JP7022515B2

JP7022515B2 - 制振建物

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Publication number: JP7022515B2
Application number: JP2017080040A
Authority: JP
Inventors: 真之介岡山; 安弘早部; 陽介福本; 恒二廣石
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2037-04-13
Also published as: JP2018178542A

Description

本発明は、制振部材が建物中間階に集中的に配置された制振建物に関する。

地震荷重に対して建物の安全性能を高めて、人命を保護するための構造形式としては、地震時に柱や梁の一部が降伏して地震エネルギーを吸収する耐震構造と、免震装置の上に建物を構築し、建物の固有周期を長くすることで建物に地震エネルギーを伝わりにくくする免震構造と、構造体である柱や梁より先に制振部材を降伏させることで、地震エネルギーを吸収させる制振構造がある。
例えば、耐震構造は、特別な装置を用いる必要がないため数多くの建物に採用されているが、大地震時に建物の一部にひび割れや破壊が起きることを予め許容した構造形式であるため、修復や建て替えが必要であった。
また、免震構造は、建物に作用する地震エネルギーを免震装置に集中的に吸収させる構造である。免震装置の上部側に設ける建物の柱梁架構については、地震時に一部が降伏することを前提とするものではないので、細径の柱や梁が実現可能であった。例えば、特許文献１には、第１構造体を支持する第１免震層と、第１構造体上に設けられ、第２構造体を支持する第２免震層とを備える免震建物が開示されている。しかし、免震建物の場合、居住空間とは異なる階層に免震層を設ける必要があるため、建物が免震層の上階と下階とに分断されてしまい、吹き抜け空間が設けられる建物には不向きである。
また、制振構造は、当該階と上下階との間に制振部材（ダンパー、壁、ブレース）を配置して、柱梁架構より先に制振部材を降伏させて地震エネルギーを吸収させるものである。柔構造である超高層建物では、層間変形量が大きいために制振部材が有効であり、制振構造が数多く採用されてきた。特に、高層建物の場合、コア部を構成する柱梁構面部分に複数階に亘ってダンパー付きブレースを設けて、ダンパーの変形により地震エネルギーを吸収させる各階設置型ダンパー方式の制振構造が採用される場合がある。例えば、特許文献２には、所定階の水平剛性を所定階以外の他の階の水平剛性よりも小さくするとともに、当該階に粘性ダンパーを設けてエネルギー吸収率を高める制振建物（ソフトファーストストーリー建物）が開示されている。単一階のみ、または複数階に亘る所定階のみを柔構造としたソフトファーストストーリー建物の場合、地震発生時に建物が一方向側のみに大きく揺れる１次固有モードに対しては効率的であるものの、建物の上層階において多方向に複雑に変形する２次、３次固有モード応答に対しては、効果的に変形を集中させることが困難であった。

特開２０１６－２１６９０６号公報特許第４２９７２８２号公報

本発明は、吹き抜け空間または長スパン柱梁架構を備えた中高層建物に用いる制振構造として、少ない制振装置数であっても、建物の応答変形量を抑制することができる高い制振性を備えた制振建物を提供することを課題とする。

