JP5059687B2 - 建物の連結制震構造 - Google Patents

Description

本発明は、高さの異なる２棟の建物を連結するとともに、地震時等にこれら２棟の建物に対して制震効果を発揮する建物の連結制震構造に関するものである。

隣接する２棟の建物を、制震装置によって接続する連結制震構造によれば、地震時等に上記２棟の建物間に生じる大きな相対変位を利用して、上記制震装置に効率的にエネルギーを吸収させることができる。このため、各々の上記建物の内部の層間に、制震ダンパ等の制震装置をブレース状や間柱状に設置する制震構造と比較して、少ない制震装置によって高い揺れの低減効果を得ることができる。

また、既存の建物の制震化を図る場合にも、もっぱら建物の外部における工事によって対応することができるために、工事期間中に建物の内部における通常の使用を妨げることが少ないという利点もある。

例えば、下記特許文献１には、従来のこの種の連結制震構造として、エキスパンションジョイントで水平方向に距離をおく２つの構造体間に、水平方向の振動を吸収するオイルダンパを２台１組として前記構造体の主軸方向に対してそれぞれ角度を変えてトラス型に複数組跨設し、前記構造体の主軸方向毎の減衰性能を調整できるように構成したオイルダンパによる構造体のトラス型接続構造が提案されている。

ところが、上記構成からなる構造体のトラス型接続構造にあっては、隣接する構造体間をオイルダンパによって直接連結しているために、２棟の構造物が極めて近接している場合には適用できるものの、ある程度距離が離れた２棟の構造物に対して用いることができないという欠点がある。また、地震発生時には、各々のオイルダンパの端部から上記構造物に大きな荷重が局部的に作用するために、当該オイルダンパが接続される上記構造物の架構に、その内部または外部から高い剛性の補強を行わなければならないという欠点もある。

他方、下記特許文献２には、比較的距離の離れた複数棟の構造物に対して適用可能な従来の連結制震構造として、複数の高層建物の各頂部上に、建物の揺れの抑制に必要な耐力と剛性を有する通路を設け、各建物の揺れを相互に抑制するように、それら各建物の揺れによって生じる固有の振動エネルギーの差を吸収する制振ダンパを各建物と通路との間に取付けるとともに、複数の高層建物の１ないし全部の高さの１／２付近の個所に建物の揺れの抑制に必要な耐力と剛性を有する通路を設け、各建物の揺れを相互に抑制するように、それら各建物の揺れによって生じる固有の振動エネルギーの差を吸収する制振ダンパを各建物と前記通路との間に取付けた制振機能を有する建物の連結通路が開示されている。

しかしながら、上記従来の連結制震構造においては、複数の高層建物の各頂部上に設けた通路と、各建物との間に、各建物の揺れによって生じる固有の振動エネルギーの差を吸収する制振ダンパを取り付ける構造であるために、高さの異なる２棟の建物に対する連結制震構造としては適用することができないという欠点がある。

以上にように、距離が離れていて、かつ階高や高さのことなる２棟の建物を接続する有効な連結制震技術は無く、その開発が望まれていた。
特許第３４１１４４９号公報 特許第２７８７２０４号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、距離が離れ、かつ高さの異なる２棟の建物同士を制震ダンパを介して連結することにより、上記２棟の建物に対して高い制震効果を発揮させることができる建物の連結制震構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１の建物と、この第１の建物から水平方向に距離をおいて建築されるとともに上記第１の建物よりも低層の第２の建物とを制震ダンパを介して連結する連結制震構造であって、上記第２の建物の屋上に接続架台を固定し、この接続架台に水平方向の２方向に作用するように複数の上記制震ダンパの一端側を固定するとともに、上記第１の建物の側面に屋根架構の一端部を接続し、この屋根架構の他端部を上記第２の建物の屋上に延出させて上記制震ダンパの他端部に連結してなり、かつ上記制震ダンパを、上記屋根架構の他端部側から上記接続架台側に向けて漸次下方に傾斜させて設置したことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、高さが異なる２棟の建物のうち、高い方の第１の建物の側面に屋根架構の一端部を接続し、この屋根架構の他端部を低い方の第２の建物の屋上に延出させて、当該第２の建物の屋上に固定した接続架台に制震ダンパを介して接続しているために、地震時に、距離が離れていて、かつ高さが異なる２棟の第１および第２の建物に対して高い制震効果を発揮することができる。

