振動エネルギー吸収装置を有する建物

【課題】振動エネルギー吸収装置を有する建物において、前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間が該振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部により狭められることがないようにし、前記空間を有効に利用できるようにすること。
【解決手段】建物は、上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁と、該梁の間に配置された振動エネルギー吸収装置とを含み、各梁は、水平方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部材からなり、前記振動エネルギー吸収装置は、上端部が上方の梁の前記梁部材の間にあって前記上方の梁に固定され、下端部が下方の梁の前記梁部材の間にあって前記下方の梁に固定されている。

【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、建物には、間隔を置いて配置された一対の柱と、該柱の間に上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁と、該梁の間に配置された振動エネルギー吸収装置とを含むものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２２７０８９号公報
【０００３】
前記振動エネルギー吸収装置は、鉄筋コンクリートからなる柱状体であり、前記振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部のそれぞれは中間部の断面積より大きい断面積を有する。前記上端部は、それぞれが該上端部及び上方の梁を上下方向に貫く複数のボルト及び各ボルトに螺合されたナットにより前記上方の梁に固定されており、前記下端部は、それぞれが該下端部及び下方の梁を上下方向に貫く複数のボルト及び各ボルトに螺合されたナットにより前記下方の梁に固定されている。
【０００４】
前記建物は地震時に水平力を受けて振動する。このとき、前記水平力により前記上方の梁が前記下方の梁に対して水平方向に移動し、前記振動エネルギー吸収装置にせん断力が作用し、該振動エネルギー吸収装置が変形する。これにより、前記建物が前記水平力を受けて生じる振動エネルギーが消費される。このように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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間は、通路、住居、事務所等として利用される。しかし、前記振動エネルギー吸収装置の前記上端部及び前記下端部の断面積が比較的大きく、前記上端部及び前記下端部により前記空間が狭められ、該空間を有効に利用することができない。
【０００６】
本発明の目的は、振動エネルギー吸収装置を有する建物において、前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間が該振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部により狭められることがないようにし、前記空間を有効に利用できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上下方向に間隔を置かれた一対の梁のそれぞれが、水平方向に間隔を置かれた２つの梁部材からなり、振動エネルギー吸収装置の上端部が上方の梁の前記梁部材の間にあって前記上方の梁に固定され、下端部が下方の梁の前記梁部材の間にあって前記下方の梁に固定されている。これにより、振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部の断面積が中間部の断面積より大きく、前記上端部が、該上端部及び上方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記上方の梁に固定され、前記下端部が、該下端部及び下方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記下方の梁に固定されている場合のように前記上端部及び前記下端部により前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間が狭められることがないようにする。
【０００８】
本発明に係る建物は、間隔を置いて配置された一対の柱と、該柱の間に上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁と、該梁の間に配置された振動エネルギー吸収装置とを含み、各梁は、水平方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部材からなり、前記振動エネルギー吸収装置は、上端部が上方の梁の前記梁部材の間にあって前記上方の梁に固定され、下端部が下方の梁の前記梁部材の間にあって前記下方の梁に固定されている。
【０００９】
