(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層階の建物架構にあって、対向する柱間に複数階にわたって連続する連層壁を形成し、この連層壁を、対向する柱とこれら柱間に架設される梁とで構成されるフレーム構造部に適宜間隙を設けて設置し、該フレーム構造部と連層壁とを、水平方向の変位に応じて作動する水平方向に設けられた水平ダンパーを介して連結すると共に、鉛直方向の変位に応じて作動する鉛直方向に設けられた鉛直ダンパーを介して連結したことを特徴とする建物架構の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多層階となった建物に入力される地震や風などの振動エネルギーを効果的に吸収して、これを原因として発生する建物の揺動を抑制するようにした建物架構の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ビル等の多層階建物はＲＣ造，Ｓ造またはＳＲＣ造として構成され、柱および梁は立方体の各辺を構成するように順次結合してラーメン構造となっている。このような多層階建物では各種制振機能を取り入れて、地震や強風等によって発生する建物の揺動を抑制するようになっている。このような制振機能には建物自体の構造上から制振しようとする考え方が従来から存在するが、例えば、図６（ａ），（ｂ）に示すように壁を用いた制振システムがある。これは地震や強風により建物架構１が揺動して、図７（ａ）に示すように剪断変形した場合および図７（ｂ）に示すように曲げ変形した場合に、壁２と梁（または柱）３との間に設けたダンパーなどの制振ディバイス４によって、上記地震や風による振動エネルギーを吸収するようになっている。つまり、上記壁２と上記梁（柱）３との間には所定の隙間δが設けられており、この隙間δが建物架構の変形によって変化して上記制振ディバイス４が作動され、これによって制振機能が得られるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の建物架構の制振構造にあっては、壁２は各階毎に独立して構築され、それぞれが上下階で分離されているため、制振ディバイス４に入力される隙間δの変化量は、各階毎の剪断および曲げの変形量に依存することになる。特に、図７（ａ）に示す剪断変形では、壁２と梁３との間の水平方向の相対変化量δSH1 は比較的大きく得られるが、図７（ｂ）に示す曲げ変形では、同相対変化量δMH1 は小さくなり、また、垂直方向の相対変化量δMV1 は更に小さくなってしまう。
【０００４】
このため、剪断変形をも考慮して設定した上記制振ディバイス４では、建物架構１の曲げ変形時に十分な制振機能を得ることができなくなってしまう。また、剛性を高くして少ない変形量で部材の非線形領域に入ってしまうＲＣ構造などの建物架構では、剪断変形および曲げ変形にかかわらず上記制振ディバイス４による十分な制振機能を発揮できなくなってしまうという課題があった。
【０００５】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、剪断変形および曲げ変形にかかわらず、建物架構の変形量が少ない場合にも制振ディバイスの機能を十分に引き出して、制振効果を向上することができる建物架構の制振構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の建物架構の制振構造は、多層階の建物架構にあって、対向する柱間に複数階にわたって連続する連層壁を形成し、この連層壁を、対向する柱とこれら柱間に架設される梁とで構成されるフレーム構造部に適宜間隙を設けて設置し、該フレーム構造部と連層壁とを、水平方向の変位に応じて作動する水平方向に設けられた水平ダンパーを介して連結すると共に、鉛直方向の変位に応じて作動する鉛直方向に設けられた鉛直ダンパーを介して連結する。
【０００７】
従って、本発明の建物架構の制振構造にあっては、柱と梁とで構成されるフレーム構造部に、複数階にわたって連続する連層壁を設置するようにしたので、建物架構に剪断変形や曲げ変形が生じた際に、連層壁とフレーム構造部との間における変形量を、連層壁が連続する階層分の大きな変形量として得ることができる。従って、建物架構の変形量が少ない場合にも隙間変化を大きくできるため、フレーム構造部と連層壁とを連結する制振ディバイスによる制振機能を十分に引き出すことができ、建物の制振効果を著しく向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図４は本発明の建物架構の制振構造の一実施形態を示し、図１は建物架構の要部正面図、図２は建物架構の要部縦断面図、図３は建物架構の剪断変形時の隙間変化を示す説明図、図４は建物架構の曲げ変形時の隙間変化を示す説明図である。
