JP6143055B2 - 制振構造物 - Google Patents

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本発明は、上層階部分に比べて水平剛性が低い低層階部分に制振装置が設置されている制振構造物に関する。
一般的な制振構造物では、建物の上部構造の各階に制振装置を最適配置されている。このような一般的な制振構造物では、制振効果が得られるように制振装置の個数や配置が決定されるが、それによって、建物の平面計画や立面計画に制約が生じる場合がある。特に、平面形状が不整形である建物の場合や、コアが片側に寄って配置されている建物の場合には、構造上最適に配置された制振装置が平面計画に適合しないなど、建築計画と構造計画とが合致せず、建築計画に制約を生じさせる場合が多い。
一方、従来から、ソフトファーストストーリーと呼ばれている制振構造が提案されている。ソフトファーストストーリー制振構造は、例えば1階部分がピロティ等になっていることによって、1階部分の水平剛性が上層階部分に比べて低くなっている建物において、柔構造の1階部分にのみオイルダンパー等の制振装置を集中的に設置することで制振効果を得るものである。ソフトファーストストーリー制振構造の一例としては、例えば下記特許文献1に示されているように、1階のピロティ部分に、付加ラーメン架構を1階床上に設置し、この付加ラーメン架構とその上方に位置する2階梁との間に慣性質量ダンパーを介装させた構造が提案されている。このようなソフトファーストストーリー制振構造によれば、上層階部分に制振装置を設置する必要がないので、上層階部分の建築計画を制約することなく、制振効果を得ることができる。
特開2010−270474号公報
しかしながら、上記した従来のソフトファーストストーリー制振構造では、1階部分の鉛直構面内に制振装置が配設され、その鉛直構面の変位を抑制する構造であるため、1階の柱本数が少ない開放的なピロティを備える建物の場合には、当該制振構造を採用するのが難しいという問題がある。また、仮にそのような建物に当該制振構造を採用できたとしても、制振装置や付加ラーメン架構によってピロティの開放性が損なわれる結果となる。また、建物の平面形状が不整形であって上部構造の重心と剛芯とに大きなずれがある場合において、1階部分の複数の鉛直構面のうち、有効な鉛直構面に制振装置を設置すると、建物の使い勝手やプランの自由度を損なうことになる場合が多い。
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、上層階部分の建築計画を制約することなく制振効果を得ることができ、且つ、1階の柱本数が少ない開放的なピロティを備える建物にも適用することができ、しかもピロティの開放性を損なうことがなく、使い勝手やプランの自由度が高い制振構造物を提供することを目的としている。
本発明に係る制振構造物は、地中に埋設された下部構造の上にラーメン構造の上部構造が設けられ、該上部構造の低層階部分の水平剛性が前記上部構造の上層階部分の水平剛性に比べて低くなっていると共に、前記低層階部分に制振装置が設置されている、制振構造物において、前記低層階部分の内部に、前記下部構造に固定されていると共に平面視において前記上部構造の水平構面の内側に位置している剛性構造部が設けられ、該剛性構造部と前記上層階部分とが、前記制振装置を介して連結されており、前記制振装置は、平面視において前記上部構造の鉛直構面から外れた位置に配置されており、前記上層階部分の最下層の水平構面を画成する互いに対向する一対の梁の間に、追加の梁が設けられ、前記剛性構造部は、前記追加の梁の真下に位置し、かつ、該追加の梁に沿って延在するコア壁を備え、前記コア壁と前記追加の梁とが、前記制振装置を介して連結されている、ことを特徴としている。
本発明に係る制振構造物では、上部構造の低層階部分の水平剛性が上部構造の上層階部分の水平剛性に比べて低くなっているので、地震時には、低層階部分が柔構造として大きく変形し得るものの、その低層階部分に制振装置が設置されているので、その制振装置によって低層階部分の変形が抑えられ、地震エネルギーが効率良く吸収される。その結果、上層階部分の揺れが低減される。また、本発明に係る制振構造物では、上層階部分に制振装置を設けなくても上記の如く制振効果が得られるので、上層階部分の建築計画が制約されない。
さらに、本発明に係る制振構造物では、制振装置を介して上層階部分に連結された剛性構造部が、平面視において上部構造の水平構面の内側に位置しており、この剛性構造部の配置は、平面計画上、自由度が高いので、低層階部分の建築計画が制約されにくい。また、低層階部分の柱本数が少なくても問題がなく、また、低層階部分を開放的にすることも可能である。
また、本発明に係る制振構造物は、前記剛性構造部が、前記上層階部分の最下層の水平構面下まで立ち上げられ、前記制振装置が、前記剛性構造部の上部に接続されていることが好ましい。
また、本発明に係る制振構造物は、前記コア壁の上端部に切欠き部が形成されており、該切欠き部の内側に、前記制振装置が配置されていることが好ましい。

本発明に係る制振構造物によれば、上層階部分の建築計画を制約することなく制振効果を得ることができると共に、1階の柱本数が少ない開放的なピロティを備える建物にも適用することができ、しかもピロティの開放性を損なうことがなく、建物の使い勝手やプランの自由度を向上させることができる。
