JP5403331B2 - Seismic control frame - Google Patents
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Description
本発明は高層ないし超高層建物を対象とする制震架構に関する。 The present invention relates to a seismic control frame for a high-rise or super-high-rise building.
高層ないし超高層建物において地震時の変形を抑制するために各階にダンパーを設置して制震架構とする場合、ダンパーを全階にわたってコア部に集中配置することが一般的であり、その一例を図5に示す。
図5は高層建物の架構の模式図であって、図中の符号1は柱、符号2は梁である。また、(a)は各階の架構を示し、(b)は外周部の架構を示し、(c)はコア周部の架構を示している。図示例は(a)に示すように各階の平面形状が3スパン×3スパンの正方形状であって、その中央部の1スパン×1スパンをコア部3とし、(c)に示すようにそのコア部3の周囲(コア周部)の架構に全層にわたってダンパー4を設置している。
このような場合にコア周部の架構に設置するダンパー4としては、層間変形により作動する鋼材系のブレースダンパーを用いることが最も一般的である。
When installing dampers on each floor in order to suppress deformation during earthquakes in high-rise or super-high-rise buildings, it is common to place dampers centrally on the core over all floors. As shown in FIG.
FIG. 5 is a schematic diagram of a frame of a high-rise building, in which
In such a case, as the
ところで、高層ないし超高層建物においては地震時にコア周部の架構にせん断力が集中することから、上記のようにコア周部の架構にダンパー4を集中配置することはそれなりに有効ではあるが、特に棟状比が高い高層建物においては上層部における変形がせん断変形よりも曲げ変形が卓越する場合があり、その場合には上層部のコア周部架構に設置したダンパー4はさして有効に機能せず、したがって建物全体の曲げ変形の抑制が難しくなる場合がある。
By the way, in a high-rise building or a super-high-rise building, shear force concentrates on the frame around the core during an earthquake, so it is effective to concentrate the
そのため、たとえば特許文献1には、高層建物におけるコア周部架構と外周部架構とを構造的に切り離したうえで、コア頂部に高剛性のトップガーダーを設けて、その端部と外周部架構との間に鉛直方向に作動するダンパーを設けることにより、コア部の曲げ変形を抑制するという制震構造物についての提案がある。
Therefore, for example, in
しかし、特許文献1に示される制震構造物では、コア周部架構と外周部架構とを構造的に切り離すことが前提であるばかりでなく、充分に高剛性したがって必然的に大断面・大重量となるトップガーダーを建物頂部に設けなければならず、しかもダンパー反力を外周部架構の柱により受けることから外周柱の軸耐力を充分に大きくしなければならないものである。
したがって、その制震構造物では結局のところ架構全体が高剛性化することにもなり、また架構構体が極めて複雑であってその挙動が必ずしも明確ではないので設計も容易ではなく、以上のことからそのような極めて特殊な制震構造物は現実的ではなく普及するに至っていない。
However, the damping structure shown in
Therefore, the seismic structure will eventually increase the rigidity of the entire structure, and the structure is extremely complex and its behavior is not always clear, so the design is not easy. Such very special seismic structures are not realistic and have not become widespread.
上記事情に鑑み、本発明は構造的に単純にして明快でありながら高層ないし超高層建物における変形を充分に抑制しうる有効適切な制震架構を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an effective and appropriate seismic control frame capable of sufficiently suppressing deformation in a high-rise or high-rise building while being structurally simple and clear.
本発明は高層ないし超高層建物を対象とする制震架構であって、曲げ変形よりもせん断変形が卓越する下層部にはコア周部架構にダンパーを設置し、せん断変形よりも曲げ変形が卓越する上層部には外周部架構にダンパーを設置してなり、下層部のコア周部架構に設置するダンパーを鋼材系ブレースダンパーとし、上層部の外周部架構に設置するダンパーを粘性系間柱ダンパーとすることを特徴とする。 The present invention is a seismic control frame for high-rise or super-high-rise buildings, and in the lower layer where shear deformation is superior to bending deformation, dampers are installed on the core frame, and bending deformation is superior to shear deformation. In the upper layer, a damper is installed on the outer frame, the damper installed on the core frame in the lower layer is a steel brace damper, and the damper installed on the outer frame of the upper layer is a viscous interphase damper. characterized in that it.
