JP2009197501A - 建物の制震構造 - Google Patents

Abstract

【課題】多層構造の建物の制震性能を確実に向上させることが可能な建物の制震構造を提供する。
【解決手段】多層構造の建物の制震構造Ａであって、建物の一部または全ての層の外周部６の大梁を、各層の床面１２ａの基準高さＨを挟んで上方と下方に跨るように設けたアウトリガートラス１１で構成し、このアウトリガートラス１１を上弦材１１ａあるいは下弦材１１ｂに制震ダンパー１３を備えて形成する。また、アウトリガートラス１１の制震ダンパー１３を建物の柱１０に接続する上弦材１１ａあるいは下弦材１１ｂの端部に設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばマンションやオフィスビルなどの多層構造の建物の制震構造に関する。

従来、マンションやオフィスビルなどの多層構造の建物（高層建物）には、鉄筋コンクリート製の耐震壁や鉄骨ブレースからなり地震時に作用した地震力の大部分を負担させるコア部を建物の内側に設け、外周部を鉄骨造として構築したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−４４１２０号公報

しかしながら、上記のように構築した建物１においては、例えば図５に示すように、特にコア部２が上層から下層（上階から下階）に連続して形成されている場合にコア部２の塔状比が大きくなり、また、地震時の変形を抑制するために制震ダンパー３を設置して制震架構とする場合に、建築計画上の制約から制震ダンパー３の配置がコア部２あるいはコア部２の周りに限定されることが多い。このため、非常に大きな地震力が作用した際には、コア部２あるいはその周りに設置した制震ダンパー３や対震要素（鉄骨ブレースなど）４の負担が大きくなり、コア部２の柱５や縁端部に大きな軸力が作用し、コア部２に大きな全体曲げが生じてしまう。

すなわち、図６に示すように、最下層の柱５には、圧縮側の極めて大きな鉛直応力が作用し、引張側の鉛直応力によって浮き上がりが生じるおそれがある。また、上層においては、全体曲げ変形が支配的となって、コア部２あるいはコア部２の周りに設置した制震ダンパー３あるいは対震要素の鉄骨ブレース４では変形を抑制することが困難になる。よって、非常に大きな地震力が作用することを考えると、地震力の大部分をコア部２のみで処理する制震構造には限界があった。なお、対震要素とは、例えば所定軸力を受けると塑性変形してエネルギー吸収機能を発揮する制震要素と、その制震要素が塑性変形しても弾性変形範囲に留まって耐力を発揮する耐震要素とを併せ持つものをいう。

一方、図５に示す外周部６の架構面６ａ内に、間柱ダンパー７（図７（ａ）参照）、方杖ダンパー８（図８（ａ）参照）、梁端ダンパーなどの制震ダンパー７、８を室内側からの眺望を阻害しないように設置し、地震時に架構の変形とともにこれら制震ダンパー７、８を変形させて地震力を吸収させることで（図７（ｂ）、図８（ｂ）参照）、すなわち外周部６にも地震力を負担させることによって、建物１全体の耐震性能を向上させることが考えられる。しかしながら、この場合においても、図９に示すように、地震力が作用した際に制震ダンパー（間柱ダンパー７）が設置されている梁９側の撓みの影響で、地震時層間変位に対して制震ダンパー７の変形寄与分（変形量）が小さくなってしまい、十分に制震効果が発揮されず、制震効率が悪いという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、多層構造の建物の制震性能を確実に向上させることが可能な建物の制震構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の建物の制震構造は、多層構造の建物の制震構造であって、前記建物の一部または全ての層の外周部の大梁が、各層の床面の基準高さを挟んで上方と下方に跨るように設けたアウトリガートラスで構成され、該アウトリガートラスが上弦材あるいは下弦材に制震ダンパーを備えて形成されていることを特徴とする。

この発明においては、建物の一部または全ての層（階）の外周部の大梁をアウトリガートラスで構成することにより、見かけの梁成が大きくなり、剛性を高めることが可能になる。そして、このように梁成が大きく、剛性が高いアウトリガートラスを設けることで、地震時の層間変位に対して、確実にアウトリガートラスの上弦材あるいは下弦材に具備された制震ダンパーの変形量（変形寄与分）を大きくすることができ、制震ダンパーの制震性能を確実に発揮させることが可能になる。これにより、制震ダンパーや対震要素をコア部のみに集中させた制震構造と比較し、アウトリガートラスの制震ダンパーで、すなわち外周部に設けた制震ダンパーで地震力を確実に負担することが可能になる。

