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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-02-13
(45)【発行日】2025-02-21
(54)【発明の名称】建物構造
(51)【国際特許分類】
E04H 9/02 20060101AFI20250214BHJP
F16F 15/023 20060101ALI20250214BHJP
F16F 15/06 20060101ALN20250214BHJP
【ＦＩ】
E04H9/02 351
E04H9/02 301
E04H9/02 311
E04H9/02 321A
E04H9/02 331Z
F16F15/023 A
F16F15/06 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2021116852
(22)【出願日】2021-07-15
(65)【公開番号】P2023013002
(43)【公開日】2023-01-26
【審査請求日】2023-10-31
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002077
【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】木村 廣
(72)【発明者】
【氏名】藤山 淳司
(72)【発明者】
【氏名】野々山 昌峰
【審査官】須永 聡
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－０９４３９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０４５９３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－０７４４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７８１６６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｈ ９／００－９／１６
Ｆ１６Ｆ １５／００－１５／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
連層ブレースまたは連層耐震壁が複数階に亘って連続して設置された建物構造であって、前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁が設けられた各階において、前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられ、
前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁の下端部よりも下方の階にあっては、平面視したときに、前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁と同じ位置に、上方から下方に向かって離間するように逆Ｖ字状にブレースが、複数の前記階に設けられ、前記ブレースの頂部と、隣接する柱との間に、オイルダンパーが設けられていることを特徴とする建物構造。
【請求項2】
前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁、及び前記制振部材が設けられる低層部と、前記低層部の上方に設けられるメガトラス階と、
前記メガトラス階の上部に設けられる高層部と、
前記メガトラス階と前記高層部との間に設けられる免震層と、を備え、
前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁の前記下端部の直下階には、アンボンドブレースが、互いに隣り合う柱の間に、上方から下方に向かって離間するように逆Ｖ字状に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の建物構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物構造に関する。
【背景技術】
【0002】
建物の地震に対する性能を高めるため、様々な提案がなされている。
例えば特許文献１には、ダンパー等のエネルギー吸収手段を備えた骨組によって構成される高減衰骨組部と、高減衰骨組部の上階に配置され、耐震壁、ブレース等の剛性手段を備えた骨組によって構成される高剛性骨組部と、を備え、高剛性骨組部の水平剛性を、高減衰骨組部の水平剛性より大きくした構成が開示されている。
また、特許文献２には、メガストラクチャー構造の高剛性層を有する構造物の柱梁架構内に制震装置を組み込んで構成される制震構造物として、高剛性層と高剛性層または地上との間に制震装置が集中的に配置されている構成が開示されている。
また、特許文献３には、高い剛性を有して上下方向に連続するコア部を備えた躯体に、コア部の頂部または中間部と躯体の外周部または他のコア部との間に架設された曲げ剛性の大きな梁部材と、梁部材に備えられたコア部の曲げ変形を曲げ戻すためのダンパーと、を備える構成が開示されている。
より安定的に振動エネルギーを吸収することが常に望まれている。
例えば特許文献１には、ダンパー等のエネルギー吸収手段を備えた骨組によって構成される高減衰骨組部と、高減衰骨組部の上階に配置され、耐震壁、ブレース等の剛性手段を備えた骨組によって構成される高剛性骨組部と、を備え、高剛性骨組部の水平剛性を、高減衰骨組部の水平剛性より大きくした構成が開示されている。
また、特許文献２には、メガストラクチャー構造の高剛性層を有する構造物の柱梁架構内に制震装置を組み込んで構成される制震構造物として、高剛性層と高剛性層または地上との間に制震装置が集中的に配置されている構成が開示されている。
