斜材を有する建物
【課題】地震時に柱が水平力を受けている間に斜材が受ける軸力を小さくすることにより、該軸力を負担する前記斜材を小型化すること。
【解決手段】建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材と、一端部が該張出し部材の他端部に固定されたダンパーと、一端部が該ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含む。
【解決手段】建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材と、一端部が該張出し部材の他端部に固定されたダンパーと、一端部が該ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜材を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の建物には、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に取り付けられ、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含むものがある（特許文献１参照）。前記斜材は、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けている間に前記第１柱と前記第２柱とから軸力を受け、該軸力に抵抗する。これにより前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれは前記水平力に耐えることができる。しかし、前記軸力は比較的大きく、該軸力に抵抗する前記斜材は比較的大型である。
【０００３】
従来の他の建物には、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、前記第１柱と前記第２柱との間に配置され、一端部が前記第１柱に固定されたダンパーと、一端部が前記ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含むものがある。地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間、前記斜材は前記第２柱から軸力を受け、前記斜材の前記一端部は前記軸力の上下方向成分により前記第１柱に対して僅かに上下方向にずれ、前記ダンパーは前記斜材の前記一端部と前記第１柱とからせん断力を受けて変形する。これにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０３１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記第１柱に対する前記斜材の前記一端部の前記ずれは非常に小さく、前記ダンパーの変形量は少ない。このため、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが前記斜材の前記一端部と前記第１柱とから受けなければならない前記せん断力は比較的大きく、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材は前記第２柱から比較的大きい前記軸力を受けなければならない。このため、前記軸力に抵抗する前記斜材を小型化することができず、前記建物は不経済である。
【０００６】
本発明の目的は、地震時に柱が水平力を受けている間に斜材が受ける軸力を小さくすることにより、該軸力を負担する前記斜材を小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、斜材の端部が、一端部が柱に固定されかつ該柱から水平方向に伸びる張出し部材の他端部に固定されたダンパーに固定されている。これにより、地震時に前記柱が水平力を受けて変形している間、前記斜材の前記端部が前記柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記ダンパーがせん断力を受けて変形するようにし、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、前記ダンパーの変形量が多くなるようにする。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが受けなければならない前記せん断力を小さくし、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材が受けなければならない軸力を小さくし、該軸力を負担する前記斜材を小型化する。
【０００８】
本発明に係る建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材と、一端部が該張出し部材の他端部に固定されたダンパーと、一端部が該ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含む。
【０００９】
地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間、前記斜材は前記第２柱から軸力を受け、前記斜材の前記一端部は前記軸力の上下方向成分により前記第１柱に対して僅かに上下方向にずれる。また、前記第１柱が前記水平力を受けて変形することにより、前記張出し部材の前記他端部は上下方向に変位する。このようにして、前記斜材の前記一端部が前記第１柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することにより、前記ダンパーは、前記斜材の前記一端部と前記張出し部材の前記他端部とからせん断力を受けて変形し、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【００１０】
前記斜材の前記一端部が前記第１柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記ダンパーがせん断力を受けて変形するため、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、前記ダンパーの変形量が多くなるようにすることができる。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが受けなければならない前記せん断力を小さくすることができ、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材が受けなければならない前記軸力を小さくすることができ、該軸力を負担する前記斜材を小型化することができる。
【００１１】
前記ダンパーは、水平面に対して垂直な鋼板からなるものとすることができる。前記鋼板は、上下方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に伸びる複数のスリットを有するものとすることができる。
【００１２】
