JPH09242369A

JPH09242369A - 建物の制振構造

Info

Publication number: JPH09242369A
Application number: JP4929296A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Maeda; 信之前田
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】既設の建物においても、建物の使用性、外
観、眺望などを損なうことなく、確実に耐震性を向上さ
せることのできる建物の制振構造を提供することを課題
とする。【解決手段】外周部３の例えば最上階の床１０を、建
物１の躯体本体１Ａを構成する梁８上に粘弾性体１１を
介して設け、これによって床１０を躯体本体１Ａ上で水
平方向に変位可能に支持した構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビル等の建
物の既設、新設を問わず、耐震性を高めるに際して用い
て好適な建物の制振構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、既設のビル等の建物の耐震性を高
めるには、種々の方法がある。

【０００３】まず、既設の建物を補強してその耐力を向
上させ、これによって建物の耐震性を高めるという方法
がある。これには、例えば、既設の壁にコンクリートを
増し打ちして壁を厚くする方法、あるいは既設の壁とは
別に壁を新設する方法がある。また、既設の建物の柱梁
間に鉄骨製の補強ユニットを配設したり、柱梁に沿って
鉄骨製の補強フレームを配したり、あるいは建物の外周
に沿って鉄骨ブレースを組む等して、各種補強部材を建
物に取り付ける方法もある。

【０００４】また、建物自体には手を加えず、いわゆる
免震ゴム等の減衰装置を設けて、建物を免震構造とする
という方法も考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような建物の耐震性を向上させるための従来の技術に
は、以下のような問題が存在する。まず、壁を増し打ち
したり新設したりする方法は、例えば建物が事務所用の
ビル等、広い空間が必要で壁の少ないものである場合に
は、適用することが困難である。また、壁を増し打ちし
たり新設したりする方法や、鉄骨製の補強ユニットやフ
レームを建物内に取り付ける方法では、室内空間が狭く
なり、使用性の低下を招くという問題もある。さらに、
いずれの方法においても、建物を補強する場合には、既
設の設備やエレベータ、階段、出入り口等との干渉を避
けなければならず、最適な場所に補強を施すことができ
ない場合もある。加えて、建物の外周部に補強フレーム
を組むような場合には、建物の外観が損なわれるととも
に、建物内からの眺望も妨げられてしまう。

【０００６】一方、免震ゴム等の減衰装置を設けて建物
を免震構造とする方法では、減衰装置の設置工事が大が
かりなものとなりがちである。しかも減衰装置を設ける
ということは、その上下が縁切りされて水平方向に変位
可能となっていなければならない。このため例えばエレ
ベータシャフトや設備配管等、上下方向に連続するもの
についても、減衰装置を設置する位置においてはその上
下を縁切りして水平方向に変位可能としなければなら
ず、その処理が非常に困難なものとなっている。加え
て、アスペクト比（建物の幅に対する高さの比）が大き
い建物においては、建物が水平方向に振動すると建物自
体が倒れる方向に大きな力が作用するため、免震ゴム等
の減衰装置に水平方向だけでなく上下方向の引張力も作
用して、ゴムの破損を招くおそれもある。このため、ア
スペクト比の大きい建物には免震ゴム等の減衰装置を適
用することができないという問題もある。

【０００７】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、既設の建物においても、建物の使用性、外
観、眺望などを損なうことなく、確実に耐震性を向上さ
せることのできる建物の制振構造を提供することを課題
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
建物の定められた階の床が前記建物の躯体から縁切りさ
れ、かつ前記床が、前記躯体上に弾性支持体を介して水
平方向に変位可能に支持されていることを特徴としてい
る。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１記載の建
物の制振構造において、前記床が、前記建物の躯体を構
成する柱に設けられたブラケット上に前記弾性支持体を
介して支持され、かつ前記床の下面には、前記柱間に架
設される梁が一体に設けられていることを特徴としてい
る。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１記載の建
物の制振構造において、前記床が、前記建物の躯体を構
成する他の床上に、前記弾性支持体を介して支持されて
いることを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る建物の制振構
造の第一ないし第三の実施の形態の一例を、図１ないし
図５を参照して説明する。

【００１２】［第一の実施の形態］まず、ここでは、床
を、例えば建物の躯体を構成する梁上に水平変位可能に
設ける場合の例を用いて説明する。

【００１３】図１および図２に示すように、建物１は、
ラーメン構造からなるビルで、その中心部に配置された
コア部２と、その外周側に位置する外周部３とから構成
されている。

