特開 2024-132122 免震構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132122

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】免震構造物

(51)【国際特許分類】

   E04H 9/02 20060101AFI20240920BHJP

【ＦＩ】

E04H9/02 301

E04H9/02 331Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042796

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(72)【発明者】

【氏名】須賀 貴之

(72)【発明者】

【氏名】島崎 大

(72)【発明者】

【氏名】久保山 寛之

(72)【発明者】

【氏名】寺川 喬

(72)【発明者】

【氏名】小川 光陽

(72)【発明者】

【氏名】後藤 健吾

(72)【発明者】

【氏名】濱 智貴

(72)【発明者】

【氏名】牛坂 伸也

(72)【発明者】

【氏名】半澤 徹也

(72)【発明者】

【氏名】杉本 浩一

(72)【発明者】

【氏名】村瀬 充

【テーマコード（参考）】

2E139

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AC19

2E139AC26

2E139AC33

2E139AC43

2E139CA02

2E139CA21

(57)【要約】

【課題】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。
【解決手段】低層架構１１と、低層架構の上方に設けられる上部架構１２と、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たコア部１３と、コア部の外側に配置され、コア部及び低層架構に対して切り離された外側架構１４と、外側架構と低層架構とを連結する下側免震層２１と、を備え、コア部、低層架構及び上部架構と、外側架構とは、構造種別が異なり、外側架構の上部と、上部架構の下部との間に構造切替階３０が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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、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、
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、構造種別が異なり、
前記外側架構の上部と、前記上部架構の下部との間に構造切替階が設けられていることを特徴とする免震構造物。

【請求項2】

前記外側架構の上部は、前記上部架構の下部に対して前記構造切替階を介して構造的に一体に接続され、
前記外側架構の下部は、前記低層架構の上部との間に前記下側免震層のみが設けられている請求項１に記載の免震構造物。

【請求項3】

前記コア部、前記低層架構及び前記上部架構は鉄骨造であり、
前記外側架構は鉄筋コンクリート造である請求項１に記載の免震構造物。

【請求項4】

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する請求項１に記載の免震構造物。

【請求項5】

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請求項１に記載の免震構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、免震構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

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、一般的に免震層上部の高さが１５０ｍを超える場合に、建物のアスペクト比によっては風荷重が地震力よりも大きくなるため、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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２１８８４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来の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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、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、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、構造種別が異なり、前記外側架構の上部と、前記上部架構の下部との間に構造切替階が設けられていることを特徴とする。

【0008】

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。

【0009】

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。

【0010】

また、本発明によれば、外側架構の上部は、上部架構の下部と構造切替階を介して構造的に一体に接続されているため、外側架構と上部架構との間に免震層が不要になり、免震装置の設置数を少なくすることができる。

【0011】

また、本発明に係る免震構造物は、前記外側架構の上部が、前記上部架構の下部に対して前記構造切替階を介して構造的に一体に接続され、前記外側架構の下部は、前記低層架構の上部との間に前記下側免震層のみが設けられていてもよい。

【0012】

このように構成することで、免震構造物の構造を簡素化することができるとともに、免震層を複数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。

【0013】

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は鉄骨造であり、前記外側架構は鉄筋コンクリート造であってもよい。

【0014】

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てもよい。

【0015】

また、本発明に係る免震構造物は、前記外側架構が、前記コア部の周囲全周に設けられていてもよい。

【0016】

このように構成することで、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。

【発明の効果】

【0017】

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。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態による免震構造物を示す縦断面図である。

【図2】（ａ）は図１に示すＩ－Ｉ線断面図であって上部架構の水平断面図、（ｂ）は図１に示すＩＩ－ＩＩ線断面図であってコア部及び外周架構の水平断面図、（ｃ）は図１に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図であって低層架構の水平断面図である。

【図3】地震応答解析で用いた免震構造物の縦断面図（モデルＢ）である。

【図4】地震応答解析におけるモデルＡとモデルＢの最大加速度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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。

【0020】

図１に示すように、本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。

【0021】

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、構造切替階３０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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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１７内に設けられる。シャフト１７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。

【0025】

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に対して切り離されている。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に対して上下方向に離間して配置されている。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

上部架構１２の下部１２ａと、外周架構１４の上部１４ａとの間には構造切替階３０が設けられている。外周架構１４の上部１４ａと構造切替階３０とは構造的に連結している。上部架構１２の下部１２ａと構造切替階３０とは構造的に連結している。つまり、上部架構１２と外周架構１４とは構造切替階３０を介して構造的に一体に形成されている。本実施形態では、外周架構１４が鉄筋コンクリート造であり、上部架構１２が鉄骨造であり、構造切替階３０において、鉄筋コンクリート造から鉄骨造へと構造種別が切り替えられている。

【0029】

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とを連結する構造切替階３０と、が設けられている。下側免震層２１には、複数の免震装置２３が設けられている。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。下側免震層２１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免震装置２３が配置されている。下側免震層２１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。

【0030】

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。

【0031】

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、下側免震層２１よりも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。

【0032】

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。

【0033】

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の下部に対して構造切替階３０を介して連結されている。本実施形態では、下側免震層２１から構造切替階３０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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

（地震応答解析）
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地震応答解析について説明する。

【0037】

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。解析に使用したモデルは、図３に示すモデルＢ、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。モデルＢは、モデルＡの構造切替階３０の箇所に上側免震層２２を設けたモデルである。つまり、モデルＢは、外周架構１４が低層架構１１、上部架構１２、コア部１３と構造的に縁が切れている。モデルＢでは、外周架構１４と低層架構１１とは下側免震層２１を介して連結されており、外周架構１４と上部架構１２とは上側免震層２２を介して連結されている。

【0038】

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４に示す。図４に示すように、モデルＡとモデルＢとは、頂部の最大加速度や基壇部分（低層架構１１）の最大加速度にほとんど変化が無いことが確認できる。居室（外周架構１４）に関しては、モデルＡおよびモデルＢともに、大地震時においても全フロアで概ね１５０（ｃｍ／ｓｅｃ^２）以下であり、高いレベルで応答制御ができていることが分かる。

【0039】

本実施形態の免震構造物１００のように、免震層が高層部分に設けられていない場合でも、所定の応答低減効果を得ることができる。結果として、上記したモデルＡとモデルＢについては建築計画との親和性を加味して総合的に構造を選択することで、設計の自由度を増すことができる。

【0040】

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。

【0041】

例えば、上述した実施の形態の免震構造物１００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。

【0042】

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。

【0043】

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、構造種別はこれに限られない。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

なお、２０１５年９月の国連サミットにおいて採択された１７の国際目標として「持続可能な開発目標（Sustainable Development Goals：ＳＤＧｓ）」がある。本実施形態に係る溶接装置は、このＳＤＧｓの１７の目標のうち、例えば「１１．住み続けられるまちづくりを」の目標などの達成に貢献し得る。

【符号の説明】

【0047】

１００ 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
２３ 免震装置
３０ 構造切替階
Ｃ クリアランス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】