(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周柱および外周梁により構成される建物の外周架構にエネルギー吸収機構を組み込んでなるファサード制振架構システムであって、
各階の外周柱と各階の外周梁との柱梁接合部の位置に、該柱梁接合部に作用する鉛直方向の軸力を伝達しつつ水平方向のせん断力により滑りを生じてエネルギーを吸収する摩擦ダンパー機構を介装し、
各階の外周柱を前記摩擦ダンパー機構を介して上下方向に接合するとともに、
前記外周梁を軸方向に相対変位可能な上部梁と下部梁とによる重ね梁として、それら上部梁および下部梁をそれぞれ前記柱梁接合部において接合されている上下の外周柱に対して接合し、
かつ前記外周梁における上部梁と下部梁との間に、前記柱梁接合部に作用する水平方向のせん断力による軸方向の相対変位により変形してエネルギーを吸収する粘弾性ダンパー機構を介装してなることを特徴とするファサード制振架構システム。
【請求項２】
請求項１記載のファサード制振架構システムであって、
各階の外周柱をＰＣａ柱により構成するとともに、各階の外周梁としての重ね梁における上部梁および下部梁を上部ＰＣａ梁と下部ＰＣａ梁とにより構成して、各階のＰＣａ柱の上端部および下端部に対して下部ＰＣａ梁および上部ＰＣａ梁を予め接合して各階単位のＰＣａユニットを構成し、
該ＰＣａユニットを上下に積層して各ＰＣａユニットにおける外周柱どうしを前記摩擦ダンパー機構を介して接合するとともに、各ＰＣａユニットにおける下部ＰＣａ梁と上部ＰＣａ梁との間に前記粘弾性ダンパー機構を介装してなることを特徴とするファサード制振架構システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のファサード制振架構システムであって、
前記外周架構を壁構造の外壁により構成し、前記外周柱および前記外周梁を外壁の一部を兼ねる外周壁柱および外周壁梁として構成してなることを特徴とするファサード制振架構システム。
【請求項４】
外周柱および外周梁により構成される建物の外周架構にエネルギー吸収機構を組み込んでなるファサード制振架構システムであって、
各階の外周柱と各階の外周梁との柱梁接合部の位置に、該柱梁接合部に作用する鉛直方向の軸力を伝達しつつ水平方向のせん断力により滑りを生じてエネルギーを吸収する摩擦ダンパー機構を介装し、
前記外周架構を壁構造の外壁により構成し、前記外周柱および前記外周梁を外壁の一部を兼ねる外周壁柱および外周壁梁として構成してなることを特徴とするファサード制振架構システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の制振構造に係わり、特に外周柱および外周梁により構成される外周架構にエネルギー吸収機構を組み込むファサード制振架構システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建物にダンパーを設置して地震時の振動エネルギーを吸収して耐震性を向上させる制振構造においては、鋼材による構造ダンパーやオイルダンパーを架構内に設置することが一般的であるが、建物内にダンパーの設置スペースを確保し得ることが前提であるし、ダンパーの設置位置については平面計画上の制約を受けることから最適配置することが困難な場合も多い。
そのため、たとえば特許文献１、２に示されるように、建物の外面（ファサード）に各種のダンパー（制振部材）を設置することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４１９４号公報