本発明者らは、水平剛性の低い集中制振層を高さ方向に間隔をあけて複数設けることで、１次固有モードだけではなく、２次、３次固有モードに対しても建物の応答変形量を低減できる点に着眼し、本発明の制振建物に至った。
前記課題を解決するために、第一の発明の制振建物は、複数の集中制振層が高さ方向に間隔をあけて設けられた制振建物であって、下層階側の下段集中制振層と上層階側の上段集中制振層との間、及び前記上段集中制振層の上層階には、当該上段集中制振層及び前記下段集中制振層より水平剛性が高められた一般層が形成されており、前記一般層は、鉄骨柱と鉄骨造の梁とブレースとにより形成されたブレース構造であり、前記集中制振層には、吹き抜け空間を囲む吹抜け柱梁構面、及び／または、柱間距離が上下階の柱間距離よりも長い長スパン柱梁構面が設けられており、前記吹抜け柱梁構面及び／または前記長スパン柱梁構面は、鉄骨柱と鉄骨造の梁とが剛結合されたラーメン構造により構成されていて、エネルギー吸収装置が設置されており、前記集中制振層は、単層階及び／または連続した複層階にて形成され、前記下段集中制振層の水平剛性が、前記上段集中制振層の水平剛性よりも小さく、前記下段集中制振層及び前記上段集中制振層を設けることで、単一層のみに前記集中制振層を設ける場合に比べて、１次固有周期が長期化されていることを特徴としている。
かかる制振建物によれば、地震発生時等に生じる建物の変形を、集中制振層に集中させることで、他の階に生じる応答変形量、及び揺れの応答加速度を低減し、建物の構造安全性能を確保することができる。また、当該制振建物によれば、少ない制振装置により建物の変形を集中制振層に吸収させることができる。
また、エネルギー吸収装置が設けられた集中制振層を複数段備えているため、地震発生時に生じる１次固有モード（大きく揺れる方向を示す振動形態）だけではなく、２次固有モード、３次固有モードであっても、他の階に生じる建物の応答変形量を低減することができる。よって、結果として、建物の最上階での応答変形量を抑制できる。
なお、吹き抜け空間または長スパン柱梁架構を有する建物は、柱梁架構が略均等に配置された建物に比べて、水平方向の剛性が小さくなることが多いため、柱の高剛性化や柱梁架構内に耐震壁を設置するなどして水平剛性を増大させるのが一般的である。一方、本発明の制振建物によれば、複数階に跨って集中的に制振部材を設置することで、地震エネルギーを効率的に吸収できるため、従来の建物のように、柱の高剛性化や耐震壁の増設を行うことで水平剛性を増大させて地震荷重にせん断抵抗させる必要がない。

第二の発明の制振建物では、前記集中制振層は、単層階及び/または連続した複層階にて形成され、前記下段集中制振層の水平剛性が、前記上段集中制振層の水平剛性よりも小さいことを特徴とする。
かかる制振建物によれば、上述の作用効果に加えて、集中制振層の水平剛性が、当該集中制振層の上下階の水平剛性より小さいことで、集中制振層に応答変形を集中させて大変形を生じさせることができる。よって、本発明の制振建物では、各階設置型ダンパー方式にて地震エネルギーを吸収させる場合に比べて、集中制振層に配置されたエネルギー吸収装置によって効率的に地震エネルギーを吸収することができる。
また、第三の発明の制振建物では、前記エネルギー吸収装置は、ブレースの上部両側に複数段配設されていることを特徴とする。
かかる制振建物によれば、上述の作用効果に加えて、ブレース上端部の左右両側にエネルギー吸収装置を多段配置することで、特殊な大口径サイズの制振装置を使用しなくても、比較的小口径サイズの制振装置であっても高い減衰性能を確保することができる。また、比較的小口径サイズの制振装置を使用すれば、制振装置を居室側に突出させることなく、柱梁架構の架構厚さ内に収めることができるために、建物内における居住空間の配置計画上の自由度を確保できる。

本発明の制振建物によれば、吹き抜け空間または長スパン柱梁架構を備えた中高層建物に用いる制振構造として、少ない制振装置数によって建物の応答変形量を抑制し、高い制振性を確保することができる。

第一実施形態に係る制振建物の説明図であり、（ａ）は制振建物の軸組図、（ｂ）は制振建物における下段集中制振層のＡ－Ａ平断面図、（ｃ）制振建物における上段集中制振層のＢ－Ｂ平断面図である。図１に示す制振建物の下段集中制振層２の柱梁構面を示す部分拡大図である。図１に示す制振建物の上段集中制振層３の柱梁構面を示す部分拡大図である。第一実施形態の変形例による制振建物の説明図であり、（ａ）は制振建物の軸組図、（ｂ）制振建物における下段集中制振層の平断面図である。解析結果による固有モード図の比較であり、（ａ）実施例（２重集中制振建物）の固有モード図、（ｂ）比較例（単一層のみ集中制振建物）の固有モード図である。実施例と比較例による解析結果の比較であり、（ａ）建物階数と層間変形角の関係、（ｂ）建物階数と層せん断力係数の関係である。第二実施形態に係る制振建物の説明図であり、（ａ）は制振建物の軸組図、（ｂ）は制振建物における上段集中制振層のＦ－Ｆ平断面図である。図７に示す制振建物の上段集中制振層３の柱梁構面を示す部分拡大図である。第三の実施形態に係る制振建物の軸組図である。第四の実施形態に係る制振建物の軸組図である。

