制震建物
【課題】長周期構造の建築部分と、建築部分よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分と、および建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる制震装置とで構成される制震建物を提供する。
【解決手段】自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分１と、建築部分１の外周を取り囲む配置で分離して構築された建築部分１よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分２と、および建築部分１と外殻構造部分２とを連結して建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させる制震装置１０とで構成されている。
【解決手段】自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分１と、建築部分１の外周を取り囲む配置で分離して構築された建築部分１よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分２と、および建築部分１と外殻構造部分２とを連結して建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させる制震装置１０とで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制震建物の技術分野に属し、更に言えば、自重および長期鉛直荷重のみを支持する長周期構造の建築部分と、前記建築部分の外周を取り囲む配置で別体として構築された前記建築部分よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分と、および前記建築部分と外殻構造部分とを連結して前記建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる制震装置とで構成される制震建物に関する。この制震建物の用途は、特に限定されないが、例えば中低層の精密工場建物とか事務所や集合住宅建物としての用途に適する。
【背景技術】
【０００２】
従来、制震建物の中でも、いわゆる連結制震建物に分類される先行技術としては、例えば下記の特許文献１に開示された「既存建物の制震補強構造」、或いは特許文献２に開示された「制震構造物」、更には特許文献３に開示された「制震建物」などが注目される。
【０００３】
特許文献１に開示された「既存建物の制震補強構造」は、既存建築物と干渉しない場所に独立して制震架構を構築し、これを既存建物と連結して制震補強する構成であり、既存建物を使用状態においたまま制震補強することを目的とする。
特許文献２に開示された「制震構造物」は、超高層建物や搭状構造物（鋼構造物）とは構造的に分離独立した副構造体を構築し、両者間を減衰装置で連結した構成を外部減衰機構と定義し、建物内部の内部減衰機構との併用で制震構造を実現するものである。
特許文献３に開示された「制震建物」もやはり、地震時の水平力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロックを配置し、両者を制震要素で連結した制震建物を提供するもので、水平力負担の機構と鉛直力負担の機構を分離した構成を特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３５８９０号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３７５５号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の各特許文献１〜３に開示され先行技術は、いずれも本来の建築部分とは別異に、水平力を負担する独立した制震架構や副構造体あるいはコアタワーを構築し、これを建築部分と減衰装置や制震要素で連結する構成において共通する。
しかし、特許文献１の制震架構は、既存建築物の外部又は内部に独立したタワー構造に構築する。
特許文献２の副構造体にしても、やはり本体構造物の外部又は内部に独立したタワー構造として構築する。
更に特許文献３のコアタワーも、その外周に独立した居住ブロックを配置する構成である。
しかし、そうした制震架構や副構造体あるいはコアタワーの構築に高強度材料を使用したり、或いは構造を大型高耐力構造に工夫しても、所詮は力学的に、および設置スペースと形状においてそれぞれ限界があり、高耐力の短周期構造機能を十分満足させるような実施は困難である。
【０００６】
本発明の目的は、長周期構造の建築部分の外周を取り囲む配置で、分離・独立した短周期構造で、且つ高耐力の外殻構造部分を構築し、前記建築部分と外殻構造部分とを制震装置で連結して、建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる構成とすることにより連結制震の効果を高めるもので、特に外殻構造体は建築部分の外周を取り囲む閉鎖形状に構築して、その形状効果を活かして高耐力で軽量な短周期構造に構築することを容易にし、その分だけ建築部分は自重および長期鉛直荷重のみを支持すれば足り、水平剛性の低い長周期構造に構築することを可能にした制震建物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記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制震建物は、
自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分１と、前記建築部分１の外周を取り囲む配置で分離して構築された前記建築部分１よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分２と、および前記建築部分１と外殻構造部分２とを連結して前記建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させる制震装置１０とで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した制震建物において、
