(57)【要約】【課題】構造的に単純にして明快でありながら高層ないし超高層建物における変形を充分に抑制しうる有効適切な制震架構を提供する。【解決手段】高層ないし超高層建物を対象とする制震架構であって、曲げ変形よりもせん断変形が卓越する下層部にはコア周部架構にダンパー４を設置し、せん断変形よりも曲げ変形が卓越する上層部には外周部架構にダンパー５を設置する。下層部のコア周部架構に設置するダンパー４を鋼材系ブレースダンパーとし、上層部の外周部架構に設置するダンパー５を粘性系間柱ダンパーとすることが好適である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高層ないし超高層建物を対象とする制震架構であって、
曲げ変形よりもせん断変形が卓越する下層部にはコア周部架構にダンパーを設置し、せん断変形よりも曲げ変形が卓越する上層部には外周部架構にダンパーを設置してなることを特徴とする制震架構。
【請求項２】
請求項１記載の制震架構であって、下層部のコア周部架構に設置するダンパーを鋼材系ブレースダンパーとし、上層部の外周部架構に設置するダンパーを粘性系間柱ダンパーとしてなることを特徴とする制震架構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高層ないし超高層建物を対象とする制震架構に関する。
【背景技術】
【０００２】
高層ないし超高層建物において地震時の変形を抑制するために各階にダンパーを設置して制震架構とする場合、ダンパーを全階にわたってコア部に集中配置することが一般的であり、その一例を図５に示す。
図５は高層建物の架構の模式図であって、図中の符号１は柱、符号２は梁である。また、(ａ)は各階の架構を示し、（ｂ）は外周部の架構を示し、（ｃ）はコア周部の架構を示している。図示例は（ａ）に示すように各階の平面形状が３スパン×３スパンの正方形状であって、その中央部の１スパン×１スパンをコア部３とし、（ｃ）に示すようにそのコア部３の周囲（コア周部）の架構に全層にわたってダンパー４を設置している。
このような場合にコア周部の架構に設置するダンパー４としては、層間変形により作動する鋼材系のブレースダンパーを用いることが最も一般的である。
【０００３】
ところで、高層ないし超高層建物においては地震時にコア周部の架構にせん断力が集中することから、上記のようにコア周部の架構にダンパー４を集中配置することはそれなりに有効ではあるが、特に棟状比が高い高層建物においては上層部における変形がせん断変形よりも曲げ変形が卓越する場合があり、その場合には上層部のコア周部架構に設置したダンパー４はさして有効に機能せず、したがって建物全体の曲げ変形の抑制が難しくなる場合がある。
【０００４】
そのため、たとえば特許文献１には、高層建物におけるコア周部架構と外周部架構とを構造的に切り離したうえで、コア頂部に高剛性のトップガーダーを設けて、その端部と外周部架構との間に鉛直方向に作動するダンパーを設けることにより、コア部の曲げ変形を抑制するという制震構造物についての提案がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２６７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示される制震構造物では、コア周部架構と外周部架構とを構造的に切り離すことが前提であるばかりでなく、充分に高剛性したがって必然的に大断面・大重量となるトップガーダーを建物頂部に設けなければならず、しかもダンパー反力を外周部架構の柱により受けることから外周柱の軸耐力を充分に大きくしなければならないものである。
したがって、その制震構造物では結局のところ架構全体が高剛性化することにもなり、また架構構体が極めて複雑であってその挙動が必ずしも明確ではないので設計も容易ではなく、以上のことからそのような極めて特殊な制震構造物は現実的ではなく普及するに至っていない。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は構造的に単純にして明快でありながら高層ないし超高層建物における変形を充分に抑制しうる有効適切な制震架構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】
【０００８】
本発明は高層ないし超高層建物を対象とする制震架構であって、曲げ変形よりもせん断変形が卓越する下層部にはコア周部架構にダンパーを設置し、せん断変形よりも曲げ変形が卓越する上層部には外周部架構にダンパーを設置してなることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、下層部のコア周部架構に設置するダンパーを鋼材系ブレースダンパーとし、上層部の外周部架構に設置するダンパーを粘性系間柱ダンパーとすることが好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の制震架構は、下層部と上層部に対してそれぞれダンパーを適正配置することにより、特に棟状比の高い高層ないし超高層の建物の全体の曲げ変形を有効に抑制できてその耐震性能を充分に向上させることができる。しかも、従来一般の制震架構に比べてダンパーの総数や総容量を特に増大させることなく制震効果を大きく向上させることができるばかりか、場合によっては下層部に設置するダンパー容量を従来よりも削減することも可能であり、したがって従来一般の制震架構に比較してコスト的にも有利であって極めて合理的にして有効な制震架構を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の制震架構の実施形態を示す図である。
【図２】同、効果を示すための図である。
【図３】同、他の実施形態を示す図である。
【図４】同、さらに他の実施形態を示す図である。
