(57)【要約】  【課題】  ダブルチューブ構造の構造物において内周チューブの曲げ変形を抑制する上で、居住空間への梁型の突出をなくすと共に、平面計画上の自由度を高める。  【解決手段】  複数本の内周柱1aの柱列からなる内周チューブ１と、複数本の外周柱2aの柱列からなる外周チューブ２を持つダブルチューブ構造の構造物において、内周チューブ１の内、同一線上に位置する内周柱1aの柱列の頂部に、その柱列をつなぎ、外周チューブ２まで張り出す頂部梁３を接続し、この頂部梁３の先端に外周柱2aの頂部を直接、もしくは間接的に接続し、最上層を除く層において内周チューブ１と外周チューブ２を共にフラットスラブ４に接続する。【選択図】      図１
2005068794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の内周柱の柱列からなる内周チューブと、複数本の外周柱の柱列からなる外周チューブを持つダブルチューブ構造の構造物であり、内周チューブの同一線上に位置する内周柱の柱列の頂部に、その柱列をつなぎ、外周チューブまで張り出す頂部梁が接続し、この頂部梁の先端に外周柱の頂部が直接、もしくは間接的に接続し、最上層を除く層において内周チューブと外周チューブがフラットスラブに接続しているダブルチューブ構造の曲げ変形制御型制震構造物。
【請求項２】
頂部梁の先端と外周柱の頂部との間に両者間の相対変位時に減衰力を発生し、頂部梁先端の変位を抑制する制震装置が介在し、制震装置の一端が頂部梁に、他端が外周柱にそれぞれ相対回転変位可能に接続されている請求項１記載のダブルチューブ構造の曲げ変形制御型制震構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はダブルチューブ構造の構造物において、内周チューブの曲げ変形を外周チューブによって抑制する曲げ変形制御型制震構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超高層のＳＩ（スケルトン・インフィル）住宅、フリープラン住宅に適したフラットな空間を創造する構造の架構形式として外周チューブと内周チューブを持つダブルチューブ構造がある。
【０００３】
この架構形式は外周チューブに比べ、内周チューブの長さ、すなわち柱列の両側にある柱間距離が短いことで、必然的に内周チューブの曲げ剛性が小さいため、振動時の曲げ変形が大きくなる上、内周チューブの負担せん断力が小さく、外周チューブの負担せん断力が大きくなる傾向がある。この傾向は上層階になる程、顕著になるため、外周チューブ側では上層階程、負担せん断力が増大することになる。
【０００４】
これに対し、内周チューブと外周チューブを各階において梁でつなぐことにより内周チューブの負担せん断力を増大させる方法（特許文献１参照）、内周チューブの構面内にブレース等の層間型の制震装置を設置することにより内周チューブの剛性を確保する方法（特許文献２参照）がある。
【特許文献１】特開平11-264183号公報
【特許文献２】特開2002-206353号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方法ではスラブ下の居住空間に梁型が突出するため、フラットな空間を阻害し、特許文献２の方法では各階の制震装置が内周チューブの構面を塞ぐ形になるため、平面計画を阻害し、いずれの方法も空間を最大限に確保することが難しい。
【０００６】
この発明は上記背景より、居住空間への梁型の突出がなく、平面計画を阻害しない形式のダブルチューブ構造の構造物を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では複数本の内周柱の柱列からなる内周チューブと、複数本の外周柱の柱列からなる外周チューブを持つダブルチューブ構造の構造物において、内周チューブの同一線上に位置する内周柱の柱列の頂部に、その柱列をつなぎ、外周チューブまで張り出す頂部梁を接続し、この頂部梁の先端に外周柱の頂部を直接、もしくは間接的に接続することにより、内周チューブと外周チューブを一体的に挙動させ、各階において内周チューブと外周チューブを梁によってつなぐ必要と、内周チューブの構面内に制震装置等を設置する必要を解消する。内周チューブと外周チューブは最上層を除く層においてフラットスラブに接続する。
【０００８】
内周チューブと外周チューブが内周チューブの頂部から張り出す頂部梁によって直接、もしくは間接的に接続されることで、内周チューブが曲げ変形しようとするときに変形を阻止しようとする曲げ戻し力が作用し、内周チューブの曲げ変形が抑制されるため、内周チューブの曲げ変形を抑制する目的で内周チューブと外周チューブを各階において梁でつなぐことは必要でなくなり、居住空間への梁型の突出がなくなる。
【０００９】
