JP2842159B2 - 曲げ変形制御型制震構造物 - Google Patents

曲げ変形制御型制震構造物

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JP2842159B2
JP2842159B2 JP5168787A JP16878793A JP2842159B2 JP 2842159 B2 JP2842159 B2 JP 2842159B2 JP 5168787 A JP5168787 A JP 5168787A JP 16878793 A JP16878793 A JP 16878793A JP 2842159 B2 JP2842159 B2 JP 2842159B2
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直幹 丹羽
祥三 前田
幸正 山本
治彦 栗野
朋彦 畑田
剛 高井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はコアと外周フレーム,
または外周壁とで構成される曲げ変形型構造物の曲げ変
形を低減する、曲げ変形制御型制震構造物に関するもの
である。
【0002】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】広い空間
を確保する目的で建物架構を連層の耐震要素からなるコ
アと外周フレームから構成する場合、剛性の差からコア
が水平力の大半を分担することから、地震力や風圧力に
よる架構の変形性状はコアの変形が優勢になるが、耐震
要素が連続する架構は高層化する程曲げ変形型になる傾
向があるため、コアの変形低減が高層建物の設計上の課
題になる。
【0003】コアの曲げ変形の低減は外周フレームを含
めた架構全体の剛性を上げることにより解決されるが、
架構全体の剛性を高め、コアと外周フレームに同等の水
平力を分担させる設計をすれば外周フレームに入力する
地震力が過大になる。逆に両者を切り離し、コアに地震
力のほとんどを負担させる設計をすれば、基礎に一体化
しているコアの脚部における転倒モーメントが過大にな
るため断面を増す等、下層階の剛性を上げる必要が生
じ、いずれも設計が不可能になることがある。
【0004】この発明はコアと外周フレームを持つ曲げ
変形型構造物の変形低減の難しさに着目してなされたも
ので、効果的に曲げ変形を低減する構造物を提案するも
のである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明ではコアと外周フ
レームを切り離し、コアに地震力の多くを負担させるこ
とにより外周フレームへの過大な地震力の入力を回避す
る。またコアの少なくとも頂部と外周フレームとの間
に、両者の鉛直方向の相対変位時にコアに減衰力を付与
する制震装置を鉛直方向に架設することによりコアの振
動を減衰させ、応答を低減して曲げ変形を低減すると共
に、コアに変形と逆向きの曲げ戻しモーメントを作用さ
せ、地震力の多くを負担することに伴う脚部の転倒モー
メントを低減する。
【0006】コアの頂部と、外周フレーム,または外周
壁の頂部のいずれか一方の頂部側からは、その一方側に
一体構造化するトップガーダーが他方側へ張り出し、こ
のトップガーダーと外周フレーム、またはトップガーダ
ーと外周壁、もしくはトップガーダーとコアとは鉛直方
向に相対変位可能に切り離される。この切り離されたト
ップガーダーと外周フレームとの間、またはトップガー
ダーと外周壁との間、もしくはトップガーダーとコアと
の間に制震装置が鉛直方向を向いて架設され、双方に接
続される。
【0007】トップガーダーはコアの頂部から、あるい
は外周フレーム,または外周壁の頂部から他方側へ張り
出すことで、コアの曲げ変形をコアと外周フレームや外
周壁との間の鉛直方向の相対変位に変換する働きをし、
その鉛直方向の相対変位時に鉛直方向を向く制震装置が
機能し、振動を減衰させる。
【0008】トップガーダーがコアの頂部に一体化して
外周フレームや外周壁側へ張り出す場合は、地震時にコ
アが曲げ変形することでトップガーダーと、外周フレー
ムや外周壁との間に鉛直方向に相対変位が生じ、その鉛
直変位量に対応した制震装置による減衰力がコアに付与
され、コアの応答が低減される。
【0009】トップガーダーが外周フレームや外周壁の
頂部に一体化してコア側へ張り出す場合も、地震時には