【００１４】コア部２は、所定位置に立設された柱４
と、各階毎に架設された梁５と、各階の梁５上に敷設さ
れた床６とが強固に一体化されてコア躯体２Ａを構成し
た構造となっている。

【００１５】一方、外周部３は、柱７と梁８とからなる
外周躯体３Ａが、コア部２のコア躯体２Ａに一体化され
ており、これら一体化されたコア躯体２Ａと外周躯体３
Ａとから建物１の躯体本体（躯体）１Ａが構成されてい
る。

【００１６】そして、図２に示したように、この建物１
においては、外周部３の所定階、例えば最上階の床１０
が、以下のようにして躯体本体１Ａ上に水平方向に変位
可能に支持された構成となっている。すなわち、床１０
は、外周部３の最上階の梁８上に、粘弾性体（弾性支持
体）１１を介して敷設されている。この床１０は、柱７
の外形寸法よりも所定寸法大きな開口部１０ａを有し、
この開口部１０ａに柱７が挿通された形態となってい
る。これによって床１０は躯体本体１Ａから縁切りさ
れ、かつ粘弾性体１１上で水平方向に変位可能に支持さ
れた構成となっている。

【００１７】上述した建物１では、外周部３の例えば最
上階の床１０が躯体本体１Ａを構成する梁８上に粘弾性
体１１を介して支持された構成となっており、これによ
って床１０が躯体本体１Ａ上で水平方向に変位可能に支
持された構成となっている。このような構造において
は、最上階の床１０が躯体本体１Ａから縁切りされてい
るので、地震や風等により外力が作用して建物１に水平
方向の振動が発生すると、最上階の床１０と躯体本体１
Ａとが相対変位することになる。このときに、躯体本体
１Ａの振動に対して最上階の床１０が位相差をもって共
振して躯体本体１Ａの振動と逆方向の力を発生し、これ
が粘弾性体１１を介して躯体本体１Ａに伝達され、この
力で躯体本体１Ａの振動を打ち消すようになっている。
すなわち、建物１は、躯体本体１Ａ上に、最上階の床１
０と粘弾性体１１とからなるマスダンパー(Mass Dampe
r）を備えた構成となっており、地震等の発生時には、
最上階の床１０が錘体として作用して、建物１の振動を
制振することができる。なおここで、最上階の床１０の
重量を躯体本体１Ａの固有周期と等しい固有周期となる
よう設定すれば、いわゆるチューンドマスダンパー(Tun
ed Mass Damper；いわゆるＴＭＤ）を構成することがで
き、これによって制振効果をより顕著なものとすること
も可能である。

【００１８】したがって、従来のように壁を補強した
り、鉄骨製の補強ユニットやフレーム等を取り付ける等
の方法で建物の躯体を補強することによって発生してい
た、室内空間が狭くなることによる使用性の低下や、外
観を損なったり眺望が妨げられたり、また、既設の設備
やエレベータ、階段、出入り口等と干渉するといった問
題を生じることなく、建物の耐震性を向上させることが
できる。

【００１９】さらに、最上階の床１０のみが水平方向に
変位可能となっているので、例えばエレベータシャフト
や設備配管等、躯体本体１Ａ内で上下方向に連続するも
のを分断する必要もない。加えて、アスペクト比が大き
い建物においても、粘弾性体１１に上下方向の引張力が
作用することがないのでその破損を招くこともない。

【００２０】しかも、このような建物１の制振構造は、
耐震性の低い古い既設の建物等にも容易に適用すること
が可能であるので、建物１の寿命を延ばすとともに、ま
た建物１の付加価値を向上させることができる。しか
も、工事は建物１の最上部のみとなるので、工期の短縮
化を図りコストを抑えるとともに、躯体本体１Ａにおい
ては工事中も使用することが可能となる。

【００２１】［第二の実施の形態］次に、本発明に係る
建物の制振構造の第二の実施の形態について説明する。
ここでは、床を、例えば建物の躯体を構成する柱に設け
たブラケット上に水平方向に変位可能に支持する場合の
例を用いる。以下の説明において、前記第一の実施の形
態と共通する構成については同符号を付し、その説明を
省略する。

【００２２】図３および図４に示すように、建物１’
は、コア部２と外周部３とからなり、外周部３の例えば
最上階の床２０は、以下のようにして、躯体本体（躯
体）１Ａ’上に水平方向に変位可能に支持されている。
図４に示したように、外周部３の柱２１、およびコア部
２の外周側に位置する柱４には、それぞれ、最上階の床
２０を支持するため、その側面から水平方向に所定長突
出するブラケット２２，２２，…が一体に設けられてい
る。そして、これらブラケット２２，２２，…上には、
高減衰積層ゴム（弾性支持体）２４等の減衰装置が設置
されており、これら高減衰積層ゴム２４上に床２０が支
持された構成となっている。

