JPH11172952A - 耐震耐風構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、予測を超える大きな水平力が構造
物に作用したときでも、大きな揺れが生じることのない
合理的且つ経済的な設計及び構築が可能な、耐震耐風構
造物を提供することを課題とする。 【解決手段】 鉛直部材１は、同部材１の外側に配設す
る柱２、梁３，４よりも剛性が高い部材であり、同鉛直
部材１を構造物Ａの平面の略中心位置に設定し、鉛直部
材１と、同部材１に集まる各階の梁３端部との間にダン
パ−Ｄを介装して接続した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐震耐風構造物に
関するもので、低層から超高層の建物や塔状構造物に適
用できる。

【０００２】

【従来の技術】従来の構造物は、一般に柱、梁、床及び
耐震壁或いはブレ−ス材で構成し、仮定荷重即ち、固定
荷重、積載荷重、地震や風等の荷重を予測推定して設計
し、設計した構造物のモデルに、同構造物が立地する条
件に合った地震波等を入力し、その応答にもとずき構造
物の剛性や強度を全体的に調整し、安全性を確認して構
築される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、建設された構
造物に、予測を超えた大きな水平力、例えば巨大地震や
暴風が作用したとき、大きな揺れにより構造物に損傷が
生じる惧れがある。それを回避するために過剰設計とな
る場合があり、その結果、建設コストが増大することに
なる。

【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、予測を超える大きな水平力が構造物に
作用したときでも、大きな揺れが生じることのない合理
的且つ経済的な設計及び構築が可能な、耐震耐風構造物
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、本発明の耐震耐風構造物の構成は、（１）鉛直部
材は、同部材の外側に配設する柱、梁よりも剛性が高い
部材であり、同鉛直部材を構造物の平面の略中心位置に
設定し、鉛直部材と、同部材に集まる各階の梁端部との
間にダンパ−を介装して接続したことにあり、（２）上
記（１）の構造物において、鉛直部材に、同部材の外側
に配設する柱、梁よりも剛性が高い水平部材を剛接合し
たことにあり、（３）上記（２）の構造物において、鉛
直部材の頂部に、同部材の外側に配設する柱、梁よりも
剛性が高い水平部材を剛接合したことにあり、（４）前
記（２）の構造物において、鉛直部材に、同部材の外側
に配設する柱、梁よりも剛性が高い水平部材を、複数層
毎に剛接合したことにあり、（５）前記（１）〜（４）
のいずれかに記載の構造物において、鉛直部材に、同部
材に集まる梁を水平方向にスライド可能に接続したこと
にある。

【０００６】

【発明の実施の形態１】以下、図面を用いて本発明の実
施の形態を説明する。 ＜イ＞耐震耐風構造物Ａ（図１，図２） 構造物Ａは、平面で見てその略中心部に、２本の鉛直部
材１（図示の例では芯柱）が所定間隔をおいて設定して
ある。この鉛直部材１は、同部材１の外側に配設した柱
２、梁３，４よりも剛性が高い部材であって、この鉛直
部材１と、同部材１に集まる各階の梁３端部との間にダ
ンパ−Ｄが介装してあり、床版５とは縁切りされてい
る。（図７）鉛直部材１に集まる梁３の端部は、鉛直部
材１から張出したブラケット７によりスライド機構を介
装して支承されている。この構造物Ａは低層及び中層建
物に好適であって、構造物Ａに外力が作用したとき、そ
のエネルギ−がダンパ−Ｄにより著しく吸収されるの
で、従来の構造物と比べて揺れが少なく、変形を小さく
することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態２】＜ロ＞耐震耐風構造物Ｂ（図３
及び図５，図６） 構造物Ｂは、前記

