JP2004316112A

JP2004316112A - 構造物

Info

Publication number: JP2004316112A
Application number: JP2003108159A
Authority: JP
Inventors: Naomiki Niwa; 直幹丹羽; Tomohiko Hatada; 朋彦畑田; Soji Owa; 聡司大輪; Atsushi Ito; 敦史伊藤
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2003-04-11
Publication date: 2004-11-11

Abstract

【課題】建築設計を行う際のコア部の自由度を高くするとともに、十分な制震機能を発揮し、汎用性に優れる曲げ変形抑制架構を提供する。
【解決手段】梁部材１１と柱部材１２とを備える主架構１の外側に付属架構２が設けられている。付属架構２は、コア部２１を備えており、コア部２１の下層部には、鉛直部材３が設けられている。鉛直部材３には、制震装置としてのオイルダンパ４が設けられている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築構造物における架構であって、その耐震性能を向上させるために曲げ変形を抑制した曲げ変形抑制架構を有する構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築構造物の耐震性能を向上させるために、従来、建築構造物の振動を減衰させる制震装置を設置することが行われている。このような制震装置を設置した建築構造物の一例を図８に示す。図８に示すように、構造物５０に設置された従来の制震装置は、複数の梁部材５１，５１…と、梁部材５１，５１…の端部などに接合された複数の柱部材５２，５２…からなる主架構５３の外側におけるコア部５４やこのコア部に代わる図示しないバルコニーに設けられていた。このコア部５４に、ブレース５５を設け、さらにこのブレースに制震装置５６を設けるようにしていた。
【０００３】
また、他の耐震構造として、図９に示す耐震構造を備える建築構造物がある。図９に示す耐震構造を備える建築構造物６０は、ラーメン架構を有しており、ラーメン架構６１により、耐震性能を確保するというものである。
【０００４】
他方、連層の耐震要素から構成されるコアと、コアの頂部から張り出したトップガーターを介してコアと接続された外周フレームからなる構造物の耐震性能を向上させた曲げ変形制御型耐震構造物が特開平８−２７７６５０号公報に開示されている。この構造物は、外周フレームと基礎との間にコアに減衰力を付与する制震装置を架設したものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２７７６５０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図８に示す従来の制震装置を備える建築構造物５０では、たとえば短スパンのコア部などに制震装置を設置する場合、コア部５４の曲げ変形が過大となってしまう。このため、ブレース５５に設けた制震装置５６による制震効果が低くなってしまうものであった。さらに、建築計画を行うにあたっても、外柱や制震構面などのコア部への収まりがより難しくなるという問題もあった。また、図９に示す従来の耐震構造を備える建築構造物６０では、建築計画を行う際のコア部の自由度は増すものの、耐震性能が低くなってしまうという問題があった。
【０００７】
他方、上記特許文献１に開示された構造物の場合には、連層の耐震要素を有する壁やブレースにしか適用できず、汎用性が低いという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、建築設計を行う際のコア部の自由度を高くするとともに、十分な制震機能を発揮し、さらには適用対象構造物が多く、汎用性に優れる曲げ変形抑制架構を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明に係る構造物は、複数の梁部材と、複数の梁部材に接合された複数の柱部材とからなる主架構を備え、主架構の外側に跳ね出す付属架構を有し、付属架構に鉛直部材が設けられ、さらに鉛直部材に制震装置が設けられているものである。
【００１０】
本発明に係る構造物は、主架構の外側に跳ね出す付属架構を有し、その付属架構に鉛直部材を設け、その鉛直部材に制震装置を設けている。このため、建築設計を行う際のコア部の自由度を高くすることができる。また、たとえば短スパンのコア部を用いた場合でも、十分な耐震機能を発揮することができる。さらには、付属架構として、コア部やバルコニーを有する架構のほか、キャンチ梁などを有するラーメン架構等に対しても鉛直部材を取り付け、さらに制震装置を取り付けることができる。このように、適用対象となる構造物を多くすることができ、その分汎用性に優れたものとすることができる。