建築部分１は、常時の使用に供する建物の主要部分である水平剛性の低い長周期構造に構築されていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した制震建物において、
外殻構造部分２は、建築部分１の外周を取り囲む閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５又は６と、前記ラチス構造体５又は６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７とで構成され、建築部分１に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする。建物全体の水平耐力および水平剛性の大部分は、前記外殻構造部分２が担う。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、請求項１に記載した制震建物において、
外殻構造部分２は、ラチス構造体５又は６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７と、および建築設備・上下階動線に供する付帯部分である高耐力、高剛性のタワー部８とで構成され、建築部分１に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする。前記タワー部８には、エレベータ室、階段室、設備シャフトなどが設置される。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した制震建物において、
建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を負担する軸力柱３と、前記軸力柱３と接合されて上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロア４とで水平剛性の低い長周期構造に構成され、前記上下のユーテリティフロア４、４の間隔は複層階インフィルを収容可能な高さを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の制震建物は、外殻構造部分２を、建築部分１の外周を取り囲む配置で平面視を閉鎖形壁状に構成するので、その形状効果として、基本的に高耐力、高剛性の短周期構造に構築することに有利である。しかも外殻構造部分２は、閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６と、この閉鎖形壁状のラチス構造体５、６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７、或いは建築設備・上下階動線に供する付帯部分（エレベータ室、階段室等）である高耐力、高剛性のタワー部８を配置して構成するので、高耐力で比較的に薄厚・軽量な短周期構造に構築でき、建築部分１に作用する地震等の水平力を負担する能力に優れた構造体となる。
一方、上記の外殻構造部分２で外周を取り囲まれた建築部分１は、その全周にわたり、制震装置１０による連結を、当該建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させつつ制震効果を得るのに適正な位置と方向性および数量の設計、選択が自在で、必要且つ十分な制震装置１０を設置した構成で実施できるから、必然的に優れた制震作用、制震効果が得られる。
【００１２】
その結果、建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を支持すれば足りるだけの長周期構造、これを換言すれば、建物容積、建物重量の大半を占めて水平剛性の低い構造、具体的には耐震要素を可能な限り取り除いて、自重および長期鉛直荷重を支持する軸力柱３は柱脚部と柱頭部の少なくとも一方をピン構造とした長周期構造に建築することが出来る。そして、制震装置１０は、長周期構造の建築部分１と、短周期構造の外殻構造部分２との振動性状の格別な差異を利用して優れた連結制震効果を奏することになる。
よって、この制震建物が大地震に被災した場合、水平耐力の大部分を担っている外殻構造部分２は損傷するが、人間活動の主要部である建築部分１は、損傷することなく、自立することができる。また、地震時の応答加速度は、短周期の外殻構造部分２では大きいが、長周期の建築部分１では小さい。このように損傷部分と応答加速度が大きい部分を外殻構造部分２に限定し分離した構造なので、地震時の建築部分１における居住性と建築機能の健全性を確保、担保することができる。そして、大地震被災時の損傷が外殻構造部分２に集中することで、補強や補修の容易性、メンテナンス性が通常建物に比して向上することになる。
【００１３】
また、上下階のユーテリティフロア４、４の上下方向間隔を、複層階インフィルを収容可能な高さ（通常建物の階高で２〜３階分）を有する構成としたから、必然的に軸力柱３は長柱となり、その水平剛性は低いものとなる。そして、前記の大きな階高空間へは住居ブロックや工場機能に必要な生産加工機械・設備類を据え付ける等のスケルトンインフィル構造とすることができる。或いは、制震建物の一部分のみをスケルトンインフィル構造として実施することもできる。
一方、本発明に係る制震建物の構造は、新築建物として実施する場合に限らず、既存建物の制震改修において、その既存建物の外周に外殻構造部分２を建築して既存建物と制振装置１０で連結することにより、ブレースや耐力壁などの耐震要素を撤去するなどして既存建物の水平剛性を低下させることに何ら問題がないから、居ながらの制震改修として実施することにも適する。
