(57)【要約】【課題】十分に簡略で合理的な制震構造を提供する。【解決手段】建物の外形輪郭に沿って配置した外周柱１とそれら外周柱間に架設した各階の外周梁２とによるチューブ状の外周架構３の内側に各階の平面架構４を架設してなる制震構造であって、前記外周柱を壁柱により構成して該外周柱の柱脚を基礎に対して剛接合するとともに、前記外周梁を偏平梁により構成し、かつ前記外周柱の頂部に架設される頂部外周梁９に境界梁ダンパーを組み込む。必要に応じて一部の外周梁に境界梁ダンパーを組み込んでも良く、一部の外周柱のみは柱脚を基礎に対してピン接合しても良い。一部の外周柱を低層部において省略して該外周柱を隣接する外周柱から吊り材により吊り支持するか、あるいは該外周柱とその両側に隣接する外周柱およびそれら外周柱間に架設される外周梁とによってフィーレンディール架構を構成すると良い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の外形輪郭に沿って配置した外周柱とそれら外周柱間に架設した各階の外周梁とによるチューブ状の外周架構の内側に各階の平面架構を架設してなる制震構造であって、
前記外周柱を壁柱により構成して該外周柱の柱脚を基礎に対して剛接合するとともに、前記外周梁を偏平梁により構成し、かつ前記外周柱の頂部に架設される頂部外周梁に境界梁ダンパーを組み込んでなることを特徴とする制震構造。
【請求項２】
請求項１記載の制震構造であって、
一部の外周梁を偏平梁とすることに代えて、該外周梁に境界梁ダンパーを組み込んでなることを特徴とする制震構造。
【請求項３】
請求項１または２記載の制震構造であって、
一部の外周柱の柱脚を基礎に対して剛接合することに代えて、該外周柱の柱脚を基礎に対してピン接合してなることを特徴とする制震構造。
【請求項４】
請求項１、２または３記載の制震構造であって、
一部の外周柱を低層部において省略し、該外周柱を隣接する外周柱から吊り材により吊り支持してなることを特徴とする制震構造。
【請求項５】
請求項１、２または３記載の制震構造であって、
一部の外周柱を低層部において省略し、該外周柱とそれに隣接する外周柱およびそれら外周柱間に架設される外周梁とによってフィーレンディール架構を構成してなることを特徴とする制震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物の構造に係わり、特に優れた耐震性能を有する制震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の耐震性能を確保するための構造として特許文献１に示される制振構造が知られている。
これは、建物の外周面の位置に複数の連層耐震壁を立設してそれらの下端部をピン支承としたうえで、連層耐震壁どうしをダンパーとして機能する境界梁により接合することを基本とするものであって、地震時における水平方向のせん断力に対して十分な強度を有するとともに、連層耐震壁の下端部付近の変形性能を確保することで境界梁による十分なエネルギー吸収能力を有することから、建物内の空間の自由度を制限することなく制振性能の向上と居住性の向上を図ることができるものであるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２４７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の制振構造は基本的に優れた耐震性能を有すると考えられるが、全ての連層耐震壁の下端部（柱脚）をピン支承とする点で、また連層耐震壁どうしを接合する全ての梁を境界梁とする点で、建物の架構としては特殊かつ複雑に過ぎる嫌いがあるし、連層耐震壁の下端部をテーパ形状とすることから外観的には一般的な建物には適用し難く、以上のことから広く普及するには至っていない。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は上記従来の制振構造を基本としつつその簡略化と合理化を実現してより現実的で有効適切な制震構造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、建物の外形輪郭に沿って配置した外周柱とそれら外周柱間に架設した各階の外周梁とによるチューブ状の外周架構の内側に各階の平面架構を架設してなる制震構造であって、前記外周柱を壁柱により構成して該外周柱の柱脚を基礎に対して剛接合するとともに、前記外周梁を偏平梁により構成し、かつ前記外周柱の頂部に架設される頂部外周梁に境界梁ダンパーを組み込んでなることを特徴とする。
