JP2023160727A - Base-isolated structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、免震構造物に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure.
従来、例えば住宅とオフィスとを重層した200m級の超高層免震構造物について、地震力を低減するために、特許文献1に示すような中間層免震構造を採用している。このような中間層免震構造は、中間免震層上の上部架構と一体となったコア部の下部を免震化したコア側免震層が設けられ、コア部の外周に配置される外周架構の下部もコア側免震層に支持させた構造であり、コア側免震層が大きく変形して効率的にエネルギーを吸収し、高い応答低減効果を得るものである。 BACKGROUND ART Conventionally, in order to reduce seismic force, an intermediate layer seismic isolation structure as shown in Patent Document 1 has been adopted for, for example, a 200 m class super high-rise seismic isolation structure in which a house and an office are layered. In such an intermediate layer seismic isolation structure, a core-side seismic isolation layer is provided that seismically isolates the lower part of the core part that is integrated with the upper frame on the intermediate seismic isolation layer, and the outer periphery placed around the outer periphery of the core part The lower part of the frame is also supported by the core-side seismic isolation layer, and the core-side seismic isolation layer deforms greatly to efficiently absorb energy and obtain a high response reduction effect.
しかしながら、従来の200m級の超高層構造物において中間層免震構造を採用した場合における風荷重の対策として、風ロックダンパー、鋼材ダンパー、耐風シアピンなどを外周架構とコア部との間に配置することが知られている。例えば、風ロックダンパーでは、通常時はロックをオフにして免震用ダンパーとして機能させ、強風時にはロックしてダンパー機能をロックすることで、強風時における建物の居住性を向上させている。このように、従来の中間層免震構造の建物は、風荷重の対策が必要となり、過大な構造になるという問題があった。 However, as a countermeasure against wind loads when an intermediate layer seismic isolation structure is adopted in a conventional 200m-class superhigh-rise structure, wind lock dampers, steel dampers, wind-resistant shear pins, etc. are placed between the outer frame and the core. It is known. For example, with wind lock dampers, the lock is turned off during normal times and functions as a seismic isolation damper, and the damper function is locked during strong winds, improving the livability of buildings during strong winds. As described above, conventional mid-layer seismic isolation structures require measures against wind loads, resulting in an oversized structure.
また、従来の中間層免震構造では、免震層を貫通するエレベータの一般的な構造として吊りエレベータ方式や免震エレベータ方式が採用されている。吊りエレベータ方式を中間免震構造物に採用する場合には、低層架構における免震層から下方に延びるエレベータを収容する部分の吊り架構長が大きくなる。すなわち、平面視してエレベータの水平方向の変形を許容するクリアランスを確保することが構造上、難しくなっている。そのため、免震層が高い位置にあり吊りエレベータの架構長さが長くなる場合、免震エレベータ方式が採用されることが多い。一方、免震エレベータ方式では、一年再現風や震度3程度の頻発地震における変形によってエレベータを停止させないように設定される通常時の変形制限と、エレベータレールの追従限界や補修限界から設定される地震時の変形制限と、がある。このようにエレベータに変形制限が設定され、免震層を硬くして建物の変形を小さく抑えるという構造的対策が施されることから、免震効果を最大化して地震力を低減することができないという問題があり、その点で改善の余地があった。
また、免震層上部の高さが150mを超える場合には、免震層のロック機構が過大となり、結果として免震層の剛性が大きくなり、地震に対する低減効果が損なわれていた。
Furthermore, in the conventional intermediate layer seismic isolation structure, a suspension elevator system or a seismic isolation elevator system is adopted as a general structure of the elevator that penetrates the seismic isolation layer. When the suspension elevator system is adopted for an intermediate seismic isolation structure, the length of the suspension structure of the portion of the low-rise frame that extends downward from the seismic isolation layer and accommodates the elevator becomes large. That is, it is structurally difficult to secure a clearance that allows horizontal deformation of the elevator when viewed from above. Therefore, when the seismic isolation layer is located at a high position and the length of the suspension elevator frame is long, the seismic isolation elevator method is often adopted. On the other hand, in the seismic isolation elevator system, deformation limits are set in normal times to prevent the elevator from stopping due to deformation due to annual repeat winds or frequent earthquakes with a seismic intensity of 3, and limits are set based on the following limits and repair limits of the elevator rail. There are restrictions on deformation during earthquakes. In this way, deformation limits are set for elevators, and structural measures are taken to harden the seismic isolation layer and keep building deformation to a minimum, making it impossible to maximize the seismic isolation effect and reduce earthquake force. There was a problem, and there was room for improvement in that respect.