建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造であるから、住居としての用途はもとより、むしろ振動を嫌う精密工場建物としての用途に適するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の制震建物は、自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分１と、前記建築部分１の外周を取り囲む配置で分離して構築された前記建築部分１よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分２と、および前記建築部分１と外殻構造部分２とを連結して前記建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させる制震装置１０とで構成する。
建築部分１は、常時の使用に供する建物の主要部分である水平剛性の低い長周期構造に構築する。
外殻構造部分２は、建築部分１の外周を取り囲む閉鎖形壁状に構築したラチス構造体５又は６と、前記ラチス構造体５又は６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７と、および建築設備・上下階動線に供する付帯部分（エレベータ室、階段室、設備シャフト室等）である高耐力、高剛性のタワー部８とで構成し、建築部分１に比して軽量な短周期構造に構築する。
建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を負担する軸力柱３と、前記軸力柱３と接合され上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロア４とで水平剛性の低い長周期構造に構成する。前記上下のユーテリティフロア４、４の間隔は、複層階インフィルを収容可能な高さ（通常建物の階高で２〜３階分の高さ）を有する構成とする。
【実施例１】
【００１５】
以下に、図示した本発明の実施例を説明する。
先ず図１は、本発明に係る制震建物の完成状態を概念的な鳥瞰図として示す。符号１が居住や精密工場建屋その他の建物本来の用途に供される建築部分を指す。符号２は前記建築部分１の外周を取り囲むように平面視が閉鎖壁形状の配置で前記建築部分１とは分離して構築された高耐力の外殻構造部分を指している。
図２Ａ、Ｂは上記制震建物の平面配置図の異なる実施例を概念的に示す。図３は制震建物の垂直断面図を概念的に示している。
図２Ａ、Ｂは上記制震建物の平面形状を「おにぎり形状」として示しているが、この限りではない。図５Ａ〜Ｄに示す楕円形状でも良いし、円形、多角形、あるいは三角形、四角形等の別を問わない。
【００１６】
本発明の場合、建築部分１は、常時の使用に供する建物の主要部分とし、残余を外殻構造部分２が補完する構成とし、建物自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造に建築される。前記常時の使用に供する建物の主要部分とは、常時人間が居住・生産活動を行うために使用する建築空間の意味であり、建物の床面積・重量の大半を占める主要部分を指す。
前記建築部分１の外周を取り囲むように平面視が閉鎖形状の配置とし前記建築部分１とは分離・独立して構築された高耐力の外殻構造部分２と、前記建築部分１との間は、建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させつつ制震作用を奏する制震装置１０により連結して構成されている。
【００１７】
具体的には図３がわかりやすいように、建築部分１は、建物自重および該建物に負荷される長期鉛直荷重を負担して支持する軸力柱３と、前記軸力柱３に支持され上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロア４とで水平剛性の低い長周期構造に構成されている。その手段として、軸力柱３は、ユーテリティフロア４と取り合う柱脚部又は柱頭部の少なくとも一方がピン接合とされ、又はいずれか一方に滑り支承を設置するか、又は積層ゴム支承を設置した構成などで構築されている。因みに、ここでいうユーテリティフロア４とは、建築設備のための配管スペース、機械スペース、メンテナンススペースなどを集中配置した部分を指している。
【００１８】
前記軸力柱３と前記ピン接合等の手段により支持されるユーテリティフロア４の上下方向の間隔は、複層階インフィルを収容可能な高さ、具体的には通常建物の階高で２〜３階分（６ｍ〜１０ｍ程度）の高さを有する構成とされる。よって、必然的に軸力柱３は相応の長柱となり、柱自体の水平剛性は小さいものとなる。軸力柱３は、変形性能を確保した構成、材質とする必要がある。具体的には高強度鋼による小断面柱とし、又は柱の本数を必要最少限度に減らして、軸力柱１本当たりが負担する軸力を増大させた高軸力柱などとして実施される。
【００１９】
上記ユーテリティフロア４は、いわゆるスーパーフレーム構造として構成され、居住構造物や工場の機械類を据え付けることが可能な本来用途のステージとして適する構造とされている。該ユーテリティフロア４の上に、上述した大きな階高を活用して複数階分の居住スペースブロックや工場用途のスケルトンを組み立てるスケルトンインフィル構造とされる。因みに、ここでいうスケルトンインフィル構造（ＳＩ）とは、建物のスケルトン（柱・梁・床等の構造躯体）とインフィル（人間が居住・生産活動等を行う空間内の内層・設備・間取り）とを分離した建物のことを言う。設備や間取りなど、インフィルは将来的な変更が容易に出来るため、ライフスタイルや社会情勢・生産活動などに併せて変更することができる。
【００２０】
上記建築部分１の外周を取り囲む配置で建築部分１とは分離して構築された外殻構造部分２は、図１および図３に示した実施例では、内外２重の閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６と、前記内外２重のラチス構造体５、６の間へ水平に配置して一体化させた水平構造体７、そして、建物に不可欠の建築設備・上下階動線に供する付帯部分、具体的にはエレベータ室や階段室、設備シャフト室等を構成する高耐力、高剛性のタワー部８を必要数垂直方向に配置して、高耐力、高剛性で、しかも軽量な短周期構造に構築されている。
【００２１】
