JPH11172953A - 柔剛混合構造物 - Google Patents

柔剛混合構造物

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JPH11172953A JP36317997A JP36317997A JPH11172953A JP H11172953 A JPH11172953 A JP H11172953A JP 36317997 A JP36317997 A JP 36317997A JP 36317997 A JP36317997 A JP 36317997A JP H11172953 A JPH11172953 A JP H11172953A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 躯体を構成する柱や梁等を大地震時において
も弾性範囲内に収める設計法を採ることが可能になり、
しかも優れた耐震性を得ることができる柔剛混合構造物
を提供する。 【解決手段】 複数の階層にわたって延在するととも
に、中間部に水平方向に向けてダンパ5が介装された剛
の連層壁3と、この連層壁に連結されて大地震時におい
ても弾性状態を保持する柔なラーメン架構6とを有して
なることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高層住宅等の各種
建物等に適用して、構造全体としての制震性に優れる柔
剛混合構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種建物等の構造物を地震に
耐える構造とするための設計法として耐震設計法が知ら
れている。この耐震設計法においては、建物等の躯体を
構成する柱、梁、壁などを地震力に直接抗する耐震要素
とし、これらの耐震要素に所望の剛性を付与することに
より、通常頻繁に発生する小規模の地震に対しては、上
記耐震要素の剛性によって抗するとともに、中程度の地
震に対しては、変形を受ける上記耐震要素が降伏するこ
とにより地震入力エネルギーを吸収して、当該建物等が
倒壊するのを防ぐようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このため、上記設計法
によって構築された建物等の構造物にあっては、構造物
全体としての重要が嵩むうえに、構造上設計の自由度が
制限されるという問題点があった。加えて、大地震が発
生した際には、仮に倒壊を免れたとしても、躯体を構成
する柱や梁自体が大きな損傷を受けることになり、この
結果残留変形が大きくなって大規模な補修が必要になっ
たり、甚だしい場合には建物等としての使用に、もはや
耐え得なくなってしまうという欠点があった。
【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、躯体を構成する柱や梁等を大地震時において
も弾性的挙動をする範囲内に収める設計法を採ることが
可能になり、しかも優れた耐震性を得ることができる柔
剛混合構造物を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
に係る柔剛混合構造物は、複数の階層にわたって延在す
るとともに、中間部に水平方向に向けてダンパーが介装
された剛の連層壁と、この連層壁に連結されて大地震時
においても弾性的挙動を保持する柔なラーメン架構とを
有してなることを特徴とするものである。ここで、請求
項2に記載の発明は、上記連層壁によって、多角形状の
コア部が形成され、かつ各連層壁面に上下方向に向けて
間隙部が形成されるとともに、当該間隙部間に、複数の
上記ダンパーがそれぞれ水平方向に介装されていること
を特徴とするものである。
【0006】また、請求項3に記載の発明は、請求項1
または2に記載の発明において、連層壁は、その壁脚が
ピン支持構造によって立設されていることを特徴とする
ものであり、他方請求項4に記載の発明は、その脚部に
上記ダンパーのエネルギー吸収性を妨げない剛性が付与
されていることを特徴とするものである。さらに、請求
項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の
ラーメン架構は、当該架構以外に梁を有しない無梁版と
されていることを特徴とするものである。
【0007】請求項1〜5のいずれかに記載の柔剛混合
構造物においては、ダンパーが内蔵されて上下方向に向
けて複数の階層に延在する剛の連層壁に、大地震時にお
いても弾性的挙動を保持する柔なラーメン架構を連結し
た構造であるため、大規模な地震が発生した場合には、
