工工学院大学建築系系学科卒業論文梗
梗概集
久田研究室
久

2012 年度

工学院大学
学新宿校舎のの昇降機におおける地震被害害を少なくすする最適階の検討
D1-09055 遠藤
藤和明

１．１はじめに超高層の建物では昇降機は縦の移動手段とししてはなくてははならないものとなっている。また昇降機の技術基準は建築基基準法同様、大学棟竣工
工当時（1989 年）から現在に年に至るまで計算算方法や災害対策について大きく改改正された部分分がある、過去去の被害ではレール変形形やかごが外れれるなど早期普普及が困難な被被害が見られた。そこでこのような背景のもと本本研究では、新新宿副都心の一角に位置置する超高層建建築物である工工学院大学（高 層棟）

図１
１-２: 基準階 平面・伏図の高層用エレベーターを対象とし、地震応答を任意形状立立体フ

１．３

レームの弾塑性解解析プログラムを用いて、20009 年度版の最最新

大学学棟用のエレベベーターの概要要を示す。表１
１にエレベータターの昇降機技術基準の診断方法のもと、計算式や解析プログラ ムを仕様様。図１に対象象とするエレベベーターの簡略略的な構造。図図２に用いての応答解析
析結果より、昇降機周辺機器についてのレ ール

エレレベーターの配配置位置を示す
す。No.A-1～A-3 号機の中高高層エの変形、かごの脱レールの原因であるガイドレールの耐耐震診

レベ
ベーターは今回回、モデルを簡簡易化する為にに除く形とする
る、ま断について行うものとする。耐震性の妥当性を確認する事事を目た No.A-4～A-6
N号機についても号も B5～B1 地下階の解析はしない的とする。とす
する、よって No
o.A-4～A-6 号号機についてののみで行い、行程程（昇１．２降距距離）は 1 階～～28 階の 119.6690m。

対象物概概要（建築物物）

対象物物概要（エレベベーター）

大学棟の建物概大概要を示す。表 1 に建物概概要、図 1-1 に 東側立面図、Y14・X2
2 通り軸組図、図 1－2 に基準階平面・伏伏図を示す。

表 1： 大学棟棟構造概要

建建築場所

東
東京都新宿区
西新宿

竣竣工念

1989年

基
基準階面積1170㎡

階数

地
地上29階、地下下6階、塔屋１階
階

アス
スペクト比

N
NS：5.59、EW：3.73
地
地上：鉄骨造（（ブレース付ラーーメン架構）

構
構造種別

地
地下1～2階：鉄鉄骨鉄筋コンク
クリート造
地
地下3～6階：鉄鉄筋コンクリート造

図１
１-３：エレベーター構造

１．４

対象物
物概要（入力地
地震波）

本学
学のモデルに入入力する地震波波の概要を示す
す。解析するににあたり、今回は首都直直下型地震波 （90syukka）とと東海東南海型型地震波（TOK-V2）を使使用する。想定定首都直下型地地震の場合、卓卓越周期はは NS 方向で１秒秒、EW 方向はは 0.5 秒である
る。想定東海東東南海型地地震の場合、卓卓越周期は NS、、EW 方向共に約 0.1 秒である。
図２：５階平面図
最大大加速度は首都都直下型 NS 方向
向で 594cm/s²、EW で 451cｍ//s²、
図 1－11： 左）東側立
立面図右）軸軸組図

東海
海東南海型 NS 方向で
方145 m/ss²、EW 方向で 1741 cｍ/s²であある。

m = m1 + am2 (N)m1: かごの質量（kg）
m2: かごの積載量量）（kg）
ε：ガイドシューーの荷重比
１階階～最上階－１
１：ε＝0.6
K2=ffb/fm
図１-４：首都直下
下フーリエ速
速度応答スペククトル