本発明の制震架構は、下層部と上層部に対してそれぞれダンパーを適正配置することにより、特に棟状比の高い高層ないし超高層の建物の全体の曲げ変形を有効に抑制できてその耐震性能を充分に向上させることができる。しかも、従来一般の制震架構に比べてダンパーの総数や総容量を特に増大させることなく制震効果を大きく向上させることができるばかりか、場合によっては下層部に設置するダンパー容量を従来よりも削減することも可能であり、したがって従来一般の制震架構に比較してコスト的にも有利であって極めて合理的にして有効な制震架構を実現し得る。 The seismic control frame of the present invention can effectively suppress the bending deformation of a high-rise building or a super-high-rise building with a high ridge ratio, by properly arranging dampers for the lower layer and the upper layer, respectively. The performance can be sufficiently improved. In addition, the damping effect can be greatly improved without increasing the total number of dampers and the total capacity, compared to conventional damping structures. Therefore, it is possible to realize a seismic control frame which is advantageous in terms of cost as compared with a conventional general seismic control frame and is extremely rational and effective.
図1に本発明の制震架構の一実施形態を示す。これは図5に示したものと同様の形態の高層建物、すなわち各層が3スパン×3スパンとされてその中央部の1スパン×1スパンがコア部3とされた高層建物への適用例であって、下層部には(b),(d)に示されるように従来と同様にコア周部架構にダンパー4を設置しているが、上層部では(a),(c)に示すようにコア周部架構へのダンパー4の設置を省略してそれに代えて外周部架構にダンパー5を設置している。
この場合、コア周部架構にダンパー4を設置する下層部とは、地震時の変形が従来と同様に曲げ変形よりもせん断変形が卓越している層であり、外周部架構にダンパー5を設置する上層部とは、下層部とは逆にせん断変形よりも曲げ変形が卓越している層であり、その境界は建物の棟状比や架構全体の剛性により自ずと決定されるものである。
FIG. 1 shows an embodiment of the seismic control frame of the present invention. This is an example of application to a high-rise building having the same form as that shown in FIG. 5, that is, a high-rise building in which each layer has 3 spans × 3 spans and 1 span × 1 span in the center is the
In this case, the lower layer where the
下層部および上層部に設けるダンパー4、5としてはそれぞれ所望の制震効果が得られるものとし、下層部のコア周部架構に設置するダンパー4としては従来よりそこに設置されることが一般的である鋼材系のブレースダンパーとする。
一方、上層部の外周部架構に設置するダンパー5としては、最大変形時の反力が小さいことが好ましく、また眺望を阻害しないものであることが望まれることから、間柱の形態の粘性系ダンパーとする。
The
On the other hand, as the
上記のようにせん断変形が卓越する下層部にはコア周部にダンパー4を設置することにより、従来一般の制震架構と同様にそのダンパー4が下層部において顕著に生じるせん断変形により効率的に作動して優れた制震効果が得られる。
一方、上層部のコア周部架構ではせん断変形よりも曲げ変形が卓越することからそこにダンパー4を設置してもさして有効ではないが、上層部の外周部架構におけるせん断変形はコア周部でのせん断変形に比べて大きくなることが通常であり、したがって上層部ではコア周部架構にダンパー4を設置することに代えて外周部架構にダンパー5を設置することによりそのダンパー5を有効に作動させ得て上層部での変形を有効に抑制でき、上層部においても優れた制震効果が得られる。
As described above, by installing the
On the other hand, since the bending deformation is superior to the shear deformation in the upper-layer core frame, it is not effective to install the
すなわち、本実施形態の制震架構は下層部と上層部に対してそれぞれダンパー4,5を適正配置することにより、特に棟状比の高い高層ないし超高層の建物の全体の曲げ変形を有効に抑制できてその耐震性能を充分に向上させることができるものである。
そして、本発明は有効性の低い位置へのダンパー4の設置を省略し、それに代えてより有効な位置にダンパー5を設置するものであるから、従来一般の制震架構に比べてダンパーの総数や総容量を特に増大させることなく制震効果を大きく向上させることができるばかりか、場合によっては下層部に設置するダンパー容量を従来よりも削減することも可能であり、したがって従来一般の制震架構に比較してコスト的にも有利であって極めて合理的にして有効な制震架構を実現し得るものである。
That is, the seismic control frame of this embodiment effectively arranges the
The present invention omits the installation of the
本実施形態の制震架構の効果を実証するための解析事例を図2に示す。これは図1に示したように各階が3スパン×3スパンの40階建ての超高層建物を対象としたもので、各階の1辺の長さが38.4m、階高は1Fが5m、2F以上の一般階が4m、重量は0.6t/m2と想定している。入力地震動はセンター波レベル2とした。
ケース1およびケース2は比較例であって、ケース1は図5に示した従来の制震架構の場合(コア周部にのみ全層にわたってブレースダンパーを設置したもの)、ケース2はケース1におけるダンパー容量を2倍(ダンパー板厚を2倍)にしたものである。
ケース3が上記実施形態として示した本発明の制震架構の場合であり、1〜20階のコア周部架構にケース1と同様のブレースダンパーを設置し、21〜40階の外周部架構に図1(a)に示すパターンで間柱型の粘性ダンパーを設置したものである。
