JP2020094387A - 建築物 - Google Patents

Abstract

【課題】減衰効果が高い建築物を提供する。【解決手段】建築物は、コア部ｃ１と、コア部ｃ１の外周側にコア部ｃ１と構造的に一体に配置された外周部ｄと、コア部ｃ１に配置された摩擦ダンパー５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、コア部ｃ１に配置されたオイルダンパー４２ａ，４２ｅ，４２ｇ，４２ｈと、回転慣性質量ダンパーと、を備え、摩擦ダンパー５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、平面視コ字状に配置され、固有周期は２．５〜７秒であることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、建築物に関するものである。

従来から、エレベータシャフト、階段室、設備配管スペース等のような複数の層を貫通するように配置されたコア部、コア部の周辺に配置された廊下や執務室等からなる外周部と、を備えた建築物が知られている。例えば、下記の特許文献１のように、このような建築物では、コア部と外周部とは、ダンパー等の制震装置で接続されている。

特開２０１３−４０４７９号公報

上記のような建築物において、ダンパーが鋼材系ダンパーで構成されている場合には、大地震に複数回遭遇すると、鋼材系ダンパーが繰り返し変形して限界に達してしまい、減衰効果が低下してしまう虞がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、減衰効果が高い建築物を提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る建築物は、コア部と、該コア部の外周側に該コア部と構造的に一体に配置された外周部と、前記コア部に配置された摩擦ダンパーと、を備えることを特徴とする。

このように構成された建築物では、コア部に配置された摩擦ダンパーは塑性化しないため、例えば鋼材系ダンパーが配置される場合よりも、大地震が発生した後でも建築物の剛性が変化せず、高剛性な心棒を保ちつつ、減衰効果を高めることができる。

また、本発明に係る建築物では、前記摩擦ダンパーは、平面視コ字状に配置されていることが好ましい。

このように構成された建築物では、摩擦ダンパーは平面視コ字状、つまり立体的に配置されているため、捩れに対して抗することができる。

また、本発明に係る建築物では、固有周期は２．５〜７秒であってもよい。

このように構成された建築物では、固有周期が２．５〜７秒であるような高剛性な建築物において、減衰効果を高めることができる。

また、本発明に係る建築物は、前記コア部に配置されたオイルダンパーを備えていてもよい。

このように構成された建築物では、変形依存性の高い摩擦ダンパーと速度依存性の高いオイルダンパーとを組み合わせることで、振動を常に低減することができる。

本発明に係る建築物によれば、減衰効果を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る建築物を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図１のＣ−Ｃ線断面図である。 図１のＤ−Ｄ線断面図である。

本発明の一実施形態に係る建築物について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る建築物を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。図３は、図１のＢ−Ｂ線断面図である。図４は、図１のＣ−Ｃ線断面図である。図５は、図１のＤ−Ｄ線断面図である。
図１から図５に示すように、建築物１００は、複数の柱１と、柱間に架設された梁２（図１参照。以下同じ。）と、所定の階に設置されたトラス３（図１参照。以下同じ。）と、オイルダンパー４１，４２と、摩擦ダンパー５１，５２と、回転慣性質量ダンパー６と、を主に備えている。

本実施形態の建築物１００の固有周期は、２．５〜７秒程度とされている。建築物１００は、高層建築物または超高層建築物である。便宜上、１階から５階を低層Ｆ１、６階から１７階を中層Ｆ２と称し、１８階以上を高層Ｆ３と称する。

図２等に示すように、平面視において、建築物１００は、略正方形をなしている。正方形を形成する直交する２つ辺のうち、一方の辺が延びる方向をＸ方向とし、他方の辺が延びる方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向のうち一方側（図２に示す紙面左側）を一方側とし、その反対側を他方側とする。また、Ｙ方向のうち一方側（図２に示す紙面上側）を一方側とし、その反対側を他方側とする。また、正方形の中心を通り、Ｘ方向に沿う線をＸ０とし、Ｙ方向に沿う線をＹ０とする。

建築物１００の内部にはコア部ｃ１〜ｃ３が形成されている。図２及び図３に示すように、低層Ｆ１及び中層Ｆ２には、コア部ｃ１が形成されている。図４に示すように、高層Ｆ３のうち下部には、コア部ｃ２が形成されている。図５に示すように、高層Ｆ３のうち上下方向の中間には、コア部ｃ３が形成されている。コア部ｃ２は、コア部ｃ１のＸ方向の他方側がＸ方向の中央側にセットバックした形状をなしている。コア部ｃ３は、コア部ｃ２のＸ方向の一方側がＸ方向の中央側にセットバックした形状をなしている。なお、コア部ｃ２，ｃ３がそれぞれセットバックしていなくてもよい。

図２に示すように、コア部ｃ１は、Ｘ方向に沿う線ａ１１、Ｘ方向に沿う線ａ１２、Ｙ方向に沿う線ｂ１１及びＹ方向に沿う線ｂ１２で形成された領域とされている。コア部ｃ１は、平面視でＹ方向に長い長方形をなしている。コア部ｃ１には、エレベータや階段等が設置されている。コア部ｃ１の外周側は、外周部ｄとされている。コア部ｃ１〜ｃ３と外周部ｄとは、構造的に一体（縁が切れていない）である。