【０００９】
本発明にかかる制振構造は多層階の建物架構１０に適用され、その基本構造は図１に示すように、対向する柱１２，１２間で複数階にわたって連続する連層壁１４を形成し、この連層壁１４を、対向する柱１２，１２とこれら柱１２，１２間に架設される梁１６とで構成されるフレーム構造部１８に対して適宜間隙δ1 ，δ2 を設けて嵌め込み、該フレーム構造部１８と連層壁１４とを制振ディバイス２０を介して連結してある。
【００１０】
上記建物架構１０は、ＲＣ造，ＳＲＣ造またはＳ造などによって中，高層ビルとして構築され、対向する柱１２，１２の中央部間に上記連層壁１４は建込まれる。このとき、該連層壁１４は１階から最上階まで連続して形成されるようになっており、従って、この連層壁１４は上記柱１２，１２間に各階毎に架設される梁１６を貫通することになる。このため、本実施形態では該梁１６の中央部分に分離部分２２を形成し、この分離部分２２に上記連動壁１４を挿通させる構造となっている。尚、図２中、２４は床スラブである。
【００１１】
上記連層壁１４を、柱１２，梁１６からなるフレーム部材１８に嵌め込む際、連層壁１４と柱１２との間に間隙δ1 が設けられるとともに、連層壁１４と梁１６の分離部分２２の内側との間に間隙δ2 が設けられる。そして、連層壁１４とフレーム部材１８とを連結する制振ディバイス２０は、上記間隙δ1 およびδ2 部分またはこれら間隙δ1 近傍および間隙δ2 近傍に配置される。
【００１２】
制振ディバイス２０としては、ダンパー２０ａや高減衰ゴム２０ｂなどのエネルギー吸収材を用いてある。ダンパー２０ａは高粘性流体の封入式が望ましく、間隙δ1 ，δ2 の変化に伴ってオリフィスを強制通過する際に振動エネルギーを吸収する。一方、上記高減衰ゴム２０ｂは、急激な圧縮変形を伴う場合に振動エネルギーを吸収し、連層壁１４の面内方向全てに対して減衰を付加することができる。
【００１３】
上記ダンパー２０ａは一端部が上記連層壁１４に取り付けられ、他端部が上記フレーム構造部１８に取り付けられる。上記高減衰ゴム２０ｂは、小さな間隙δ2 部分でダンパー２０ａの配置が困難な部位に設けられ、該高減衰ゴム２０ｂの一側面が連層壁１４に固設されるとともに、他側面が梁１６の分離部分２２内側に固設される。この高減衰ゴム２０ｂは連層壁１４と柱１２との間の間隙δ1 にも配設することができる。
【００１４】
以上の構成により本実施形態の建物架構の制振構造にあっては、柱１２と梁１６とで構成されるフレーム構造部１８に、１階から最上階にわたって連続する連層壁１４を柱１２と梁１６との間に適宜隙間δ1 ，δ2 を設けて嵌め込み、かつ、連層壁１４とフレーム構造部１８とを、ダンパー２０ａや高減衰ゴム２０ｂなどで構成される制振ディバイス２０を介して連結したので、地震や風により建物架構１０に剪断変形や曲げ変形が生じた際に、上記隙間δ1 ，δ2 の間隔が変化して上記制振ディバイス２０が作動して振動エネルギーを吸収し、建物架構１０の揺動を迅速に減衰して制振機能を発揮することができる。
【００１５】
ここで、本実施形態では上記連層壁１４が１階から最上階まで多層階にわたって連続するため、該連層壁１４とフレーム構造部１８との間の隙間δ1 ，δ2 の最大変化量は、１階から最上階までの各階の隙間変化量が集合されたものとなる。
【００１６】
即ち、図３は建物架構１０が剪断変形した場合で、この建物架構１０の変形量が図７（ａ）に示した従来の場合と同一とした場合、連層壁１４とフレーム構造部１８との間に現れる水平方向の相対変化量δSH2 は、従来の相対変化量δSH1 より大きな値として得ることができる。また、図４は建物架構１０が曲げ変形した場合で、この場合にあっても建物架構１０の変形量が図７（ｂ）に示した従来と同一とした場合、水平方向の相対変化量δMH2 および垂直方向の相対変化量δMV2 は共に、従来の相対変化量δMH1 およびδMV1 より大きな値として得ることができる。
【００１７】
従って、建物架構１０の変形量が少ない場合にも、上記制振ディバイス２０による制振機能を十分に引き出すことができ、延いては、建物の制振効果を著しく向上することができる。特に、建物架構１０の曲げ変形時には、水平方向および垂直方向の変形量が剪断変形時に比較して著しく小さくなるが、この変形量が小さい曲げ変形時にあっても上記制振ディバイス２０を作動させ、延いては、建物の制振機能を十分に確保することができる。また、上記連層壁１４は各階毎に分断されていないため、特に、建物が高層化した場合には連層壁１４が各階の層間変形を均一化させることができる。