本発明の実施形態に係る制振構造物を模式的に表した断面図であり、(a)は平常時の状態を示しており、(b)は地震時の状態を示している。 本発明の実施形態に係る制振構造物における上部構造を模式的に表した斜視図である。 本発明の実施形態に係る制振構造物の模式的な平面図である。 本発明の実施形態に係る制振構造物における低層階部分の模式的な立面図である。 本発明の実施形態に係る制振構造物における低層階部分を模式的に表した斜視図である。 本発明の実施形態に係る制振構造物における剛性構造部を模式的に表した斜視図である。
以下、本発明に係る制振構造物の実施形態について、図面に基いて説明する。
まず、制振構造物1の構成について説明する。
図1(a)に示すように、制振構造物1は、地盤G内に埋設された下部構造2の上にその下部構造2によって支持された上部構造3が建てられ、下部構造2のうちの基礎部20が支持層X上に支持された構造物であって、上部構造3の低層階部分4に制振装置7が集中配置されて上層階部分5に制振装置が設置されていない構造物である。
図1(a)及び図2に示すように、上部構造3は、鉄骨造の多層ラーメン構造体であり、少なくとも柱30と梁31とを備える。上部構造3の低層階部分4は、下部構造2上に形成された建物の1階部分であり、いわゆるピロティとなっている。上層階部分5は、低層階部分4の上に形成された建物の2階以上の部分であり、いわゆる基準階の部分である。上記した低層階部分4の水平剛性は、上層階部分5の水平剛性に比べて低くなっている。具体的には、低層階部分4は、上層階部分5よりも階高が高くなっており、それによって変形可能な柔構造となっている。また、上層階部分5の最下層の水平架構(つまり、2階床梁)は、梁間に形成されるコンクリートスラブにて面内剛性が十分に高くなっている。さらに、上部構造3の平面形状は不整形である。具体的に説明すると、図2及び図3に示すように、上部構造3は、平面視L字形状に形成されている。
図2に示すように、低層階部分4の内部には、下部構造2に固定された剛性構造部6が設けられている。この剛性構造部6は、柔構造である低層階部分4と比較して剛性が高い剛構造の構造部であり、例えば鉄筋コンクリート造の構造部である。具体的に説明すると、剛性構造部6は、図1に示すように、下部構造2から低層階部分4までの範囲に亘って部分的に設けられた局所コアであり、例えばエレベータシャフトや階段室を画成するコア壁からなる。また、剛性構造部6は、下部構造2の躯体と一体に形成されており、下部構造2の地下階(地下2階床)から上層階部分5の最下層の水平構面32(2階床)の下まで立ち上げられている。なお、剛性構造部6は、上層階部分5とは構造的に切り離されており、剛性構造部6と上層階部分5とは相対的に水平方向に移動可能となっている。
また、図3に示すように、剛性構造部6は、平面視において、上部構造3の水平構面32の内側に位置している。具体的に説明すると、制振構造物1には、2つの剛性構造部6A、6Bが設けられており、一方の剛性構造部6Aは、平面視において、L字状の上部構造3の一端側(短い方)に位置する水平構面32Aの梁31にて囲まれた範囲の内側に配置され、他方の剛性構造部6Bは、平面視において、L字状の上部構造3の他端側(長い方)に位置する水平構面32Bの内側に配置されている。
図4に示すように、剛性構造部6と上層階部分5とが制振装置7を介して連結されている。剛性構造部6と上層階部分5との間に介装された制振装置7は、粘性ダンパー(オイルダンパー)や慣性質量ダンパー等の制振ダンパーであり、上部構造3の鉛直構面から外れた位置に配置することができ、また、平面視において剛性構造部6の壁面に沿って延在していることが好ましく、また、水平に配置されていることが好ましい。この制振装置7の一端は、上層階部分5のうちの最下層の躯体から垂設されたブラケット50に接続されており、また、制振装置7の他端は、剛性構造部6の上部に接続されている。
詳細に説明すると、図5に示すように、上層階部分5の最下層の水平構面32を画成する互いに対向する一対の梁31,31の間に、追加の梁33が架設されている。図5及び図6に示すように、剛性構造部6には、追加の梁33の真下に位置するコア壁60が備えられている。このコア壁60は、平面視において追加の梁33に沿って延在しており、このコア壁60の上端部には、凹状の切欠き部61が形成されている。この切欠き部61の内側には、制振装置7と、追加の梁33から垂下されたブラケット50と、が配置されており、制振装置7は、切欠き部61の内面に固定されている。なお、制振装置7の配置方向(X方向又はY方向)や台数は応答解析により適宜決定される。
次に、上記した構成からなる制振構造物1の作用について説明する。
図1(b)に示すように、上記した制振構造物1では、上部構造3の低層階部分4の水平剛性が上部構造3の上層階部分5の水平剛性に比べて低くなっているので、地震時には、低層階部分4が柔構造として大きく変形する。このとき、低層階部分4に制振装置7が集中配置されているので、それらの制振装置7によって低層階部分4の変形が抑えられ、地震エネルギーが効率良く吸収される。その結果、上層階部分5の揺れが低減される。
次に、上記した構成からなる制振構造物1の効果について説明する。
