JPH1162316A - 耐震制振構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、構造体の間にダンパ−を介装した
ことにより、大地震時の振動エネルギ−を吸収し構造物
の変形を小さくする、耐震制振構造物を提供することを
課題とする。 【解決手段】 上記の課題を解決するため、構造物は、
複数の構造体を並設してなり、或いは内部構造体と外部
構造体との二重構造体からなり、固有周期の異なる各構
造体の間にダンパ−を介装し連結して構成した耐震制振
構造物を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐震制振構造物に関
するもので、低層から高層までの建築物に適用する。

【０００２】

【従来の技術】

＜イ＞従来の耐震構造物は、単独の構造物における柱、
壁などの耐震部材が、地震時の振動エネルギ−を吸収し
て抵抗する構造物である。 ＜ロ＞従来の制振構造物は、単独の構造物における柱、
梁、壁などの耐震部材の他に制振部材を設けて、大地震
時に制振部材が他の耐震部材よりも先行降伏することに
より、振動エネルギ−を吸収して抵抗する構造物であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

＜イ＞従来の耐震構造物は、大地震時に振動エネルギ−
の吸収が過大になると、柱、梁、壁の塑性変形が大きく
なり、損傷が生じて鉛直荷重の支持能力を失い、ついに
は崩壊に至る場合がある。 ＜ロ＞従来の制振構造物は、大地震時に振動エネルギ−
を吸収して制振部材が降伏し、損傷が生じたとき取替え
が必要になるため多大な手間を要する。

【０００４】

【本発明の目的】上記のような課題を解決するためにな
された本発明は、固有周期が夫々異なる各構造体の間に
ダンパ−を介装して連結したことにより、大地震時の振
動エネルギ−を吸収し構造物の変形を小さくする、耐震
と制振を兼ね備えた構造物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明の耐震制振構造物は、複数の構造体を並設
してなり、各構造体との間にダンパ−を介装して連結し
た構成であり、或いは、中央に位置する内部構造体と、
その外側の外部構造体との二重構造体からなり、両構造
体の間にダンパ−を介装して連結した構成であり、各構
造体は固有の周期特性が夫々異なる構造体で構成してあ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】

＜イ＞構造物、構造体、骨組及び部材の構成関係 構造物は、並設する複数の構造体、或いは内部構造体と
外部構造体の二重構造体からなり、各構造体は夫々柱、
梁、壁等の部材からなる骨組により構成してある。上記
各構造体は柱、梁等からなる骨組、即ちラ−メン構造の
他、フラットスラブ構造、壁式構造など各種の構造形式
が適用される。

【０００７】以下、図面を用いて本発明の実施の形態を
説明する。 ＜ロ＞耐震制振構造物の実施の形態（１） 図１及び図２に示す耐震制振構造物は、平面形状が円形
の内部構造体Ａと、同構造体Ａの外側に所定の間隔を設
けて位置する同心円状の外部構造体Ｂとからなる二重構
造であり、両構造体Ａ，Ｂ間の所用箇所にダンパ−Ｄが
介装してある。 内部構造体Ａは、柱１、梁２又はトラ
ス梁からなる複数層（図示では６層）の骨組と床４等と
から構成したス−パ−ラ−メン構造である。この構造体
Ａの骨組は鉄骨造又は鉄骨鉄筋コンクリ−ト造、若しく
はプレストレストコンクリ−ト造である。外部構造体Ｂ
は、柱６、梁７からなる複数階（図示では１２階）の骨
組と床９及び壁等から構成したＲＣ造又は鉄骨造、若し
くは鉄骨鉄筋コンクリ−ト造の高層ラ−メン構造であ
る。即ち、前記内部構造体Ａは外部構造体Ｂと比べて骨
組の剛性又は重量が大きくしてあり、従って、両構造体
Ａ，Ｂは振動特性、即ち固有の周期特性が異なることに
より地震時に夫々異なる振動性状を示し、両構造体Ａ，
Ｂ間にダンパ−Ｄが介在することにより振動が著しく減
衰するように構成してある。尚、前記外部構造体Ｂは集
合住宅、ホテル、病棟、校舎などであって、内部構造体
Ａはそれらのための共用部分、例えば階段やエレベ−タ
−等の昇降施設、各種ユ−ティリティ−、庭園、広場な
どの用途に供されるコアスペ−スである。

