JP7059489B2

JP7059489B2 - 建物

Info

Publication number: JP7059489B2
Application number: JP2018221176A
Authority: JP
Inventors: 章西村; 一斗 ▲高▼山
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2018-11-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2022-04-26
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP2020084600A

Description

本発明は、建物に関する。

下記特許文献１には、建物の重心位置から外れた領域にコア構造体を配置した構造物が示されている。

特開２０１３－２８９３８号公報

上記特許文献１のようにコア構造体を備える建物は、剛心がコア構造体寄りに位置するため、コア構造体を備えない建物と比較して剛心と重心との位置ずれが大きくなる場合がある。これにより、地震時に建物が捩れ変形することが懸念される。

本発明は上記事実を考慮して、コア構造体を備えた建物の捩れ変形を低減することを目的とする。

請求項１の建物は、コア構造体と、前記コア構造体と離間して配置された柱梁架構と、前記柱梁架構における少なくとも１つの構面に設けられた耐震壁と、前記柱梁架構における前記耐震壁が設置されていない構面に設けられた制振手段と、を有する。

請求項１の建物においては、コア構造体と離間して配置された柱梁架構に、耐震壁が設けられている。このため、コア構造体だけでなくコア構造体と離間した柱梁架構の剛性が高くなる。これにより、建物の剛心と重心との位置ずれを小さくし、建物の捩れ変形を低減できる。

また、柱梁架構に設けられた制振手段により、建物の振動が低減される。さらに、制振手段は柱梁架構の構面に設けられているため、制振手段を設置する場所の省スペース化を図ることができる。これによりコア構造体以外の部分に広い部屋空間を確保することができる。

請求項２の建物は、請求項１の建物において、前記制振手段は、異なる２方向の振動を制振可能である。

請求項２の建物においては、１つの制振手段により２方向の振動を低減することができる。このため、２方向のそれぞれに対して異なる制振手段を設置するより制振手段の数を減らすことができる。すなわち、制振手段を設置する場所の省スペース化を図ることができる。

請求項３の建物は、請求項１又は２の建物において、前記制振手段は、粘弾性体の変形により制振する。

請求項３の建物においては、制振手段が粘弾性体の変形により制振する。粘弾性体は変位及び速度に依存して振動低減効果を発揮する。このため、例えば変位のみに依存して振動を低減する履歴系ダンパー等を用いる場合と比較して振動低減効果が高い。
請求項４の建物は、請求項１～３の何れか１項に記載の建物において、前記コア構造体は、建物の外周面の一面に沿って、かつ、前記一面に亘って設けられ、前記柱梁架構は、前記建物において、前記一面と対向する面に亘って設けられ、前記耐震壁は、前記柱梁架構の構面において線対称に設けられ、前記制振手段は、前記柱梁架構の構面に沿う方向の振動を制振可能とされている。

本発明に係る建物によると、コア構造体を備えた建物の捩れ変形を低減することができる。

本発明の実施形態に係る建物を示す平面図である。本発明の実施形態に係る建物における柱梁架構を示す立面図である。（Ａ）は本発明の実施形態に係る建物に適用された制振部材をＹ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｂ）は変形した制振部材をＹ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｃ）は変形した制振部材をＸ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）におけるＤ－Ｄ線矢視図である。（Ａ）は粘弾性体がＹ方向に変形可能とされた変形例に係る制振部材をＹ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｂ）は変形した制振部材をＸ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣ－Ｃ線断面図である。（Ａ）は粘弾性体がＸ方向に変形可能とされた変形例に係る制振部材をＹ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｂ）は変形した制振部材をＹ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｃ）は変形した制振部材をＸ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｄ）は（Ｃ）におけるＤ－Ｄ線断面図である。（Ａ）は粘弾性体がＹ方向に変形可能とされた別の変形例に係る制振部材をＹ方向に沿って見た状態を示す立面図であり、（Ｂ）は粘弾性体をＸ方向にも変形可能とした状態を示す立面図である。

（建物）
図１には、本発明の実施形態に係る建物１０における基準階の平面図が示されている。建物１０は鉄筋コンクリート製の柱梁架構で形成されたラーメン構造の建物であり、コア構造体１２と、柱梁架構１４と、を備えている。

コア構造体１２は、建物１０の外周面における一面（図１においてＹ方向に沿う左側の外周面）に沿って配置された部分である。コア構造体１２は、階段室、エレベーター、エレベーターホール、便所、給湯室又は機械室等を形成する壁体１２Ａによって、周囲の屋内空間より細かく区画されている。

