(57)【要約】【課題】建物の耐震性能および建物の平面計画の自由度を十分に確保できた上で、建物を構成する部材の点数を減少させてコストを抑えることができる建物の制震構造および建物の制震方法を提供すること。【解決手段】建物１は、当該建物１を構成するラーメン架構１０と、このラーメン架構１０内に当該ラーメン架構１０から独立して設けられた連層耐震壁２０と、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０を複数箇所で連結する摩擦ダンパ３０とを備える。ラーメン架構１０と連層耐震壁２０とは、異なる振動特性を有している。また、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０とは、所定の結合箇所４０で直接結合される。さらに、摩擦ダンパ３０は、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０との変形差が大きくなる箇所に適宜設置されている。【選択図】      図１
2005180089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の制震構造であって、
前記建物は、当該建物を構成する架構と、この架構内に当該架構から独立して設けられた独立部材要素とを備え、
前記架構と前記独立部材要素とは、異なる振動特性を有するとともに、１箇所又は複数箇所において制震装置を介して連結されていることを特徴とする建物の制震構造。
【請求項２】
請求項１に記載の建物の制震構造において、
前記制震装置は、外力が入力された際に前記架構と前記独立部材要素との変形差が大きくなる箇所に設置されていることを特徴とする建物の制震構造。
【請求項３】
請求項２に記載の建物の制震構造において、
前記架構と前記独立部材要素とは、前記制震装置を介して連結された箇所とは別の箇所において、直接結合されていることを特徴とする建物の制震構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の建物の制震構造において、
前記架構は、ラーメン架構であり、
前記独立部材要素は、連層耐震壁またはブレース架構であることを特徴とする建物の制震構造。
【請求項５】
建物の制震方法であって、
前記建物を、異なる振動特性を有する、当該建物を構成する架構と、この架構内に当該架構から独立して設けられた独立部材要素とにより構成し、
前記架構と前記独立部材要素とを、１箇所又は複数箇所において制震装置を介して連結することを特徴とする建物の制震方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の制震構造および建物の制震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高層建物は、地震力や風荷重による大きな水平力が入力されると、大きな水平方向の変形が生じるため、柱や梁の本数を多くしたり、これらの断面を大きくしたりする構成や、耐震要素としての連層耐震壁を架構内に設ける構成を採用することにより、水平力を負担していた。しかしながら、このように柱や梁の本数を増やしたり、断面を大きくしたりすると、建物内の居室空間等が狭小となって、建物の平面計画や断面計画の障害になるという問題があった。また、大きな力を負担する連層の耐震壁を採用したとしても、耐震壁の断面が大きくなることにより、前述同様に、建物の平面計画や断面計画の障害となっていた。
【０００３】
これに対して、例えば特許文献１には、連層耐震壁を有するコアの頂部に連層耐震壁の曲げ変形を誘起するトップガーダーと呼ばれる巨大な梁を形成し、このトップガーダーの端部とコアの周囲に配置される外周壁の頂部とを制震装置を介して連結する構造が開示されている。このような構造によれば、地震等の外力が入力された際に、トップガーダーを含むコアが下層階では入力外力を負担しつつ、上層階では曲げ変形するものの、この上層階の曲げ変形を制震装置が吸収することにより建物の耐震性能を十分に確保できる上、コアが外力の多くを吸収するため、外周部分の柱や梁を比較的小さくできて、建物の平面計画の自由度を増すことができた。
【特許文献１】特開平７−２６７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構造では、コアを構成するトップガーダーや連層耐震壁の断面をかなり大きなものとして構成しなければならず、高層建物の建設に掛かるコストが高くなるという問題があった。
本発明の目的は、建物の耐震性能および建物の平面計画の自由度を十分に確保できた上で、建物を構成する部材の点数を減少させてコストを抑えることができる建物の制震構造および建物の制震方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、建物の制震構造であって、前記建物は、当該建物を構成する架構と、この架構内に当該架構から独立して設けられた独立部材要素とを備え、前記架構と前記独立部材要素とは、異なる振動特性を有するとともに、１箇所又は複数箇所において制震装置を介して連結されていることを特徴とする。