連層壁の変位に起因して内蔵されたダンパーが剪断およ
び/または曲げ降伏することにより、当該地震力による
エネルギーを吸収する。また、ラーメン架構は、弾性的
な挙動をすることにより、上記大地震に起因する変形に
追従する。したがって、上記柔剛混合構造物によれば、
耐震安全性が大幅に向上するとともに、さらに被災後に
は、塑性変形したダンパーおよびその取付部分のみを補
修すればよいため、修復作業が容易になるとともに、他
の構成部材における損傷を極めて少なくすることができ
るため、当該構造物の再使用が可能になる。
【0008】以上の結果、上記柔剛混合構造を採用し、
かつダンパーの種類、材質、形状および配設位置等を連
層壁の剛性や耐力に応じて適宜選択・調整することによ
り、躯体を構成する柱や梁等を大地震時においても弾性
的挙動をする範囲内に収める設計法を採ることが可能に
なり、耐震性に優れた建物等の構造物を計画する際の設
計の自由度も大幅に向上する。ここで、上記ダンパーと
しては、普通鋼材や極低降伏点鋼を用いた鉄骨梁(鋼材
ダンパー)、鉛ダンパーあるいは摩擦ダンパー等の履歴
減衰型ダンパーや、粘性ダンパーや粘弾性ダンパー等の
粘性減衰型ダンパーが適用可能であり、連層壁の全長に
わたって介装したり、また大地震時に効果的にそのエネ
ルギー吸収が可能となる箇所にのみ集中配置したり等、
構造物の規模、形状、配置などに応じて適宜配設すれば
よい。また、上記ラーメン架構としては、大地震時にお
いても弾性的挙動を保持する柔な架構である限りにおい
て、RC造、S造またはSRC造等からなる各種の構造
形態が適用可能である。
【0009】この際に、剛の連層壁を用いた具体的な適
用例としては、請求項2に記載の発明のように、当該連
層壁によって四角形を典型とする多角形状のコア部を形
成し、各側面を形成する連層壁面に上下方向に向けて間
隙部を形成して、この間隙部間に複数の上記ダンパーを
介装したものが好適である。また、このようにして、上
記連層壁によって多角形状に構築されたコア部は、一の
構造物に対して一箇所に限らず、当該構造物の計画上複
数箇所に分散配置させることも可能である。
【0010】また、大地震時に連層壁が変位した際に、
効果的にダンパーが作用してエネルギーを吸収し得るよ
うに、当該連層壁の壁脚を、例えば請求項3に記載の発
明のように、ピン支持構造としたり、あるいは請求項4
に記載の発明のように、上記ダンパーのエネルギー吸収
性を妨げない剛性が付与されたRC造、S造またはSR
C造の柱によって支持すれば一層好適である。さらに、
上記ラーメン架構についても、大地震時における連層壁
の変位に対して円滑に弾性的に追従することにより、確
実に弾性的挙動をする柔な架構となるように、請求項5
に記載の発明のように、当該架構以外に梁を有しない無
梁版とすることが好ましい。また、このような無梁版と
した場合には、連層壁によるコア部は、ラーメン架構の
柱割と無関係に配設できるという利点も得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】図1〜図5は、本発明に係る柔剛
混合構造物を中層の建物に適用した一実施形態を示すも
のである。図1および図2において、符号1は、建物の
中央部に配設されたコア部である。このコア部1は、基
礎2から建物の頂部に至る方形状に構築されたRC造の
剛の連層壁3によって構成されてたものである。ここ
で、各連層壁3の四面中央部には、上下方向に向けて間
隙部4が形成されており、この間隙部4を挟む連層壁3
の側縁部に、図3および図4に示すように、水平に配置
された鉄骨梁(ダンパー)5の両端部が埋設されてい
る。この鉄骨梁5は、普通鋼材または極低降伏点鋼材か
らなるもので、上記連層壁3間の上下方向に向けて、所
定間隔をおいて複数配設されている。
【0012】そして、このコア部1の周囲に、当該コア
部1とともに建物の躯体を構成するラーメン架構6が連
結されている。このラーメン架構6は、RC造、S造ま
たはSRC造のものであって、大地震時においても弾性
的挙動を保持する柔な構造に設計されている。また、連
層壁3と頂部との連結部分は、ハット梁7とされてい
る。なお、建物の構造によっては、当該ハット梁7を採
らなくてもよい。
【0013】以上の構成からなる柔剛混合構造物によれ
ば、剛の連層壁3によって方形状に構築されたコア部1
の各連層壁3に、上下方向に向けて間隙部4を形成し、
この間隙部4にダンパーとなる鉄骨梁5を介装するとと
もに、上記コア部1の周囲に大地震時においても弾性的
挙動を保持する柔なラーメン架構6を連結した柔剛混合