本発明は、中高層建物の中間階に、複数の水平剛性の低い集中制振層を設けることで、１次固有モードの固有周期を長周期化するとともに、２次、３次固有モードに対しても建物の応答変形量を低減できる制振建物である。
具体的には、第一実施形態は、吹き抜け空間を囲む１階～２階に至る柱梁構面内と、吹き抜け空間の上層階側の柱梁構面内に、其々エネルギー吸収装置が設けられた２重に集中制振層を備えた制振建物である（図１～図３）。その第一実施形態の変形例（図４）は、吹き抜け空間が建物外周面に接して設けられる点が、第一実施形態と異なる。
また、第二実施形態の制振建物（図７、図８）では、吹き抜け空間の上層階側の長スパン柱梁構面内にエネルギー吸収装置が設置される点が、第一実施形態と異なる。
第三実施形態の制振建物（図９）は、中高層建物の内部側に、当該中高層建物と分断された新たな低層建物があり、その低層建物の上面に下層階側のエネルギー吸収装置が設置されるとともに、中高層建物の上層階側の柱梁構面内にエネルギー吸収装置が設置される点が、第一、第二実施形態と異なる。第四実施形態の制振建物（図１０）は、中高層建物の上層階側の長スパン柱梁構面内にエネルギー吸収装置が設置される点が、第一、第二、第三実施形態と異なる。
以下、添付図面を参照して、本発明による制振建物の各構成と、制振性能に関する検証解析結果について、説明する。

＜第一実施形態＞
第一実施形態の制振建物１は、図１（ａ）～（ｃ）に示すように、建物下部に吹き抜け空間１１を有する高層建物である。
図１（ａ）は制振建物１の軸組図（図１（ｂ）および（ｃ）のＣ－Ｃ面）であり、図１（ｂ）は（ａ）の制振建物１における下段集中制振層２のＡ－Ａ平断面図で、図１（ｃ）は（ａ）の制振建物における上段集中制振層３のＢ－Ｂ平断面図である。本実施形態の吹き抜け空間１１は、２階（１階の床から２階の天井）分の高さを有しているが、複数階分の高さを有していれば吹き抜け空間１１の高さ（階層数）は限定されるものではない。吹き抜け空間１１は、図１（ｂ）に示すように、制振建物１の平面中央部に形成されている。また、吹き抜け空間１１は、必ずしも下層階部分に形成する必要はなく、中層階や上層階に設けてもよい。
図１（ａ）に示すように、制振建物１には、２段の集中制振層２，３が上下に間隔をあけて設けられている。上下２段の集中制振層２，３のうち、下側に配設された下段集中制振層２は、吹き抜け空間１１に対応する階層部分（１階～２階部分）に形成されている。一方、上側に配設された上段集中制振層３は、５階部分に形成されている。なお、下段集中制振層２および上段集中制振層３が配設される階は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
下段集中制振層２と上段集中制振層３との間、および、上段集中制振層３よりも上層階には、一般層４が形成されている。一般層４は、鉄骨柱４１と鉄骨造の大梁４２とにより形成された柱梁構面４３内に鉄骨造のブレース４４が配設されたブレース構造とする。ブレース４４の上端および下端は、柱と梁の角部または梁の中央部にそれぞれ剛結合されている。すなわち、一般層４は、水平力に対して、ブレース４４によって抵抗することで、水平剛性が高められた構造となっている。一方、集中制振層２，３は、一般層４よりも水平剛性が低くなるように形成されていて、地震発生時等に生じる建物の変形を吸収するように構成されている。なお、一般層４は、必ずしも鉄骨造である必要はない。

