JP4884914B2 - ユニット建物の制振装置設置構造 - Google Patents

Description

本発明は、ユニット建物の制振装置設置構造にかかり、特に、ユニット建築物の揺れを低減させるユニット建物の制振装置設置構造に関する。

建築物の地震、強風等による揺れを低減させる技術として制振工法がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１―２００４８７号公報

ユニット建物に制振装置を設置する場合、通常は一層の柱梁架構面内（一つの層の上大梁と下大梁の間）に設置することが一般的である。

ユニット工法の一層の柱梁架構面内に制振装置を設置する場合、制振装置からの反力が建物に入力する為、制振装置が取り付けられる部材、即ち、床大梁、天井大梁を大きくしたり、床大梁、天井大梁に縦材等の補強部材が必要となり、通常の部材をそのまま利用することができない問題がある。

これは、制振装置が、建物の揺れを減衰させる為、変形、速度等に関係して減衰力を発生する結果として、取り付け部分（床大梁、天井大梁）には、反力が働く。梁部材は、材軸方向以外から部分的に力が働くことを想定して設計されない為、制振装置の取付部分に床大梁と天井大梁とを連結する縦材等の補強部材が必要となる。

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、補強部材を削減可能となるユニット建物の制振装置設置構造の提供を目的とする。

請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造は、基礎の上部に配置され、複数のユニットを積層したユニット建物と、前記ユニット建物の上階の床梁と前記床梁に隣接する下階の天井梁との間で力の伝達を行う伝達手段と、一端側が前記伝達手段に連結され、他端側が前記ユニット建物が揺れた際に前記伝達手段とは相対変位する部位に連結され、前記伝達手段と前記相対変位する前記基礎との間の相対変位を抑制するように入力した力を吸収する制振手段と、を有することを特徴としている。

次に、請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造の作用を説明する。

地震、強風等によりユニット建物に揺れが生じると、基礎と、床梁及び天井梁との間に、水平方向の相対変位が生じるが、ユニット建物の上階の床梁とこの床梁に隣接する下階の天井梁との間で力の伝達を行う伝達手段に、制振手段の一端側が連結され、制振装置の他端側がユニット建物が揺れた際に伝達手段とは相対変位する基礎に連結されているので、該相対変位は制振手段によって抑制され、その結果、ユニット建物の揺れが低減される。制振手段の他端側が強固な基礎に連結されるので、高い制振効果が得られる。

従来技術では、制振装置からの反力を受けるために、床梁と天井梁とを連結する大きな縦材のような特別な補強部材を必要としていたが、請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造では、制振装置の一端側をユニット建物の上階の床梁とこの床梁に隣接する下階の天井梁との間で力の伝達を行う伝達手段に連結したので、制振装置の一端側を前述した大きな縦材のような特別な補強部材を梁部材に取り付ける必要が無く経済的である。

また、伝達手段を設けたことで床梁と天井梁とが力学的に見て一体化したことになり、揺れが生じたときに大きな反力を得ることができ、反力が床梁及び天井梁に直接伝播されるので、高い制振効果が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造において、前記制振手段は、圧縮加力時よりも引張加力時の抵抗力が大きく、前記伝達手段は、前記床梁に前記制振手段の前記一端側を取り付ける取付部材と、前記床梁と前記天井梁との間に配置されて前記床梁と前記天井梁とに接触するスペーサとを備えている、ことを特徴としている。

次に、請求項２に記載のユニット建物の制振装置設置構造の作用を説明する。

圧縮加力時よりも引張加力時の抵抗力が大きい制振手段を用い、床梁に取付部材を介して制振手段の一端側を取り付けた場合において、地震、強風等によりユニット建物に揺れが生じ、該制振手段に引張加力が作用すると、床梁は制振手段から力を受け、床梁と天井梁との間に配置されたスペーサが床梁で受けた力を天井梁に伝播し、この力を床梁と天井梁の両方で受け止めることできる。このため、反力の減衰が抑えられ、高い制振効果が得られる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造において、前記伝達手段は、前記床梁の側面と前記天井梁の側面とを連結する板材を有する、ことを特徴としている。