前記振動エネルギー吸収装置の前記上端部が前記上方の梁の前記梁部材の間にあって前記上方の梁に固定され、前記下端部が前記下方の梁の前記梁部材の間にあって前記下方の梁に固定されているため、前記上端部の前記上方の梁への固定を、前記上端部及び前記梁部材を水平方向に貫く固定手段により行うことができ、前記下端部の前記下方の梁への固定を、前記下端部及び前記梁部材を水平方向に貫く固定手段により行うことができる。このため、振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部の断面積を中間部の断面積より大きくし、前記上端部を、該上端部及び上方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記上方の梁に固定し、前記下端部を、該下端部及び下方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記下方の梁に固定した場合のように前記上端部及び前記下端部により前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間が狭められることはなく、該空間を有効に利用することができる。
【００１０】
前記振動エネルギー吸収装置は、鋼鉄、鉄筋コンクリート又は繊維補強コンクリートからなる壁状体とすることができる。前記壁状体は、上下方向に隣接して配置されかつ結合された複数の壁部材からなるものとすることができる。前記振動エネルギー吸収装置は、それぞれがコンクリート充填鋼管である、間隔を置かれた複数の柱状体からなるものとすることができる。
【００１１】
本発明に係る、間隔を置いて配置された一対の柱と、該柱の間に上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁であってそれぞれが、水平方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部材からなる一対の梁とを含む建物に振動エネルギー吸収装置を設置する方法は、該振動エネルギー吸収装置を、その上端部が上方の梁の前記梁部材の間に位置し、下端部が下方の梁の前記梁部材の間に位置するように前記梁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上端部及び前記下端部をそれぞれ前記上方の梁及び前記下方の梁に固定することを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上下方向に間隔を置かれた一対の梁のそれぞれが、水平方向に間隔を置かれた２つの梁部材からなり、振動エネルギー吸収装置の上端部が上方の梁の前記梁部材の間にあって前記上方の梁に固定され、下端部が下方の梁の前記梁部材の間にあって前記下方の梁に固定されているため、前記上端部の前記上方の梁への固定を、前記上端部及び前記梁部材を水平方向に貫く固定手段により行うことができ、前記下端部の前記下方の梁への固定を、前記下端部及び前記梁部材を水平方向に貫く固定手段により行うことができる。このため、振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部の断面積を中間部の断面積より大きくし、前記上端部を、該上端部及び上方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記上方の梁に固定し、前記下端部を、該下端部及び下方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記下方の梁に固定した場合のように前記上端部及び前記下端部により前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間が狭められることはなく、該空間を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１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、間隔を置いて配置された一対の柱１４と、該柱の間に上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁１６ａ、１６ｂとを含み、振動エネルギー吸収装置１０は梁１６ａ、１６ｂの間に配置されている。
【００１４】
各梁１６ａ、１６ｂは、図２に示すように、水平方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部材１８からなる。各梁部材１８に床スラブ２０が接続されている。柱１４、梁１６ａ、１６ｂ及び床スラブ２０のそれぞれは鉄筋コンクリートからなる。
【００１５】
振動エネルギー吸収装置１０は、上端部２２が上方の梁１６ａの梁部材１８の間に位置し、下端部２４が下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に位置する。上端部２２は上方固定手段２６により上方の梁１６ａに固定されており、下端部２４は下方固定手段２８により下方の梁１６ｂに固定されている。
【００１６】
振動エネルギー吸収装置１０は、鋼鉄、鉄筋コンクリート又は繊維補強コンクリートからなる壁状体である。前記鋼鉄は、普通鋼でもよいし、普通鋼より降伏点が低い、いわゆる低降伏点鋼でもよい。前記繊維補強コンクリートは、合成繊維により補強されたものでもよいし、鋼繊維により補強されたものでもよい。前記壁状体は、鋼鉄、鉄筋コンクリート又は繊維補強コンクリートからなる上記の例に代え、鋼板コンクリートからなるもの、すなわち、コンクリートからなる板状体と、該板状体の両側又は片側に固定された、前記板状体に平行な鋼板とからなるものでもよい。
