(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の階を備え、低層階の水平剛性を上層階の水平剛性よりも小さくすると共に、前記低層階にダンパ装置を設けた建築物において、
前記建築物は少なくとも上層階から低層階に向けて配置される少なくとも１面の垂直構面を備え、
前記垂直構面のうち前記低層階をなす部分は、構造部材として地盤に立設された１本の垂直柱とこの垂直柱の先端から前記垂直構面内において斜め上方に伸び前記上層階をなす部分に接合された２本の斜柱とからなる略Ｙ字型の支柱部材を備えて構成されており、
基部が前記垂直柱の地盤への立設部に連結され、前記垂直構面内において斜上方に向けて配置され前記上層階をなす部分の下端に上端部を連結され且つ略Ｖ字型に配置された２本のブレース型ダンパを更に備えることを特徴とする建築物。
【請求項２】
前記垂直構面の上層階には、構造部材として、垂直構面を構成する柱及び梁を略Ｘ状に連結する斜め柱を備えることを特徴とする請求項１記載の建築物。
【請求項３】
前記低層階の水平剛性は、上層階の水平剛性の０．８以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の建築物。
【請求項４】
前記建築物の固有周期Ｔは、１秒以上、５秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建築物。
【請求項５】
前記建築物の等価減衰定数ｈは、０．０３以上１．００以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建築物。
【請求項６】
前記ダンパ装置は、建物全体の運動エネルギの３０％以上を吸収することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の建築物。
【請求項７】
前記垂直構面の両端縁を構成する隅柱は、前記上層階部分にのみ配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の建築物
【請求項８】
対向する２つの垂直構面を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の建築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築物の改良に関し、特に複数の階を有し、低層階の水平剛性を上層階の水平剛性よりも小さくすると共に、当該低層階にダンパ装置を設けた建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
低層階の水平剛性が当該低層階に支持される上層階の水平剛性よりも小さい、所謂ソフトファストストーリ形式の建築物として以下のものが提案されている。
特許文献１には、高減衰骨組部の上階に配置され、複数階を有する高剛性骨組部を接合した制振骨組構造体であって、高減衰骨組部がエネルギ吸収装置を配設した骨組によって所定の複数階に構成され、高剛性骨組部が連層制振壁を配設した骨組によって構成され、高剛性骨組部の水平剛性を高減衰骨組部の水平剛性より大きくしたものが記載されている。
また、特許文献２には、複数の階を有する建築物において、低層階の水平剛性を当該低層階に支持される上層階の水平剛性よりも小さくし、かつ、当該低層階にハードニング型粘性ダンパを設けて振動エネルギを吸収させるようにした建築物が記載されている。
【特許文献１】特開２００２−４６２８公報
【特許文献２】特開２００６−３１６５７３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の発明は、低層階の水平剛性を上層階の水平剛性より小さくし、低層階で振動エネルギを吸収するというソフトファストストーリ型式建築物の基礎的な構成については開示されているが、実際にどのように低層階の水平剛性を上層階の水平剛性より小さくするか、あるいは振動エネルギを吸収するためのダンパをどのように配置するかについては具体的な開示がなく、このようなソフトファストストーリの建築物を高い効率で実現することができる技術が要望されている。また、上述した従来例は、一般的な建築物にソフトファストストーリ型式を適用するに止まっており、建築物として個性的な外観や低層階における機能的なフロア構成を実現することができる技術が要望されている。
そこで、本発明は、ソフトファストストーリを採用し高い制振性を備える建築物を効率よく構成する共に、ユニークな外観及び機能的な構成を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１の発明は、複数の階を備え、低層階の水平剛性を上層階の水平剛性よりも小さくすると共に、前記低層階にダンパ装置を設けた建築物において、前記建築物は少なくとも上層階から低層階に向け配置される少なくとも１面の垂直構面を備え、前記垂直構面のうち前記低層階をなす部分は、構造部材として地盤に立設された１本の垂直柱とこの垂直柱の先端から前記垂直構面内において斜め上方に伸び前記上層階をなす部分に接合された２本の斜柱とからなる略Ｙ字型をなす支柱部材を備えて構成されており、前記ダンパ装置は、基部が前記垂直柱の地盤への立設部に連結され、前記垂直構面内において斜上方に向けて配置され前記上層階をなす部分の下端に連結され略Ｖ字型に配置された２本の棒状ダンパであることを特徴とする建築物である。