【０００８】＜ハ＞耐震制振構造物の実施の形態（２） 図３及び図４に示す耐震制振構造物は、平面形状が角形
の内部構造体Ｅと、同構造体Ｅの外側に所定の間隔を設
け，且つ分割して位置する４箇所の外部構造体Ｆとから
なる二重構造であり、両構造体Ｅ，Ｆ間の所用箇所にダ
ンパ−Ｄが介装してある。内部構造体Ｅは、柱１１、梁
１２からなる骨組と床１４等とから構成した高層のラ−
メン構造で、その骨組は鉄筋コンクリ−ト造又は鉄骨鉄
筋コンクリ−ト造、若しくは鉄骨造である。外部構造体
Ｆは、柱１６、梁１７、斜材１８からなる骨組と床１９
及び壁とから構成したトラス構造であり、前記内部構造
体Ｅと比べて骨組の剛性又は重量が大きくしてあり、従
って、両構造体Ｅ，Ｆは固有周期が異なることにより地
震時に夫々異なる振動性状を示し、ダンパ−Ｄにより振
動が著しく減衰するように構成してある。尚、前記内部
構造体Ｅはオフイス、集合住宅、店舗などであって、外
部構造体Ｆはそれらのための共用部分、例えば昇降施
設、各種ユ−ティリティ−などの用途に供されるコアス
ペ−スである。

【０００９】＜ニ＞ダンパ−の設置位置 ダンパ−Ｄは、図１及び図２では前記内部構造体Ａと外
部構造体Ｂの間に２４（８箇所×３層）箇所設置してあ
り、その設置位置は、内部構造体Ａの柱梁接合部５と外
部構造体Ｂの柱梁接合部１０との間に設置してある。図
３及び図４では、両構造体Ｅ，Ｆの間に３２（８箇所×
４層）箇所設置してあり、内部構造体Ｅの柱梁接合部１
５と外部構造体Ｆの柱梁接合部２０間に設置してある。

【００１０】ダンパ−Ｄの設置位置は、上記にように、
両構造体の柱梁接合部間に集約的に介装してあるが、そ
れに限定せず、柱及び梁間又は構造体間の任意の部位
に、断続若しくは連続的に設置してもよく、また上層階
に重点的に配置してもよい。ダンパ−Ｄの個数や設置位
置は、両構造体の規模、骨組性状、振動性状、及びダン
パ−Ｄの特性、即ち、ばね剛性（ばねの強弱）等を考慮
して設定することができる。

【００１１】＜ホ＞適用するダンパ−の例 本発明の耐震制振構造物は下記のダンパ−を適用するこ
とができる。 （ａ）板ばねダンパ− （ｂ）コイルばねダンパ− （ｃ）硬質ゴムダンパ− （ｄ）金属板積層ゴムダンパ− （ｅ）エアダンパ−（エアチュ−ブ） （ｆ）粘性体ダンパ−（オイル又は水をチュ−ブに封
入） などである。

【００１２】＜ヘ＞耐震制振構造物の実施の形態（３） 図５に示す耐震制振構造物は、二つの構造体Ｇ，Ｈが並
設してあり、両構造体Ｇ，Ｈは振動特性、即ち固有周期
が夫々異なり、この構造体Ｇ，Ｈの間にダンパ−Ｄを介
装し連結した構成になっている。それによって構造物に
作用する地震エネルギ−が吸収されるため、変形を小さ
くすることができる。尚、構造物は３以上の構造体を並
設して、各構造体の間にダンパ−Ｄを介装し連結しても
よい。

【００１３】＜ト＞構造物の平面形状の実施形態（１） 構造物の内部構造体及び外部構造体の平面形状が円形又
は多角形の場合は以下に示してある。図６に示す構造物
は、内部構造体３０及び外部構造体３１とも平面形状が
四角形で、両構造体３０，３１の間にダンパ−Ｄを介装
し連結してある。尚、内部構造体３０はコアスペ−スで
ある。

【００１４】図７に示す構造物は、二つの内部構造体３
０、３０及び外部構造体３３とからなり、平面形状が四
角形で、各構造体３０，３３の間にダンパ−Ｄを介装し
連結してある。尚、内部構造体３０はコアスペ−スであ
る。

【００１５】図８は、内部構造体３０は平面形状が四角
形であり、外部構造体の平面形状は下層階が四角形の構
造体３１で、上層階は四隅が多角形の構造体３２で構成
し、両構造体３０、３１，３２の間にダンパ−Ｄを介装
し連結してある。尚、外部構造体３２はコアスペ−スな
どである。

【００１６】図９に示す構造物は、内部構造体６０の四
隅に四角形の外部構造体６１を組込み、又は分割した各
構造体６０，６１の間にダンパ−Ｄを介装し連結してあ
る。尚、外部構造体６１はコアスペ−スである。

【００１７】図１０に示す構造物は、長方形の内部構造
体７０とその両側のコの字型の外部構造体７１，７１と
で構成し、両構造体７０，７１の間にダンパ−Ｄを介装
し連結してある。尚、外部構造体７１はサイドコアであ
る。