下段集中制振層２では、１階部分から２階部分に跨って配設された長柱２１が配設されている。図２に示すように、本実施形態の長柱２１は、鉄骨柱により構成されている。長柱２１の上端には、隣接する他の長柱２１との間に横架された梁２２が剛結合されている。すなわち、下段集中制振層２の柱梁構面２３は、いわゆるラーメン構造により構成されている。なお、下段集中制振層２は、必ずしも鉄骨造である必要はない。
吹き抜け空間１１を囲む柱梁構面２３では、隣り合う長柱２１同士の間に逆Ｖ字状のブレース２４が配設されている。ブレース２４は、一対のブレース部材２４１，２４１を逆Ｖ字状に組み合わせることにより形成されている。ブレース部材２４１の下端は、長柱２１の脚部に固定されており、ブレース部材２４１の上端は、他方のブレース部材２３１の上端と接合されている。ブレース２４の上端は、梁２２の下面に横移動可能に取り付けられている。ブレース２４の上端部の左右には、エネルギー吸収装置（ダンパー２５）がそれぞれ２段ずつ配設されている。ダンパー２５の一端は、ブレース２４の上端部（ブレース上端部２４２）に固定されていて、ダンパー２５の他端は、接合部材２５１を介して梁２２に固定されている。すなわち、ダンパー２５は、吹き抜け空間１１を囲む柱梁構面２３内に設けられている。なお、ダンパー２５の段数は限定されるものではなく、１段でもよいし、３段以上であってもよい。また、ダンパー２５の固定方法や配置は限定されるものではなく、例えば、長柱２１の側面に他端が固定されていてもよい。本実施形態の吹き抜け空間１１を囲む柱梁構面２３のうち、吹き抜け空間１１を挟んで対向する１対の柱梁構面２３ａには、ブレース２４に代えて接合梁２６が配設されている。接合梁２６は、２階と２階の床部分にそれぞれ配設されている。接合梁２６の両端は、長柱２１にピン接合されている。
また、下段集中制振層２では、図１（ｂ）に示すように、制振建物１の外周囲を囲う柱梁構面２３のうち、対向する１組の面（図１（ｂ）における左右の辺）に形成された柱梁構面２３に対して、吹き抜け空間１１を囲む柱梁構面２３と同様に、ブレース２４およびダンパー２５が配設されている。なお、ブレース２４およびダンパー２５が配設される柱梁構面２３の配置は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

上段集中制振層３では、図１（ａ）に示すように、柱３１と、柱３１同士の間に横架された梁３２とからなる柱梁構面３３が配設されている。柱梁構面３３は、柱３１と梁３２とが剛結合された、いわゆるラーメン構造により構成されている。本実施形態の柱梁構面３３は、鉄骨柱および鉄骨梁により構成されているが、上段集中制振層３は、必ずしも鉄骨造である必要はない。
上段集中制振層３の柱梁構面３３の一部（例えば、吹き抜け空間１１の延長線上に形成された柱梁構面３３）には、隣り合う柱３１同士の間に逆Ｖ字状のブレース３４が配設されている。ブレース３４は、図３に示すように、一対のブレース部材３４１，３４１を逆Ｖ字状に組み合わせることにより形成されている。ブレース部材３４１の下端は、柱３１の脚部に固定されていて、ブレース部材３４１の上端は、他方のブレース部材３４１の上端と接合されている。ブレース３４の上端は、梁３２の下面に横移動可能に取り付けられている。ブレース３４の上端部には、エネルギー吸収装置（ダンパー３５）が配設されている。ダンパー３５の一端は、ブレース３４の上端部（ブレース上端部３４２）に固定されており、ダンパー３５の他端は、取り付け部材３５１を介して梁３２に固定されている。本実施形態のダンパー３５は、ブレース３４と当該ブレース３４に隣接する一方（本実施形態では右側）の柱３１との間に横架されている。なお、ダンパー３５は、ブレース３４の左右に配設されていてもよい。また、ダンパー３５は、複数段配設されていてもよい。ブレース３４およびダンパー３５が設置される柱梁構面３３は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。