【実施の形態１】に示したの構造物Ａにおいて、鉛直部
材１の頂部に高剛性の水平部材を設置した場合である。
即ち、構造物Ｂの平面の中心に設定した鉛直部材１０
（芯柱）は、同部材の外側に配設した柱１２、梁１３，
１４よりも剛性が高くしてある。また、水平部材１１
は、鉛直部材１０（芯柱）の外側に配設した柱１２、梁
１３，１４よりも剛性が高い部材であって、鉛直部材１
０の頂部に剛接合してある。 鉛直部材１０と、同部材
１０に集まる各階の梁１３端部との間にダンパ−Ｄが介
装してある。尚、その他の符号は図１，図２と同一であ
る。この構造物Ｂは、中層乃至高層建物やアスペクト比
が大きい建物に好適であって、構造物Ｂに水平力が作用
したとき、このエネルギ−はダンパ−Ｄにより吸収され
ると共に、構造物Ｂの上層部に生じる曲げ変形に抵抗し
て曲げ戻し作用が働くので、従来の同規模のそれと比べ
て上層階の揺れが少なくなり、変形を小さくすることが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態３】＜ハ＞耐震耐風構造物Ｃ（図４
及び図５，図６） 構造物Ｃは、前記

【実施の形態１】又は

【実施の形態２】の各構造物Ａ，Ｂにおける鉛直部材
１，１０に、高剛性の水平部材を複数階毎に設置した場
合である。 即ち、構造物Ｃの平面の中心に設定した鉛
直部材２０（芯柱）は、同部材の外側に配設した柱２
２、梁２３，２４よりも剛性が高くしてある。また、水
平部材２１，３１は、鉛直部材２０（芯柱）の外側に配
設した柱２２、梁２３，２４よりも剛性が高い部材であ
って、鉛直部材２０の頂部に水平部材２１が、複数階お
きに水平部材３１が夫々剛接合してある。鉛直部材２０
と、同部材２０に集まる各階の梁２３端部との間にダン
パ−Ｄが介装してある。尚、その他の符号は図１〜図３
と同一である。この構造物Ｃは、高層乃至超高層建物や
アスペクト比が非常に大きい建物や塔状構造物に好適で
あって、構造物Ｃに水平力にが作用したとき、このエネ
ルギ−はダンパ−Ｄにより吸収されると共に、構造物Ｃ
の上層部及び中層部に生じる変形に抵抗して曲げ戻し作
用が働くので、従来の同規模のそれと比べて上層及び中
層階の揺れが少なくなり、各階の変形を小さくすること
ができる。

【０００９】各構造物Ａ，Ｂ，Ｃは、平面形状が不整形
（図２）や矩形（図５，図６）の例が示してあるが、円
形、楕円形、或いは多角形でも勿論適用できるものであ
る。

【００１０】＜ニ＞鉛直部材（図１〜図６） 各鉛直部材１，１０，２０は、同部材１，１０，２０の
外側に配設した柱２，１２，２２よりも高剛性、即ち断
面２次モ−メントや断面係数等の断面性能が著しく大き
い高強度の部材である。例えば、ＲＣ造、ＳＲＣ造、Ｓ
造、ＰＳ造の柱、及びそれらの複合柱、或いはトラス形
式の組立て柱などであって、各構造物Ａ，Ｂ，Ｃにおけ
る芯柱として位置付けされる。

【００１１】各鉛直部材１，１０，２０は前記＜ニ＞の
芯柱に代えて、壁柱、コアウォ−ルなどでもよく、各構
造物Ａ，Ｂ，Ｃにおける壁体として位置付けされる部材
である。（図示省略）

【００１２】図示の例では、各芯柱１，１０，２０に集
まる各階の梁３，１３，２３は、４本の場合であるがそ
れに限定せず、例えば構造物の平面形状が円形や楕円形
で、各芯柱１，１０，２０に梁が多数本放射状に集まる
場合にも適用される。（図示省略）

