JPH11117568A - 免震・制震併用構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄骨造建物や高層ないし超高層建物等の長周
期建物に対して適用して好適な耐震性向上のための構造
を実現する。 【解決手段】 建物の任意の階層に積層ゴム２等の免震
装置を設置した免震層１を設けて、その免震層よりも上
層の階全体を免震装置により支持せしめ、かつ、免震装
置により支持した上層の階の任意の位置にダンパー４等
の制震装置を組込む。免震装置により支持した上層の階
の全体を、免震装置により直接支持する低層部と、その
上方に塔状に連なる高層部とに区分し、高層部にのみ制
震装置を組込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の耐震性能を
向上させるための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、建物の耐震性能を向上させるため
の免震構造や制震構造が提案され、実用化されている。
一般に、免震構造とは積層ゴム等の免震装置によって建
物全体を支持することにより、建物に入力される地震動
を低減させて応答を低減しようとするものである。この
種の免震構造は比較的低層で剛性の高いＲＣ造の短周期
建物を対象として適用されることが通常であるが、近年
においては鉄骨造建物や高層ないし超高層建物等の長周
期建物に対しても適用する機運がある。また、制震構造
とは建物に入力された地震エネルギーをダンパー等の制
震装置により吸収することで応答を低減しようとするも
のであり、これは主として鉄骨造の高層建物等の剛性が
比較的低い長周期建物に対して適用されるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄骨造の高
層ないし超高層建物等の本来的に比較的長周期である建
物に対して上記のような従来の免震構造や制震構造をそ
のまま適用しても、必ずしも十分なる耐震性能の向上を
望めないことが想定される。

【０００４】すなわち、この種の建物に免震構造を適用
した場合、免震装置の設置位置（通常は基礎の位置）で
は地震動を十分に低減させることができるものの建物の
上層部では応答が増幅されて層間変位や加速度が過大に
なることがあり、それによる被害や障害が生じることが
懸念される。また、この種の建物に制震構造を適用した
場合には、基礎が地盤より直接的に支持されていること
から低層階の加速度低減効果はほとんど期待できないも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み、本発明
は特に長周期建物の耐震性向上を実現するべく免震構造
と制震構造とを併用するようにしたものであり、建物の
任意の階層に積層ゴム等の免震装置を設置した免震層を
設けて、該免震層よりも上層の階全体を前記免震装置に
より支持せしめ、かつ、前記免震装置により支持した上
層の階の任意の位置にダンパー等の制震装置を組込むよ
うにしたものである。

【０００６】本発明が適用対象とする建物の形態は特に
限定されないが、免震装置により支持する上層の階の全
体を、免震装置により直接的に支持する低層部と、その
上方に塔状に連なる高層部とに区分し、その塔状の高層
部に対して制震装置を組込むことが考えられる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図１は地上１０階建ての鉄骨造の建物に対して本発
明の免震・制震併用構造を適用した場合の例を模式的に
示すものである。本例では基礎（図示略）と最下階との
間を免震層１としてそこに免震装置としての積層ゴム２
を設置し、その積層ゴム２により建物全体を免震支持す
るとともに、地震時の建物全体の振動を減衰装置３によ
り吸収して振動を速やかに減衰せしめるものとされてい
る。

【０００８】それに加えて、上記建物にはその各階に制
震装置としてのダンパー４が組込まれたものとなってい
る。本例におけるダンパー４としては、各階の中央スパ
ンに設けられたブレース５の端部と梁６との間に介装さ
れたオイルダンパーが採用されており、地震時に各階が
層間変位を生じた際にそれらダンパー４が作動して振動
エネルギーを吸収し、振動を速やかに減衰させ得るもの
である。

【０００９】上記のように積層ゴム２（免震装置）によ
り建物全体を免震支持するとともに、免震支持した建物
の所定位置にダンパー４（制震装置）を設置することに
より、上記建物は免震構造と制震構造とが併用されたも
のとなっており、したがって、免震構造と制震構造の双
方の利点を併せ持って優れた耐震安全性を備えるもので
あり、特に次のような数々の利点を有するものである。

【００１０】（１）免震装置としての積層ゴム２により
建物全体に入力される地震動が低減され、特に低層階の
応答が十分に小さくなる。 （２）建物の要所に制震装置としてのダンパー４を設置
することにより地震時の振動が建物内部で増幅されるこ
とがなく、上層部での応答が大きくならない。特に応答
加速度については、従来一般の免震構造による場合では
基礎から最上階まで２倍程度に増幅されることがあり、
したがって低層階では設計要求性能を満足しても上層階
ではそれを満足し得ないことがあったが、本実施形態の
上記建物では上層階でも応答値を基礎でのそれよりも小
さくでき、全ての階層で設計要求性能を満足させること
が可能となる。 （３）大地震時においても建物全体は低層階から上層階
まで全ての階で応答が小さくなり、各階で層間変位が小
さくなることにより、建物内部の間仕切や設備配管など
の被害を防止することができる。 （４）建物に作用する地震力が低減されるため、構造躯
体の耐震安全性が向上する。また、地震時の加速度も低
減され、建物内部の什器や備品、設備機器等の転倒、落
下や損傷を防止できる。 （５）建物に作用する地震力が低減されるため、構造部
材の断面が小さくなり、構造躯体コストの低減を図るこ
とができる。 （６）ダンパー４として減衰性能の大きいオイルダンパ
ー等の粘性系ダンパーを採用することにより、風や中小
地震に対しても揺れを小さくする効果が期待でき、居住
性を改善できる。 （７）免震構造と制震構造との併用により、大地震時に
おいても各階の層間変位が小さくなり、したがって各階
に設置するダンパー４の作動量は小さなもので良く、し
たがってダンパー４のコストダウンを図ることができ
る。