【００１１】
ここで、付属架構は、コア部またはバルコニーであるのが好適である。
【００１２】
構造物には、主架構の外側にコア部やバルコニーを設けることがあるので、これらのコア部やバルコニーを付属架構として用いることにより、別途付属架構を設ける必要がなくなる。
【００１３】
また、制震装置は、オイルダンパ、粘弾性ダンパ、摩擦ダンパ、鋼製弾塑性ダンパ、可変オイルダンパ、可変摩擦ダンパ、およびアクチュエータのうちの少なくとも１つであるのが好適である。
【００１４】
制震装置としては、これらのパッシブ制震装置、セミアクティブ制震装置などを好適に用いることができる。
【００１５】
さらに、制震装置が、地階に設けられている態様とすることができる。制震装置が地階に設けられていることにより、地上空間に制震装置を設ける必要がなくなるので、地上空間を有効に利用することができる。
【００１６】
また、制震装置が、曲げ変形抑制架構を支持する杭に対してずれた位置に設けられているのが好適である。
【００１７】
このように、制震装置が曲げ変形抑制架構を支持する杭に対してずれた位置に配置されていることにより、杭の配置の合理化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
本発明の第１の実施形態について説明する。本実施形態では、建築構造物の用途が特に限定されていない一般的な建築構造物を想定して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る曲げ変形抑制架構を有する構造物を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る建築構造物Ｍ１は、曲げ変形が生ずる主架構１および主架構１の外側に跳ね出す付属架構２を備えている。主架構１は、複数の梁部材１１と、その端部などの周囲に設けられた柱部材１２とを備えて構成されている。梁部材１１は、図１（ａ）に示すように、建築構造物Ｍ１のフロアを仕切るように主架構１の高さ方向に離間して複数設けられている。また、柱部材１２は、図１（ｂ）に示すように、梁部材１１の端部同士を接合するように複数設けられている。
【００２１】
主架構１における柱部材１２の外側には、付属架構２が設けられている。付属架構２は、たとえば主架構１の外側に設けられた複数のコア部２１を有している。コア部２１は、建築構造物Ｍ１のフロアごとに設けられる短スパンのコア部である。さらに、最下方に設けられたコア部２１における梁部材１１の延長線上の先端部には、鉛直方向に延在する棒状である複数の鉛直部材３が設けられている。これらの複数の鉛直部材３は、図１（ｂ）に示すように、梁部材１１の全てに対応して、その延長線上にそれぞれ配置されている。
【００２２】
各鉛直部材３の下層部である１階を含む部分には、制震装置であるオイルダンパ４がそれぞれ設けられている。本実施形態では、制震装置としてオイルダンパ４を用いているが、その他粘弾性ダンパ、摩擦ダンパ、鋼製弾塑性ダンパなどのパッシブ制震装置、可変オイルダンパ、可変摩擦ダンパなどのセミアクティブ制震装置、あるいはアクチュエータなどを用いることもできる。
【００２３】
以上の構成を有する本実施形態に係る建築構造物Ｍ１では、付属架構であるコア部２１に鉛直部材３を設け、この鉛直部材３に制震装置としてのオイルダンパ４を設けている。建築構造物Ｍ１が建造されている位置に地震等が生じると、建築構造物Ｍ１はその振動を受ける。このとき、鉛直部材３に設けられたオイルダンパ４がその振動を吸収して、主架構１の曲げ変形を抑制している。
【００２４】
ここで、本実施形態では、オイルダンパ４をコア部２１に設けられた鉛直部材３に設けているので、建築計画を行う際にも、外柱や制震構面などのコア部への収まりを容易に行うことができ、コア部の自由度を高くすることができる。また、短スパンのコア部２１を用いた場合でも、耐震性能を低下させないようにすることができる。さらに、ラーメン架構などとすることなく耐震性能を向上させることができるので、適用対象物が多く、汎用性に優れるものとなる。ただし、ラーメン架構の構造物であっても、本発明の構造物とすることができるのはもちろんである。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、オフィスビルを用途とする建築構造物を想定して説明する。図２は、本発明の第２の実施形態に係る曲げ変形抑制架構を有する構造物を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。図２に示すように、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２は、上記第１の実施形態と同様に、複数の梁部材１１および梁部材１１の端部など、梁部材１１の周囲に設けられた柱部材１２を備える主架構１を有している。主架構１における各フロアが、それぞれオフィスとして利用される。