【００１３】＜ホ＞水平部材 各水平部材１１，２１，２２は、各芯柱１，１０，２０
の外側に配設した各柱２，１２，２２、梁３，４、１
３，１４、２３，２４よりも高剛性、即ち断面２次モ−
メントや断面係数等の断面性能が著しく大きい高強度の
部材で、例えば鉄筋コンクリ−ト造、鉄骨鉄筋コンクリ
−ト造、鉄骨造、プレストレストコンクリ−ト造の梁
や、トラス梁等のガ−ダ−である。

【００１４】＜へ＞ダンパ−Ｄ，Ｅ（図８〜１２） ダンパ−Ｄは、各芯柱１，１０，２０と、同柱に集まる
各梁３，１３，２３の端面との間に介装してあり（図８
〜図１１）、またダンパ−Ｅは、各芯柱１，１０，２０
から張出したブラケット７と、梁３，１３，２３の端部
下端との間に介装してある（図１１，図１２）。これに
よって、各構造物Ａ，Ｂ，Ｃに水平力が作用したとき、
エネルギ−が吸収されるので揺れが少なくなる。図１１
に示すダンパ−Ｄ，Ｅは、夫々小型化して梁３，１３，
２３の端面及び端部下端に配設したので、大きな外力に
対応できる上、狭い空間でも据付けることができ経済的
である。尚、ダンパ−Ｄ，Ｅは同種又は異種の装置を用
いることができる。

【００１５】ダンパ−Ｄ，Ｅは、各構造物Ａ，Ｂ，Ｃの
振動性状に応じて下記のタイプを選択することができ
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）

【００１６】＜ト＞鉛直部材周りの床版５の縁切り機構
（図７） 芯柱１，１０，２０の周囲の床５はクリアランス１５を
設けて縁切りしてある。クリアランス１５を設けたこと
によって、構造物Ａ，Ｂ，Ｃは、水平力を受けたとき、
ダンパ−Ｄ，Ｅの変形分だけ水平変形してその変形量を
吸収する。尚、クリアランス１５は弾性材料により充填
する。

【００１７】＜チ＞梁のスライド機構６（図８〜１２） スライド機構６は、各構造物Ａ，Ｂ，Ｃの鉛直部材１，
１０，２０から張出したブラケット７と、鉛直部材１，
１０，２０に集まる梁３，１３，２３との間に設置して
ある。これにより各構造物Ａ，Ｂ，Ｃは、ダンパ−Ｄ，
Ｅの変形量だけ移動する。尚、以上の説明による変形量
は、ダンパ−Ｄ，Ｅによってエネルギ−吸収されるので
極めて微小であり、建物の居住性を損なうことは全くな
い。

【００１８】図８に示すスライド機構６は、摩擦係数の
小さい滑り板１６を２枚（１枚でも可）介装した場合で
ある。

【００１９】図９及び図１１，図１２に示すスライド機
構６は、滑り支承体２６をブラケット７と梁３，１３，
２３との間に設置した場合で、支承体２６は梁３と固着
してあり、ブラケット７上を滑動する。