Further, when the height of the upper part of the seismic isolation layer exceeds 150 m, the locking mechanism of the seismic isolation layer becomes excessively large, and as a result, the rigidity of the seismic isolation layer becomes large, and the effect of reducing earthquakes is impaired.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、風対策に必要な設備を減少することができ、優れた免震効果を発揮して地震力の低減を図ることができる免震構造物を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and is a seismic isolation structure that can reduce the equipment required for wind countermeasures, exhibit excellent seismic isolation effects, and reduce seismic force. The purpose is to provide something.
上記目的を達成するため、本発明に係る免震構造物は、低層架構と、前記低層架構の上方に設けられる上部架構と、前記低層架構及び前記上部架構のそれぞれに対して構造的に一体に接続されたコア部と、前記コア部の外側に配置され、少なくとも前記コア部及び前記低層架構に対して切り離された外側架構と、前記外側架構と前記低層架構とを連結する下側免震層と、を備えたことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a seismic isolation structure according to the present invention includes a low-rise frame, an upper frame provided above the low-rise frame, and a structure that is structurally integrated with each of the low-rise frame and the upper frame. A connected core part, an outer frame arranged outside the core part and separated from at least the core part and the low-rise frame, and a lower seismic isolation layer connecting the outer frame and the low-rise frame. It is characterized by the following.
本発明による免震構造物では、コア部の外側に配置される外側架構のみが免震構造となり、コア部が上部架構および低層架構に一体的に接続される。すなわち、低層架構と接続するコア部が風外力の一部を負担し、免震層を介することなく風外力を低層架構に伝達するため、下側免震層に作用する風外力を低減することができ、外側架構とコア部との間に設けられる下側免震層の風荷重の対策に必要な設備を軽減できる。 In the seismic isolation structure according to the present invention, only the outer frame arranged outside the core part has a seismic isolation structure, and the core part is integrally connected to the upper frame and the lower frame. In other words, the core section that connects to the lower structure bears part of the external wind force and transmits the external wind force to the lower structure without going through the seismic isolation layer, reducing the external wind force that acts on the lower seismic isolation layer. This reduces the equipment required to counter wind loads on the lower seismic isolation layer provided between the outer frame and the core.
また、本発明によれば、コア部が低層架構及び上部架構のそれぞれに対して構造的に一体に接続されているので、エレベータの変形制限を設定する必要がなくなり、従来のように免震層を硬くして建物の変形を小さく抑えるためのエレベータにおける構造的対策(例えば、上部架構及び低層架構を貫通するエレベータの一年再現風や震度3程度の頻発地震における停止に伴う構造的対策)が不要になることから、免震効果の最大化を図ることができる。そのため、免震層上部の高さが例えば200mを超えるような建物において、免震構造を実現でき、地震力の低減を図ることができる。
さらに、本発明では、外側架構と低層架構の構造種別が異なる架構の平面共存を容易に行うことができる。例えば、外側架構を住宅とした鉄筋コンクリート造とし、コア部を鉄骨造とすることができる。
Furthermore, according to the present invention, since the core part is structurally connected integrally to each of the lower-rise frame and the upper frame, there is no need to set deformation limits for the elevator, and it is no longer necessary to set restrictions on deformation of the elevator. Structural measures for elevators to harden the structure and keep building deformation to a minimum (for example, structural measures to prevent elevators from stopping due to annual repeat winds that penetrate the upper and lower structures or frequent earthquakes with a seismic intensity of about 3) Since this is no longer necessary, the seismic isolation effect can be maximized. Therefore, in a building in which the height of the upper part of the seismic isolation layer exceeds, for example, 200 m, a seismic isolation structure can be realized and seismic force can be reduced.
Further, according to the present invention, it is possible to easily coexist the outer frame and the lower frame with different structural types on a plane. For example, the outer frame can be a reinforced concrete structure used as a house, and the core part can be a steel frame structure.