前記ダンパーは、水平方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に対して垂直な２つの金属製の端部プレートであって一方の端部プレートが前記張出し部材の前記他端部に結合され、他方の端部プレートが前記斜材の前記一端部に結合された２つの端部プレートと、該端部プレートの間に水平方向に間隔を置いて各端部プレートに平行に配置された複数のゴムシートであって最外側のゴムシートの一方が前記一方の端部プレートに固定され、最外側のゴムシートの他方が前記他方の端部プレートに固定された複数のゴムシートと、該ゴムシートのうち隣接する２つのゴムシートの間に各ゴムシートに平行に配置され、前記隣接する２つのゴムシートのそれぞれに固定された金属製の内部プレートとを有するものとすることができる。
【００１３】
本発明に係る建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる第１張出し部材と、一端部が該第１張出し部材の他端部に固定された第１ダンパーと、一端部が前記第２柱に固定され、該第２柱から水平方向内方へ伸びる第２張出し部材であって前記第１張出し部材と異なる高さに位置する第２張出し部材と、一端部が該第２張出し部材の他端部に固定された第２ダンパーと、一端部が前記第１ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２ダンパーの他端部に固定された斜材とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間、前記斜材が前記第２柱から受ける軸力の上下方向成分により前記斜材の前記一端部が前記第１柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記ダンパーがせん断力を受けて変形するため、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、前記ダンパーの変形量を多くすることができる。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが受けなければならない前記せん断力を小さくすることができ、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材が受けなければならない前記軸力を小さくすることができ、該軸力を負担する前記斜材を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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における建物の拡大図。
【図３】地震時に第１柱及び第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形したときの本発明の第１実施例に係る建物の正面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る建物の拡大図。
【図５】本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図６】地震時に第１柱及び第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形したときの本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図７】本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【図８】地震時に第１架構及び第２架構のそれぞれが水平力を受けてせん断変形したときの本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【図９】地震時に第１架構及び第２架構のそれぞれが水平力を受けて曲げ変形したときの本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、建物１０が構築されている。建物１０は、水平方向に間隔を置かれた第１柱１２及び第２柱１４と、一端部１６が第１柱１２に固定された張出し部材１８と、一端部２０が張出し部材１８の他端部２２に固定されたダンパー２４と、一端部２６がダンパー２４の他端部２８に固定され、他端部３０が第２柱１４に取り付けられた斜材３２とを含む。
【００１７】
張出し部材１８は第１柱１２から水平方向内方へ（第２柱１４に向けて）伸びている。第１柱１２、第２柱１４及び張出し部材１８のそれぞれは鉄筋コンクリート製であり、斜材３２は鋼製である。斜材３２は、図１に示した例では、Ｈ形鋼又は溝形鋼であり、普通鋼からなる。
【００１８】
ダンパー２４は、図２に示すように、水平面に対して垂直な鋼板からなる。前記鋼板は、上下方向に間隔を置かれた複数のスリット３４を有し、各スリットは水平方向に伸びている。ダンパー２４はいわゆる鋼製スリットダンパーである。前記鋼板は、普通鋼からなるものでもよいし、いわゆる低降伏点鋼からなるものでもよい。前記鋼板は、スリット３４を有する図２に示した例に代え、スリット３４を有しないものでもよい。
【００１９】
ダンパー２４の一端部２０はダンパー固定用部材３６により張出し部材１８の他端部２２に固定されている。ダンパー固定用部材３６は、張出し部材１８の他端部２２に結合された、水平方向に対して垂直な第１部分３８と、該第１部分に対して垂直な第２部分４０であってダンパー２４の一端部２０に結合された第２部分４０とを有する。第１部分３８は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が張出し部材１８の内部に固定されかつ該張出し部材の他端部２２から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト４２及び該ボルトの他端部に螺合されたナット４４により、張出し部材１８の他端部２２に結合されている。
【００２０】
斜材３２の一端部２６は第１斜材固定用部材４６によりダンパー２４の他端部２８に固定されている。第１斜材固定用部材４６の一端部４８はダンパー２４の他端部２８に結合され、第１斜材固定用部材４６の他端部５０は斜材３２の一端部２６に結合されている。
【００２１】
斜材３２の他端部３０は、図１に示したように、第２斜材固定用部材５２により第２柱１４に取り付けられている。第２斜材固定用部材５２は、第２柱１４に結合された、水平方向に対して垂直な第１部分５４と、該第１部分に対して垂直な第２部分５６であって斜材３２の他端部３０に結合された第２部分５６とを有する。第１部分５４は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が第２柱１４の内部に固定されかつ該第２柱から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト５８及び該ボルトの他端部に螺合されたナット６０により、第２柱１４に結合されている。
【００２２】