【００１７】
前記壁状体に、それぞれが上下方向に伸びる、互いに平行な複数のスリット３０が設けられている。各スリット３０は前記壁状体をその厚さ方向に貫通している。図１に示した例では、前記壁状体の全体に、互いに平行な複数のスリット３０が設けられているが、これに代え、前記壁状体の上下方向に隣接する複数の領域のそれぞれに、それぞれが上下方向に伸びる、互いに平行な複数のスリット（図示せず）が設けられていてもよい。振動エネルギー吸収装置１０は、工場で製作されたものである。
【００１８】
上方固定手段２６は、それぞれが上端部２２及び梁部材１８を水平方向に貫く複数のボルト３２と、各ボルトに螺合されたナット３４とからなる。下方固定手段２８は、それぞれが下端部２４及び梁部材１８を水平方向に貫く複数のボルト３６と、各ボルトに螺合されたナット３８とからなる。振動エネルギー吸収装置１０の上端部２２及び上方の梁１６ａの梁部材１８に、ボルト３２を受け入れる貫通孔（図示せず）が予め設けられている。振動エネルギー吸収装置１０の下端部２４及び下方の梁１６ｂの梁部材１８に、ボルト３６を受け入れる貫通孔（図示せず）が予め設けられている。
【００１９】
上方固定手段２６は、ボルト３２及びナット３４からなる上記の例に代え、それぞれが上端部２２及び梁部材１８を水平方向に貫く、張力が導入された複数のＰＣ鋼材（図示せず）からなるものでもよい。下方固定手段２８は、ボルト３６及びナット３８からなる上記の例に代え、それぞれが下端部２４及び梁部材１８を水平方向に貫く、張力が導入された複数のＰＣ鋼材（図示せず）からなるものでもよい。
【００２０】
上方固定手段２６は、振動エネルギー吸収装置１０の上端部２２の内部に設けられた、水平方向に伸縮可能な棒状部材（図示せず）であって縮めた状態で上端部２２の内部に位置し、伸ばした状態で上端部２２からその両側へ突出する棒状部材と、上方の梁１６ａの各梁部材１８に前記棒状部材と対応するように設けられた孔（図示せず）とからなるものでもよい。この場合、上端部２２は、まず、前記棒状部材を縮めた状態で上方の梁１６ａの梁部材１８の間に配置され、その後、前記棒状部材を伸ばして該棒状部材を前記孔へ挿入することにより、上方の梁１６ａに固定される。上方固定手段２６と同様に、下方固定手段２８は、下端部２４の内部に設けられた、水平方向に伸縮可能な棒状部材（図示せず）であって縮めた状態で下端部２４の内部に位置し、伸ばした状態で下端部２４からその両側へ突出する棒状部材（図示せず）と、下方の梁１６ｂの各梁部材１８に前記棒状部材と対応するように設けられた孔（図示せず）とからなるものでもよい。この場合、下端部２４は、まず、前記棒状部材を縮めた状態で下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に配置され、その後、前記棒状部材を伸ばして該棒状部材を前記孔へ挿入することにより、下方の梁１６ｂに固定される。
【００２１】
上方固定手段２６は、上方の梁１６ａの長さ方向における振動エネルギー吸収装置１０の上端部２２の両側にこれに隣接して配置され、かつ上方の梁１６ａに固定された部材（図示せず）と、該部材及び上端部２２を貫くボルト（図示せず）と、該ボルトに螺合されたナット（図示せず）とからなるものでもよい。下方固定手段２８は、下方の梁１６ｂの長さ方向における振動エネルギー吸収装置１０の下端部２４の両側にこれに隣接して配置され、かつ下方の梁１６ｂに固定された部材（図示せず）と、該部材及び下端部２４を貫くボルト（図示せず）と、該ボルトに螺合されたナット（図示せず）とからなるものでもよい。
【００２２】
振動エネルギー吸収装置１０の上端部２２は、上方固定手段２６により上方の梁１６ａに固定されている上記の例に代え、上方の梁１６ａに接着されていてもよい。下端部２４は、下方固定手段２８により下方の梁１６ｂに固定されている上記の例に代え、下方の梁１６ｂに接着されていてもよい。
【００２３】
建物１２は地震時に水平力を受けて振動する。このとき、振動エネルギーが発生する。図３に示すように、建物１２が前記水平力を受けたとき、上方の梁１６ａは下方の梁１６ｂに対して水平方向（図３における左右方向）に移動する。これにより、振動エネルギー吸収装置１０はせん断力を受けて弾性変形し、次いで塑性変形する。振動エネルギー吸収装置１０が弾性変形し、塑性変形することにより、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。
【００２４】
前記壁状体にスリット３０が設けられていることにより、建物１２が前記水平力を受けたときに振動エネルギー吸収装置１０は弾性変形及び塑性変形を生じやすく、前記振動エネルギーは効果的に消費される。なお、振動エネルギー吸収装置１０は、前記壁状体にスリット３０が設けられている図１に示した例に代え、前記壁状体にスリット３０が設けられていなくてもよい。
【００２５】
ところで、振動エネルギー吸収装置１０の周囲の空間は、通路、住居、事務所等として利用される。振動エネルギー吸収装置１０の上端部２２が上方の梁１６ａの梁部材１８の間にあって上方の梁１６ａに固定され、下端部２４が下方の梁１６ｂの梁部材１８の間にあって下方の梁１６ｂに固定されているため、振動エネルギー吸収装置の上端部及び下端部の断面積が中間部の断面積より大きく、前記上端部が、該上端部及び上方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記上方の梁に固定され、前記下端部が、該下端部及び下方の梁を上下方向に貫くボルトを用いて前記下方の梁に固定されている場合のように前記上端部及び前記下端部により前記振動エネルギー吸収装置の周囲の空間が狭められることはない。このため、前記空間を有効に利用することができる。