また、本発明に係る免震構造物は、前記外側架構の上部は、前記上部架構に対して切り離されて設けられ、前記外側架構と前記上部架構とを連結する上側免震層が設けられていることを特徴としてもよい。 Further, in the seismic isolation structure according to the present invention, the upper part of the outer frame is provided separately from the upper frame, and an upper seismic isolation layer is provided that connects the outer frame and the upper frame. It may also be characterized by the presence of
本発明では、外側架構の上部が上部架構に対して独立した状態で切り離されて設けられ、かつ外側架構と上部架構とを連結する上側免震層が設けられているため、より優れた免震効果が得られる。本発明の免震構造物では、下側免震層から上側免震層まで十分な高さを確保できるので、コア部をしなやかに変形させることができる。そのため、外側架構の下側免震層及び上側免震層の変形を阻害させることなく、外側架構のみを免震構造としているが構造物全体が免震建物と同等の変形性能を有する架構となる。
また、本発明の免震構造物によれば、下側免震層及び上側免震層を有する複層免震構造としたことで、固有周期の超長周期化を実現することができる。
しかも、本実施形態では、外側架構が、低層架構、上部架構及びコア部に対して切り離されて独立した構造であるので、双方の構造種別が異なる場合であっても構造切り替え構造が不要になる利点がある。
In the present invention, the upper part of the outer frame is provided independently and separated from the upper frame, and an upper seismic isolation layer is provided that connects the outer frame and the upper frame, resulting in better seismic isolation. Effects can be obtained. In the seismic isolation structure of the present invention, since sufficient height can be ensured from the lower seismic isolation layer to the upper seismic isolation layer, the core portion can be flexibly deformed. Therefore, without hindering the deformation of the lower and upper seismic isolation layers of the outer frame, only the outer frame has a seismic isolation structure, but the entire structure has the same deformation performance as a seismically isolated building. .
Further, according to the seismic isolation structure of the present invention, a multilayer seismic isolation structure having a lower seismic isolation layer and an upper seismic isolation layer makes it possible to realize an ultra-long natural period.
Moreover, in this embodiment, since the outer frame is separated from and independent of the lower frame, upper frame, and core part, a structure switching structure is not required even if the structure types of both are different. There are advantages.
また、本発明に係る免震構造物は、前記外側架構の上部は、前記上部架構の下端部に対して構造的に一体に接続され、前記外側架構には、前記低層架構と連結する前記下側免震層のみが設けられていることを特徴としてもよい。 Further, in the seismic isolation structure according to the present invention, an upper part of the outer frame is structurally integrally connected to a lower end part of the upper frame, and the outer frame has a lower part connected to the lower frame. It may be characterized in that only the side seismic isolation layer is provided.
本発明では、上述した免震効果が得られる。また、本発明では、外側架構と上部架構とを連結する上記上側免震層が不要になるので、上側免震層および下側免震層の両方を備えた構造に比べて免震装置の設置数を少なくすることができる。 In the present invention, the seismic isolation effect described above can be obtained. In addition, in the present invention, since the above-mentioned upper seismic isolation layer that connects the outer frame and the upper frame is not required, installation of a seismic isolation device is required compared to a structure that includes both an upper seismic isolation layer and a lower seismic isolation layer. The number can be reduced.
また、本発明に係る免震構造物は、前記コア部と前記外側架構との間には、水平方向の相対変位を許容するクリアランスが設けられ、前記コア部と前記外側架構とを水平方向に相対移動可能に連結する可動連結部が設けられていることを特徴としてもよい。 Further, in the seismic isolation structure according to the present invention, a clearance is provided between the core portion and the outer frame to allow relative displacement in the horizontal direction, and the core portion and the outer frame are moved in the horizontal direction. The device may be characterized by being provided with a movable connecting portion that connects so as to be relatively movable.
また、本発明に係る免震構造物は、前記コア部、前記低層架構及び前記上部架構と、前記外側架構とは、構造種別が異なることを特徴としてもよい。 Moreover, the seismic isolation structure according to the present invention may be characterized in that the core part, the low-rise frame, the upper frame, and the outer frame have different structural types.
また、本発明に係る免震構造物は、前記外側架構は、前記コア部の周囲全周に設けられていることを特徴としてもよい。 Moreover, the seismic isolation structure according to the present invention may be characterized in that the outer frame is provided all around the core portion.
本発明では、外側架構がコア部を囲繞するように配置されるため、建築計画の自由度を広げることができる。 In the present invention, since the outer frame is arranged so as to surround the core part, the degree of freedom in architectural planning can be increased.