【００２６】
主架構１の側方には、付属架構２が設けられている。付属架構２は、梁部材１１の延長線上における主架構１の側方に跳ね出して設けられたキャンチ梁６を有しており、このキャンチ梁６の間に端スパンのコア部２１が設けられている。これらのキャンチ梁６およびコア部２１は、それぞれのフロアごとに設けられている。また、この付属架構２における平面視した中央位置にエレベータ５が設けられている。
【００２７】
各フロアにおけるキャンチ梁６の先端部の間には、それぞれ鉛直部材３が設けられている。キャンチ梁６と鉛直部材３とは剛接され、両者はラーメン架構を構成しているが、ピン接合として軸剛性のみを発揮させる態様とすることもできる。これらの鉛直部材３のうち、最下方に設けられた所定の鉛直部材３には、制震装置となるオイルダンパ４が設けられている。
【００２８】
以上の構成を有する本実施形態に係る建築構造物Ｍ２では、上記第１の実施形態と同様に、地震が生じたときに、その振動をオイルダンパ４で吸収することができるので、主架構１の曲げ変形を抑制することができる。また、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２では、短スパンのコア部２１を用いているが、その耐震性能を低下させないようにすることができる。
【００２９】
ここで、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２の耐震性能について行った解析について説明する。いま、比較例に係る建築構造物として、図２に示す建築構造物のうち、４つの部分Ｒに、図８で説明した従来の建築構造物のようなブレースおよび制震装置（オイルダンパ）を設置した。そして、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２および比較例に係る建築構造物のそれぞれについて、複素固有値解析を行った。その結果を、比較例に係る建築構造物についての付加減衰定数を図３に示し、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２についての付加減衰定数を図４に示す。
【００３０】
図３からわかるように、比較例に係る建築構造物では、オイルダンパの減衰係数を変化させても、設置架構部分の曲げ変形によりほとんど効果を発揮することができず、付加減衰定数は１次モードに対してｈ１＝０．５％程度である。これに対して、図４に示す本実施形態に係る建築構造物Ｍ２の場合の付加減衰定数は、１次モードに対して最大で約ｈ１＝６％に達する効果を発揮する高い減衰性能が得られる。したがって、建築構造物がたとえば２２階建であるとすると、比較例に係る建築構造物では各階に４台の合計８８台のオイルダンパを用いているのに対して、本実施形態に係る建築構造物では９台のオイルダンパを用いれば済むので、少ないオイルダンパで高い制震効果を発揮させることができる。
【００３１】
しかも、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２では、コア部２１の納まりが容易となることから、オフィス部分として使用する面積の有効率の向上に寄与することができる。
【００３２】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態では、集合住宅を用途とする建築構造物を想定して説明する。図５は、本発明の第３の実施形態に係る曲げ変形抑制架構を有する構造物を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【００３３】
図５に示すように、本実施形態に係る建築構造物Ｍ３は、曲げ変形が生ずる主架構１および主架構１の外側に跳ね出す付属架構２を備えている。主架構１は、複数の梁部材１１と、その端部などの周囲に設けられた柱部材１２とを備えて構成されている。梁部材１１は、図５（ａ）に示すように、建築構造物Ｍ１のフロアを仕切るように主架構１の高さ方向に離間して複数設けられている。この梁部材１１に沿って、戸境壁１３が設けられており各住戸が仕切られている。また、柱部材１２は、図５（ｂ）に示すように、梁部材１１の端部同士を接合するように複数設けられている。