ところで、地震時に、第１および第２の建物間に生じる相対変位を上記制震ダンパによって吸収する際に、屋根架構および制震ダンパから第１および第２の建物にも大きな水平方向の反力が作用する。このため、屋根架構の一端部は、第１の建物における梁に接合することが好ましい。ところが、第１および第２の建物の階高の相違等によって、上記屋根架構の他端部が第２の建物の屋上に位置するとは限らない。

この点、本発明においては、第２の建物の屋上に接続架台を固定しているために、当該接続架台の高さを適宜調整することにより、上記屋根架構を水平に架設することができるとともに、この屋根架構を利用して容易に制震ダンパを設置することができる。

加えて、第２の建物の屋根を利用して制震ダンパおよび屋根架構の他端部を連結しているために、制震ダンパの設置スペースを広く確保することができ、この結果上記制震ダンパを平面上に自由に配置することができるために、建物の側面同士を連結する場合に比べて、制震ダンパからの反力による応力集中の緩和や、上記反力が偏心して作用することによる第２の建物のねじれ振動の励起等の影響を抑えることができる。

また、特に第２の建物については、その屋上において接続架台の固定や制震ダンパの取り付けおよび屋根架構との連結といった作業を行うことができ、このため外観に手を加えることなく施工を実施することができるために、例えば超高層の新築建物に隣接して、低層の歴史的建築物がある場合にも、当該歴史的建築物の耐震性のみならず超高層新築建物の耐震性や居住性等についても改善することが可能になる。

さらに、上記接続架台を連続する矩形枠状に形成し、その長手方向を第１の建物の側面に沿う方向に向けて第２の建物の最上階の柱上部および／または梁上部に沿って配置すれば、制震ダンパからの反力を、応力集中を生じさせることなく、広い面積に分散させて円滑に第２の建物に伝達させることができる。
しかも、屋根架構として、第１および第２の建物間の長さ寸法に対して幅寸法が大きなものを架設することができるために、第１の建物においても、屋根架構から作用する反力を広い面積に分散させて応力集中の発生を防ぐことができる。

また、第２の建物が、既存の建物である場合には、新たに本発明に係る連結制震構造を構築するに際して、上記接続架台を、第２の建物の柱や梁の鉄骨や鉄筋に連続された新設のせん断力伝達部材によって一体的に接合することが好ましい。

さらに、屋根架構の他端部が、水平方向の２方向へ滑動自在とする支承部材を介して上記接続架台に支承すれば、上記屋根架構の重量を接続架台に支持する支承部材における摩擦を極力抑えて、制震ダンパによる制震効果を最大限発揮させることが可能になる。ちなみに、このような屋根架構の他端部を水平方向の２方向へと滑動自在に支持可能な支承部材としては、Ｘ−Ｙリニアガイド支承、滑り支承あるいは転がり支承等によるものを用いることが好適である。

なお、上述した第１および第２の建物に屋根架構を水平に架設するために、上記接続架台の高さを調整した際に、当該接続架台の高さ寸法が大きくなると、水平力が作用した際の強度が不足するおそれが生じるが、請求項１に記載の発明によれば、上記接続架台の高さ寸法を大きくすることなく、制震ダンパを上記接続架台側に向けて漸次下方に傾斜させて設置することにより容易に対応することができる。

図１〜図６は、本発明に係る建物の連結制震構造を、新築の高層建物（第１の建物）１と既存の低層建物（第２の建物）２との連結制震構造に適用した第１の実施形態を示すものである。
ここで、既存の低層建物２は、例えば保存すべき歴史的建築物等であり、新築の高層建物１は、上記低層建物２から水平方向に距離を隔てた区画に建築されるものである。

そして、低層建物２の屋上には、新たにＳＲＣ造の接続架台３が増設されている。
この接続架台３は、高層建物１との対向する側面の全長にわたって設置された矩形枠状のもので、対向する長辺部３ａが６本の短辺部３ｂによって長手方向に５つの区画に仕切られている。そして、接続架台３は、図３および図４に示すように、長辺部３ａおよび短辺部３ｂが、低層建物２の柱４の上部および梁５の上部に沿って配置されている。

