JPH0444667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大地震の際にも建造物の崩壊を免れ
ることができる耐震安定性の高い構築構造に関す
る。

［発明の背景］ 従来、建造物に加わる地震の効力を減ずる免震
構造は、耐震構造の一つで、主に絶縁構造、復元
力調整構造、エネルギー消費構造、自動制御構造
が知られている。

絶縁構造は、地盤から建造物へ地震波が伝播さ
れないようにする構造で、例えばボールベアリン
グを用いたり、ベアリングとバネを併用したり、
あるいはベアリングを支承する面を凹面にして復
元力を持たせる構造が知られている。この構造で
は、構造物自体が固有周期を持つために共振の問
題があるのでこれを防ぐためにロツキングボール
を用いた構造等が知られている。さらに地震力の
周期特性を知り、これとかけはなれた周期特性を
建造物に持たせる構造も絶縁構造の一つとして知
られている。

復元力調整構造は、建造物の復元力特性を調整
できるようにする構造で、力と変形の関係を地盤
や建造物の性質に対して有利に、即ち共振的な振
動を起こさぬようにするものである。復元力特性
としては、建造物が大きな加速度に対して柔構造
を有し、大きな変位に対して剛構造を有し、しか
もエネルギー消費も担当し、変位エネルギーのか
なりの量を吸収できるものが望ましく、具体的に
は、壁に割れ目を入れておいて壁の剛性を落し応
力を分散させるスリツトウオール構造やそのまま
にしておけば応力集中を起す壁の隅部にわざわざ
開口部を設計する構造などが知られている。また
柱で復元力特性を調整する多重柱構造等も知られ
ている。

エネルギー消費構造は、入つてきたエネルギー
を建造物の主要部分の破壊に使われないうちに外
に出すか、あるいは消費する構造である。例えば
ダンパーを取付け、あるいは建造物の非主体構造
での破損を許してエネルギーを摩擦熱に変える構
造が知られている。

自動制御構造は、建造物を動かそうとする作用
を検出し、逆に建造物がこれに対しての応答を生
じるのを打ち消すような作用を加える構造で、小
型の建造物には適用の可能性があるとされてい
る。

一方耐震構造として柔剛構造についての研究も
盛んに行れている。中・低層建造物は建造物の固
有周期が短く短周期建造物に該当し、剛構造であ
るとされている。また高層建造物は固有周期が長
く長周期建造物に該当し、柔建造となる。即ち柔
構造は建造物の固有周期を長くして建造物に作用
する地震力を小さくしようとする耐震構造であ
る。

従つて従来の耐震構造は建造物の高さによつて
剛構造又は柔構造のいずれかであつた。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の耐震構造では、建造物が剛又は柔のいず
れかの構造を有し、その建造物全体が一体化され
かつ固有の周期を有しているため、建造物の該固
有周期が地震動の周期と一致すると共振を起して
大きく揺れて該建造物が破壊されるという問題が
あつた。

かかる問題を解決するために、前述したように
ロツキングボールを用いた絶縁構造による免震構
造の採用も考えられるが、高層建造物の場合に耐
震安定性及びコスト等の観点から実用性に乏しい
という問題があり、また長周期成分（５〜20秒）
の地震波を受けた場合上記のような共振の際に
は、いかなる免震構造も効果的でないという問題
があつた。

また中・低層の剛構造建造物の場合には、鉛直
力を支持する部材で水平力も負担しているため、
地震などにより水平力を受けて、その部材が破壊
した場合、鉛直力を支持する部材も破壊したり、
また鉛直力を支持できなくなつたりして、結局建
造物全体が崩壊してしまうという問題があつた。

［発明の目的］ そこで本発明は耐震安定性に優れ、大地震の際
にも建造物の崩壊を免れることができる建造物の
構築構造を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は上記目的を達成すべく鋭意検討を重
ねた結果、本発明に至つた。

即ち、本発明に係る建造物の構築構造は、単一
の建造物の構築構造であつて、地盤における地震
波に対する建物の加速度応答と地震加速度最大値
とが一致する値である臨界周期よりも固有周期が
長く鉛直力を支持する柔構造部と、前記臨界周期
よりも固有周期が短く水平力を負担する剛構造部
に縦方向の切断線で分割されていると共に、前記
柔構造部の内側に前記剛構造部が配置され、該両
構造部が減衰機構によつて連結されていることを
特徴とする。