【特許文献２】特開２００８−１１５５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１，２に示されるようにファサードにダンパーを設置する場合には平面計画上の制約を回避し易いのであるが、その反面、外壁面にたとえば大断面の棒状の制振部材を格子状に設置したり、多数のダンパーを密に配列した状態で設置することから、建物の外観意匠に大きな影響を及ぼすことが不可避であり、その点での制約から広く一般に適用できるものではない。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は外観意匠に影響を及ぼすことなくファサードに対して制振要素を支障なく組み込むことが可能な有効適切な制振システム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】
【０００６】
本発明は、外周柱および外周梁により構成される建物の外周架構にエネルギー吸収機構を組み込んでなるファサード制振架構システムであって、各階の外周柱と各階の外周梁との柱梁接合部の位置に、該柱梁接合部に作用する鉛直方向の軸力を伝達しつつ水平方向のせん断力により滑りを生じてエネルギーを吸収する摩擦ダンパー機構を介装し、各階の外周柱を前記摩擦ダンパー機構を介して上下方向に接合するとともに、前記外周梁を軸方向に相対変位可能な上部梁と下部梁とによる重ね梁として、それら上部梁および下部梁をそれぞれ前記柱梁接合部において接合されている上下の外周柱に対して接合し、かつ前記外周梁における上部梁と下部梁との間に、前記柱梁接合部に作用する水平方向のせん断力による軸方向の相対変位により変形してエネルギーを吸収する粘弾性ダンパー機構を介装してなることを特徴とする。
【０００８】
その場合、各階の外周柱をＰＣａ柱により構成するとともに、各階の外周梁としての重ね梁における上部梁および下部梁を上部ＰＣａ梁と下部ＰＣａ梁とにより構成して、各階のＰＣａ柱の上端部および下端部に対してそれぞれ下部ＰＣａ梁および上部ＰＣａ梁を予め接合して各階単位のＰＣａユニットを構成し、該ＰＣａユニットを上下に積層して各ＰＣａユニットにおける外周柱どうしを前記摩擦ダンパー機構を介して接合するとともに、各ＰＣａユニットにおける下部ＰＣａ梁と上部ＰＣａ梁との間に前記粘弾性ダンパー機構を介装することが好適である。
【０００９】
また、本発明においては、前記外周架構を壁構造の外壁により構成し、前記外周柱および前記外周梁を外壁の一部を兼ねる外周壁柱および外周壁梁として構成することも可能である。
【００１０】
さらに、外周柱および外周梁により構成される建物の外周架構にエネルギー吸収機構を組み込んでなるファサード制振架構システムであって、各階の外周柱と各階の外周梁との柱梁接合部の位置に、該柱梁接合部に作用する鉛直方向の軸力を伝達しつつ水平方向のせん断力により滑りを生じてエネルギーを吸収する摩擦ダンパー機構を介装し、前記外周架構を壁構造の外壁により構成し、前記外周柱および前記外周梁を外壁の一部を兼ねる外周壁柱および外周壁梁として構成してなることも考えられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のファサード制振架構システムによれば、制振要素を外周架構に組み込むので、従来一般の制振構造のように平面計画上の制約を受けることがなく、また特許文献１〜２に示されるようなファサード制振構造のように外観意匠上の制約を受けることもなく、一般的な建物に対して広く適用することが可能である。
そして、外周架構の全体に対して多数の摩擦ダンパー機構を支障なく分散設置できるし、それら摩擦ダンパー機構を応力の大きい柱梁接合部に設置するものであるから、地震エネルギーを外周架構のみで確実かつ効果的に吸収することができ、制振効果を確実かつ充分に得ることができる。
【００１２】
特に、外周架構全体をプレキャスト化することにより、外周架構への制振要素の組み込みが容易であるし、その施工に際しては高度の工業化を実現できて生産性を大きく向上させることができ、プレキャスト化による生産システムと耐震設計を統合した合理的な構造システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のファサード制振架構システムの一実施形態を示すもので、外周架構の概要を示す立面斜視図である
【図２】同、平面図である。
【図３】同、要部（図１におけるIII部）の拡大図である。