次に、請求項３に記載のユニット建物の制振装置設置構造の作用を説明する。

請求項３に記載のユニット建物の制振装置設置構造では、床梁の側面と天井梁の側面とを連結する板材が、床梁と天井梁との間で力の伝達を行う。板材は、床梁の側面と天井梁の側面とを連結するのみの大きさで良いため、使用材料が少なくてすむ。

以上説明したように本発明のユニット建物の制振装置設置構造によれば、ユニット建物の揺れを抑えることができると共に、従来必要とされた縦材のような特別で、かつ大きな補強部材を削減することができる。

［第１の実施形態］
以下、図１〜図７を用いて、本発明に係るユニット建物の制振装置設置構造の第１の実施形態について説明する。

（本実施形態に係るユニット建物の全体構成）
図１に示すように、本実施形態に係るユニット建物１０は、８個の建物ユニット６０によって構成されている。

なお、説明の便宜上、建物ユニット６０の各部材に名称付けをしておく。建物ユニット６０は、４本の柱３２と、互いに平行に配置された長短二組の天井大梁４２、４４と、これらの天井大梁４２、４４に対して上下に平行に配置された長短二組の床大梁５２、５４とを備えており、梁の端部を天井と床の仕口に溶接することによりラーメン構造として構成されている。但し、ユニット構成は上記に限られることなく、他の箱形の架構構造としてもよい。

建物ユニット６０は、矩形枠状に組まれた天井フレーム６２と床フレーム６４とを備えており、これらの間に４本の柱３２が立設される構成となっている。天井フレーム６２は四隅に天井仕口部（柱）６６を備えており、この天井仕口部６６に長さが異なる天井大梁４２、４４の長手方向の端部が溶接されている。

同様に、床フレーム６４は四隅に床仕口部（柱）６８を備えており、この床仕口部６８に長さが異なる床大梁５２、５４の長手方向の端部が溶接されている。

そして、上下に対向して配置された天井仕口部６６と床仕口部６８との間に、柱３２の上下端部が溶接により剛接合されて及びボルトにより仮固定されて建物ユニット６０が構成される。

ユニット建物１０の一階部分１０Ａは、合計４個の建物ユニット６０によって構成されている。なお、４個の建物ユニット６０は隣接して配置されているが、図面を見易くするために桁方向（矢印Ａ方向）に隣り合う建物ユニット６０を離して描いている。

上記４個の建物ユニット６０が隣接して配置された状態では、二組の対向する天井大梁４４の間に妻方向（矢印Ｂ方向）を長手方向とする隙間４６が形成されている。

二階部分１０Ｂも一階部分１０Ａと同様に構成されている。そして、かかる建物ユニット６０が４個隣接して配置された状態では、二組の対向する床大梁５４の間に妻方向を長手方向とする隙間５６が形成されている。

（制振装置設置構造）
次に、本実施形態の制振装置設置構造の要部について詳細に説明する。

図２、及び図３に示すように、一階部分１０Ａの隙間４６、及び二階部分１０Ｂの隙間５６にはブラケット１２が挿入されている。ブラケット１２は、互いに平行とされた一対の連結鋼板１４を備え、一方の連結鋼板１４の中央部分と他方の連結鋼板１４の中央部とが鋼製の丸棒１８で連結されている。

図４に示すように、連結鋼板１４には、４個の取付孔（図４では図示せず。）が形成されており、この取付孔を挿通させたボルト２０を、１階の天井大梁４４の側面と２階の床大梁５４の側面に各々形成したネジ孔（図４では図示せず。）に螺合させることで天井大梁４４と床大梁５４とを連結している。本実施形態では、ブラケット１２を床大梁５４及び天井大梁４４にボルト止めしたが、溶接等の他の方法で固定しても良い。

なお、建物ユニット６０を輸送する際には、図４の２点差線で示すように、天井大梁４４の上面よりも上方にブラケット１２が突出しないようにブラケット１２を寝かせ、天井大梁４４の側面に１本のボルト２０で固定しておくことができる。

