(57)【要約】【課題】平面計画上の制約が少なく一般の建物に広く適用可能な有効適切な制振構造を提供する。【解決手段】下層部に制振階を設定してそこに制振装置１０を集約して設置する。制振階における柱を上層部における柱よりも小断面として制振階の層剛性を上層部よりも低下させる。制振階における柱１の柱主筋をその直上階の柱２の柱主筋の内側に配筋した状態で双方の柱主筋をパネルゾーンに定着して双方の柱を接合する。制振階の柱を高強度ないし超高強度コンクリートおよび高強度ないし超高強度鉄筋による鉄筋コンクリート柱とし、さらに補強鋼材により被覆する。制振階の柱および梁により構成される架構フレームの内側に鋼製フレームを固定し、その内側に制振装置を設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高層ないし超高層の鉄筋コンクリート造の建物を対象として該建物の要所に制振装置を設置してなる制振構造であって、
下層部に制振階を設定して該制振階に前記制振装置を集約して設置するとともに、前記制振階における柱を上層部における柱よりも小断面として該制振階の層剛性を上層部よりも低下させ、
前記制振階における柱の柱主筋をその直上階の柱の柱主筋の内側に配筋した状態でコンクリート中に定着することにより双方の柱を接合してなることを特徴とする制振構造。
【請求項２】
前記制振階の柱は高強度ないし超高強度コンクリートおよび高強度ないし超高強度鉄筋による鉄筋コンクリート柱とし、かつ該柱を補強鋼材により被覆してなることを特徴とする請求項１記載の制振構造。
【請求項３】
制振階の柱および梁により構成される架構フレームの内側に鋼製フレームを固定し、該鋼製フレームの内側に前記制振装置を設置してなることを特徴とする請求項１または２記載の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高層ないし超高層の鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の建物を対象とする制振構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の制振構造として特許文献１〜３に示されるものが提案されている。これは建物内に高剛性の連層耐震壁によるコアを設置してその頂部にガーダーやトップビームあるいは壁梁を設け、それらガーダーやトップビームあるいは壁梁の先端と外周架構との間にダンパーを介装することにより、地震時における建物全体の曲げ変形をダンパーにより制御して制振効果を得る構造のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２４５８６号公報
【特許文献２】特許第３３９５５００号公報
【特許文献３】特許第４３６００３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の制振構造では建物内に大規模なコアを設けることから必然的に平面計画上の制約が多く、高層ないし超高層の集合住宅には適用できるものの様々な用途、形態の建物に広く適用できるものではない。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は平面計画上の制約が少なく一般の建物に広く適用可能な有効適切な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】
【０００６】
請求項１記載の発明は、高層ないし超高層の鉄筋コンクリート造の建物を対象として該建物の要所に制振装置を設置してなる制振構造であって、下層部に制振階を設定して該制振階に前記制振装置を集約して設置するとともに、前記制振階における柱を上層部における柱よりも小断面として該制振階の層剛性を上層部よりも低下させ、前記制振階における柱の柱主筋をその直上階の柱の柱主筋の内側に配筋した状態でコンクリート中に定着することにより双方の柱を接合してなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の制振構造であって、制振階の柱は高強度ないし超高強度コンクリートおよび高強度ないし超高強度鉄筋による鉄筋コンクリート柱とし、かつ該柱を補強鋼材により被覆してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の制振構造であって、制振階の柱および梁により構成