コアが曲げ変形することでコアの頂部とトップガーダー
との間に鉛直方向に相対変位が生じ、その鉛直変位量に
対応した制震装置による減衰力がコアに付与され、コア
の応答が低減される。
【0010】いずれの場合も、コアの曲げ変形がトップ
ガーダーによって鉛直変位に変換されることで、トップ
ガーダーと外周フレームや外周壁間、あるいはトップガ
ーダーとコア間に架設される制震装置はコアの曲げ変形
が増大する程効率的に機能し、特にトップガーダーがコ
アに一体化した場合には、コアの曲げ変形によってトッ
プガーダーと外周フレームや外周壁との間の鉛直方向の
相対変位量が拡大されるため、減衰力が大きくなる。
【0011】コアの応答低減の効果は請求項2に記載の
ように、頂部のトップガーダーに加え、コアの中間層
と、外周フレーム,または外周壁の中間層のいずれか一
方の中間層側から、その一方側に一体構造化する中間ガ
ーダーを他方側へ張り出し、中間ガーダーと外周フレー
ム、または中間ガーダーと外周壁、もしくは中間ガーダ
ーとコアとを鉛直方向に相対変位可能に切り離し、この
切り離された中間ガーダーと外周フレーム、または中間
ガーダーと外周壁との間、もしくは中間ガーダーとコア
との間に両者の相対鉛直変位時にコアに減衰力を付与す
る制震装置を鉛直方向に向けて架設し、双方に接続する
ことにより高められる。
【0012】コアは外周フレーム,または外周壁から切
り離されることから、地震力のほとんどを負担し、曲げ
変形量と、基礎に一体化していることによる脚部の転倒
モーメントが大きくなる傾向があるが、変形量に応じて
頂部、または頂部と中間層で変形の増大が抑制されるこ
とにより応答を低減させられ、曲げ変形量の低減が図ら
れる。また変形時に制震装置から転倒モーメントを低減
する曲げ戻しモーメントを受けることにより、転倒モー
メントに対して脚部の剛性を上げる等の対策が不要にな
る。
【0013】コアが地震力の大部分を負担することによ
り外周フレームや外周壁は地震力の負担から解放され、
長期荷重のみを負担する程度の機能を持てばよく、建物
のデザイン上の自由度が増す。
【0014】請求項3に記載のようにコアが平面上、複
数個の耐震要素に分割される場合には、その対向する耐
震要素間の空間も制震装置の設置に利用される。
【0015】
【実施例】この発明の制震構造物1は図1〜図4に示す
ように連層の耐震要素21から構成され、基礎に一体化す
るコア2と外周フレーム3,または外周壁32からなり、
少なくとも頂部に設置される制震装置5によって振動を
抑制されることによりコア2の曲げ変形と脚部における
転倒モーメントを低減するものである。コア2の耐震要
素21は図5,図6に示すようにRC造壁式構造やS造ブ
レース構造等で構築され、曲げ変形が支配的な構造であ
れば構造形態は問われない。
【0016】図1とそのx−x線断面図である図3、及
び図5〜図8、あるいは図9,図10に示すようにコア2
の頂部と、外周フレーム3,または外周壁32の頂部のい
ずれか一方の頂部側からは、その一方側に一体構造化す
るトップガーダー4が他方側へ張り出し、このトップガ
ーダー4と外周フレーム3、またはトップガーダー4と
外周壁32、もしくはトップガーダー4とコア2とは鉛直
方向に相対変位可能に切り離される。
【0017】図1〜図3、図5〜図8はトップガーダー
4をコア2から張り出した場合、図9,図10は外周壁32
から張り出した場合である。トップガーダー4も図5,
図6に示すようにRC造壁式構造やS造ブレース構造等
で構築される。
【0018】切り離されたトップガーダー4と外周フレ
ーム3との間、またはトップガーダー4と外周壁32との
間、もしくはトップガーダー4とコア2との間に、両者
の相対鉛直変位時にコア2に減衰力を付与する制震装置
5が鉛直方向を向いて架設され、双方に接続される。
【0019】トップガーダー4は成の高い壁梁状をし、
耐震要素21の剛性と極端な差がない程度の剛性を持つ。
図1〜図3、図5〜図8の場合にはトップガーダー4が
コア2から張り出すことで、コア2の曲げ変形によって
トップガーダー4と外周フレーム3や外周壁32との間の
鉛直方向の相対変位量が拡大され、制震装置5による減
衰力が大きくなる利点がある。
【0020】制震装置5はピストンの両側に油圧室を持
つ油圧シリンダ内をロッドが往復動し、圧力油が油圧室
間を移動するときの抵抗力を減衰力として発生すること