コア部ｃ１において、柱１は外周（線ａ１１，ａ１２，ｂ１１，ｂ１２）に沿って配置されている。なお、柱１は、コア部ｃ１の内部に配置されていてもよい。コア部ｃ１の四隅には、柱１が配置されている。本実施形態では、柱１はコンクリート充填鋼管（ＣＦＴ）柱であり、梁２は鉄骨梁である。

図１に示すように、トラス３は、所定の階に設置されている。本実施形態では、トラスは、６階、１８階、２７階、３４階及び最上階に設置されている。

オイルダンパー４１は、図２に示す低層Ｆ１に配置され、配置位置によりオイルダンパー４１ａ〜４１ｊとしている。オイルダンパー４２は、図３に示す中層Ｆ２に配置され、配置位置によりオイルダンパー４２ａ〜４２ｈとしている。オイルダンパー４１，４２は、コア部ｃ１のエレベータシャフト等に配置されている。

図２に示すように、低層Ｆ１では、オイルダンパー４１ａ〜４１ｊは、Ｘ方向に沿う線ａ２１とＸ方向に沿う線ａ２２との間の領域ａ１且つ、線ｂ１１と線ｂ１２との間の領域ｂ１内に配置されている。オイルダンパー４１ａ〜４１ｊは、シアリンク型であり、並列配置により８０００ｋＮ程度とされている。

オイルダンパー４１ａは、線ｂ１１上に配置されている。オイルダンパー４１ａは、領域ａ１の略全長にわたって配置されている。

オイルダンパー４１ｂは、オイルダンパー４１ａよりもＸ方向に他方側に、Ｙ方向に沿って配置されている。オイルダンパー４１ａは、領域ａ１の略全長にわたって配置されている。

オイルダンパー４１ｃは、オイルダンパー４１ｂよりもＸ方向の他方側に、線ａ２１上に配置されている。

オイルダンパー４１ｄは、線Ｘ０を挟んで、オイルダンパー４１ｃと線対称に配置されている。オイルダンパー４１ｄは、オイルダンパー４１ｂよりもＸ方向の他方側に、線ａ２２上に配置されている。

オイルダンパー４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ，４１ｈは、線Ｙ０を挟んで、オイルダンパー４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと線対称に配置されている。

オイルダンパー４１ｉは、線ａ２１上に配置されている。オイルダンパー４１ｊは、線ａ２２上に配置されている。平面視で、オイルダンパー４１ｉ，４１ｅ，４１ｊ，４１ｆにより、Ｙ方向に長い長方形をなしている。

オイルダンパー４１ａ，４１ｅは、コア部ｃ１の外周に沿って配置されている。オイルダンパー４１ｂ〜４１ｄ，４１ｆ〜４１ｊは、コア部ｃ１の内部に配置されている。

図３に示すように、中層Ｆ２では、平面視で、オイルダンパー４１ａ，４１ｅ，４１ｇ，４１ｈと同じ位置に、オイルダンパー４２ａ，４２ｅ，４２ｇ，４２ｈが配置されている。

オイルダンパー４２ａ，４２ｅは、コア部ｃ１の外周に沿って配置されている。オイルダンパー４２ｇ，４２ｈは、コア部ｃ１の内部に配置されている。

オイルダンパー４２ａ，４２ｅ，４２ｇ，４２ｈは、シアリンク型であり、上下２層にまたがって配置され２０００Ｎ程度とされている。

摩擦ダンパー５１は、図２に示す低層Ｆ１に配置され、配置位置により摩擦ダンパー５１ａ〜５１ｆとしている。摩擦ダンパー５２は、図３から図５に示す中層Ｆ２及び高層Ｆ３に配置され、配置位置により摩擦ダンパー５２ａ〜５２ｆとしている。摩擦ダンパー５１，５２は、コア部ｃ１のエレベータシャフト等に配置されている。

図２に示すように、低層Ｆ１では、平面視で、摩擦ダンパー５１ａは、オイルダンパー４１ｂのＹ方向の一方側の端部とオイルダンパー４１ｃのＸ方向の一方側の端部との間に配置されている。摩擦ダンパー５１ａは、Ｘ方向に沿って配置されている。

摩擦ダンパー５１ｂは、オイルダンパー４１ｃのＸ方向の一方側の端部とオイルダンパー４１ｄのＸ方向の一方側の端部との間に配置されている。摩擦ダンパー５１ｂは、Ｙ方向に沿って配置されている。

摩擦ダンパー５１ｃは、摩擦ダンパー５１ｂのＹ方向の他方側の端部とオイルダンパー４１ｂのＹ方向の他方側の端部との間に配置されている。摩擦ダンパー５１ｃは、Ｘ方向に沿って配置されている。摩擦ダンパー５１ｃは、線Ｘ０を挟んで、摩擦ダンパー５１ａと線対称に配置されている。