【００１１】図２は本発明の免震・制震併用構造と単な
る免震構造とを比較するためのシミュレーション結果を
示すものである。対象建物は鉄骨造、地上１６階地下１
階建て、延床面積５０，０００ｍ²であり、白丸で示す
免震構造はその最下階（地下１階）と基礎との間に積層
ゴムを設置したもの、黒丸で示す本発明の免震・制震併
用構造はそれに加えて各階に粘性ダンパー（６０t/kin
e、制御力最大２００ton）を設置したものであり、７５
kine入力時の応答加速度を（ａ）に、応答層間変位を
（ｂ）に示している。この図２から、本発明の免震・制
震併用構造では単なる免震構造に比較して応答加速度お
よび応答層間変位のいずれもが大きく低減していること
が明らかであり、本発明の有効性が実証されている。

【００１２】以上で本発明の一実施形態を説明したが、
本発明は上記実施形態に限定されることなく、以下に列
挙するように種々の変形、応用が可能である。

【００１３】たとえば、上記実施形態では建物の各階に
ダンパー４（制震装置）を設置したが、ダンパー４は必
ずしも全ての階に設置することはなく、建物の形態や用
途等を考慮して適切な位置に適宜設置すれば良い。図３
は積層ゴム２により支持する建物が最下階から３層分の
低層部７とその上方に連なる塔状の高層部８からなる場
合の適用例であって、積層ゴム２により直接的に支持さ
れることで応答が自ずと小さくなっている低層部７にお
いてはダンパー４を省略し、応答が増幅されやすい塔状
の高層部８にのみダンパー４を設置するようにしたもの
であり、より合理的に免震効果と制震効果を得ることが
できるものである。

【００１４】また、免震層１の位置つまり積層ゴム２等
の免震装置の設置位置は上記実施形態のように基礎と最
下階との間に設定することが一般的ではあるが、それに
限定されることなく、たとえば地下１階と地上１階との
間に設定したり、あるいは鉄骨（鉄筋）コンクリート造
の部分と鉄骨造の部分との境界位置に設定する等、建築
計画上の適切な位置に任意に設定することができる。た
だし、免震層より下方では当然に免震効果は期待できな
い。

【００１５】また、免震装置としては単なる積層ゴム２
の代わりにたとえば鉛プラグを備えた減衰機能を有する
ものも採用可能であり、その場合は上記実施形態におい
て用いた減衰装置３は省略できる。また、免震装置とし
ては積層ゴム２に代えて滑り支承を採用することも可能
である。

【００１６】さらに、制震装置としては上記で採用した
オイルダンパーの他に、ブタン系の高分子材料やシリコ
ンオイル等の粘性体を用いた粘性ダンパー、ゴムアスフ
ァルト系のＢＲＣや超塑性ゴム等の粘弾性体を用いた粘
弾性ダンパー、通常の高張力鋼や極軟鋼（極低降伏点
鋼）を用いた鋼材ダンパーや摩擦ダンパー、鉛ダンパー
等の履歴系減衰ダンパーも採用可能であるし、それら各
種のダンパーを併用しても勿論良い。それら制震装置の
設置位置も任意であり、制震壁として躯体フレームに組
込むことはもとより、上下階の連結部分や、コア部とそ
の周囲の一般部との連結部分、エキスパンションジョイ
ントによる連結部分等、地震時に相対変位する２部材間
であればどこにでも設置することが可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明の免震・制震併用
構造は、建物の任意の階層に積層ゴム等の免震装置を設
置した免震層を設けて、該免震層よりも上層の階全体を
前記免震装置により支持せしめ、かつ、前記免震装置に
より支持した上層の階の任意の位置にダンパー等の制震
装置を組込む構造であるから、免震装置により支持され
る建物全体に入力される地震動が低減されて特に低層階
の応答が十分に小さくなり、かつ建物に設置された制震
装置により地震時の振動が建物内部で増幅されることが
ないから上層部での応答が大きくなることもなく、した
がって免震構造と制震構造の双方の利点を併せ持った優
れた耐震安全性を確保することができる。特に、低層部
の上方に塔状の高層部を有するような形態の建物に適用
する場合には、応答が増幅されやすい高層部にのみ制震
装置を設置すればより合理的に免震効果、制震効果を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の免震・制震併用構造の一実施形態を
模式的に示す図である。

【図２】 本発明の免震・制震併用構造と単なる免震構
造の地震時応答を比較して示す図である。

【図３】 本発明の免震・制震併用構造の他の実施形態
を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１ 免震層 ２ 積層ゴム（免震装置） ４ ダンパー（制震装置） ７ 低層部 ８ 高層部

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｂ 1/36 Ｅ０４Ｂ 1/36 Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物の任意の階層に積層ゴム等の免震装
   置を設置した免震層を設けて、該免震層よりも上層の階
   全体を前記免震装置により支持せしめ、かつ、前記免震
   装置により支持した上層の階の任意の位置にダンパー等
   の制震装置を組込むことを特徴とする免震・制震併用構
   造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の免震・制震併用構造にお
   いて、前記免震装置により支持した上層の階の全体を、
   前記免震装置により直接支持する低層部と、該低層部の
   上方に塔状に連なる高層部とに区分し、該高層部に前記
   制震装置を組込むことを特徴とする免震・制震併用構
   造。