上記した制振構造物1では、上部構造3の低層階部分4にのみ制振装置7が設けられており、上層階部分5に制振装置を設けずに制振効果が得られるので、制振装置7の設置によって上層階部分5の建築計画が制約されることがない。つまり、制振効果が得られながら、上層階部分5をフレキシビリティの高いプランニングにすることができる。
さらに、上記した制振構造物1では、制振装置7を介して上層階部分5に連結された剛性構造部6が、平面視において上部構造3の水平構面32の内側に位置しており、この剛性構造部6の配置は、平面計画上、自由度が高いので、低層階部分4の建築計画が受ける制約は小さく、プランの自由度を高くすることができる。また、低層階部分4が柱本数の少ない開放的なピロティであっても、そのピロティの開放性を損なうことなく制振性能を確保することができ、使い勝手やプランの自由度が高い制振構造物を提供することができる。特に、制振装置7は、平面視において上部構造3の鉛直構面から外れた位置に配置されているので、低層階部分4を特に開放的にすることが可能である。
また、上記した制振構造物1では、上層階部分5の最下層の水平構面30内に、制振装置7を接続させるための追加の梁33が設けられているので、上層階部分5の最下層の水平架構(梁31)に制振装置7を接続させる場合に比べて、制振装置7の配置の自由度が高く、低層階部分4の建築計画がより制約されにくい。
また、上記した制振構造物1では、剛性構造部6が、上層階部分5の最下層の水平構面30の直ぐ下まで立ち上げられ、制振装置7が、剛性構造部6の上部に接続されているので、地震時に制振装置7に作用する変形差、つまり、地震時の制振装置7が受ける変形量が大きくなる。これにより、制振装置7による地震エネルギー吸収の効率が高くなる。
また、上記した制振構造物1では、制振装置7が、剛性構造部6のコア壁60の切欠き部61内に配置されて収められているので、低層階部分4内の剛性構造部6の周りが整然となる。これにより、低層階部分4の内部空間は、制振装置7によってほとんど制約されない。
以上、本発明に係る制振構造物の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 例えば、上記した実施の形態では、上部構造3が鉄骨造であり、下部構造2や剛性構造部6が鉄筋コンクリート造となっているが、本発明、下部構造2や上部構造3、剛性構造部6の構造は適宜変更可能であり、例えば上部構造3を鉄筋コンクリート造や鋼管コンクリート造にすることも可能である。
また、上記した実施の形態では、建物の1階部分が、水平剛性が低い低層階部分4となっており、2階部分から上の部分が、水平剛性が高い上層階部分5となっているが、本発明は、低層階部分が複数階に亘る部分であってもよく、例えば、1、2階の部分や1〜3階の部分の水平剛性を低くして本発明における低層階部分としてもよい。
また、本発明は、平面視において制振装置を上部構造の鉛直構面に対して少なくとも一部が重なるように配置させることも可能であり、また、制振装置を上層階部分のスラブなどに接続させることも可能であり、また、制振装置を剛性構造部の上方に配置し、制振装置の一端を剛性構造部の上端面に接続させることも可能である。
また、本発明は、剛性構造部が上層階部分の最下層の水平構面の位置まで立ち上がらずに、低層階部分の床面の位置までしか立ち上がっていない構成にすることも可能であり、制振装置をブレース状に配置することも可能である。
その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
1 制振構造物
2 下部構造
3 上部構造
4 低層階部分
5 上層階部分
6 剛性構造部
7 制振装置
32 水平構面
33 追加の梁
60 コア壁
61 切欠き部

Claims (3)

  1. 地中に埋設された下部構造の上にラーメン構造の上部構造が設けられ、該上部構造の低層階部分の水平剛性が前記上部構造の上層階部分の水平剛性に比べて低くなっていると共に、前記低層階部分に制振装置が設置されている、制振構造物において、
    前記低層階部分の内部に、前記下部構造に固定されていると共に平面視において前記上部構造の水平構面の内側に位置している剛性構造部が設けられ、
    該剛性構造部と前記上層階部分とが、前記制振装置を介して連結されており、
    前記制振装置は、平面視において前記上部構造の鉛直構面から外れた位置に配置されており、
    前記上層階部分の最下層の水平構面を画成する互いに対向する一対の梁の間に、追加の梁が設けられ、
    前記剛性構造部は、前記追加の梁の真下に位置し、かつ、該追加の梁に沿って延在するコア壁を備え、
    前記コア壁と前記追加の梁とが、前記制振装置を介して連結されている、ことを特徴とする制振構造物。
  2. 請求項1に記載の制振構造物において、
    前記剛性構造部が、前記上層階部分の最下層の水平構面下まで立ち上げられ、前記制振装置が、前記剛性構造部の上部に接続されている、ことを特徴とする制振構造物。
  3. 請求項1または2に記載の制振構造物において、
    前記コア壁の上端部に切欠き部が形成されており
    該切欠き部の内側に、前記制振装置が配置されている、ことを特徴とする制振構造物。
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