【００１８】
ところで、本実施形態にあっては、連層壁１４を１階から最上階に至る全階数にわたって連続させた場合を開示したが、これに限ることはなく任意の連続した複数階、例えば１階から中間階までの間とか、中間階から最上階までの間などのように、任意部分の複数階にわたって該連層壁１４を連続させればよい。勿論、この場合は連続させた階数分に応じた制振効果が得られることになる。
【００１９】
また、制振ディバイス２０としては、本実施形態に開示したダンパー２０ａや高減衰ゴム２０ｂ以外に、鉛などの粘弾性材で形成されるリンク材や、高摩擦材などを用いることができる。この場合、リンク材は粘性変形により、かつ、高摩擦材は摩擦抵抗により振動エネルギーが吸収される。
【００２０】
ところで、この実施形態では上記連層壁１４を一対の柱１２，１２間に設けた場合を図示したが、この連層壁１４は全ての壁に適用して良く、また、制振するに効果的な部位を選択して、その部分の壁を連層壁１４とすることもできる。
【００２１】
図５は建物架構１０の外壁２６部分の縦断面図で、連層壁として該外壁２６を用いた場合を示す。この場合にあっても外壁２６と梁１６との間に適宜間隙δ3 を設け、この間隙δ3 部分に高減衰ゴム２０ｂを取り付けるとともに、この間隙δ3 の下側にダンパー２０ａを設けてある。
【００２２】
従って、このように建物の外殻を構成する外壁２６を連層壁として利用することにより、建物に必ず備わる外壁２６によって制振効果の更なる向上を図ることができる。また、この実施形態のように外壁２６を連層壁とする考え方は、建物架構１０の内部において、連層壁１４の片面のみに梁１６が配置される場合にあっても適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に示す建物架構の制振構造にあっては、連層壁を、対向する柱間に複数階にわたって連続して形成し、この連層壁を柱，梁からなるフレーム構造部に適宜間隙を設けて設置し、該フレーム構造部と連層壁とを、水平方向の変位に応じて作動する水平方向に設けられた水平ダンパーを介して連結すると共に、鉛直方向の変位に応じて作動する鉛直方向に設けられた鉛直ダンパーを介して連結したので、地震や風などにより建物架構に剪断変形や曲げ変形が生じた際に、連層壁とフレーム構造部との間における変形量を、連層壁が連続する階層分の大きな変形量として得ることができる。
【００２４】
従って、建物架構が曲げ変形された場合や架構自体の剛性を高くした場合などにあって建物架構の変形量が少ない場合にも、フレーム構造部と連層壁とを連結する制振ディバイスによる制振機能を十分に引き出すことができ、建物の制振効果を著しく向上することができる。また、上記連層壁は各階毎に分断されていないため、特に、建物が高層化した場合には連層壁が各階の層間変形を均一化させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す建物架構の要部正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す建物架構の要部縦断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す建物架構の剪断変形時の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す建物架構の曲げ変形時の説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す建物架構の要部縦断面図である。
【図６】従来の建物架構の要部正面図（ａ）と要部縦断面図（ｂ）とを示す説明図である。
【図７】従来の建物架構の剪断変形時（ａ）と曲げ変形時（ｂ）とを示す説明図である。
【符号の説明】
１０  建物架構
１２  柱
１４  連層壁
１６  梁
１８  フレーム構造部
２０  制振ディバイス
２０ａ  ダンパー（制振ディバイス）
２０ｂ  高減衰ゴム（制振ディバイス）
２６  外壁（連層壁）
δ1 ，δ2 ，δ3   隙間
【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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