JP3226492B2

JP3226492B2 - 高層建築物の免震構造

Info

Publication number: JP3226492B2
Application number: JP11619998A
Authority: JP
Inventors: 浩二薮内; 邦夫渡辺
Original assignee: 三井建設株式会社
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2001-11-05
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11293945A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば集合住宅建
築に適用される高層建築物の免震構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の集合住宅建築などに適用される高
層建築物を免震構造とするためには、一般的に建築物の
各柱の直下に水平方向に剪断変形可能な鉛入りの積層ゴ
ムを各々配置している。ここで、各柱に発生する軸力
（長期軸力、地震時軸力）は、その各柱の直下の積層ゴ
ムにそのまま伝達される。更に、地震力、即ち水平力が
建築物に作用した場合に、この積層ゴムの水平方向の剪
断変形により水平力を吸収するように構成されている。

【０００３】一般に、免震構造物の構造設計では、積層
ゴムの外径を大きくし、設置個数を少なくして、積層ゴ
ムを配設した免震層の固有周期を大きくすることによっ
て、地震時に上部構造体に加わる地震力を少なくするよ
うに計画される。しかし、集合住宅建築等が高層化する
と、例えば２０階では、上部構造体を構成する柱の設置
数も多くなり、しかも、各柱に発生する長期柱軸力、地
震時柱軸力が大きくなるので、各柱を最下階の基礎から
立設して、各柱の直下に積層ゴムをそれぞれ配設せざる
を得なくなる。従って、各柱の直下に積層ゴムを配設す
る従来技術によると積層ゴムの数が多くなり、免震層の
固有周期を大きくし、ひいては建築物全体の固有周期を
長周期化することが困難となるという欠点を有してい
た。

【０００４】また、水平力が建築物に作用した際の積層
ゴムの許容変形量、即ち許容変位角を確保するために
は、積層ゴムは、その最低受圧面積を一定面積以上に規
制されてくる。即ち、前記最低受圧面積以下の面積で構
成された積層ゴムを使用すると、水平力が作用した場合
に、この積層ゴムは、水平方向に許容変位角以上の変形
をしてしまって、塑性域に達して復元不可能となり、積
層ゴムとしての再使用が不可能となるからである。

【０００５】従って、高層建築物においては、各柱直下
に配設された積層ゴムは上記の如く最低受圧面積以上の
ものが使用されている。このため、建築物全体として見
ると各柱の分担する軸力と比較して、必要以上の受圧面
積の積層ゴムが配設されている。換言すれば、建築物全
体として配設された積層ゴムの数が多いことになり、よ
って、建築物の固有周期を長周期化することが困難であ
るという問題を有していた。

