(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震時の水平力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロックを配置すること、
前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティリティフロアを設け、各ユーティリティフロアの上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた構成とすること、
前記の各ユーティリティフロアと前記コアタワーとは制震要素で連結し、また、各ユーティリティフロアは直下の軸力材で滑り支承を介して支持させること、
をそれぞれ特徴とする、耐震安全性に優れた建築の架構方法。
【請求項２】
地震時の水平力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロックを配置して成り、
前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティリティフロアを設けてあり、各ユーティリティフロアの上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた構成とされていること、
前記の各ユーティリティフロアと前記コアタワーとは制震要素で連結され、また、各ユーティリティフロアは直下の軸力材で滑り支承を介して支持されていること、
をそれぞれ特徴とする、耐震安全性に優れた制震建物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、低層から中、高層建物までを対象として、地震時の揺れを低減させる地震応答制御型建築架構方法及び制震建物の技術分野に属する。更に言えば、建物の水平力負担の機構と、鉛直力負担の機構とを明確に分離した架構方法であり、将来の省資源・循環型社会に対応できる建物のライフサイクルと用途の変更に対する対応が容易な環境負荷低減型で、且つ長寿命型の建物であり、地震時における耐震安全性と居住性、機能性ともに優れた建築の架構方法及び制震建物に関する。なお、環境負荷低減型とは、従来の作っては壊し捨てるやり方に対し、壊さないで活用し捨てないで環境維持（負荷低減）を図るやり方を意味する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、低層から中、高層建物における地震時の制震技術としては、例えば特開平１１−２００６６１号公報に記載された「連結構造物の制振方法」が参照される。同公報の図１を本願の図７に引用して示したように、高剛性で低質量のセンターコアａを取り囲むような配置で、低剛性、高質量の外周建物ｂを構築し、外周建物ｂとセンターコアａとは、バネ及びダンパーとから成る連結部材ｃで連結している。センターコアａの上端部には外周建物ｂの頂部を覆うハットトラスｄを設け、該ハットトラスｄの下面と外周建物ｂの頂部との間に両者間の水平移動を許容するローラ支承ｅを介在させ、ハットトラスｄに作用する下方への押し付け力を支持する構成とされている。
【０００３】
したがって、大地震等により大きな水平力が作用し、センターコアａに大きな曲げモーメントが作用し曲げ変形しようとすると、ハットトラスｄの下方への押付け力が外周建物ｂの反力によって支持され、センターコアａの曲げ変形が抑制されるので、センターコアａは剛性を維持して制振効果を発揮する。そして、センターコアａと外周建物ｂとはそれぞれ独立した構造体として効率の良い連結制振の効果を発揮する、と説明されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図７に示した従来の制振方法は、外周建物ｂとセンターコアａとを連結部材ｃで連結し、センターコアａの上端部に設けたハットトラスｄと外周建物ｂの頂部との間にローラ支承ｅを介在させて水平方向変位を制御する連結制振の方法であり、外周建物ｂに地震等の水平力が入力する。しかも最上階には有用な居住機能を持たないハットトラスｄを設けて、地面から最上階にまで集約された水平変位をローラ支承ｅで滑らせるので、どうしても耐震性と機能性が劣ることになる。
【０００５】
また、外周建物ｂに関しては、水平力に対して低剛性のラーメン架構を形成しなくてはならない。そのため１階から屋上階まで通し柱を形成するので、鉛直力支持部材の断面がどうしても大きくなり、同部材の取り替え性や修復性なども構造的に至難であるから、今後の建築のライフサイクルにわたる環境負荷低減化および高寿命化対応は困難である。
【０００６】
そして、建物の平面計画の自由度が無く、用途の変更などの自由な配置の建築デザインを計画できないという欠点がある。
【０００７】
本発明の目的は、長い供用期間中に発生する用途変更などのライフサイクルに合わせて、居住ゾーンなど住空間の変更及び増改築性、及び各構造部材の取り替え性などに優れた構成で環境負荷低減型および長寿命型であり、地震時において耐震安全性と居住性、機能性に優れた建築の架構方法及び同方法を実施した制震建物を提供することである。
【０００８】
本発明の次の目的は、建物の水平力負担の機構と、鉛直力負担の機構とを明確に分離した建築の架構方法及び制震建物を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、増改築などの工事スペースの確保が容易な建築の架構方法及び制震建物を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る耐震安全性に優れた建築の架構方法は、
地震時の水平力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロックを配置すること、