また内周チューブと外周チューブが頂部梁によって接続されることで、内周チューブの最上部で曲げ戻され、内周チューブの曲げ剛性が上昇するため、内周チューブの剛性を確保する目的で内周柱の柱列の構面内に耐震要素や制震装置を設置することも必要でなく、平面計画を阻害することがなくなり、平面計画上の自由度が増す。
【００１０】
居住空間への梁型の突出がなく、平面計画上の自由度が増すことで、居住空間を最大限に確保することが可能になる。
【００１１】
頂部梁による外周チューブとの接続によって内周チューブの曲げ剛性が確保されることで、内周チューブの負担せん断力が増加し、併せて外周チューブの負担せん断力が軽減されるため、外周チューブがせん断力の多くを負担する場合より外周チューブの柱列を構成する外周柱の本数を削減することが可能になり、外周チューブの柱列における外周柱間に確保される開口部の面積を拡大することが可能になる。
【００１２】
また内周チューブの負担せん断力が増加し、外周チューブの負担せん断力が軽減されることで、外周チューブの上層階程、負担せん断力の割合が増大する傾向が緩和されるため、構造物の高層化を図ることも可能になる。
【００１３】
請求項２では頂部梁の先端と外周柱の頂部との間に両者間の相対変位時に減衰力を発生し、頂部梁先端の変位を抑制する制震装置を介在させ、頂部梁と外周柱の頂部を、制震装置を挟んで間接的に接続することにより、内周チューブが曲げ変形しようとするときに頂部梁の先端と外周柱の頂部との間に相対変位を発生させ、その相対変位を利用し、内周チューブに減衰力による曲げ戻しを付与して建物全体に減衰を付加し、建物全体の揺れを早期に減衰させる。制震装置の一端は頂部梁に、他端は外周柱にそれぞれ相対回転変位可能に接続される。
【００１４】
この場合、頂部梁の先端と外周柱の頂部との間に、制震装置が変形、もしくは伸縮可能な範囲で頂部梁と外周柱が直接接続される場合に発生しない相対変位と相対速度が生ずるが、相対変位後、もしくは相対速度発生後に頂部梁の先端は制震装置から変位、もしくは速度の向きと逆向きの反力である曲げ戻し力を受けるため、内周チューブの曲げ変形が抑制される。
【００１５】
頂部梁の先端が制震装置から曲げ戻し力を受けるときには、頂部梁が制震装置から減衰力を受けるため、建物全体の揺れは早期に終息させられる。
【発明の効果】
【００１６】
ダブルチューブ構造の構造物において、内周チューブの同一線上に位置する内周柱の柱列の頂部に、その柱列をつなぎ、外周チューブまで張り出す頂部梁を接続し、この頂部梁の先端に外周柱の頂部を直接、もしくは間接的に接続することで、内周チューブが曲げ変形しようとするときに外周柱から内周チューブに曲げ戻し力を作用させ、内周チューブの曲げ変形を抑制することができるため、内周チューブと外周チューブを各階において変形抑制のための梁でつなぐ必要がなくなり、居住空間への梁型の突出を回避することができる。
【００１７】
また内周チューブと外周柱が頂部梁によって接続されることで、内周チューブの剛性が大きくなり、内周柱の柱列の構面内に剛性確保のための耐震要素や制震装置を設置する必要がないため、平面計画を阻害することがなく、平面計画上の自由度が高まる。
【００１８】
更に内周チューブの剛性が確保されることで、内周チューブの負担せん断力が増加し、外周チューブの負担せん断力が軽減されるため、外周チューブの柱列を構成する外周柱の本数を削減することができ、外周チューブの柱列における開口面積を拡大できる上、外周チューブの上層階程、負担せん断力が増大する傾向が緩和されるため、構造物の高層化を図ることが可能になる。
【００１９】
請求項２では頂部梁の先端と外周柱の頂部との間に両者間の相対変位時に減衰力を発生する制震装置を介在させることで、頂部梁の先端と外周柱の頂部との間に発生する相対変位や相対速度を利用して内周チューブに減衰力による曲げ戻しを付与できるため、建物全体に減衰を付加することができ、建物全体の揺れを早期に減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
この発明は図１、図２に示すように内周チューブ１と外周チューブ２を持つダブルチューブ構造の構造物において、内周チューブ１を構成する内周柱1aの頂部に接続して外周チューブ２側へ張り出す頂部梁３の先端を、外周チューブ２を構成する外周柱2aの頂部に直接、もしくは間接的に接続し、頂部梁３によって内周チューブ１の曲げ変形を抑制し、外周チューブ２の負担せん断力を軽減する制震構造物である。
【００２１】
図１、図２は頂部梁３の先端を外周柱2aの頂部に直接接続した場合を示す。この場合、外周柱2aの頂部は内周チューブ１が曲げ変形しようとするときに、その変形に追従しながら変形を拘束するように頂部梁３の先端に接続されていればよいため、頂部梁３の先端と外周柱2aの頂部は一体的に、あるいは相対的に回転変位可能に接続される。
【００２２】