本実施形態の制振建物１によれば、地震発生時等に生じる変形を、下段集中制振層２および上段集中制振層３に集中させることで、他の階（一般層４）に生じる変形量を低減させることができる。その結果、建物全体の構造安全性能を確保することができる。また、制振建物１によれば、比較的少ない制振装置（ダンパー２５，３５およびブレース２４，３４）により変形を集中制振層２，３に吸収させることができる。
また、集中制振層２，３を上下に２段備えているため、地震発生時に生じる１次固有モード（大きく揺れる方向を示す振動形態）だけではなく、２次固有モードであっても、一般層４に生じる応答変形量を低減することができる。よって、結果として、制振建物１の最上階における応答変形量を抑制できる。
また、制振建物１は、集中制振層２，３によって地震エネルギーを効率的に吸収するため、水平剛性を増大させる必要がなく、経済的である。

＜第一実施形態の変形例＞
図４は、第一実施形態の変形例による制振建物の説明図であり、図４（ａ）は制振建物の軸組図（図４（ｂ）のＤ－Ｄ面）、図４（ｂ）は（ａ）の制振建物における下段集中制振層の平断面図である。
第一実施形態では、吹き抜け空間１１が制振建物１の平面中央部に形成されていたが、吹き抜け空間１１の配置は限定されるものではない。例えば、図４（ｂ）に示すように、制振建物１の外周面に面して吹き抜け空間１１が形成されていてもよい。
また、第一実施形態では、下段集中制振層２として、吹き抜け空間１１の高さに応じて、ブレース２４が１階から２階に跨って配設されているものとしたが（図１（ａ）参照）、図４（ａ）に示すように、各階にブレース２４およびダンパー２５を配設してもよい。

＜解析による制振性能の検証結果＞
以下、本実施形態の制振建物１を対象に、集中制振層を高さ方向に間隔をあけて２重に設けた２重集中制振建物モデル（実施例）と、単一層のみに集中制振層を設けた１重集中制振建物モデル（比較例）を用いて、建物の制振効果を確認するために、１次～３次固有モード形までの固有値解析と、多質点系振動解析を行った。
図５は、１次～３次固有モードに対する固有周期と振動モード形の比較図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例である。図６（ａ）は、建物階数と層間変形角の関係であり、図６（ｂ）は建物階数と層せん断力係数の関係である。
表１に、振動解析を行った解析モデルの諸元を示す。なお、表１に示す各階毎の等価曲げせん断剛性（水平剛性）は、柱や大梁等を線材置換した立体骨組みモデルを用いた荷重漸増解析結果による層せん断力～層間変形角の関係に基づき算出している。
表１に示すように、２重集中制振建物モデル（実施例）は、地上１０階、地下５階建ての建物で、１階～２階部分および５階～６階部分に、集中制振層２，３が設けられた多質点系振動モデルである。また、比較例は、実施例の建物を対象とした１～２階のみに集中制振層を形成された多質点系振動モデルである。
振動解析では、地上１０階建て建物を１１質点系モデルに置換し、代表的な観測地震波（Ｔａｆｔ、ＥＷ波）を入力地震波として、建物各階の層間変形角と、層せん断力係数を算出した。層間変形角とは、建物の各階ごとの水平変位を階高で除した値であり、原則として層間変形角を１/１００以内とするように設計されることが多い。また、地震時に建物の各階に作用す地震荷重（せん断力、または地震層せん断力）は、層せん断力係数に、その階より上層階側の鉛直荷重を乗じた値であり、層せん断力係数は、地震荷重を当該階より上層階側の鉛直荷重で除した値である。よって、層せん断力係数は、建物の上層階ほど大きく揺れるので、生じる加速度も上層階ほど大きくなるので上層階ほど大きくなる傾向であるが、制振効果が高められた建物では小さくなる。
実施例（２重集中制振建物モデル、１、２階、及び５、６階）、及び比較例（１重集中制振建物モデル、１、２階）による集中制振層の水平剛性は、集中制振層と非集中制振層を其々平均剛性モデルとして評価すると、非集中制振層に該当する建物階に比べて、２０％程度である。
具体的には、比較例（１重集中制振建物モデル、１、２階）の場合、集中制振層（１、２階）の平均水平剛性は３８０ｋＮ/ｍｍで、非集中制振層（３～１０階）の平均水平剛性は２６１３ｋＮ/ｍｍであり、非集中制振層に対する集中制振層の平均水平剛性比は、１５％程度である。
また、実施例（２重集中制振建物モデル、１、２階、及び５、６階）の場合、集中制振層（１、２階、及び５、６階）の平均水平剛性は４３０ｋＮ/ｍｍ、６０５ｋＮ/ｍｍで、非集中制振層（３、４階、及び７～１０階）の平均水平剛性は２２００ｋＮ/ｍｍであり、非集中制振層に対する集中制振層（１、２階、及び５、６階）の平均水平剛性比は、２０％程度と２８％程度である。
実施例（２重集中制振建物モデル）を直列バネ形式による４質点系の等価剛性モデルとして評価すると、集中制振層（図１の下段集中制振層２）：非集中制振層（図１の一般層４）：集中制振層（図１の上段集中制振層３）：非集中制振層（図１の一般層４）の等価剛性比は、０.４５：２.８２、０.６２：１.００となった。