【０００７】
本発明においては、頂部外周梁にのみ境界梁ダンパーを組み込むことを基本として、各階の外周梁は単なる偏平梁とすることを基本とするが、必要に応じて一部の外周梁を偏平梁とすることに代えてそれにも境界梁ダンパーを組み込むことでも良い。
【０００８】
また、本発明においては全ての外周柱の柱脚を通常のように基礎に対して剛接合することを基本とするが、必要に応じて一部の外周柱のみは柱脚を基礎に対してピン接合するようにしても良い。
【０００９】
さらに、本発明においては一部の外周柱を低層部において省略することが可能であり、その場合には該外周柱を隣接する外周柱から吊り材により吊り支持するか、あるいは該外周柱とそれに隣接する外周柱およびそれら外周柱間に架設される外周梁とによってフィーレンディール架構を構成すると良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の制震構造は、上述した従来の制振構造のように各階にダンパーとしての境界梁を設けるものではなく、また従来構造のように全ての外周柱（従来構造における連層耐震壁に相当）の下端部をテーパ状にしてピン接合とするものでもないので、本発明構造は従来構造に比べて構造的に遙かに単純化、簡略化されたものとなっており、設計的にも施工的にもまたコスト的にも格段に有利なものである。
【００１１】
特に本発明では、各階の外周梁を偏平梁としていることから地震時の曲げ変形に対する曲げ戻し効果が少なく、したがって建物全体を超高層建物と同等程度に長周期化でき、それにより通常建物に比べて地震入力エネルギーを十分に小さくすることができ、そのうえで地震エネルギーを頂部外周梁に組み込んだ少数の境界梁ダンパーによって効果的に吸収することができることから、従来構造のように各階に分散配置した多数の境界梁により振動エネルギーを吸収する場合に比較して遙かに合理的である。勿論、偏平梁の採用により階高を抑えることができるし、外壁部における開口を大きくとれて眺望に優れるものとできる効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の制震構造の実施形態を示すもので、平面架構および外周架構の概要を示すための基準階平面図および立面図である。
【図２】同、平面架構の構成例（小梁による場合）を示す図である。
【図３】同、平面架構の構成例（一方向床版による場合）を示す図である。
【図４】同、境界梁ダンパーを組み込んだ頂部外周梁とその挙動を示す概要図である。
【図５】同、変形例（一部の外周梁に境界梁ダンパーを組み込んだ場合）を示す図である。
【図６】同、変形例（一部の外周柱をピン接合とした場合）を示す図である。
【図７】同、ピン接合部の拡大図である。
【図８】同、外周柱の挙動を示す図である。
【図９】同、変形例（一部の外周柱を低層部で省略した場合）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の制震構造の基本的な実施形態を図１〜図４を参照して説明する。
本実施形態の制震構造は平面形状が矩形の９階建ての建物への適用例であって、この建物の外形輪郭に沿って多数の外周柱１を設置するとともに、それら外周柱１間に各階の外周梁２を架設することによって実質的にチューブ状の外周架構３を構成し、その内側に各階の平面架構４を架設したものとなっている。
本実施形態の制震構造はそれら外周架構３と平面架構４とによってこの建物全体の主要な架構を構成することにより、通常の建物においては建物内部にも設ける必要のある内部柱や内部の大梁を完全に省略ないし大幅に軽減し得るものであり、したがって建物内に実質的に無柱の大空間を確保し得るものである。
【００１４】
