(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の鉛直方向の任意のレベル位置に制振層を部分的に設け、前記制振層によって上部架構と下部架構を部分的に分割するとともに、前記制振層に制振装置、又は制振装置及び免震装置を介在させて構成されており、
前記上部架構と前記下部架構の平面上の同位置に同一のコア部を含むようにして構成され、
前記上部架構と前記コア部とは構造的に連結されており、前記下部架構と前記コア部とは構造的に連結されていないことを特徴とする建物の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば中高層建物が特大地震を受けると、建物の最弱層に損傷が生じて耐力が低下し始め、この層に地震エネルギー（振動エネルギー）が集中して層崩壊が生じ、他の層は健全性が確保されているにもかかわらず、層崩壊モードによって建物が崩壊に至るという現象が発生する。また、崩壊に至らない場合においても、最弱層の被害が甚大となり、補修による復旧が困難になる。
【０００３】
これに対し、従来から、例えばオフィスビルなどの中・高層建物では、各層間にダンパー装置（減衰装置／制振装置）を設置し、地震時の振動エネルギーを吸収させて架構躯体の地震応答（加速度や変位、層間変位）を低減させる対策が多用されている。また、ダンパー装置として、ブレースタイプや間柱タイプ、壁型タイプなどが提案、実用化されている。
【０００４】
一方、特許文献１や特許文献２には、建物の内部構造体と外部構造体をダンパー装置で連結してなる建物の制振構造が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、建物の一棟を免震構造を備えて構築し、この建物を内側に設けて囲繞するように門型のもう一棟の建物を構築し、内側の棟と門型の棟をダンパー装置などで連結した構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−６２３１６号公報
【特許文献２】特開平１１−２７０１７５号公報
【特許文献３】特開平１０−２３１６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般に、大きな制振効果を得るためには多数のダンパー装置が必要で、コストがかかり、また、眺望などの建築計画の面からダンパー装置を設置できる架構面に制限があり、多数のダンパー装置を設置することが困難なケースがある。このため、ダンパー装置によって、より効率的に振動エネルギーを吸収できるようにすることが強く求められている。
【０００８】
また、特許文献１や特許文献２に開示された制振構造においては、現実的に内部構造体をコア部（あるいはボイド空間を利用した駐車場タワー）、外部構造体を居住部とすることが想定され、両者の質量比が小さなものとなってしまい、コア部に非常に大きな剛性が必要になる。
さらに、特許文献３に開示された構造においては、建物の一棟を免震装置（下部減衰装置）で支持することが必須の構造になる。
このため、これら特許文献１や特許文献２、特許文献３に開示された構造はその適用に大きな制約が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑み、その適用に大きな制約がなく、制振装置によってより効率的に振動エネルギーを吸収できる建物の制振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】
【００１０】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１１】
本発明の建物の制振構造は、建物の鉛直方向の任意のレベル位置に制振層を部分的に設け、前記制振層によって上部架構と下部架構を部分的に分割するとともに、前記制振層に制振装置、又は制振装置及び免震装置を介在させて構成されており、前記上部架構と前記下部架構の平面上の同位置に同一のコア部を含むようにして構成され、前記上部架構と前記コア部とは構造的に連結されており、前記下部架構と前記コア部とは構造的に連結されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の建物の制振構造においては、従来架構（従来の制振構造）に比べて制振装置（ダンパー装置／減衰装置）による効率的な振動エネルギー吸収が可能になり、少ない制振装置量で大きな制振効果を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る建物の制振構造を示す横断面図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線矢視図である。
【図４】従来の制振構造を示す横断面図である。
【図５】図４のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る建物の制振構造の変位状況を示す縦断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る建物の制振構造をモデル化した図である。
【図８】シミュレーション結果を示す図であり、従来架構（従来の構造：ダンパー無し）の地震時応答結果を示す図である。
【図９】シミュレーション結果を示す図であり、従来架構（従来の制振構造：ダンパー有り）の地震時応答結果を示す図である。
【図１０】シミュレーション結果を示す図であり、本発明の一実施形態に係る建物の制振構造の上部架構の地震時応答結果を示す図である。
【図１１】シミュレーション結果を示す図であり、本発明の一実施形態に係る建物の制振構造の下部架構の地震時応答結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１から図１１を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の制振構造について説明する。
【００１５】
本実施形態の建物の制振構造Ａは、図１から図３に示すように、地震時（あるいは強風時）に例えばオフィスビルやマンションなどの多層構造の建物に作用した地震エネルギー（振動エネルギー）を吸収して減衰させ、建物の応答を低減させるためのものである。
【００１６】