また、このとき、アウトリガートラスを各層の床面の基準高さを挟んで上方と下方に跨るように設けることにより、このアウトリガートラスの梁成を適宜調整することで、すなわち上層に配される上弦材の位置や下層に配される下弦材の位置を適宜調整することで、上層や下層の室内からの眺望を阻害することなく、アウトリガートラスを設けることが可能になる。

また、本発明の建物の制震構造においては、前記制震ダンパーが前記建物の柱に接続する前記上弦材あるいは下弦材の端部に設けられていることが望ましい。

この発明においては、柱に接続する上弦材あるいは下弦材の端部に制震ダンパーを設けることによって、確実に柱に大きな軸力が作用することを防止できる。

さらに、本発明の建物の制震構造においては、前記アウトリガートラスが前記建物の外壁の外側に配設されていることがより望ましい。

この発明においては、アウトリガートラスを外壁の外側に配設することによって、アウトリガートラスにより各層の室内空間が干渉されることなく、室内環境を好適に維持して制震性能を向上させることが可能になる。

本発明の建物の制震構造によれば、外周部の大梁を、制震ダンパーを備えたアウトリガートラスで構成することによって、制震ダンパーや対震要素をコア部のみに集中させた制震構造と比較し、アウトリガートラスの制震ダンパーによっても地震力を確実に負担することが可能になり、確実に建物の制震性能を向上させることが可能になる。また、このとき、多くの制震ダンパーを分散配置させることが可能になり、制震効率を向上させることが可能になる。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る制震構造について説明する。

はじめに、本実施形態の建物１は、図５及び図６に示した建物と同様に、例えばマンションやオフィスビルなどの多層構造の建物であり、図１に示すように、外周部６が柱１０と梁（大梁）を一体化して形成され、この外周部６に対して内側に鉄筋コンクリート製の耐震壁や鉄骨ブレースなどからなるコア部２を設けて構築されている。また、コア部２あるいはコア部２の周りに制震ダンパー３や対震要素（鉄骨ブレースなど）４が設置されている。

そして、本実施形態においては、図１及び図２に示すように、建物１の一部または全ての層（階）の外周部６の大梁が、各層の床面１２ａの基準高さＨを挟んで上方と下方に跨るように設けたアウトリガートラス１１で構成されている。すなわち、外周部６には、柱１０に接続して上層に配された大梁を上弦材１１ａとし、柱１０に接続して下層に配された大梁を下弦材１１ｂとし、これら上弦材１１ａと下弦材１１ｂを斜材１１ｃで連結してなるアウトリガートラス１１が設置されている。なお、アウトリガートラス１１は、上弦材１１ａ、下弦材１１ｂ、斜材１１ｃに加えて、上下方向に延設されて上弦材１１ａと下弦材１１ｂを連結する間柱材を備えて構成されてもよい。

また、アウトリガートラス１１には、下弦材１１ｂに制震ダンパー１３が具備されており、制震ダンパー１３は、架構面６ａを形成する両柱１０に接続して下弦材１１ｂの両端部にそれぞれ設けられている。

さらに、本実施形態においては、図３に示すように、アウトリガートラス１１の梁成が適宜調整されて、すなわち上層に配される上弦材１１ａの位置や下層に配される下弦材１１ｂの位置が適宜調整されて、上層や下層の室内からの眺望を阻害することがない範囲内にアウトリガートラス１１が設置されている。

また、このように外周部６にアウトリガートラス１１を備えた本実施形態の建物１においては、図３に示すように、小梁１４が、柱１０に一端を接続し建物１の内側に延設した直交大梁１５に架け渡して設けられ、床板１２がこの小梁１４に支持されて設けられている。さらに、本実施形態では、アウトリガートラス１１の外側に外壁１６が設置されている。

そして、コア部２と、コア部２あるいはコア部２の周りに設置された制震ダンパー３や対震要素４と、制震ダンパー１３を備えたアウトリガートラス１１とが、本実施形態の建物の制震構造Ａを構成している。

上記のように構成した本実施形態の建物の制震構造Ａにおいては、建物１の一部または全ての層の外周部６の大梁をアウトリガートラス１１で構成することにより、この外周部６の大梁（アウトリガートラス１１）の梁成が大きくなり、剛性が高められている。このため、地震時に作用した地震力による層間変位に対して、アウトリガートラス１１の下弦材１１ｂに具備された制震ダンパー１３の変形量（変形寄与分）が大きくなる。これにより、アウトリガートラス１１の制震ダンパー１３の制震性能が確実に発揮されることになり、制震ダンパー３や対震要素４をコア部２のみに集中させた従来の制震構造と比較し、アウトリガートラス１１の制震ダンパー１３で地震力が確実に吸収されることになる。