図５（ａ）および（ｂ）に実施例と比較例の固有モード図（刺激関数図）、表２に実施例と比較例の固有周期を示す。
実施例（２重集中制振建物モデル）の１次固有周期は、表２に示すように、比較例（１重集中制振建物モデル）の２．００秒より長周期化されて、２.４１秒であった。また、実施例の２次固有周期は、１次固有周期と同様に、比較例（０．５６秒）より周期が長く、０.７６秒であった。
また、図５（ｂ）に示すように、比較例では、１次固有モードについては、集中制振層に変形が集中しているものの、２次固有モードでは、変形集中効果が低かった。一方、実施例では、図５（ａ）に示すように、１次固有モード、２次固有モード共に下段集中制振層２、上段集中制振層３に変形集中が現れた。したがって、本実施形態の制振建物１によれば、１次固有モード、２次固有モード共に効率的にエネルギーを吸収することが確認できた。また、２次固有モードまでを集中制振モードとすることで、３次固有モードの刺激関数を小さくすることにも成功しており、３次固有モード以上のモードの応答も低減可能であることが確認できる。

具体的には、固有値解析結果を用いて、表３に示すように、建物全層数に対する変形が集中している層数（変形集中層数）の割合を表わす変形集中層率と、建物全層数の層間変形量（絶対値）の和に対する集中制振層での層間変形量（絶対値）の割合を表わす変形集中率で、振動モード形を比較する。
固有モードの変形集中率を算出すると、表３に示すように、実施例では、１次固有モード、２次固有モード共に７３％であった。一方、比較例では、１次固有モードで５５％、２次固有モードで２９％であった。したがって、集中制振層を２段にすることで、集中制振層へより変形が集中することが確認できた。

図６（ａ）に実施例と比較例の層間変形角、図６（ｂ）に実施例と比較例の層せん断係数を示す。なお、実施例の層間変形角は、下段集中制振層２と上段集中制振層３とを一つの層とみなして算出している。図６（ａ）に示すように、実施例では、２か所において層間変形角が大きくなっていて、集中制振層が２重になっている。また、層間変形角の最大値は、比較例の最大値よりも小さくなった。また、図６（ｂ）に示すように、集中制振層を２段にすることで、頂部における層せん断係数が０．３４となり、比較例（０．５６）に比べて低減できることが確認できた。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の制振建物１は、図７（ａ）に示すように、建物下部（１階～２階部分）に吹き抜け空間１１を有しているとともに、建物中間階（５階部分）に大空間（大広間）１２を有する高層建物である。なお、大空間１２の広さは限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
図７（ａ）は制振建物の軸組図（図７（ｂ）のＥ－Ｅ面）、図７（ｂ）は（ａ）の制振建物における下段集中制振層の平断面図（図７（ａ）のＦ－Ｆ断面）である。
制振建物１には、２段の集中制振層２，３が上下に間隔をあけて設けられている。上下２段の集中制振層２，３のうち、下側に配設された下段集中制振層２は、吹き抜け空間１１を囲む階層部分（１階～２階部分）に形成されている。一方、上側に配設された上段集中制振層３は、大空間１２を有する５階部分に形成されている。なお、下段集中制振層２および上段集中制振層３が配設される階は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
下段集中制振層２と上段集中制振層３との間、および、上段集中制振層３よりも上層階には、一般層４が形成されている。なお、一般層４および下段集中制振層２の構成は、第一実施形態で示した内容と同様なため詳細な説明は省略する。