ここで、振動特性の異なる架構と独立部材要素としては、以下の場合が考えられる。すなわち、ラーメン架構および連層耐震壁の場合、鉄骨造および鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造の場合、剛性の異なるラーメン架構同士の場合等である。また、鉄骨造およびブレース架構もしくは鋼板耐震壁架構の場合も考えられる。
また、制震装置としては、粘性ダンパ、粘弾性ダンパ、摩擦ダンパ、履歴型ダンパ、オイルダンパその他の制震装置を採用できる。また、これらの制震装置を組み合わせたものとしてもよい。
【０００６】
本発明によれば、振動特性の異なる、建物を構成する架構と、この架構内に当該架構から独立して設けられた独立部材要素とを備える構成としたので、架構と独立部材要素とは、それぞれ互いに異なる変形モードを示すこととなる。このため、例えば、架構と独立部材要素との変形差が比較的大きくなる箇所に制震装置を配置して連結するだけの構成で、制震装置の数が少なくても効率的に制震効果を発揮でき、建物の水平方向の変形を小さく抑えることができる。つまり、建物には、十分な耐震性能を付与できる。このように比較的簡単な構成で十分な耐震性能を確保できるので、架構を構成する梁や柱等の寸法や本数を小さくできるから、建物の平面計画の自由度を十分に確保できるとともに、建物の建設に掛かるコストを抑えることができる。
【０００７】
ここで、前記制震装置は、外力が入力された際に前記架構と前記独立部材要素との変形差が大きくなる箇所に設置されていることが好ましい。
このような構成によれば、建物の水平方向の変形を効率的に減衰できるため、制震装置の設置個数を減少できるから、より一層のコストダウンを図ることができる。
【０００８】
また、前記架構と前記独立部材要素とは、前記制震装置を介して連結された箇所とは別の箇所において直接結合されている構成としてもよい。
このような構成によれば、結合箇所を任意に選択することにより、建物の固有周期に影響を与える建物剛性を設計者の意図で自由に設定できる。このため、例えば、建設地に発生する可能性が高い地震動の周期に対して建物が共振しないように、架構と独立部材要素とを含む建物の固有周期を調整することにより、建物に入力される外力を小さくできる。また、結合箇所を適宜選択することにより、架構と独立部材要素とが負担する水平力の割合を自由に変更できるため、建物設計の自由度を向上できる。
【０００９】
以上の建物の制震構造において、前記架構は、ラーメン架構であり、前記独立部材要素は、連層耐震壁またはブレース架構であることしてもよい。
【００１０】
本発明は、建物の制震方法であって、前記建物を、異なる振動特性を有する、当該建物を構成する架構と、この架構内に当該架構から独立して設けられた独立部材要素とにより構成し、前記架構と前記独立部材要素とを、１箇所又は複数箇所において制震装置を介して連結することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の建物の制震構造によれば、建物の耐震性能および建物の平面計画の自由度を十分に確保できた上で、建物を構成する部材の点数を減少させてコストを抑えることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る建物の制震構造を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る建物の制震構造を模式的に示す縦断面図である。図２は、前記建物の制震構造を模式的に示す横断面図である。図３は、図２の破線で囲まれた部分Ａを拡大して示す横断面図である。図４は、図３のIV−IVの断面図である。
図１に示すように、建物１の制震構造２は、柱１１および梁１２で構成される架構としてのラーメン架構１０と、このラーメン架構１０内に、このラーメン架構１０から独立して設けられた独立部材要素としての連層耐震壁２０と、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０を複数箇所で連結する制震装置としての摩擦ダンパ３０とを備えている。
【００１３】
建物１を構成するラーメン架構１０は、連層耐震壁２０よりも低剛性に構成されている。すなわち、ラーメン架構１０は、従来の一般的なラーメン架構に比べて、柱１１や梁１２の寸法を小さく形成するとともに、これらの柱１１および梁１２の点数を少なくしている。これにより、ラーメン架構１０内に設けられる居室空間等の建物内空間を十分に確保し、空間設計の自由度の向上を図っている。また、図２に示すように、ラーメン架構１０において、隣接する柱１１および梁１２により形成される矩形平面１０Ａ内には、床板１３が設けられている。このように、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０との剛性が異なるので、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０とは、外力に対して異なる振動特性を有している。