また、本発明に係る免震構造物は、前記コア部には制振部材が設けられていてもよい。 Further, in the seismic isolation structure according to the present invention, a vibration damping member may be provided in the core portion.
本発明では、コア部は居室ではないため、例えばオイルダンパーなどの制振部材を連続して各階に設置したり、階を跨いで多数配置したりすることができる。また、コア部は地震時や強風時にしなやかに大きく変形するため、免震化された外側架構に設置するよりも効率的にエネルギー吸収が行え、地震時応答変形および風荷重時応答変形をさらに低減させることができる。 In the present invention, since the core part is not a living room, for example, vibration damping members such as oil dampers can be successively installed on each floor, or a large number can be arranged across floors. In addition, since the core section flexibly deforms greatly during earthquakes and strong winds, it can absorb energy more efficiently than when installed on a base-isolated outer frame, further reducing deformation in response to earthquakes and deformation in response to wind loads. can be done.
本発明の免震構造物によれば、風対策に必要な設備を減少することができ、優れた免震効果を発揮して地震力の低減を図ることができる。 According to the seismic isolation structure of the present invention, it is possible to reduce the equipment required for wind countermeasures, exhibit excellent seismic isolation effects, and reduce seismic force.
以下、本発明の実施形態による免震構造物について、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a seismic isolation structure according to an embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
(第1実施形態)
図1に示すように、本第1実施形態の免震構造物100は、例えば住宅とオフィスとを重層した250mを超える建物であって、さらに免震層(本実施形態では、後述する下側免震層21)より上部の高さが200mを超える建物に適用されている。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, the
免震構造物100は、低層架構11と、上部架構12と、コア部13と、外周架構14(外側架構)と、を備える。免震構造物100は、平面視して長方形状をなしている。ここで、図1の符号GLは、グランドレベルを示している。
The
低層架構11は、地下から地上にかけて設置された地下部を含む低層階部分であり、基礎上に設置されている。上部架構12は、低層架構11の上方に設けられる。本実施形態では、上部架構12には例えばオフィススペースが配置され、低層架構11には例えば商業施設やオフィスが配置されている。
The low-
コア部13は、平面視して建物中央において、低層架構11と上部架構12との間に配置され、それぞれに対して構造的に一体に接続されている。すなわち、コア部13、低層架構11及び上部架構12は、鉄骨造からなり、一体構造となっている。コア部13は、図2(b)に示すように、平面視して長方形状をなしている。
The
コア部13には、図2(a)~(c)に示すように、上部架構12および低層架構11に繋がるエレベータ15が設けられている。エレベータ15は、コア部13を上下方向に貫通するとともに、低層架構11と上部架構12の内側に連続的に延ばされている。エレベータ15は、シャフト内に設けられる。シャフトには、エレベータ15の他に、例えば給排水設備、空調設備、電気設備等の部材が配置されている。
なお、コア部13の平面視形状としては、本実施形態のように長方形状であることに限定されることはなく、正方形状、円形状など他の形状を採用することも可能である。
The
Note that the shape of the
外周架構14は、コア部13の外周側を囲むように配置され、コア部13、低層架構11及び上部架構12に対して切り離されて構造的に独立している。すなわち、外周架構14は、コア部13に対して水平方向に離間して配置され、低層架構11及び上部架構12に対して上下方向に離間して配置されている。
The outer
外周架構14は、コア部13の周囲全周に設けられている。外周架構14は、鉄筋コンクリート造であり、例えば住居スペースとなる住宅が配置される。すなわち、外周架構14は、鉄骨造からなるコア部13、低層架構11及び上部架構12とは構造種別が異なる。
The outer
コア部13と外周架構14との間には、水平方向の相対変位を許容するクリアランスCが設けられている。コア部13と外周架構14との間には、コア部13と外周架構14とを水平方向に相対移動可能に連結する可動連結部16が設けられている。可動連結部16としては、例えばエキスパンジョンジョイント等を使用できる。
このようにコア部13と外周架構14とは異なる振動特性をもつことから、クリアランスCがコア部13と外周架構14との間に全周にわたって確保されているため、地震時にコア部13と外周架構14はそれぞれ独立して振動することが可能となる。
A clearance C is provided between the
Since the
免震構造物100は、外周架構14と低層架構11とを連結する下側免震層21と、外周架構14と上部架構12とを連結する上側免震層22と、が設けられている。下側免震層21および上側免震層22には、それぞれ複数の免震装置23を備えて構成されている。免震装置23としては、例えば積層ゴム、すべり支承、リニアスライダーのいずれかまたは複数を併用することができる。本実施形態では、下側免震層21の免震装置23の設置台数が上側免震層22の免震装置23の設置台数よりも多く配置されている。具体的には、下側免震層21では、側面視してコア側に配置される内側とその外側に二重に配置されている。上側免震層22では、外側のみに免震装置23が配置されている。
下側免震層21及び上側免震層22の高さは、例えば採用する免震装置23の種別、形状等の条件に合わせて任意に設定することができる。