【００２６】
上端部２２の上方の梁１６ａへの固定及び下端部２４の下方の梁１６ｂへの固定は、解除可能なものとすることができる。この場合、これらの固定を解除して振動エネルギー吸収装置１０を梁１６ａ、１６ｂから取り外すことができ、取り外した振動エネルギー吸収装置１０を、該振動エネルギー吸収装置１０が取り付けられていた位置と異なる位置において梁１６ａ、１６ｂに取り付けることができる。このように振動エネルギー吸収装置１０の位置を変更することができ、仮に、将来、建物１２内において廊下、住居、事務所等の配置を変更する場合、振動エネルギー吸収装置１０が前記配置の変更の障害にならないようにすることができる。
【００２７】
互いに平行な２つの梁部材１８の間における振動エネルギー吸収装置１０が存在しない領域は、配管、配線等を配置するスペースとして利用することができる。図２に示した例では、一方の梁部材１８と他方の梁部材１８とが同じ高さに位置するが、これに代え、一方の梁部材１８が他方の梁部材１８より高い高さに位置していてもよい。この場合、前記領域を、上下方向に伸びる本管を配置するスペースとして利用し、他方の梁部材１８の上の領域を、前記本管に接続された、水平方向に伸びる枝管を配置するスペースとして利用することができる。
【００２８】
建物１２に振動エネルギー吸収装置１０を設置するとき、まず、振動エネルギー吸収装置１０を、その上端部２２が上方の梁１６ａの梁部材１８の間に位置し、下端部２４が下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に位置するように上方の梁１６ａと下方の梁１６ｂとの間に配置する。このとき、上端部２２を上方の梁１６ａの梁部材１８の間に配置し、その後、下端部２４を下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に配置してもよいし、下端部２４を下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に配置し、その後、上端部２２を上方の梁１６ａの梁部材１８の間に配置してもよいし、上端部２２を上方の梁１６ａの梁部材１８の間に配置しつつ、下端部２４を下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に配置してもよい。
【００２９】
振動エネルギー吸収装置１０を上方の梁１６ａと下方の梁１６ｂとの間に配置した後、振動エネルギー吸収装置１０の上端部２２及び下端部２４をそれぞれ上方の梁１６ａ及び下方の梁１６ｂに固定する。このとき、上方固定手段２６により上端部２２を上方の梁１６ａに固定し、その後、下方固定手段２８により下端部２４を下方の梁１６ｂに固定してもよいし、下方固定手段２８により下端部２４を下方の梁１６ｂに固定し、その後、上方固定手段２６により上端部２２を上方の梁１６ａに固定してもよいし、上方固定手段２６により上端部２２を上方の梁１６ａに固定しつつ、下方固定手段２８により下端部２４を下方の梁１６ｂに固定してもよい。
【００３０】
図４に示す例では、前記壁状体は、１つの部材からなる図１に示した例に代え、上下方向に隣接して配置されかつ結合された複数の壁部材４０ａ、４０ｂからなる。互いに隣接する２つの壁部材４０ａ、４０ｂの結合は、前記壁状体の両側に上方の壁部材４０ａの下端部及び下方の壁部材４０ｂの上端部に隣接して配置されたプレート４２と、上方の壁部材４０ａの前記下端部及びプレート４２を貫くボルト４４ａと、下方の壁部材４０ｂの前記上端部及びプレート４２を貫くボルト４４ｂと、各ボルトに螺合されたナット４６とによりなされている。
【００３１】
上方の壁部材４０ａの上端部は、上方の梁１６ａの梁部材１８の間に位置し、上方固定手段２６により上方の梁１６ａに固定されている。下方の壁部材４０ｂの下端部は、下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に位置し、下方固定手段２８により下方の梁１６ｂに固定されている。図４に示した例では、壁部材４０の数が２であるが、これに代え、壁部材４０の数は３以上であってもよい。
【００３２】
ところで、振動エネルギー吸収装置１０を上方の梁１６ａと下方の梁１６ｂとの間に配置することに先立ち、振動エネルギー吸収装置１０を建物１２内へ搬入する。図１に示したように前記壁状体が１つの部材からなる場合、振動エネルギー吸収装置１０を建物１２内へ搬入するとき、前記壁状体を一体で運搬しなければならない。前記壁状体は、大きさが比較的大きく、重量が比較的重い。このため、前記壁状体を一体で運搬することが難しい場合がある。これに対して、図４に示したように前記壁状体が複数の壁部材４０ａ、４０ｂからなる場合、振動エネルギー吸収装置１０を建物１２内へ搬入するとき、壁部材４０ａ、４０ｂを個別に運搬することができる。各壁部材４０ａ、４０ｂは、大きさが比較的小さく、重量が比較的軽い。このため、壁部材４０ａ、４０ｂを個別に運搬することにより、前記壁状体を一体で運搬する場合と比べて、振動エネルギー吸収装置１０の建物１２内への搬入を容易に行うことができる。
