JP2000336970A - 超高層建物等の制振方法及び制振構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風荷重及び地震荷重に対して、柱の軸方向へ
の伸縮に伴う曲げ変形が支配的となる超高層建物等に有
効な、そして、経済的な制振方法及び制振構造を提供す
る。 【解決手段】 建物内部のコア架構と建物外周の外周架
構とで主要架構を形成する超高層建物等の制振方法であ
って、前記コア架構に、同コア架構を略中央に含み前記
外周架構へ届く長さを有する剛性梁を設け、前記剛性梁
の両端部に鉛直ダンパーを下向きに設け、同鉛直ダンパ
ーを下層のダンパー支柱で支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、風荷重及び地震
荷重に対して、柱の軸方向への伸縮に伴う曲げ変形が支
配的となる超高層建物、又は建方面積が狭い割に高い高
層建物（以下、超高層建物等と云う。）に実施する制振
方法及び制振構造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来、高層建物の構造の安全性を向上さ
せる制振方法としては、建物の各階において壁と梁の
間にダンパーを設置する方法、Ｋ型ブレースを組んで
梁との間にダンパーを設置する方法、等が提案されてい
る。これらの制振方法は、いずれも建物各階の層間変形
に着目したものであり、建物がせん断変形した場合にの
み効果的に働き、制振効果を期待できる。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】超高層建物は、一般
に１００ｍ乃至２５０ｍ程度の高さを有し、従来の高層
建物とは異なり、風荷重及び地震荷重に対し、柱の軸方
向への伸縮に伴う曲げ変形が支配的となり、せん断変形
が占める割合が小さい。前記超高層建物に限らず、建方
面積が狭い割に高い高層建物でも、風荷重及び地震荷重
に対して、柱の軸方向への伸縮に伴う曲げ変形が支配的
となり、せん断変形が占める割合が小さい。

【０００４】より具体的に、図６は、静解析結果を層変
位量で示している。図中の●印は曲げ変形を拘束しない
場合の層変位量であり、○印は曲げ変形を拘束した場合
の層変位量である。このように、上層部では曲げ変形が
全体変形に対して占める割合は約８０％とかなり大きな
値であることが理解される。

【０００５】このため、前記及びに述べたような従
来の制振方法を、前記超高層建物等に適用しても、有効
な又は大きな制振効果を期待することはできないのが実
情である。

【０００６】従って、本発明の目的は、風荷重及び地震
荷重に対して、柱の軸方向への伸縮に伴う曲げ変形が支
配的となる超高層建物等に有効な、そして、経済的な制
振方法及び制振構造を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１に記載した発明に係る超高層
建物の制振方法は、建物内部のコア架構と建物外周の外
周架構とで主要架構を形成する超高層建物等の制振方法
であって、前記コア架構に、同コア架構を略中央に含み
前記外周架構へ届く長さを有する剛性梁を設け、前記剛
性梁の両端部に鉛直ダンパーを下向きに設け、同鉛直ダ
ンパーを下層のダンパー支柱で支持することを特徴とす
る。

【０００８】請求項２に記載した発明に係る超高層建物
の制振構造は、建物内部のコア架構と建物外周の外周架
構とで主要架構を形成する超高層建物等の制振構造であ
って、前記コア架構に、同コア架構を略中央に含み前記
外周架構へ届く長さを有する剛性梁が設けられているこ
と、前記剛性梁の両端部に鉛直ダンパーが下向きに設け
られていること、同鉛直ダンパーは下層のダンパー支柱
で支持されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３に記載した発明に係る超高層建物
の制振構造は、請求項２に記載した鉛直ダンパーは、オ
イルダンパー、粘性体ダンパー、若しくは鉛ダンパー、
又はビンガムダンパーであることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載した発明に係る超高層建物
の制振構造は、請求項２に記載したダンパー支柱は、外
周架構の柱とは別異に設けられていることを特徴とす
る。

【００１１】請求項５に記載した発明に係る超高層建物
の制振構造は、請求項２に記載したダンパー支柱は、複
数層分の高さごとに設けられていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態及び実施例】図１〜図３は、請求項
２に記載した発明に係る超高層建物等の制振構造の実施
形態を示している。この制振構造１は、風荷重及び地震
荷重に対し、柱の軸方向への伸縮を伴う曲げ変形が支配
的となる、建物内部のコア架構２と建物外周の外周架構
３とで主要架構を形成する超高層建物等に好適に実施さ
れる。

【００１３】前記制振構造１は、図１のように、建物の
梁間方向に、且つ左右（桁行方向）に２体、バランス良
く配置されている。各制振構造１はそれぞれ、図２のよ
うに前記超高層建物等（高さ１００ｍ程度）のコア架構
２の高さ方向の略中央部に、同コア架構２を略中央に含
み前記外周架構３へ届く長さを有する略水平な剛性梁４
が該コア架構２と剛接合されている。前記剛性梁４の両
端部４ａに、鉛直ダンパー６が垂直下向きに設けられ、
該鉛直ダンパー６の下端部はダンパー支柱５の上端と連
結され、該ダンパー支柱５は基礎７に固定されている
（請求項２）。

