JP2002227450A - メガフレーム架構の制震構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風や微弱な地震等の僅かな外力に対しては建
物の変形を抑えつつ、大きな外力に対しては高い制震効
果を得ることが可能なメガフレーム架構の制震構造を提
供する。 【解決手段】 建物１０は、コア１６の頂部と外周柱１
８の頂部とがメガビーム２０で結合されたメガフレーム
架構構造を有する。メガビーム２０と外周柱１８との結
合部には、低強度部２２が設けられる。メガビーム２０
の直下にはオイルダンパー２６が設けられる。低強度部
２２は、所定の大きさを超える荷重が作用すると変形ま
たは破壊して、メガビーム２０の変位を許容する。メガ
ビーム２０が変位するとオイルダンパー２６が機能して
その変位は減衰される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物のコアと外周
柱との間に大きな梁を連結したメガフレーム架構におけ
る制震構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地震等に対する建物の変形を小さ
くするため、建物のコアと外周柱との間に、建物の１層
分あるいは２層分といった大きな梁（メガビーム）を結
合したメガフレーム架構が用いられている。メガフレー
ム架構によれば、コアの曲げ変形に伴うメガビームの鉛
直方向の変位が外周柱により拘束されることで、建物の
曲げ変形が抑制される。

【０００３】こうしたメガフレーム架構における制震構
造として、例えば特許第２８４２１５９号に開示される
構成が知られている。この制震構造では、メガフレーム
架構のメガビームと外周壁との間が鉛直方向に相対的に
変位可能に切り離され、この切り離された部分に制震装
置が鉛直方向に向いて配設されている。かかる構成によ
れば、地震発生時に、コアの曲げ変形によってメガビー
ムの端部が鉛直方向に変位すると、制震装置が機能して
減衰力がメガビームに付与されることによりメガフレー
ム架構の振動が減衰され、建物全体の制震効果が得られ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した制震構造は、
大きな地震に対する制震性を向上させるうえでは有効で
ある。しかし、メガビームと外周壁とが切り離されてい
るので、建物全体としての曲げ剛性は小さくなる。この
ため、風や微弱な地震による僅かな外力によっても建物
に振動が生じ易くなり、居住性が低下してしまう。

【０００５】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、風や微弱な地震等の僅かな外力に対しては建物の
変形を抑えつつ、大きな外力に対しては高い制震効果を
得ることが可能なメガフレーム架構の制震構造を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に記載された発明は、建物のコアと、この
コアと当該建物の外周柱との間に結合された梁部材とを
備えるメガフレーム架構の制震構造であって、前記梁部
材と前記外周柱とを剛に結合し、所定の大きさの荷重が
作用した場合に変形または破壊する低強度部を当該結合
部に設けると共に、前記低強度部が変形または破壊して
前記梁部材が変位した場合に、その変位あるいは速度に
対する減衰力を発生させる制震機構を設けたことを特徴
とする。

【０００７】請求項１記載の発明によれば、梁部材と外
周柱とが剛に結合され、この結合部に低強度部が設けら
れる。梁部材と外周柱との結合部に作用する荷重が上記
所定の大きさに達しない場合には低強度部は変形も破壊
もしない。このため、梁部材と外周柱とが剛に結合され
た状態が維持されるので、メガフレーム架構の変形は小
さく抑えられる。一方、大きな地震等により梁部材と外
周柱との結合部に作用する荷重が上記所定の大きさを超
えると、低強度部が変形または破壊して、梁部材が変位
するようになる。この場合、制震機構が梁部材の変位あ
るいは速度に対する減衰力を発生させることで、高い制
震効果が得られる。このように、本発明によれば、風や
微弱な地震等の僅かな外力に対しては建物の変形を抑え
つつ、大きな外力に対しては制震機構を機能させて高い
制震効果を得ることができる。

【０００８】また、請求項２に記載された発明は、請求
項１記載のメガフレーム架構の制震構造において、前記
制震機構を、前記梁部材が水平方向および鉛直方向の何
れの方向に変位した場合にも前記減衰力を発生させるよ
うに、斜め方向に設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、制震機構
は、梁部材の水平方向および鉛直方向の何れの方向の変
位に対しても減衰力を発生させるので、より高い制震性
能を得ることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図１は、本発明に係る制震構
造が適用された建物１０の架構構造を表す正面図であ
る。

【００１１】図１に示す如く、本実施形態の建物１０
は、柱および梁よりなるラーメン架構１２と、基礎１４
と一体に形成された鉛直方向上向きに伸びるコア１６
と、このコア１６の頂部とラーメン架構１２の外周柱１
８との間に連結されたメガビーム２０とを備えている。
コア１４は、建物１０のエレベータシャフトや階段室の
周囲の壁部分をブレース架構または連層耐震壁とするこ
とにより構成されており、建物１０の心棒として機能す
る。また、メガビーム２０は建物１０の最上階部の１層
（あるいは２層以上）分の高さを有する大きな梁であ
る。このように、建物１０は、コア１６とメガビーム２
０とを含むメガフレーム架構構造を有している。