このためコア構造体１２は周囲と比較して剛性が高い。これにより建物１０の剛心Ｒは建物１０の重心Ｇと位置ずれし、コア構造体１２寄りに形成されている。すなわち、建物１０は偏芯している。

柱梁架構１４は、コア構造体１２が配置された外周面と反対側の外周面（図１においてＹ方向に沿う右側の外周面）を形成する架構である。柱梁架構１４とコア構造体１２とは、柱梁架構１４と略直交する方向（図１におけるＸ方向）に沿って延設された柱梁架構１６によって連結されている。

柱梁架構１４とコア構造体１２によって挟まれた部分には空間が形成されている。この空間は無柱空間とされており、事務室、会議室、講堂、室内運動場等の用途に用いられる。なお、この空間には柱及び壁体が配置されていてもよいが、少なくともコア構造体１２と比較して壁体が少ない空間とする。

（柱梁架構）
図２に示すように、柱梁架構１４は、柱１４Ａと、柱１４Ａに架け渡された梁１４Ｂ、１４Ｃとを備えている。柱１４Ａは、Ｙ方向に所定の間隔を空けて配置されている。なお、梁１４Ｂと梁１４Ｃとは同様の構成とされているが、本発明の構成を説明するために、便宜的に上方の梁を梁１４Ｂ、下方の梁を梁１４Ｃとして説明する。

柱梁架構１４は、耐震壁３０が設置された構面Ｈ１と、設置されていない構面Ｈ２と、がＹ方向に沿って交互に配置されている。

構面Ｈ１に設けられた耐震壁３０は、四周が柱１４Ａ及び梁１４Ｂ、１４Ｃと接合された鉄筋コンクリート製の構造体である。耐震壁３０は、柱梁架構１４が地震によって水平力を受けた際に、当該水平力によって柱１４Ａ及び梁１４Ｂ、１４Ｃが変形することを低減できる。

構面Ｈ２には、制振手段４０が設けられている。制振手段４０は、土台４２及び制振部材４４を備えている。

土台４２は、下端面が梁１４Ｃと接合された鉄筋コンクリート製の部材であり、梁１４Ｃに沿う平版状に形成されている。梁１４Ｃに配筋された鉄筋（不図示）は、土台４２の内部に延設されており、梁１４Ｃと土台４２との間で応力が伝達される。また、土台４２は、側面及び上端面が柱１４Ａ及び梁１４Ｂと離間している。このため、柱梁架構１４が地震によって水平力を受けた際に、土台４２は梁１４Ｃと同調して変位する。このため、土台４２に対して、梁１４ＢはＹ方向及びＸ方向（図１参照）に相対変位する。

制振部材４４は、土台４２のＸ方向及びＹ方向の中心に配置されている。図３（Ａ）には、制振部材４４をＹ方向に沿った方向から見た立面が示されている。この図に示すように、制振部材４４は、上下に配置された固定板４６（固定板４６Ａ、４６Ｂ）と、固定板４６Ａ、４６Ｂに挟まれた変形部４８と、を備えている。

固定板４６Ａ、４６Ｂは鋼製の平板であり、図示しないボルト等を用いて梁１４Ｂ、土台４２へそれぞれ接合されている。

変形部４８は、ゴムなどの高分子材料を用いて形成された粘弾性体４８Ａと鋼板４８Ｂとを、交互に重ねて形成されている。粘弾性体４８Ａと鋼板４８Ｂとは、接着剤又は加硫によって接合されている。また、変形部４８の上下端には粘弾性体４８Ａが配置され、粘弾性体４８Ａと固定板４６Ａ、４６Ｂとは、接着剤又は加硫によって接合されている。

（作用・効果）
本発明の実施形態に係る建物１０においては、図１に示すように、コア構造体１２と離間して配置された柱梁架構１４に、図２に示す耐震壁３０が設けられている。このため、コア構造体１２だけでなくコア構造体１２と離間した柱梁架構１４の剛性が高くなる。これにより、建物１０の剛心Ｒと重心Ｇとの位置ずれが小さくなり、建物１０の捩れ変形が低減される。また、柱梁架構１４に設けられた制振手段４０により、建物１０の振動が低減される。