される架構フレームの内側に鋼製フレームを固定し、該鋼製フレームの内側に前記制振装置を設置してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の制振構造によれば、層剛性を低下させた制振階を設定してそこに制振装置を集約して設置するので、地震時における建物の水平変形が制振階に集中して制振装置が効率的に作動して建物全体に対する優れた制振効果が得られることはもとより、通常の制振構造の場合のように多数の制振装置を各階に分散配置する必要はなく、また建物全体にわたって高剛性のコアを設ける必要もなく、したがって平面計画上の制約が少なく、工費や工期の点でも有利であり、様々な用途、規模、形態の建物に広く適用可能である。
特に、制振階の層剛性を低下させるために制振階の柱を小断面としてその曲げ剛性を低下させたうえで、制振階の柱主筋を直上階の柱主筋の内側に配筋した状態でコンクリート中に定着することにより、双方の柱どうしを簡易な構造で確実に接合することが可能である。
【００１０】
また、制振階の柱を高強度ないし超高強度コンクリートおよび高強度ないし超高強度鉄筋によるＲＣ柱としたうえで補強鋼材により被覆することにより、低曲げ剛性でありながら十分に高軸剛性かつ高靱性とすることが可能である。
【００１１】
さらに、制振階の柱および梁により構成される架構フレームの内側に鋼製フレームを固定してその鋼製フレームの内側に制振装置を設置することにより、制振装置を架構フレームに対して確実堅固に固定し得て地震時における架構フレームの変形により制振装置を確実かつ効率的に作動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の制振構造の一実施形態を示すもので、建物全体の架構の概要を示す立面図および制振階の平面図である。
【図２】同、制振階とその直上階の柱の接合部の構造を示す図（図１、図１０におけるII部拡大図）である。
【図３】同、制振装置の一例を示す図である。
【図４】同、架構フレームへの鋼製フレームの固定構造を示す図（図３におけるIV部拡大図）である。
【図５】同、詳細図（図４におけるV部拡大図）である。
【図６】同、詳細図（図４におけるVI部拡大図）である。
【図７】同、詳細図である。
【図８】同、詳細図（図４におけるVIII部拡大図）である。
【図９】同、詳細図（図４におけるIX部拡大図）である。
【図１０】本発明の制振構造の他の実施形態を示すもので、建物全体の架構の概要を示す立面図および制振階の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の制振構造の一実施形態を図１〜図３に示す。
これは鉄筋コンクリート造の高層（図示例では地上２７階建て）の建物への適用例であって、下層部の任意の階（図示例では地上１階および地上２階）を制振階として設定し、その制振階の層剛性を上層部の層剛性よりも低下させたうえでそこに制振装置１０を集約配置したことを主眼とする。
【００１４】
制振階の層剛性を上層部の層剛性よりも低下させるためには、制振階の柱１の断面を上層部の柱断面よりも小さくして水平方向の曲げ剛性を相対的に低下させれば良い。
但し、柱断面を小さくしても少なくとも上層部と同等程度の軸剛性と靱性は当然に必要であるから、本実施形態では制振階の柱１を高強度ないし超高強度コンクリート（たとえばFc200相当）および高強度ないし超高強度鉄筋（たとえばSD980相当）を用いた高強度ないし超高強度の鉄筋コンクリート柱（ＲＣ柱）として形成するとともに、図２に示すようにその柱１の外周部を補強鋼材１ｃで被覆することによって低曲げ剛性ではあっても十分なる高軸剛性かつ高靱性を確保している。
なお、柱１を補強鋼材１ｃにより被覆するためには、柱１を通常のＲＣ柱と同様の手法で形成した後にその外周に鋼板を装着して巻き立てるか、あるいは補強鋼材１ｃとして機能し得る角形ないし円形の鋼管の内側にコンクリートを打設することによって鋼管被覆型ＲＣ柱（あるいは充填鋼管型ＲＣ柱）として形成することが好適である。
【００１５】
上記のような制振階の小断面の柱１をそれよりも大断面の直上階の柱２に対して接合するために、本実施形態の制振構造では、図２（ａ）、（ｂ）に示すようにそれら柱１，２および梁３の接合部であるパネルゾーンにおいて制振階の柱主筋１ａを直上階の柱主筋２ａの内側において上下方向にラップさせた状態で配筋することにより、双方の柱主筋１ａ、２ａどうしをパネルゾーンのコンクリートを介して支圧伝達可能に接合している。