因みに図２Ａの実施例は、内外２重の閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６の間へ水平構造体７を水平方向全周に配置して一体化させた構成の例を示している。ここでいう水平構造体７とは、コンクリート床、鉄骨水平ブレースなど、ラチス構造体５、６の水平剛性を高める構造体を意味する。
図２Ｂの実施例は、内外２重の閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６の間へ水平構造体７を水平に配置して一体化させると共に、建物に必要不可欠の建築設備・上下階動線に供する付帯部分、即ち、エレベータ室、階段室、設備シャフト室等を構成する高耐力、高剛性のタワー部８も必要数を、使い勝手の良い配置として一体化させた構成の例を示している。
上記図２Ａの実施例はまた、建築部分１の外周に沿ってほぼ一定のピッチに、制震装置１０を設置して内外構造の連結を行った構成の例を示す。図２Ｂは逆に、外殻構造部分２に配置された複数のタワー部８の位置毎に、制震装置１０を設置して内外構造の連結を行った構成の実施例を示している。
【００２２】
次に、図４Ａ〜Ｃは、上記閉鎖形壁状に構築される外殻構造部分２のラチス構造体５、６のラチス構成態様の異なる実施例を線図的に略して示している。
図４Ａはラチスの傾斜角が８０度の構成例を示す。図４Ｂは同ラチスの傾斜角６０度の構成例を示す。図４Ｃはラチスの傾斜角４５度の構成例を示す。勿論、ラチス構造体５、６の構成態様は図示例の限りではない。いずれの構成態様を実施するかは、ラチス構造体５、６への要求機能と外観意匠その他の建築条件を前提とする当業者の設計的事項として決定される。
【００２３】
次に、図５Ａは、外殻構造部分２の全周にわたり水平構造体７を水平に配置した実施例を示している。
図５Ｂは、外殻構造部分２を図の上下に分けた半周部分よりも少し短い範囲に対称的な配置で水平構造体７を水平に連続的に配置し、残余の部分７’は水平構造体が存在しない不連続部として構成した実施例を示す。
図５Ｃは、外殻構造部分２を図の左右に分けた半周部分よりも少し短い範囲に対称的な配置で、水平構造体７を水平に連続的に配置し、残余の部分７’にはほぼ中央に１カ所づつタワー部８を配置するが、水平構造体は設置しない不連続部として構成した実施例を示す。
図５Ｄは、外殻構造部分２の全周にほぼ一定の間隔で複数のタワー部８のみを配置した実施例を示す。
これら図５Ａ〜Ｄの各実施例のいずれの構成態様を実施するかは、やはり外殻構造部分２への要求機能と外観意匠その他の建築条件を前提とする当業者の設計的事項として決定される。
【００２４】
なお、上記外殻構造部分２のラチス構造体５、６は、内外２重の閉鎖形壁状に構築する構成に限らない。即ち、内側又は外側いずれかの１枚壁でのみ外殻構造部分２の構築を行う実施もできる。この場合は、図６Ａに示したように、ラチス構造体５又は６の片面に水平構造体７を水平に配置して一体的に接合し、更に図示を省略したタワー部を配置して高耐力、高剛性で、しかも軽量な短周期構造に構築される。
或いは図６Ｂに示したように、垂直なラチス構造体５又は６と水平な水平構造体７との間に頬杖１２を設置して両者の一体化接合をより強固に補完すると共に、水平構造体７の水平支持を効果的に行った構成で実施することもできる。
【００２５】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより、本発明は、上記実施例の構成に限定されるものではない。発明の目的と要旨を逸脱しない範囲で、いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更や変形、応用の類として、更に多様な実施例を展開できることを念のため申し添える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る制震建物の完成状態を概念的に示した鳥瞰図である。
【図２】Ａ、Ｂは本発明に係る制震建物の異なる平面構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る制震建物の概念的な垂直断面図である。
【図４】Ａ〜Ｃは外殻構造部分のラチス構造体の異なる構成態様を示す正面図である。
【図５】Ａ〜Ｄは本発明に係る制震建物の異なる平面構造を示す平面図である。
【図６】ラチス構造体と水平構造体との異なる取り合い関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 建築部分
２ 外殻構造部分
１０ 制震装置
５、６ ラチス構造体
７ 水平構造体
８ タワー部
３ 軸力柱
４ ユーテリティフロア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制震建物の技術分野に属し、更に言えば、自重および長期鉛直荷重のみを支持する長周期構造の建築部分と、前記建築部分の外周を取り囲む配置で別体として構築された前記建築部分よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分と、および前記建築部分と外殻構造部分とを連結して前記建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる制震装置とで構成される制震建物に関する。この制震建物の用途は、特に限定されないが、例えば中低層の精密工場建物とか事務所や集合住宅建物としての用途に適する。
【背景技術】
【０００２】
従来、制震建物の中でも、いわゆる連結制震建物に分類される先行技術としては、例えば下記の特許文献１に開示された「既存建物の制震補強構造」、或いは特許文献２に開示された「制震構造物」、更には特許文献３に開示された「制震建物」などが注目される。
【０００３】
特許文献１に開示された「既存建物の制震補強構造」は、既存建築物と干渉しない場所に独立して制震架構を構築し、これを既存建物と連結して制震補強する構成であり、既存建物を使用状態においたまま制震補強することを目的とする。
特許文献２に開示された「制震構造物」は、超高層建物や搭状構造物（鋼構造物）とは構造的に分離独立した副構造体を構築し、両者間を減衰装置で連結した構成を外部減衰機構と定義し、建物内部の内部減衰機構との併用で制震構造を実現するものである。