構造としているので、図5に示すように、大規模な地震
が発生して連層壁3が変位した際に、内蔵された鉄骨梁
5が剪断および/または曲げ降伏することにより、当該
地震力によるエネルギーを吸収する。また、ラーメン架
構6は、上記変位に応じて弾性的な挙動をすることによ
り、上記大地震に起因する変形に追従する。
【0014】したがって、上記柔剛混合構造物によれ
ば、耐震安全性が大幅に向上するとともに、さらに被災
後には、塑性変形した鉄骨梁5およびその取付部分のみ
を補修すればよいため、修復作業が容易になり、しかも
他の構成部材における損傷を極めて少なくすることがで
きるため、当該構造物の再使用が可能になる。以上の結
果、上記柔剛混合構造を採用し、かつ鉄骨梁5を連層壁
3の剛性や耐力に応じて適宜選択・調整することによ
り、躯体を構成する柱や梁等を大地震時においても弾性
的挙動をする範囲内に収める設計法を採ることが可能に
なり、耐震性に優れた建物等の構造物を計画する際の自
由度も大幅に向上する。
【0015】なお、上記実施形態においては、ダンパー
と作用するものとして、普通鋼材や極低降伏点鋼を用い
た鉄骨梁5を用いた場合についてのみ説明したが、これ
に限らず、他の履歴減衰型ダンパーや、例えば粘性ダン
パーや粘弾性ダンパー等の粘性減衰型ダンパーも適用可
能である。また、上述したように、間隙部4の全長にわ
たって複数介装する場合の他、大地震時に効果的にその
エネルギー吸収が可能となる箇所にのみ集中配置したり
等、構造物の規模、形状、配置などに応じて適宜配設す
ることが可能である。
【0016】図6および図7は、それぞれ本発明の柔剛
混合構造物の他の実施形態を示すものであり、鉄骨梁5
等のダンパーを効率良く性能発揮させ得るようにした構
成を示すものである。なお、図中、図1〜図4に示した
ものと同一構成部分については、同一符号を付してその
説明を省略する。先ず、図6に示す柔剛混合構造物は、
連層壁3の壁脚8をピン支持構造9によって基礎上に立
設したものである。
【0017】また、図7に示す柔剛混合構造物において
は、基礎2の基礎梁(または、つなぎ梁)10を、連層
壁3の立設部分においては構築せずに、当該部分に立設
したRC造、S造またはSRC造の柱11または壁によ
って連層壁3の壁脚8の両端部を支承したものである。
ここで、上記柱11または壁は、上記鉄骨梁5等のダン
パーのエネルギー吸収性を妨げない剛性が付与されてい
る。これら図6および図7に示した柔剛混合構造物によ
れば、図1〜図4に示したものと同様の作用効果が得ら
れることに加えて、さらに大地震時における連層壁3全
体の変位が大きくなり、この結果鉄骨梁5等のダンパー
が効果的に機能するために、地震入力エネルギーの吸収
能が一層向上するという効果が得られる。
【0018】さらに、上記コア部1については、図1お
よび図2に示したように、建物の中央部に一のコア部1
を配置する場合の他、建物の形状や構造上あるいは強度
上の要請によって、複数配置してもよい。図8〜図11
は、このような剛の連層壁3からなる複数のコア部1を
有する柔剛混合構造物における各種配置例を示すもので
ある。例えば、図8に示す柔剛混合構造物は、2連のラ
ーメン架構6a、6bによって画成された建物の各ラー
メン架構6a、6bの中央部に、各々剛の連層壁3によ
って構成されたコア部1を配設したものであり、図9に
示す柔剛混合構造物は、比較的横断面積の大きな建物に
中央部分に、2列にコア部1を配設したものである。
【0019】また、図10に示す柔剛混合構造物は、建
物の四隅にそれぞれコア部1を配置し、隣接するコア部
1間を柔のラーメン架構6によって連結したものであ
る。さらに、図11に示す柔剛混合構造物は、互いに隅
部を交差させた2組の方形のラーメン架構6a、6bの
交差部に、互いに共通となる4組のコア部1を配設した
ものである。なお、これら図8〜図11に示したものに
おいては、いずれも連層壁3によって構成された方形状
のコア部1を複数配置させた例について説明したが、こ
れに限らず、連層壁によって形成されたコ字状のコア部
や、同様のダンパーを内蔵した単独の連層壁を適宜位置
に配設することも可能である。
【0020】さらに、図12は、図1および図2に示し
た柔剛混合構造物を、超高層建物に適用した他の実施形
態を示すもので、同様に図1および図2に示したものと
共通する構成部分については、同一符号を付してある。
図12に示すように、この柔剛混合構造物は、図1およ
び図2に示した柔剛混合構造物を、ベルト梁15を介し
て積層状に組み上げたものである。そして、この柔剛混
