JPH0860895A - 曲げ変形制御型制震架構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ変形型制震架構の曲げ変形を低減しなが
ら平面計画及び立面計画上の自由度を増す。 【構成】 頂部に水平に張り出す壁梁２が接続した連層
の耐震要素からなる壁柱１と、平面上、壁梁２の先端位
置から立ち上がり、壁梁２から絶縁される連結柱３と、
壁梁２の先端と連結柱３の頂部間に設置され、壁梁２先
端と連結柱３頂部間の相対変位時に減衰力を発生する制
震装置４から、または壁梁２が互いに向き合う一対の壁
柱１，１と、両壁柱１，１の壁梁２の先端間に設置され
る制震装置４からなり、建物内の柱を壁柱１に、梁を壁
梁２に集約させた曲げ変形制御型制震架構。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は曲げ変形型架構の曲げ
変形を低減し、建築計画上の自由度を高める曲げ変形制
御型制震架構に関するものである。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】建物架構
を連層の耐震要素からなるコアとその外周の外周フレー
ムから構成する場合、剛性の差からコアが水平力の大半
を分担することから、地震力や風圧力による架構の変形
性状はコアの変形が優勢になるが、耐震要素が連続する
架構は高層化する程曲げ変形型になる傾向があるため、
コアの変形低減が高層建物の設計上の課題になる。

【０００３】コアの曲げ変形の低減は外周フレームを含
めた架構全体の剛性を上げることにより解決されるが、
架構全体の剛性を高めてコアと外周フレームに同等の水
平力を分担させる設計をすれば外周フレームに入力する
地震力が過大になる。逆に両者を切り離し、コアに地震
力のほとんどを負担させる設計をすればコアの脚部にお
ける転倒モーメントが過大になるため断面を増す等、下
層階の剛性を上げる必要が生じ、いずれも設計が不可能
になることがある。

【０００４】この背景を踏まえ、出願人は先に効果的に
コアの曲げ変形を低減する構造物を提案している（特願
平5-168787号）。本発明はこの既出願発明を派生させた
もので、更に建築計画上の自由度を増す制震架構を提案
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では頂部に水平に
張り出す壁梁が接続した連層の耐震要素からなる壁柱
と、平面上、壁梁の先端位置から立ち上がり、壁梁から
絶縁される連結柱とから、または壁梁が接続した連層の
耐震要素からなる一対の壁柱を互いに向き合わせて基本
の制震架構を構成し、建物内の柱を壁柱に、梁を壁梁に
集約させることにより建物内のコアを除く空間から柱と
梁を不在にし、平面計画及び立面計画上の自由度を増
す。

【０００６】基本となる制震架構の、壁梁を含む壁柱は
建物内で地震力の大部分を負担し、連結柱、または対に
なる場合は他方の壁柱の壁梁から絶縁され、拘束を受け
ないことにより地震力負担時に曲げ変形を生ずる。

【０００７】互いに絶縁された壁梁と連結柱間、または
壁梁間には両者間の相対変位時に減衰力を発生する制震
装置が跨って双方に接続される。制震装置はコアを構成
する壁柱が曲げ変形を生じた際に壁梁先端の変位を抑制
し、壁柱の曲げ変形を低減する。

【０００８】壁柱は地震力のほとんどを負担することに
より曲げ変形量と脚部の転倒モーメントが大きくなる傾
向があるが、変形量に応じた減衰力を制震装置から受け
ることにより変形の増大が抑制され、変形量が低減され
る。また壁柱は変形時に制震装置から転倒モーメントと
逆回りの曲げ戻しモーメントを受けることにより転倒モ
ーメントに対する安全性を確保する。

【０００９】基本となる制震架構は複数集合し、平面
上、複数の方向に組み合わせられることにより複合的な
制震架構、あるいは建物架構として成立する耐震架構を
構成する。

【００１０】また複合的な制震架構の壁柱の一部にスラ
ブを接続し、上下のスラブ間に上側のスラブを支持する
支柱を配置することにより建築物として完成する架構を
構成する。スラブの鉛直荷重の多くと水平荷重は壁柱が
負担し、支柱はスラブの鉛直荷重の一部を補助的に負担
する。