【図４】同、外周架構の変形例（壁構造への適用例）を示す図である。
【図５】同、平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のファサード制振架構システムの一実施形態を図１〜図３に示す。これは、図２に示すように平面形状が矩形の中高層建物への適用例であって、その主架構としての鉄筋コンクリート造の外周架構１に対して制振要素としての摩擦ダンパー機構Ａと粘弾性ダンパー機構Ｂを組み込んだことを主眼とするものである。
【００１５】
本実施形態における外周架構１は、図１および図２に示されるように外周柱２と外周梁３とが剛接合されたラーメン架構を基本とするものであるが、より具体的には、図３（ａ）に示すように、各階の外周柱２が柱梁接合部において摩擦ダンパー機構Ａを介して上下に接合され、かつ各階の外周梁３が軸方向（水平方向）に相対変位可能な上部梁３ａと下部梁３ｂとが粘弾性ダンパー機構Ｂを介して上下２段に重ねられた重ね梁として構成されていて、それら上部梁３ａおよび下部梁３ｂとがそれぞれ柱梁接合部において外周柱２に対して剛接合されて外周架構１の全体を構成している。
なお、各階の外周柱２の間に摩擦ダンパー機構Ａを介装し、各階の外周梁３を粘弾性ダンパー機構を介装した重ね梁とするとはいえ、それら外周柱２および外周梁３は建物の主架構としての外周架構１を構成するための構造要素として支障なく機能するように所望の耐力と変形性能を有するものとして設計されることはいうまでもない。
【００１６】
上記の摩擦ダンパー機構Ａは、各階の外周柱２の間に鋼板ａが挟持された構成とされ、柱梁接合部に作用する上下方向の軸力を鋼板ａを介して伝達しつつ水平方向のせん断力が所定値を超えた際には滑りが生じてその際の摩擦抵抗力により振動エネルギーを効果的に吸収し得るものであり、かつ鋼板ａの面積および表面粗度の調整により所望の滑り耐力を任意に設定できるものである。
なお、摩擦ダンパー機構Ａの構成としては上記のように鋼板ａを挟持することに代えてたとえばモルタルを介装することでも良く、それによっても同様に機能させることができる。
【００１７】
また、上記の粘弾性ダンパー機構Ｂは、外周梁３における上部梁３ａと下部梁３ｂとの間に各種の粘弾性体ｂが挟持された構成とされ、それら上部梁３ａと下部梁３ｂとの間に軸方向（水平方向）の相対変位が生じた際に粘弾性体ｂの変形により振動エネルギーを吸収するものであり、粘弾性体ｂの素材や厚み、面積の調整により外周架構１全体の水平変位が過大にならないように制御することが可能なものである。
但し、上記の摩擦ダンパー機構Ａのみで充分な制振効果が得られ、かつ過大な変位が生じる懸念がない場合には、この粘弾性ダンパー機構Ｂは必ずしも設けることはなく省略しても差し支えない。
【００１８】
上記の外周架構１は現場打ちの鉄筋コンクリート造とすることも可能ではあるが、特にプレキャストコンクリート工法により構築することが好ましく、本実施形態では各階の外周柱２を柱筋（主筋および帯筋）を内蔵するＰＣａ柱により構成するとともに、各階の外周梁３としての重ね梁における上部梁３ａおよび下部梁３ｂをいずれも梁筋（主筋および肋筋）を内蔵する上部ＰＣａ梁と下部ＰＣａ梁とにより構成している。
そして、図３に示されるように、各階のＰＣａ柱（外周柱２）の下端部に対して下階の上部ＰＣａ梁（上部梁３ａ）を予め接合するとともに、そのＰＣａ柱（外周柱２）の上端部に対して上階の下部ＰＣａ梁（下部梁３ｂ）予め接合しておくことにより、各階を単位とするＰＣａユニット５を構成し、それらＰＣａユニット５を上下に順次積層することで外周架構１の全体を構築するようにしている。
【００１９】
この場合、各階のＰＣａユニット５どうしの接合は、上下のＰＣａユニット５の間に上記の摩擦ダンパー機構Ａを構成するための鋼板ａ（あるいはモルタル）と粘弾性ダンパー機構Ｂを構成するための粘弾性体ｂを介装したうえで、ＰＣａ柱（外周柱２）の柱主筋どうしを適宜の継手を介して接合することで行えば良い。
【００２０】
