラス部７は、複数が縦方向に並んで配置されており、各低降伏トラス部７は、基本的に同一の要素、及び形状からなる。したがって、以下の説明では、一の低降伏トラス部７を代表して説明する。
【００２１】
低降伏トラス部７は、四本（複数）の座屈拘束ブレース部（以下、「低降伏ブレース部」という）７１を備える。四本の低降伏ブレース部７１の一方の端部（基端）７１ａは、補強フレーム３Ａの柱材３１に回動可能に連結されており、四本の低降伏ブレース部７１の他方の端部（先端）７１ｂは軸部１１に回動可能に連結されている。低降伏ブレース部７１の四個の基端７１ａを仮想的な直線で結ぶと長方形（多角形）になり、先端７１ｂは集約されて頂部になる。その結果、低降伏トラス部７の外観形状は四角錐状（角錐状）となり、立体トラス状の構造体を形成する。
【００２２】
なお、本実施形態では、低降伏トラス部７が四本の低降伏ブレース部７１を有する態様を例示するが、低降伏ブレース部７１の数は四本に限定されず、三本以上の複数本とすることができる。また、立体トラス状となる低降伏ブレース部７１の外観形状は四角錐状に限定されず、三角錐状を含む多角錐状とすることができる。
【００２３】
図５、図６、及び図７に示されるように、低降伏ブレース部７１は、低降伏点鋼からなる軸力管７２と、軸力管７２の両端に溶接された普通鋼からなる環状の口金７３と、軸力管７２及び口金７３を外環する普通鋼からなる補剛管７４とを備えている。補剛管７４は、軸力管７２に対して僅かな隙間を空けて配置され、一方で口金７３には摺接する。
【００２４】
口金７３には、雌ねじが切られており、この雌ねじにクレビス７５のネジ部が螺合されている。補剛管７４と口金７３との間にはシール材７６ａ（図７参照）が取り付けられており、クレビス７５と口金７３との間に生じる隙間には内側のバックアップ材７６ｂを外側から囲むようにシール材７６ｃが取り付けられている。
【００２５】
クレビス７５は二枚の係合片７５ａを有し、二枚の係合片７５ａは、軸部１１に設けられたガゼットプレート３５、または補強フレーム３Ａの柱材３１に設けられたガゼットプレート１１ａを挟むように配置される。二枚の係合片７５ａ及びガゼットプレート３５，１１ａには連結用の貫通孔が形成されており、貫通孔にピン７７が通され、ボルト７８及びワッシャによって締結されている。その結果、低降伏ブレース部７１は、ピン結合されたクレビス７５、及びガゼットプレート３５，１１ａにより、軸部１１または柱材３１に回動可能に連結される。
【００２６】
構面１００ａに設けられた補強フレーム３Ａの柱材３１と梁材３２との交差位置には、低降伏ブレース部７１の基端７１ａがピン結合されるガゼットプレート３５が固定されている。ガゼットプレート３５は、上下に並ぶ複数の低降伏トラス部７の低降伏ブレース部７１に対応して設けられており、最上段に配置された左右一組のガゼットプレート３５には、一本の低降伏ブレース部７１の基端７１ａがピン結合され、最下段に配置された左右一組のガゼットプレート３５には、一本の低降伏ブレース部７１の基端７１ａがピン結合されている。その他のガゼットプレート３５には二本の低降伏ブレース部７１の基端７１ａがピン結合されている。
【００２７】
図８に示されるように、普通トラス部９は、複数が縦方向に並んで配置されており、各普通トラス部９は、基本的に同一の要素、及び形状からなる。したがって、以下の説明では、一の普通トラス部９を代表して説明する。
【００２８】
普通トラス部９は、四本（複数）の座屈拘束ブレース部（以下、「普通ブレース部」という）９１を備える。四本の普通ブレース部９１の一方の端部（基端）９１ａは、補強フレーム３Ｂの柱材３１に回動可能に連結されており、四本の普通ブレース部９１の他方の端部（先端）９１ｂは軸部１１に回動可能に連結されている。普通ブレース部９１の四個の基端９１ａを仮想的な直線で結ぶと長方形（多角形）になり、先端９１ｂは集約されて頂部になる。その結果、普通トラス部９の外形は四角錐状（角錐状）となり、立体トラス状の構造体を形成する。
【００２９】
なお、本実施形態では、普通トラス部９が四本の普通ブレース部９１を有する態様を例示するが、普通ブレース部９１の数は四本に限定されず、三本以上の複数本とすることができる。また、立体トラス状となる普通ブレース部９１の外観形状は四角錐状に限定されず、三角錐状を含む多角錐状とすることができる。
【００３０】
普通ブレース部９１は、軸力管が低降伏点鋼では無く、普通鋼から形成されている点、及び長さ等の寸法が異なる点を除いて基本的に低降伏ブレース部７１（図５、図６、及び図７参照）と共通するため、詳細説明は省略する。
【００３１】
構面１００ｂに設けられた補強フレーム３Ｂの柱材３１と梁材３２との交差位置には、普通ブレース部９１の基端９１ａがピン結合されるガゼットプレート３６が固定されている。ガゼットプレート３６は、上下に並ぶ複数の普通トラス部９の普通ブレース部９１に対応して設けられており、最上段に配置された左右一組のガゼットプレート３６には、一本の普通ブレース部９１の基端９１ａがピン結合され、最下段に配置された左右一組のガゼットプレート３６には、一本の普通ブレース部９１の基端９１ａがピン結合されている。その他のガゼットプレート３６には一本の普通ブレース部９１の基端９１ａがピン結合されている。