【００１４】なお、前記コア架構２は、耐震壁を集中配
置する耐震コアや、ウォーターセクションを集中配置す
る設備コア、階段・エレベーターホール・通路などの交
通スペースを集中化して動線を短くする動線コア等で実
施される。前記剛性梁４は、トラス梁やラチス梁など所
謂組立梁が好適に実施され、構築する超高層建物等に応
じた大きさ（例えば、スーパートラス梁など）で実施さ
れる。前記ダンパー支柱５は、前記外周架構３の柱３ａ
とは別異に設けられ（請求項４）、設備縦シャフトや雨
樋等と兼用される。前記鉛直ダンパー６は、オイルダン
パー、粘性体ダンパー、若しくは鉛ダンパー、又はビン
ガムダンパー等で実施される（請求項３）。

【００１５】以上のように構成された超高層建物等の制
振構造１によれば、超高層建物等の高層部において、地
震時や台風時に発生する、柱の軸方向への伸縮に伴う曲
げ変形を、前記コア架構２と剛接合された剛性梁４へ集
中して伝達することができるので、該剛性梁４の両端部
４ａに相対（回転）変形が発生する。この相対変形を、
前記剛性梁４の両端部４ａの直下位置に設けられた鉛直
ダンパー６の作用により減衰させることができる。その
結果、前記柱の軸方向への伸縮に伴う曲げ変形を抑制す
ることができる。

【００１６】すなわち、超高層建物等に実施される制振
構造１は、あたかもトラッククレーン等で吊り荷による
転倒を防ぐための支えとして実施されるアウトリガーの
ように、前記コア架構２を中心軸として、前記剛性梁
４、鉛直ダンパー６、及びダンパー支柱５とより成る架
構（以下、アウトリガー架構と云う。）を１ユニットと
して、左右に２ユニット設けたものであり、以下の効果
を奏する。

【００１７】Ｉ）前記制振構造１は、前記アウトリガー
架構を数カ所（図示例では左右に２ユニット）だけ配置
して実施するので、集約的に減衰力を付与することがで
き、相対鉛直変位は前記従来技術、の場合の数十倍
にもなり、前記相対鉛直変位に比例して相対速度も大き
くなる。それに伴い制振効果も大幅に増幅される。 II）鉛直方向の減衰力は、剛性梁４のアーム長さによっ
て増幅されて曲げ抵抗減衰力に変換されるため、効率的
に減衰力を得ることができる。 III）前記制振構造１は、鉛直ダンパー６を数カ所（図
示例では４箇所）だけ配置すれば十分に曲げ変形を抑制
できるので、制振装置の個数が前記従来技術、の場
合の数十分の一に大幅に低減することができ、それに伴
いコストも抑えることができる。

【００１８】図４は、請求項２に記載した発明に係る超
高層建物等の制振構造の異なる実施形態を示している。
この制振構造１１は、図２で示した超高層建物等よりも
高い超高層建物等に好適に実施され、前記アウトリガー
架構が上下に２ユニット、左右に２ユニットの計４ユニ
ット設けられている。前記上下のユニットは、上位ユニ
ットのダンパー支柱５の下端と下位ユニットの剛性梁４
の上面とを剛接合することにより一体的に構成されてい
る。なお、剛接合する代わりに鉛直ダンパー６で一体的
に連結しても同様に実施することができる。

【００１９】以上のように構成された超高層建物等の制
振構造１１によれば、上記第１の実施形態と同様の原理
で、超高層建物等の高層部において、地震時や台風時に
発生する、柱の軸方向への伸縮に伴う曲げ変形を、前記
コア架構２と剛接合された剛性梁４へ集中して伝達する
ことができるので、該剛性梁４の両端部４ａに相対（回
転）変形が発生する。この相対変形を、前記剛性梁４の
両端部４ａの直下位置に設けられた鉛直ダンパー６の作
用により減衰させることができる。その結果、前記曲げ
変形を抑制することができる。よって、この制振構造１
１も、前記制振構造１と略同様の前記Ｉ）〜III）の効
果を奏することができる。

【００２０】このように、前記アウトリガー架構を超高
層建物の高さ方向、又は水平方向に数カ所（超高層建物
等の全高さを２〜４区分して１〜３ユニット程度、水平
方向に１〜３ユニット程度）だけ配置すれば、十分に、
地震時や台風時に発生する、柱の軸方向への伸縮に伴う
曲げ変形を抑制することができるので、構築する超高層
建物等の大きさに応じて様々なバリエーションで実施で
きる。もちろん、前記剛性梁４の大きさや剛性、鉛直ダ
ンパーの性能、ダンパー支柱の長さや径等も自在に調整
して実施することもできる。