また、特許文献３には、高い剛性を有して上下方向に連続するコア部を備えた躯体に、コア部の頂部または中間部と躯体の外周部または他のコア部との間に架設された曲げ剛性の大きな梁部材と、梁部材に備えられたコア部の曲げ変形を曲げ戻すためのダンパーと、を備える構成が開示されている。
より安定的に振動エネルギーを吸収することが常に望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００２－４６２８号公報
【文献】特開２００９－１９３６８号公報
【文献】特開平１０－２８０７２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、複数の用途に対応可能な建物構造として、建物の中間階にメガトラス階を設け、そのメガトラス階を挟んだ低層部と、高層部では其々異なる構造形式を採用し、構造安全性を確保した。建物の低層部では、連層ブレースまたは連層耐震壁を複数階に亘って連続して設置し、隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材を設けることで、連層ブレースまたは連層耐震壁は高い剛性を備えており心棒的な機能を発揮し、特定の階への変形集中を防止できる。さらに、連層ブレースまたは連層耐震壁に隣接する柱梁架構内に制振部材を設置することで、耐震部材に作用する変形を隣接する制振部材によって効率的に吸収させることができる。また、建物の高層部では、メガトラス階の上部に免震層を設けることで、低層部の建物の剛性、及び変形性能に影響を受けることなく、設計自由度を確保することができる。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の建物構造は、連層ブレースまたは連層耐震壁が複数階に亘って連続して設置された建物構造であって、前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられることを特徴とする。
このような構成によれば、連層ブレース、または連層耐震壁が、心棒的な高い剛性を有している。このような連層ブレース、または連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられている。これにより、この建物構造が適用された建物においては、地震発生時には、建物に生じる変形を心棒的に高い剛性を備える連層ブレースまたは連層耐震壁が弾性変形域に抑えつつ、隣接する柱梁架構内に設けられる制振部材で効率的に振動エネルギーを吸収できる。特に、制振部材は、連層ブレースまたは連層耐震壁と同様に、複数階に亘って連続して設けられており、これにより、本建物構造が適用された建物では、振動エネルギーが各階において吸収されるため、特定階に、局所的な大変形が生じることが抑制される。したがって、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することができる。また、変形が過大となった場合にも、損傷を制振部材に抑えることができ、建物全体への影響を抑えることができる。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の建物構造は、連層ブレースまたは連層耐震壁が複数階に亘って連続して設置された建物構造であって、前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられることを特徴とする。
このような構成によれば、連層ブレース、または連層耐震壁が、心棒的な高い剛性を有している。このような連層ブレース、または連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられている。これにより、この建物構造が適用された建物においては、地震発生時には、建物に生じる変形を心棒的に高い剛性を備える連層ブレースまたは連層耐震壁が弾性変形域に抑えつつ、隣接する柱梁架構内に設けられる制振部材で効率的に振動エネルギーを吸収できる。特に、制振部材は、連層ブレースまたは連層耐震壁と同様に、複数階に亘って連続して設けられており、これにより、本建物構造が適用された建物では、振動エネルギーが各階において吸収されるため、特定階に、局所的な大変形が生じることが抑制される。したがって、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することができる。また、変形が過大となった場合にも、損傷を制振部材に抑えることができ、建物全体への影響を抑えることができる。
【0006】
本発明の一態様においては、本発明の建物構造は、前記連層ブレースまたは前記連層耐震壁、及び前記制振部材が設けられる低層部と、前記低層部の上方に設けられるメガトラス階と、前記メガトラス階の上部に設けられる高層部と、前記メガトラス階と前記高層部との間に設けられる免震層と、を備える。
このような構成によれば、低層部は、連層ブレースまたは連層耐震壁と、制振部材とを備えた構成とし、建物の低層部の上方に強固なメガトラス階を設け、メガトラス階の上部に免震層を介して高層部を設けている。これにより、メガトラス階を挟んだ下部側の低層部と、上部側の高層部とで、それぞれの用途に応じて地震に対する性能を設定することができる。低層部では、上記したように、建物に生じる変形を弾性変形域に抑えて、制振部材で安定的に振動エネルギーを吸収させる。高層部では、強固なメガトラス階の上部に免震層を介して高層部を設けることで、メガトラス階より下部側の低層部からの影響を抑えつつ、建物の免震性能を確保することができる。