An analysis example for demonstrating the effect of the seismic control frame of the present embodiment is shown in FIG. This is for a 40-story high-rise building with 3 spans by 3 spans as shown in Fig. 1. The length of one side of each floor is 38.4m, the floor height is 5m, 2F more general floors 4m, weight is assumed to 0.6 t / m 2. The input ground motion was
各ケースにおける層間変形を図2に示す。比較例のケース1では下層部に設置したブレースダンパーによって応答は概ね層間変形角にして1/100以下となっているが、同じく比較例のケース2ではダンパー容量を2倍にしたにも拘わらず全く効果がないばかりか寧ろ低下しており、これにより単にコア周部にのみダンパーを設置することではその効果に自ずと限界があることが分かる。
それに対し、本発明のケース3では上層部においてはコア周部架構に代えて外周部架構に粘性ダンパーを設置することにより、特に上層部での応答がケース1,2のいずれもよりも大きく低減しており、本発明の有効性が実証されている。
The interlayer deformation in each case is shown in FIG. In the
On the other hand, in the
以上で本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態はあくまで一例に過ぎないし、図1も本発明による架構を単に模式的に示したものに過ぎず、本発明の制震架構は下層部のコア周部架構に設置するダンパーを鋼材系ブレースダンパーとし、上層部の外周部架構に設置するダンパーを粘性系間柱ダンパーとする限りにおいて、ダンパーの具体的な配置計画やダンパーの形式、容量その他の諸元は、建物全体の構造や形式、平面形状、コア部の位置や平面形状、要求される制震性能等の諸条件を考慮して所望の制震効果が得られるように最適設計すれば良い。 Have been described embodiments of the present invention above, the embodiment above is merely just one example, FIG. 1 also merely a Frame according to the invention simply shows schematically, Seismic Frames of the present invention lower layer As long as the damper installed on the core frame of the core is a steel brace damper and the damper installed on the outer frame of the upper layer is a viscous interphase damper, the specific arrangement plan of the damper, damper type, capacity, etc. The specifications of the system should be optimally designed so that the desired seismic control effect can be obtained in consideration of various conditions such as the structure and type of the entire building, plan shape, core position and plan shape, and required seismic performance. It ’s fine.
たとえば、図3に示すように中高層程度の建物の場合には外周部架構に設けるダンパー5を最上層の数層程度(図では3層)に設けることで充分な場合がある。
また、上記実施形態では上層部の柱の間に間柱ダンパーを設置した場合を例示したが、図4に示すように外周部架構が比較的短スパンとされている場合には最上層部の柱の一部を省略してそこに間柱型のダンパー5を設置することも可能である。
勿論、上記の各ダンパー4,5を適正配置することに加えて、必要であれば要所にブレースその他の耐震要素を適宜配置することは差し支えない。
For example, as shown in FIG. 3, in the case of a middle-to-high-rise building, it may be sufficient to provide the
Further, in the above embodiment, the case where the stud damper is installed between the upper layer pillars is illustrated, but when the outer frame is relatively short span as shown in FIG. It is also possible to omit a part of and to install the
Of course, in addition to the proper arrangement of the
1 柱
2 梁
3 コア部
4 ダンパー(下層部のコア周部架構に設置)
5 ダンパー(上層部の外周部架構に設置)
1
5 Damper (installed on the outer frame of the upper layer)
Claims (1)
曲げ変形よりもせん断変形が卓越する下層部にはコア周部架構にダンパーを設置し、せん断変形よりも曲げ変形が卓越する上層部には外周部架構にダンパーを設置してなり、
下層部のコア周部架構に設置するダンパーを鋼材系ブレースダンパーとし、上層部の外周部架構に設置するダンパーを粘性系間柱ダンパーとしてなることを特徴とする制震架構。 It is a seismic control frame for high-rise or super high-rise buildings,
In the lower layer where shear deformation is superior to bending deformation, dampers are installed on the core peripheral frame, and in the upper layer where bending deformation is superior to shear deformation, dampers are installed on the outer frame .
A damping structure in which the damper installed in the lower part of the core frame is a steel brace damper, and the damper installed in the upper part of the frame is a viscous interphase damper .
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