【００２１】その他、図５は、コア架構２の高さ方向の
中間部に上下に設けた剛性梁４、４の間に、ダンパー支
柱５と鉛直ダンパー６とを配置して一体的に連結した超
高層建物等の制振構造２１を示している。この制振構造
２１は、図２の制振構造１と比し、前記ダンパー支柱５
の下端を、前記基礎７の代わりに下位の剛性梁４と剛接
合することにより支持されている。このように構成され
た超高層建物等の制振構造２１においても、上記第１の
実施形態と同様の原理で、超高層建物等の高層部におい
て、地震時や台風時に発生する、柱の軸方向への伸縮に
伴う曲げ変形を、前記コア架構２と剛接合された剛性梁
４へ集中して伝達することができるので、該剛性梁４の
両端部４ａに相対（回転）変形が発生する。この相対変
形を、前記剛性梁４の両端部４ａの直下位置に設けられ
た鉛直ダンパー６の作用により減衰させることができ
る。その結果、前記曲げ変形を抑制することができる。
よって、この制振構造２１も、前記制振構造１と略同様
の前記Ｉ）〜III）の効果を奏することができるのであ
る。

【００２２】

【本発明の奏する効果】本発明に係る超高層建物等の制
振方法及び制振構造によれば、超高層建物等の高層部に
おいて、地震時や台風時に発生する、柱の軸方向への伸
縮に伴う曲げ変形を、所謂アウトリガー架構により抑制
することができるので、下記する効果を奏する。

【００２３】（１）前記アウトリガー架構を数カ所だけ
配置すれば十分に実施することができるので、集約的に
減衰力を付与することができ、相対鉛直変位は前記従来
技術、の場合の数十倍にもなり、前記相対鉛直変位
に比例して相対速度も大きくなる。それに伴い制振効果
も大幅に増幅される。 （２）鉛直方向の減衰力は、剛性梁のアーム長さによっ
て増幅されて曲げ抵抗減衰力に変換されるため、効率的
に減衰力を得ることができる。 （３）鉛直ダンパーを数カ所だけ配置すれば十分に曲げ
変形を抑制できるので、制振装置の個数が前記従来技術
、の場合の数十分の一に大幅に低減することがで
き、それに伴いコストも抑えることができる。 （４）したがって、風荷重及び地震荷重に対して、柱の
軸方向への伸縮に伴う曲げ変形が支配的となる超高層建
物等に有効な、そして、経済的な制振方法及び制振構造
を達成することができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る超高層建物等の制振構造の実施形
態を示した平面図である。

【図２】本発明に係る超高層建物等の制振構造の実施形
態を示した正面図である。

【図３】本発明に係る超高層建物等の制振構造の一部を
拡大して示した正面図である。

【図４】本発明に係る超高層建物等の制振構造の第２実
施形態を示した正面図である。

【図５】本発明に係る超高層建物等の制振構造の第３実
施形態を示した正面図である。

【図６】超高層建物等の静解析結果を層変位量で示した
グラフである。

【符号の説明】

１、１１、２１ 制振構造 ２ コア架構 ３ 外周架構 ３ａ 外周架構柱 ４ 剛性梁 ５ ダンパー支柱 ６ 鉛直ダンパー ７ 基礎

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】建物内部のコア架構と建物外周の外周架構
   とで主要架構を形成する超高層建物等の制振方法であっ
   て、 前記コア架構に、同コア架構を略中央に含み前記外周架
   構へ届く長さを有する剛性梁を設け、前記剛性梁の両端
   部に鉛直ダンパーを下向きに設け、前記鉛直ダンパーを
   下層のダンパー支柱で支持することを特徴とする超高層
   建物等の制振方法。
2. 【請求項２】建物内部のコア架構と建物外周の外周架構
   とで主要架構を形成する超高層建物等の制振構造であっ
   て、 前記コア架構に、同コア架構を略中央に含み前記外周架
   構へ届く長さを有する剛性梁が設けられていること、前
   記剛性梁の両端部に鉛直ダンパーが下向きに設けられて
   いること、同鉛直ダンパーは下層のダンパー支柱で支持
   されていることを特徴とする超高層建物等の制振構造。
3. 【請求項３】鉛直ダンパーは、オイルダンパー、粘性体
   ダンパー、若しくは鉛ダンパー、又はビンガムダンパー
   であることを特徴とする、請求項２に記載した超高層建
   物等の制振構造。
4. 【請求項４】ダンパー支柱は、外周架構の柱とは別異に
   設けられていることを特徴とする、請求項２に記載した
   超高層建物等の制振構造。
5. 【請求項５】ダンパー支柱は、複数層分の高さごとに設
   けられていることを特徴とする、請求項２に記載した超
   高層建物等の制振構造。