特許文献３に開示された「制震建物」もやはり、地震時の水平力を負担するコアタワーの外周に独立した居住ブロックを配置し、両者を制震要素で連結した制震建物を提供するもので、水平力負担の機構と鉛直力負担の機構を分離した構成を特徴とする。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２３５８９０号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３７５５号公報
【特許文献３】特開２００２−２１３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の各特許文献１〜３に開示され先行技術は、いずれも本来の建築部分とは別異に、水平力を負担する独立した制震架構や副構造体あるいはコアタワーを構築し、これを建築部分と減衰装置や制震要素で連結する構成において共通する。
しかし、特許文献１の制震架構は、既存建築物の外部又は内部に独立したタワー構造に構築する。
特許文献２の副構造体にしても、やはり本体構造物の外部又は内部に独立したタワー構造として構築する。
更に特許文献３のコアタワーも、その外周に独立した居住ブロックを配置する構成である。
しかし、そうした制震架構や副構造体あるいはコアタワーの構築に高強度材料を使用したり、或いは構造を大型高耐力構造に工夫しても、所詮は力学的に、および設置スペースと形状においてそれぞれ限界があり、高耐力の短周期構造機能を十分満足させるような実施は困難である。
【０００６】
本発明の目的は、長周期構造の建築部分の外周を取り囲む配置で、分離・独立した短周期構造で、且つ高耐力の外殻構造部分を構築し、前記建築部分と外殻構造部分とを制震装置で連結して、建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる構成とすることにより連結制震の効果を高めるもので、特に外殻構造体は建築部分の外周を取り囲む閉鎖形状に構築して、その形状効果を活かして高耐力で軽量な短周期構造に構築することを容易にし、その分だけ建築部分は自重および長期鉛直荷重のみを支持すれば足り、水平剛性の低い長周期構造に構築することを可能にした制震建物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記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制震建物は、
自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分１と、前記建築部分１の外周を取り囲む配置で分離して構築された前記建築部分１よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分２と、および前記建築部分１と外殻構造部分２とを連結して前記建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させる制震装置１０とで構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した制震建物において、
建築部分１は、常時の使用に供する建物の主要部分である水平剛性の低い長周期構造に構築されていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した制震建物において、
外殻構造部分２は、建築部分１の外周を取り囲む閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５又は６と、前記ラチス構造体５又は６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７とで構成され、建築部分１に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする。建物全体の水平耐力および水平剛性の大部分は、前記外殻構造部分２が担う。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、請求項１に記載した制震建物において、
外殻構造部分２は、ラチス構造体５又は６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７と、および建築設備・上下階動線に供する付帯部分である高耐力、高剛性のタワー部８とで構成され、建築部分１に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする。前記タワー部８には、エレベータ室、階段室、設備シャフトなどが設置される。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２に記載した制震建物において、
建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を負担する軸力柱３と、前記軸力柱３と接合されて上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロア４とで水平剛性の低い長周期構造に構成され、前記上下のユーテリティフロア４、４の間隔は複層階インフィルを収容可能な高さを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の制震建物は、外殻構造部分２を、建築部分１の外周を取り囲む配置で平面視を閉鎖形壁状に構成するので、その形状効果として、基本的に高耐力、高剛性の短周期構造に構築することに有利である。しかも外殻構造部分２は、閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６と、この閉鎖形壁状のラチス構造体５、６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７、或いは建築設備・上下階動線に供する付帯部分（エレベータ室、階段室等）である高耐力、高剛性のタワー部８を配置して構成するので、高耐力で比較的に薄厚・軽量な短周期構造に構築でき、建築部分１に作用する地震等の水平力を負担する能力に優れた構造体となる。