前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティリティフロアを設け、各ユーティリティフロアの上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた構成とすること、
前記の各ユーティリティフロアと前記コアタワーとは制震要素で連結し、また、各ユーティリティフロアは直下の軸力材で滑り支承を介して支持させること、をそれぞれ特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明に係る耐震安全性に優れた制震建物は、
地震時の水平力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロックを配置して成り、前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティリティフロアを設けてあり、各ユーティリティフロアの上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた構成とされていること、
前記の各ユーティリティフロアと前記コアタワーとは制震要素で連結され、また、各ユーティリティフロアは直下の軸力材で滑り支承を介して支持されていること、をそれぞれ特徴とする。
【００１３】
【発明の実施形態】
次に、請求項１に記載した発明に係る耐震安全性に優れた建築の架構方法、及び同方法を実施した請求項２記載の発明に係る耐震安全性に優れた制震建物の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１４】
図１と図２において、符号１は建物の中央部に配置された、地震時の水平力を負担するコアタワーであり、２は前記コアタワー１の外周にコアタワー１とは独立した構造で配置された居住ブロックである。符号３は前記居住ブロック２を支持するユーティリティフロア、４は前記コアタワー１と各層のユーティリティフロア３との間を連結した制震要素である。符号５は居住ブロック２の構成材であって前記ユーティリティフロア３を支持する柱（軸力材）、６は前記柱５の上端とユーティリティフロア３の下面との間に設置された滑り支承である。軸力材としては、前記柱５のほか、壁あるいは壁体中に埋め込まれた柱などを含む。
【００１５】
なお、図１中の符号７はコアタワー１及びその外周の居住ブロック２を建てる基礎である。第一層目のユーティリティフロア３は、前記基礎７の上に建てたスーパーコラム（軸力材）８により滑り支承６を介して支持（鉛直力のみを支持）されている。したがって、地震等による水平力が居住ブロック２へ入ることのない免震構造になっている。
【００１６】
請求項１記載の発明に係る耐震安全性に優れた建築の架構方法の要点は、次の通りである。
【００１７】
地震時などの水平力を負担するコアタワー１の外周に、同コアタワー１とは独立した構造の居住ブロック２を配置する。居住ブロック２の配置は、その一例を図２に示し、他のバリエーションを図３ａ〜ｆに示すように自由度が高い。図３ａ〜ｄはコアタワー１が１体の場合（センターコア形式）、図３ｅ、ｆはコアタワー１が複数体（ツインコア形式）の場合のバリエーションを示している。更に多数のコアタワーとその外周を取り巻く居住ブロック群とによるマルチタワー形式の架構方法も実施される。これらから明らかなことは、ユーティリティフロア３の形態と大きさは、居住ブロック２の平面形状と配置個数の如何に関わらず、十分に広く大きいということである。したがって、建築のライフサイクルにわたる用途の変更に対する対応の容易さや環境負荷低減化および高寿命化対応策で必須となる居住ブロック２の建築部材の取り替え性や修復システムの設計施工を容易に実現できる。
【００１８】
前記居住ブロック２は、高さ方向に複数段積みとする。図示例おいては居住部を３段積みした毎にユーティリティフロア３を設けている。居住ブロック２は、各ユーティリティフロア３の上に剛接した居住部を３段積みの高さに設けている。この制震建物は、各居住ブロック２が前記の構成を１ユニットとして複数段積みした構成とされている。各層の居住ブロック２は、コアタワー１の内部に設置したエレベータ９、及び階段部１０により地上と連絡されている。
【００１９】
前記の各ユーティリティフロア３と前記コアタワー１とは制震要素４で連結している。また、前記居住ブロック２を構成する各ユーティリティフロア３は、直下の柱（軸力材）５により滑り支承６を介して支持されている。前記の制震要素４は、具体的には図４に地震応答解析モデルの一例を示したように、ダンパー４ａとバネ４ｂとで構成されている。バネ４ｂの剛性が小さいと、ユーティリティフロア３の水平変形を促すことになる。
【００２０】
したがって、図５と図６に地震応答解析結果を示したように、ユーティリティフロア３は、滑り支承６が滑ることにより、或る値以上の加速度が発生することはなく、建物全体の減衰が増大し、揺れにくくなる。即ち、コアタワー１の水平抵抗部材は非常に少なくて済む。よって、居住ブロック２においては什器類が転倒する程には揺れないので、居住性が格別良好である。また、図１のように３段積み毎に構築されたユーティリティフロア３は、剛性が大きい板状構造であり、コアタワー１とは分離独立した構造であるため、地震時にも上下方向の変形は決して生じない。そのため、各層の滑り支承６には等分の滑りを期待でき、滑りによるエネルギの減衰効果（免震効果）が発揮されるので、信頼性が高く、構造的に安定性の高い制震効果を期待できる。
【００２１】