図１－５：首都直直下時刻歴加速
速度波形

図１－６：東海東
東南海

Fb=本学の一次固有周周期は 3.1 秒なので 1/3.1 より=0.3225 を得る（上上から NS・UD・・EW）

エレベーター機器の一一次固有振動数 fmの値値
機器機
一次固有振動動数 fm（Hz）
備考
考
巻きき上げ機
3～～5
防振支支持
ＭＧ
4～～5
防振支支持
制制御盤
6～～12
固定支支持
かご
1.55～4
つり合合い重り2～～5-

fb/fm＝＝最小値 1.5 を用いをても=0.215 なので、エレベーター機器応答倍率を用いた係数

図よりK2=1.0 を得る
をフーリエ加速度応答
答スペクトル

図２２－１

図１－７：東海東南
南海時刻歴加速
速度波形 （上上から NS・UD・EW）

２．１

最最上階：ε＝0.4

告示波
波６波

設計用
用水平震度最大大応力度

σ＝7/40××PxL/Z+6EIδ/5L^2Z

たわわみδ＝11/9600×PxL³/EI

２．３

耐震震診断

結果

入力地震
震波

告示波６波

昇降機技
技術基準耐震震設計についてて（2002 年度度版）

研究の背景と目的的で示したように建築基準法
法同様、昇降機機における施工指針も工
工学院大学竣工
工当時の 1989 年から現在に至年至る
まで改正は数回されている、超高層建築物に据え付けられれる昇降機も例外では無無く 60m 以上の建建物に昇降機を施工する場
場合はフロアレスポンスを用いて設計計を行う手法かから応答倍率をを用いて計算する手法
法に改正された
た、まず初めにに 2009 年以前にに用

図２２－２

許容たたわみ診断（脱脱レール診断）

いられていたフロアレスポンス法についてここに示す。

２．２
Kh=FFr

計算概概要/g・K2・・IKh: 設計用水平震
震度Fr: フロアレスポンス

k2 : 機器の応答倍倍率を考慮したた係数
Px＝Kh・ｍ・εI: 用途係数用

m=m₁+αm₂＝22900+0.25×16600=3300

Px：レールにかかかる荷重

m：等等価質量N/mmm²kg
図２２－３

許容応
応力度診断

３．１

フロアレスポンス法に続き、20009 年度から採採用されている
る応対象機
機器
懸垂機器
昇降案内機器器
1.0
1.0
1.00.75

エレベーターのの用途乗用・人荷共用乗用・寝台用
荷物用用

答倍率法についてここに示す。

３．２

用途係
係数 I

昇降機技
技術基準耐震震設計についてて（2009 年度度版）

計算概要
要ールにかかる荷荷重
レー

Px＝Khh・ｍ・g・ε

等価価質量 m＝mo+αml＝2900++0.25×1600＝＝3300Kg
かごご質量 mo＝29900Kg積載載量

α＝0.25水平動動等価質量係数数
ε：荷荷重比ml＝1600Kg

１階～～最上階－１階
階：ε＝0.6 最上階：ε＝0.
最.4

継ぎ目板
板応力係数
断面係数比 Ｚ₂/ＺＺ₁
γ₁0.375以上の場合
合1.00.375未満の場合
合（Ｚ₁×0.375）/Ｚ₂
継ぎ目板たわみ係数
断面二次モーメント比
断比 I₂/I₁
4%以下
下4%を超え、8%以下8%を超え、13%以下
下13%を超え、20%以下
下20%を超え、30%以下
下30%を超え、45%以下
下45%を超える

γ₂
2.9
2.0
1.7
1.5
1.3
1.2
1.0

継ぎぎ目板寸法 縦 4cm 横 12ccm 奥行 30ccm
Zx₁＝レールの断断面係数＝31.11cm³
現耐耐震では耐震クラスを２種類類設け、一般的なマンション など

Ix₁＝レールの断面
面二次モーメ ント＝199cm⁴

特に必要以上の耐耐震性を求められないものを A09 耐震クララス

Ｚ₂//Ｚ₁＝1.02 より 0.375 以上 なのでとし、学校、官公庁、病院など一般的な建物よりも耐震性性能がI₂/I₁＝0.321

たわみ係数図よ り

求められる場合は S09 耐震クララスとする。本学は地震災害害時に最大大応力度

σ＝γ１×新宿駅西口の防災災拠点ともなるので S09 耐震震クラスを用いいる。

レーールたわみδ＝γ２×11/9660×PxL^3/Eix

r₁＝１.0r₂＝１.2（7/440×PxL/Zx+6EIxδ/5L^2Zx）
が求まる

設計用水平震度を求める際に高高さ方向に関しして以前は考慮
慮が無かったが、20099 年からの現基基準では階毎にに考慮する。１１階

３．３は水平荷重が 0.6 倍倍、上層階を除除く２階以上はは 0.45×応答倍
倍率、入力
力地震波入力地地震波

建物全高 1/4 の上層層階では 0.3××応答倍率×機
機器応答倍率ととす

el ce
entro、tokyo 101
1、taft ew、taft ns、senda
ai 501、hachiinohe

る。
（機器応答倍率率は 2.2 計算
算概要で記した
た、計算法と全全く変28 階（最上停止階階階）の場合わらない）またレール継ぎ目においてもガイドレールと継継ぎ目