なお、そのようにして構築される外周架構１の内側には各階の床架構４を構築するが、その床架構４としてはたとえば図３（ｂ），（ｃ）に示すように無梁のフラットプレートにより構成し、それを外周梁３における上部梁３ａ（あるいは下部梁３ｂ）に対して接合すれば良い。
【００２１】
本発明のファサード制振架構システムによれば、外周架構１に対して制振要素を組み込むので、従来一般の制振構造のように建物内に各種のダンパーを多数設置するためのスペースを確保する必要がなく、したがって平面計画上の制約を受けることがない。
また、特許文献１〜２に示されるようなファサード制振構造では外壁の外側に制振部材を付加するものであることから外観意匠上の制約を受けることが不可避であるが、本発明では外周架構１自体に制振要素を組み込むことから外観上は水平目地を設けるだけで充分であり、したがって外観意匠上の制約を受けることは殆どなく一般的な建物に対して広く適用することが可能である。
勿論、本発明における制振要素としての摩擦ダンパー機構Ａおよび粘弾性ダンパー機構Ｂは、いずれも単なる鋼板ａ（あるいはモルタル）と単なる粘弾性体ｂを単に挟持するだけで構成することが可能であるから、それ自体はさしたるコストを要するものではないし、外周架構１に対して何ら面倒な手間なく支障なく組み込むことができるものである。
【００２２】
そして、本発明では外周架構１の全体に対して制振要素としての多数の摩擦ダンパー機構Ａと、必要に応じてさらに多数の粘弾性ダンパー機構Ｂを外周架構１の全体に分散設置できるし、それら摩擦ダンパー機構Ａおよび粘弾性ダンパー機構Ｂはいずれも応力の大きい柱梁接合部および外周梁３の断面性方向の中央近傍に設置するものであるから、地震エネルギーをこの外周架構１のみで確実かつ効果的に吸収できるものである。
したがって本発明のファサード制振架構システムの採用により、内部架構は外周架構１とは独立させてほぼ長期設計とすることで充分であり、その結果、上記のように内部架構としての床架構４を無梁のフラットプレートにより構成することも可能であるし、建物内の大スパン化が可能であるので内部柱を省略して無梁無柱の大空間を確保することも可能となる。
【００２３】
しかも、上記実施形態のように外周架構１全体をＰＣａ化し、可能であればさらに床架構４も予め一体化した高度のＰＣａ化工法を採用することにより、高度の工業化工法を実現できて在来工法に比べて生産性を大きく向上させることができる。
そしてその場合には、従来一般のＰＣａ工法を基本としてそのウェットジョイント部に対して摩擦ダンパー機構Ａと粘弾性ダンパー機構Ｂを介装していくだけで従来工法をほぼそのまま採用できるから、本発明システムはＰＣａ化による生産システムと耐震設計を統合した合理的な構造システムを実現できるものであり、中高層程度のＲＣ造建物を対象とする制振システムおよび施工システムとして極めて有効である。
【００２４】
なお、上記実施形態のように外周架構１を外周柱２と外周梁３とによるラーメン架構による構造とすることに代えて、図４に示すように外周架構を高剛性の外壁を主体とする壁構造とすることも考えられ、その場合には外壁全体をＰＣａ板により構成することが好ましい。
そして、その場合には、図４に破線で示すように、上記実施形態における外周柱２および外周梁３をそれぞれ外壁の一部を兼ねる外周壁柱および外周壁梁として設定して、上記実施形態の場合と同様にそれらの間に摩擦ダンパー機構Ａや粘弾性ダンパー機構Ｂを介装すれば良い。
【符号の説明】
【００２５】
１  外周架構
２  外周柱（外周ＰＣａ柱）
３  外周梁（重ね梁）
３ａ  上部梁（上部ＰＣａ梁）
３ｂ  下部梁（下部ＰＣａ梁）
４  床架構（フラットプレート）
５  ＰＣａユニット
Ａ  摩擦ダンパー機構
ａ  鋼板
Ｂ  粘弾性ダンパー機構
ｂ  粘弾性体
【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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