ここで、制振手段４０の振動低減機構について説明する。地震時に図２に示す柱梁架構１４が変位すると、梁１４Ｂと梁１４Ｃとが相対変位する。また、梁１４Ｃに同調して制振手段４０における土台４２が変位するため、梁１４Ｂと土台４２とが相対変位する。

図３（Ｂ）に示すように、梁１４Ｂと土台４２とがＸ方向に相対変位すると、粘弾性体４８ＡがＸ方向に変形する。同様に、図３（Ｃ）に示すように、梁１４Ｂと土台４２とがＹ方向に相対変位すると、粘弾性体４８ＡがＹ方向に変形する。粘弾性体４８Ａは、変形に伴って振動エネルギーを熱エネルギーに変換して揺れを減衰する。これにより、建物１０の振動を低減できる。すなわち制振部材４４は、Ｘ方向とＹ方向とに対して変形して揺れを減衰する２方向制振ダンパーとされている。

なお、粘弾性体は変位及び速度に依存して振動低減効果を発揮する。すなわち、変位が最大で速度が最小である振幅の端部から、速度が最大で変位が最小である振幅の中央部に亘って、揺れを低減できる。このため、例えば変位のみに依存して振動を低減する履歴系ダンパー等を用いる場合と比較して、振動低減効果が高い。

また、図２に示すように、建物１０においては、制振手段４０が柱梁架構１４の構面Ｈ２に設けられているため、制振手段４０を設置する場所の省スペース化を図ることができる。これによりコア構造体１２（図１参照）以外の部分に広い空間を確保することができる。

なお、本実施形態においては、図３（Ｄ）に示すように、粘弾性体４８ＡはＸ方向及びＹ方向の双方に変形することができる。このため、１方向にしか変形しない粘弾性体を用いた制振部材をＸ方向とＹ方向とにそれぞれ設ける場合と比較して、制振部材４４の数を減らすことができる。これにより、制振部材４４を設置する場所の省スペース化を図ることができる。したがって、空間を広く確保し易い。

（その他の実施形態）
上記の実施形態においては、制振部材４４は単独でＸ方向及びＹ方向の振動を低減することができる２方向制振ダンパーとされている。しかし本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば、１方向のみの振動を低減する制振部材を用いることができる。具体的には、Ｘ方向のみの振動を低減することができる制振部材と、Ｙ方向のみの振動を低減することができる制振部材と、を組合わせることによって、２方向（Ｘ方向及びＹ方向）の振動を低減してもよい。

１方向のみの振動を低減する制振部材の一例としては、図４（Ａ）～（Ｃ）に示す制振部材５４が挙げられる（Ｙ方向のみの振動を低減する例）。制振部材５４においては、梁１４Ｂ及び土台４２にそれぞれ固定された固定板５６Ａ、５６Ｂに、上下方向に延設した鋼板５８Ｂの端面を接合し、この鋼板５８Ｂの間に粘弾性体５８Ａを配置している。すなわち、粘弾性体５８Ａと鋼板５８ＢとがＸ方向に積層して形成されている。

制振部材５４においては、図４（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、梁１４Ｂと土台４２とがＹ方向に相対変位すると、粘弾性体５８ＡがＹ方向に変形する。これにより、建物１０におけるＹ方向の振動を低減できる。

１方向のみの振動を低減する制振部材の別の一例としては、図５（Ａ）～（Ｄ）に示す制振部材６４が挙げられる（Ｘ方向のみの振動を低減する例）。制振部材６４においては、梁１４Ｂ及び土台４２にそれぞれ固定された固定板６６Ａ、６６Ｂに、上下方向に延設した鋼板６８Ｂの端面を接合し、この鋼板６８Ｂの間に粘弾性体６８Ａを配置している。すなわち、粘弾性体６８Ａと鋼板６８ＢとがＹ方向に積層して形成されている。

制振部材６４においては、図５（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、梁１４Ｂと土台４２とがＸ方向に相対変位すると、粘弾性体５８ＡがＸ方向に変形する。これにより、建物１０におけるＸ方向の振動を低減できる。

図４（Ａ）～（Ｃ）及び図５（Ａ）～（Ｄ）に示したような、１方向のみの振動を低減する制振部材を組合わせて用いる場合、例えば図２に示す２つの構面Ｈ２における一方の土台４２に制振部材５４を固定し、他方の土台４２に制振部材６４を固定できる。又は、一方の土台４２に制振部材５４、６４の双方を固定し、他方の土台４２にも制振部材５４、６４の双方を固定してもよい。