【００３３】
図５、６に示す例では、振動エネルギー吸収装置１０は、壁状体である図１に示した例に代え、間隔を置かれた複数の柱状体４８からなる。各柱状体４８は、上端部５０が上方の梁１６ａの梁部材１８の間に位置し、下端部５２が下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に位置する。上方固定手段２６は、それぞれが柱状体４８の上端部５０及び上方の梁１６ａの梁部材１８を貫く複数のボルト５４と、各ボルトに螺合されたナット５６とからなり、下方固定手段２８は、それぞれが柱状体４８の下端部５２及び下方の梁１６ｂの梁部材１８を貫く複数のボルト５８と、各ボルトに螺合されたナット６０とからなる。
【００３４】
各柱状体４８はコンクリート充填鋼管である。前記コンクリート充填鋼管の内部に充填されたコンクリート６２は、普通コンクリート、繊維補強コンクリート、高流動コンクリート、再生コンクリート等とすることができる。前記繊維補強コンクリートは、合成繊維により補強されたものでもよいし、鋼繊維により補強されたものでもよい。柱状体４８は、コンクリート充填鋼管である図５、６に示した例に代え、Ｈ形鋼のような形鋼であってもよい。
【００３５】
図７に示す例では、振動エネルギー吸収装置１０は、間隔を置かれた複数の柱状体４８からなる図５、６に示した例に代え、上下方向に間隔を置かれた一対の取付け用部材６４ａ、６４ｂと、該取付け用部材の間に配置され、一端部が下方の取付け用部材６４ｂに取り付けられ、他端部が上方の取付け用部材６４ａに取り付けられたダンパー６６とからなる。ダンパー６６は、エアダンパーでもよいし、オイルダンパーでもよい。
【００３６】
上方の取付け用部材６４ａの上端部６８は上方の梁１６ａの梁部材１８の間に位置し、下方の取付け用部材６４ｂの下端部７０は下方の梁１６ｂの梁部材１８の間に位置する。上方固定手段２６は、それぞれが上方の取付け用部材６４ａの上端部６８及び上方の梁１６ａの梁部材１８を貫く複数のボルト７２と、各ボルトに螺合されたナット（図示せず）とからなり、下方固定手段２８は、それぞれが下方の取付け用部材６４ｂの下端部７０及び下方の梁１６ｂの梁部材１８を貫く複数のボルト７４と、各ボルトに螺合されたナット（図示せず）とからなる。ダンパー６６は、下方の取付け用部材６４ｂに取り付けられたシリンダー７６と、該シリンダーの内部にこれと同軸的に配置され、上方の取付け用部材６４ａに取り付けられたロッド７８と、該ロッドに固定され、シリンダー７６の内部に配置されたピストン（図示せず）とを有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施例に係る建物の正面図。
【図２】図１の線２における建物の縦断面図。
【図３】地震時に建物が水平力を受けたときの建物の正面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る建物の縦断面図。
【図５】本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図６】図５の線６における建物の縦断面図。
【図７】本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０振動エネルギー吸収装置
１２建物
１４柱
１６ａ上方の梁
１６ｂ下方の梁
２２上端部
２４下端部
４０ａ、４０ｂ壁部材
４８柱状体

【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔を置いて配置された一対の柱と、
該柱の間に上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁と、
該梁の間に配置された振動エネルギー吸収装置とを含み、
各梁は、水平方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部材からなり、
前記振動エネルギー吸収装置は、上端部が上方の梁の前記梁部材の間にあって前記上方の梁に固定され、下端部が下方の梁の前記梁部材の間にあって前記下方の梁に固定されている、建物。
【請求項２】
前記振動エネルギー吸収装置は、鋼鉄、鉄筋コンクリート又は繊維補強コンクリートからなる壁状体である、請求項１に記載の建物。
【請求項３】
前記壁状体は、上下方向に隣接して配置されかつ結合された複数の壁部材からなる、請求項２に記載の建物。
【請求項４】
前記振動エネルギー吸収装置は、それぞれがコンクリート充填鋼管である、間隔を置かれた複数の柱状体からなる、請求項１に記載の建物。
【請求項５】
間隔を置いて配置された一対の柱と、該柱の間に上下方向に間隔を置いて配置された一対の梁であってそれぞれが、水平方向に間隔を置かれた、互いに平行な２つの梁部材からなる一対の梁とを含む建物に振動エネルギー吸収装置を設置する方法であって、
前記振動エネルギー吸収装置を、その上端部が上方の梁の前記梁部材の間に位置し、下端部が下方の梁の前記梁部材の間に位置するように前記梁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上端部及び前記下端部をそれぞれ前記上方の梁及び前記下方の梁に固定することを含む、振動エネルギー吸収装置を設置する方法。

【図１】