さらに、この接続架台３は、図６に示すように、長辺部３ａおよび短辺部３ｂの鋼板からなる芯材６の下端部に、補強プレート６ａが接合されるとともに、これら芯材６の下端部および補強プレート６ａ（せん断力伝達部材）が、低層建物２の梁５の鉄骨５ａの上面に接合されている。加えて、これら長辺部３ａおよび短辺部３ｂの配筋７の下端部（せん断力伝達部材）７ａが下方に延出されて、後施工アンカーとして床スラブ８内に埋設されている。そして、これらのせん断力伝達部材６ａ、７ａは、せん断力および引張力を伝達することができる。なお、図中符号９は、低層建物２の床スラブ８上に打設されたシンダーコンクリートである。

そして、短辺部３ｂによって矩形状に仕切られた４つの区画内には、各々４本ずつのオイルダンパ（制震ダンパ）１０が配設されている。これらオイルダンパ１０は、シリンダー１０ａ内にロッド１０ｂが伸縮自在に設けられ、当該ロッド１０ｂの伸縮時におけるシリンダー１０ａ内のオイルの流れによってエネルギーを吸収するものである。

ここで、接続架台３の各区画の４角隅部には、心材６と一体化された水平板１１が配置されており、各角隅部の水平板１１に、各オイルダンパ１０のシリンダー１０ａの基端部が連結ボルト１２によって連結されている。また、４本のオイルダンパ１０は、それぞれ各区画の中央に延出するように配置され、各ロッド１０ｂの先端部が、当該区画の中央部において共通の接続金具１３に連結ボルト１４によって連結されている。これにより、４本のオイルダンパ１０は、水平方向の２方向に作用するように各区画内に配置されている。

そして、高層建物１の側面と低層建物２の接続架台３との間に、連結屋根トラス（屋根架構）１５が水平に架け渡されている。この連結屋根トラス１５の高層建物１側の端部は、低層建物２の屋根のレベルよりも上方であって、かつ最も上記レベルに近い階層の外周の梁１６に接続されている。また、この高層建物１においては、連結屋根トラス１５の接続部の近傍の梁１６間に、補強用の床面ブレース１７が接続されている。

他方、連結屋根トラス１５の低層建物２側の端部は、低層建物２の屋上まで延出されて、その先端部が４箇所において各々接続金物１３に接合されている。すなわち、接続金物１３の高さ寸法は、連結屋根トラス１５を水平に架け渡すために、低層建物２の屋根のレベルよりも上方であって、かつ最も上記レベルに近い高層建物１の階層と、低層建物２の屋根のレベルとの差になるように設定されているのである。

さらに、連結屋根トラス１５は、直動転がり支承（支承部材）によって、接続架台３上に移動自在に支承されている。この直動転がり支承は、下部プレート１８と、上部プレート１９と、これら上下部プレート１８、１９間に、Ｘ−Ｙの２方向に転動自在に介装された転動部材２０とから構成されたものである。

そして、下部プレート１８は、接続架台３の各短辺部３ｂであって高層建物１側の長辺部３ａとの交差部に、転動部材２０が転動する溝部を上記短辺部３ｂに沿わせて固定されている。他方、この下部プレート１８に対向する連結屋根トラス１５の下面には、上部プレート１９が固定されている。この上部プレート１９は、転動部材２０が転動する溝部を上記短辺部３ｂと直交する方向に沿わせて固定されている。これにより、連結屋根トラス１５は、水平方向の２方向へ滑動自在にその重量が接続架台３に支承されている。そして、この連結屋根トラス１５の下方空間は、例えばアトリウム等として利用される。

以上の構成からなる建物の連結制震構造によれば、高層建物１の側面に連結屋根トラス１５の一端部を接続し、この連結屋根トラス１５の他端部を低層建物２の屋上に延出させて、低層建物２の屋上に固定した接続架台３にオイルダンパ１０を間に介して接続しているために、地震時に、距離が離れている高層建物１および低層建物２に対して、高い制震効果を発揮することができ、よって歴史的建築物である低層建物２の耐震性のみならず新築される高層建物１の耐震性や居住性等についても改善することができる。

しかも、低層建物２の屋根に接続架台３を設置して、この接続架台３を利用して連結屋根トラス１５の端部をオイルダンパ１０を介して連結しているために、接続架台３を連続した大きな矩形枠状に形成することにより、オイルダンパ１０の設置スペースを広く確保することができ、この結果オイルダンパ１０を平面上に自由に配置することができるとともに、オイルダンパ１０からの反力による応力集中の緩和や、上記反力が偏心して作用することによる低層建物２のねじれ振動の励起等の影響を抑えることができる。