【００１４】
連層耐震壁２０は、図２，図３に示すように、建物１を構成するラーメン架構１０の内側にラーメン架構１０と切り離し独立して構成されている。具体的には、図４に詳細構造を示すように、建物１において、隣接する梁１２，１２（図３）間に２本の小梁１４，１４を掛け渡し、これらの小梁１４，１４上で床板１３を支持している。そして、これらの床板１３，１３間にラーメン架構１０とは独立した連層耐震壁２０を形成することにより、ラーメン架構１０の内側に独立した連層耐震壁２０を構成している。このような構成により、連層耐震壁２０は、壁幅方向（図２の上下方向）や、図２の鉛直方向（紙面直交方向）には移動できるが、壁厚方向（図２の左右方向）の移動は拘束される構成となっている。
【００１５】
また、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０とは、図１に示すように、結合箇所４０において互いに直接結合されている。この結合箇所４０は、建物１を建設する建設地で発生する可能性が高い地震動の周期に対して建物１が共振しないように、建物１の固有周期を調整する目的で設けられている。
【００１６】
摩擦ダンパ３０は、前述した結合箇所４０による固有周期の調整を考慮し、固有周期調整後の建物１において、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０との変形差が最大となる箇所に適宜設置されている。
摩擦ダンパ３０は、図３に示すように、床板１３と連層耐震壁２０の表裏面２０Ａ，２０Ｂとの間に配置されている。より具体的には、図４に示すように、摩擦ダンパ３０は、連層耐震壁２０の表裏面２０Ａ，２０Ｂに接合されたベース板３１と、各ベース板３１の表面３１Ａおよび小梁１４の上面１４Ａにそれぞれ当接する断面Ｌ字状の摩擦板３２と、摩擦板３２の表面３２Ａおよび床板１３の端部１３Ａを接続するリブ材３３と、連層耐震壁２０を挟んでベース板３１および摩擦板３２を締め付ける皿ばね３４とを備えている。この連層耐震壁２０に外力が入力されると、ベース板３１と摩擦板３２との当接部分が図４中紙面直交方向、および、図４中の上下方向に摺動することにより、当該建物１は、水平方向への変形や鉛直方向への変形に対応できるようになっている。
【００１７】
以上のような建物１の制震構造２において、地震力等の外力が入力されると、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０との振動特性が異なることから、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０は以下のような挙動を示す。すなわち、ラーメン架構１０は、建物１が受けるせん断力に応じて水平方向変形が生じるため、低層部では大きな層間水平方向変形が生じ、高層部では水平方向の層間変形が小さくなる。一方、連層耐震壁２０は、低層部では層間変形が小さく、高層部では曲げ変形により大きな層間変形を生じる。ここで、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０とを独立した構成としたので、連層耐震壁２０は、周囲のラーメン架構１０の影響を受けないから、連層耐震壁２０の高層部では、水平方向の層間変形がより一層大きくなる。また、振動特性の違いから、ラーメン架構１０が右側へと変形する場合には、連層耐震壁２０が左側に変形するような状態となる場合もある。このような変形差が大きい箇所には摩擦ダンパ３０を配置したので、この摩擦ダンパ３０に大きな変形が生じることにより減衰効果が高くなり、建物１には十分な制震機能が付与されている。
【００１８】
本実施形態においては、次のような効果がある。
(１)振動特性の異なるラーメン架構１０と連層耐震壁２０とを独立した構成としたので、これらのラーメン架構１０と連層耐震壁２０とは、それぞれ互いに異なる変形モードを示すこととなる。この際、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０との振動特性の差が最も大きい、すなわちラーメン架構１０と連層耐震壁２０との変形差が最大となる箇所に摩擦ダンパ３０を配置したので、少ない摩擦ダンパ３０でも効率的な制震効果を発揮でき、建物１の変形を小さく抑えることができる。このように比較的簡単な構成で十分な耐震性能を確保できるので、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０を構成する部材の使用点数や寸法を小さくできるから、建物１の平面計画の自由度を十分に確保できるとともに、建物１の建設に掛かるコストを抑えることができる。
【００１９】
(２)また、連層耐震壁２０の表裏面２０Ａ，２０Ｂと、床板１３，１３との間に水平方向および鉛直方向に摺動する摩擦ダンパ３０を設置したので、建物１は、水平方向の変形に加えて鉛直方向の変形にも対応できる。