外周架構３を構成している外周柱１は、通常の柱よりも幅寸法（外壁面に沿う方向の寸法）が十分に大きくされた壁柱とされ、それらの外周柱１の柱脚が通常の柱と同様に基礎に対して剛接合させることによって各外壁面の位置に所定の間隔をおいて比較的密に立設されている（図示例の場合には、長辺方向に１１本、短辺方向に７本の外周柱１が配列されている）ことにより、図１（ｂ）に示すようにそれら外周柱１の全体によりあたかも外壁が形成されたような外観を呈するものなっている。
【００１５】
上記のように外周柱１が壁柱とされ、かつそれら外周柱１が比較的密に配置されていることから、それら外周柱１間に架設される各階の外周梁２はいずれも比較的短スパンとされており、かつそれら外周梁２は成寸法（高さ寸法）が幅寸法に比べて十分に小さい偏平断面の偏平梁とされている。
【００１６】
一方、外周架構３の内側に設けられる平面架構４は各階の床の位置に設けられてそれ自体が各階の床を構成するものであり、本実施形態ではその平面架構４を図２に示すように小梁５と通常のスラブとにより構成するか、あるいは図３に示すように大版厚の一方向床版６とそれを支持するための少数の梁７とにより構成するものとしている。
いずれの場合も図２〜図３に示すようにコア部８は任意の位置に設けることが可能であって、たとえば（ａ）に示すようにコーナーコアとしたり、（ｂ）に示すように片コアとしたり、（ｃ）に示すようにセンターコアとすれば良く、コア部８の設定位置に応じて小梁５の位置や方向、一方向床版６の割り付けや方向性を最適に設定すれば良い。
【００１７】
そして、本実施形態の制震構造では、上記のように外周柱１の間に架設される各階の外周梁２は単なる偏平梁としていることに加え、外周柱１の頂部に屋上階の梁として架設される頂部外周梁９には境界梁ダンパー９ａを組み込むものとしている。
すなわち、本実施形態における頂部外周梁９は、図４（ａ）に示すようにその両端部９ｂを通常の梁と同等程度の梁成の高剛性のＲＣ造により形成するとともに、それらの間にダンパーとして機能する鋼材（普通鋼あるいは低降伏点鋼）からなる境界梁ダンパー９ａを架設した構成とされている。
したがってこの頂部外周梁９は、（ｂ）に示すように地震時に建物全体が曲げ変形を生じて両側の外周柱１間に上下方向の相対変位が生じた際には、境界梁ダンパー９ａがせん断変形を受けて塑性変形し、それにより振動エネルギーを効果的に吸収して制震効果を発揮するものである。
【００１８】
なお、上記の各構造要素の断面形状や寸法は適宜設計すればよいが、一設計例では、外周柱（壁柱）１の断面は1200mm×600mm程度、外周柱１の柱間隔は2.4m程度、各階の外周梁（偏平梁）２の梁成は300mm程度、頂部外周梁９の梁成は600mm程度であり、頂部外周梁９に組み込む低降伏点鋼からなる境界梁ダンパー９ａはH-400mm×200mm程度である。
また、各階の平面架構４としては、Ｓ造あるいはプレストレスＲＣ造もしくはＰＣａ造の小梁５と通常の現場打ちコンクリートスラブによるもの、あるいはＰＳ内蔵の大版厚の一方向床版６によるものが好適に採用可能である。
なお、平面架構４全体の厚さと各階の外周梁（偏平梁）２の梁成は同等程度とすると良く、外周梁２および頂部外周梁９の幅は外周柱１の幅（壁厚方向の幅）と同等とすると良い。
【００１９】
上記の制震構造は、チューブ状の外周架構３とその内側に設けた平面架構４を主体とすることから、内部柱を省略ないし大幅に軽減し得てフレキシビリティに優れた大空間を確保できる構造であり、また建物の頂部に集約して設置した少数の境界梁ダンパー９ａによって優れた制震効果が得られるものである。
そして、本発明では上述した従来の制振構造のように各階にダンパーとしての境界梁を多数設けるものではなく、また従来構造のように全ての外周柱１（従来構造における連層耐震壁に相当）の下端部をテーパ状にして基礎に対してピン接合とするものでもないので、従来構造に比べて構造的に遙かに単純化、簡略化されたものとなっており、設計的にも施工的にもまたコスト的にも格段に有利なものである。
【００２０】