また別なる本発明に係る建造物の構築構造は、
単一の建造物の構築構造であつて、地盤における
地震波に対する建物の加速度応答と地震加速度最
大値とが一致する値である臨界周期よりも固有周
期が長く鉛直力を支持する柔構造部と、前記臨界
周期よりも固有周期が短く水平力を負担する剛構
造部に縦方向の切断線で分割されていると共に、
前記剛構造部の内側に前記柔構造部が配置され、
該両構造部が減衰機構によつて連結されているこ
とを特徴とする。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を添付図面に基づき説明
する。

実施例 １ 第１図は第１の実施例を示す概略平面図、第２
図はその概略立面図である。

本実施例は一つの建造物を柔構造部と剛構造部
とに縦方向の切断線で分割して、柔構造部の内側
に剛構造物を配置し、更に該両構造部の間に間〓
を設け、該間〓に減衰機構を設けて前記両構造部
を減衰機構によつて連結するものである。

同図において、１は四角形の建造物（中低層又
は高層のいずれでもよい）を半径方向に２分割し
たうちの内側の中心近辺に位置する剛構造部であ
る。本明細書において形状及び方向は特に断らな
い限り平面図を基準とするものである。

剛構造物１は水平力を負担する固有周期の短い
剛構造を有し、図示しないが部材と部材が剛に接
合され、例えば耐震壁や耐震ブレース等を用いて
できるだけ構造物に剛性が付与されている。水平
力を負担するとは、地震の震動により水平力が加
わつた場合にその力に対抗しうる耐性を有する
か、あるいはその力を吸収等して他の構造部分へ
その力を伝播しないようにすることである。また
固有周期が短いとは、建造物の固有周期が臨界周
期以下であることを意味する。臨界周期の概念
は、建築構造設計シリーズ「建築の構造計画」
（丸善発行）第45頁に記載の「梅村」の定義に基
づく。即にある地震波に対する建造物の加速度応
答スペクトラムを想定し（地盤、地震波等によつ
てこのスペクトラムは異なるので、ある地震波に
対し想定することになる）、建造物の加速度応答
曲線が地震加速度最大値と交わる点に相当する周
期を臨界周期といい、この臨界周期は固定したも
のでなく地盤、地震波等によつて変動する。そし
て、建物の固有周期が臨界周期よりも長くなるも
のを柔構造、短くなるものを剛構造と定義してい
る。

２は前記剛構造部１の外側に配置された柔構造
部である。柔構造部２は該剛構造部１に後述する
減衰機構３によつて連結されている。該柔構造部
２は鉛直力を支持する固有周期の長い柔構造を有
するものであればよい。

主として鉛直力を支持するとは、床面積の大部
分を支持する構造物で、その鉛直荷重と、地震に
よる水平変形によつて生じる付加曲げモーメント
に抵抗することである。

固有周期が長いとは前述したように建造物の固
有周期が臨界周期以上であることを意味する。

本実施例において剛構造部１と柔構造部２の固
有周期の差は、離れていた方が良いが特に限定さ
れる訳ではない。要は固有周期の異なる二つの構
造部分が一つの構造物に構成されればよい。

減衰機構３は、地震のエネルギーを消費する機
能を有するものであり、該減衰機構３としては、
免振機構として知られる絶縁構造やエネルギー消
費構造に用いられる各種装置を用いることがで
き、例えばスプリングや第７図及び第８図に示す
装置を用いることができる。第７図に示す装置
は、剛構造部１と柔構造部２が鉄筋入スラブ面を
共通にして連結された状態にあり、該剛構造部１
のスラブ面と柔構造部２のスラブ面との間にスリ
ツト４を設けて両構造を事実上分離し、鉄筋５を
露出してその部分の降伏を免振に利用するように
したものである。

また第８図に示す装置は、剛構造部１のスラブ
面と柔構造部２のスラブ面を各々所定間隔の距離
を隔てて上下に重なるようにし、両スラブ面の先
端に筒７Ａ及び７Ｂを固定し、該筒７Ａ及び７Ｂ
の中に芯棒６を挿入し、該芯棒６の降伏を免振に
利用するようにしたものである。同図においてＧ
は間〓である。この装置において芯棒６の材質と
しては鉄、鋼、鉛、鉄筋コンクリート（RC）、グ
ラスフアイバー補強コンクリート（GFRC）、ス
チールフアイバー補強コンクリート（SFRC）な
どを用いることができ、また筒７Ａ及び７Ｂの材
質としては鋼、セラミツク等を用いることができ
る。なお芯棒６と筒７Ａ及び７Ｂの間は密着して
いることが好ましい。