図３に示すように、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けて変形すること（図３に、変形前の第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれを破線で示す。）により、第１柱１２における張出し部材１８の一端部１６が固定された位置Ｐ１と第２柱１４における斜材３２の他端部３０が取り付けられた位置Ｐ２とを結ぶ直線（図示せず）の長さが変化するため、斜材３２は第２柱１４から軸力を受け、斜材３２の一端部２６は前記軸力の上下方向成分により第１柱１２に対して僅かに上下方向にずれる。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位する。
【００２３】
図３に示した例では、位置Ｐ２は位置Ｐ１より高い位置にあり、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが第１柱１２から第２柱１４に向けての前記水平力を受けて変形したとき、斜材３２の一端部２６は第１柱１２に対して上方へずれ、張出し部材１８の他端部２２はその下方へ変位する。他方、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが第２柱１４から第１柱１２に向けての前記水平力を受けて変形したとき（図示せず）、斜材３２の一端部２６は第１柱１２に対して下方へずれ、張出し部材１８の他端部２２はその上方へ変位する。位置Ｐ２は、位置Ｐ１より高い位置にある図３に示した例に代え、位置Ｐ１より低い位置にあってもよい。
【００２４】
張出し部材１８は、図３に示したように、第１柱１２の変形後も第１柱１２に対して垂直な状態を維持しようとする。位置Ｐ１における水平面に対して垂直な直線Ｙ０と第１柱１２の軸線Ｙ１とがなす角度をθとし、張出し部材１８の水平方向の長さ寸法をＬとしたとき、張出し部材１８の他端部２２の上下方向の変位量δはＬsinθに相当する。
【００２５】
第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが前記水平力を受けて変形している間、斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することにより、ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と張出し部材１８の他端部２２とからせん断力を受けて塑性変形し、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【００２６】
斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することによってもダンパー２４が前記せん断力を受けて変形するため、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、ダンパー２４の変形量を多くすることができる。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するためにダンパー２４が受けなければならない前記せん断力を小さくすることができ、ダンパー２４が前記せん断力を受けるために斜材３２が受けなければならない前記軸力を小さくすることができ、該軸力を負担する斜材３２を小型化することができる。
【００２７】
ダンパー２４は、鋼製スリットダンパーである図２に示した例に代え、図４に示す例では、いわゆる積層ゴムである。ダンパー２４は、水平方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に対して垂直な２つの金属製の端部プレート６２と、該端部プレートの間に水平方向に間隔を置いて各端部プレート６２に平行に配置された複数のゴムシート６４と、該ゴムシートのうち隣接する２つのゴムシート６４の間に各ゴムシート６４に平行に配置された金属製の内部プレート６６とを有する。
【００２８】
一方の端部プレート６２は張出し部材１８の他端部２２に結合され、他方の端部プレート６２は斜材３２の一端部２６に結合されている。一方の端部プレート６２は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が張出し部材１８の内部に固定されかつ該張出し部材の他端部２２から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト６８及び該ボルトの他端部に螺合されたナット７０により、張出し部材１８の他端部２２に結合されている。最外側のゴムシート６４の一方は一方の端部プレート６２に固定され、最外側のゴムシート６４の他方は他方の端部プレート６２に固定されている。内部プレート６６は、隣接する２つのゴムシート６４のそれぞれに固定されている。
【００２９】
ゴムシート６４は第１貫通穴（図示せず）を有し、内部プレート６６は第２貫通穴（図示せず）を有し、ダンパー２４は、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴とを経て水平方向に伸びる棒状部材７２を有する。棒状部材７２の一端部は一方の端部プレート６２に固定され、棒状部材７２の他端部は他方の端部プレート６２に固定されている。棒状部材７２は鉛からなる。ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と張出し部材１８の他端部２２とから前記せん断力を受けたとき、ゴムシート６４と棒状部材７２とが変形することにより前記振動エネルギーを吸収する。ダンパー２４は、棒状部材７２を有する図４に示した例に代え、棒状部材７２を有しないものでもよい。
【００３０】
第１柱１２、第２柱１４及び張出し部材１８のそれぞれは、鉄筋コンクリート製である図１に示した例に代え、鋼製でもよい。張出し部材１８は、第１柱１２と一体をなしていてもよいし、第１柱１２と別個の部材でもよい。斜材３２は、鋼製である図１に示した例に代え、鉄筋コンクリート製でもよい。
【００３１】
図５に示す例では、建物１０は、第１柱１２と、第２柱１４と、張出し部材（第１張出し部材）１８と、ダンパー（第１ダンパー）２４と、斜材３２とに加え、一端部が第２柱１４に固定され、該第２柱から水平方向内方へ（第１柱１２に向けて）伸びる第２張出し部材７４と、一端部が第２張出し部材７４の他端部に固定された第２ダンパー７６とを含む。第２張出し部材７４は第１張出し部材１８と異なる高さに位置する。図５に示した例では、第２張出し部材７４は第１張出し部材１８より高い高さに位置するが、これに代え、第２張出し部材７４は第１張出し部材１８より低い高さに位置してもよい。斜材３２の他端部３０は第２ダンパー７６の他端部に固定されている。このように斜材３２の他端部３０は第２ダンパー７６及び第２張出し部材７４を介して第２柱１４に取り付けられている。
【００３２】