この場合、双方の柱主筋１ａ、２ａどうしのラップ長さを適切に設定し、かつそれらの先端部にそれぞれ定着頭部１ｂ、２ｂを形成しておくことが好ましく、これにより双方の柱主筋１ａ、２ａどうしを直接的に接合せずともそれぞれをパネルゾーンに対して確実に定着し得てコンクリートを介しての支圧伝達性能を支障なくかつ十分に確保し得る。
【００１６】
なお、それらの定着頭部１ｂ、２ｂは、柱主筋１ａ、２ａ自体を膨出加工する等して断面を拡大するか、あるいは定着プレートの類の定着具を溶接あるいは適宜装着することで設ければ良い。
勿論、所望の支圧伝達性能を確保できるような十分なラップ長さを確保し得る場合には定着頭部１ｂ、２ｂは省略可能であるし、定着頭部１ｂ、２ｂに代えてフックを設けることでも良い。
また、図２（ａ）、（ｂ）は制振階の柱１を角柱とした場合の例であるが、（ｃ）は丸柱とした場合の例を示すもので、この場合も同様に制振階の柱１の柱主筋１ａを直上階の柱２の柱主筋２ａの内側に配筋し、必要に応じて双方の柱主筋１ａ、２ａに定着頭部１ｂ、２ｂあるいはフックを設けておけば良い。
いずれにしても、制振階の柱１とその直上階の柱２および梁３を接合するためのパネルゾーンはコンクリートを現場打ちとすることが現実的であるが、それらの柱１，２および梁３の軸部はプレキャスト化してＰＣａ部材として予め製作しておくことが可能であり、そのようにすれば現場ではパネルゾーンに対してのみコンクリートを打設すれば済むので施工性を大きく改善することが可能である。
【００１７】
制振階への制振装置１０の設置台数や配置パターンは所望の制振効果が得られるように適宜設計すれば良いが、図示例の建物は平面形状がほぼ正方形であることから、本実施形態では図１（ｂ）に示すように制振階における外周部の４個所の架構フレームおよび中央部の４個所の架構フレームの内側にそれぞれ制振装置１０を設置している。
【００１８】
制振装置１０としては周知の各種ダンパー、たとえばオイルダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、鋼材ダンパー、回転慣性質量ダンパーその他の形式のものを任意に採用可能であり、制振装置１０の形態もブレース型、壁型、間柱型、梁端部設置型等、任意の形態が可能であり、異種の形式、形態の制振装置を任意に組み合わせて採用しても良い。
また、建物の振動を架構フレームから制振装置１０に対して直接伝達して制振装置１０を直接的に作動させることでも良いし、架構フレームと制振装置１０との間に適宜の振動伝達機構や変形増幅機構を介装して建物の振動を間接的に伝達したり増幅して制振装置１０に伝達するようにしても良い。勿論、地震力の過大な入力を制限するための機構や制振階の過大な変形を防止するためのフェイルセーフ機構等を適宜付設しても良い。
【００１９】
図３は制振装置１０の具体的な設置例を示す。
これは、制振装置１０として回転慣性質量ダンパー１１とオイルダンパー１２を併用したもので、制振階における柱１および上下の梁３により構成される架構フレームの地震時の水平振動（層間変形）を鋼製フレーム１３およびＶ形ブレース１４を介して制振装置１０に伝達してそれを作動させるようにしている。
すなわち、制振装置１０を設置するべき架構フレームの内側に全周にわたって鋼製フレーム１３を固定して、その下部中央位置に回転慣性質量ダンパー１１を設置するとともに、鋼製フレーム１３の上部両入隅部に対してＶ形ブレース１４の上部両端部をそれぞれ接合板１５を介してピン接合し、そのＶ形ブレース１４の中央下端部を取付台１６を介して回転慣性質量ダンパー１１に連結し、かつ鋼製ブレース１３の側部と取付台１６との間にオイルダンパー１２を介装することにより、建物の水平振動（架構フレームの層間変形）が鋼製フレーム１３、Ｖ形ブレース１４、取付台１６を介して回転慣性質量ダンパー１１およびオイルダンパー１２に伝達されてそれらが作動し、優れた制振効果が得られるものとなっている。
【００２０】
この場合、建物の振動を制振装置１０に対して確実に伝達するためには、鋼製フレーム１３が架構フレームに対して確実堅固に一体化していることが前提であり、そのためには鋼製フレーム１３を架構フレームに対してたとえば図４〜図９に示す構造で固定することが好ましい。