摩擦ダンパー５１ｄ，５１ｅ，５１ｆは、線Ｙ０を挟んで、摩擦ダンパー５１ａ，５１ｂ，５１ｃと線対称に配置されている。

摩擦ダンパー５１ａ，５１ｂ，５１ｃにより、開口をＸ方向の一方側に向けた平面視略コ字状をなしている。摩擦ダンパー５１ｄ，５１ｅ，５１ｆにより、開口をＸ方向の他方側に向けた平面視略コ字状をなしている。

摩擦ダンパー５１ａ〜５１ｆは、コア部ｃ１の内部に配置されている。摩擦ダンパー５１ａ〜５１ｆは、ブレース型で、５０００ｋＮ程度である。

図３に示す中層Ｆ２、図４に示す高層Ｆ３のうち下部及び図５に示す高層Ｆ３の上下方向のうち中間階では、平面視で、摩擦ダンパー５１ａ〜５１ｆと同じ位置に、摩擦ダンパー５２ａ〜５２ｆが配置されている。

摩擦ダンパー５２ａ，５２ｂ，５２ｃにより、開口をＸ方向の一方側に向けた平面視略コ字状をなしている。摩擦ダンパー５２ｄ，５２ｅ，５２ｆにより、開口をＸ方向の他方側に向けた平面視略コ字状をなしている。

摩擦ダンパー５２ａ〜５２ｆは、コア部ｃ１の内部に配置されている。摩擦ダンパー５２ａ〜５２ｆは、ブレース型で、２０００ｋＮ程度である。

図５に示すように、高層Ｆ３の上下方向のうち中間階には、回転慣性質量ダンパー６が配置されている。回転慣性質量ダンパー６は、高次モードに同調させて、高層Ｆ３の上層階の加速度応答を低減するものである。回転慣性質量ダンパー６は、配置位置により回転慣性質量ダンパー６ａ〜６ｄとしている。

平面視で、回転慣性質量ダンパー６ａは、摩擦ダンパー５２ａのＸ方向の一方側の端部と摩擦ダンパー５２ｃのＸ方向の一方側の端部との間に配置されている。回転慣性質量ダンパー６ａは、Ｙ方向に沿って配置されている。

回転慣性質量ダンパー６ｂは、線Ｙ０を挟んで、回転慣性質量ダンパー６ａと線対称に配置されている。

回転慣性質量ダンパー６ｃは、摩擦ダンパー５２ｅのＹ方向の一方側の端部からＸ方向の一方側に延びるように配置されている。回転慣性質量ダンパー６ｃは、Ｘ方向に沿って配置されている。

回転慣性質量ダンパー６ｄは、線Ｘ０を挟んで、回転慣性質量ダンパー６ｃと線対称に配置されている。回転慣性質量ダンパー６ａ〜６ｄは、コア部ｃ３の内部に配置されている。

このように構成された建築物１００では、コア部ｃ１〜ｃ３に配置された摩擦ダンパー５１，５２は塑性化しないため、例えば鋼材系ダンパーが配置される場合よりも、大地震が発生した後でも建築物１００の剛性が変化せず、高剛性な心棒を保ちつつ、減衰効果を高めることができる。

また、摩擦ダンパー５１，５２は平面視コ字状、つまり立体的に配置されているため、捩れに対して抗することができる。

また、固有周期が２．５〜７秒であるような高剛性な建築物１００において、減衰効果を高めることができる。

また、変形依存性の高い摩擦ダンパー５１，５２と速度依存性の高いオイルダンパー４１，４２とを組み合わせることで、振動を常に低減することができる。

なお、上述した実施の形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記に示す実施形態では、摩擦ダンパー５１，５２は、それぞれ平面視コ字状に配置されているが、本発明はこれに限られず、平面視一直線状や、平面視Ｌ字状等配置計画は適宜設定可能である。

また、上記に示す実施形態では、建築物１００の固有周期は２．５〜７秒程度の高剛性な建築物とされているが、適用対象となる建築物の固有周期はこれに限定されない。

また、上記に示す実施形態では、オイルダンパー４１，４２及び回転慣性質量ダンパー６が配置されているが、本発明はこれに限られず、オイルダンパー及び回転慣性質量ダンパーが配置されていなくてもよい。また、オイルダンパー４１，４２及び回転慣性質量ダンパー６に替えて、粘性系、履歴系、同調系等の各種ダンパーが設けられていてもよい。

１…柱
３…トラス
６…回転慣性質量ダンパー
４１，４２…オイルダンパー
５１，５２…摩擦ダンパー
１００…建築物
ｃ１，ｃ２，ｃ３…コア部
ｄ…外周部

Claims (4)

1. コア部と、
   該コア部の外周側に該コア部と構造的に一体に配置された外周部と、
   前記コア部に配置された摩擦ダンパーと、を備えることを特徴とする建築物。
2. 前記摩擦ダンパーは、平面視コ字状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の建築物。
3. 固有周期は２．５〜７秒であることを特徴とする請求項１または２に記載の建築物。
4. 前記コア部に配置されたオイルダンパーを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の建築物。

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