The
The heights of the lower
次に、上述した免震構造物100の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態による免震構造物100では、コア部13の外周側に配置される外周架構14のみが免震構造となり、コア部13が上部架構12および低層架構11に一体的に接続される。すなわち、低層架構11と接続するコア部13が風外力の一部を負担し、免震層を介することなく風外力を低層架構11に伝達するため、下側免震層21に作用する風外力を低減することができ、外周架構14とコア部13との間に設けられる下側免震層21の風荷重の対策に必要な設備を軽減できる。
Next, the operation of the
As shown in FIG. 1, in the
また、本実施形態によれば、コア部13が低層架構11及び上部架構12のそれぞれに対して構造的に一体に接続されているので、エレベータ15の変形制限を設定する必要がなくなり、従来のように免震層を硬くして建物の変形を小さく抑えるためのエレベータ15における構造的対策(例えば、上部架構12及び低層架構11を貫通するエレベータ15の一年再現風や震度3程度の頻発地震における停止に伴う構造的対策)が不要になることから、免震効果の最大化を図ることができる。そのため、本実施形態では、免震層上部の高さが例えば200mを超えるような建物において、免震構造を実現でき、地震力の低減を図ることができる。
Furthermore, according to the present embodiment, since the
さらに、本実施形態では、外周架構14と低層架構11の構造種別が異なる架構の平面共存を容易に行うことができる。例えば、外周架構14を住宅とした鉄筋コンクリート造とし、コア部13を鉄骨造とすることができる。
Furthermore, in this embodiment, the outer
また、本実施形態による免震構造物100では、外周架構14の上部が上部架構12に対して独立した状態で切り離されて設けられ、かつ外周架構14と上部架構12とを連結する上側免震層22が設けられているため、より優れた免震効果が得られる。本実施形態では、下側免震層21から上側免震層22まで十分な高さを確保できるので、コア部13をしなやかに変形させることができる。そのため、外周架構14の下側免震層21及び上側免震層22の変形を阻害させることなく、外周架構14のみを免震構造としているが免震構造物100全体が免震建物と同等の変形性能を有する架構となる。
In addition, in the
また、本実施形態の免震構造物100によれば、下側免震層21及び上側免震層22を有する複層免震構造としたことで、固有周期の超長周期化を実現することができる。
Moreover, according to the
しかも、本実施形態では、外周架構14が、低層架構11、上部架構12及びコア部13に対して切り離されて独立した構造であるので、双方の構造種別が異なる場合であっても構造切り替え構造が不要になる利点がある。
Moreover, in this embodiment, the outer
また、本実施形態では、外周架構14がコア部13を囲繞するように配置されるため、建築計画の自由度を広げることができる。
Moreover, in this embodiment, the outer
上述のように本実施形態による免震構造物100では、風対策に必要な設備を減少することができ、優れた免震効果を発揮して地震力の低減を図ることができる。
As described above, the
次に、上述した実施形態による免震構造物100の効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。
Next, an example performed to prove the effects of the
(実施例)
図3(a)、(b)は、上述した本実施形態の免震構造物100の免震効果を確認した解析結果の一例を示している。
本実施例では、数値シミュレーション解析を使用して、上述した図1に示す免震構造物100と同等の解析モデルを作成し、この免震構造物100に対して地震荷重を付与し、免震構造物100における変形状態を確認した。解析モデルである免震構造物100は、低層架構11、上部架構12及びコア部13は一体化された鉄骨造であり、外周架構14は鉄筋コンクリート造である。外周架構14と低層架構11との間には、下側免震層21が設けられている。外周架構14と上部架構12との間には、上側免震層22が設けられている。免震構造物100は地上部の高さが255mである。地上部において、低層架構11の高さが39m、中間層のコア部13及び外周架構14の高さが124m、上部架構12の高さが92mである。
(Example)
FIGS. 3A and 3B show an example of an analysis result confirming the seismic isolation effect of the
In this example, numerical simulation analysis is used to create an analytical model equivalent to the
図3(a)は、コア部13の変形状態を示している。図3(b)は免震構造物100全体の変形状態を示している。
図3(a)に示すように、本実施例の解析の結果、下側免震層21から上側免震層22まで十分な高さを確保することができるので、コア部13がしなやかに変形されることがわかった。また、図3(b)に示すように、免震構造物100全体においても、外周架構14の変形を阻害することなく、免震建物と同等の変形性能を有する架構となることが確認できた。
FIG. 3(a) shows the deformed state of the
As shown in FIG. 3(a), as a result of the analysis of this example, it is possible to secure a sufficient height from the lower
(地震応答解析)
本地震応答解析では、部材系立体フレームモデルの弾塑性増分解析から作成した曲げせん断棒モデルを使用した。入力地震動は、告示波(神戸位相)を基礎底面の支点に入力して解析を行った。
(Earthquake response analysis)
In this seismic response analysis, we used a bending shear bar model created from an elastic-plastic incremental analysis of a three-dimensional frame model. The input seismic motion was analyzed by inputting the notification wave (Kobe phase) to the fulcrum at the bottom of the foundation.