図６に示すように、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けて変形すること（図６に、変形前の第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれを破線で示す。）により、斜材３２が第２柱１４から第２張出し部材７４及び第２ダンパー７６を介して軸力を受け、斜材３２の一端部２６が前記軸力の上下方向成分により第１柱１２に対して僅かに上下方向にずれるとともに、斜材３２が第１柱１２から第１張出し部材１８及び第１ダンパー２４を介して軸力を受け、斜材３２の他端部３０が前記軸力の上下方向成分により第２柱１４に対して僅かに上下方向にずれる。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、第１張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位し、第２柱１４が前記水平力を受けて変形することにより、第２張出し部材７４の前記他端部は上下方向に変位する。
【００３３】
このため、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが前記水平力を受けて変形している間、斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、第１張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することにより、第１ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と第１張出し部材１８の他端部２２とからせん断力を受けて変形し、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。また、斜材３２の他端部３０が第２柱１４に対して上下方向にずれることに加え、第２張出し部材７４の前記他端部が上下方向に変位することにより、第２ダンパー７６は、斜材３２の他端部３０と第２張出し部材７４の前記他端部とからせん断力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。
【００３４】
図７に示す例では、建物１０は、第１柱１２から水平方向外方に間隔を置かれた第３柱７８と、該第３柱と第１柱１２との間に上下方向に間隔を置いて設けられた複数の第１梁８０と、第２柱１４から水平方向外方に間隔を置かれた第４柱８２と、該第４柱と第２柱１４との間に上下方向に間隔を置いて設けられた複数の第２梁８４とを含む。第１柱１２、第３柱７８及び第１梁８０は第１架構を構成し、第２柱１４、第４柱８２及び第２梁８４は第２架構を構成する。
【００３５】
地震時に前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが水平力を受けてこれらに振動エネルギーが作用したとき、図８に示すように、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが主にせん断変形する場合と、図９に示すように、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが主に曲げ変形する場合とがある。いずれの場合においても、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが前記水平力を受けて変形することにより、斜材３２の一端部２６及び他端部３０はそれぞれ第１柱１２及び第２柱１４に対して僅かに上下方向にずれる。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、第１張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位し、第２柱１４が前記水平力を受けて変形することにより、第２張出し部材７４の前記他端部は上下方向に変位する。
【００３６】
このため、斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、第１張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することにより、第１ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と第１張出し部材１８の他端部２２とからせん断力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。また、斜材３２の他端部３０が第２柱１４に対して上下方向にずれることに加え、第２張出し部材７４の前記他端部が上下方向に変位することにより、第２ダンパー７６は、斜材３２の他端部３０と第２張出し部材７４の前記他端部とからせん断力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 建物
１２ 第１柱
１４ 第２柱
１６ 張出し部材の一端部
１８ 張出し部材（第１張出し部材）
２０ ダンパーの一端部
２２ 張出し部材の他端部
２４ ダンパー（第１ダンパー）
２６ 斜材の一端部
２８ ダンパーの他端部
３０ 斜材の他端部
３２ 斜材
３４ スリット
６２ 端部プレート
６４ ゴムシート
６６ 内部プレート
７４ 第２張出し部材
７６ 第２ダンパー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜材を有する建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の建物には、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に取り付けられ、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含むものがある（特許文献１参照）。前記斜材は、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けている間に前記第１柱と前記第２柱とから軸力を受け、該軸力に抵抗する。これにより前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれは前記水平力に耐えることができる。しかし、前記軸力は比較的大きく、該軸力に抵抗する前記斜材は比較的大型である。
【０００３】