本発明では、低層部における水平剛性を上層階における水平剛性よりも小さくするため、垂直構面の低層階に略Ｙ字型の支柱部材を配置した。また、建築物の振動をその圧縮、引っ張りの両方向で効率よく減衰するため、２本のブレース型ダンパ装置をＶ字型に配置した。また、建築物の外観をユニークなものとするため、建築物の外壁に略Ｙ字状の支柱部材及びＶ字型に配置した２本のブレース型ダンパ装置を表出させることができる。
請求項２の発明は、請求項１記載の建築物において、前記垂直構面の上層階には、構造部材として、垂直構面を構成する柱及び梁を略Ｘ状に連結する斜め柱を備えることを特徴とする。
本発明では、上層階における水平剛性を効率よく高めるため、垂直構面の上層階に略Ｘ字状の斜め柱を配置した。また、建築物の外観をユニークなものとするため、建築物の外壁に略Ｘ字状の斜め柱を表出させることができる。
【０００５】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の建築物において、前記低層階の水平剛性は、上層階の水平剛性の０．８以下であることを特徴とする。この値０．８は、一般的な建物における建築基準法の規制（０．６以上）に合致するものとすると共に、下層部における剛性率をソフトファストストーリが実現できる程度に低下できる値である。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の建築物において、前記建築物の固有周期Ｔは、１秒以上、５秒以下であることを特徴とする。一般的な地震の周期と一致しないよう１秒以上にすると共に、振動周期が５秒を超えると居住性等に悪影響を与えるためこの値とした。
請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の建築物において、前記建築物の等価減衰定数ｈは、０．０３以上１．００以下であることを特徴とする。ここで、減衰定数は、建物が振動した場合における、部材の摩擦、材料内部の摩擦、地盤へのエネルギの散逸より振動を減衰させる程度を表す値である。通常の鉄骨構造では、０．０２とされ、本発明では、この値をより大きい値とした。
【０００６】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の建築物において、前記ダンパ装置は、建物全体の運動エネルギの３０％以上を吸収することを特徴とする。３０％未満であると建築物の振動エネルギがダンパ装置で素早く吸収できなくなる。建築物の振動を減衰させるため、ダンパ装置で建物全体の運動エネルギのうち３０％以上を吸収するものとした。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の建築物において、前記垂直構面の両端縁を構成する隅柱は、前記上層階部分にのみ配置されていることを特徴とする。建物の低層階の水平剛性を上層階の水平剛性より小さくするため、及び、建物の外観をユニークなものとし、低層階における機能的なフロア構成を実現するため、隅柱を上層階部分にのみ配置し、低層階には配置しないようにした。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の建築物において、対向する２つの垂直構面を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る建築物によれば、上層階から低層階に向け配置される少なくとも１面の垂直構面を備え、前記垂直構面のうち前記低層階をなす部分は、略Ｙ字型をなす支柱部材を備えて構成されており、また、この低層階には２本のダンパ装置を備えるものとしているから、垂直構面のうち低層階を上層階より低い水平剛性を実現でき、低層階部分に振動による変形及び運動エネルギを集中させることができると共に、この運動エネルギを２本の棒状ダンパで確実に吸収することができる。このため、本発明によれば、ソフトファストストーリの建築物を効率的に実現することができるほか、建築物の垂直構面の低層階部分に略Ｙ字型の支柱部材と略Ｖ型に配置された棒状ダンパとを表出することにより建物の外観をユニークなものとし、低層階における機能的なフロア構成を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態例に係る建築物を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態例に係る建築物の骨組構造を示す斜視図、図２は図１に示した建築物の低層階の骨組構造を示す拡大斜視図、図３は図１に示した建築物の骨組構造を示す図であり、（ａ）は垂直構面の立面図、（ｂ）は直交構面の正面図である。