【００２０】
(３)建設地に発生する可能性が高い地震動の周期に対して建物１が共振しないように、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０との間に結合箇所４０を適宜形成して接合したので、建物１に入力される外力を小さくできる。また、結合箇所４０を適宜設定することにより、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０が負担する水平力の割合を自由に変更できるため、建物１の設計の自由度を向上できる。
【００２１】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記実施形態では、ラーメン架構１０と連層耐震壁２０とを複数箇所で部分的に連結することにより、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０の振動特性を調整していたが、建物１の頂部の構成を変更して頂部の剛性を変更することにより、ラーメン架構１０および連層耐震壁２０の振動特性を調整してもよい。具体的には、例えば、図５に示すように、連層耐震壁２０の頂部を外周へと延出した延出部１０１を形成し、この延出部１０１とラーメン架構１０とを摩擦ダンパ３０を介して接合する構成を採用できる。また、例えば、図６に示すように、建物１の頂部をラーメン架構１０および連層耐震壁２０を含む構成とし、このような構成の頂部と連層耐震壁２０の頂部とを摩擦ダンパ３０を介して接合する構成としてもよい。
【００２２】
また、前記実施形態において、制震装置として摩擦ダンパを採用したが、これに限らず、例えば、粘性ダンパ、粘弾性ダンパ、履歴型ダンパ、オイルダンパその他の制震装置を採用でき、また、これらの制震装置のうちから複数個を選んで組み合わせた構成も採用できる。具体的には、図７，図８に示すように、建物１の制震構造２としては、連層耐震壁２０の表裏面２０Ａ，２０Ｂにベース板３１を接合し、このベース板３１の表面３１Ａに粘弾性体または粘性体１０２を配置し、この粘弾性体または粘性体１０２および小梁１４，１４の上面１４Ａに接合する断面Ｌ字型の板材１０３を配置し、この板材１０３上に床板１３を設置する。さらに、図７に示すように、連層耐震壁２０の両端部２０Ｘ，２０Ｙと柱１１，１１との間も粘弾性体または粘性体１０２で接合する構成を採用できる。このような構成においても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２３】
また、図９に示すように、建物１の制震構造２としては、梁１２の表裏面１２Ａ，１２Ｂに粘弾性体１０４を介して２枚の連層耐震壁２０を接合するとともに、この連層耐震壁２０の表面と床板１３とを粘弾性体１０４を介して接合する構成を採用できる。このような構成においても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００２４】
また、前記実施形態において、架構と独立部材要素とをラーメン架構１０と連層耐震壁２０としたが、これには限定されず、例えば、鉄骨造と鉄筋コンクリート造もしくは鉄骨鉄筋コンクリート造とした構成や、低剛性のラーメン架構と高剛性のラーメン架構とした構成を採用できる。また、鉄骨造とブレース架構もしくは鋼板耐震壁架構とした構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る建物の制震構造を模式的に示す縦断面図である。
【図２】前記建物の制震構造を模式的に示す横断面図である。
【図３】図２の破線で囲まれた部分Ａを拡大して示す横断面図である。
【図４】図３のIV−IVの断面図である。
【図５】前記建物の制震構造の変形例を部分的に示す縦断面図である。
【図６】前記建物の制震構造の他の変形例を部分的に示す縦断面図である
【図７】前記建物の制震構造の他の変形例を部分的に示す横断面図である
【図８】図７のIX−IXの断面図である。
【図９】前記建物の制震構造の他の変形例を部分的に示す横断面図である
【符号の説明】
【００２６】
１      建物
２      制震構造
１０      建物を構成する架構としてのラーメン架構
２０      独立部材要素としての連層耐震壁
３０      制震装置である摩擦ダンパ
４０      結合箇所
【図１】
2005180089.tif 000003
【図２】
2005180089.tif 000004
【図３】
2005180089.tif 000005
【図４】
2005180089.tif 000006
【図５】
2005180089.tif 000007
【図６】
2005180089.tif 000008
【図７】
2005180089.tif 000009
【図８】
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【図９】
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