また、機能的には、ユーティリティフロア３で区切られた３段積みの高さの居住ブロック２の空間は、既述したようにユーティリティフロア３の形状効果と空間の広さの故に、増改築などの工事スペースの確保が容易である。
【００２２】
しかも滑り支承６によるエネルギの減衰機能は、各層のユーティリティフロア３毎に作用するので、図７に示した従来例のように最上階のハットトラスｄをローラ支承ｅで滑らせるシステムに比して、制震性と機能性は格別優れている。
【００２３】
また、各層のユーティリティフロア３が滑り支承６で滑り、軸力材としての柱５には鉛直荷重のみを負担させるので、この柱５はユーティリティフロア３の荷重を支持可能でさえあれば良く、水平力を受けない分だけ、柱５の断面を小さくできる。この意味からも今後の建物のライフサイクルにわたる用途の変更に対する対応の容易さや環境負荷低減化および高寿命化対応で必須となる建築部材の取り替え性や修復性が容易になる。
【００２４】
一方、上記した柱５の上端の滑り支承６が効果的に機能することにより、高さ約５０ｍの実施形態の建物全体の揺れとユーティリティフロア３の揺れ（層間変形角＝図５を参照）、及びその上の居住ブロック２の揺れ（最大加速度＝図６を参照）を同時に著しく低減させることが可能となり、耐震安全性と居住性能、及び使用性能に優れた制震建物を実現することができる。ユーティリティフロア３に地震時の水平力が集中することはないので（図５、６を参照）、応力は非常に小さいものとなり、合理的な環境負荷の構造デザインが可能となる。
【００２５】
従って、板状構造としたユーティリティフロア３の部材接合部、或いは居住ブロック２の構造種別（例えば鉄筋コンクリート造、プレキャストコンクリート造、鉄骨造、木造など）と部材寸法、並びに接合部数などを大幅に縮減でき、簡易な脱着型接合法などを採用することが可能となり、維持管理が容易な架構形態となる。
【００２６】
上記したように、本発明の架構方法によれば、地震時の水平力のほとんどがコアタワー１へ流れ、ユーティリティフロア３に水平力が流れないため、居住ブロック２の居住部の群落の規模や形態、配置デザインなどは、図３ａ〜ｆに例示したように、コアタワー１の配置形態を例えばセンターコア形式（図３ａ〜ｄ）とするか、ツインコアタワー形式（図３ｅ、ｆ）、或いはマルチコアタワー形式にするかなどの計画、及びライフラインが配備される各層のユーティリティフロア３の構造形態システムも例えばトラス形式とか、グリッド梁形式、若しくはボイドスラブ形式、スペースフレーム形式、又は張弦床板形式などの設計、施工が可能となり、低層から中、高層建物までを対象とした多様な建築形態の設計が可能となるのである。
【００２７】
各層のユーティリティフロア３、３間においては、構造的には居住ブロック２の柱５や壁などのいわゆる鉛直荷重支持部材（軸力材）は、必ずしも１層から３層まで通したいわゆる通し柱で設計、施工する必要はない。各層では、用途の変更に対する対応の容易さや居住部空間のデザインや建築部材の取り替え性、修復性などに適合するように、居住ブロック２の軸力材としての柱５等をコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ）や鉄骨造としたり、壁に埋め込むなどして、自由な配置デザインに適した軸力材の分散型配置による構造デザインの実現が多様に可能となるのである。
【００２８】
【発明が奏する効果】
請求項１記載の発明に係る耐震安全性に優れた建築の架構方法、及び請求項２記載の発明に係る制震建物によれば、建物の水平力負担の機構（コアタワー１）と鉛直力負担の機構（滑り支承６と軸力材５）とを明確に分離したので、建物全体の揺れ（層間変形角）と居住ブロック及び居住部の揺れ（最大加速度）を同時に低減させることができ、建物の耐震安全性と居住性能、使用性能（機能性）に優れたものを提供できる。
【００２９】
即ち、地震時の大部分の応答エネルギはコアタワー１でほとんど吸収され分担される。居住ブロック２を配置したユーティリティフロア３上の居住部では、層せん断力や加速度は非常に小さくなり、滑り支承の構造やダンパーの種類、材質などを設計条件に合わせて適宜選択し配設することにより、地震時の建物の揺れを効果的に低減する架構を実現できる。
【００３０】
そして、居住ブロック２（居住部）群の規模、配置デザイン、形態に適合するように、コアタワー１の配置形態デザインと、ライフラインを配備するユーティリティフロア３の構造形態システムとを的確に計画することにより、低層から中、高層建物まで多様な架構バリエーションが可能になる。
【００３１】
居住ブロック２を数段積みする毎に設けられたユーティリティフロア３は、剛性が大きい板状構造で、コアタワー１とは分離独立した構成であるから、滑り支承６の滑りによる減衰作用が十分に発揮され、構造的な安定性を確保できる。機能的には居住ブロックの高さ空間において、増改築などの工事スペースを確保でき、建物のライフサイクルにわたる用途の変更に対する対応の容易さと環境負荷低減化と高寿命化に対応可能となる架構形態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐震安全性に優れた建築の架構方法を実施した制震建物の立面図である。
【図２】前記制震建物の平面図である。
【図３】ａ〜ｆは制震建物の基本形のバリエーションである。
【図４】前記制震建物の地震応答解析モデルの一例である。
【図５】制震建物全体の揺れを示す最大層せん断力図の一例である。
【図６】制震建物の居住部の揺れを示す最大加速度の図の一例である。
【図７】従来の制震建物を示した概念図である。
【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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