上段集中制振層３では、図７（ｂ）に示すように、大空間１２を挟んで対向する長スパン柱梁構面３６，３６が、大空間１２の角部に立設された柱３１と、柱３１同士の間に横架された長スパン梁３７により構成されている。長スパン柱梁構面３６は、図８に示すように、柱３１と長スパン梁３７とが剛結合された、いわゆるラーメン構造により構成されている。長スパン梁３７は、他の柱梁構面３３の梁３２の３スパン分の長さを有している。すなわち、長スパン柱梁構面３６は、上下階の柱間距離よりも長い柱間距離を有している。長スパン柱梁構面３６には、３つの逆Ｖ字状のブレース３４が並設されている。ブレース３４は、一対のブレース部材３４１，３４１を組み合わせることにより形成されている。ブレース部材３４１の下端は、床梁に固定されていて、ブレース部材３４１の上端は、他方のブレース部材３４１の上端と接合されている。ブレース３４の上端は、長スパン梁３７の下面に横移動可能に取り付けられている。ブレース３４の上端部（ブレース上端部３４２）には、エネルギー吸収装置（ダンパー３５）が配設されている。ダンパー３５は、ブレース３４と長スパン梁３７の下面に固定された取り付け部材３５１との間に横架されている。なお、ダンパー３５は、ブレース３４の左右に配設されていてもよい。また、ダンパー３５は、複数段配設されていてもよい。

本実施形態の制振建物１によれば、第一実施形態の制振建物１と同様の効果を得ることができる。
なお、第二実施形態では、長スパン柱梁構面３６内にブレース３４およびダンパー３５からなる制振装置を配設する場合について説明したが、図７（ｂ）に示すように、制振装置は、長スパン柱梁構面３６と直交する柱梁構面３３内に配設してもよい。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の制振建物１は、建物下部に吹き抜け空間１１を有する高層建物である。本実施形態の吹き抜け空間１１は、図９に示すように、２階（１階の床から２階の天井）分の高さを有しているが、複数階分の高さを有していれば吹き抜け空間１１の高さ（階層数）は限定されるものではない。吹き抜け空間１１は、制振建物１の平面中央部に形成されている。
制振建物１には、２段の集中制振層２，３が上下に間隔をあけて設けられている。本実施形態の制振建物１では、上下２段の集中制振層２，３のうち、下側に配設された下段集中制振層２は、吹き抜け空間１１に対応する階層部分（１階～２階部分）に形成されている。一方、上側に配設された上段集中制振層３は、４階部分に形成されている。
下段集中制振層２と上段集中制振層３との間、および、上段集中制振層３よりも上層階には、一般層４が形成されている。一般層４の詳細は、第一実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

下段集中制振層２では、１階部分から２階部分に跨って配設された低層構造体２７が配設されている。低層構造体２７は、吹き抜け空間１１の周囲に形成された、鉄筋コンクリート造の躯体である。すなわち、低層構造体２７は、制振建物１の低層階部分において、複数階にわたって形成された連層構造である。低層構造体２７は、地盤（基礎）に立設されている。
低層構造体２７の上面は、ダンパー２５および免震装置２８を介して、上階の一般層４と接続されている。一方、低層構造体２７の側面は、隣接する他の躯体とは分離されている。すなわち、本実施形態の低層構造体２７は、上面に設けられたダンパー２５および免震装置２８を除いて、制振建物１の他の躯体とは分離されている。なお、低層構造体２７は、側面にダンパー２５等が配設されていてもよい。