【００２０】図１０に示すスライド機構６は台車の例で
あるが、ベアリングやころ等により滑動するロ−ラ−支
承３６としてもよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明の耐震耐風構造物は、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。 （１）鉛直部材は、同部材の外側に配設する柱、梁より
も剛性が高い部材であり、構造物の平面の略中心位置に
前記鉛直部材を設定し、鉛直部材と、同部材に集まる各
階の梁端部との間にダンパ−を介装し、水平方向にスラ
イド可能に接続したことによって、 ＜イ＞構造物に作用する地震や風のエネルギ−が著しく
吸収されるので、従来の構造物と比べて揺れが少なくな
り、従って変形を小さくすることができる。 ＜ロ＞その結果、本発明の構造物の各階の柱梁材は、従
来のそれと比べて重量低減が可能となるので、合理的且
つ経済的な構造物の設計・構築ができる。 ＜ハ＞大きな外力に対しても構造物の安全性が飛躍的に
向上する。 ＜ニ＞構造物の外周や空間内に壁やブレ−ス材などの耐
震要素が激減するので、従来の構造物と比べて居住性に
優れる。 ＜ホ＞制御装置などによる特別な操作を必要としないの
で、ランニングコストがかからない。 （２）前記（１）の構造物において、鉛直部材の頂部
に、同部材の外側に配設する柱、梁よりも剛性が高い水
平部材を剛接合したことによって、前記（１）と同様の
効果が得られるほか、＜イ＞構造物に外力が作用したと
き、このエネルギ−はダンパ−により吸収されると共
に、構造物の上層部に生じる曲げ変形に抵抗して曲げ戻
し作用が働くので、従来の同規模のそれと比べて上層階
の揺れが少なくなり、変形を小さくすることができる。 （３）前記（１）又は（２）の構造物において、鉛直部
材に、同部材の外側に配設する柱、梁よりも剛性が高い
水平部材を、複数層毎に剛接合したことによって、上記
（１）及び（２）と同様の効果がえられるほか、＜イ＞
構造物に水平力にが作用したとき、このエネルギ−はダ
ンパ−により吸収されると共に、構造物の上層部及び中
層部に生じる変形に抵抗して曲げ戻し作用が働くので、
従来の同規模のそれと比べて上層及び中層階の揺れが少
なくなり、各階の変形を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る、耐震耐風構造物の実施形態１
を示す側面図（図２のａ−ａ視）

【図２】 図１の平面図

【図３】 本発明に係る、耐震耐風構造物の実施形態２
を示す側断面図（図５及び図６のｂ−ｂ視）

【図４】 本発明に係る、耐震耐風構造物の実施形態３
を示す側断面図（図５及び図６のｂ−ｂ視）

【図５】 図３又は図４における基準階平面図

【図６】 図３又は図４における高剛性水平部材を設置
した階の平面図

【図７】 ダンパ−を設置した状況を示す平面図

【図８】 ダンパ−及びスライド機構の設置例１示す側
面図

【図９】 ダンパ−及びスライド機構の設置例２示す側
面図

【図１０】ダンパ−及びスライド機構の設置例３示す側
面図

【図１１】ダンパ−及びスライド機構の設置例４示す側
面図

【図１２】ダンパ−及びスライド機構の設置例５示す側
面図

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉛直部材は、同部材の外側に配設する柱、
   梁よりも剛性が高い部材であり、 同鉛直部材を構造物の平面の略中心位置に設定し、 鉛直部材と、同部材に集まる各階の梁端部との間にダン
   パ−を介装して接続したことを特徴とする、 耐震耐風構造物。
2. 【請求項２】請求項１に記載の耐震耐風構造物におい
   て、 鉛直部材に、同部材の外側に配設する柱、梁よりも剛性
   が高い水平部材を剛接合したことを特徴とする、 耐震耐風構造物。
3. 【請求項３】請求項２に記載の耐震耐風構造物におい
   て、 鉛直部材の頂部に、同部材の外側に配設する柱、梁より
   も剛性が高い水平部材を剛接合したことを特徴とする、 耐震耐風構造物。
4. 【請求項４】請求項２に記載の耐震耐風構造物におい
   て、 鉛直部材に、同部材の外側に配設する柱、梁よりも剛性
   が高い水平部材を、複数層毎に剛接合したことを特徴と
   する、 耐震耐風構造物。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の耐震耐
   風構造物において、 鉛直部材に、同部材に集まる梁を水平方向にスライド可
   能に接続したことを特徴とする、 耐震耐風構造物。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の耐震耐
   風構造物において、 鉛直部材は芯柱又は壁体であることを特徴とする、 耐震耐風構造物。
7. 【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の耐震耐
   風構造物において、 床板は、鉛直部材に対して水平方向にスライド可能に構
   成したことを特徴とする、 耐震耐風構造物。