このような構成によれば、低層部は、連層ブレースまたは連層耐震壁と、制振部材とを備えた構成とし、建物の低層部の上方に強固なメガトラス階を設け、メガトラス階の上部に免震層を介して高層部を設けている。これにより、メガトラス階を挟んだ下部側の低層部と、上部側の高層部とで、それぞれの用途に応じて地震に対する性能を設定することができる。低層部では、上記したように、建物に生じる変形を弾性変形域に抑えて、制振部材で安定的に振動エネルギーを吸収させる。高層部では、強固なメガトラス階の上部に免震層を介して高層部を設けることで、メガトラス階より下部側の低層部からの影響を抑えつつ、建物の免震性能を確保することができる。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係る建物構造を備えた建物の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明は、建物の低層部には、連層ブレースまたは連層耐震壁と、制振部材とが組み合わされた制振架構が複数階に亘って連続して設置され、かつ低層部と高層部との間にはメガトラス階が設けられ、当該メガトラス階の上部に免震層を含む高層部を備えた建物構造である。
本発明の実施形態に係る建物構造を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る建物構造を備えた建物の構成を示す断面図を図１に示す。図２は、図１のＩ－Ｉ矢視部分の断面図である。図１は、図２のＶ－Ｖ矢視部分の断面図ともなっている。図３は、図２のＩＩ－ＩＩ矢視部分の断面図である。
図１に示されるように、本実施形態に係る建物構造を備える建物１は、地盤Ｇ中に構築された基礎部２と、基礎部２上に設けられた上部構造部８と、を備えている。図２に示されるように、本実施形態において、建物１は、平面視すると、Ｌ字状に構成されている。建物１は、例えば、水平面内で第一方向Ｄ１に延びる第一延伸部１１と、水平面内で第一方向Ｄ１に直交する第二方向Ｄ２に延びる第二延伸部１２とを備えている。
図１に示されるように、上部構造部８は、低層部３と、メガトラス階４と、免震層５と、高層部６と、を備えている。低層部３は、上部構造部８の最下部に配置されている。低層部３は、基礎部２上に設けられている。低層部３は、鉛直方向に複数の階層を有している。メガトラス階４は、低層部３の上方に設けられている。免震層５は、メガトラス階４上に設けられている。免震層５は、メガトラス階４と高層部６との間に設けられている。高層部６は、メガトラス階４の上部に、免震層５を介して支持されている。高層部６は、鉛直方向に複数の階層を有している。
本発明の実施形態に係る建物構造を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る建物構造を備えた建物の構成を示す断面図を図１に示す。図２は、図１のＩ－Ｉ矢視部分の断面図である。図１は、図２のＶ－Ｖ矢視部分の断面図ともなっている。図３は、図２のＩＩ－ＩＩ矢視部分の断面図である。
図１に示されるように、本実施形態に係る建物構造を備える建物１は、地盤Ｇ中に構築された基礎部２と、基礎部２上に設けられた上部構造部８と、を備えている。図２に示されるように、本実施形態において、建物１は、平面視すると、Ｌ字状に構成されている。建物１は、例えば、水平面内で第一方向Ｄ１に延びる第一延伸部１１と、水平面内で第一方向Ｄ１に直交する第二方向Ｄ２に延びる第二延伸部１２とを備えている。
図１に示されるように、上部構造部８は、低層部３と、メガトラス階４と、免震層５と、高層部６と、を備えている。低層部３は、上部構造部８の最下部に配置されている。低層部３は、基礎部２上に設けられている。低層部３は、鉛直方向に複数の階層を有している。メガトラス階４は、低層部３の上方に設けられている。免震層５は、メガトラス階４上に設けられている。免震層５は、メガトラス階４と高層部６との間に設けられている。高層部６は、メガトラス階４の上部に、免震層５を介して支持されている。高層部６は、鉛直方向に複数の階層を有している。
【0010】
低層部３は、例えば、店舗、オフィス等として用いられる。低層部３は、柱梁架構部３０と、連層ブレース３３と、制振部材３５と、を有している。柱梁架構部３０は、複数本の柱３１と梁３２とを有したラーメン構造の柱梁架構からなる。各柱３１は、例えばコンクリート充填鋼管造で、鉛直方向に延びている。梁３２は、例えば鉄骨造で、低層部３の各階層で互いに隣り合う柱３１間に架設されている。
【0011】
連層ブレース３３は、低層部３の内部で、鉛直方向に複数の階に亘って連続して設けられている。図１～図３に示すように、本実施形態において、連層ブレース３３は、第一方向Ｄ１に沿って設けられた第１連層ブレース３３Ａと、第２方向Ｄ２に沿って設けられた第２連層ブレース３３Ｂと、を有している。第１連層ブレース３３Ａ、第２連層ブレース３３Ｂは、低層部３の内部の適宜箇所に、それぞれ複数設けられている。例えば、本実施形態においては、第１連層ブレース３３Ａは、図２に示されるように、Ｖ－Ｖ矢視部分（図１相当）に２つと、ＩＩ－ＩＩ矢視部分（図３相当）に１つの、計３つが設けられている。第２連層ブレース３３Ｂも同様に、３つが設けられている。第１連層ブレース３３Ａ、第２連層ブレース３３Ｂの設置位置、設置数については、何ら限定するものではない。
図４は、図１の建物構造における連層ブレース、及び制振部材を示す断面図である。
図４に示すように、連層ブレース３３は、鉛直方向に階を跨いで延びて互いに隣り合う、特定の、一対の柱３１間に、各階毎の梁３２、及びブレース３４が設置されることで構成されている。ブレース３４は、互いに隣り合う２本の柱３１と、互いに上下に位置する２本の梁３２との間に、斜めに延びるように設けられている。ブレース３４の両端部は、柱３１と梁３２との接合部Ｊ１、Ｊ２にそれぞれ設けられたブラケット４４に接合されている。ブレース３４は、本実施形態においては、中央部が角形の鋼管３４ｂにより形成されている。ブレース３４の鋼管３４ｂの端部には、断面十字形状の鋼材３４ａが接合され、当該鋼材３４ａがブラケット４４に接合されている。
図１、図３に示すように、このような連層ブレース３３は、柱３１と梁３２とからなる柱梁架構にブレース３４が設けられた、ブレース付柱梁架構が、鉛直方向の複数の階に亘って連続して設けられたものである。以上のような構成により、連層ブレース３３においては、ブレース３４は、平面視したときに、各階において同じ位置に設けられている。
図４は、図１の建物構造における連層ブレース、及び制振部材を示す断面図である。