【００１１】複合的な制震架構も柱と梁がそれぞれ壁柱
と壁梁に集約された形を維持するため建築物として完成
する架構からも各層の平面上は柱が、断面上は梁がそれ
ぞれ不在になり、建物内にはコアを除いて無柱且つ無梁
の空間が形成され、平面計画及び立面計画上の自由度が
増す上、ラーメン構造架構に比べ、階高が低減される。

【００１２】

【実施例】請求項１記載発明の制震架構５は図１〜図７
に示すように頂部に水平に張り出す壁梁２が接続した連
層の耐震要素からなる壁柱１と、平面上、壁梁２の先端
位置から立ち上がり、壁梁２から絶縁される連結柱３
と、壁梁２の先端と連結柱３の頂部間に跨って双方に接
続され、壁梁２先端と連結柱３頂部間の相対変位時に減
衰力を発生する制震装置４から構成され、制震装置４に
よって振動を制御される制震構造物内で最も基本的な単
位となるものである。

【００１３】図１，図２は壁柱１の片側から壁梁２が張
り出すタイプ、図４，図５は壁梁２が壁柱１の両側から
張り出すタイプ、図６，図７は図４，図５に示すタイプ
の２個の制震架構５，５を、一方の連結柱３を取り去
り、互いに接続される壁梁２，２間に制震装置４を介在
させて１方向に接続したタイプである。図２，図５，図
７はそれぞれ図１，図４，図６の平面を示すが、以下の
図面も含め、平面図では白抜き部分が壁柱１を、実線が
壁梁２を、円が連結柱３，または制震装置４を示す。

【００１４】請求項２記載発明の制震架構６は図８，図
９に示すように頂部に水平に張り出す壁梁２が接続した
連層の耐震要素からなり、壁梁２が互いに向き合う一対
の壁柱１，１と、両壁柱１，１の壁梁２，２の先端間に
跨って双方に接続され、壁梁２，２先端間の相対変位時
に減衰力を発生する制震装置４からなり、請求項１記載
発明と同じく制震構造物内で最も基本的な単位となるも
のである。

【００１５】制震架構５（６）における壁柱１と壁梁２
はＲＣ造壁式構造やＳ造ブレース構造その他、全体とし
て曲げ変形が支配的な構造で構築される。また図示した
例では平面上、壁梁２の軸線が壁柱１の軸線を含む面と
同一線上に位置しているが、壁梁２の軸線は壁柱１の軸
線を含む面に対して角度が付く場合もある。

【００１６】図１に示す制震架構５に地震力が作用した
とき、地震力の多くは剛性の高い壁柱１が負担し、壁柱
１は連結柱３から絶縁されていることから、直接変形を
拘束されることはなく、図３に示すような曲げ変形を生
ずる。このとき、壁梁２と連結柱３間に跨設された制震
装置４によって壁柱１の振動は減衰させられ、同時に壁
柱１は制震装置４から変形と逆向きの、転倒モーメント
を低減する反力を受ける。

【００１７】図８に示す制震架構６は各壁柱１が同一方
向に変形を生ずることにより図10に示すような変形を生
じ、制震架構５と同じく制震装置４によって各壁柱１の
振動が減衰させられ、一方の壁柱１は対になる壁柱１か
ら変形と逆向きの反力を受ける。

【００１８】制震装置４は図37に示すようにピストン42
の両側に油圧室43，43を持つ油圧シリンダ41内をピスト
ンロッド44が往復動し、圧力油が油圧室43，43間を移動
するときの抵抗力を減衰力として発生することを基本原
理とする装置であり、油圧シリンダ41が壁梁２と連結柱
３のいずれか一方に、ピストンロッド44が他方に共に相
対回転変位可能に接続され、壁梁２と連結柱３間、また
は壁梁２，２間の相対変位時にピストンロッド44が油圧
シリンダ41に対していずれかの向きに移動することによ
り減衰力を発生する。制震装置４にはこの図37に示す、
壁柱２が曲げ変形した際に、壁梁２と連結柱３間、また
は壁梁２，２間の相対変位量に応じた減衰力を発生する
受動型の高減衰装置の他、圧力油の移動と停止が切換弁
の操作によって自動的に切り換えられ、減衰力の調整が
可能な能動型の可変減衰装置が使用される。