【図５】従来一般の制震架構を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に本発明の制震架構の一実施形態を示す。これは図５に示したものと同様の形態の高層建物、すなわち各層が３スパン×３スパンとされてその中央部の１スパン×１スパンがコア部３とされた高層建物への適用例であって、下層部には（ｂ），（ｄ）に示されるように従来と同様にコア周部架構にダンパー４を設置しているが、上層部では（ａ），（ｃ）に示すようにコア周部架構へのダンパー４の設置を省略してそれに代えて外周部架構にダンパー５を設置している。
この場合、コア周部架構にダンパー４を設置する下層部とは、地震時の変形が従来と同様に曲げ変形よりもせん断変形が卓越している層であり、外周部架構にダンパー５を設置する上層部とは、下層部とは逆にせん断変形よりも曲げ変形が卓越している層であり、その境界は建物の棟状比や架構全体の剛性により自ずと決定されるものである。
【００１３】
下層部および上層部に設けるダンパー４、５としてはそれぞれ所望の制震効果が得られるものであれば特にその形式や種類を問わないが、下層部のコア周部架構に設置するダンパー４としては従来よりそこに設置されることが一般的である鋼材系のブレースダンパーが好適に採用可能である。
一方、上層部の外周部架構に設置するダンパー５としては、最大変形時の反力が小さいことが好ましく、また眺望を阻害しないものであることが望まれることから、間柱の形態の粘性系ダンパーが好適に採用可能である。
【００１４】
上記のようにせん断変形が卓越する下層部にはコア周部にダンパー４を設置することにより、従来一般の制震架構と同様にそのダンパー４が下層部において顕著に生じるせん断変形により効率的に作動して優れた制震効果が得られる。
一方、上層部のコア周部架構ではせん断変形よりも曲げ変形が卓越することからそこにダンパー４を設置してもさして有効ではないが、上層部の外周部架構におけるせん断変形はコア周部でのせん断変形に比べて大きくなることが通常であり、したがって上層部ではコア周部架構にダンパー４を設置することに代えて外周部架構にダンパー５を設置することによりそのダンパー５を有効に作動させ得て上層部での変形を有効に抑制でき、上層部においても優れた制震効果が得られる。
【００１５】
すなわち、本実施形態の制震架構は下層部と上層部に対してそれぞれダンパー４，５を適正配置することにより、特に棟状比の高い高層ないし超高層の建物の全体の曲げ変形を有効に抑制できてその耐震性能を充分に向上させることができるものである。
そして、本発明は有効性の低い位置へのダンパー４の設置を省略し、それに代えてより有効な位置にダンパー５を設置するものであるから、従来一般の制震架構に比べてダンパーの総数や総容量を特に増大させることなく制震効果を大きく向上させることができるばかりか、場合によっては下層部に設置するダンパー容量を従来よりも削減することも可能であり、したがって従来一般の制震架構に比較してコスト的にも有利であって極めて合理的にして有効な制震架構を実現し得るものである。
【００１６】
本実施形態の制震架構の効果を実証するための解析事例を図２に示す。これは図１に示したように各階が３スパン×３スパンの40階建ての超高層建物を対象としたもので、各階の1辺の長さが38.4m、階高は1Fが5m、2F以上の一般階が4m、重量は0.6t/m2と想定している。入力地震動はセンター波レベル２とした。
ケース１およびケース２は比較例であって、ケース１は図５に示した従来の制震架構の場合（コア周部にのみ全層にわたってブレースダンパーを設置したもの）、ケース２はケース１におけるダンパー容量を２倍（ダンパー板厚を２倍）にしたものである。
ケース３が上記実施形態として示した本発明の制震架構の場合であり、1〜20階のコア周部架構にケース１と同様のブレースダンパーを設置し、21〜40階の外周部架構に図１（ａ）に示すパターンで間柱型の粘性ダンパーを設置したものである。
【００１７】
各ケースにおける層間変形を図２に示す。比較例のケース１では下層部に設置したブレースダンパーによって応答は概ね層間変形角にして1/100以下となっているが、同じく比較例のケース２ではダンパー容量を２倍にしたにも拘わらず全く効果がないばかりか寧ろ低下しており、これにより単にコア周部にのみダンパーを設置することではその効果に自ずと限界があることが分かる。
それに対し、本発明のケース３では上層部においてはコア周部架構に代えて外周部架構に粘性ダンパーを設置することにより、特に上層部での応答がケース１，２のいずれもよりも大きく低減しており、本発明の有効性が実証されている。
【００１８】
以上で本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで一例に過ぎないし、図１も本発明による架構を単に模式的に示したものに過ぎず、本発明の制震架構におけるダンパーの具体的な配置計画やダンパーの形式、容量その他の諸元は、建物全体の構造や形式、平面形状、コア部の位置や平面形状、要求される制震性能等の諸条件を考慮して所望の制震効果が得られるように最適設計すれば良い。
【００１９】
たとえば、図３に示すように中高層程度の建物の場合には外周部架構に設けるダンパー５を最上層の数層程度（図では３層）に設けることで充分な場合がある。
また、上記実施形態では上層部の柱の間に間柱ダンパーを設置した場合を例示したが、図４に示すように外周部架構が比較的短スパンとされている場合には最上層部の柱の一部を省略してそこに間柱型のダンパー５を設置することも可能である。
勿論、上記の各ダンパー４，５を適正配置することに加えて、必要であれば要所にブレースその他の耐震要素を適宜配置することは差し支えない。
【符号の説明】
【００２０】
１  柱
２  梁
３  コア部
４  ダンパー（下層部のコア周部架構に設置）
５  ダンパー（上層部の外周部架構に設置）
【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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