JP5620883B2 - 制震構造 - Google Patents

Description

本発明は、既設建物に付加される制震構造に関する。

耐震性が不十分であると判断された既設建物に対する一般的な補強構造としては、柱と梁とから形成される既設梁柱架構の内面に、補強ブレースや耐震壁を増設する場合がある。
ところが、補強ブレースや耐震壁は、建物内に形成するため、供用中の建物に対して施工を行うのは困難であった。また、補強ブレースや耐震壁は、開口面を遮蔽するように配置されるため、美観上および採光上不利になるという問題点を有していた。

そのため、近年は、既設建物の外部から補強する耐震補強構造が多数開発されている。
例えば、特許文献１には、既設建物を挟むように壁柱を構築し、これらの壁柱間に桁行方向の大梁を仮設して既設建物を囲む補強用ラーメンを構築する耐震補強構造が開示されている。

また、特許文献２には、既設建物の既設柱の外側に沿って立設された新設柱と、新設柱と既設柱との間に架設された水平梁および制震ダンパーブレースとからなる制震構造が開示されている。

特開平１１−３００４４号公報 特開２００４−１７６４６０号公報

特許文献１に記載の耐震補強構造は、大梁が長スパンかつ大断面なため、施工に手間がかかり、費用も嵩むという問題点がある。
また、特許文献２に記載の制震構造は、既設建物の長辺方向（桁行方向）のみに対して補強することを可能としているものの、短辺方向（梁行方向）に対しては補強することができない。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、既設建物に簡易に付加することが可能で、かつ、多方向から既設建物に作用する地震力に対して制震することを可能とした制震構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、地震時の多方向からの入力に対する既設建物の応答を抑制する制震構造であって、前記既設建物の外面に沿って形成された平面視Ｌ字状の壁柱を備えており、前記壁柱はその脚部が回転可能に支承されていて、前記壁柱の両側端はダンパーを介して前記既設建物または他の壁柱に連結されていることを特徴としている。

かかる耐震補強構造によれば、平面視Ｌ字状に形成された壁柱の両側端にそれぞれ鋼材ダンパーが配設されているため、多方向からの入力に対する応答を１つの壁柱により抑制することを可能としている。
また、大掛かりな梁部材等を構築する必要がないため、比較的簡易に構築することが可能である。
なお、本明細書における壁柱には、鉄筋コンクリート製の壁柱やブレース架構を含むものとする。

前記ダンパーは、低降伏点鋼板と、前記低降伏点鋼板を補剛する横リブおよび縦リブとを備えてなり、前記横リブと前記縦リブは、それぞれ前記低降伏点鋼板の異なる面に配設されたものであってもよい。

かかる耐震補強構造によれば、横リブと縦リブとにより低降伏点鋼板の面外座屈を防ぐことができる。なお、低降伏点鋼板の一面側に横リブを配置し、他面に縦リブを配置すれば、横リブと縦リブとを一面に集約するよりも、ダンパーの製造が容易になる。

前記壁柱は、前記ダンパーの高さレベル近傍に、水平ブレースを備えていれば、既設建物と壁柱との間における水平力の伝達性能が向上する。また、壁柱が地震力により単独で揺れることが防止される。

本発明によれば、多方向から既設建物に作用する地震力に対して制震することが可能な制震構造を簡易に構築することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る制震構造を示す立面図である。 図１に示す制震構造を示す平面図である。 壁柱を示す斜視図である。 ダンパーを示す斜視図である。 壁柱の脚部の取り付け構造を示す断面図である。 （ａ）は図５のＸ１−Ｘ１断面図、（ｂ）は同Ｘ２−Ｘ２断面図、（ｃ）は同Ｘ３−Ｘ３断面図である。

本発明の実施の形態に係る制震構造は、地震時の多方向からの入力に対する既設建物の応答を抑制する制震構造であって、図１に示すように、既設建物１の外面に沿って形成された壁柱２，２を備えて構成されている。

本実施形態では、図２に示すように、既設建物１の一方の妻側に二つの壁柱２，２を新設し、他方の妻側に一つの壁柱２を新設した場合について説明する。

壁柱２は、鉄骨鉄筋コンクリート造であって、平面視L字状に形成されている。
壁柱２の脚部は、図３に示すように、角部２ｃからの張り出し長さが下端に向うに従って短くなるように傾斜している。