桁方向に隣り合う２つの建物ユニット６０の間には、図２に示すように、２つのダンパ２２が配設されている。なお、本実施形態のダンパ２２は、自動車のサスペンションに用いられる所謂ショックアブソーバであり、大量生産により安価に製造されているものである。また、自動車のサスペンションに用いられているこのダンパ２２は、圧縮時の減衰力よりも引張時の減衰力が大きく設定されているものである。

図３、及び図４に示すように、ブラケット１２の丸棒１８は、ダンパ２２のピストンロッド１２Ａの先端に取り付けられている軸受け２４の孔２４Ａに挿入されている。これにより、ダンパ２２とブラケット１２とが連結されている。

図２に示すように、ダンパ２２のシリンダ２４Ｂには、延長ロッド２６が取り付けられており、図５に示すように、延長ロッド２６の先端にはピン受け２８が取り付けられている。

図５、及び図６に示すように、基礎１６には、ピン付きアンカー３０が固定されている。ピン付きアンカー３０は、軸部３０Ａと、軸部３０Ａの端部に一体的に取り付けられるピン取付部３０Ｂを備えている。軸部３０Ａは、基礎１６に形成された穴３４に挿入され、穴３４にグラウド材３６を注入することで基礎１６に対して強固に固定されている。

ピン取付部３０Ｂは、コ字状の本体３０Ｂａと、本体３０Ｂａに固着されたピン３０Ｂｂとを備えている。ここで、ダンパ２２のピン受け２８の孔２８Ａに、ピン付きアンカー３０のピン３０Ｂｂが挿入されており、これにより、ダンパ２２がピン付きアンカー３０を介して基礎１６に連結されている。

図２に示すように、ピン付きアンカー３０は、建物ユニット６０の妻方向中央部分に設けられている。図２において、図面左側のダンパ２２と連結されるブラケット１２は、天井大梁４４、及び床大梁５４の図面左側の端部付近に取り付けられ、図面右側のダンパ２２と連結されるブラケット１２は、天井大梁４４、及び床大梁５４の図面右側の端部付近に取り付けられ、これにより、各ダンパ２２は、鉛直方向に対して傾斜配置されることになる。

図５に示すように、一階の床大梁５２の側面には、ピン３８が取り付けられており、建物ユニット６０を輸送する際に、ダンパ２２の延長ロッド２６のピン受け２８の孔２８Ａにピン３８を挿通することで、ダンパ２２の延長ロッド２６を仮固定することが出来る。なお、ピン３８の代わりにネジ孔を形成し、ボルトでピン受け２８を仮固定しても良い。

なお、図１では、ブラケット１２、及びダンパ２２の図示を省略しているが、妻方向（矢印Ｂ方向）に隣り合う１階の建物ユニット６０の間にも、ブラケット１２、及びダンパ２２同様に配置されている。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

地震、強風等によりユニット建物１０が妻方向に揺れが生じ、例えば図２に示すように、天井大梁４４、及び床大梁５４が矢印Ｓ方向に変位した場合、建物ユニット６０における矢印Ｓ方向側のダンパ２２に引張力が作用し、矢印Ｓ方向側とは反対側のダンパ２２には圧縮力が作用する。本実施形態のダンパ２２は、引張時の抵抗力が大きく設定されているので、該変位は引張力が作用する矢印Ｓ方向側のダンパ２２によって抑制される。

このユニット建物１０では、床大梁５４と天井大梁４４とをブラケット１２で連結したので、ダンパ２２の一端側は床大梁５４と天井大梁４４の両方の梁（合成梁）に支持されたこととなり、床大梁５４及び天井大梁４４の変形は極めて少なく、揺れが生じた際に大きな反力を得ることができる。さらに、ダンパ２２の他端側は強固な基礎１６に連結されており、ダンパ２２の一端側は上述したように床大梁５４及び天井大梁４４に連結されるので、ダンパ２２の振動減衰作用が効果的に発揮され、高い制振効果が得られる。

