JP2002213099A

JP2002213099A - 耐震安全性等に優れた建築の架構方法及び制震建物

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Publication number: JP2002213099A
Application number: JP2001009408A
Authority: JP
Inventors: Koichi Takanashi; 晃一高梨; Koji Morita; 耕次森田; Shoichi Nakai; 正一中井; Yoshiaki Akasaka; 喜顕赤坂; Hiroshi Yamagata; 洋山縣; Hideo Sugibayashi; 秀夫杉林; Hiroshi Yatabe; 浩谷田部; Kazutomi Nakane; 一臣中根; Shiyuuma Kano; 秀馬鹿野; Makoto Hara; 誠原
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2001-01-17
Filing date: 2001-01-17
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-01-17
Also published as: JP4700816B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】環境負荷低減型で、長寿命型の建物であり、
地震時における耐震安全性等に優れた建築の架構方法及
び制震建物を提供する。【解決手段】地震時などの水平力を負担するコアタワ
ー１の外周に独立した居住ブロック２を配置する。前記
居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティリテ
ィフロア３を設け、各ユーティリティフロア３の上に剛
接した居住ブロック２は居住部を複数段積み重ねた構成
とする。前記の各ユーティリティフロア３と前記コアタ
ワー１とは制震要素４で連結し、各ユーティリティフロ
ア３は直下の軸力材５で滑り支承６を介して支持させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、低層から中、高
層建物までを対象として、地震時の揺れを低減させる地
震応答制御型建築架構方法及び制震建物の技術分野に属
する。更に言えば、建物の水平力負担の機構と、鉛直力
負担の機構とを明確に分離した架構方法であり、将来の
省資源・循環型社会に対応できる建物のライフサイクル
と用途の変更に対する対応が容易な環境負荷低減型で、
且つ長寿命型の建物であり、地震時における耐震安全性
と居住性、機能性ともに優れた建築の架構方法及び制震
建物に関する。なお、環境負荷低減型とは、従来の作っ
ては壊し捨てるやり方に対し、壊さないで活用し捨てな
いで環境維持（負荷低減）を図るやり方を意味する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低層から中、高層建物における地
震時の制震技術としては、例えば特開平１１−２００６
６１号公報に記載された「連結構造物の制振方法」が参
照される。同公報の図１を本願の図７に引用して示した
ように、高剛性で低質量のセンターコアａを取り囲むよ
うな配置で、低剛性、高質量の外周建物ｂを構築し、外
周建物ｂとセンターコアａとは、バネ及びダンパーとか
ら成る連結部材ｃで連結している。センターコアａの上
端部には外周建物ｂの頂部を覆うハットトラスｄを設
け、該ハットトラスｄの下面と外周建物ｂの頂部との間
に両者間の水平移動を許容するローラ支承ｅを介在さ
せ、ハットトラスｄに作用する下方への押し付け力を支
持する構成とされている。

【０００３】したがって、大地震等により大きな水平力
が作用し、センターコアａに大きな曲げモーメントが作
用し曲げ変形しようとすると、ハットトラスｄの下方へ
の押付け力が外周建物ｂの反力によって支持され、セン
ターコアａの曲げ変形が抑制されるので、センターコア
ａは剛性を維持して制振効果を発揮する。そして、セン
ターコアａと外周建物ｂとはそれぞれ独立した構造体と
して効率の良い連結制振の効果を発揮する、と説明され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図７に示した従来の制
振方法は、外周建物ｂとセンターコアａとを連結部材ｃ
で連結し、センターコアａの上端部に設けたハットトラ
スｄと外周建物ｂの頂部との間にローラ支承ｅを介在さ
せて水平方向変位を制御する連結制振の方法であり、外
周建物ｂに地震等の水平力が入力する。しかも最上階に
は有用な居住機能を持たないハットトラスｄを設けて、
地面から最上階にまで集約された水平変位をローラ支承
ｅで滑らせるので、どうしても耐震性と機能性が劣るこ
とになる。

【０００５】また、外周建物ｂに関しては、水平力に対
して低剛性のラーメン架構を形成しなくてはならない。
そのため１階から屋上階まで通し柱を形成するので、鉛
直力支持部材の断面がどうしても大きくなり、同部材の
取り替え性や修復性なども構造的に至難であるから、今
後の建築のライフサイクルにわたる環境負荷低減化およ
び高寿命化対応は困難である。

【０００６】そして、建物の平面計画の自由度が無く、
用途の変更などの自由な配置の建築デザインを計画でき
ないという欠点がある。

【０００７】本発明の目的は、長い供用期間中に発生す
る用途変更などのライフサイクルに合わせて、居住ゾー
ンなど住空間の変更及び増改築性、及び各構造部材の取
り替え性などに優れた構成で環境負荷低減型および長寿
命型であり、地震時において耐震安全性と居住性、機能
性に優れた建築の架構方法及び同方法を実施した制震建
物を提供することである。