すなわち、鋼製フレーム１３の上下の水平部を上下の梁３に対して固定するためには、図４に示すように鋼製フレーム１３をアンカーボルト１７によって梁３に対して接合するか、それに代えて、あるいはそれに加えて、鋼製フレーム１３に予め設けておいたスタッドボルト１８を梁に対して定着することでそれらを一体化すれば良い。
また、鋼製フレーム１３の両側の垂直部を柱１に対して固定するには、図５および図６に示すように柱１を被覆している上記の補強鋼材１ｃに対して鋼製フレーム１３を溶接すれば良く、これにより鋼製フレーム１３を柱１に対して一体化できるとともに鋼製フレーム１３が補強鋼材１ｃの機能を兼用するものとなる。
【００２１】
なお、必要であれば、図７に示すように鋼製フレーム１３を補強鋼材１ｃに溶接したうえで通しボルト１９によって柱１に対して締結しても良い。
また、図５〜図７は柱１が角形断面の場合の例であるが、柱１が円形断面である場合にも図８〜図９に示すように同様の構造で鋼製フレーム１３を柱１に対して固定すれば良い。
さらに、図５〜図９は柱１が補強鋼材１ｃとしての鋼板を装着している場合の例であるが、柱１を鋼管被覆型ＲＣ柱（充填鋼管型ＲＣ柱）とする場合にはその外殻となっている被覆鋼管に対して鋼製フレーム１３を直接的に溶接すれば良い。
さらになお、図示例は鋼製フレーム１３をＨ形鋼により形成した場合の例であるが、所望の剛性を有するものであれば鋼製フレーム１３を適宜断面の鋼材により形成しても良い。
いずれにしても、図５に示すように鋼製フレーム１３に対する接合板１５の溶接位置では鋼製フレーム１３の幅を大きくし、またそこにはリブプレート２０を溶接することにより補剛効果を高めることが好ましい。
【００２２】
上記の制振構造によれば、層剛性を低下させた制振階を設定してそこに制振装置１０を集約して設置するので、地震時における建物全体の水平変形が制振階に集中して制振装置１０が効率的に作動し、以て建物全体に対する優れた制振効果が得られる。
そして、上記の制振構造によれば、通常の制振構造の場合のように多数の制振装置を各階に分散配置する必要はなく、また特許文献１〜３に示される構造のように建物全体にわたって高剛性のコアを設ける必要もないから、平面計画上の制約が少なく、工費や工期の点でも有利であり、様々な用途、規模、形態の建物に広く適用可能である。
【００２３】
以上で本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものでは勿論なく、たとえば以下のような適宜の設計的変更や応用が可能である。
【００２４】
上記実施形態では地上１階および地上２階を制振階として設定したが、制振階の位置および階数は任意である。但し、制振階を上層部に設定した場合には制振階への変形集中が顕著には生じず、したがって制振装置１０が必ずしも効率的に作動し得ないから、制振階は地上１階付近の下層部の範囲に設定すべきである。また、制振階を過度に多層に設定することは制振装置を多数階に分散配置することになって本発明の主旨にもとることになるから、上記実施形態のようにせいぜい２層程度とすることが現実的である。
【００２５】
また、上述したように制振階への制振装置１０の設置台数や配置パターンは任意であるが、上記実施形態のように複数の制振階のそれぞれに個別に制振装置１０を設置するばかりでなく、複数階の制振階に跨る形態で制振装置１０を設置することでも良く、その一例を図１０に示す。
これは、上記実施形態と同様に地上１階と地上２階を制振階とした場合において、それらの２層に跨る大規模な制振装置１０として、２層分の層間変形をトグル機構により増幅する形態のブレースダンパーを採用し、それを平面的には建物中央部の４スパンに設置したものであり、この場合も建物全体に対する効率的な制振効果が得られる。
【符号の説明】
【００２６】
１  柱（制振階）
１ａ  柱主筋
１ｂ  定着頭部
１ｃ  補強鋼材
２  柱  （直上階）
２ａ  柱主筋
２ｂ  定着頭部
３  梁
１０  制振装置
１１  回転慣性質量ダンパー
１２  オイルダンパー
１３  鋼製フレーム
１４  Ｖ形ブレース
１５  接合板
１６  取付台
１７  アンカーボルト
１８  スタッドボルト
１９  通しボルト
２０  リブプレート
【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】
2012117327.tif 000011
【図１０】
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