特に本発明では、各階の外周梁２を偏平梁としていることから地震時の曲げ変形に対する曲げ戻し効果が少なく、したがって建物全体を超高層建物と同等程度に長周期化でき、それにより通常建物に比べて地震入力エネルギーを十分に小さくすることができ、そのうえで頂部外周梁９に組み込んだ少数の境界梁ダンパー９ａによって地震エネルギーを効果的に吸収することができることから、従来構造のように各階に分散配置した多数の境界梁により振動エネルギーを吸収する場合に比較して遙かに合理的である。
勿論、外周梁２を偏平梁としたことにより階高を抑えることができるし、外壁部における開口を大きくとれて眺望に優れるものとできる効果も得られる。
【００２１】
なお、本発明の制震構造は頂部外周梁９にのみ境界梁ダンパー９ａを組み込むことを基本とするが、それのみでは十分に地震エネルギーを吸収できないような場合には、図５に示すように中間階の要所の外周梁２’を偏平梁とせずに頂部外周梁９と同様のものとしてそれに境界梁ダンパー９ａを組み込むようにしても良い。
但し、その場合も、中間階に多数の境界梁ダンパー９ａを設けることは本発明の本来の利点である簡便性を損なうものであるし、建物全体として偏平梁を採用しているにも拘わらずそのような境界梁２’の設置位置では有効高が小さくなるので好ましくないから、あくまでも必要最少限度に留めるべきである。
【００２２】
また、本発明では外周柱（壁柱）１の柱脚は基礎に対して剛接合することを基本とするが、必要であれば図６に示すように一部の外周柱１をピン接合とすることを妨げるものではない。その場合、ピン接合の具体的な構造としては図７（ａ）に示すように球面座１０による回転滑り支承とするか、あるいは同図（ｂ）に示すようにピン１１による文字通りのピン支承とすれば良い。
但し、上述した従来の制振構造のように全ての外周柱１を基礎に対してピン接合とする場合には、架構全体が徒に複雑化するばかりでなく過度に低剛性となってしまうので好ましくなく、あくまで図６に示すように少数の外周柱１のみをピン接合するに留めて、剛接合による外周柱１とピン接合による外周柱１を適切に組み合わせて配置すべきであり、その方が構造的に有利である。
すなわち、剛接合による外周柱１は図８（ａ）に示すように曲げ変形により鞭振り現象が生じてしまうこともあるが、ピン接合による外周柱１は同図（ｂ）に示すようにロッキング変形を生じるから、そのように変形性能が大きく異なる双方の外周柱１を適切組み合わせることで架構全体の剛性やその変形性状を効果的に改善することが可能である。
【００２３】
さらに、本発明では、図９に示すように一部の外周柱１を低層部において省略する（いわゆる柱抜きを行う）ことも可能である。
その場合には、図９（ａ）の左側に示すようにその外周柱１を隣接している他の外周柱１から吊り材１２により吊り支持すれば良く、その吊り材１２は鉄骨造あるいはＰＳ造によるブレースとして設置すれば良い。
あるいは、同図（ａ）の右側に示すように、低層部で省略した外周柱１とそれに隣接する他の外周柱１およびそれら外周柱１間に架設される外周梁２”とによってフィーレンディール架構１３を構成することでも良く、その場合にはフィーレンディール架構１３を構成するための外周梁２”を偏平梁とせずに通常断面の鉄骨梁として所望の剛性を確保すれば良い。
いずれにしても、外周柱１を省略することで平面架構４における小梁５（図２参照）を接合できなくなる場合には、たとえば図９（ｂ）に示すように、外周柱１に接合した小梁５の端部間に他の小梁５’を架設してその小梁５’に対して小梁５を接合して支持すれば良い。平面架構４を一方向床版４とする場合における梁７（図３参照）についても同様にすれば良い。
【符号の説明】
【００２４】
１  外周柱（壁柱）
２  外周梁（偏平梁）
２’  外周梁
２”  外周梁
３  外周架構
４  平面架構
５、５’  小梁
６  一方向床版
７  梁
８  コア部
９  頂部外周梁
９ａ  境界梁ダンパー
９ｂ  端部
１０  球面座
１１  ピン
１２  吊り材
１３  フィーレンディール架構
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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