なお、制振部材５４、６４のように、１方向のみの振動を低減する制振部材は、組合わせずにそれぞれ単独で用いてもよい。すなわち例えば図２に示す２つの構面Ｈ２における少なくとも一方の土台４２に制振部材５４のみを固定してもよい。あるいは、制振部材６４のみを固定してもよい。

さらに、上記の説明においては、１方向のみの振動を低減する制振部材の例として、鋼板と粘弾性体とをＸ方向又はＹ方向、すなわち横方向に積層した実施形態（制振部材５４、６４）について説明したが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば図６（Ａ）に示す制振部材７４のように、固定部材７６Ａ、７６Ｂをチャンネル状に形成し、それぞれのフランジ部７６ＡＦ、７６ＢＦによって粘弾性体７８を挟む形状としてもよい。粘弾性体７８はＹ方向（図６（Ａ）における紙面前後方向）へ変形できる。一方で、粘弾性体７８がＸ方向に変形しようとすると、固定部材７６Ａ、７６Ｂ同士が干渉するため、変形が低減される。

このように、鋼板と粘弾性体とを上下方向に積層しても、１方向（制振部材７４においてはＹ方向）のみの振動を低減することができる。

なお、図６（Ｂ）に示すように、フランジ部７６ＡＦ、７６ＢＦの突出幅を小さくすれば、Ｘ方向に対する粘弾性体７８の変位が許容され、Ｙ方向だけでなくＸ方向の振動を低減することもできる。すなわち、制振部材７４は、１方向のみの振動を低減する制振部材として用いる事ができる他、フランジ部７６ＡＦ、７６ＢＦの突出幅を調整することで、単独でＸ方向及びＹ方向の振動を低減することができる制振部材として用いることもできる。

また、図１に示すように、本実施形態において、コア構造体１２は、建物１０の外周面に沿って配置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばコア構造体１２を建物１０の外周面からインセットした位置に設け、柱梁架構１４をコア構造体１２から離間した位置に設けてもよい。この場合、柱梁架構１４はコア構造体１２と離間した位置に配置すればよく、必ずしも建物１０の外周面に沿って配置しなくてもよい。

より具体的には、コア構造体１２は、建物１０の重心Ｇから離間した位置に配置すればよい。これにより建物１０の剛心Ｒが重心Ｇと位置ずれするが、図２に示すように、柱梁架構１４に耐震壁３０が設けられることにより剛心Ｒの位置が重心Ｇに近づき、捩れ変形が低減される。さらに、柱梁架構１４に制振手段４０が設けられることにより、建物振動が低減される。

また、本実施形態では、柱梁架構１４における全ての構面に耐震壁３０又は制振手段４０が配置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば耐震壁３０は柱梁架構１４における少なくとも１つの構面に配置すればよい。また、制振手段４０は、柱梁架構１４において耐震壁３０が配置された構面以外の少なくとも１つの構面に配置すればよい。

また、本実施形態において建物１０は鉄筋コンクリート造とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばコア構造体１２、柱梁架構１４、１６をそれぞれ鉄骨鉄筋コンクリートで形成し、建物１０を鉄骨鉄筋コンクリート造としてもよい。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。また、これらの態様は適宜組合わせて用いる事ができる。

１０建物
１２コア構造体
１４柱梁架構
３０耐震壁
４０制振手段
４４制振部材（制振手段）
４８Ａ粘弾性体
５４制振部材（制振手段）
５８Ａ粘弾性体
６４制振部材（制振手段）
６８Ａ粘弾性体
７４制振部材（制振手段）
７８粘弾性体

Claims

コア構造体と、
前記コア構造体と離間して配置された柱梁架構と、
前記柱梁架構における少なくとも１つの構面に設けられた耐震壁と、
前記柱梁架構における前記耐震壁が設置されていない構面に設けられた制振手段と、
を有する建物。
前記制振手段は、異なる２方向の振動を制振可能な請求項１に記載の建物。
前記制振手段は、粘弾性体の変形により制振する、請求項１又は請求項２に記載の建物。
前記コア構造体は、建物の外周面の一面に沿って、かつ、前記一面に亘って設けられ、
前記柱梁架構は、前記建物において、前記一面と対向する面に亘って設けられ、
前記耐震壁は、前記柱梁架構の構面において線対称に設けられ、
前記制振手段は、前記柱梁架構の構面に沿う方向の振動を制振可能とされた、
請求項１～３の何れか１項に記載の建物。