を基本原理とする装置であり、油圧シリンダがコア2
と、外周フレーム3,または外周壁32のいずれか一方
に、ロッドが他方に共に相対回転変位可能に接続され、
コア2と、外周フレーム3,または外周壁32の任意の方
向の相対変位時にロッドが往復動し、変位量を低減す
る。制震装置5にはコア2が曲げ変形した際に、外周フ
レーム3や外周壁32との間の相対変位量に応じた減衰力
を発生する受動型の高減衰装置や、圧力油の移動と停止
が切換弁の操作によって自動的に切り換えられ、減衰力
の調整が可能な能動型の可変減衰装置が使用される。
【0021】制震装置5は図1に示すようにトップガー
ダー4と外周フレーム3の柱31との間や、図9,図10に
示すように外周壁32から張り出すトップガーダー4とコ
ア2の耐震要素21との間の他、図1のy−y線断面図で
ある図4に示すようにコア2が平面上、複数個の耐震要
素21,21に分割される場合の、対向する耐震要素21,21
の頂部間等に鉛直方向を向いて架設され、コア2の曲げ
変形に伴うコア2と、外周フレーム3,または外周壁32
間の相対鉛直変位時と、耐震要素21,21間の相対鉛直変
位時にコア2に減衰力を付与する。コア2は曲げ変形時
に振動が減衰させられると同時に、トップガーダー4の
位置に制震装置5から転倒モーメントと逆向きの曲げ戻
しモーメントを受ける。
【0022】図1,図2はセンターコア型の平面計画例
の場合であるが、図7に示す片側コア型その他のタイプ
の場合にもトップガーダー4をコア2から外周フレーム
3まで、または外周フレーム3からコア2まで張り出す
ことにより制震装置5は同様に設置される。
【0023】図8は図1に示す平面の場合に、頂部のト
ップガーダー4に加え、コア2の中間層と、外周フレー
ム3,または外周壁32の中間層のいずれか一方の中間層
側から、その一方側に一体構造化する中間ガーダー6を
他方側へ張り出すと共に、中間ガーダー6と外周フレー
ム3、または中間ガーダー6と外周壁32、もしくは中間
ガーダー6とコア2とを鉛直方向に相対変位可能に切り
離し、この切り離された中間ガーダー6と外周フレーム
3、または中間ガーダー6と外周壁32との間、もしくは
中間ガーダー6とコア2との間に制震装置5を鉛直方向
に向けて架設した場合の実施例である。この実施例では
コア2が複数層で減衰力を付与されると共に、曲げ戻し
モーメントを受けるため、応答低減と転倒モーメント低
減の効果が高められる。中間ガーダー6もトップガーダ
ー4と同等の剛性を持つ。
【0024】図9,図10は片側コアタイプの場合に、外
周壁32からコア2までトップガーダー4と中間ガーダー
6を張り出し、複数層に制震装置5を設置した場合であ
る。
【0025】
【発明の効果】コアの頂部と、外周フレーム,または外
周壁の頂部のいずれか一方の頂部側から、その一方側に
一体構造化するトップガーダーを他方側へ張り出し、こ
のトップガーダーと外周フレーム、またはトップガーダ
ーと外周壁、もしくはトップガーダーとコアとを鉛直方
向に相対変位可能に切り離すことで、コアに地震力の多
くを負担させるため、外周フレームや外周壁への過大な
地震力の入力を回避できる。
【0026】外周フレームや外周壁は地震力をほとんど
負担しないことで、長期荷重のみを負担する程度の機能
を持てばよいため、立面計画上の自由度が増す。
【0027】また切り離されたトップガーダーと外周フ
レームとの間、またはトップガーダーと外周壁との間、
もしくはトップガーダーとコアとの間に、両者の相対鉛
直変位時にコアに減衰力を付与する制震装置を鉛直方向
に向けて架設し、双方に接続することで、コアの振動を
減衰させるため、コアの応答を低減し、その曲げ変形を
低減することができる。
【0028】コアは変形時に制震装置を介して変形と逆
向きの曲げ戻しモーメントを受けるため、地震力の多く
を負担することに伴う、基礎に一体化していることによ
る脚部における転倒モーメントが低減され、転倒モーメ
ントに対する脚部の対策が不要になる。
【0029】トップガーダーはコアの頂部から、あるい
は外周フレーム,または外周壁の頂部から他方側へ張り
出すことで、コアの曲げ変形をコアと外周フレームや外
周壁との間の鉛直方向の相対変位に変換する働きをする
ため、コアの曲げ変形が増大する程、制震装置によって
効率的にコアの振動が減衰させられる。特にトップガー