一方、上記の外殻構造部分２で外周を取り囲まれた建築部分１は、その全周にわたり、制震装置１０による連結を、当該建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させつつ制震効果を得るのに適正な位置と方向性および数量の設計、選択が自在で、必要且つ十分な制震装置１０を設置した構成で実施できるから、必然的に優れた制震作用、制震効果が得られる。
【００１２】
その結果、建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を支持すれば足りるだけの長周期構造、これを換言すれば、建物容積、建物重量の大半を占めて水平剛性の低い構造、具体的には耐震要素を可能な限り取り除いて、自重および長期鉛直荷重を支持する軸力柱３は柱脚部と柱頭部の少なくとも一方をピン構造とした長周期構造に建築することが出来る。そして、制震装置１０は、長周期構造の建築部分１と、短周期構造の外殻構造部分２との振動性状の格別な差異を利用して優れた連結制震効果を奏することになる。
よって、この制震建物が大地震に被災した場合、水平耐力の大部分を担っている外殻構造部分２は損傷するが、人間活動の主要部である建築部分１は、損傷することなく、自立することができる。また、地震時の応答加速度は、短周期の外殻構造部分２では大きいが、長周期の建築部分１では小さい。このように損傷部分と応答加速度が大きい部分を外殻構造部分２に限定し分離した構造なので、地震時の建築部分１における居住性と建築機能の健全性を確保、担保することができる。そして、大地震被災時の損傷が外殻構造部分２に集中することで、補強や補修の容易性、メンテナンス性が通常建物に比して向上することになる。
【００１３】
また、上下階のユーテリティフロア４、４の上下方向間隔を、複層階インフィルを収容可能な高さ（通常建物の階高で２〜３階分）を有する構成としたから、必然的に軸力柱３は長柱となり、その水平剛性は低いものとなる。そして、前記の大きな階高空間へは住居ブロックや工場機能に必要な生産加工機械・設備類を据え付ける等のスケルトンインフィル構造とすることができる。或いは、制震建物の一部分のみをスケルトンインフィル構造として実施することもできる。
一方、本発明に係る制震建物の構造は、新築建物として実施する場合に限らず、既存建物の制震改修において、その既存建物の外周に外殻構造部分２を建築して既存建物と制振装置１０で連結することにより、ブレースや耐力壁などの耐震要素を撤去するなどして既存建物の水平剛性を低下させることに何ら問題がないから、居ながらの制震改修として実施することにも適する。
建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造であるから、住居としての用途はもとより、むしろ振動を嫌う精密工場建物としての用途に適するものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の制震建物は、自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分１と、前記建築部分１の外周を取り囲む配置で分離して構築された前記建築部分１よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分２と、および前記建築部分１と外殻構造部分２とを連結して前記建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させる制震装置１０とで構成する。
建築部分１は、常時の使用に供する建物の主要部分である水平剛性の低い長周期構造に構築する。
外殻構造部分２は、建築部分１の外周を取り囲む閉鎖形壁状に構築したラチス構造体５又は６と、前記ラチス構造体５又は６へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体５又は６の水平剛性を高める水平構造体７と、および建築設備・上下階動線に供する付帯部分（エレベータ室、階段室、設備シャフト室等）である高耐力、高剛性のタワー部８とで構成し、建築部分１に比して軽量な短周期構造に構築する。
建築部分１は、自重および長期鉛直荷重を負担する軸力柱３と、前記軸力柱３と接合され上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロア４とで水平剛性の低い長周期構造に構成する。前記上下のユーテリティフロア４、４の間隔は、複層階インフィルを収容可能な高さ（通常建物の階高で２〜３階分の高さ）を有する構成とする。
【実施例１】
【００１５】
以下に、図示した本発明の実施例を説明する。
先ず図１は、本発明に係る制震建物の完成状態を概念的な鳥瞰図として示す。符号１が居住や精密工場建屋その他の建物本来の用途に供される建築部分を指す。符号２は前記建築部分１の外周を取り囲むように平面視が閉鎖壁形状の配置で前記建築部分１とは分離して構築された高耐力の外殻構造部分を指している。
図２Ａ、Ｂは上記制震建物の平面配置図の異なる実施例を概念的に示す。図３は制震建物の垂直断面図を概念的に示している。
図２Ａ、Ｂは上記制震建物の平面形状を「おにぎり形状」として示しているが、この限りではない。図５Ａ〜Ｄに示す楕円形状でも良いし、円形、多角形、あるいは三角形、四角形等の別を問わない。
【００１６】
本発明の場合、建築部分１は、常時の使用に供する建物の主要部分とし、残余を外殻構造部分２が補完する構成とし、建物自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造に建築される。前記常時の使用に供する建物の主要部分とは、常時人間が居住・生産活動を行うために使用する建築空間の意味であり、建物の床面積・重量の大半を占める主要部分を指す。