【００３４】
主架構１における柱部材１２の外側には、付属架構２が設けられている。付属架構２は、たとえば主架構１の外側に設けられた複数のバルコニー２２を備えている。これらのバルコニー２２は各フロアに設けられており、それぞれ地上階から最上階まで延在する鉛直部材３に接合されている。また、バルコニー２２が形成されている側の反対側に位置する主架構１の外側には、廊下２３が形成されている。この廊下２３も各フロアに設けられており、それぞれ地上階から最上階まで延在する鉛直部材３に接合されている。さらに、鉛直部材３の下方位置には、制震装置であるオイルダンパ４が設けられている。
【００３５】
このように、本実施形態に係る建築構造物Ｍ３では、集合住宅として利用する態様とすることができる。このような集合住宅として利用する場合であっても、上記実施形態と同様、地震が生じたときに、その振動をオイルダンパ４で吸収することができるので、主架構１の曲げ変形を抑制することができる。また、本実施形態に係る建築構造物Ｍ２では、付属架構２にバルコニー２２や廊下２３などを用いているが、その耐震性能を低下させないようにすることができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、オイルダンパを地上階に設けたが、図６に示すように、オイルダンパ４を地階に設けることができる。このようにオイルダンパ４を地階に設けることにより、地上空間にオイルダンパを設ける必要がなくなるので、地上空間を有効利用することができる。また、図７に示すように、建築構造物を支持する杭７が基礎梁８を介して設けられるが、この場合には、オイルダンパ４を杭に対してずれた位置に設けることもできる。このようにオイルダンパ４を設けることにより、杭の配置の合理化を図ることができる。
【００３７】
また、上記実施形態では、制震装置としてオイルダンパを例にしているが、もちろん、上記第１の実施形態で例示したパッシブ制震装置やセミアクティブ制震装置、さらにはアクチュエータを他の実施形態で用いることもできる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のとおり、建築設計を行う際のコア部の自由度を高くするとともに、十分な制震機能を発揮し、さらには適用対象構造物が多く、汎用性に優れる曲げ変形抑制架構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る曲げ変形抑制架構を有する構造物を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図２】第２の実施形態に係る曲げ変形抑制架構を有する構造物を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図３】比較例に係る建築構造物の付加減衰定数を示すグラフである。
【図４】本実施形態に係る建築構造物の付加減衰定数を示すグラフである。
【図５】第３の実施形態に係る曲げ変形抑制架構を有する構造物を示す図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。
【図６】制震装置の他の設置位置を説明するための側面図である。
【図７】制震装置のさらに他の設置位置を説明するための側面図である。
【図８】従来の制震装置を備える建築構造物の側面図である。
【図９】従来の耐震構造を備える建築構造物の側面図である。
【符号の説明】
１…主架構
２…付属架構
３…鉛直部材
４…オイルダンパ
５…エレベータ
６…キャンチ梁
７…杭
８…基礎梁
１１…梁部材
１２…柱部材
１３…戸境壁
２１…コア部
２２…バルコニー
２３…廊下
Ｍ１〜Ｍ３…建築物

Claims

複数の梁部材と、前記複数の梁部材に接合された複数の柱部材とからなる主架構を備え、
前記主架構の外側に跳ね出す付属架構を有し、
前記付属架構に鉛直部材が設けられ、さらに前記鉛直部材に制震装置が設けられていることを特徴とする構造物。
前記付属架構は、コア部またはバルコニーである請求項１に記載の構造物。
前記制震装置は、オイルダンパ、粘弾性ダンパ、摩擦ダンパ、鋼製弾塑性ダンパ、可変オイルダンパ、可変摩擦ダンパ、およびアクチュエータのうちの少なくとも１つである請求項１または請求項２に記載の構造物。
前記制震装置が、地階に設けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の構造物。
前記制震装置が、前記曲げ変形抑制架構を支持する杭に対して平面視してずれた位置に設けられている請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の構造物。