上段集中制振層３では、柱３１と、柱３１同士の間に横架された梁３２とからなる柱梁構面３３が配設されている。なお、この他の上段集中制振層３の詳細は、第一実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

本実施形態の制振建物１は、高剛性の低層構造体２７を、低層構造体２７よりも低剛性の周囲の躯体から分離することで、建物剛性の差により、低層構造体２７と一般層４との固有周期の差を大きくしている。そのため、ダンパー２５による地震エネルギーの吸収能力を向上させることができ、その結果、少ないダンパー数により大きな制振効果を得ることができる。
また、上層部分の軸力の一部を、免震装置２８を介して低層構造体２７により支持しているため、建物に作用する地震荷重を低減させることができる。
また、低層構造体２７の上面と一般層４の下面との間に介設された免震装置２８により、各階ごとの層間変位量ではなく、複数階に亘った大きな相対水平変位量を取り込むことができる。その結果、建物の安全性能を高めることができる。
低層構造体２７は、上端部が免震装置２８を介して一般層４に接続されているため、地面（基礎）から片持ち形式で支持されている場合に比べて固定度が高く、合理的に設計をすることができる。
この他の本実施形態の制振建物１の作用効果は、第一実施形態の制振建物１と同様なため、詳細な説明は省略する。

＜第四実施形態＞
第四実施形態の制振建物１は、図１０に示すように、建物下部（１階～２階部分）に吹き抜け空間１１を有しているとともに、建物中間階（４階部分）に大空間（大広間）１２を有する高層建物である。なお、大空間１２の広さは限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
制振建物１には、２段の集中制振層２，３が上下に間隔をあけて設けられている。本実施形態の制振建物１では、上下２段の集中制振層２，３のうち、下側に配設された下段集中制振層２は、吹き抜け空間１１に対応する階層部分（１階～２階部分）に形成されている。一方、上側に配設された上段集中制振層３は、大空間１２を有する４階部分に形成されている。なお、下段集中制振層２および上段集中制振層３が配設される階は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
下段集中制振層２と上段集中制振層３との間、および、上段集中制振層３よりも上層階には、一般層４が形成されている。一般層４の詳細は、第一実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

上段集中制振層３では、大空間１２を挟んで対向する長スパン柱梁構面３６，３６が、大空間１２の角部に立設された柱３１と、柱３１同士の間に横架された長スパン梁３７により構成されている。なお、長スパン柱梁構面３６の詳細は、第二実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
本実施形態の制振建物１によれば、第三実施形態の制振建物１と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１制振建物
２下段集中制振層
２１長柱
２２梁
２３柱梁構面
２４ブレース
２５ダンパー（エネルギー吸収装置）
２７低層構造体
３上段集中制振層
３１柱
３２梁
３３柱梁構面
３４ブレース
３５ダンパー
４一般層

Claims

複数の集中制振層が高さ方向に間隔をあけて設けられた制振建物であって、
下層階側の下段集中制振層と上層階側の上段集中制振層との間、及び前記上段集中制振層の上層階には、当該上段集中制振層及び前記下段集中制振層より水平剛性が高められた一般層が形成されており、
前記一般層は、鉄骨柱と鉄骨造の梁とブレースとにより形成されたブレース構造であり、
前記集中制振層には、吹き抜け空間を囲む吹抜け柱梁構面、及び／または、柱間距離が上下階の柱間距離よりも長い長スパン柱梁構面が設けられており、
前記吹抜け柱梁構面及び／または前記長スパン柱梁構面は、鉄骨柱と鉄骨造の梁とが剛結合されたラーメン構造により構成されていて、エネルギー吸収装置が設置されており、
前記集中制振層は、単層階及び／または連続した複層階にて形成され、
前記下段集中制振層の水平剛性が、前記上段集中制振層の水平剛性よりも小さく、
前記下段集中制振層及び前記上段集中制振層を設けることで、単一層のみに前記集中制振層を設ける場合に比べて、１次固有周期が長期化されていることを特徴とする、制振建物。
前記エネルギー吸収装置は、ブレースの上部両側に複数段配設されていることを特徴とする請求項１に記載の制振建物。