【００１８】図１１に示す構造物は、内部構造体５０及
び外部構造体５１とも平面形状が略三角形で、両構造体
５０，５１の間にダンパ−Ｄを介装し連結してある。
尚、内部構造体５０はコアスペ−スである。

【００１９】図１２及び図１３は、内部構造体４０，３
０及び外部構造体３４，４１のいずれかが、平面形状が
円形又は多角形の場合である。

【００２０】図１４に示す構造物は、内部構造体８０及
び外部構造体４３は平面形状が円形で、両構造体８０，
４３の間にダンパ−Ｄを介装し連結してある。

【００２１】図１５は、内部構造体４０及び外部構造体
４２は平面形状が円形で、両構造体４０，４２の間にダ
ンパ−Ｄを介装し連結してある。

【００２２】＜チ＞構造物の平面形状の実施形態（２） 図６、図８、図９、図１１、図１２、図１３、図１４及
び図１５に示す構造物は、内部構造体及び外部構造体の
平面が同心形状である。

【００２３】＜リ＞構造物の平面形状の実施形態（３） 図８、図９及び図１０に示す構造物は、内部構造体及び
外部構造体のうち、外部構造体が複数に分割して構成し
てある。

【００２４】＜ヌ＞構造物の側断面形状の実施形態
（１） 図１４に示す構造物は、内部構造体８０及び外部構造体
４３ともに側断面の形状が山形状である。但し両構造体
８０，４３の平面形状は多角形であってもよい。

【００２５】＜ル＞構造物の側断面形状の実施形態
（２） 図１５に示す構造物は外部構造体４２の側断面の形状が
山形状である。但し、両構造体４０，４２の平面形状は
多角形であってもよい。

【００２６】

【作用】

地震時における構造物のダンパ−作用 以下、図１及び図２の例について説明する。 ＜イ＞本発明の耐震制振構造物は、内部構造体Ａと外部
構造体Ｂが夫々異なる振動特性、即ち固有周期を有し、
この構造体Ａ、Ｂに図示のようにダンパ−Ｄで連結した
ことによって、地震時に両構造体Ａ、Ｂは夫々異なった
振動性状を呈して相対変形が生じる。図１８に、板ばね
ダンパ−Ｄを適用した本発明の耐震制振構造物と、同一
規模の単独の従来構造物の応答変位の比較図を示す。図
示の破線はダンパ−のない従来構造物の応答変位を示
し、その変位は最上階で２１ｃｍである。それに対し本
発明の耐震制振構造物の変位は実線で示すように、剛性
の高い内部構造体Ａは最上階で７ｃｍ、剛性の低い外部
構造体Ｂは最上階で１６ｃｍであり、従来の構造物より
も約２５％低下する。この変位の低下は主にダンパ−Ｄ
が変形して地震エネルギ−が吸収されたことを示してい
る。従って二重構造体Ａ、Ｂの間にダンパ−Ｄを介装す
ることにより、構造物の振動が減衰し変形を小さくする
ことが可能となる。

【００２７】＜ロ＞前記ダンパ−Ｄの設置に際しては、
振動特性、即ち固有周期の異なる構造体Ａ、Ｂに対応し
て最適な状態にダンパ−Ｄを設定することにより、前記
構造物の振動を更に低減することができる。即ち、ダン
パ−Ｄの設置個数，設置箇所，ダンパ−Ｄの特性を適宜
に変えることによって、目的に合った最適な耐震制振構
造物の設計・構築を可能にする。

【００２８】＜ハ＞また、ダンパ−Ｄの設置個数、設置
箇所を考慮すると共に、一定の特性を持つダンパ−Ｄを
設定し、構造物の変形が小さくなるような構造体Ａ、Ｂ
の固有周期を選定することにより、目的に合った耐震制
振構造物の設計・構築も可能である。

【００２９】＜ニ＞大地震時に対しては、ダンパ−Ｄが
機能して地震エネルギ−が吸収され、構造物の変形が小
さくなることによって、構造体Ａ、Ｂの骨組を構成する
柱や壁などの鉛直部材の塑性変形を小さく押さえること
ができるので、構造体Ａ、Ｂの安全性が効果的に改善さ
れる。