【０００６】一方、高層建築物に水平力が作用した場合
には、作用側の上部構造体の外柱に大きな引き抜き力が
働くが、その直下に設置された積層ゴムには引き抜き力
を生じない様にするのが望ましい。また、外柱に水平力
が作用することにより生じる引き抜き力に抵抗するの
は、当該外柱の長期柱軸力である。ところが、外柱の負
担する各階床の固定荷重と積載荷重との負担面積は、平
面的に見ると中間位置の柱の負担面積に比較して約半分
であり、建築物の各隅角部に配置された外柱においては
約１／４になるため、これらの外柱に加わる長期軸力
は、中間位置の柱に比較して小さくなり、よって、前記
引き抜き力に十分に抵抗することが困難となる。そこ
で、これらの外柱に加わる長期軸力を増大することが要
望されていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の問題点を解決し、建築物の固有周期を長周期化するこ
とができ、かつ、外柱に加わる長期軸力を増大すること
によって、外柱の直下に配設された積層ゴム（免震装
置）に地震時に引張力が生じないことを可能にする高層
建築物の免震構造を提供することを課題とするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、請求項１記載の発明は、複数階を有する上部構造体
の下部に免震基盤及び免震層を介して基礎構造体が形成
されている高層建築物であって、前記免震層には、前記
上部構造体から当該免震層を介して前記基礎構造体に軸
力を伝達する各通し柱下端部に各々免震装置が配設さ
れ、前記上部構造体の外周の外柱から１スパン内側に
は、前記上部構造体と前記免震基盤位置との境界となる
免震基盤の上弦梁から上階に立設され、免震基盤の下弦
梁とは連結されずに断接された断接柱が配設され、前記
免震基盤の両側部位置に一対の免震補強部が配設されて
おり、当該免震補強部は、少なくとも直立柱と、枠梁
と、斜材とを備えて成り、前記直立柱は、前記上部構造
体の外周に配設された外柱が延設されて成り、前記枠梁
は、前記上部構造体との境界となる免震基盤の上弦梁両
端部が延設されて成り、前記斜材は、前記断接柱の下端
部と前記直立柱下端部とを連結して構成されており、前
記免震基盤の両側部位置に一対の前記免震補強部が配設
されることにより、前記上弦梁と、下弦梁と、一対の前
記斜材とで略台形の力学的トラスが形成されていること
を特徴としている。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に加えて、前記第１免震補強部は、前記直立柱
と、枠梁と、斜材とから成る軸線材だけで構成されてい
ることを特徴としている。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成に加えて、前記第１免震補強部は、前記直立柱
と、枠梁と、斜材とから成る軸線材に加えて、これらの
軸線材を被覆する壁材から構成されていることを特徴と
している。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記免震
基盤の下弦梁が鉄筋コンクリート構造又は鉄骨鉄筋コン
クリート構造であり、当該免震基盤の下弦梁にプレスト
レスが導入されていることを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面により説明する。図１及び図２は本発明の第１実施
形態を示すものであり、本実施形態に係る高層建築物１
は、上部構造体２と、免震基盤３と、免震層４と、基礎
構造体５とから構成されている。上部構造体２は、本実
施形態では２０階程度の階層を有するものであり、図１
ではその下層部分のみを図示しており、中層部及び上層
部を省略している。なお、本実施形態では、上部構造体
２が一般的なラーメン構造の場合を例示しているが、こ
れに限定されるものではない。

【００１３】上部構造体２の下部には、後述する免震基
盤３が設置され、当該免震基盤３の下部には免震層４を
介して基礎構造体５が設けられている。免震層４には、
上部構造体２から延設され、当該免震層４を介して基礎
構造体５に軸力を伝達する各通し柱７の下端部に各々免
震装置８が配設されている。この免震装置８としては、
鉛入りの積層ゴムが一般的であるが、これに限定され
ず、免震装置としての機能、即ち水平力が建築物に作用
した場合に、水平方向の剪断変形により水平力を吸収す
る機能を果たしうる他の適宜免震装置８を採用すること
ができる。

【００１４】下部構造体５は、本実施形態では、下部基
礎９と、下部基礎梁１０と、杭１１と擁壁１２とから構
成されている。なお、杭１１は省略して、直接基礎とす
ることも可能である。また、擁壁１２は、地盤からの土
圧に対処するものであり、擁壁１２と建物本体との間に
は、水平力により高層建築物１が変形した場合を考慮し
て所定のクリアランスが形成されている。

【００１５】次に、本実施形態の特徴である免震基盤３
の構成について述べる。図１に示すように、上部構造体
２の外周の通し柱７から１スパン内側には、上部構造体
２と免震基盤３との境界となる免震基盤３の上弦梁２０
から上階に向けて立設され、免震基盤３の下弦梁２１と
は連結されずに断接された状態の断接柱１５、１５が配
設されている。なお、本明細書中において「スパン」と
は、対向配置される２本の柱間の単位のことであり、１
スパンとはそれが１単位、つまり柱が２本の場合のこと
である。また、「スパン長さ」とは、柱間の直線状の距
離であり、「スパン数」とはスパンの数をそれぞれ意味
するものとして各用語を使用する。そして、図１におい
て免震基盤３の両側部位置には、一対の免震補強部１
６、１６が配設されている。