ダーがコアに一体化した場合には、コアの曲げ変形によ
ってトップガーダーと外周フレームや外周壁との間の鉛
直方向の相対変位量が拡大されるため、減衰力が大きく
なる。
【0030】請求項2では頂部のトップガーダーに加
え、コアの中間層と、外周フレーム,または外周壁の中
間層のいずれか一方の中間層側からも、その一方側に一
体構造化する中間ガーダーを他方側へ張り出すと共に、
切り離される他方側に制震装置を架設しているため、コ
アの曲げ変形を低減する効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】センターコアタイプの場合の制震装置の設置位
置を示した屋上階の平面図である。
【図2】図1の基準階の平面図である。
【図3】図1のx−x線断面図である。
【図4】図1のy−y線断面図である。
【図5】RC造壁式構造のコアを示した立面図である。
【図6】S造ブレース構造のコアを示した立面図であ
る。
【図7】片側コアタイプの場合の制震装置の設置位置を
示した屋上階の平面図である。
【図8】コアから中間ガーダーを張り出した場合の図1
のx−x線断面図である。
【図9】片側コアタイプの外周壁から中間ガーダーを張
り出した場合の基準階の平面図である。
【図10】図9の断面図である。
【符号の説明】
1……制震構造物、2……コア、21……耐震要素、3…
…外周フレーム、31……柱、32……外周壁、4……トッ
プガーダー、5……制震装置、6……中間ガーダー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗野 治彦 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 畑田 朋彦 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 高井 剛 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−323032(JP,A) 特開 昭64−48978(JP,A) 特開 昭63−293284(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E04H 9/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 連層の耐震要素から構成され、基礎に一
    体化するコアと、外周フレーム,または外周壁からなる
    構造物であり、コアの頂部と、外周フレーム,または外
    周壁の頂部のいずれか一方の頂部側からは、その一方側
    に一体構造化するトップガーダーが他方側へ張り出し、
    このトップガーダーと外周フレーム、またはトップガー
    ダーと外周壁、もしくはトップガーダーとコアとは鉛直
    方向に相対変位可能に切り離され、この切り離されたト
    ップガーダーと外周フレームとの間、またはトップガー
    ダーと外周壁との間、もしくはトップガーダーとコアと
    の間に両者の相対鉛直変位時にコアに減衰力を付与する
    制震装置が鉛直方向を向いて架設され、双方に接続され
    ている曲げ変形制御型制震構造物。
  2. 【請求項2】 頂部のトップガーダーに加え、コアの中
    間層と、外周フレーム,または外周壁の中間層のいずれ
    か一方の中間層側から、その一方側に一体構造化する中
    間ガーダーが他方側へ張り出し、中間ガーダーと外周フ
    レーム、または中間ガーダーと外周壁、もしくは中間ガ
    ーダーとコアとは鉛直方向に相対変位可能に切り離さ
    れ、この切り離された中間ガーダーと外周フレーム、ま
    たは中間ガーダーと外周壁との間、もしくは中間ガーダ
    ーとコアとの間に両者の相対鉛直変位時にコアに減衰力
    を付与する制震装置が鉛直方向を向いて架設され、双方
    に接続されている請求項1記載の曲げ変形制御型制震構
    造物。
  3. 【請求項3】 コアは平面上、複数個の耐震要素に分割
    され、この分割された、対向する耐震要素間に制震装置
    が鉛直方向を向いて架設され、双方に接続されている請
    求項1,または請求項2記載の曲げ変形制御型制震構造
    物。
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