図２−(a)に示すように内周チューブ１は複数本の内周柱1aの柱列からなり、外周チューブ２は複数本の外周柱2aの柱列からなり、(b)に示すように内周チューブ１を構成する全内周柱1aの内、平面上、同一線上に位置する内周柱1aの柱列の頂部に、その柱列の全内周柱1aをつなぎ、外周チューブ２まで張り出す頂部梁３が接続する。
【００２３】
頂部梁３は同一線上に位置する柱列をつなぎながら、その柱列の延長線上に位置する外周柱2aまで張り出す。図示するように内周チューブ１がロの字形の場合は水平２方向の各方向に並列する頂部梁２、２が架設される。図２−(a)は図１の基準階の平面を、(b)は屋上階の平面を示す。
【００２４】
頂部梁３は幅に対する成の大きい壁梁状をし、内周チューブ１が曲げ変形しようとするときに、頂部梁３の材軸が内周柱1aの材軸に直交した状態を維持したまま内周チューブ１と共に変形し、且つ外周チューブ２から変形を拘束されるときに頂部梁３自体が曲げ変形を起こさない程度の剛性を有する。
【００２５】
最上層を除く層においては外周チューブ２に包囲された全平面に亘ってフラットスラブ４が構築され、フラットスラブ４に内周チューブ１と外周チューブ２が接続する。内周チューブ１と外周チューブ２は頂部梁３によって接続されることで、一体となって挙動できるため、フラットスラブ４は必ずしも最上層を除く全層に構築される必要はなく、一部の層では内周チューブ１の外側にのみ構築される場合もある。内周チューブ１の柱列と外周チューブ２の柱列はそれぞれフラットスラブ４でつながれる形になるが、内周チューブ１の同一線上の柱列は図１に示すように必要により梁５でつながれる。
【００２６】
内周チューブ１が曲げ変形しようとするときには頂部梁３の一方の先端が降下し、他方の先端が上昇しようとするが、いずれの側においても頂部梁３の先端は外周チューブ２の外周柱2aから変位の向きと反対向きの反力（曲げ戻し力）を受けるため、頂部梁３の上下変形が拘束され、結果として内周チューブ１の曲げ変形が抑制される。頂部梁３の両端に作用する反力は偶力を形成するため、頂部梁３の変形は効果的に拘束される。
【００２７】
図３、図４は頂部梁３の先端と外周柱2aの頂部を直接接続せず、両者間に制震装置６を介在させた請求項２記載の発明の実施例を示す。制震装置６は平面上、図４−(b)に示すように各頂部梁３の両端部分に配置される。
【００２８】
制震装置６は一端において頂部梁３に、他端において外周柱2aにそれぞれ相対的に回転変位可能に接続され、頂部梁３と外周柱2aとの間の相対変位時に両端間に相対変位、もしくは相対速度を生じて減衰力を発生する。
【００２９】
制震装置６は例えばピストンの両側に油圧室を持つ油圧シリンダと、油圧シリンダ内を往復動するピストンロッドからなり、油圧シリンダが頂部梁３と外周柱2aのいずれか一方に、ピストンロッドが他方にそれぞれ相対回転変位可能に接続され、頂部梁３と外周柱2a間の相対速度発生時にピストンロッドが油圧シリンダに対していずれかの向きに移動することにより伸縮し、減衰力を発生する。制震装置６にはこの他、頂部梁３と外周柱2aとの間の相対変位時に変形を生じて減衰力を発生する弾塑性履歴型のダンパも使用される。
【００３０】
内周チューブ１が曲げ変形しようとするときには制震装置６が伸縮、もしくは変形できる範囲で頂部梁３の一方の先端が降下しながら、他方の先端が上昇しようとし、それに伴い、頂部梁３と外周柱2a間に相対変位が生じ、その相対変位量に応じて制震装置６が伸縮、もしくは変形し、減衰力を発生する。
【００３１】
このとき、制震装置６が伸縮等しながら頂部梁３の先端にその変位、もしくは速度の向きと反対向きの反力（曲げ戻し力）を作用させるため、図１、図２の場合と同様に制震装置６が伸縮等できる範囲を超える頂部梁３の変形が拘束され、結果的に内周チューブ１の曲げ変形が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】頂部梁を外周柱に直接接続した場合の制震構造物を示した立面図である。
【図２】(a)は図１の基準階の平面図、(b)は図１の最上階の平面図である。
【図３】頂部梁と外周柱との間に制震装置を介在させ、両者を間接的に接続した場合の制震構造物を示した立面図である。
【図４】(a)は図３の基準階の平面図、(b)は図３の最上階の平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１……内周チューブ、1a……内周柱、２……外周チューブ、2a……外周柱、
３……頂部梁、４……フラットスラブ、５……梁、６……制震装置。
【図１】
2005068794.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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