【００１６】当該免震補強部１６は、本実施形態では、
直立柱１７と、枠梁１８と、斜材１９とから成る軸線材
だけで構成されている。直立柱１７は、前記外周に配設
された通し柱７としての外柱７１がそのまま下部方向に
延設されて形成されている。枠梁１８は、図１に示すよ
うに上部構造体２との境界となる免震基盤３の上弦梁２
０の両端部がそのまま水平方向に延設されて構成されて
いる。斜材１９は、断接柱１５の下端部と直立柱１７の
下端部とを連結して構成されており、断接柱１５に加わ
る上部構造体２からの軸力が直立柱１７へと流れるよう
に構成されている。また、図１において、免震基盤３の
下部には上部基礎梁としての下弦梁２１が配設され、各
通し柱７の直下位置には上部基礎２２が設置され、この
上部基礎２２は、当該上部基礎２２に作用する各通し柱
７からの軸力と、地震時の水平力を下部基礎９に伝達す
る機能を果たしている。

【００１７】次に、上記構成からなる免震基盤３を中心
とした力学的な力の流れについて、図２を参照して説述
する。断接柱１５に長期軸力ＮL が作用した場合、上弦
梁２０には水平方向圧縮力Ｎc が、また、下弦梁２１に
は水平方向引張力Ｎt が生じる。ここで、図２に示すよ
うに斜材１９と下弦梁２１とのなす角度θが４５度の場
合には、断接柱１５の長期軸力ＮL と上弦梁２０の圧縮
力Ｎc の大きさが等しくなり、また断接柱１５の長期軸
力ＮL と下弦梁２１の引張力Ｎt の大きさも等しくな
る。よって、上弦材２０の圧縮耐力を上部構造体２の梁
の圧縮耐力よりも大きくする必要がある。

【００１８】また、本実施形態に係る高層建築物１の構
造形式としては、鉄筋コンクリート構造、鉄骨鉄筋コン
クリート構造あるいは鉄骨構造のいずれにも適用可能で
あるが、上記の如く下弦梁２１には、長期荷重時及び地
震時共に引張力Ｎt が作用するため、当該下弦梁２１が
鉄筋コンクリート構造または鉄骨鉄筋コンクリート構造
の場合には、下弦梁２１にプレストレスを導入しておけ
ば引張力Ｎt に十分に抵抗し、下弦梁２１にコンクリー
トの引張ひび割れが生じることもない。このように、斜
材１９と下弦梁２１とのなす角度θを４５度に設定した
場合には、力の釣り合いが対称形となるため、架構全体
のバランスがとれて望ましいが、必ずしも４５度に限定
されるものではない。即ち、斜材１９と下弦梁２１との
なす角度θは、外柱７１と断接柱１５との間のスパン長
さと、免震基盤３の階高とで決定されるものであり、こ
の外柱７１と断接柱１５との間のスパン長さと、免震基
盤３の階高とを適宜に設定することにより、斜材１９と
下弦梁２１とのなす角度θを自由に調整可能である。

【００１９】なお、斜材１９と下弦梁２１とのなす角度
θを４５度以上に設定した場合には、免震基盤３におけ
る階高を上部構造体２における一般階の階高の１．５倍
以上とすることができ、この免震基盤３部分を階高の高
さを利用してロフト付き住戸や、機械式駐車場として利
用可能である。あるいは、免震基盤３の直上の住戸の設
備配管スペースとしても利用でき、この場合は、階高が
高いため、さらに店舗等の空間としても利用可能とな
る。

【００２０】そして、免震基盤３の両側部位置に一対の
免震補強部１６、１６が配設されることにより、構造的
観点からは、上弦梁２０と、下弦梁２１と、一対の斜材
１９、１９とで略台形の力学的トラス３０が形成されて
いることになる。