前記建築部分１の外周を取り囲むように平面視が閉鎖形状の配置とし前記建築部分１とは分離・独立して構築された高耐力の外殻構造部分２と、前記建築部分１との間は、建築部分１に作用する地震等の水平力を外殻構造部分２へ伝えて負担させつつ制震作用を奏する制震装置１０により連結して構成されている。
【００１７】
具体的には図３がわかりやすいように、建築部分１は、建物自重および該建物に負荷される長期鉛直荷重を負担して支持する軸力柱３と、前記軸力柱３に支持され上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロア４とで水平剛性の低い長周期構造に構成されている。その手段として、軸力柱３は、ユーテリティフロア４と取り合う柱脚部又は柱頭部の少なくとも一方がピン接合とされ、又はいずれか一方に滑り支承を設置するか、又は積層ゴム支承を設置した構成などで構築されている。因みに、ここでいうユーテリティフロア４とは、建築設備のための配管スペース、機械スペース、メンテナンススペースなどを集中配置した部分を指している。
【００１８】
前記軸力柱３と前記ピン接合等の手段により支持されるユーテリティフロア４の上下方向の間隔は、複層階インフィルを収容可能な高さ、具体的には通常建物の階高で２〜３階分（６ｍ〜１０ｍ程度）の高さを有する構成とされる。よって、必然的に軸力柱３は相応の長柱となり、柱自体の水平剛性は小さいものとなる。軸力柱３は、変形性能を確保した構成、材質とする必要がある。具体的には高強度鋼による小断面柱とし、又は柱の本数を必要最少限度に減らして、軸力柱１本当たりが負担する軸力を増大させた高軸力柱などとして実施される。
【００１９】
上記ユーテリティフロア４は、いわゆるスーパーフレーム構造として構成され、居住構造物や工場の機械類を据え付けることが可能な本来用途のステージとして適する構造とされている。該ユーテリティフロア４の上に、上述した大きな階高を活用して複数階分の居住スペースブロックや工場用途のスケルトンを組み立てるスケルトンインフィル構造とされる。因みに、ここでいうスケルトンインフィル構造（ＳＩ）とは、建物のスケルトン（柱・梁・床等の構造躯体）とインフィル（人間が居住・生産活動等を行う空間内の内層・設備・間取り）とを分離した建物のことを言う。設備や間取りなど、インフィルは将来的な変更が容易に出来るため、ライフスタイルや社会情勢・生産活動などに併せて変更することができる。
【００２０】
上記建築部分１の外周を取り囲む配置で建築部分１とは分離して構築された外殻構造部分２は、図１および図３に示した実施例では、内外２重の閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６と、前記内外２重のラチス構造体５、６の間へ水平に配置して一体化させた水平構造体７、そして、建物に不可欠の建築設備・上下階動線に供する付帯部分、具体的にはエレベータ室や階段室、設備シャフト室等を構成する高耐力、高剛性のタワー部８を必要数垂直方向に配置して、高耐力、高剛性で、しかも軽量な短周期構造に構築されている。
【００２１】
因みに図２Ａの実施例は、内外２重の閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６の間へ水平構造体７を水平方向全周に配置して一体化させた構成の例を示している。ここでいう水平構造体７とは、コンクリート床、鉄骨水平ブレースなど、ラチス構造体５、６の水平剛性を高める構造体を意味する。
図２Ｂの実施例は、内外２重の閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体５、６の間へ水平構造体７を水平に配置して一体化させると共に、建物に必要不可欠の建築設備・上下階動線に供する付帯部分、即ち、エレベータ室、階段室、設備シャフト室等を構成する高耐力、高剛性のタワー部８も必要数を、使い勝手の良い配置として一体化させた構成の例を示している。
上記図２Ａの実施例はまた、建築部分１の外周に沿ってほぼ一定のピッチに、制震装置１０を設置して内外構造の連結を行った構成の例を示す。図２Ｂは逆に、外殻構造部分２に配置された複数のタワー部８の位置毎に、制震装置１０を設置して内外構造の連結を行った構成の実施例を示している。
【００２２】
次に、図４Ａ〜Ｃは、上記閉鎖形壁状に構築される外殻構造部分２のラチス構造体５、６のラチス構成態様の異なる実施例を線図的に略して示している。
図４Ａはラチスの傾斜角が８０度の構成例を示す。図４Ｂは同ラチスの傾斜角６０度の構成例を示す。図４Ｃはラチスの傾斜角４５度の構成例を示す。勿論、ラチス構造体５、６の構成態様は図示例の限りではない。いずれの構成態様を実施するかは、ラチス構造体５、６への要求機能と外観意匠その他の建築条件を前提とする当業者の設計的事項として決定される。
【００２３】
次に、図５Ａは、外殻構造部分２の全周にわたり水平構造体７を水平に配置した実施例を示している。
図５Ｂは、外殻構造部分２を図の上下に分けた半周部分よりも少し短い範囲に対称的な配置で水平構造体７を水平に連続的に配置し、残余の部分７’は水平構造体が存在しない不連続部として構成した実施例を示す。
図５Ｃは、外殻構造部分２を図の左右に分けた半周部分よりも少し短い範囲に対称的な配置で、水平構造体７を水平に連続的に配置し、残余の部分７’にはほぼ中央に１カ所づつタワー部８を配置するが、水平構造体は設置しない不連続部として構成した実施例を示す。
図５Ｄは、外殻構造部分２の全周にほぼ一定の間隔で複数のタワー部８のみを配置した実施例を示す。
これら図５Ａ〜Ｄの各実施例のいずれの構成態様を実施するかは、やはり外殻構造部分２への要求機能と外観意匠その他の建築条件を前提とする当業者の設計的事項として決定される。
【００２４】
なお、上記外殻構造部分２のラチス構造体５、６は、内外２重の閉鎖形壁状に構築する構成に限らない。即ち、内側又は外側いずれかの１枚壁でのみ外殻構造部分２の構築を行う実施もできる。この場合は、図６Ａに示したように、ラチス構造体５又は６の片面に水平構造体７を水平に配置して一体的に接合し、更に図示を省略したタワー部を配置して高耐力、高剛性で、しかも軽量な短周期構造に構築される。