従来の他の建物には、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、前記第１柱と前記第２柱との間に配置され、一端部が前記第１柱に固定されたダンパーと、一端部が前記ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含むものがある。地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間、前記斜材は前記第２柱から軸力を受け、前記斜材の前記一端部は前記軸力の上下方向成分により前記第１柱に対して僅かに上下方向にずれ、前記ダンパーは前記斜材の前記一端部と前記第１柱とからせん断力を受けて変形する。これにより、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０３１９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記第１柱に対する前記斜材の前記一端部の前記ずれは非常に小さく、前記ダンパーの変形量は少ない。このため、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが前記斜材の前記一端部と前記第１柱とから受けなければならない前記せん断力は比較的大きく、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材は前記第２柱から比較的大きい前記軸力を受けなければならない。このため、前記軸力に抵抗する前記斜材を小型化することができず、前記建物は不経済である。
【０００６】
本発明の目的は、地震時に柱が水平力を受けている間に斜材が受ける軸力を小さくすることにより、該軸力を負担する前記斜材を小型化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、斜材の端部が、一端部が柱に固定されかつ該柱から水平方向に伸びる張出し部材の他端部に固定されたダンパーに固定されている。これにより、地震時に前記柱が水平力を受けて変形している間、前記斜材の前記端部が前記柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記ダンパーがせん断力を受けて変形するようにし、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、前記ダンパーの変形量が多くなるようにする。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが受けなければならない前記せん断力を小さくし、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材が受けなければならない軸力を小さくし、該軸力を負担する前記斜材を小型化する。
【０００８】
本発明に係る建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材と、一端部が該張出し部材の他端部に固定されたダンパーと、一端部が該ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含む。
【０００９】
地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間、前記斜材は前記第２柱から軸力を受け、前記斜材の前記一端部は前記軸力の上下方向成分により前記第１柱に対して僅かに上下方向にずれる。また、前記第１柱が前記水平力を受けて変形することにより、前記張出し部材の前記他端部は上下方向に変位する。このようにして、前記斜材の前記一端部が前記第１柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することにより、前記ダンパーは、前記斜材の前記一端部と前記張出し部材の前記他端部とからせん断力を受けて変形し、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【００１０】
前記斜材の前記一端部が前記第１柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記ダンパーがせん断力を受けて変形するため、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、前記ダンパーの変形量が多くなるようにすることができる。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが受けなければならない前記せん断力を小さくすることができ、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材が受けなければならない前記軸力を小さくすることができ、該軸力を負担する前記斜材を小型化することができる。
【００１１】
前記ダンパーは、水平面に対して垂直な鋼板からなるものとすることができる。前記鋼板は、上下方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に伸びる複数のスリットを有するものとすることができる。
【００１２】
前記ダンパーは、水平方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に対して垂直な２つの金属製の端部プレートであって一方の端部プレートが前記張出し部材の前記他端部に結合され、他方の端部プレートが前記斜材の前記一端部に結合された２つの端部プレートと、該端部プレートの間に水平方向に間隔を置いて各端部プレートに平行に配置された複数のゴムシートであって最外側のゴムシートの一方が前記一方の端部プレートに固定され、最外側のゴムシートの他方が前記他方の端部プレートに固定された複数のゴムシートと、該ゴムシートのうち隣接する２つのゴムシートの間に各ゴムシートに平行に配置され、前記隣接する２つのゴムシートのそれぞれに固定された金属製の内部プレートとを有するものとすることができる。
【００１３】
本発明に係る建物は、水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる第１張出し部材と、一端部が該第１張出し部材の他端部に固定された第１ダンパーと、一端部が前記第２柱に固定され、該第２柱から水平方向内方へ伸びる第２張出し部材であって前記第１張出し部材と異なる高さに位置する第２張出し部材と、一端部が該第２張出し部材の他端部に固定された第２ダンパーと、一端部が前記第１ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２ダンパーの他端部に固定された斜材とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、地震時に前記第１柱及び前記第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形している間、前記斜材が前記第２柱から受ける軸力の上下方向成分により前記斜材の前記一端部が前記第１柱に対して上下方向にずれることに加え、前記張出し部材の前記他端部が上下方向に変位することによっても前記ダンパーがせん断力を受けて変形するため、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、前記ダンパーの変形量を多くすることができる。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するために前記ダンパーが受けなければならない前記せん断力を小さくすることができ、前記ダンパーが前記せん断力を受けるために前記斜材が受けなければならない前記軸力を小さくすることができ、該軸力を負担する前記斜材を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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における建物の拡大図。