図４に示すように、連層ブレース３３は、鉛直方向に階を跨いで延びて互いに隣り合う、特定の、一対の柱３１間に、各階毎の梁３２、及びブレース３４が設置されることで構成されている。ブレース３４は、互いに隣り合う２本の柱３１と、互いに上下に位置する２本の梁３２との間に、斜めに延びるように設けられている。ブレース３４の両端部は、柱３１と梁３２との接合部Ｊ１、Ｊ２にそれぞれ設けられたブラケット４４に接合されている。ブレース３４は、本実施形態においては、中央部が角形の鋼管３４ｂにより形成されている。ブレース３４の鋼管３４ｂの端部には、断面十字形状の鋼材３４ａが接合され、当該鋼材３４ａがブラケット４４に接合されている。
図１、図３に示すように、このような連層ブレース３３は、柱３１と梁３２とからなる柱梁架構にブレース３４が設けられた、ブレース付柱梁架構が、鉛直方向の複数の階に亘って連続して設けられたものである。以上のような構成により、連層ブレース３３においては、ブレース３４は、平面視したときに、各階において同じ位置に設けられている。
【0012】
図４に示すように、制振部材３５は、連層ブレース３３に対し、各階ごとに接合されている。制振部材３５は、連層ブレース３３に隣接し、柱梁架構部３０の一部を構成する柱梁架構３０ｓ内に設置されている。本実施形態において、制振部材３５は、例えば極低降伏点鋼からなるエネルギー吸収部３５ａを中央に有する制振梁である。制振部材３５は、同じ階の他の梁３２よりも水平方向のスパンが短い短スパン梁とされている。制振部材３５は、斜めに延びるブレース３４の下方側の端部が接合される柱３１と梁３２との接合部Ｊ２に隣接して配置されている。このようにして、連層ブレース３３に隣接して、各階の制振部材３５が鉛直方向に連なるように配置されている。以上のような構成により、連層ブレース３３においては、制振部材３５は、平面視したときに、各階において同じ位置に設けられている。
【0013】
図１に示すように、低層部３において、連層ブレース３３の下端部の直下階には、アンボンドブレース３７が設けられている。アンボンドブレース３７は、互いに隣り合う柱３１と、互いに上下に位置する梁３２との間に、上方から下方に向かって離間するように逆Ｖ字状に設けられている。
さらに、アンボンドブレース３７が設けられた階の下側の複数階には、アンボンドブレースではない、通常のブレース３８が設けられている。ブレース３８は、互いに隣り合う柱３１と、互いに上下に位置する梁３２との間に、上方から下方に向かって離間するように逆Ｖ字状に設けられている。逆Ｖ字状に設けられたブレース３８の頂部においては、当該頂部と、隣接する柱３１との間に、オイルダンパー３９が設けられている。
既に説明したように、連層ブレース３３に隣接する柱梁架構３０ｓ内には、連層ブレース３３に接合されるように、制振部材３５が設けられていた。これに対し、連層ブレース３３よりも下方の、アンボンドブレース３７やブレース３８が設けられた階層においては、連層ブレース３３に隣接する柱梁架構３０ｓ内には、制振部材３５ではなく、通常の梁３２が設けられている。
さらに、アンボンドブレース３７が設けられた階の下側の複数階には、アンボンドブレースではない、通常のブレース３８が設けられている。ブレース３８は、互いに隣り合う柱３１と、互いに上下に位置する梁３２との間に、上方から下方に向かって離間するように逆Ｖ字状に設けられている。逆Ｖ字状に設けられたブレース３８の頂部においては、当該頂部と、隣接する柱３１との間に、オイルダンパー３９が設けられている。
既に説明したように、連層ブレース３３に隣接する柱梁架構３０ｓ内には、連層ブレース３３に接合されるように、制振部材３５が設けられていた。これに対し、連層ブレース３３よりも下方の、アンボンドブレース３７やブレース３８が設けられた階層においては、連層ブレース３３に隣接する柱梁架構３０ｓ内には、制振部材３５ではなく、通常の梁３２が設けられている。
【0014】
このような連層ブレース３３は、低層部３内において、鉛直方向に延びる強固な心棒のように機能する。低層部３においては、地震発生時に、強固な連層ブレース３３と、その周囲の柱梁架構部３０との間で生じる相対的な変位のエネルギーが、連層ブレース３３に隣接して設けられた制振部材３５によって吸収される。
【0015】
メガトラス階４は、低層部３の最上部の直上階に配置されている。メガトラス階４は、上側の梁材４１と、下側の梁材４２との間に、複数の斜め材４３をトラス状に設けることで構成されている。複数の斜め材４３は、メガトラス階４の全体に亘って配置されている。メガトラス階４は、その全体が、強固な立体トラス構造のフレームを構成している。メガトラス階４は、低層部３および高層部６よりも強固に構成されている。メガトラス階４は、低層部３を構成する架構構造と、高層部６を構成する架構構造とを切り換える部分に配置されている。このようなメガトラス階４には、例えば、機械室、倉庫、控え室等が設けられる。
メガトラス階４の下側には、連層ブレース３３の上端部が接続されている。つまり、トラス構造のメガトラス階４は、心柱として機能する強固な連層ブレース３３上に支持されている。このようなメガトラス階４を低層部３上に設けることで、地震時における曲げ戻し効果を得る。
メガトラス階４の下側には、連層ブレース３３の上端部が接続されている。つまり、トラス構造のメガトラス階４は、心柱として機能する強固な連層ブレース３３上に支持されている。このようなメガトラス階４を低層部３上に設けることで、地震時における曲げ戻し効果を得る。
【0016】
図５は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視部分の断面図である。
免震層５は、高層部６上に設けられている。免震層５は、メガトラス階４と高層部６との間に設けられている。図５に示すように、免震層５は、例えば、複数の免震装置を備えている。本実施形態では、免震層５は、複数の免震装置として、積層ゴムを用いた免震支承５１と、オイルダンパー５２と、切替型オイルダンパー５３との３種類を備えている。