【００３２】
低降伏トラス部７と普通トラス部９とは左右で対をなすように配置されて補強ユニット１０を形成する。一つの補強ユニット１０では、一対の低降伏トラス部７と普通トラス部９とが上下方向で同じ高さ位置になるように軸部１１に固定されている。
【００３３】
具体的には、軸部１１は、低降伏トラス部７側に突き出した二枚のガゼットプレート１１ａを備え、一枚のガゼットプレート１１ａの上下の位置には、二本の低降伏ブレース部７１の先端７１ｂがそれぞれピン結合されている。また、軸部１１は、普通トラス部９側に突き出した二枚のガゼットプレート１１ｂを備え、一枚のガゼットプレート１１ｂの上下の位置には、二本の普通ブレース部９１の先端９１ｂがそれぞれピン結合されている。また、軸部１１には、計四枚のガゼットプレート１１ａ，１１ｂを互いに結合すべく適宜に補強リブが設けられている。なお、軸部１１の下端は、地上から浮いた状態で配置されている。
【００３４】
補強ユニット１０は、軸部１１の長手方向に沿って複数設けられている。なお、本実施形態では、低降伏トラス部７と普通トラス部９とが対をなして一つの補強ユニット１０を形成するが、補強の目的や要求性能に応じた変形例も可能である。例えば、普通トラス部を左右一対に設け、この一対の普通トラス部によって補強ユニットを形成することも可能である。また、本実施形態では、縦一列となるように複数の低降伏トラス部７を配置し、同様に縦一列となるように複数の普通トラス部９を配置しているが、上下方向で左右交互に逆転するような配置でも良く、例えば、１段目の補強ユニットは、左側に普通トラス部、右側に低降伏トラス部を設け、２段目の補強ユニットは、左側に低降伏トラス部、右側に普通トラス部を設け、３段目の補強ユニットは、左側に普通トラス部、右側に低降伏トラス部を設ける等である。
【００３５】
以上、本実施形態に係る建物１００の補強構造１では、地震動を受けた際に、軸部１１で連結された一対の低降伏トラス部７と普通トラス部９とが相互に対抗し、更に低降伏トラス部７と普通トラス部９とは立体トラス状であるために、対抗し合う一方向のみならず、３次元的に作用する複雑な力に対しても抵抗力が作用する。その結果として、法線Ｌａ，Ｌｂが交差する二つの構面１００ａ，１００ｂを有する建物１００の３次元的な補強が可能なる。
【００３６】
また、本実施形態では、補強ユニット１０を形成する一対のトラス部７，９のうち、一方は低降伏トラス部７であり、他方は普通トラス部９である。そして、地震動を受けた際には、補強フレーム３Ａの柱材３１や梁材３２、または普通トラス部９よりも先に低降伏トラス部７が弾塑性変形して地震エネルギーを吸収する。その結果、建物１００には制振作用が働き、耐震補強として効果的に機能する。また、補強ユニット１０の他方は普通トラス部９であるため、地震動から解放された際には、相対的に普通トラス部９が弾性作用を発揮して復元作用を奏する。その結果、地震動を受けた際の制振、復元という点で更に有利である。
【００３７】
また、補強ユニット１０は、軸部１１の長手方向に沿って上下方向に複数配置されているので、建物１００の階層が多くなる程、有利になり、特に、建物１００に応じた適切な位置に補強ユニット１０を配置し易くなり、より効果的な補強を行い易くなる。
【００３８】
また、本実施形態では、二つの構面１００ａ，１００ｂそれぞれに、面状に展開された補強フレーム３Ａ，３Ｂが固定されており、低降伏ブレース部７１の基端７１ａ、及び普通ブレース部９１の基端９１ａは、補強フレーム３Ａ，３Ｂに固定されている。その結果、補強フレーム３Ａ，３Ｂと低降伏ブレース部７１及び普通ブレース部９１とが協働して地震動に抵抗することになり、建物１００の補強に有利である。
【００３９】
また、補強フレーム３Ａ，３Ｂには、低降伏点鋼を用いたダンパ部３４が設けられているので、補強フレーム３Ａ，３Ｂにおいても制振作用が働いて好適である。
【００４０】
以上、本発明について実施形態を例に説明したが、本発明は、上記の実施形態のみに限定されない。具体的には、上記の実施形態では、ブレース部として二重鋼管型の座屈拘束ブレースを例に説明したが、これらの形態に限定されず、例えば、中心鋼材を鋼管とコンクリートで拘束し、中心鋼材とコンクリートの間に緩衝材を用いた形態のブレース部であっても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１…補強構造、７…低降伏トラス部（一方のトラス部）、９…普通トラス部（他方のトラス部）、１０…補強ユニット、３４…ダンパ部、７１…低降伏ブレース部、７１ａ…基端、７１ｂ…先端、９１…普通ブレース部、９１ａ…基端、９１ｂ…先端、１００…建物、１００ａ，１００ｂ…構面、Ｌａ，Ｌｂ…法線。
【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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