本例に係る建築物の鉄骨構造１０は、多層階（本例では１１階）をなすものとして構成されている。また、建築物において鉄骨構造１０は、３階までの低層階１０Ｌと、４階〜１０階までの上層階１０Ｈと、から形成され、低層階１０Ｌの水平剛性は、上層階１０Ｈの水平剛性よりも小さく構成されている。また、低層階１０Ｌにはダンパ装置が配置されている。これにより建築物は、ソフトファストストーリを実現している。
【０００９】
以下、建築物の鉄骨構造１０を詳細に説明する。本例では、鉄骨構造１０は、地盤Ｂに構築された基礎躯体（図示していない）上に配置される。また鉄骨構造１０は鋼鉄部材によって４つの垂直構面１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを構築している。４つの垂直構面１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、図１中Ｘ−Ｚ平面に配置され、アスペクト比が大きい第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂと、同Ｙ−Ｚ平面に配置され、前記第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂよりアスペクト比が小さい第２垂直構面１０Ｃ、１０Ｄとから構成されており、前記第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂは平行に配置され、第２垂直構面１０Ｃ、１０Ｄは、前記第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂと直交して配置されている。
鉄骨構造１０は、地盤Ｂに配置された基礎躯体の上部をなす基礎枠体１００と、各階の床部分をなす床枠体１１０、１２０、…、１８０、１９０、２００と、屋上床部をなす屋上枠体２１０を備えている。基礎枠体１００、床枠体１１０〜２００、及び屋上枠体２１０は長方形形状に組み合わされ外側枠をなす４本の梁と、相対する２本の梁を連結する２本の連結部材とで梯子状に形成されている。これを２階の床枠体１１０についてみると、床枠体１１０は、図２に示すように４本の梁１１１と、対向する２本の梁１１１間に差し渡されて連結する２本の連結部材１１２で構成されている。
【００１０】
また、鉄骨構造１０は、４本の隅柱３１０と、各隅柱３１０の内側に配置された４本の通柱３２０を備えている。隅柱３１０は、鉄骨構造１０の２階部分の床枠体１２０から屋上枠体２１０まで配置されている。また通柱３２０は、基礎枠体１００から屋上枠体２１０まで通して配置されている。
また、鉄骨構造１０は、対向する第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂの各低層階１０Ｌ内に、略Ｙ字型の支柱部材４００を有する。支柱部材４００は、基礎枠体１００の第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂ面内の中央位置に立設され、２階の床枠体１１０まで垂直に伸びて地盤Ｂに立設される各１本の垂直柱４１０と、この垂直柱４１０の先端から第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂ内において夫々斜め上方に二股に分岐して伸び、上層階１０Ｈをなす３階の１３０床枠体の両端に接合された２本の斜柱４２０とからなる。本例では、低層階１０Ｌ内に、隅柱３１０を配置しない一方で、Ｙ字状の支柱部材４００を配置することにより、水平剛性を上層階１０Ｈに比べて小さい値としている。
【００１１】
更に、鉄骨構造１０は、第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂ面内の低層階１０Ｌ内に、ダンパ装置として、２本のブレース型のダンパ５００を備える。このダンパ５００は、その下部が支柱部材４００を構成する垂直柱４１０の地盤Ｂへの立設部に連結され、第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂ内において斜上方に向けて配置され２階の床枠体１２０の両端に連結される２本の油圧式の棒状ダンパとしている。
このダンパ５００は、第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂの変形に対して、圧縮、引っ張り方向に振動、衝撃を吸収することができる。