また、ダンパ２２の一端をブラケット１２に連結し、ダンパ２２の他端を基礎１６に連結しており、床梁と天井梁とを連結する大きな縦材のような特別な補強部材を用いていないので、従来のユニット建物に対し経済的である。

なお、天井大梁４４、及び床大梁５４が矢印Ｓ方向とは反対方向に変位した場合、矢印Ｓ方向側とは反対側のダンパ２２に引張力が作用し、該変位は矢印Ｓ方向側とは反対側のダンパ２２によって抑制される。また、ユニット建物１０が桁方向に揺れた場合には、妻方向に隣接する建物ユニット６０の間に配置されたダンパ２２が同様にして変位を抑制する。

このようにして、ユニット建物１０の揺れは効果的に抑えられる。

本実施形態のユニット建物１０では、ダンパ２２の下端側を基礎１６に直付けしているので、床大梁部材に補強が必要なく、通常の梁部材を利用でき経済的である。さらに、ダンパ２２の上端側を１階の天井大梁４４と２階の床大梁５４をブラケット１２で連結した、いわゆる合成梁に連結したことにより、天井大梁４４、及び床大梁５４の梁部材そのものを補強する必要がなく、通常の梁部材を利用でき経済的である。

また、１階の天井大梁４４と２階の床大梁５４を連結するブラケット１２にダンパ２２を連結しているので、揺れが生じたときに大きな反力を得ることができ、従来例の縦材のような補強部材の変形等による反力の減衰が抑えられ、ダンパ２２により高い制振効果が得られる。

なお、ブラケット１２、及びダンパ２２は、工場で１階の建物ユニット６０に仮止めしておくことが好ましい。このとき、ブラケット１２は、図４の２点鎖線で示すように一方の床大梁５４の側面に仮止めし、ダンパ２２のピン受け２８は、床大梁５４のピン３８を挿入して仮止めすれば良い。

なお、本実施形態では、ブラケット１２を隣り合う２つの建物ユニット６０の間に配置固定してダンパ２２と連結したが、図７に示すように外壁側の天井大梁４４と床大梁５４に図７に示すような一方の連結鋼板１４を省略したブラケット１２を取り付け、このブラケット１２にダンパ２２を連結しても良い。この場合、軸受け２４が丸棒１８から外れないように、丸棒１８に雌ネジを形成し、この雌ネジに鍔付きのボルト５０を取り付けても良い。

また、図示はしないが、ブラケット１２、及びダンパ２２は、外壁の内面側に配置しても良い。

本実施形態では、ダンパ２２に自動車のサスペンションに用いるショックアブソーバを用いたが、本発明はこれに限らず、伸び方向、及び縮み方向の減衰力が同じに設定されたダンパを用いても良く、オイルダンパ、粘弾性ダンパ等の他の構成のダンパを用いても良い。
［第２の実施形態］
次に、図８及び図９を用いて、本発明に係るユニット建物の制振装置設置構造の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

図８、及び図９に示すように、本実施形態のユニット建物１０では、第１の実施形態で用いたブラケット１２の代わりに、ダンパ取付金具４０、及び鋼板製のスペーサ４８が用いられている。

ダンパ取付金具４０は、２階の床大梁５４の側面に取り付けられる鋼板製のベース板４０Ａと、ベース板４０Ａの中央に溶接等で固着された鋼製の軸４０Ｂを備えている。なお、ベース板４０Ａは、ボルト２０にて床大梁５４の側面に固定される。

この軸４０Ｂは、ダンパ２２のピストンロッド１２Ａの軸受け２４の孔２４Ａに挿入されている。

一方、スペーサ４８は、１階の天井大梁４４と２階の床大梁５４との双方に密着するように天井大梁４４と床大梁５４との間に配置されている。なお、スペーサ４８は、天井大梁４４、及び床大梁５４の何れかに固定しておくことが好ましい。

また、スペーサ４８の配置位置は、ダンパ取付金具４０の近傍が好ましい。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。