【００１２】メガビーム２０と外周柱１８との結合部に
は低強度部２２が設けられている。この低強度部２２
は、例えば、メガビーム２０の先端部の構成材料を低降
伏点鋼として、この低降伏点鋼を外周柱１８に結合する
ことにより構成される。低強度部２２は、外周柱１８と
メガビーム２０との結合部に両者を鉛直方向に相対変位
させるような荷重が作用した場合に、その荷重が低強度
部２２の強度を超えると変形若しくは破壊して、外周柱
１８とメガビーム２０との鉛直方向の相対変位あるいは
相対速度を許容する。

【００１３】メガビーム２０と外周柱１８との結合部に
は、さらに、摩擦機構２４が設置されている。摩擦機構
２４は、例えば、メガビーム２０側に設けられた摩擦面
と、外周柱１８側に設けられた摩擦面との間に所定の押
し付け力で挟み込まれた剛性部材により構成されてい
る。そして、外周柱１８とメガビーム２０との結合部に
両者を鉛直方向に相対変位させるような荷重が作用した
場合に、その荷重が摩擦機構２４の最大静摩擦力を超え
ると、上記摩擦面が摺動することで外周柱１８とメガビ
ーム２０との鉛直方向の相対変位あるいは相対速度を許
容する。

【００１４】ラーメン架構１２の最上層には、制震機構
としてのオイルダンパー２６が、メガビーム２０と外周
柱１８との結合部およびメガビーム２０とコア１６との
結合部と、メガビーム２０の直下の梁と柱との結合部と
の間に斜め方向に逆ハの字型に結合されている。オイル
ダンパー２６は、メガビーム２０が変位した場合にその
変位に応じて伸縮し、伸縮速度に応じた力をメガビーム
２０に作用させることによりメガビーム２０およびコア
１６の振動を減衰させる。なお、オイルダンパー２６に
代えて、その他の公知の制震装置を用いてもよい。

【００１５】上記の構成によれば、建物１０に風や地震
による水平方向の外力が作用すると、この外力はコア１
６に曲げ変形を生じさせる荷重として作用する。この場
合、メガビーム２０の先端部は鉛直方向に変位しようと
する（図２を参照）ため、低強度部２２および摩擦機構
２４には鉛直方向の荷重が作用する。しかし、建物１０
に作用する外力が小さい間はこの荷重も小さいので、低
強度部２２は変形も破壊もせず、また、摩擦機構２４も
摺動しない。このため、メガビーム２０と外周柱１８と
が剛に結合された状態が維持され、メガビーム２０の先
端部の変位が外周柱１８により拘束されることで、コア
１６の曲げ変形は小さく抑制される。

【００１６】一方、大きな地震により建物１０に作用す
る外力が大きくなって、低強度部２２および摩擦機構２
４に作用する鉛直方向の荷重が夫々の強度または最大静
摩擦力を超えると、低強度部２２が変形または破壊する
と共に摩擦機構２４が摺動することで、メガビーム２０
の先端部は鉛直方向に変位するようになる。この場合、
上記のように、オイルダンパー２６が機能することで、
メガビーム２０の振動が減衰され、建物１０全体の振動
も減衰されることとなる。

【００１７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、建物１０のメガビーム２０と外周柱１８とが剛に結
合されていることで、建物１０の高い剛性が確保されて
いる。このため、建物１０に作用する外力が、低強度部
２２が変形も破壊もせず、また、摩擦機構２４が摺動し
ない程度に小さい場合には、建物１０の変形・振動が小
さく抑制されるので、建物１０の良好な居住性を得るこ
とができる。一方、大きな地震の発生により、低強度部
２２が変形または破壊し、さらに摩擦機構２４が摺動す
るような大きな外力が建物１０に作用した場合は、オイ
ルダンパー２６が機能することで、建物１０の振動を減
衰させることができる。このように、本実施形態によれ
ば、風や微弱な地震等の僅かな外力に対しては建物１０
の変形を抑えて居住性を高めつつ、大きな外力に対して
は高い制震効果を得ることができる。

【００１８】また、メガビーム２０と外周柱１８とが剛
に結合されていることで、メガビーム２０に作用する外
力の一部をトラス架構１２によっても負担させることが
できる。すなわち、メガビーム架構のみならずトラス架
構１２をも耐震要素として機能させることができるの
で、建物１０の強度を向上させることができる。このた
め、メガビーム架構の規模を小さくしてコスト低減を図
ることが可能となる。

【００１９】また、上記従来技術のように、メガビーム
２０と外周柱１８とを切り離してそれらの間に制震装置
を鉛直方向に設けた構成では、地震発生に伴ってメガビ
ーム２０に水平方向の慣性力が作用した場合に、この慣
性力を外周柱１８で負担させることはできない。これに
対して、本実施形態では、上記の通りメガビーム２０と
外周柱１８とが剛に結合されていることにより、メガビ
ーム２０に作用する水平方向の慣性力を、メガビーム２
０およびコア１６のみならず、外周柱１８によっても負
担させることが可能となり、建物１０の曲げ変形を効果
的に抑えることができる。特に、メガビーム架構に直交
する方向（すなわち、図１の紙面に垂直な方向）の慣性
力に対しては、メガビーム架構による曲げ変形の抑制性
能が低下するため上記の効果は大きい。