【００２３】この床２０は柱２１の外形寸法よりも所定
寸法大きな開口部２０ａを有し、この開口部２０ａに柱
２１が挿通された形態となっている。そして、床２０に
は、これを支持する梁２５，２５，…が一体に設けられ
ている。各梁２５は、その両端部がブラケット２２，２
２上の高減衰積層ゴム２４，２４上に載置されている。
このようにして、床２０と各梁２５は、外周部３の柱２
１、すなわち躯体本体１Ａ’から縁切りされた構成とな
っている。

【００２４】床２０とブラケット２２，２２，…との間
に介装された前記高減衰積層ゴム２４は、粘弾性体と、
鋼板とを複数層にわたって積層した構造からなってお
り、高減衰積層ゴム２４の上下の床２０とブラケット２
２、言い換えれば躯体本体１Ａ’とが水平方向に相対変
位すると、これにともなって粘弾性体が水平方向に変形
し、このときにダンパー効果を発揮するようになってい
る。

【００２５】上述した建物１’の制振構造では、外周部
３の例えば最上階の床２０が躯体本体１Ａ’から縁切り
され、かつこの床２０が躯体本体１Ａ’に高減衰積層ゴ
ム２４を介して支持された構成となっている。これによ
り、前記第一の実施の形態と同様、床２０が躯体本体１
Ａ’上で水平方向に変位可能に支持された構成となって
いる。このような構造においては、地震や風等により外
力が作用して建物１’に水平方向の振動が発生すると、
最上階の床２０がマスダンパーとして作用し、最上階の
床２０と躯体本体１Ａ’とが位相差を持って相対変位し
て、躯体本体１Ａ’の振動と逆方向の力を発生し、この
力で躯体本体１Ａ’の振動を打ち消すことができる。こ
れにより、前記第一の実施の形態と同様の効果を奏する
ことが可能である。しかも、床２０と梁２５とが一体化
されて水平方向に変位可能に支持されているため、前記
第一の実施の形態の床１０よりも、その重量を大きくす
ることができ、その制振効果を顕著なものとすることが
できる。

【００２６】［第三の実施の形態］次に、本発明に係る
第三の実施の形態について説明する。ここでは、例え
ば、床を、既設の建物の床上に水平方向に変位可能に支
持する場合の例を用いる。以下の説明において、前記第
一および第二の実施の形態と共通する構成については同
符号を付し、その説明を省略する。

【００２７】図５に示すように、建物１”は、既設のも
ので、その躯体本体（躯体）１Ａ”は、柱３０と梁３１
と床（他の床）３２とからなる通常のラーメン構造とさ
れている。この既設の建物１”には、その外周部の例え
ば最上階に新設の床３３が設けられている。

【００２８】床３３は、既設の床３２上に粘弾性体（弾
性支持体）３４を介して敷設されている。この床３３
は、柱３０の外形寸法よりも所定寸法大きな開口部３３
ａを有し、この開口部３３ａに柱３０が挿通された形態
となっている。これによってこの床３３は躯体本体１
Ａ”から縁切りされ、かつこの躯体本体１Ａ”上で水平
方向に変位可能な構成となっている。

【００２９】上述した建物１”の制振構造では、床３３
が、既設の建物１”の床３２上に粘弾性体３４を介して
水平方向に変位可能に支持された構成となっている。こ
のような構造においては、前記第一および第二の実施の
形態と同様、地震や風等により外力が作用して建物１”
に水平方向の振動が発生すると、最上階の床３３がマス
ダンパーとして作用し、最上階の床３３と躯体本体１
Ａ”とが位相差を持って相対変位して、躯体本体１Ａ”
の振動と逆方向の力を発生し、この力で躯体本体１Ａ”
の振動を打ち消すことができる。これにより、前記第一
の実施の形態と同様の効果を奏することが可能である。
しかもこのような制振構造は、既設の建物１”の床３２
上に単に新設の床３３を敷設するだけでよいので、施工
が非常に簡単であり、短工期かつ低コストで実現するこ
とが可能である。

【００３０】なお、上記各実施の形態において、床１
０，２０，３３をいわばマスダンパーの錘体として作用
させる構成としたが、床１０，２０，３３の重さが躯体
本体１，１’，１”の振動を抑えるのに不足している場
合には、床１０，２０，３３の厚さを増したり、その上
に錘を載せたりすればよい。また、床１０，２０，３３
を建物１，１’，１”の最上階だけでなく、複数階にわ
たって設置するようにしてもよい。