免震支承５１は、いわゆる積層ゴムであり、高層部６の柱６１の下側に配置されている。免震支承５１は、ゴム層と鋼板層とが上下方向に複数積層されたもので、高層部６を支持しつつ、地震時にはメガトラス階４に対する高層部６の水平方向への相対変位を許容して、地震の揺れを逃がす。特に本実施形態においては、メガトラス階４の上に免震支承５１を集中して配置させることで、建物１の変形を免震層５に集中させる。
オイルダンパー５２、切替型オイルダンパー５３は、それぞれ、下方のメガトラス階４側に固定されたダンパー支持部（図示なし）と、上方の高層部６側に固定されたタンパー支持部（図示なし）との間で水平方向に伸縮可能に設けられている。オイルダンパー５２、切替型オイルダンパー５３は、下方のメガトラス階４側と上方の高層部６側との水平方向の相対変位を減衰する。切替型オイルダンパー５３は、予め設定された設定変位を超えると、発生する減衰力（減衰係数）が、低減衰モードから高減衰モードに切り替わるものである。本実施形態において、免震層５の外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿った位置には、モード切替の無い通常のオイルダンパー５２が、外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿った方向に延びて複数配置されている。また、免震層５において、外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄよりも内側には、オイルダンパー５２、及び切替型オイルダンパー５３が、外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに直交する方向に延びて配置されている。また、切替型オイルダンパー５３は、低減衰モードから高減衰モードに切り替わる設定変位が異なる複数種のものを採用してもよい。これにより、メガトラス階４に対する高層部６の水平方向への変位量が大きくなるほど、より多くの切替型オイルダンパー５３が、より大きな減衰力を発揮する。
免震層５は、高層部６上に設けられている。免震層５は、メガトラス階４と高層部６との間に設けられている。図５に示すように、免震層５は、例えば、複数の免震装置を備えている。本実施形態では、免震層５は、複数の免震装置として、積層ゴムを用いた免震支承５１と、オイルダンパー５２と、切替型オイルダンパー５３との３種類を備えている。
免震支承５１は、いわゆる積層ゴムであり、高層部６の柱６１の下側に配置されている。免震支承５１は、ゴム層と鋼板層とが上下方向に複数積層されたもので、高層部６を支持しつつ、地震時にはメガトラス階４に対する高層部６の水平方向への相対変位を許容して、地震の揺れを逃がす。特に本実施形態においては、メガトラス階４の上に免震支承５１を集中して配置させることで、建物１の変形を免震層５に集中させる。
オイルダンパー５２、切替型オイルダンパー５３は、それぞれ、下方のメガトラス階４側に固定されたダンパー支持部（図示なし）と、上方の高層部６側に固定されたタンパー支持部（図示なし）との間で水平方向に伸縮可能に設けられている。オイルダンパー５２、切替型オイルダンパー５３は、下方のメガトラス階４側と上方の高層部６側との水平方向の相対変位を減衰する。切替型オイルダンパー５３は、予め設定された設定変位を超えると、発生する減衰力（減衰係数）が、低減衰モードから高減衰モードに切り替わるものである。本実施形態において、免震層５の外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿った位置には、モード切替の無い通常のオイルダンパー５２が、外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに沿った方向に延びて複数配置されている。また、免震層５において、外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄよりも内側には、オイルダンパー５２、及び切替型オイルダンパー５３が、外側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに直交する方向に延びて配置されている。また、切替型オイルダンパー５３は、低減衰モードから高減衰モードに切り替わる設定変位が異なる複数種のものを採用してもよい。これにより、メガトラス階４に対する高層部６の水平方向への変位量が大きくなるほど、より多くの切替型オイルダンパー５３が、より大きな減衰力を発揮する。
【0017】
図１に示すように、高層部６は、建物１の最上部に設けられている。高層部６は、上下方向に複数階層を有している。高層部６には、例えば、ホテル、マンション等の、人が滞在、居住する空間が設けられる。高層部６は、鉄骨造の柱６１と梁６２とを備えた純ラーメン架構とされている。
図６に示すように、建物１には、エレベータシャフト７０が設けられている。エレベータシャフト７０は、上下方向に連続する筒状に構成されている。エレベータシャフト７０は、柱材７０ａと、梁材７０ｂと、柱材７０ａおよび梁材７０ｂの間に設けられたブレース７０ｃとを備えたブレース付の強固なラーメン構造とされている。エレベータシャフト７０は、低層部３から、メガトラス階４と免震層５を通過して、高層部６にまで亘って設けられている。エレベータシャフト７０は、低層部３の上端においては、メガトラス階４の下側の梁材４２に接合されている。エレベータシャフト７０の、高層部６に位置する部分の柱材７０ａは、免震支承５１を介さずに、直接、メガトラス階４の上側の梁材４１に接合されている。これにより、エレベータシャフト７０の高層部６に位置する部分は、メガトラス階４上に自立するように構成されている。