鉄骨構造１０の上層階１０Ｈは、第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂにおいて、隅柱３１０、床枠体１３０及び床枠体１７０、更には隅柱３１０、床枠体１７０及び屋上枠体２１０を略Ｘ状に連結する筋交部材６１０からなる斜め柱６００を備えている。斜め柱６００は２組、即ち４階の床枠体１３０から８階の床枠体１７０にかけて１組設けられ、８階の床枠体１７０から屋上枠体２１０にかけて１組設けられている。
この斜め柱６００は、端部を剛接合とし、軸力と曲げを負担することを目的として用いられる。
【００１２】
以上の構成により、第１垂直構面１０Ａ、１０Ｂにおいて、低層階１０Ｌの水平剛性を上層階の水平剛性よりも小さくできると共に、低層階にダンパ装置が配置されたことになる。そして、建築物の鉄骨構造１０は、図１中Ｘ−Ｚ平面中の矢印Ａ方向には剛性が低く構成され振動やすくなり、この振動はダンパ５００により減衰される。
また、第２垂直構面１０Ｃ、１０Ｄにおいて、２本の通柱３２０の間には、図３（ｂ）に示すように、２階から９階まで筋交部材３３０が配置され、隅柱３１０の下端部と、通柱３２０及び２階の床枠体１１０の交点との間には筋交部材３４０が配置されている。
そして、第２垂直構面１０Ｃ、１０Ｄの１階部分については、２本の筋交部材３５０を略Ｘ字状に組み合わせて配置し、１階部分における水平剛性を確保している。
第２垂直構面１０Ｃ、１０Ｄでは、Ｙ−Ｚ面中の矢印Ｂ方向の剛性が高く振動しにくいため、第２垂直構面１０Ｃ、１０Ｄ内にはダンパ装置を配置していない。
【００１３】
また、本例に係る鉄骨構造１０は、以下の構成が特徴的である。即ち、鉄骨構造１０を備える建築物において、前記低層階１０Ｌの水平剛性は、上層階１０Ｈの水平剛性の０．８以下である０．７８７となるようにしている。これは、一般的な建物における建築基準法の規制に合致させると共に、下層部における剛性率をソフトファストストーリが実現できる値として設定した。
また、本例では、鉄骨構造１０を備える建築物の固有周期Ｔは、１秒以上、５秒以下である１．１５５秒とした。これは、地震周期の周期（１秒以下）と一致しないようにすると共に居住性等の観点から振動周期があまり長時間にならないように設定したものである。
更に、本例では、前記建築物の等価減衰ｈは、０．０３以上１．００以下である０．０４とした。本例では、通常の鉄骨構造の等価減衰値である０．０２より大きい値とした。
そして、本例では、ダンパ５００は、建築物全体の運動エネルギの３０％以上である６０％を吸収するようにした。このようにダンパ装置で建物全体の運動エネルギの多くの部分を吸収することにより、建築物の振動は迅速に減衰する。
【００１４】
以上説明したように、基礎枠体１００を上述のように構成したので、垂直構面のうち低層階を上層階より低い水平剛性を実現でき、低層階部分に振動による変形及び運動エネルギを集中させることができると共に、この運動エネルギをダンパで確実に吸収することができる。
また、本例に係る建築物は、その低層階部分に略Ｙ字型の支柱部材を配置し、略Ｖ字型に配置されたダンパを表出することにより建物の外観をユニークなものとすることができる。また本例に係る建築物は、その低層階部分に隅柱を配置することなくＹ字型の支柱部材を配置するようにしたので、建築物の低層階部分の隅部に柱がない構造とすることができ、隅部に入り口や開放的なエントランス部を配置する等自由なフロア構成を採用することができる。
尚、上記例では、Ｘ−Ｙ平面に配置される垂直構面のみに略Ｙ字状の支柱部材及びダンパを配置したが、これらの部材は、全ての垂直構面に配置するようにしてもよい。即ち、上記例では、ソフトファストストーリの概念を、２つの垂直構面にだけ適用する例を説明したが、４つの垂直構面にソフトファストストーリの概念を適用することができる。
また、上記例では、建築物の階数を１１階として１階から３階を低層階、４階から１１階を上層階としたが、建築物の階数、低層階、及び、上層階の階数は適宜変更することができる。また、建物のアスペクト比等も適宜設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態例に係る建築物の骨組構造を示す斜視図である。
【図２】図１に示した建築物の低層階の骨組構造を示す拡大斜視図である。
【図３】図１に示した建築物部の骨組構造を示す図であり、（ａ）は垂直構面の立面図、（ｂ）は直交構面の正面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  鉄骨構造、１０Ａ、１０Ｂ  第１垂直構面、１０Ｃ、１０Ｄ  第２垂直構面、１０Ｈ  上層階、１０Ｌ  低層階、１００  基礎枠体、１１０…２００  床枠体、１１１  梁、１１２  連結部材、２１０  屋上枠体、３１０  隅柱、３２０  通柱、３３０  筋交部材、３４０  筋交部材、４００  支柱部材、４１０  垂直柱、４２０  斜柱、５００  ダンパ、６００  斜め柱、６１０  筋交部材、Ｂ  地盤
【図１】
0005032232.tif 000002
【図２】
0005032232.tif 000003
【図３】
0005032232.tif 000004