工学院大学建築学科久田研究室
2006 年度卒業論文梗概

２棟の超高層建築を連結した制震構造の地震応答解析に関する研究
D3-03052 星
連結制震地震応答解析

幸男

超高層建築

1. はじめにとに作成し、等価曲げせん断モデルについては、オフィ首都圏では大地震が起きる危険性があり、その対策がス棟では実験を実施していないので、大学棟の実験結果急務となっている。その中でも、首都圏直下型地震、東より、比率を適切に求めると、1 次固有周期やフーリエ海地震の対策が必要である。海溝型地震である東海地震

スペクトルがせん断モデルと比べ強震観測記録に近くなは、首都圏の大規模な盆地構造により長周期成分が増幅ることを確認している ２ ） ので比率を変え、強震観測記録するので、超高層建築への影響は大きく注意しなければと近くなる比率を求め作成した(図 3,表 1)。本研究では、な ら な い 。 ま た 、 最 近 で は 構 造 的 被 害 だ け で な く 、BCP作成した曲げせん断モデルを用いて解析をする。

（事業継続計画）などを始めとする、建物の機能維持も4. 使用地震波及び 2 棟連結の時刻暦応答解析求められるようになっている。その為には、地震波から4.1. 使用地震波
本梗概では、1 章で述べたM7 クラス の地震である首都の応答をより制御し、被害を抑えることが有効な手段の圏直下地震(東京湾北部地震) ３ ）、長周期成分の卓越によ一つである。
NSり応答の増幅が予想される東海地震 ４ ）を用いる。図 4 に、EWこれらの応答スペクトルを示す。

大学棟
(高層棟)
大学棟(中層棟)

4.2. 2 棟連結の時刻暦応答解析及び解析結果
ま ず 、 連 結 ダ ン パ ー (オ イ ル ダ ン パ ー )の 配 置 場 所 に つ

オフィス棟いて示す。図 1 のように 2 棟は斜めに並んで建ち、設置場所は図 5 に示すように、約 45°方向に設置し、これ を
図1

左:東立面概要右:STEC 街区概要

主軸方向に換算した値をダンパーの性能とする。換算後対象とする建築物は、新宿区 STEC 街区に建つ工学院大のダンパーの性能を表 2 に示す。リリーフ弁のついた、学大学棟(高層棟を指す。中層棟は対象外としている。) ･バイリニアの性能を持つオイルダンパーを使用する。
解析は大きく分けて 2Case 行った。本梗概では NS 方オフィス棟とする。この 2 棟を連結制震補強することに2NS(cm)

2. 2 棟の振動比較

4office
DaigakuNS(cm)

より、応答を制御することを目的としている。

0office
Daigaku0

従来の連結制震に関する研究より、連結を行う建物の0s-40s

性格が異なる程、連結効果が期待出来ることが知られて-20EW(cm)-420EW(cm)

442いる。対象とする 2 棟は固有周期や建物形状が近い関係

0s-40s-4-2office-Daigaku

office-Daigakuにあり(表 1)、地震時における 2 棟の挙動を確認する必00

要がある。大学・オフィス棟で観測されている強震記録
0s-40s0s-40sを用い比較を行う。図 2 は、2005 年千葉県北西部地震の-2-4-20（ｃｍ）

2-40(cm)

4

観測記録を X 軸に EW、Y 軸に NS 方向をとり、2 棟の軌跡

図2(上図)と大学 棟から見たオフィス棟の挙動(下図)を見（左：8 階(2 棟共)、右：大学 29 階ｵﾌｨｽ 28 階）

2 棟の軌跡と相対的挙動

表1ている。これより、固有周期の近い 2 棟 であっても上下層ともに差を確認出来る結果となった。

EI,GA30

大学棟の等価せん断モデルについては昨年度 １） に比率を元に等価曲げせん断モデルを作成した。オフィス棟の等価せん断モデルについては、構造計算書をも

図3m28・・・・・・・・

で観測した最大変位をせん断・曲げ成分に分け、そのm29
K29m28111.29ｍ

加振実験より曲げ変形の発生を確認し、上層部(25 階)K29m29123.45ｍ

おいて、モデル化されている。今年度は、微動・人力

m29・・・・・・・

EI,GA
29m30
K30・・・・

3. 2 棟のモデル化

m30m29モデルの概要1次固有周期 NS3.3秒、EW3.14秒
減衰２％（剛性比例型減衰）復元力・履歴特性 トリリニア・標準トリリニア
大学 曲
せん断比率
NS：50％ EW：78％
げ棟 せ
1次固有周期 NS3.02秒、EW2.96秒
減衰２％（剛性比例型減衰）ん断 復元力・履歴特性 トリリニア・標準トリリニア
1次固有周期 NS・EW共に3.01秒
せオ ん
減衰２％（剛性比例型減衰）フ 断 復元力・履歴特性 トリリニア・標準トリリニア
ィ 曲
せん断比率
NS：65％ EW：83％
げス せ1次固有周期 NS2.80秒、EW 2.95秒
棟 ん
減衰２％（剛性比例型減衰）断 復元力・履歴特性 トリリニア・標準トリリニア
せん
断2 棟の等価せん断・曲げせん断モデル概要図向の解析結果を示す。まず Case1 は、2 棟共に現状のま