エレベータシャフト７０は、高層部６においては、柱６１、および梁６２を備えた架構とは、独立に、かつこれらから離間して設けられている。エレベータシャフト７０と、その周囲の高層部６の架構との間には、水平方向の相対変位を吸収するエキスパンションジョイント（図示なし）が設けられている。地震が生じて高層部６がメガトラス階４に対して水平方向に相対変位した際には、エレベータシャフト７０はメガトラス階４に接合されているため、高層部６はエレベータシャフト７０に対しても相対変位する。この相対変位は、エキスパンションジョイントによって吸収される。
このように、エレベータシャフト７０は高層部６においては免震化されていない構造となっている。これにより、高価な免震エレベータを採用せずに済むので、施工コストが低減される。
図６に示すように、建物１には、エレベータシャフト７０が設けられている。エレベータシャフト７０は、上下方向に連続する筒状に構成されている。エレベータシャフト７０は、柱材７０ａと、梁材７０ｂと、柱材７０ａおよび梁材７０ｂの間に設けられたブレース７０ｃとを備えたブレース付の強固なラーメン構造とされている。エレベータシャフト７０は、低層部３から、メガトラス階４と免震層５を通過して、高層部６にまで亘って設けられている。エレベータシャフト７０は、低層部３の上端においては、メガトラス階４の下側の梁材４２に接合されている。エレベータシャフト７０の、高層部６に位置する部分の柱材７０ａは、免震支承５１を介さずに、直接、メガトラス階４の上側の梁材４１に接合されている。これにより、エレベータシャフト７０の高層部６に位置する部分は、メガトラス階４上に自立するように構成されている。
エレベータシャフト７０は、高層部６においては、柱６１、および梁６２を備えた架構とは、独立に、かつこれらから離間して設けられている。エレベータシャフト７０と、その周囲の高層部６の架構との間には、水平方向の相対変位を吸収するエキスパンションジョイント（図示なし）が設けられている。地震が生じて高層部６がメガトラス階４に対して水平方向に相対変位した際には、エレベータシャフト７０はメガトラス階４に接合されているため、高層部６はエレベータシャフト７０に対しても相対変位する。この相対変位は、エキスパンションジョイントによって吸収される。
このように、エレベータシャフト７０は高層部６においては免震化されていない構造となっている。これにより、高価な免震エレベータを採用せずに済むので、施工コストが低減される。
【0018】
このような制振構造を備えた建物１においては、低層部３と、高層部６とで、その架構構造を異ならせている。低層部３と高層部６との間に、強固なメガトラス階４と免震層５を設けることで、低層部３と高層部６との間で、架構構造の違いによる地震応答の相違が、互いに影響するのを抑えている。
低層部３は、心棒として機能する強固な連層ブレース３３を備えることで、地震に対する高い性能を有している。低層部３は、連層ブレース３３と、制振部材３５とを備えることで、連層ブレース３３と、その周囲の柱梁架構３０ｓとの間で生じる相対変位エネルギーを、制振部材３５で吸収する。
さらに、メガトラス階４の上に、免震支承５１が集中して配置された免震層５が設けられており、この免震層５によって、集中的に振動エネルギーを吸収する。
建物１を全体としてこのような構成とすることで、例えば中規模程度の地震動の大きさを表すレベル１、構造物が受けるであろう過去、将来にわたって最強と考えられる想定しうる範囲内で、最大規模の地震動の大きさを表すレベル２の地震においては、免震層５よりも下に位置する連層ブレース３３が心棒として作用することによって、概ね弾性内に抑えて安定した振動モードとして、安定的に免震層５でエネルギーを吸収するように、設計することができる。
そして、数千年に一度発生する程度の極大地震相当の地震の大きさを表すレベル３以上の、想定を上回る地震においては、制振部材３５すなわち制振梁が先行して降伏することにより、連層ブレース３３を、弾性変形域に留めることができる。弾性変形域に留められた連層ブレース３３は、レベル１、レベル２の地震の場合と同様に心棒として作用する。また、レベル３以上の地震においては、免震層５より下方側の低層部３ではフレーム全体を塑性化させて、振動エネルギーを吸収させる。その時、心棒は、特定層に損傷が集中するのを防止させている。
以上のように、連層ブレース３３と、制振部材３５を各階層に設けることで、振動エネルギーを効率良く、かつ安定的に抑えることができる。
また、高層部６は、強固なメガトラス階４上に、免震層５を介して支持されているので、低層部３側からの影響を抑えつつ、高い免震性能を得て、ホテルの宿泊者やマンションの居住者における居住性を高めることができる。
このような構成により、結果として、建物１全体としては、関東平野における卓越周期よりも短い建物周期を得つつ、低層部３の周期と高層部６の周期が異なるものとなる。具体的には、建物全体の固有周期を関東平野の卓越周期以下に抑えるために、免震層の周期を４秒程度に設定し、低層部の固有周期を４秒程度とし、高層部の固有周期を１秒程度としている。
低層部３は、心棒として機能する強固な連層ブレース３３を備えることで、地震に対する高い性能を有している。低層部３は、連層ブレース３３と、制振部材３５とを備えることで、連層ブレース３３と、その周囲の柱梁架構３０ｓとの間で生じる相対変位エネルギーを、制振部材３５で吸収する。
さらに、メガトラス階４の上に、免震支承５１が集中して配置された免震層５が設けられており、この免震層５によって、集中的に振動エネルギーを吸収する。
建物１を全体としてこのような構成とすることで、例えば中規模程度の地震動の大きさを表すレベル１、構造物が受けるであろう過去、将来にわたって最強と考えられる想定しうる範囲内で、最大規模の地震動の大きさを表すレベル２の地震においては、免震層５よりも下に位置する連層ブレース３３が心棒として作用することによって、概ね弾性内に抑えて安定した振動モードとして、安定的に免震層５でエネルギーを吸収するように、設計することができる。