最大大応力度

板の断面二次モーーメントと断面面係数の比を用用いて計算を行行う。

＝125.6137N/mm
m²＜255 N/mm
m²

下記にすべての予予備計算を示す
す。

レーールたわみ δ＝γ２×11/96
δ
60×PxL^3/EIIx

各階階毎の計算例
25kinneσ＝γ１×（7/σ7/40×PxL/Zx++6EIxδ/5L^2ZZx）＝10.4554mm<25mm
19 階の場合階
最大大応力度σ＝γ１×（7/σ7/40×PxL/Zx++6EIxδ/5L^2ZZx）＝198.6691N/mm
m²＜255 N/mm
m²
レーールたわみ δ＝γ２×11/9
δ
960×PxL^3/E
EIx＝19.91723mm<25mm
1 階の場合階
図３－１

首都直直下・東海東南南海

設計用水平震度 K
Kh は＝Ksh・II・Z

応答倍率率
Z =地地域係数＝1.00

Kｓhh＝設計用水平平標準震度（上上図参照）I＝用用途係数＝1.00

最大大応力度σ＝γ１×（7/σ7/40×PxL/Zx））＝274.4948N/mm
m²＞255 N/mm
m²
レーールたわみ δ＝γ２×11/9
δ
960×PxL^3/EEIx＝28.72546mm<25mm

３．４

計算結果

図３－８５号機左側

図３－９５号機

右側

バッキング法について
図１（A）はガイドレール背面に H 鋼を溶接し、ガイドレール
図３－２の許容たわみ・応力度を上げる手法である（但し、レールと昇許容たわみ診断（脱レール診断）

降路内の壁との距離が無い場合を除く）
図１（B）はガイドレール背面に L 鋼を溶接し、ガイドレールの許容たわみ・応力度を上げる手法である（H 鋼に比べ強度は落ちるがレールと壁との距離が短い場合でも施工が可能）

４．１

まとめ・本大学は極めて稀に発生する（東北地方太平洋沖地震など）
地震に対して新宿駅西口の防災拠点（S09 耐震）として高い耐図３－３震性能が求められるため、現状維持は危険と判断できた。だが許容応力度診断一般的な建物（A09 耐震）として判断する場合では、被害は見られなかった。
・想定東海東南海・首都直下・告示波６波では 1 階、5～7 階、17～20 階の被害が確認できたのでそれぞれの階に補強が必要。

５．１

今後の課題

・建物応答の時刻によって減衰率が変動することが分かってい図３－４

るので、時刻によって変動する減衰率を考慮したモデルの作成

許容たわみ診断（脱レール診断）が必要。
・補強する場合断面二次モーメントおよび断面係数の値は、ガイドレールを含む合成値を用いて診断を行うため、改めて補強した場合に耐震性能があるかの再計算が必要。
参考文献
1.)建築設備・昇降機耐震診断基準及び回診指針-1996-年度版
2.)建築基準法及び同法寒冷法令

図３－５

許容応力度診断

３．５

耐震補強

昇降機技術基準の解説-2002-年度版

3.)二井内信成： 2011 年東北地方太平洋沖地震による工学院大学新宿バッキング法について校舎の応答解析についての研究

工学院大学 2011 年度

卒業論文4.)荒川洋輔：超高層建築の強震観測記録と地震応答解析

同5.)大宮憲司：高層建築物の高さ方向の震度増幅に関する研究

同6.)工学院大学

構造計算書及び東芝・日立エレベーター耐震設計書

9.)三井亜沙美・小桧山雅彦

メインロープの震害軽減のための建物・エレベーター連成系の基礎研究日本建築学会構造系論文集

10.)緊急地震速報をエレベーター制御に活用するための課題整理検討委員会報告書
11.)株式会社

図３－６

バッキングの施工方法

図３－７

昇降機配置図日本設計事務所

KDN 街区再開発計画

12.)昇降機耐震設計・施工指針 2009 年版

構造計算書