JP2019085786A - 構造物及び構造物の設計方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイド空間を有する階層（剛性複合階層）であっても、ボイド空間が設けられてない階層（所定階）と同等以上の制振性能を有する構造物等を提供する。【解決手段】複数階にわたるボイド空間を形成し、前記ボイド空間を有していない所定階より剛性が低い低剛性構造部と、前記複数階において前記低剛性構造部と繋がり前記所定階より剛性が高い高剛性構造部と、を有し、前記所定階より剛性が高い剛性複合階層が、前記所定階と繋がって設けられている構造物であって、前記剛性複合階層における最下階よりも下の躯体に支持されるとともに前記高剛性構造部内を上下方向に貫き前記高剛性構造部より剛性が高い剛体部と、前記高剛性構造部と前記剛体部とを連結し、前記高剛性構造部と前記剛体部とが相対変位することにより制振する制振部材と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、構造物及び構造物の設計方法に関する。

上下方向に延びる吹き抜け空間が複数階にわたって設けられた建物などの構造物は知られている。このような構造物は、吹き抜け空間を形成する構造部の構造耐力が小さくなるため、吹き抜け空間を形成する構造部内の壁体を連層耐震壁とすることにより建物の剛性が高められている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１２４６０４号公報

複数の階層を有する建物では、地震動等により構造物が受けるせん断力に応じて振動エネルギーを吸収するダンパーが各階に設けられているものがある。このダンパーは、地震動等により生じる層間変位により振動エネルギーを吸収する。このため、層間変位が大きい方がダンパーによる制振効果は大きい。

上述した吹き抜け空間等のボイド空間を有する階層は層崩壊を防止するため、ボイド空間と隣接する部位の剛性が高められており、剛性が高められている階層間に生じる層間変位は小さいため、ダンパーによる制振効果が得られにくいという課題がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ボイド空間を有する階層であっても、ボイド空間が設けられてない階層と同等以上の制振性能を有する構造物及び構造物の設計方法を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明の構造物は、
複数階にわたるボイド空間を形成し、前記ボイド空間を有していない所定階より剛性が低い低剛性構造部と、
前記複数階において前記低剛性構造部と繋がり前記所定階より剛性が高い高剛性構造部と、
を有し、前記所定階より剛性が高い剛性複合階層が、
前記所定階と繋がって設けられている構造物であって、
前記剛性複合階層における最下階よりも下の躯体に支持されるとともに前記高剛性構造部内を上下方向に貫き前記高剛性構造部より剛性が高い剛体部と、
前記高剛性構造部と前記剛体部とを連結し、前記高剛性構造部と前記剛体部とが相対変位することにより制振する制振部材と、
を有することを特徴とする構造物である。

ボイド空間を有する剛性複合階層は、地震動により生じる層間変位が所定階の層間変位より小さい。このため、剛性複合階層の各階に制振部材を備えたとしても、得られる制振効果は小さい。

上記構造物によれば、剛性複合階層における最下階よりも下の躯体に支持されて高剛性構造部内を上下方向に貫く剛体部は、高剛性構造部よりも剛性が高いので地震動による変形は生じ難い。このため、地震等により高剛性構造部が変形した場合には、高剛性構造部と剛体部に相対変位が生じるので、高剛性構造部と剛体部との間を連結している制振部材により制振することが可能である。このとき、剛体部は、剛性複合階層における最下階よりも下の躯体に支持されて、複数階でなる剛性複合階層を貫いているので、剛体部が支持されている躯体から離れるにつれて高剛性構造部と剛体部との相対変位が大きくなる。このため、剛性複合階層の最下階より上の階に設けられた制振部材は、各階毎に設けられて階毎の層間変位により制振する制振部材より大きな制振効果を得ることが可能である。すなわち、剛性複合階層であっても、所定階と同等以上の制振性能を有する構造物を提供することが可能である。

かかる構造物であって、
前記制振部材は、前記高剛性構造部における前記最下階よりも上の階を形成する部位と前記剛体部とを連結していることが望ましい。

このような構造物によれば、制振部材は、剛性複合階層の最下階より上の階を形成する高剛性構造部と剛体部とを連結しているので、階層毎の層間変位により制振する場合より大きな相対変位により制振することが可能である。このため、層間変位により制振する場合よりも高い制振性能を備えることが可能である。

かかる構造物であって、
前記制振部材は、上下方向に並べて複数設けられており、上下に位置する２つの前記制振部材のうちの上側に設けられている前記制振部材による制振効果は、下側に設けられている前記制振部材による制振効果よりも高いことが望ましい。

このような構造物によれば、剛性複合階層の、より上側の階に制振部材を設けることにより、より高い制振性能を備えることが可能である。

かかる構造物であって、
前記制振部材による制振効果は、当該制振部材の、前記剛体部が支持されている前記躯体からの距離が長くなるにつれて大きくなることが望ましい。

このような構造物によれば、剛性複合階層の各階と剛体部とを各々連結すると、躯体からの距離が長くなるにつれてより大きな制振効果を得ることが可能である。このため、最下階側から最上階側に向かうにつれて、階層毎の層間変位により制振する場合との差が大きくなるので、より上方に制振部材を設けることにより、剛性複合階層全体としてより高い制振性能を備えることが可能である。