そして、数千年に一度発生する程度の極大地震相当の地震の大きさを表すレベル３以上の、想定を上回る地震においては、制振部材３５すなわち制振梁が先行して降伏することにより、連層ブレース３３を、弾性変形域に留めることができる。弾性変形域に留められた連層ブレース３３は、レベル１、レベル２の地震の場合と同様に心棒として作用する。また、レベル３以上の地震においては、免震層５より下方側の低層部３ではフレーム全体を塑性化させて、振動エネルギーを吸収させる。その時、心棒は、特定層に損傷が集中するのを防止させている。
以上のように、連層ブレース３３と、制振部材３５を各階層に設けることで、振動エネルギーを効率良く、かつ安定的に抑えることができる。
また、高層部６は、強固なメガトラス階４上に、免震層５を介して支持されているので、低層部３側からの影響を抑えつつ、高い免震性能を得て、ホテルの宿泊者やマンションの居住者における居住性を高めることができる。
このような構成により、結果として、建物１全体としては、関東平野における卓越周期よりも短い建物周期を得つつ、低層部３の周期と高層部６の周期が異なるものとなる。具体的には、建物全体の固有周期を関東平野の卓越周期以下に抑えるために、免震層の周期を４秒程度に設定し、低層部の固有周期を４秒程度とし、高層部の固有周期を１秒程度としている。
【0019】
上述したような建物構造によれば、連層ブレース３３が複数階に亘って連続して設置された建物構造であって、連層ブレース３３に隣接した柱梁架構３０ｓ内に、エネルギー吸収部３５ａを有する制振梁が制振部材として設けられる。
このような構成によれば、連層ブレース３３が、心棒的な高い剛性を有している。このような連層ブレース３３に隣接した柱梁架構３０ｓ内に、エネルギー吸収部３５ａを有する制振梁が制振部材３５として設けられている。これにより、この建物構造が適用された建物１においては、地震発生時には、建物１に生じる変形を心棒的に高い剛性を備える連層ブレース３３が弾性変形域に抑えつつ、隣接する柱梁架構３０ｓ内に設けられる制振部材３５で効率的に振動エネルギーを吸収できる。特に、制振部材３５は、連層ブレース３３と同様に、複数階に亘って連続して設けられており、これにより、本建物構造が適用された建物１では、振動エネルギーが各階において吸収されるため、特定階に、局所的な大変形が生じることが抑制される。したがって、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することができる。また、変形が過大となった場合にも、損傷を制振部材に抑えることができ、建物１全体への影響を抑えることができる。
このような構成によれば、連層ブレース３３が、心棒的な高い剛性を有している。このような連層ブレース３３に隣接した柱梁架構３０ｓ内に、エネルギー吸収部３５ａを有する制振梁が制振部材３５として設けられている。これにより、この建物構造が適用された建物１においては、地震発生時には、建物１に生じる変形を心棒的に高い剛性を備える連層ブレース３３が弾性変形域に抑えつつ、隣接する柱梁架構３０ｓ内に設けられる制振部材３５で効率的に振動エネルギーを吸収できる。特に、制振部材３５は、連層ブレース３３と同様に、複数階に亘って連続して設けられており、これにより、本建物構造が適用された建物１では、振動エネルギーが各階において吸収されるため、特定階に、局所的な大変形が生じることが抑制される。したがって、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することができる。また、変形が過大となった場合にも、損傷を制振部材に抑えることができ、建物１全体への影響を抑えることができる。
【0020】
特に本実施形態においては、制振部材３５は上記のように、各階に設けられており、なおかつ平面視したときに各階で同じ位置となるように、集中的に配置されている。
このように、制振部材３５を集中的に配置することで、建物１全体の総合的な制振効率が向上し、例えば制振部材３５を、平面視したときに階ごとに異なる位置に配置したりする場合に比べると、制振部材３５の数を抑えられる可能性がある。
このように、制振部材３５を集中的に配置することで、建物１全体の総合的な制振効率が向上し、例えば制振部材３５を、平面視したときに階ごとに異なる位置に配置したりする場合に比べると、制振部材３５の数を抑えられる可能性がある。
【0021】
また、建物構造は、連層ブレース３３、及び制振部材３５が設けられる低層部３と、低層部３の上方に設けられるメガトラス階４と、メガトラス階４の上部に設けられる高層部６と、メガトラス階４と高層部６との間に設けられる免震層５と、を備える。
このような構成によれば、低層部３は、連層ブレース３３と、制振部材３５とを備えた構成とし、建物１の低層部３の上方に強固なメガトラス階４を設け、メガトラス階４の上部に免震層５を介して高層部６を設けている。これにより、メガトラス階４を挟んだ下部側の低層部３と、上部側の高層部６とでは、それぞれ異なる耐震性能を設定可能となる。
よって、本実施形態の建物構造では、免震層５で集中的に振動エネルギーを吸収させて、建物全体の耐震性能を確保している。具体的には、免震層５より上部側の高層部６と、免震層５より下部側の低層部３では、設計判断基準を変えている。具体的には、低層部３では、上記したように、建物に生じる変形を弾性変形域に抑えて、制振部材３５で安定的に振動エネルギーを吸収させる。高層部６では、強固なメガトラス階４の上部に免震層５を介して高層部６を設けることで、メガトラス階４より下部側の低層部３からの影響を抑えつつ、建物の免震性能を確保している。
このような構成によれば、低層部３は、連層ブレース３３と、制振部材３５とを備えた構成とし、建物１の低層部３の上方に強固なメガトラス階４を設け、メガトラス階４の上部に免震層５を介して高層部６を設けている。これにより、メガトラス階４を挟んだ下部側の低層部３と、上部側の高層部６とでは、それぞれ異なる耐震性能を設定可能となる。