【００１９】請求項３記載発明の制震架構７は複数の請
求項１記載発明の制震架構５と、複数の請求項２記載発
明の制震架構６の内から任意に選択された複数の制震架
構５（６）を平面上、複数の方向に組み合わせて構成さ
れ、組み合わせられた制震架構５（６）の壁柱１がコア
を形成するものである。コアを形成する制震架構７の壁
柱１は図30に示すようにラーメン構造の柱が集約した形
に相当する。

【００２０】図11〜図16に複数の制震架構５（６）によ
る制震架構７の構成例を示す。図11は２個の制震架構５
（６）を平面上、交差させて組み合わせた場合、図12は
３個の制震架構５（６）を、図13は２個、あるいは３個
の制震架構５（６）を組み合わせた場合、図14は２個、
あるいは４個の制震架構５（６）を組み合わせた場合で
ある。制震架構５（６）は壁柱１，１部分で剛に接合さ
れ、２個組み合わせる場合、平面上のなす角度は直角に
限られない。図16は組み合わせられる制震架構５（６）
の壁梁２，２のレベルが相違する場合を示す。

【００２１】図17〜図24は建物内で地震力や風荷重に対
する抵抗力を持つ耐震架構として成立する、平面計画を
加味した制震架構７の構成例を示す。

【００２２】図17は２個の制震架構５（６）を直交させ
て組み合わせた最小の制震架構７の例を示すが、組み合
わせられた制震架構７の壁柱１の剛心と建物の重心が一
致し、建物の捩じれが少なくなれば２個の制震架構５
（６）の組み合わせによって理論上、耐震架構は成立す
る。

【００２３】この場合、理論的に成立しても壁柱１への
ひび割れ等の発生によって耐震架構のバランスが崩れる
可能性があることから、水平２方向のバランスと安全性
を考慮すれば、図18に示すように図17の制震架構７を４
組組み合わせた形が合理的な組み合わせになる。平面計
画上、三角形のコアが形成可能であれば、図19に示すよ
うに２個の制震架構５（６）を60°の角度で組み合わせ
た制震架構７を３組組み合わせた形でもバランスと安全
性は確保される。

【００２４】図20に示すようにコアがＬ形ではなく、壁
柱１，１がロの字状に閉じる形で制震架構７を組み合わ
せた場合も耐震架構は成立する。この場合、コアの内部
を利用するために壁柱１に破線で示す開口部を設けるこ
とになるが、１層毎に開口部の位置を変えることで連層
耐震要素としての性能を確保することができる。

【００２５】図21に示すように２方向の壁柱１，１がロ
の字状に配置される形で制震架構７を組み合わせた場合
に、最上部に位置する２方向の壁梁２，２を同一レベル
にすると変形方向に直交する方向の壁梁２が変形方向の
壁梁２の変形を拘束する結果、耐震架構７は図25に示す
ようにせん断型の変形になり、本発明の目的に反するた
め直交する壁梁２，２には図26に示すように段差を付け
ることが必要になる。

【００２６】この場合、建物の立面上、最上部の壁梁２
の全成が２倍になるため図27に示すようにいずれか１方
向の壁梁２の、壁柱１の両側位置に段差を付けることも
考えられる。

【００２７】２方向の壁柱１，１がロの字状に配置され
る場合にも、図22に示すように互いに直交する方向の壁
梁２，２の干渉をなくせば壁梁２，２に段差を付ける必
要はなくなる。この場合、耐震要素としての壁梁２の絶
対量が不足するとすれば、図23に示すように各面の制震
架構５（６）を二重に配置することにより対応できる。

【００２８】連結柱３を建物と分離し、自立させること
ができれば、図24に示すように平面上、連結柱３をスラ
ブ９の外側に配置することもできる。その場合、隣接す
る連結柱３，３は互いに連結される。

【００２９】図28，図29は２方向の壁量がほとんど等し
く、重心と剛心を一致させる制震架構７の組み合わせに
よって捩じれの小さい耐震架構を構成した場合を示す。
図28は片サイドコア、図29は両サイドコアの例である。
図中、破線のハッチがコアを示す。

【００３０】請求項４記載発明の制震架構８は図31に示
すように請求項３記載の制震架構７の壁柱１からなるコ
アの一部にスラブ９が接続し、上下のスラブ９，９間に
上側のスラブ９を支持する支柱10が配置され、建築物と
して完成する架構を構成するものである。