【００２１】一方、免震基盤３の両側部では、一対の断
接柱１５、１５の直下には免震装置としての積層ゴム８
が配置されないことになるため、全体としての積層ゴム
８の設置個数を減少させることができる。これは、高層
建築物１全体として見ると、各通し柱７の分担する軸力
と比較して当該軸力に見合った個数で、しかも適切な受
圧面積を有する積層ゴム８を配設することが出来ること
になり、よって、建築物の固有周期を長周期化すること
が可能となる。

【００２２】また、一対の断接柱１５、１５に作用する
長期軸力は、斜材１９を介して外柱７１の延長された直
立柱１７に流れる。よって、外柱７１の負担する各階床
の固定荷重と積載荷重との負担面積は、平面的に見て、
従来の外柱の負担面積に断接柱１５の負担面積を加えた
ものとなり、約３倍に増大する。即ち、外柱７１に加わ
る長期軸力が格段に増大することとなる。従って、高層
建築物１に水平力が作用した場合に作用側の外柱７１に
生じる引き抜き力に十分に抵抗することが可能となり、
外柱７１の直下に配設された積層ゴム８に過大な引き抜
き力が生じることもない。

【００２３】また、免震補強部１６を、直立柱１７と、
枠梁１８と、斜材１９とから成る軸線材だけで構成する
ことにより、この三角形トラス部分の力の流れが明瞭化
されるため、構造設計が容易となる。さらに、この三角
形トラス部分に空間部が生じるため、この空間を設備配
管スペースとしても利用可能となる。

【００２４】次に、図３は本発明の第２実施形態を示す
ものであり、本実施形態の特徴は、一対の免震補強部１
６が、直立柱１７と、枠梁１８と、斜材１９とから成る
軸線材と、これらの軸線材を被覆する壁材２３から構成
されている点にある。この壁材２３の壁厚は周囲の直立
柱１７、枠梁１８及び斜材１９の厚さ寸法よりも小さく
設定しても良い。更に、周囲の直立柱１７、枠梁１８及
び斜材１９の厚さ寸法と同厚にして一体化しても良いも
のである。その他の構成は、図１に示した上記第１実施
形態と同様であるため、同一構成要素には同一符号を付
して説明を省略する。

【００２５】本実施形態では、免震補強部１６に軸線材
を被覆する壁材２３を追加することにより、免震補強部
１６が、直立柱１７と、枠梁１８と、斜材１９とから成
る軸線材のみである場合に比較して、免震補強部１６を
施工する場合の型枠工事が省力化し得る。また、壁材２
３で被覆することにより、免震補強部１６の面内剪断耐
力が向上して水平剛性を高めることができ、また、靭性
も相対的に向上する。また、力学的に上記第１実施形態
に準じた作用効果も奏し得る。

【００２６】なお、高層建築物１としては、上記実施形
態では２０階程度の階層の場合について説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、より低層の建築
物や超高層建築物にまで幅広く適用することが可能であ
る。

【００２７】

【発明の効果】本発明は上述した如く構成されており、
請求項１記載の発明では次の効果を奏し得る。 (1) 免震基盤の両側部では、一対の断接柱の直下には免
震装置が配置されないことになるため、全体としての免
震装置の設置個数を減少させることができる。従って、
高層建築物全体として見ると、各通し柱の分担する軸力
と比較して当該軸力に見合った個数で、しかも適切な受
圧面積を有する免震装置を配設することが出来ることに
なり、よって、建築物の固有周期を長周期化することが
可能となる。 (2) 一対の断接柱に作用する長期軸力は、斜材を介して
外柱の延長された直立柱に流れるため、外柱の負担する
負担面積は、平面的に見て、従来の外柱の負担面積に断
接柱の負担面積を加えたものとなり、外柱に加わる長期
軸力が格段に増大することとなる。よって、高層建築物
に水平力が作用した場合に作用側の外柱に生じる引き抜
き力に十分に抵抗することによって、外柱の直下に配設
された免震装置に地震時に引き抜き力が生じないように
することも可能となる。 (3) 斜材と下弦梁とのなす角度を調整することにより、
免震基盤における階高を上部構造体における一般階の階
高よりも大きくすることができ、この免震基盤部分を階
高の高さを利用してロフト付き住戸や、機械式駐車場と
して利用可能である。あるいは、免震基盤直上の住戸の
設備配管スペースとしても利用でき、この場合は、階高
が高いため、さらに店舗等の空間としても利用可能とな
る。