解析に使用したモデルは、図5に示すモデル0、図6に示すモデル1、および図1に示す免震構造物100と同等の解析モデル(モデルA)である。
The models used in the analysis were
モデル0は、低層架構11とその上層との間に免震層21を設け、エレベータ15などのシャフトについても当該箇所に免震層を設けたモデルである。モデル0は、モデルAのコア部13と外周架構14に相当する箇所は一体化されている。モデル0は、外周架構14と上部架構12との間にモデルAのような免震層は設けられていない。
モデル1は、モデルAの低層架構11とコア部13との間にも免震層を設けたモデルである。また、モデル1は、コア部13における下側免震層21の位置において、コア部13にも免震層が介装されたモデルである。
Model 1 is a model in which a seismic isolation layer is also provided between the low-
地震応答解析から得た各階の最大応答加速度の高さ方向分布図を図7、図8に示す。
図7に、モデル0とモデル1との比較を示す。モデル0に対してモデル1は高層階での応答低減効果が顕著にみられる。頂部加速度で426(cm/sec2)から192(cm/sec2)に低減していることから、最大で約55%の大幅な応答低減効果が確認できる。これは、複層免震により高層階の高次モードが低減されたことと、建物全体として減衰性能が大幅に向上したことによる効果と考えられる。低層階については概ね同等の応答性状であり、モデル1の優位性を確認した。
Figures 7 and 8 show the height distribution of the maximum response acceleration of each floor obtained from the seismic response analysis.
FIG. 7 shows a comparison between
次に、図8に、モデル1とモデルAとの比較を示す。モデルAは、モデル1に対して基壇部分(低層架構11)の応答加速度が大幅に減少した。特に、免震層直下で735(cm/sec2)から496(cm/sec2)に低減しており、最大約33%の応答低減効果が確認できる。高層階については、モデルAとモデル1とで総じて同等の性能である。したがって、モデルAのようにコア底部が免震でなくても、居室部分の応答低減効果に影響がほとんどないことを確認した。また、モデルAは、基壇部分(低層架構11)についてはモデル1よりも改善する方向であると言える。モデルAの基壇部分の加速度低減は、コア部13が免震で無くなったことにより、基壇部分の最上階に固定度が生じ、むち振りのような応答増幅が見られなくなったことが理由であると考える。
Next, FIG. 8 shows a comparison between Model 1 and Model A. In Model A, the response acceleration of the platform portion (low-rise frame 11) was significantly reduced compared to Model 1. In particular, it is reduced from 735 (cm/sec 2 ) to 496 (cm/sec 2 ) directly under the seismic isolation layer, confirming a maximum response reduction effect of about 33%. Regarding the upper floors, Model A and Model 1 have generally the same performance. Therefore, it was confirmed that even if the bottom of the core is not seismically isolated as in Model A, there is almost no effect on the response reduction effect of the living room area. Furthermore, it can be said that model A is more improved than model 1 regarding the podium portion (low-rise frame 11). The reason for the reduction in acceleration of the pedestal part of model A is that the
(風応答解析)
次に、免震構造物の風応答性状について確認する。
本解析は、図1に示すモデルA、図6に示すモデル1、および図9に示す非免震の耐震架構モデルXの3モデルを対象とした。風荷重は矩形模型による風洞実験結果を元に設定する。風方向は、図10に示すように想定平面形状に対し、1階の層せん断力が最大となる風向280°を採用する。再現期間は500年とした。
(Wind response analysis)
Next, we will confirm the wind response characteristics of the base isolation structure.