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階の計 2 本配置した。図 6 に Case1 の解析結果を示す。

表23)首都直下地震を対象とした強震動予測に関する研究
工学院大学 2006 年度卒業論文

ダンパー性能大成建設吉村智昭さんより提供

4)想定東海地震地震波

最大減衰力Ｆmax500KN
150mm/s
最大速度Vmax
400KN
リリーフ荷重Fr
1次粘性係数C1 12.5KN･s/mm
2次粘性係数C2 0.85KN･s/mm
装置剛性K
110KN/mm

3000

Response acceleration (gal)6700

Response acceleration spectra (h=0.05)

2500

首都直下NS

2000

東海ＮＳ
千葉北西部ＮＳ

告示(工学的基盤)

1500
1000
50064000

図 5 ダンパー配置位置
Response velocity (cm/sec)

1200.01直下では、ほとんど効果が見えず、東海では、かなりの応答低減が見える。建物の性格が近い 2 棟において、首0.1

110

東海ＮＳ

80

千葉北西部ＮＳ60

告示（工学的基盤）

40200

都直下のような大地震時には、構造部材の塑性化による0.01

エネルギー吸収が大きく、相対的にダンパーがエネルギ

0.1

1Period (sec)

中小地震時においては、構造部材の塑性化が25起こらず、ダンパーにエネルギー吸収が集中20するので応答の低減が起こる。

15151515これより、構造部材とダンパーを相対的に10101010

見て、ダンパーが多くのエネルギー吸収を行

55525

非連結連結00(rad) 1/2002525る。大学棟単独の補強目標として、大地震時

20において、層間変形角NS方向 1/150・EW方向
1/200 以 下 で あ り 、 か な り の 応 答 低 減 を 目 標

を図 7 に示す。これより、Case1 では見られな か っ た 首 都 直 下 (大 地 震 )で の 応 答 低 減 を 見

2020非連結20
連結15

非連結15連結151510101010

大学棟 最大層間変形角築であっても、どちらか一方の性格を変化させるとにより、連結効果が期待出来ることが001/4000.25

図 6 Case1 解析結果

(rad)0.5 01/400

上段:首都直下地震 NS

1/200 030302525252520202020

非連結

15
非連結

連結補強・連結なし

連結 10補強・連5結なし
大学棟 最大層間変形角00(rad) 1/200
01/100 0151510

非連結 10
連結3025

非連結

非連結
連結

555office棟 最大塑性率0.20.4

下段:東海地震 NS30

office棟 最大層間変形角

大学棟 最大塑性率0.5
11.5
2000(rad)1/200

1/100 030

3030

2525252020

office棟 最大塑性率0.511.52

連結2015る 1 棟 の 単 独 補 強 (粘 弾 性 ダ ン パ ー な ど の 補

10補強・連結なし

1515
非連結

1020
非連結
連結15101055

連結5補強・連結なし

5大学棟 最大層間変形角00(rad)1/800

1/400 0000.25

非連結
連結

office棟 最大層間変形角

大学棟 最大塑性率0

参考文献

001/200 0

非連結
連結office棟 最大層間変形角0(rad)office棟 最大塑性率0.5
11.5
255530

結果より分かる。今後、固有周期の変化が出強)を行えば更に効果が期待出来るだろう。

非連結
連結

大学棟 最大塑性率10

これより、固有周期の近い 2 棟の超高 層建1/100 02515答の低減が見られる。

0(rad) 1/200255

非連結
連結

530

引っ張られるような関係になっているが、相東海地震(中小地震)においても 2 棟 ともに応2030ることが出来た。大学棟が多少オフィス棟に対的にエネルギー吸収を見ることが出来る。

大学棟 最大塑性率 00.5
11.5
2 01/100 0学棟単独の制震補強 ２） をした後に連結をす本の連結ダンパーを設置している。この結果

25非連結
連結

office棟 最大層間変形角30

考え、1 階お きにダンパーを配置し、合計 1420大学棟 最大層間変形角30きくなる。これより連結効果が期待できると

25非連結
連結

20

次にCase2 は、オイルダンパーを用いた大としている為、オフィス棟との挙動の差が大100303030ー吸収を行えない。また、東 海地震のような、

010

図 4 使用地震波の加速度、速度応答スペクトル30う場合に応答の低減が大きいことが言える。

100Response velocity spectra (h=0.05)
首都直下NS

1000.5 0(rad)1/800

図 7 Case2 解析結果 上段:首都直下地震 NS

1/400 0office棟 最大塑性率0.20.4

下段:東海地震 NS