【００３１】支柱10は各層毎にスラブ９の周辺を支持す
る機能を持つ柱であり、ラーメン構造の柱と異なり、平
面上は可能な範囲で自由な位置に配置できる。例えば図
34に示すように平面上、凹になる部分や吹き抜けが存在
する場合にも支柱10はスラブ９の鉛直荷重の一部のみを
負担すればよく、耐震要素としての機能は必要ないこと
から、耐震要素である制震架構７への計画上の影響はな
い。階高の変化に対しても支柱10は耐震要素に影響を与
えないため、住宅と事務所，商業施設等、用途によって
階高が変化する複合用途の建物にも対応する。

【００３２】また支柱10は各層のスラブ９を支持するの
みであるため図33に示すように支柱10が不在になる層が
あり得るが、その場合は支柱10の下端位置に受け梁11を
架設し、支柱10が負担する荷重を連結柱３に流すことに
より対応できる。

【００３３】図34は図31の平面を、図35は断面を示す
が、この発明では平面上、スラブ９周辺を除いて制震架
構８の壁柱１回りから柱が不在になるため平面計画上の
制約が少なくなっている。断面上は梁が不在になるため
立面計画上の制約も少なく、同一の天井高を確保するの
に階高を減少させることができる。

【００３４】図32は図31の制震装置４の設置位置の拡大
図である。制震装置４は図31に示すように壁梁２の解放
側の端部と連結柱３の頂部間に設置されるが、最適な減
衰効果を得るために各壁梁２の両側に均等に複数個設置
される。壁梁２の幅方向両側には制震装置４を支持する
ための受け部21が突設される。前記の通り、制震装置４
の両端は壁梁２と連結柱３に共に相対回転変位可能に接
続される。

【００３５】図36は制震架構８の変形時の様子を示す。
このとき、制震架構８の変形側の壁梁２の先端は連結柱
３に対して回転変位を生じながら連結柱３との間の距離
が短縮し、反対側が拡大するが、制震装置４は壁梁２と
連結柱３に共に相対回転変位可能に接続されているため
相対変位に追従し、収縮、あるいは伸長することにより
壁梁２の変位を抑制しながら変位と逆向きの反力を壁梁
２に与える。

【００３６】図37と図38はそれぞれ壁梁２と連結柱３間
の距離が拡大したときと、短縮したときの様子を示す
が、制震装置４は前記の通り、圧力油が油圧室43，43間
を移動するときの抵抗力を減衰力として発生するためい
ずれの向きの移動時にも減衰力を発生する。

【００３７】

【発明の効果】この発明は以上の通りであり、頂部に水
平に張り出す壁梁が接続した連層の耐震要素からなる壁
柱と、平面上、壁梁の先端位置から立ち上がり、壁梁か
ら絶縁される連結柱とから、または壁梁が接続した連層
の耐震要素からなる、一対の壁柱を互いに向き合わせて
基本の制震架構を構成し、建物内の平面上の柱を壁柱
に、立面上の梁を壁梁に集約させたものであるため、建
物内のコアを除く空間から柱と梁が不在になり、平面計
画及び立面計画上の自由度を増すことができる。

【００３８】基本となる制震架構を複数組み合わせた複
合的な制震架構も柱と梁がそれぞれ壁柱と壁梁に集約さ
れた形を維持するため、建築物として完成する架構から
も柱と梁が不在になり、建物内にコアを除いて無柱且つ
無梁の空間が形成され、平面計画及び立面計画上の自由
度が増す上、ラーメン構造架構に比べ、階高を低減する
ことができる。

【００３９】制震架構の壁梁を含む壁柱は連結柱、また
は他方の壁柱の壁梁から拘束を受けないため地震力負担
時に曲げ変形を生ずるが、互いに絶縁された壁梁と連結
柱間、または壁梁間に架設され、両者間の相対変位時に
減衰力を発生する制震装置によって変位を抑制されるた
め振動が減衰し、曲げ変形が低減する。また壁柱の変形
時には制震装置から転倒モーメントと逆回りの曲げ戻し
モーメントを受けるため転倒モーメントに対する安全性
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載発明の最も基本的な制震架構を示
した立面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１の制震架構の変形状態を示した立面図であ
る。

【図４】壁柱の両側に壁梁が接続した制震架構を示した
立面図である。

【図５】図４の平面図である。

【図６】図４の制震架構が２個接続した形の制震架構を
示した立面図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】請求項２記載発明の制震架構を示した立面図で
ある。