This analysis targeted three models: model A shown in FIG. 1, model 1 shown in FIG. 6, and non-seismically isolated seismic frame model X shown in FIG. The wind load is set based on the results of a wind tunnel experiment using a rectangular model. As for the wind direction, a wind direction of 280° is adopted in which the first floor floor shear force is maximum with respect to the assumed planar shape, as shown in FIG. The recurrence period was set at 500 years.
解析結果を図11、図12に示す。図11、図12から以下のことが分かる。
モデルAは、モデル1と比較してシャフト下部(エレベータ15の下部)の風による変形が少ないため、変形防止装置が不要となる。また、モデルAは居室部の層間変形角が小さくなる。さらに、モデルAはモデルXと比較して第1層の層せん断力が約4%小さくなる。
The analysis results are shown in FIGS. 11 and 12. The following can be seen from FIGS. 11 and 12.
Model A does not require a deformation prevention device because the lower part of the shaft (lower part of the elevator 15) is less deformed by wind than Model 1. In addition, model A has a smaller interstory deformation angle in the living room area. Furthermore, model A has a layer shear force of the first layer that is approximately 4% smaller than model X.
免震層の有無により、シャフト部と居室部の負担せん断力が変化するが、上側免震層22より上層(上部架構12)や下側免震層21より下層(低層架構11)の応答は各モデルでほとんど差がないことが確認できる。 Depending on the presence or absence of a seismic isolation layer, the shear force borne by the shaft section and living room area will change, but the response of the layer above the upper seismic isolation layer 22 (upper frame 12) and the layer below the lower seismic isolation layer 21 (low-rise frame 11) will be It can be confirmed that there is almost no difference between each model.
本実施形態の免震構造物100(モデルA)は、大地震時に対して最大加速度が全フロアで約150(cm/sec2)以下を実現しており、高いレベルで地震応答制御を行い、加速度低減を実現できることが確認できた。また、風応答については,免震層の有無により各部の負担せん断力の増減は発生するものの,建物全体の風応答の変化は小さいことが確認できた。 The seismic isolation structure 100 (model A) of this embodiment achieves a maximum acceleration of approximately 150 (cm/sec 2 ) or less on all floors during a large earthquake, and performs earthquake response control at a high level. It was confirmed that acceleration reduction could be achieved. Regarding wind response, it was confirmed that although the shear force borne by each part increases or decreases depending on the presence or absence of a seismic isolation layer, the change in wind response of the entire building is small.
以上より、下側免震層が中間階に計画され、エレベーターシャフトが分断される課題がある場合や、高層化によりコア剛性の不足が懸念されるような場合に対して、免震構造物100(モデルA)は、建築計画を阻害せずに高い応答制御性能を獲得することができる。本実施形態によれば、建築計画に柔軟に対応でき、コストパフォーマンスや実現性の高い免震構造物を計画することができる。 From the above, the seismic isolation structures 100 (Model A) can obtain high response control performance without interfering with architectural planning. According to this embodiment, it is possible to flexibly respond to architectural plans and plan a seismic isolation structure with high cost performance and high feasibility.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態による免震構造物100Aについて、図4に基づいて説明する。
第2実施形態による免震構造物100Aは、上述した第1実施形態の上側免震層22(図1参照)が省略された構造である。すなわち、免震構造物100Aは、外周架構14の上面14a(上部)が上部架構12の下端部12aに対して構造的に一体に接続されている。外周架構14には、低層架構11と連結する下側免震層21のみが設けられている。外周架構14は、コア部13との間で水平方向にクリアランスCをあけて配置され、低層架構11との間にも上下方向に離間している。
(Second embodiment)
Next, a
A
第2実施形態では、上述した第1実施形態と同様の免震効果が得られる。
また、本第2実施形態では、外周架構14と上部架構12とを連結する上側免震層22(図1参照)が不要になるので、上側免震層22および下側免震層21の両方を備えた構造に比べて免震装置23の設置台数を少なくすることができる。
In the second embodiment, the same seismic isolation effect as in the first embodiment described above can be obtained.