また、このとき、柱１０に接続する下弦材１１ｂの端部に制震ダンパー１３が設けられていることによって、柱１０に大きな軸力が作用することが確実に防止される。

したがって、本実施形態の建物の制震構造Ａによれば、外周部６の大梁を、制震ダンパー１３を備えたアウトリガートラス１１で構成することによって、制震ダンパー３や対震要素４をコア部２のみに集中させた制震構造と比較し、アウトリガートラス１１の制震ダンパー１３によっても地震力を確実に負担することが可能になる。これにより、確実に建物１の制震性能を向上させることが可能になる。また、このようにアウトリガートラス１１に制震ダンパー１３を設けることによって、建物１のコア部２あるいはコア部２の周りのみならず、外周部６に多くの制震ダンパー１３を分散配置させることが可能になり、制震効率を向上させることが可能になる。

さらに、アウトリガートラス１１を各層の床面１２ａの基準高さＨを挟んで上方と下方に跨るように設けることにより、このアウトリガートラス１１の梁成を適宜調整することで、すなわち上層に配される上弦材１１ａの位置や下層に配される下弦材１１ｂの位置を適宜調整することで、上層や下層の室内からの眺望を阻害することなく、アウトリガートラス１１を設けて建物１の制震性能を向上させることが可能になる。

以上、本発明に係る建物の制震構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、アウトリガートラス１１の外側に外壁１６が設置されるものとしたが、図４に示すように、アウトリガートラス１１を外壁１６の外側に設けるようにしてもよい。この場合には、外壁１６に設置される窓ガラス表面と居住者との間を本実施形態よりも近づけることが可能になり、アウトリガートラス１１により各層の室内空間が干渉されることをなくし、室内環境を好適に維持して制震性能を向上させることが可能になる。

また、本実施形態では、アウトリガートラス１１の制震ダンパー１３が下弦材１１ｂの端部に設けられているものとしたが、上弦材１１ａの端部に設けてもよい。さらに、確実に制震性能を向上させることが可能であれば、上弦材１１ａや下弦材１１ｂの端部に設けることに限定する必要はない。

本発明の一実施形態に係る建物の制震構造を示す図である。 図１に示した建物の制震構造のアウトリガートラスを拡大した図である。 図２のＸ１−Ｘ１線矢視図である。 アウトリガートラスを外壁の外側に設置した本発明の一実施形態に係る建物の制震構造の変形例を示す図である。 コア部に制震ダンパーあるいは対震要素を設置した従来の建物の制震構造を示す図である。 コア部に制震ダンパーあるいは対震要素を設置した従来の建物の制震構造に地震力が作用した際のコア部の曲げ変形及び軸力の作用状態を示す図である。 従来の外周部の架構に間柱ダンパーを設置した状態を示す図である。 従来の外周部の架構に方杖ダンパーを設置した状態を示す図である。 従来の外周部の架構に設置した間柱ダンパーの地震時の変形の状態を示す図である。

符号の説明

１ 建物
２ コア部
３ コア部の制震ダンパー
４ コア部の対震要素
５ コア部の柱
６ 外周部
６ａ 架構面
７ 間柱ダンパー
８ 方杖ダンパー
９ 外周部の梁（大梁）
１０ 外周部の柱
１１ アウトリガートラス
１１ａ 上弦材
１１ｂ 下弦材
１１ｃ 斜材
１２ 床板
１２ａ 床面
１３ アウトリガートラスの制震ダンパー
１４ 小梁
１５ 直交大梁
１６ 外壁
Ａ 建物の制震構造
Ｈ 基準高さ

Claims (3)

1. 多層構造の建物の制震構造であって、
   前記建物の一部または全ての層の外周部の大梁が、各層の床面の基準高さを挟んで上方と下方に跨るように設けたアウトリガートラスで構成され、
   該アウトリガートラスが上弦材あるいは下弦材に制震ダンパーを備えて形成されていることを特徴とする建物の制震構造。
2. 請求項１記載の建物の制震構造において、
   前記制震ダンパーが前記建物の柱に接続する前記上弦材あるいは下弦材の端部に設けられていることを特徴とする建物の制震構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の建物の制震構造において、
   前記アウトリガートラスが前記建物の外壁の外側に配設されていることを特徴とする建物の制震構造。

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