図２に示すように、壁柱２の両側端は、ダンパー３（３ａ，３ｂ）を介して既設建物１または他の壁柱２に連結されている。

一方の妻側に配設された壁柱２，２は、平面視コ字状となるように並設されている。両壁柱２，２は、ダンパー３ａを介して互いに連結されているとともに、ダンパー３ｂを介して既設建物１に連結されている。
また、他方の妻側に配設された壁柱２は、既設建物１の入隅に対向するように配置されており、両側端が既設建物１にダンパー３ａ，３ｂを介して連結されている。

壁柱２は、梁行方向Ａに平行な第一壁部２ａと、桁行方向Ｂに平行な第二壁部２ｂとを有する。
一方の妻側では、第一壁部２ａ，２ａの側端同士がダンパー３ａを介して連結されており、第二壁部２ｂの側端がダンパー３ｂを介して既設建物１に連結されている。

ダンパー３は、上下方向に複数段配置されている。各ダンパー３は、既設建物１の各階層の床スラブ（梁）の高さ位置に配置されている。

ダンパー３は、低降伏点鋼板３１を主体に構成されている。
ダンパー３ａは、梁行方向Ａの地震入力エネルギーを主として吸収することが可能となるように配設されている。一方、ダンパー３ｂは、桁行方向Ｂの地震入力エネルギーを主として吸収することが可能となるように配設されている。

本実施形態のダンパー３は、図４に示すように、低降伏点鋼板３１と、低降伏点鋼板３１を補剛する複数の横リブ３２および複数の縦リブ３３とフランジプレート３４とにより構成されている。

横リブ３２と縦リブ３３は、普通鋼板からなり、互いに直交する向きとなるように低降伏点鋼板３１の異なる面に配設されている。

複数の横リブ３２は低降伏点鋼板３１の一面に等間隔で並設されていて、複数の縦リブ３３は低降伏点鋼板３１の他面に等間隔で並設されている。

フランジプレート３４は、普通鋼板からなり、低降伏点鋼板３１の上端と下端にそれぞれ固定されている。

なお、本実施形態ではダンパー３として、いわゆる鋼材ダンパーを採用したが、ダンパー３の構成はこれに限定されるものではない。例えばオイルダンパーを採用してもよい。

ダンパー３は、壁柱２内に配設された鉄骨に固定する。なお、ダンパー３は、壁柱２の側端面に突設された取付部材を介して壁柱２に固定してもよい。

ダンパー３の既設建物１への固定は、既設建物１の妻面に沿って配設された取付鋼材４１を介して行う。
取付鋼材４１は、既設建物１の図示しない柱や梁にアンカー等を介して固定された部材である。なお、取付鋼材４１は必要に応じて配設すればよく、省略してもよい。

図２に示すように、既設建物１と壁柱２とにより囲まれた空間には、水平ブレース４が配設されている。

水平ブレース４は、鋼材を組み合わせることにより構成されており、ダンパー３の高さレベル近傍に配設されている。本実施形態では、水平ブレース４を、既設建物１の各階層の床位置（梁の位置）に合わせて複数段配設されている。

水平ブレース４は、取付鋼材４１を介して既設建物１に固定されるとともに、壁柱２の鉄骨材（図示せず）に固定されている。なお、水平ブレース４の固定方法および構成は限定されるものではない。

壁柱２の脚部５０は回転可能に支承されている。脚部５０は、図５に示すように、複数のアンカー部材５を介して基礎６に固定されている。
壁柱２の脚部５０は、高強度グラウトにより形成された嵩上げ部５１により高さが調整されている。

嵩上げ部５１の上面には、補強プレート５２が配設されている。補強プレート５２の下面には、多数の頭付きスタッド５３，５３，…が突設されている。

頭付きスタッド５３は、嵩上げ部５１を貫通して、基礎６に埋設されていることで、補強プレート５２と嵩上げ部５１を基礎６の上面に固定している。

アンカー部材５は、壁柱２の縦鉄骨２１の下端に設けた脚部プレート５４に頭部が固定されているとともに、下部は基礎６に埋設されている。
アンカー部材５の下端部には、定着版５５が配設されている。複数のアンカー部材５，５，…は、１枚の定着版５５に下端部が固定されている。