【００２０】また、上記実施形態では、オイルダンパー
２６が斜め方向に配設されているため、メガビーム２０
が鉛直方向および水平方向の何れの方向に変位した場合
にも、オイルダンパー２６を機能させることができる。
したがって、コア１６の曲げ変形に伴うメガビーム２０
の鉛直方向の振動のみならず、メガビーム２０の水平方
向の振動についてもオイルダンパー２６により減衰力を
発生させることができ、より高い制震性能を得ることが
できる。

【００２１】さらに、上記実施形態では、メガビーム２
０と外周柱１８との結合部に、低強度部２２に加えて摩
擦機構２４が設けられていることで、この結合部におけ
る高い剛性を実現することが可能となっている。ただ
し、低強度部２２のみで十分な剛性が確保できる場合に
は、摩擦機構２４を省略してもよい。

【００２２】次に、本実施形態を変形した種々の実施形
態について説明する。なお、以下の各実施形態を示す図
において、上記図１と同様の構成部分には同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００２３】図３は、オイルダンパー２６の向きを上記
図１に示す構成とは上下逆にして、メガビーム２０の中
間部と、外周柱１８のメガビーム２０よりも一層下の部
位との間にハの字型に結合した実施形態を示す。

【００２４】図４は、ラーメン架構１２の柱として外周
柱１８のみを有する建物１０に本発明に係る制震構造が
適用された実施形態を示す。

【００２５】図５は、オイルダンパー２６をメガフレー
ム架構を含む平面に垂直な面内（すなわち、紙面に垂直
な面内）に設けた実施形態を示す。このようにオイルダ
ンパー２６を配置することで、メガフレーム架構に垂直
な方向の地震力に対してより効果的な制震効果を得るこ
とが可能となる。

【００２６】図６は、コア１６が建物１０の外周部に設
けられている場合の実施形態を示す。この構成では、メ
ガビーム２０がコア１６の上端から片持ち梁状に設けら
れることとなるが、このような場合にも、メガビーム２
０と外周柱１８との結合部に低強度部２２および摩擦機
構２４を設けると共に、メガビーム２０の直下の層にオ
イルダンパー２６を設けることで、図１に示す構成と同
様の効果を得ることができる。

【００２７】図７は、オイルダンパー２６をメガビーム
２０と外周柱１８との結合部に設けた実施形態を示す。
この実施形態では、ラーメン架構１２の最上層（メガビ
ーム２０の直下の層）にオイルダンパー２６を設ける必
要がないので、この最上層の設計自由度を大きくできる
という効果も得られる。

【００２８】なお、上記図１、図３、図６、図７に示す
各実施形態において、メガビーム２０の直下の階の外周
柱１８以外の柱（各図に符号１２ａで示す）を除去し
て、この階に変形を生じさせ易くすることにより、オイ
ルダンパー２６によってより大きな減衰力を発生させる
ようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、風や微弱な地震等の僅かな外力に対しては
建物の変形を抑えつつ、大きな外力に対しては制震機構
を機能させて高い制震効果を得ることができる。

【００３０】また、請求項２記載の発明によれば、制震
機構が梁部材の水平方向および鉛直方向の何れの方向の
変位に対しても機能するので、制震効果を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る制震構造が適用された一実施形態
である建物を示す図である。

【図２】メガフレーム架構構造を有する建物が変形した
状態を模式的に示す図である。

【図３】本発明に係る制震構造が適用された第２の実施
形態である建物を示す図である。

【図４】本発明に係る制震構造が適用された第３の実施
形態である建物を示す図である。

【図５】本発明に係る制震構造が適用された第４の実施
形態である建物を示す図である。

【図６】本発明に係る制震構造が適用された第５の実施
形態である建物を示す図である。

【図７】本発明に係る制震構造が適用された第６の実施
形態である建物を示す図である。

【符号の説明】

１０ 建物 １６ コア １８ 外周柱 ２０ メガビーム ２２ 低強度部 ２６ オイルダンパー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物のコアと、このコアと当該建物の外
   周柱との間に結合された梁部材とを備えるメガフレーム
   架構の制震構造であって、 前記梁部材と前記外周柱とを剛に結合し、所定の大きさ
   の荷重が作用した場合に変形または破壊する低強度部を
   当該結合部に設けると共に、前記低強度部が変形または
   破壊して前記梁部材が変位した場合に、その変位あるい
   は速度に対する減衰力を発生させる制震機構を設けたこ
   とを特徴とする制震構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のメガフレーム架構の制震
   構造において、前記制震機構を、前記梁部材が水平方向
   および鉛直方向の何れの方向に変位した場合にも前記減
   衰力を発生させるように、斜め方向に設けたことを特徴
   とする制震構造。