また上記以外の減衰機構としては、例えば金属
板とラバーを多層に積層して成るシヨツクアブソ
ーバー等を用いることもできる。

本実施例は以上のように構成されているため、
比較的頻繁に起る中小地震に対しては、固有周期
の短い剛構成部が剛性抵抗型の耐震機能を発揮
し、極めて稀に起こる大地震に対しては、固有周
期の長い柔構造部が靱性抵抗型の耐震機能を発揮
して、いずれの規模の地震によつても建造物の崩
壊を免れることができる。また、両構造部１，２
同志は減衰機構３によつて連結されているので、
地震時の衝突を避けることができ、また地震エネ
ルギーを消費することができるので振動の小さい
建造物を実現でき、かつ建造物の崩壊を免れるこ
とができる。さらに剛構造部の耐力を減じること
なく見掛け上靱性を持たせることができる。

実施例 ２ 第３図は第２の実施例を示す概略平面図であ
り、本実施例は建造物の形状が方形以外のものに
本発明を適用する場合を示す。本発明は本実施例
以外の種々の形状の建造物に対しても適用可能で
ある。

実施例 ３ 第４図は第３の実施例を示す概略平面図であ
り、本実施例は実施例１と逆の配置、即ち外側に
剛構造部１を配置し、その内側に間〓を設け、該
間〓に減衰機構３を設けて両構造部１，２を減衰
機構３によつて連結した場合を示すものである。
尚、図面では減衰機構３を省略して示している。

実施例 ４ 第５図は第４の実施例を示す概略平面図、第６
図は第５図の−線断面図である。

同図において示す如く、一番中心に剛構造部
１、その外側に柔構造部２が配置され、剛構造部
１と柔構造部２とが減衰機構３によつて連結され
ている。更に柔構造部２の外周には剛構造部１が
配置され、その外側に例えばバルコニーＢが設け
られている。

上記の実施例において最外周の剛構造部１の外
側に柔構造部２及びその外側に剛構造部１を配置
することもできる。

尚上記と逆の配置にすることもできる。即ち、
本発明においては、単一の建造物において、柔構
造部２と剛構造部１とが縦方向の切断線で分割さ
れていると共に、両構造部１，２が減衰機構３に
よつて連結された構造であればよい。

［発明の効果］ 本発明によれば、剛構造部と柔構造部とを減衰
機構によつて連結することにより、固有周期の異
なる二つの構造体を意図的に造ることができ、比
較的頻繁に起る中小地震や稀に起る大地震のいず
れにも耐震機能を発揮し、即ち耐震安定性を有
し、また機能の異なる二つの構造部の相互作用に
よつて建造物の崩壊を防ぐことができる。

本発明を中高層住宅や事務所用ビル等に用いる
ことにより、より安全で快適な空間を経済的に作
り出すことができる。

なお、剛構造部と柔構造部とは、その高さ及
び／又は巾（厚み）は必ずしも同一である必要は
ない。また、例えば第１図に鎖線で示す如く、両
構造部１，２の一方又は両方が中庭等の中空部８
を有していてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例を示す概略平面図、第２
図はその概略立面図、第３図は第２の実施例を示
す概略平面図、第４図は第３の実施例を示す概略
平面図、第５図は第４の実施例を示す概略平面
図、第６図は第５図の−断面図、第７図及び
第８図は減衰機構の例を示す概略側面図である。 １：剛構造部、２：柔構造部、３：減衰機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単一の建造物の構築構造であつて、地盤にお
   ける地震波に対する建物の加速度応答と地震加速
   度最大値とが一致する値である臨界周期よりも固
   有周期が長く鉛直力を支持する柔構造部と、前記
   臨界周期よりも固有周期が短く水平力を負担する
   剛構造部に縦方向の切断線で分割されていると共
   に、前記柔構造部の内側に前記剛構造部が配置さ
   れ、該両構造部が減衰機構によつて連結されてい
   ることを特徴とする建造物の構築構造。 ２ 単一の建造物の構築構造であつて、地盤にお
   ける地震波に対する建物の加速度応答と地震加速
   度最大値とが一致する値である臨界周期よりも固
   有周期が長く鉛直力を支持する柔構造部と、前記
   臨界周期よりも固有周期が短く水平力を負担する
   剛構造部に縦方向の切断線で分割されていると共
   に、前記剛構造部の内側に前記柔構造部が配置さ
   れ、該両構造部が減衰機構によつて連結されてい
   ることを特徴とする建造物の構築構造。