また、本実施形態の建物の制振構造Ａは、建物の鉛直方向の任意のレベル位置に制振層１を設けて部分的に上下に（上部架構２と下部架構３）に分割し、この制振層１にダンパー装置（減衰装置／制振装置）４、又は、ダンパー装置４及び免震装置（減衰装置）５を介在させることにより、図４及び図５に示すような従来の制振構造（制振架構）Ｂと比較してダンパー装置４で効率的に振動エネルギーを吸収して架構躯体の地震応答の低減を図るようにしている。
【００１７】
具体的に、本実施形態の建物の制振構造Ａにおいて、建物を上部架構２と下部架構３に分割する制振層１が鉛直方向の任意のレベル位置全体ではなく部分的に設けられている。また、この建物の制振構造Ａは、制振層１よりも上方の上部架構２と下方の下部架構３の平面上の同位置に同一のコア部（ＥＬＶ室や階段室を含む）６を含むようにして構成されている。すなわち、このコア部６によって上部架構２の自重の一部をそのまま下部架構３に伝達するように構成されている。
【００１８】
また、上部架構２の自重の残り分は、下部架構３との境界の制振層１に例えば免震装置（積層ゴムやリニアガイドレールなどの免震支承）５などの支持機構を設けることにより、直下の下部架構３で受け、基礎や地盤に伝達される。
【００１９】
ここで、本実施形態の建物の制振構造Ａにおいては、水平方向の挙動に関して、力学的にはいわゆる連結制振機構を成している。一般に、連結制振は層間ダンパーによる制振機構に比べてダンパー装置４が効果的に働き、装置台数を減らすことが可能である。また、連結制振機構では、連結させる棟の固有振動数が異なっている必要があるが、上記のような本実施形態の建物の制振構造Ａの構成を採用することで、上部架構２、下部架構３の固有振動数を特別な部材設定をすることなく、相当異なる値にすることができる。このため、従来の特許文献３のように連結する一方を例えば免震構造として下部減衰装置を設置する必要がない。
【００２０】
すなわち、本実施形態の建物の制振構造Ａにおいては、従来の特許文献１や特許文献２のようにコア部６に非常に大きな剛性を与えたり、従来の特許文献３のように一棟に下部減衰装置が必須で必要になるなどの制約がない。
【００２１】
次に、本実施形態の建物の制振構造Ａ（以下、本実施形態の架構ともいう）の耐震性能を数値解析した結果について説明する。
【００２２】
まず、このシミュレーションでは、２０階建ての超高層建物を対象とした。また、表１は、図４及び図５に示した比較対象の従来架構Ｂの諸元、リリーフ付きオイルダンパー４の諸元を示している。表２は、図１から図３、図６及び図７のように上部架構２、下部架構３に分断した本実施形態の架構Ａの諸元を、両架構２、３を繋ぐオイルダンパー４（線形）の諸元とともに示している。
【００２３】
【表１】
0006497648.tif 000002
【００２４】
【表２】
0006497648.tif 000003
【００２５】
これら表１及び表２の通り、オイルダンパー４の諸元から設置階数及び設置台数は本実施形態の方が格段に少なくなっている。また、免震支承（免震装置５）にはリニアガイドを用いており、剛性は付加していない。さらに、１層〜１０層については平面の約２０％をコア部６とし、質量・剛性を同じ比率で分割するものとしている。
【００２６】
次に、表３は、従来架構Ｂと、本実施形態の架構Ａ（上部架構２、下部架構３）の１次固有振動数を示している。
【００２７】
【表３】
0006497648.tif 000004
【００２８】
構造減衰は、各架構Ａ、Ｂ（本実施形態の架構Ａの場合は上部架構２、下部架構３それぞれ）の１次固有周期に対して２％の初期剛性比例型とした。また、簡単のため、架構Ａ、Ｂは線形としている。
【００２９】
次に、従来架構Ｂ、本実施形態の架構Ａに入力した入力地震動は、Ｅｌ  Ｃｅｎｔｒｏ  ＮＳ波（ＥＬＣＮ）、ＴＡＦＴ  ＥＷ波（ＴＡＦＴ）、八戸  ＮＳ波（Ｈａｃｈ）、センター波レベル２（ＢＣｌ２）の４波を与える。Ｅｌ  Ｃｅｎｔｒｏ  ＮＳ波、ＴＡＦＴ  ＥＷ波、八戸  ＮＳ波の３波については最大速度が５０ｋｉｎｅとなるように規準化した。
【００３０】
図８から図１１はシミュレーション結果を示したものであり、図８（ダンパー４無し）及び図９（ダンパー４有り）は従来架構Ｂの最大変位及び加速度、図１０（上部架構２）及び図１１（下部架構３）は本実施形態の架構の最大変位及び加速度を示している。
【００３１】
まず、従来架構Ｂの制振効果においては、図８と図９の比較により、設定した層間のオイルダンパー４によって頂部における応答が、変位で４７〜９７ｃｍから２９〜４６ｃｍに、加速度で４２０〜６９０ｇａｌから２２０〜４３０ｇａｌに減少することが確認された。
【００３２】
これに対し、本実施形態の架構Ａにおいては、図８と図１０、図１１の比較により、頂部における応答が、変位で４７〜９７ｃｍから２４〜４３ｃｍに、加速度で４２０〜６９０ｇａｌから２６０〜２８０ｇａｌに大きく減少することが確認された。なお、下部架構３の頂部（１０階）の最大加速度は４２０〜５９０ｇａｌと、上部架構２の頂部に比べて大きいが、図８の頂部の最大加速度に比べれば小さい。
【００３３】
したがって、本実施形態の建物の制振構造Ａにおいては、従来架構（従来の制振構造）Ｂに比べてダンパー装置（減衰装置／制振装置）４による効率的な振動エネルギー吸収が可能になり、少ないダンパー設置量で大きな制振効果を得ることが可能になる。
【００３４】
以上、本発明に係る建物の制振構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１      制振層
２      上部架構
３      下部架構
４      制振装置（ダンパー装置／減衰装置）
５      免震装置（減衰装置）
６      コア部
Ａ      建物の制振構造（制振架構）
Ｂ      従来の制振構造（従来架構）
【図１】
0006497648.tif 000005
【図２】
0006497648.tif 000006
【図３】
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【図４】
0006497648.tif 000008
【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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【図１０】
0006497648.tif 000014
【図１１】
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