Furthermore, in the second embodiment, since the upper seismic isolation layer 22 (see FIG. 1) that connects the outer
以上、本発明による免震構造物の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施の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。 Although the embodiments of the seismic isolation structure according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit thereof.
例えば、上述した実施の形態の免震構造物100、100Aの各架構の高さ、面積、平面形状、クリアランスCの寸法等の構成は適宜設定することができる。
For example, configurations such as the height, area, planar shape, and dimension of the clearance C of each frame of the
また、本実施形態では、コア部13と外周架構14との間に設けられる水平方向の相対変位を許容するクリアランスCにおいて、コア部13と外周架構14とを水平方向に相対移動可能に連結する可動連結部16を設けた構成としているが、可動連結部16を設けることに限定されることはなく、また可動連結部16の構成は、任意に設定することができる。
Further, in this embodiment, the
また、本実施形態では、コア部13、低層架構11及び上部架構12が鉄骨造であり、外周架構14が鉄筋コンクリート造でそれぞれの構造種別が異なっている例を採用しているが、それぞれが同じ構造であってもかまわない。
In addition, in this embodiment, an example is adopted in which the
さらに、本実施形態では、外周架構14がコア部13の周囲全周に設けられているが、全周であることに限定されることはない。すなわち、外側架構の一例である外周架構14は、コア部13の周囲の周方向の一部に設けられていてもよいし、周方向に分割されていてもよい。また、外周架構のコア部に対する位置は、上記実施形態のようにコア部13の外周側で周方向に外側架構が配置されていることに制限されることはない。つまり、外側架構は、水平方向でコア部を向くようにコア部の外側に配置されていればよい。例えば、コア部が左右方向の一方に配置され、外側架構が左右方向の他方に配置され、コア部と外側架構とが横並びに配置される構造であってもよい。
Further, in this embodiment, the outer
また、本実施形態の免震構造物のコア部13にオイルダンパーなどの制振部材を設けてもよい。居室ではないコア部には、例えばオイルダンパーなどの制振部材を連続して各階に設置したり、階を跨いで多数配置したりすることができる。また、コア部は地震時や強風時にしなやかに大きく変形するため、免震化された外側架構に設置するよりも効率的にエネルギー吸収が行え、地震時応答変形および風荷重時応答変形をさらに低減させることができる。
Furthermore, a damping member such as an oil damper may be provided in the
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。 In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with well-known components without departing from the spirit of the present invention.
100、100A 免震構造物
11 低層架構
12 上部架構
13 コア部
14 外周架構(外側架構)
15 エレベータ
16 可動連結部
21 下側免震層
22 上側免震層
23 免震装置
C クリアランス
100, 100A
15
Claims (7)
前記低層架構の上方に設けられる上部架構と、
前記低層架構及び前記上部架構のそれぞれに対して構造的に一体に接続されたコア部と、
前記コア部の外側に配置され、少なくとも前記コア部及び前記低層架構に対して切り離された外側架構と、
前記外側架構と前記低層架構とを連結する下側免震層と、
を備えたことを特徴とする免震構造物。 A low-rise structure,
an upper frame provided above the low-rise frame;
a core part structurally integrally connected to each of the lower frame and the upper frame;
an outer frame disposed outside the core part and separated from at least the core part and the low-rise frame;
a lower seismic isolation layer connecting the outer frame and the low-rise frame;
A seismic isolation structure characterized by being equipped with.
前記外側架構と前記上部架構とを連結する上側免震層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の免震構造物。 The upper part of the outer frame is provided separately from the upper frame,
The seismic isolation structure according to claim 1, further comprising an upper seismic isolation layer that connects the outer frame and the upper frame.
前記外側架構には、前記低層架構と連結する前記下側免震層のみが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の免震構造物。 an upper part of the outer frame is structurally integrally connected to a lower end of the upper frame;
The seismic isolation structure according to claim 1, wherein the outer frame is provided with only the lower seismic isolation layer that connects with the low-rise frame.
前記コア部と前記外側架構とを水平方向に相対移動可能に連結する可動連結部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の免震構造物。 A clearance is provided between the core portion and the outer frame to allow relative displacement in the horizontal direction,
The seismic isolation structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising a movable connecting portion that connects the core portion and the outer frame so as to be relatively movable in a horizontal direction.
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