【図３】地震時に第１柱及び第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形したときの本発明の第１実施例に係る建物の正面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る建物の拡大図。
【図５】本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図６】地震時に第１柱及び第２柱のそれぞれが水平力を受けて変形したときの本発明の第３実施例に係る建物の正面図。
【図７】本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【図８】地震時に第１架構及び第２架構のそれぞれが水平力を受けてせん断変形したときの本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【図９】地震時に第１架構及び第２架構のそれぞれが水平力を受けて曲げ変形したときの本発明の第４実施例に係る建物の正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１に示すように、建物１０が構築されている。建物１０は、水平方向に間隔を置かれた第１柱１２及び第２柱１４と、一端部１６が第１柱１２に固定された張出し部材１８と、一端部２０が張出し部材１８の他端部２２に固定されたダンパー２４と、一端部２６がダンパー２４の他端部２８に固定され、他端部３０が第２柱１４に取り付けられた斜材３２とを含む。
【００１７】
張出し部材１８は第１柱１２から水平方向内方へ（第２柱１４に向けて）伸びている。第１柱１２、第２柱１４及び張出し部材１８のそれぞれは鉄筋コンクリート製であり、斜材３２は鋼製である。斜材３２は、図１に示した例では、Ｈ形鋼又は溝形鋼であり、普通鋼からなる。
【００１８】
ダンパー２４は、図２に示すように、水平面に対して垂直な鋼板からなる。前記鋼板は、上下方向に間隔を置かれた複数のスリット３４を有し、各スリットは水平方向に伸びている。ダンパー２４はいわゆる鋼製スリットダンパーである。前記鋼板は、普通鋼からなるものでもよいし、いわゆる低降伏点鋼からなるものでもよい。前記鋼板は、スリット３４を有する図２に示した例に代え、スリット３４を有しないものでもよい。
【００１９】
ダンパー２４の一端部２０はダンパー固定用部材３６により張出し部材１８の他端部２２に固定されている。ダンパー固定用部材３６は、張出し部材１８の他端部２２に結合された、水平方向に対して垂直な第１部分３８と、該第１部分に対して垂直な第２部分４０であってダンパー２４の一端部２０に結合された第２部分４０とを有する。第１部分３８は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が張出し部材１８の内部に固定されかつ該張出し部材の他端部２２から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト４２及び該ボルトの他端部に螺合されたナット４４により、張出し部材１８の他端部２２に結合されている。
【００２０】
斜材３２の一端部２６は第１斜材固定用部材４６によりダンパー２４の他端部２８に固定されている。第１斜材固定用部材４６の一端部４８はダンパー２４の他端部２８に結合され、第１斜材固定用部材４６の他端部５０は斜材３２の一端部２６に結合されている。
【００２１】
斜材３２の他端部３０は、図１に示したように、第２斜材固定用部材５２により第２柱１４に取り付けられている。第２斜材固定用部材５２は、第２柱１４に結合された、水平方向に対して垂直な第１部分５４と、該第１部分に対して垂直な第２部分５６であって斜材３２の他端部３０に結合された第２部分５６とを有する。第１部分５４は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が第２柱１４の内部に固定されかつ該第２柱から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト５８及び該ボルトの他端部に螺合されたナット６０により、第２柱１４に結合されている。
【００２２】
図３に示すように、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けて変形すること（図３に、変形前の第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれを破線で示す。）により、第１柱１２における張出し部材１８の一端部１６が固定された位置Ｐ１と第２柱１４における斜材３２の他端部３０が取り付けられた位置Ｐ２とを結ぶ直線（図示せず）の長さが変化するため、斜材３２は第２柱１４から軸力を受け、斜材３２の一端部２６は前記軸力の上下方向成分により第１柱１２に対して僅かに上下方向にずれる。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位する。
【００２３】
図３に示した例では、位置Ｐ２は位置Ｐ１より高い位置にあり、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが第１柱１２から第２柱１４に向けての前記水平力を受けて変形したとき、斜材３２の一端部２６は第１柱１２に対して上方へずれ、張出し部材１８の他端部２２はその下方へ変位する。他方、第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが第２柱１４から第１柱１２に向けての前記水平力を受けて変形したとき（図示せず）、斜材３２の一端部２６は第１柱１２に対して下方へずれ、張出し部材１８の他端部２２はその上方へ変位する。位置Ｐ２は、位置Ｐ１より高い位置にある図３に示した例に代え、位置Ｐ１より低い位置にあってもよい。
【００２４】
張出し部材１８は、図３に示したように、第１柱１２の変形後も第１柱１２に対して垂直な状態を維持しようとする。位置Ｐ１における水平面に対して垂直な直線Ｙ０と第１柱１２の軸線Ｙ１とがなす角度をθとし、張出し部材１８の水平方向の長さ寸法をＬとしたとき、張出し部材１８の他端部２２の上下方向の変位量δはＬsinθに相当する。
【００２５】
第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが前記水平力を受けて変形している間、斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することにより、ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と張出し部材１８の他端部２２とからせん断力を受けて塑性変形し、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。