図６に示すように、アンカー部材５は、脚部５０に対して、中央部に集中して配設されている。
このように、アンカー部材５を中央部に集中して配置することで、壁柱２の脚部５０を回転可能に支承している。

脚部プレート５４は、平面視円形の部材である。脚部プレート５４の周縁部の下面は、外側に向うに従って肉厚が薄くなるように傾斜していて、脚部プレート５４の周縁部と補強プレート５２との間に隙間が形成されている。

壁柱２は、脚部に周縁部に傾斜部を備えた脚部プレート５４が配設されているため、脚部の回転変形の自由度がより高められている。
なお、アンカー部材５の配置方法、数等の各構成は限定されるものではない。

本実施形態の制震構造によれば、既設建物１内に壁等を設置することなく、妻側の外面に沿って形成された壁柱２により既設建物１の耐震補強を行うため、既設建物１が供用中であっても、現状の機能、移動性、操作性、居住性等に影響を及ぼすことがない。

壁柱２の外観を既設建物１の外観に応じて形成すれば、既設建物１や周辺の景観と調和した外観を形成することができる。
また、当該制震構造は、比較的コンパクトな構成なため、既設建物１のデザインへの影響が少ない。

壁柱２およびダンパー３により優れた制震性能を発揮するため、地震時の既設建物１の損傷を抑制することができる。また、大掛かりな梁部材などを構築する必要がないため、比較的簡易かつ安価に制震構造が構築される。

壁柱２は、平面視Ｌ字状に形成されていて、２方向（梁行方向Ａおよび桁行方向Ｂ）に対してダンパーが延設されているため、地震エネルギーの作用方向に限定されることなく、地震エネルギーに伴う振動を吸収することができる。つまり、本実施形態の壁柱２により、地震時の多方向からの入力に対する既設建物１の応答を抑制することができる。

また、壁柱２の脚部５０が、面積が縮小されて基礎６との固定度が低減されているとともに、中央部に集中して配設されたアンカー５により回転可能に支承されているため、壁柱２の回転変形が拘束されることを防止して、脚部５０付近の変形能力を向上させることができる。そのため、地震エネルギーに起因する既設建物１の揺れを壁柱２により吸収することが可能となり、制震性に優れている。

既設建物１と壁柱２との間に、水平ブレース４を備えているため、既設建物１と壁柱２との一体性が保たれ、優れた制震性能を発揮する。既設建物１の水平力を、水平ブレース４により壁柱２へ伝達して、既設建物１の制震性能を向上させる。

ダンパー３は、横リブ３２と縦リブ３３とにより低降伏点鋼板３１の面外座屈を防ぐことが可能となるように構成されている。また、ダンパー３は、低降伏点鋼板３１の一面側に横リブ３２を配置し、他面に縦リブ３３を配置しているため、一面に横リブ３２と縦リブ３３とを集約するよりも、製造が容易である。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、既設建物の一方の妻側に対して２つの壁柱、他方の妻側に対しては１つの壁柱を配設するものとしたが、両妻側に配設される壁柱は同数でもよく、壁柱の配置は限定されるものではない。

また、壁柱の脚部は必ずしも傾斜している必要はないし、アンカー部材も必ずしも中央部に集中して配設されている必要はない。

また、水平ブレースは必要に応じて配設すればよい。
既設建物の構成や用途等は限定されるものではない。

１ 既設建物
２ 壁柱
３ ダンパー
３１ 低降伏点鋼板
３２ 横リブ
３３ 縦リブ
４ 水平ブレース

Claims (3)

1. 地震時の多方向からの入力に対する既設建物の応答を抑制する制震構造であって、
   前記既設建物の外面に沿って形成された平面視Ｌ字状の壁柱を備えており、
   前記壁柱は、その脚部が回転可能に支承されていて、
   前記壁柱の両側端は、ダンパーを介して前記既設建物または他の壁柱に連結されていることを特徴とする、制震構造。
2. 前記ダンパーは、低降伏点鋼板と、前記低降伏点鋼板を補剛する横リブおよび縦リブと、を備えてなり、
   前記横リブと前記縦リブは、それぞれ前記低降伏点鋼板の異なる面に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載の制震構造。
3. 前記壁柱は、前記ダンパーの高さレベル近傍に、水平ブレースを備えることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の制震構造。

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