【００３０】＜ホ＞尚、ダンパ−Ｄは鉛直荷重支持機構
（柱、梁及び壁）とは無関係であるため、ダンパ−Ｄ自
体の変形が鉛直荷重の支持能力を阻害することはない。

【００３１】＜ヘ＞図１６は構造体Ａ、Ｂ間の側断面を
示し、（ａ）は平常時、（ｂ）は地震時の状態を示し、
地震時にダンパ−Ｄが変形すると共に構造体Ｂが矢印の
方向に変形した状態である。図１７は構造体Ａ、Ｂ間の
昇降部２８（階段、エスカレ−タ−等）の側断面を示
す。図中２９は構造体Ａ、Ｂ間を通行する張出し床であ
る。その他の符号は図１及び図２と同一符号が付してあ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。 ＜イ＞本発明の耐震制振構造物は、複数の構造体を並設
してなり、或いは内部構造体と外部構造体の二重構造体
からなり、各構造体の間にダンパ−を介装し連結したこ
とによって、 （ａ）構造物に作用する地震エネルギ−が著しく吸収さ
れるので、従来の構造物と比べて振動が少なく、変形を
小さくすることができる。 （ｂ）その結果、合理的且つ経済的な構造物の設計・構
築が可能となる。 （ｃ）また、大地震に対する構造物の安全性が飛躍的に
向上する。 （ｄ）更に、従来の耐震制振構造物に予想される地震後
の補強は必要としない。 ＜ロ＞固有周期が夫々異なる各構造体との間にダンパ−
を介装して連結したことによって、 （ａ）地震に対する構造物の変形を更に小さくすること
ができる。 （ｂ）その結果、剛性が低い方の構造体の骨組は靭性性
能が向上する。 （ｃ）またその結果、剛性が低い方の構造体の骨組
（柱、梁、壁）は、従来と比べて躯体数量が減少するの
で、設計・構築が容易且つ経済的である。 （ｄ）更に、上記構造体の骨組が大きくならないので、
利用上、従来と比べて居住性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る、耐震制振構造物の第１の実施
例を示す平面図

【図２】 図１の側断面図

【図３】 本発明に係る、耐震制振構造物の第２の実施
例を示す平面図

【図４】 図３の側断面図

【図５】 第３の実施例を示す平面図

【図６】 第４の実施例を示す平面図

【図７】 第４の実施例の変化例を示す平面図

【図８】（ａ）第５の実施例を示す平面図 （ｂ）は（ａ）の斜視図

【図９】 第６の実施例を示す平面図

【図１０】第７の実施例を示す平面図

【図１１】第８の実施例を示す平面図

【図１２】第９の実施例を示す平面図

【図１３】第１０の実施例を示す平面図

【図１４】第１１の実施例を示す（ａ）は（ｃ）のａ−
ａ視平面図 （ｂ）は（ｃ）のｂ−ｂ視平面図 （ｃ）は側断面図

【図１５】第１２の実施例を示す（ａ）は（ｂ）のａ−
ａ視平面図 （ｂ）は側断面図

【図１６】（ａ）、（ｂ）は夫々平常時及び地震時の構
造体間の部分拡大側断面図

【図１７】構造体間における昇降部の側断面図

【図１８】第１の実施例の耐震制振構造物と従来構造物
の応答変位を比較した説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 悦郎 神奈川県川崎市中原区今井南町441 (72)発明者 吉村 正憲 東京都新宿区西新宿三丁目２番26号 株式 会社田治見エンジニアリングサ−ビス内 (72)発明者 宮澤 正躬 東京都新宿区西新宿三丁目２番26号 株式 会社田治見エンジニアリングサ−ビス内 (72)発明者 柳澤 孝次 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 (72)発明者 清田 清司 埼玉県浦和市大谷口994−２ (72)発明者 木村 康弘 神奈川県横浜市磯子区森１−15−１−411

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造物は複数の構造体を並設してなり、 各構造体の間にダンパ−を介装して連結したことを特徴
   とする、 耐震制振構造物。
2. 【請求項２】構造物は、中央に位置する内部構造体と、
   その外側の外部構造体との二重構造体からなり、 同構造体の間にダンパ−を介装して連結したことを特徴
   とする、 耐震制振構造物。
3. 【請求項３】請求項１又は２に記載の耐震制振構造物に
   おいて、 構造物の各構造体は固有周期が異なる構造体で構成した
   ことを特徴とする、 耐震制振構造物。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の耐震制
   振構造物において、 構造物の各構造体は平面形状が円形又は多角形であるこ
   とを特徴とする、 耐震制振構造物。
5. 【請求項５】請求項２乃至４のいずれかに記載の耐震制
   振構造物において、 構造物の各構造体は平面が同心形状であることを特徴と
   する、 耐震制振構造物。
6. 【請求項６】請求項２乃至５のいずれかに記載の耐震制
   振構造物において、 外部構造体は複数の構造体に分割して構成したことを特
   徴とする、 耐震制振構造物。
7. 【請求項７】請求項２乃至５のいずれかに記載の耐震制
   振構造物において、 内部構造体及び外部構造体は側断面の形状が山形状であ
   ることを特徴とする、 耐震制振構造物。
8. 【請求項８】請求項２乃至５のいずれかに記載の耐震制
   振構造物において、 内部構造体又は外部構造体は側断面の形状が山形状であ
   ることを特徴とする、 耐震制振構造物。