【０００８】本発明の次の目的は、建物の水平力負担の
機構と、鉛直力負担の機構とを明確に分離した建築の架
構方法及び制震建物を提供することである。

【０００９】本発明の更なる目的は、増改築などの工事
スペースの確保が容易な建築の架構方法及び制震建物を
提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項１に記載した発明に係る耐震
安全性等に優れた建築の架構方法は、地震時などの水平
力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロック
を配置すること、前記居住ブロックの高さ方向の複数段
積み毎にユーティリティフロアを設け、各ユーティリテ
ィフロアの上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段
積み重ねた構成とすること、前記の各ユーティリティフ
ロアと前記コアタワーとは制震要素で連結し、また、各
ユーティリティフロアは直下の軸力材で滑り支承を介し
て支持させること、をそれぞれ特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明に係る耐震安全性等に
優れた制震建物は、地震時などの水平力を負担するコア
タワーの外周に独立した居住ブロックを配置して成り、
前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティ
リティフロアを設けてあり、各ユーティリティフロアの
上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた
構成とされていること、前記の各ユーティリティフロア
と前記コアタワーとは制震要素で連結され、また、各ユ
ーティリティフロアは直下の軸力材で滑り支承を介して
支持されていること、をそれぞれ特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、請求項２に記載し
た耐震安全性等に優れた制震建物において、ユーティリ
ティフロアは、剛性が大きい板状構造とされ、居住部の
増改築など用途の変更に対する対応が容易な架構形態の
工事スペースを確保した空間と広さと平面形態とされて
いることを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施形態】次に、請求項１に記載した発明に係
る耐震安全性等に優れた建築の架構方法、及び同方法を
実施した請求項２、３記載の発明に係る耐震安全性等に
優れた制震建物の実施形態を図面に基いて説明する。

【００１４】図１と図２において、符号１は建物の中央
部に配置された、地震時の水平力を負担するコアタワー
であり、２は前記コアタワー１の外周にコアタワー１と
は独立した構造で配置された居住ブロックである。符号
３は前記居住ブロック２を支持するユーティリティフロ
ア、４は前記コアタワー１と各層のユーティリティフロ
ア３との間を連結した制震要素である。符号５は居住ブ
ロック２の構成材であって前記ユーティリティフロア３
を支持する柱（軸力材）、６は前記柱５の上端とユーテ
ィリティフロア３の下面との間に設置された滑り支承で
ある。軸力材としては、前記柱５のほか、壁あるいは壁
体中に埋め込まれた柱などを含む。

【００１５】なお、図１中の符号７はコアタワー１及び
その外周の居住ブロック２を建てる基礎である。第一層
目のユーティリティフロア３は、前記基礎７の上に建て
たスーパーコラム（軸力材）８により滑り支承６を介し
て支持（鉛直力のみを支持）されている。したがって、
地震等による水平力が居住ブロック２へ入ることのない
免震構造になっている。

【００１６】請求項１記載の発明に係る耐震安全性等に
優れた建築の架構方法の要点は、次の通りである。

【００１７】地震時などの水平力を負担するコアタワー
１の外周に、同コアタワー１とは独立した構造の居住ブ
ロック２を配置する。居住ブロック２の配置は、その一
例を図２に示し、他のバリエーションを図３ａ〜ｆに示
すように自由度が高い。図３ａ〜ｄはコアタワー１が１
体の場合（センターコア形式）、図３ｅ、ｆはコアタワ
ー１が複数体（ツインコア形式）の場合のバリエーショ
ンを示している。更に多数のコアタワーとその外周を取
り巻く居住ブロック群とによるマルチタワー形式の架構
方法も実施される。これらから明らかなことは、ユーテ
ィリティフロア３の形態と大きさは、居住ブロック２の
平面形状と配置個数の如何に関わらず、十分に広く大き
いということである。したがって、建築のライフサイク
ルにわたる用途の変更に対する対応の容易さや環境負荷
低減化および高寿命化対応策で必須となる居住ブロック
２の建築部材の取り替え性や修復システムの設計施工を
容易に実現できる。

【００１８】前記居住ブロック２は、高さ方向に複数段
積みとする。図示例おいては居住部を３段積みした毎に
ユーティリティフロア３を設けている。居住ブロック２
は、各ユーティリティフロア３の上に剛接した居住部を
３段積みの高さに設けている。この制震建物は、各居住
ブロック２が前記の構成を１ユニットとして複数段積み
した構成とされている。各層の居住ブロック２は、コア
タワー１の内部に設置したエレベータ９、及び階段部１
０により地上と連絡されている。