合構造物においては、ラーメン架構6が大地震時におけ
る連層壁3の変位に対して円滑に弾性的に追従すること
により、確実に弾性的挙動をする柔構造となるように、
当該架構以外に梁を有しない無梁版とされている。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1〜5のい
ずれかに記載の柔剛混合構造物によれば、ダンパーを内
蔵した剛の連層壁および常に弾性状態を保持可能な柔の
ラーメン架構との組合わせにより、耐震安全性が大幅に
向上するとともに、さらに被災後には、塑性変形したダ
ンパーおよびその取付部分のみを補修すればよいため、
修復作業が容易になり、かつ他の構成部材における損傷
を極めて少なくすることができるため、当該構造物の再
使用が可能になる。よって、上記柔剛混合構造を採用
し、かつダンパーを連層壁の剛性や耐力に応じて適宜選
択・調整することにより、躯体を構成する柱や梁等を大
地震時においても弾性的挙動をする範囲内に収める設計
法を採ることが可能になり、耐震性に優れた建物等の構
造物を計画する際の設計の自由度も大幅に向上する。
【0022】また、特に請求項3または4に記載の発明
によれば、大地震時に連層壁が変位した際に、効果的に
ダンパーが作用してエネルギーを吸収させることがで
き、さらに請求項5に記載の発明によれば、ラーメン架
構が大地震時における連層壁の変位に対して円滑に弾性
的に追従することができ、よって確実に弾性的挙動を保
持することができる柔な架構になるとともに、上記コア
部をラーメン架構の柱割と無関係に配置することができ
るといった効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の柔剛混合構造物の一実施形態を示す縦
断面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図2の鉄骨梁の取付部分を示す拡大平面図であ
る。
【図4】図3の縦断面図である。
【図5】大地震時における図1の構造物の変形状態を示
す要部の模式図である。
【図6】本発明の他の実施形態における連層壁の脚部を
示す縦断面図である。
【図7】本発明の他の実施形態における連層壁の脚部を
示す縦断面図である。
【図8】同、他の実施形態におけるコア部の配置例を示
す平面図である。
【図9】同、他の実施形態におけるコア部の配置例を示
す平面図である。
【図10】同、他の実施形態におけるコア部の配置例を
示す平面図である。
【図11】同、他の実施形態におけるコア部の配置例を
示す平面図である。
【図12】図1の柔剛混合構造物を超高層建物に適用し
た例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
1 コア部 3 連層壁 4 間隙部 5 鉄骨梁(ダンパー) 6、6a、6b ラーメン架構 8 壁脚 9 ピン支持構造 11 柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 雄一 東京都新宿区西新宿一丁目25番1号 大成 建設株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の階層にわたって延在するととも
    に、中間部に水平方向に向けてダンパーが介装された剛
    の連層壁と、この連層壁に連結されて大地震時において
    も弾性的挙動を保持する柔なラーメン架構とを有してな
    ることを特徴とする柔剛混合構造物。
  2. 【請求項2】 上記連層壁によって、多角形状のコア部
    が形成され、かつ各連層壁面に上下方向に向けて間隙部
    が形成されるとともに、当該間隙部間に、複数の上記ダ
    ンパーがそれぞれ水平方向に介装されていることを特徴
    とする請求項1に記載の柔剛混合構造物。
  3. 【請求項3】 上記連層壁は、その壁脚がピン支持構造
    によって立設されていることを特徴とする請求項1また
    は2に記載の柔剛混合構造物。
  4. 【請求項4】 上記連層壁は、その脚部に上記ダンパー
    のエネルギー吸収性を妨げない剛性が付与されているこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の柔剛混合構造
    物。
  5. 【請求項5】 上記ラーメン架構は、当該架構以外に梁
    を有しない無梁版とされていることを特徴とする請求項
    1ないし4のいずれかに記載の柔剛混合構造物。
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