【００２８】請求項２に記載の発明では、請求項１記載
の発明の効果に加えて次の効果を奏し得る。 (4) 免震補強部を、直立柱と、枠梁と、斜材とから成る
軸線材だけで構成することにより、この三角形トラス部
分の力の流れが明瞭化されるため、構造設計が容易とな
る。さらに、この三角形トラス部分に空間部が生じるた
め、この空間を設備配管スペースとしても利用可能とな
る。

【００２９】請求項３に記載の発明では、請求項１記載
の発明の効果に加えて次の効果を奏し得る。 (5) 免震補強部に軸線材を被覆する壁材を追加すること
により、軸線材のみである場合に比較して、免震補強部
を施工する場合の型枠工事が省力化し得る。また、壁材
で被覆することにより、免震補強部の面内剪断耐力が向
上して水平剛性を高めることができ、また、靭性も相対
的に向上する。

【００３０】請求項４記載の発明では、請求項１乃至請
求項３のいずれかの発明の効果に加えて次の効果を奏し
得る。 (6) 下弦梁には引張力が作用するため、高層建築物が鉄
筋コンクリート構造又は鉄骨鉄筋コンクリート構造の場
合には、下弦梁にプレストレスを導入しておけば引張力
に十分に抵抗することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る高層建築物の免震
構造の構成を示す立面的要部説明図である。

【図２】免震基盤を中心とした力学的な力の流れを示す
要部説明図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る高層建築物の免震
構造の構成を示す立面的要部説明図である。

【符号の説明】

１高層建築物２上部構造体３免震基盤４免震層５下部構造体７通し柱７１外柱（通し柱）８積層ゴム（免震装置）９下部基礎１０下部基礎梁１１杭１２擁壁１５断接柱１６免震補強部１７直立柱１８枠梁１９斜材２０上弦梁２１下弦梁２２上部基礎２３壁材３０力学的トラス

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数階を有する上部構造体の下部に免震基
盤及び免震層を介して基礎構造体が形成されている高層
建築物であって、前記免震層には、前記上部構造体から当該免震層を介し
て前記基礎構造体に軸力を伝達する各通し柱下端部に各
々免震装置が配設され、前記上部構造体の外周の外柱から１スパン内側には、前
記上部構造体と前記免震基盤位置との境界となる免震基
盤の上弦梁から上階に立設され、免震基盤の下弦梁とは
連結されずに断接された断接柱が配設され、前記免震基盤の両側部位置に一対の免震補強部が配設さ
れており、当該免震補強部は、少なくとも直立柱と、枠梁と、斜材
とを備えて成り、前記直立柱は、前記上部構造体の外周に配設された外柱
が延設されて成り、前記枠梁は、前記上部構造体との境
界となる免震基盤の上弦梁両端部が延設されて成り、前
記斜材は、前記断接柱の下端部と前記直立柱下端部とを
連結して構成されており、前記免震基盤の両側部位置に一対の前記免震補強部が配
設されることにより、前記上弦梁と、下弦梁と、一対の
前記斜材とで略台形の力学的トラスが形成されているこ
とを特徴とする高層建築物の免震構造。
【請求項２】前記免震補強部は、前記直立柱と、枠梁
と、斜材とから成る軸線材だけで構成されている請求項
１記載の高層建築物の免震構造。
【請求項３】前記免震補強部は、前記直立柱と、枠梁
と、斜材とから成る軸線材に加えて、これらの軸線材を
被覆する壁材から構成されている請求項１記載の高層建
築物の免震構造。
【請求項４】前記免震基盤の下弦梁が鉄筋コンクリート
構造又は鉄骨鉄筋コンクリート構造であり、当該免震基
盤の下弦梁にプレストレスが導入されていることを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高層建
築物の免震構造。