【００１９】前記の各ユーティリティフロア３と前記コ
アタワー１とは制震要素４で連結している。また、前記
居住ブロック２を構成する各ユーティリティフロア３
は、直下の柱（軸力材）５により滑り支承６を介して支
持されている。前記の制震要素４は、具体的には図４に
地震応答解析モデルの一例を示したように、ダンパー４
ａとバネ４ｂとで構成されている。バネ４ｂの剛性が小
さいと、ユーティリティフロア３の水平変形を促すこと
になる。

【００２０】したがって、図５と図６に地震応答解析結
果を示したように、ユーティリティフロア３は、滑り支
承６が滑ることにより、或る値以上の加速度が発生する
ことはなく、建物全体の減衰が増大し、揺れにくくな
る。即ち、コアタワー１の水平抵抗部材は非常に少なく
て済む。よって、居住ブロック２においては什器類が転
倒する程には揺れないので、居住性が格別良好である。
また、図１のように３段積み毎に構築されたユーティリ
ティフロア３は、剛性が大きい板状構造であり、コアタ
ワー１とは分離独立した構造であるため、地震時にも上
下方向の変形は決して生じない。そのため、各層の滑り
支承６には等分の滑りを期待でき、滑りによるエネルギ
の減衰効果（免震効果）が発揮されるので、信頼性が高
く、構造的に安定性の高い制震効果を期待できる。

【００２１】また、機能的には、ユーティリティフロア
３で区切られた３段積みの高さの居住ブロック２の空間
は、既述したようにユーティリティフロア３の形状効果
と空間の広さの故に、増改築などの工事スペースの確保
が容易である。

【００２２】しかも滑り支承６によるエネルギの減衰機
能は、各層のユーティリティフロア３毎に作用するの
で、図７に示した従来例のように最上階のハットトラス
ｄをローラ支承ｅで滑らせるシステムに比して、制震性
と機能性は格別優れている。

【００２３】また、各層のユーティリティフロア３が滑
り支承６で滑り、軸力材としての柱５には鉛直荷重のみ
を負担させるので、この柱５はユーティリティフロア３
の荷重を支持可能でさえあれば良く、水平力を受けない
分だけ、柱５の断面を小さくできる。この意味からも今
後の建物のライフサイクルにわたる用途の変更に対する
対応の容易さや環境負荷低減化および高寿命化対応で必
須となる建築部材の取り替え性や修復性が容易になる。

【００２４】一方、上記した柱５の上端の滑り支承６が
効果的に機能することにより、高さ約５０ｍの実施形態
の建物全体の揺れとユーティリティフロア３の揺れ（層
間変形角＝図５を参照）、及びその上の居住ブロック２
の揺れ（最大加速度＝図６を参照）を同時に著しく低減
させることが可能となり、耐震安全性と居住性能、及び
使用性能に優れた制震建物を実現することができる。ユ
ーティリティフロア３に地震時の水平力が集中すること
はないので（図５、６を参照）、応力は非常に小さいも
のとなり、合理的な環境負荷の構造デザインが可能とな
る。

【００２５】従って、板状構造としたユーティリティフ
ロア３の部材接合部、或いは居住ブロック２の構造種別
（例えば鉄筋コンクリート造、プレキャストコンクリー
ト造、鉄骨造、木造など）と部材寸法、並びに接合部数
などを大幅に縮減でき、簡易な脱着型接合法などを採用
することが可能となり、維持管理が容易な架構形態とな
る。

【００２６】上記したように、本発明の架構方法によれ
ば、地震時の水平力のほとんどがコアタワー１へ流れ、
ユーティリティフロア３に水平力が流れないため、居住
ブロック２の居住部の群落の規模や形態、配置デザイン
などは、図３ａ〜ｆに例示したように、コアタワー１の
配置形態を例えばセンターコア形式（図３ａ〜ｄ）とす
るか、ツインコアタワー形式（図３ｅ、ｆ）、或いはマ
ルチコアタワー形式にするかなどの計画、及びライフラ
インが配備される各層のユーティリティフロア３の構造
形態システムも例えばトラス形式とか、グリッド梁形
式、若しくはボイドスラブ形式、スペースフレーム形
式、又は張弦床板形式などの設計、施工が可能となり、
低層から中、高層建物までを対象とした多様な建築形態
の設計が可能となるのである。