加えて、接続架台３の高さを適宜調整することにより、高層建物１と低層建物２の階高が異なる場合にも、連結屋根トラス１５を容易かつ確実に水平に架設することができる。
また、特に低層建物２については、その屋上において接続架台３の固定やオイルダンパ１０の取り付けおよび連結屋根トラス１５との連結といった作業を行うことができるために、外観に手を加えることなく施工を実施することができる。

さらに、接続架台３を連続するＳＲＣ造の矩形枠状に形成し、その長手方向を高層建物１の側面に沿う方向に向けて、低層建物２の最上階の柱４の上部および梁５の上部に沿って配置するとともに、芯材６の下端部および補強プレート６ａを梁５の鉄骨５ａの上面に接合し、かつ配筋７の下端部７ａを後施工アンカーとして床スラブ８内に埋設しているために、オイルダンパ１０をからの反力を、応力集中を生じさせることなく、広い面積に分散させて円滑に低層建物２に伝達させることができる。

しかも、連結屋根トラス１５は、高層建物１と低層建物２と間の長さ寸法に対して、その幅寸法が大きなものとなるために、高層建物１との接続部においても、連結屋根トラス１５から作用する反力を広い面積に分散させて応力集中の発生を防ぐことができる。

さらに、連結屋根トラス１５の端部を、水平方向の２方向へ滑動自在とする直動転がり支承を介して接続架台３に支承しているために、連結屋根トラス１５の重量を接続架台３に支持する際の摩擦を極力抑えて、オイルダンパ１０による制震効果を最大限発揮させることができる。

図７は、本発明の第２の実施形態の要部を示すもので、他の構成部分については図１〜図６に示したものと同様である。
この連結制震構造が第１の実施形態に示したものと相違する点は、オイルダンパ１０を連結屋根トラス１５の端部側、すなわち接続金具１３から接続架台３の角隅部側に向けて漸次下方に傾斜させて設置したことにある。

上記構成からなる連結制震構造によれば、階高の相違等によって、連結屋根トラス１５を接続する高層建物１の階層と、低層建物２の屋根レベルとの間に大きな差がある場合においても、接続架台３の高さ寸法を大きくすることなく、連結屋根トラス１５を水平に架設することができ、よって当該接続架台３が過度に高くなって強度不足が生じることを防ぐことができる。

また、図８は、本発明の第３の実施形態の要部を示すものである。
この連結制震構造が、第１の実施形態と相違する点は、接続架台３を低層建物２の屋上の中央に設置したことにある。
かかる構成を採用することにより、低層建物２の平面視におけるオイルダンパ１０の偏心を無くすことができ、よって当該オイルダンパ１０からの反力による低層建物２のねじれ振動の励起等の影響を一層確実に抑えることができる。

本発明に係る連結制震構造の第１の実施形態を示す正面図である。 図１の平面図である。 図２の低層建物上の接続架台の配置を示す平面図である。 図３の低層建物の最上階の伏図である。 図３の要部を示す拡大図である。 図２の接続架台とオイルダンパとの連結部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態の要部を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態の要部を示す正面図である。

符号の説明

１ 高層建物（第１の建物）
２ 低層建物（第２の建物）
３ 接続架台
４ 低層建物の柱
５ 低層建物の梁
６ 芯材（せん断力伝達部材）
７ａ 配筋の下端部（せん断力伝達部材）
１０ オイルダンパ（制震ダンパ）
１５ 連結屋根トラス（屋根架構）
１６ 高層建物の梁
１８ 下部プレート
１９ 上部プレート
２０ 転動部材

Claims (1)

1. 第１の建物と、この第１の建物から水平方向に距離をおいて建築されるとともに上記第１の建物よりも低層の第２の建物とを制震ダンパを介して連結する連結制震構造であって、
   上記第２の建物の屋上に接続架台を固定し、この接続架台に水平方向の２方向に作用するように複数の上記制震ダンパの一端側を固定するとともに、上記第１の建物の側面に屋根架構の一端部を接続し、この屋根架構の他端部を上記第２の建物の屋上に延出させて上記制震ダンパの他端部に連結してなり、かつ上記制震ダンパを、上記屋根架構の他端部側から上記接続架台側に向けて漸次下方に傾斜させて設置したことを特徴とする建物の連結制震構造。

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