よって、本実施形態の建物構造では、免震層５で集中的に振動エネルギーを吸収させて、建物全体の耐震性能を確保している。具体的には、免震層５より上部側の高層部６と、免震層５より下部側の低層部３では、設計判断基準を変えている。具体的には、低層部３では、上記したように、建物に生じる変形を弾性変形域に抑えて、制振部材３５で安定的に振動エネルギーを吸収させる。高層部６では、強固なメガトラス階４の上部に免震層５を介して高層部６を設けることで、メガトラス階４より下部側の低層部３からの影響を抑えつつ、建物の免震性能を確保している。
【0022】
なお、本発明の建物構造は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、連層ブレース３３を備えるようにしたが、連層ブレース３３に代えて、連層耐震壁を設けるようにしてもよい。
すなわち、連層耐震壁が複数階に亘って連続して設置された建物構造であって、連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁が制振部材として設けられる構造としてもよい。
このような構成によれば、連層耐震壁が、心棒的な高い剛性を有している。このような連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁が制振部材として設けられている。これにより、この建物構造が適用された建物においては、地震発生時には、建物に生じる変形を心棒的に高い剛性を備える連層耐震壁が弾性変形域に抑えつつ、隣接する柱梁架構内に設けられる制振部材で効率的に振動エネルギーを吸収できる。特に、制振部材は、連層耐震壁と同様に、複数階に亘って連続して設けられており、これにより、本建物構造が適用された建物では、振動エネルギーが各階において吸収されるため、特定階に、局所的な大変形が生じることが抑制される。したがって、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することができる。また、変形が過大となった場合にも、損傷を制振部材に抑えることができ、建物１全体への影響を抑えることができる。
このような場合においては、上記実施形態と同様に、建物構造は、連層耐震壁、及び制振部材が設けられる低層部と、低層部の上方に設けられるメガトラス階と、メガトラス階の上部に設けられる高層部と、メガトラス階と高層部との間に設けられる免震層と、を備えるようにしてもよい。
例えば、上記実施形態では、連層ブレース３３を備えるようにしたが、連層ブレース３３に代えて、連層耐震壁を設けるようにしてもよい。
すなわち、連層耐震壁が複数階に亘って連続して設置された建物構造であって、連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁が制振部材として設けられる構造としてもよい。
このような構成によれば、連層耐震壁が、心棒的な高い剛性を有している。このような連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁が制振部材として設けられている。これにより、この建物構造が適用された建物においては、地震発生時には、建物に生じる変形を心棒的に高い剛性を備える連層耐震壁が弾性変形域に抑えつつ、隣接する柱梁架構内に設けられる制振部材で効率的に振動エネルギーを吸収できる。特に、制振部材は、連層耐震壁と同様に、複数階に亘って連続して設けられており、これにより、本建物構造が適用された建物では、振動エネルギーが各階において吸収されるため、特定階に、局所的な大変形が生じることが抑制される。したがって、安定的に振動エネルギーを吸収することができる建物構造を提供することができる。また、変形が過大となった場合にも、損傷を制振部材に抑えることができ、建物１全体への影響を抑えることができる。
このような場合においては、上記実施形態と同様に、建物構造は、連層耐震壁、及び制振部材が設けられる低層部と、低層部の上方に設けられるメガトラス階と、メガトラス階の上部に設けられる高層部と、メガトラス階と高層部との間に設けられる免震層と、を備えるようにしてもよい。
【0023】
また、制振部材３５として、例えば極低降伏点鋼からなるエネルギー吸収部を有する制振梁を用いたが、これに限らない。例えば、制振部材３５として、連層ブレース３３に隣接する柱梁架構３０ｓに、粘弾性ダンパーを用いたエネルギー吸収部（エネルギー吸収性能）を有したブレース（制振ブレース）を設けてもよい。また、制振部材３５として、連層ブレース３３に隣接する柱梁架構３０ｓに、プレキャスト性の壁と、その周囲の柱や梁との間にダンパー等を設けた構成の、ダンパーを併設した壁を設けるようにしてもよい。
変形例として説明したような、連層ブレース３３に代えて連層耐震壁を設ける場合においても、制振部材として、エネルギー吸収部を有したブレースや、ダンパーを併設した壁を設けるようにしてもよい。
また、連層ブレースまたは連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
変形例として説明したような、連層ブレース３３に代えて連層耐震壁を設ける場合においても、制振部材として、エネルギー吸収部を有したブレースや、ダンパーを併設した壁を設けるようにしてもよい。
また、連層ブレースまたは連層耐震壁に隣接した柱梁架構内に、エネルギー吸収部を有する制振梁、エネルギー吸収部を有するブレース、及びダンパーを併設した壁のうち、いずれか１つ以上の制振部材が設けられてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
【符号の説明】
【0024】
１ 建物 ３１ 柱
３ 低層部 ３２ 梁
４ メガトラス階 ３３ 連層ブレース
５ 免震層 ３４ ブレース
６ 高層部 ３５ 制振部材
３０ｓ 柱梁架構 ３５ａ エネルギー吸収部
３ 低層部 ３２ 梁
４ メガトラス階 ３３ 連層ブレース
５ 免震層 ３４ ブレース
６ 高層部 ３５ 制振部材
３０ｓ 柱梁架構 ３５ａ エネルギー吸収部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】