【００２７】各層のユーティリティフロア３、３間にお
いては、構造的には居住ブロック２の柱５や壁などのい
わゆる鉛直荷重支持部材（軸力材）は、必ずしも１層か
ら３層まで通したいわゆる通し柱で設計、施工する必要
はない。各層では、用途の変更に対する対応の容易さや
居住部空間のデザインや建築部材の取り替え性、修復性
などに適合するように、居住ブロック２の軸力材として
の柱５等をコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ）や鉄骨造
としたり、壁に埋め込むなどして、自由な配置デザイン
に適した軸力材の分散型配置による構造デザインの実現
が多様に可能となるのである。

【００２８】

【発明が奏する効果】請求項１記載の発明に係る耐震安
全性等に優れた建築の架構方法、及び請求項２、３記載
の発明に係る制震建物によれば、建物の水平力負担の機
構（コアタワー１）と鉛直力負担の機構（滑り支承６と
軸力材５）とを明確に分離したので、建物全体の揺れ
（層間変形角）と居住ブロック及び居住部の揺れ（最大
加速度）を同時に低減させることができ、建物の耐震安
全性と居住性能、使用性能（機能性）に優れたものを提
供できる。

【００２９】即ち、地震時の大部分の応答エネルギはコ
アタワー１でほとんど吸収され分担される。居住ブロッ
ク２を配置したユーティリティフロア３上の居住部で
は、層せん断力や加速度は非常に小さくなり、滑り支承
の構造やダンパーの種類、材質などを設計条件に合わせ
て適宜選択し配設することにより、地震時の建物の揺れ
を効果的に低減する架構を実現できる。

【００３０】そして、居住ブロック２（居住部）群の規
模、配置デザイン、形態に適合するように、コアタワー
１の配置形態デザインと、ライフラインを配備するユー
ティリティフロア３の構造形態システムとを的確に計画
することにより、低層から中、高層建物まで多様な架構
バリエーションが可能になる。

【００３１】居住ブロック２を数段積みする毎に設けら
れたユーティリティフロア３は、剛性が大きい板状構造
で、コアタワー１とは分離独立した構成であるから、滑
り支承６の滑りによる減衰作用が十分に発揮され、構造
的な安定性を確保できる。機能的には居住ブロックの高
さ空間において、増改築などの工事スペースを確保で
き、建物のライフサイクルにわたる用途の変更に対する
対応の容易さと環境負荷低減化と高寿命化に対応可能と
なる架構形態を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る耐震安全性等に優れた建築の架構
方法を実施した制震建物の立面図である。

【図２】前記制震建物の平面図である。

【図３】ａ〜ｆは制震建物の基本形のバリエーションで
ある。

【図４】前記制震建物の地震応答解析モデルの一例であ
る。

【図５】制震建物全体の揺れを示す最大層せん断力図の
一例である。

【図６】制震建物の居住部の揺れを示す最大加速度の図
の一例である。

【図７】従来の制震建物を示した概念図である。

【符号の説明】１コアタワー２居住ブロック３ユーティリティフロア４制震要素５柱（軸力材）６滑り支承

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤坂喜顕東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者山縣洋東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者杉林秀夫東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者谷田部浩東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者中根一臣東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者鹿野秀馬東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者原誠東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者水内千尋東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者宮崎賢一東京都中央区銀座八丁目21番１号株式会社竹中工務店東京本店内 (72)発明者瀬谷均千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者相沢覚千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者遠山幸太郎千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者佐藤吉之千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者真柄栄毅千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地震時などの水平力を負担するコアタワー
の外周に独立した居住ブロックを配置すること、前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティ
リティフロアを設け、各ユーティリティフロアの上に剛
接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた構成と
すること、前記の各ユーティリティフロアと前記コアタワーとは制
震要素で連結し、また、各ユーティリティフロアは直下
の軸力材で滑り支承を介して支持させること、をそれぞ
れ特徴とする、耐震安全性等に優れた建築の架構方法。
【請求項２】地震時などの水平力を負担するコアタワー
の外周に独立した居住ブロックを配置して成り、前記居住ブロックの高さ方向の複数段積み毎にユーティ
リティフロアを設けてあり、各ユーティリティフロアの
上に剛接した居住ブロックは居住部を複数段積み重ねた
構成とされていること、前記の各ユーティリティフロアと前記コアタワーとは制
震要素で連結され、また、各ユーティリティフロアは直
下の軸力材で滑り支承を介して支持されていること、を
それぞれ特徴とする、耐震安全性等に優れた制震建物。
【請求項３】ユーティリティフロアは、剛性が大きい板
状構造とされ、居住部の増改築など用途の変更に対する
対応が容易な架構形態の工事スペースを確保した空間と
広さと平面形態とされていることを特徴とする、請求項
２に記載した耐震安全性等に優れた制震建物。