【００３１】また、床１０，２０，３３を単なるマスダ
ンパーではなく、ＴＭＤとして機能させる場合、一般的
に、ＴＭＤの錘は設置する建物の総重量の１％以上あれ
ばその機能を有効に発揮するので、床１０，２０，３３
の重さについても建物１，１’，１”の１％以上となる
よう設定するのが好ましい。

【００３２】また、建物１，１’，１”については、既
設、新設を問うものではない。また、その構造について
も上記実施の形態の例に限定するものではなく、例えば
コア部２のない通常のラーメン構造等、他の構造であっ
てもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る建
物の制振構造によれば、定められた階の床を、建物の躯
体上に弾性支持体を介して水平方向に変位可能に支持し
た構成となっている。このような構成においては、地震
や風等により外力が作用して建物に水平方向の振動が発
生すると、定められた階の床と躯体とが相対変位するこ
とになる。このときに、躯体の振動に対して床が位相差
をもって共振して躯体の振動と逆方向の力を発生し、こ
れが弾性支持体を介して躯体に伝達され、この力で躯体
の振動を打ち消すようになっている。すなわち、建物
は、躯体に床と弾性支持体とからなるマスダンパーを備
えた構成となっており、地震等の発生時には、床が錘体
として作用して建物の振動を制振することができる。な
おここで、床の重量を躯体の固有周期と等しい固有周期
となるよう設定すれば、いわゆるチューンドマスダンパ
ーを構成することができ、これによって制振効果をより
顕著なものとすることも可能である。したがって、従来
のように壁を補強したり、鉄骨製の補強ユニットやフレ
ーム等を取り付ける等の方法で建物の躯体を補強するこ
とによって発生していた、室内空間が狭くなることによ
る使用性の低下や、外観を損なったり眺望が妨げられた
り、また、既設の設備やエレベータ、階段、出入り口等
と干渉するといった問題を生じることなく、建物の耐震
性を向上させることができる。さらに、床のみが水平方
向に変位可能となっているので、例えばエレベータシャ
フトや設備配管等、躯体内で上下方向に連続するものを
分断する必要もない。加えて、アスペクト比が大きい建
物においても、弾性支持体に上下方向の引張力が作用す
ることがないのでその破損を招くこともない。

【００３４】請求項２に係る建物の制振構造によれば、
床を、建物の躯体を構成する柱に設けたブラケット上に
弾性支持体を介して支持し、かつ床の下面に梁を一体に
設ける構成とした。これにより、請求項１と同様の効果
を奏することができる。さらに、床と梁とを一体化した
ので、前記請求項１に係る建物の制振構造における床よ
りもその重量を大きくすることができ、したがってその
制振効果をより効果的なものとすることができる。

【００３５】請求項３に係る建物の制振構造によれば、
床を、建物の躯体を構成する他の床上に弾性支持体を介
して水平方向に変位可能に支持する構成とした。これに
より、地震発生時等に、床が躯体を構成する他の床上で
変位することによって、請求項１と同様の効果を奏する
ことができる。しかも、特に、建物が既設のものである
場合には、既設の躯体自体に手を加えることなく、既設
の床（他の床）上に弾性支持体を介して床を敷設するだ
けでよいので、施工が非常に簡単であり、短工期かつ低
コストで上記構成を実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建物の制振構造の一例を示す平断
面図である。

【図２】図１の立断面図である。

【図３】本発明に係る建物の制振構造の他の例を示す平
断面図である。

【図４】図３の立断面図である。

【図５】本発明に係る建物の制振構造のさらに他の例を
示す立断面図である。

【符号の説明】

１，１’，１” 建物１Ａ，１Ａ’，１Ａ” 躯体本体（躯体）１０，２０，３３床１１，３４粘弾性体（弾性支持体）２４高減衰積層ゴム（弾性支持体）２５梁３２床（他の床）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の定められた階の床が前記建物の躯
体から縁切りされ、かつ前記床が、前記躯体上に弾性支
持体を介して水平方向に変位可能に支持されていること
を特徴とする建物の制振構造。
【請求項２】請求項１記載の建物の制振構造におい
て、前記床が、前記建物の躯体を構成する柱に設けられ
たブラケット上に前記弾性支持体を介して支持され、か
つ前記床の下面には、前記柱間に架設される梁が一体に
設けられていることを特徴とする建物の制振構造。
【請求項３】請求項１記載の建物の制振構造におい
て、前記床が、前記建物の躯体を構成する他の床上に、
前記弾性支持体を介して支持されていることを特徴とす
る建物の制振構造。