【図９】図８の平面図である。

【図１０】図８の制震架構の変形状態を示した立面図で
ある。

【図１１】図１の制震架構を２個組み合わせた形の請求
項３記載発明の制震架構を示した平面図である。

【図１２】図１の制震架構を３個組み合わせた形の制震
架構を示した平面図である。

【図１３】図１の制震架構を３個組み合わせた形の制震
架構を示した平面図である。

【図１４】図１の制震架構を４個組み合わせた形の制震
架構を示した平面図である。

【図１５】図１の制震架構を４個組み合わせた形の制震
架構を示した平面図である。

【図１６】直交する壁梁間に段差がある場合の制震架構
を示した斜視図である。

【図１７】建物内での請求項３記載発明の制震架構の配
置状態を示した平面図である。

【図１８】四角形状のコアを形成する制震架構の配置状
態を示した平面図である。

【図１９】三角形状のコアを形成する制震架構の配置状
態を示した平面図である。

【図２０】四角形状の閉じたコアを形成する制震架構の
配置状態を示した平面図である。

【図２１】四角形状のコアを形成する制震架構の他の配
置状態を示した平面図である。

【図２２】図21の変形例を示した平面図である。

【図２３】各方向の制震架構を並列させた、図22の変形
例を示した平面図である。

【図２４】連結柱をスラブの外側に配置した、図19の変
形例を示した平面図である。

【図２５】図21の直交する壁梁が同一レベルにある場合
の変形性状を示した立面図である。

【図２６】図21の直交する壁梁に段差を付けた場合の変
形性状を示した立面図である。

【図２７】図21の１方向の壁梁に段差を付けた様子を示
した立面図である。

【図２８】片サイドコアの形成例を示した平面図であ
る。

【図２９】両サイドコアの形成例を示した平面図であ
る。

【図３０】ラーメン構造の柱と壁柱の関係を示した平面
図である。

【図３１】請求項４記載発明の制震架構の構成例を示し
た斜視図である。

【図３２】図31の一部拡大図である。

【図３３】支柱が不在になる層を示した立面図である。

【図３４】図31の平面図である。

【図３５】図34の断面図である。

【図３６】図31に示す制震架構の変形性状を示した立面
図である。

【図３７】制震装置の設置状態と、壁梁と連結柱間距離
が拡大したときの様子を示した立面図である。

【図３８】壁梁と連結柱間距離が短縮したときの様子を
示した立面図である。

【符号の説明】

１……壁柱、２……壁梁、21……受け部、３……連結
柱、４……制震装置、41……シリンダ、42……ピスト
ン、43……油圧室、44……ピストンロッド、５……制震
架構、６……制震架構、７……制震架構、８……制震架
構、９……スラブ、10……支柱、11……受け梁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大川 潤 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 頂部に水平に張り出す壁梁が接続した連
   層の耐震要素からなる壁柱と、平面上、壁梁の先端位置
   から立ち上がり、壁梁から絶縁される連結柱と、壁梁の
   先端と連結柱の頂部間に跨って双方に接続され、壁梁先
   端と連結柱頂部間の相対変位時に減衰力を発生し、壁梁
   先端の変位を抑制する制震装置からなる曲げ変形制御型
   制震架構。
2. 【請求項２】 頂部に水平に張り出す壁梁が接続した連
   層の耐震要素からなり、壁梁が互いに向き合う一対の壁
   柱と、両壁柱の壁梁の先端間に跨って双方に接続され、
   壁梁先端間の相対変位時に減衰力を発生し、壁梁先端の
   変位を抑制する制震装置からなる曲げ変形制御型制震架
   構。
3. 【請求項３】 複数の請求項１記載の曲げ変形制御型制
   震架構と、複数の請求項２記載の曲げ変形制御型制震架
   構の内から任意に選択された複数の曲げ変形制御型制震
   架構を平面上、複数の方向に互いに組み合わせて構成さ
   れる曲げ変形制御型制震架構。
4. 【請求項４】 請求項３記載の曲げ変形制御型制震架構
   の壁柱の一部にスラブを接続し、上下のスラブ間に上側
   のスラブを支持する支柱を配置して構成される曲げ変形
   制御型制震架構。