JP3555232B2 - 曲げ変形制御型制震構造物 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明はコアと外周フレーム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】
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、出願人は先に曲げ変形を効果的に低減する構造物を提案している（特開平７−２６７８６号）が、本発明は既出願発明とは別の方法で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トップガーダーによって接続しながら外周フレームを基礎から切り離すことによりコアに地震力の多くを負担させ、外周フレームへの過大な地震力の入力を回避する。また外周フレームと基礎に制震装置を接続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同時に、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】
トップガーダーはコアの頂部から外周フレームの頂部へ張り出して外周フレームに接続し、トップガーダーに接続する外周フレームの脚部が基礎から切り離され、外周フレームの脚部と基礎間にコアに減衰力を付与する制震装置が架設され、双方に接続される。
【０００７】
外周フレームはトップガーダーによってコアと一体的に挙動し、コアの曲げ変形による相対変位は外周フレームの脚部と基礎との間に発生するため、外周フレームの脚部に制震装置が接続されることによりコアの曲げ変形量に対応した減衰力がコアに付与され、コアの応答が低減される。
【０００８】
コアは外周フレームに接続しながらも外周フレームが基礎から切り離されることにより地震力のほとんどを負担するが、制震装置によって曲げ変形量が低減し、曲げ変形時に基礎から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する安全性を得、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。
【０００９】
また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。
【００１０】
【実施例】
この発明の制震構造物１は図１，図２に示すように連層の耐震要素２１から構成されるコア２と外周フレーム３からなり、外周フレーム３の柱３１の脚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、曲げ変形が支配的であれば構造形態は問われない。
【００１１】
コア２の頂部からは外周フレーム３の頂部へトップガーダー４が張り出して外周フレーム３に接続し、外周フレーム３はコア２と一体的に挙動する。外周フレーム３の脚部は基礎６から切り離され、この切り離された外周フレーム３の脚部と基礎６間にコア２に減衰力を付与する制震装置５が架設され、双方に接続される。外周フレーム３の脚部は柱３１において基礎６から切り離され、制震装置５は柱３１の脚部と基礎６に接続される。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。
【００１２】
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、油圧シリンダが外周フレーム３の柱３１と基礎６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、柱３１の基礎６に対する任意の方向の相対変位時にロッドが往復動し、コア２に減衰力を付与する。制震装置５にはコア２が曲げ変形した際に、柱３１と基礎６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。
【００１３】
コア２の曲げ変形時には柱３１の脚部と基礎６との間に相対変位が生じ、制震装置５によって相対変位に対応した減衰力がコア２に作用し、同時にコア２は制震装置５を介して基礎６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。
【００１４】
図３はコア２と外周フレーム３間に中間ガーダー７を架設した場合であるが、この場合も外周フレーム３はコア２と一体的に挙動するため、制震装置５は柱３１の脚部に設置される。
【００１６】
【発明の効果】
トップガーダーによって外周フレームをコアと一体的に挙動させると共に、外周フレームを基礎から切り離し、相対変位が発生する外周フレームの脚部と基礎との間に制震装置を設置することによりコアに曲げ変形量に応じた減衰力を付与するため曲げ変形時のコアの応答を低減できる。
【００１７】
コアに接続する外周フレームが基礎から切り離される結果、コアは地震力のほとんどを負担するが、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脚部の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。
【００１８】
外周フレームは地震力をほとんど負担しないため長期荷重のみを負担する程度の機能を持てばよく、立面計画上の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】制震構造物を示した立面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】他の制震構造物を示した立面図である。
【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、４……トップガーダー、５……制震装置、６……基礎、７……中間ガーダー。

Claims (1)

1. 連層の耐震要素から構成されるコアと、柱を有する外周フレームからなる構造物であり、コアの頂部から外周フレームの頂部へトップガーダーが張り出して外周フレームの前記柱に一体的に接続し、トップガーダーに接続してコアと一体的に挙動する前記外周フレームの柱は基礎の位置まで連続し、その脚部において基礎から切り離され、コアの曲げ変形による相対変位が発生する外周フレームの前記柱の脚部と基礎間にコアに減衰力を付与する制震装置が架設され、双方に接続されていることを特徴とする曲げ変形制御型制震構造物。

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