地震、強風等によりユニット建物１０に揺れが生じ、ダンパ２２に引張力が作用すると、ダンパ２２に大きな抵抗力が生じることで床大梁５４は下向きに大きな力を受けるが、この力はスペーサ４８を介して下方の天井大梁４４に伝播し、床大梁５４と天井大梁４４の両方で受け止められることになる。このため、反力の減衰が抑えられ、高い制振効果が得られる。

本実施形態では、１階と２階の間に小型のスペーサ４８を設置することで２階の床大梁５４から１階の天井大梁４４に力が伝達されるようになり、ベース板４０Ａは、第１の実施形態のブラケット１２の連結鋼板１４よりも小さくすことができ、経済的である。

なお、ダンパ２２に圧縮力が作用した場合には、圧縮力が作用した際の反力は引張力が作用したときの反力よりも小さいので、床大梁５４、スペーサ４８、及び天井大梁４４の３者を互いに固定する必要はなく、該反力は床大梁５４のみで受け止めても問題ない。
［その他の実施形態］
（１） 上記実施形態では、ユニット建物１０が２階建てであったが、ユニット建物１０は３階以上であっても良い。例えば、ユニット建物１０が３階の場合、２階の天井大梁４４と３階の床大梁５４とを連結するようにブラケット１２を取り付け、このブラケット１２にダンパ２２の上端を連結しても良い。
（２） ユニット建物１０が３階以上の場合、図１０に示すように、１階部分以外にもダンパ２２を取り付けるようにしても良い。
（３） ユニット建物１０が３階以上の場合で、第２の実施形態で説明したようなダンパ取付金具４０、及びスペーサ４８を用いる場合には、図１１に示すようにダンパ取付金具４０、及びスペーサ４８を取り付ければ良い（請求項４に対応する実施形態）。

上記（２），（３）の何れの場合も、梁部材に対して、縦材等の補強を必要とせず、経済的である。

ユニット建物の分解斜視図である。 建物ユニットの側面図である。 １，２階間の床大梁及び天井大梁付近の縦断面図である。 ブラケットの正面図である。 ピン付きアンカー部分の正面図である。 ピン付きアンカー部分の側面図である。 １，２階間の外壁側の床大梁及び天井大梁付近の縦断面図である。 第２の実施形態に係るブラケットの正面図である。 第２の実施形態に係る１，２階間の床大梁及び天井大梁付近の縦断面図である。 その他の実施形態に係る建物ユニットの側面図である。 その他の実施形態に係る建物ユニットの側面図である。

符号の説明

１０ ユニット建物
１０Ａ 一階部分
１０Ｂ 二階部分
１２ ブラケット（伝達手段）
１４ 連結鋼板（板材）
１６ 基礎
２２ ダンパ（制振手段）
３０ ピン付きアンカー
４０ ダンパ取付金具（伝達手段、取付部材）
４２ 天井大梁（天井梁）
４４ 天井大梁（天井梁）
４８ スペーサ（伝達手段）
５２ 床大梁（床梁）
５４ 床大梁（床梁）
６０ 建物ユニット

Claims (3)

1. 基礎の上部に配置され、複数のユニットを積層したユニット建物と、
   前記ユニット建物の上階の床梁と前記床梁に隣接する下階の天井梁との間で力の伝達を行う伝達手段と、
   一端側が前記伝達手段に連結され、他端側が前記ユニット建物が揺れた際に前記伝達手段とは相対変位する前記基礎に連結され、前記伝達手段と前記相対変位する前記基礎との間の相対変位を抑制するように入力した力を吸収する制振手段と、
   を有することを特徴とするユニット建物の制振装置設置構造。
2. 前記制振手段は、圧縮加力時よりも引張加力時の抵抗力が大きく、
   前記伝達手段は、前記床梁に前記制振手段の前記一端側を取り付ける取付部材と、前記床梁と前記天井梁との間に配置されて前記床梁と前記天井梁とに接触するスペーサとを備えている、
   ことを特徴とする請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造。
3. 前記伝達手段は、前記床梁の側面と前記天井梁の側面とを連結する板材を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のユニット建物の制振装置設置構造。

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