或いは図６Ｂに示したように、垂直なラチス構造体５又は６と水平な水平構造体７との間に頬杖１２を設置して両者の一体化接合をより強固に補完すると共に、水平構造体７の水平支持を効果的に行った構成で実施することもできる。
【００２５】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより、本発明は、上記実施例の構成に限定されるものではない。発明の目的と要旨を逸脱しない範囲で、いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更や変形、応用の類として、更に多様な実施例を展開できることを念のため申し添える。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る制震建物の完成状態を概念的に示した鳥瞰図である。
【図２】Ａ、Ｂは本発明に係る制震建物の異なる平面構造を示す平面図である。
【図３】本発明に係る制震建物の概念的な垂直断面図である。
【図４】Ａ〜Ｃは外殻構造部分のラチス構造体の異なる構成態様を示す正面図である。
【図５】Ａ〜Ｄは本発明に係る制震建物の異なる平面構造を示す平面図である。
【図６】ラチス構造体と水平構造体との異なる取り合い関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１ 建築部分
２ 外殻構造部分
１０ 制震装置
５、６ ラチス構造体
７ 水平構造体
８ タワー部
３ 軸力柱
４ ユーテリティフロア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分と、前記建築部分の外周を取り囲む配置で分離して構築された前記建築部分よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分と、および前記建築部分と外殻構造部分とを連結して前記建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる制震装置とで構成されていることを特徴とする、制震建物。
【請求項２】
建築部分は、常時の使用に供する建物の主要部分である水平剛性の低い長周期構造に構築されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震建物。
【請求項３】
外殻構造部分は、建築部分の外周を取り囲む閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体と、前記ラチス構造体へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体の水平剛性を高める水平構造体とで構成され、建築部分に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震建物。
【請求項４】
外殻構造部分は、ラチス構造体へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体の水平剛性を高める水平構造体と、および建築設備・上下階動線に供する付帯部分である高耐力、高剛性のタワー部とで構成され、建築部分に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震建物。
【請求項５】
建築部分は、自重および長期鉛直荷重を負担する軸力柱と、前記軸力柱と接合されて上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロアとで水平剛性の低い長周期構造に構成され、前記上下のユーテリティフロアの間隔は複層階インフィルを収容可能な高さを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載した制震建物。
【請求項１】
自重および長期鉛直荷重を支持する長周期構造の建築部分と、前記建築部分の外周を取り囲む配置で分離して構築された前記建築部分よりも短周期構造で高耐力の外殻構造部分と、および前記建築部分と外殻構造部分とを連結して前記建築部分に作用する地震等の水平力を外殻構造部分へ伝えて負担させる制震装置とで構成されていることを特徴とする、制震建物。
【請求項２】
建築部分は、常時の使用に供する建物の主要部分である水平剛性の低い長周期構造に構築されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震建物。
【請求項３】
外殻構造部分は、建築部分の外周を取り囲む閉鎖形壁状に構築されたラチス構造体と、前記ラチス構造体へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体の水平剛性を高める水平構造体とで構成され、建築部分に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震建物。
【請求項４】
外殻構造部分は、ラチス構造体へ連続的に又は不連続的に一体化させてラチス構造体の水平剛性を高める水平構造体と、および建築設備・上下階動線に供する付帯部分である高耐力、高剛性のタワー部とで構成され、建築部分に比して軽量な短周期構造に構築されていることを特徴とする、請求項１に記載した制震建物。
【請求項５】
建築部分は、自重および長期鉛直荷重を負担する軸力柱と、前記軸力柱と接合されて上下方向に間隔をあけて複数配置されたユーテリティフロアとで水平剛性の低い長周期構造に構成され、前記上下のユーテリティフロアの間隔は複層階インフィルを収容可能な高さを有することを特徴とする、請求項１又は２に記載した制震建物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−７８８１（Ｐ２００９−７８８１Ａ）
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７１８７０（Ｐ２００７−１７１８７０）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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