【００２６】
斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することによってもダンパー２４が前記せん断力を受けて変形するため、斜材の端部が柱に対して上下方向にずれることによってのみダンパーがせん断力を受けて変形する従来の場合と比べて、ダンパー２４の変形量を多くすることができる。これにより、予め決められた振動エネルギーを吸収するためにダンパー２４が受けなければならない前記せん断力を小さくすることができ、ダンパー２４が前記せん断力を受けるために斜材３２が受けなければならない前記軸力を小さくすることができ、該軸力を負担する斜材３２を小型化することができる。
【００２７】
ダンパー２４は、鋼製スリットダンパーである図２に示した例に代え、図４に示す例では、いわゆる積層ゴムである。ダンパー２４は、水平方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に対して垂直な２つの金属製の端部プレート６２と、該端部プレートの間に水平方向に間隔を置いて各端部プレート６２に平行に配置された複数のゴムシート６４と、該ゴムシートのうち隣接する２つのゴムシート６４の間に各ゴムシート６４に平行に配置された金属製の内部プレート６６とを有する。
【００２８】
一方の端部プレート６２は張出し部材１８の他端部２２に結合され、他方の端部プレート６２は斜材３２の一端部２６に結合されている。一方の端部プレート６２は、間隔を置かれた複数の貫通穴（図示せず）を有し、一端部が張出し部材１８の内部に固定されかつ該張出し部材の他端部２２から各貫通穴を経て水平方向内方へ伸びるボルト６８及び該ボルトの他端部に螺合されたナット７０により、張出し部材１８の他端部２２に結合されている。最外側のゴムシート６４の一方は一方の端部プレート６２に固定され、最外側のゴムシート６４の他方は他方の端部プレート６２に固定されている。内部プレート６６は、隣接する２つのゴムシート６４のそれぞれに固定されている。
【００２９】
ゴムシート６４は第１貫通穴（図示せず）を有し、内部プレート６６は第２貫通穴（図示せず）を有し、ダンパー２４は、前記第１貫通穴と前記第２貫通穴とを経て水平方向に伸びる棒状部材７２を有する。棒状部材７２の一端部は一方の端部プレート６２に固定され、棒状部材７２の他端部は他方の端部プレート６２に固定されている。棒状部材７２は鉛からなる。ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と張出し部材１８の他端部２２とから前記せん断力を受けたとき、ゴムシート６４と棒状部材７２とが変形することにより前記振動エネルギーを吸収する。ダンパー２４は、棒状部材７２を有する図４に示した例に代え、棒状部材７２を有しないものでもよい。
【００３０】
第１柱１２、第２柱１４及び張出し部材１８のそれぞれは、鉄筋コンクリート製である図１に示した例に代え、鋼製でもよい。張出し部材１８は、第１柱１２と一体をなしていてもよいし、第１柱１２と別個の部材でもよい。斜材３２は、鋼製である図１に示した例に代え、鉄筋コンクリート製でもよい。
【００３１】
図５に示す例では、建物１０は、第１柱１２と、第２柱１４と、張出し部材（第１張出し部材）１８と、ダンパー（第１ダンパー）２４と、斜材３２とに加え、一端部が第２柱１４に固定され、該第２柱から水平方向内方へ（第１柱１２に向けて）伸びる第２張出し部材７４と、一端部が第２張出し部材７４の他端部に固定された第２ダンパー７６とを含む。第２張出し部材７４は第１張出し部材１８と異なる高さに位置する。図５に示した例では、第２張出し部材７４は第１張出し部材１８より高い高さに位置するが、これに代え、第２張出し部材７４は第１張出し部材１８より低い高さに位置してもよい。斜材３２の他端部３０は第２ダンパー７６の他端部に固定されている。このように斜材３２の他端部３０は第２ダンパー７６及び第２張出し部材７４を介して第２柱１４に取り付けられている。
【００３２】
図６に示すように、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが水平力を受けて変形すること（図６に、変形前の第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれを破線で示す。）により、斜材３２が第２柱１４から第２張出し部材７４及び第２ダンパー７６を介して軸力を受け、斜材３２の一端部２６が前記軸力の上下方向成分により第１柱１２に対して僅かに上下方向にずれるとともに、斜材３２が第１柱１２から第１張出し部材１８及び第１ダンパー２４を介して軸力を受け、斜材３２の他端部３０が前記軸力の上下方向成分により第２柱１４に対して僅かに上下方向にずれる。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、第１張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位し、第２柱１４が前記水平力を受けて変形することにより、第２張出し部材７４の前記他端部は上下方向に変位する。
【００３３】
このため、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれが前記水平力を受けて変形している間、斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、第１張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することにより、第１ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と第１張出し部材１８の他端部２２とからせん断力を受けて変形し、地震時に第１柱１２及び第２柱１４のそれぞれに作用する振動エネルギーを吸収する。また、斜材３２の他端部３０が第２柱１４に対して上下方向にずれることに加え、第２張出し部材７４の前記他端部が上下方向に変位することにより、第２ダンパー７６は、斜材３２の他端部３０と第２張出し部材７４の前記他端部とからせん断力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。
【００３４】
図７に示す例では、建物１０は、第１柱１２から水平方向外方に間隔を置かれた第３柱７８と、該第３柱と第１柱１２との間に上下方向に間隔を置いて設けられた複数の第１梁８０と、第２柱１４から水平方向外方に間隔を置かれた第４柱８２と、該第４柱と第２柱１４との間に上下方向に間隔を置いて設けられた複数の第２梁８４とを含む。第１柱１２、第３柱７８及び第１梁８０は第１架構を構成し、第２柱１４、第４柱８２及び第２梁８４は第２架構を構成する。
【００３５】
地震時に前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが水平力を受けてこれらに振動エネルギーが作用したとき、図８に示すように、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが主にせん断変形する場合と、図９に示すように、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが主に曲げ変形する場合とがある。いずれの場合においても、前記第１架構及び前記第２架構のそれぞれが前記水平力を受けて変形することにより、斜材３２の一端部２６及び他端部３０はそれぞれ第１柱１２及び第２柱１４に対して僅かに上下方向にずれる。また、第１柱１２が前記水平力を受けて変形することにより、第１張出し部材１８の他端部２２は上下方向に変位し、第２柱１４が前記水平力を受けて変形することにより、第２張出し部材７４の前記他端部は上下方向に変位する。
【００３６】
このため、斜材３２の一端部２６が第１柱１２に対して上下方向にずれることに加え、第１張出し部材１８の他端部２２が上下方向に変位することにより、第１ダンパー２４は、斜材３２の一端部２６と第１張出し部材１８の他端部２２とからせん断力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。また、斜材３２の他端部３０が第２柱１４に対して上下方向にずれることに加え、第２張出し部材７４の前記他端部が上下方向に変位することにより、第２ダンパー７６は、斜材３２の他端部３０と第２張出し部材７４の前記他端部とからせん断力を受けて変形し、前記振動エネルギーを吸収する。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 建物
１２ 第１柱
１４ 第２柱
１６ 張出し部材の一端部
１８ 張出し部材（第１張出し部材）
２０ ダンパーの一端部
２２ 張出し部材の他端部
２４ ダンパー（第１ダンパー）
２６ 斜材の一端部
２８ ダンパーの他端部
３０ 斜材の他端部
３２ 斜材
３４ スリット
６２ 端部プレート
６４ ゴムシート
６６ 内部プレート
７４ 第２張出し部材
７６ 第２ダンパー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、
一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材と、
一端部が前記張出し部材の他端部に固定されたダンパーと、
一端部が前記ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含む、建物。
【請求項２】
前記ダンパーは、水平面に対して垂直な鋼板からなる、請求項１に記載の建物。
【請求項３】
前記鋼板は、上下方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に伸びる複数のスリットを有する、請求項２に記載の建物。
【請求項４】
前記ダンパーは、水平方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に対して垂直な２つの金属製の端部プレートであって一方の端部プレートが前記張出し部材の前記他端部に結合され、他方の端部プレートが前記斜材の前記一端部に結合された２つの端部プレートと、
前記端部プレートの間に水平方向に間隔を置いて各端部プレートに平行に配置された複数のゴムシートであって最外側のゴムシートの一方が前記一方の端部プレートに固定され、最外側のゴムシートの他方が前記他方の端部プレートに固定された複数のゴムシートと、
前記ゴムシートのうち隣接する２つのゴムシートの間に各ゴムシートに平行に配置され、前記隣接する２つのゴムシートのそれぞれに固定された金属製の内部プレートとを有する、請求項１に記載の建物。
【請求項５】
水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、
一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる第１張出し部材と、
一端部が前記第１張出し部材の他端部に固定された第１ダンパーと、
一端部が前記第２柱に固定され、該第２柱から水平方向内方へ伸びる第２張出し部材であって前記第１張出し部材と異なる高さに位置する第２張出し部材と、
一端部が前記第２張出し部材の他端部に固定された第２ダンパーと、
一端部が前記第１ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２ダンパーの他端部に固定された斜材とを含む、建物。
【請求項１】
水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、
一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる張出し部材と、
一端部が前記張出し部材の他端部に固定されたダンパーと、
一端部が前記ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２柱に取り付けられた斜材とを含む、建物。
【請求項２】
前記ダンパーは、水平面に対して垂直な鋼板からなる、請求項１に記載の建物。
【請求項３】
前記鋼板は、上下方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に伸びる複数のスリットを有する、請求項２に記載の建物。
【請求項４】
前記ダンパーは、水平方向に間隔を置かれ、それぞれが水平方向に対して垂直な２つの金属製の端部プレートであって一方の端部プレートが前記張出し部材の前記他端部に結合され、他方の端部プレートが前記斜材の前記一端部に結合された２つの端部プレートと、
前記端部プレートの間に水平方向に間隔を置いて各端部プレートに平行に配置された複数のゴムシートであって最外側のゴムシートの一方が前記一方の端部プレートに固定され、最外側のゴムシートの他方が前記他方の端部プレートに固定された複数のゴムシートと、
前記ゴムシートのうち隣接する２つのゴムシートの間に各ゴムシートに平行に配置され、前記隣接する２つのゴムシートのそれぞれに固定された金属製の内部プレートとを有する、請求項１に記載の建物。
【請求項５】
水平方向に間隔を置かれた第１柱及び第２柱と、
一端部が前記第１柱に固定され、該第１柱から水平方向内方へ伸びる第１張出し部材と、
一端部が前記第１張出し部材の他端部に固定された第１ダンパーと、
一端部が前記第２柱に固定され、該第２柱から水平方向内方へ伸びる第２張出し部材であって前記第１張出し部材と異なる高さに位置する第２張出し部材と、
一端部が前記第２張出し部材の他端部に固定された第２ダンパーと、
一端部が前記第１ダンパーの他端部に固定され、他端部が前記第２ダンパーの他端部に固定された斜材とを含む、建物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−２０２０９９（Ｐ２０１２−２０２０９９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７１６９（Ｐ２０１１−６７１６９）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]