かかる構造物であって、
前記所定階には、当該所定階における層間変位により制振すべく前記制振部材が設けられており、
前記剛性複合階層における制振性能は、前記所定階における制振性能以上であることが望ましい。

このような構造物によれば、ボイド空間を備えつつも剛性複合階層において層崩壊することを防止することが可能である。

かかる構造物であって、
前記制振部材は、前記剛体部と前記高剛性構造部との間隔の変化に伴って伸縮することにより減衰力が発生し、
前記高剛性構造部は、前記制振部材が所定量より大きく伸長又は収縮したときに前記剛体部に衝突することが望ましい。

このような構造物によれば、所定の相対変位量を超える大きな振動が生じた場合であっても、高剛性構造部が所定量より大きく変形することを防止するとともに、制振部材が所定量より伸長又は収縮することを防止することが可能である。このため、制振部材により制振し、衝突により変形を抑制することにより制振性能の冗長性を高めるとともに、制振部材の損傷を防止することが可能である。

かかる構造物であって、
前記剛体部は、前記高剛性構造部が衝突した後に当該高剛性構造部が当接した状態で当該構造物に生じる地震力を負担する構造材として機能することが望ましい。

このような構造物によれば、高剛性構造部が衝突した後に、剛体部に高剛性構造部が当接した状態で構造物に生じる地震力を剛体部も負担するので、高剛性構造部が衝突した後は、剛体部が高剛性構造部と一体となって構造耐力を向上させる。このため、制振部材による制振効果のみならず構造耐力も向上するので、制振性能の冗長性をより高めることが可能である。

かかる構造物であって、
前記剛体部と前記高剛性構造部との間には緩衝材が設けられていることが望ましい。

このような構造物によれば、剛体部と高剛性構造部との間に緩衝材が設けられているので、高剛性構造部が剛体部に衝突する場合であっても、高剛性構造部及び剛体部の損傷を防止することが可能である。

かかる構造物であって、
前記剛性複合階層より下に、ボイド空間を有していない階を有していてもよい。

このような構造物によれば、低剛性構造部を備える剛性複合階層を、構造物の上下方向におけるいずれに位置にも設けることが可能である。

かかる構造物であって、
前記剛体部は、前記最下階を支持する躯体に支持されていることが望ましい。

このような構造物によれば、剛体部の高さは、剛性複合階層の高さとほぼ同じ高さなので、高さを抑えて剛体部の高い剛性を確保しつつも、剛性複合階層において高剛性構造部と剛体部とをより大きく相対変位させることが可能である。

かかる構造物であって、
前記剛体部の下に無柱空間を有し、
前記剛体部は、前記無柱空間を囲む前記躯体に接続部材を介して支持されていることが望ましい。

このような構造物によれば、剛体部は、剛体部の下に設けられた無柱空間を囲む躯体に接続部材を介して支持されているので、無柱空間を確保しつつ当該無柱空間の上に剛体部を設けることが可能である。すなわち、剛体部を備える構造であっても、その下に無柱空間を設けることができるので、設計の自由度が向上する。

また、
複数階にわたるボイド空間を形成し、前記ボイド空間を有していない所定階より剛性が低い低剛性構造部と、
前記複数階において前記低剛性構造部と繋がり前記所定階より剛性が高い高剛性構造部と、
を有し、前記所定階より剛性が高い剛性複合階層が、
前記所定階と繋がって設けられている構造物の設計方法であって、
前記剛性複合階層における最下階より下の躯体に支持されるとともに前記高剛性構造部内を上下方向に貫き前記高剛性構造部より剛性が高い剛体部と、
前記高剛性構造部と前記剛体部とを連結し、前記高剛性構造部と前記剛体部とが相対変位することにより制振する制振部材と、
を有する構造物の、
前記剛性複合階層における制振性能を、前記所定階における制振性能以上に設定することを特徴とする構造物の設計方法である。

このような構造物の設計方法によれば、ボイド空間を有する階層であっても、ボイド空間が設けられてない階層と同等以上の制振性能を有する構造物を設計することが可能である。

かかる構造物の設計方法であって、
前記高剛性構造部が所定量より大きく変形したときに前記剛体部に衝突し前記剛体部に当接した状態で当該剛体部を前記構造物に生じる地震力を負担する構造材として設計することが望ましい。

このような構造物の設計方法によれば、高剛性構造部が衝突した後に、剛体部に高剛性構造部が当接した状態で剛体部が構造物に生じる地震力を負担するので、高剛性構造部が衝突した後は、剛体部が高剛性構造部と一体となって構造耐力を向上させる構造物を設計することが可能である。このため、制振部材による制振効果のみならず構造耐力も向上するので、制振性能の冗長性がより高い構造物を設計することが可能である。

本発明によれば、ボイド空間を有する階層（剛性複合階層）であっても、ボイド空間が設けられてない階層（所定階）と同等以上の制振性能を有する構造物及びこの構造物の設計方法を提供することが可能である。

本発明に係る構造物を概念的に示した正面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるＢ部の拡大図である。 剛体部が地下１階の床を支持する梁に支持されている高層建物を示す正面図である。 無柱空間上に剛体部が設けられている高層建物を示す正面図である。 無柱空間上に設けられた剛体部の下端接合部を示す図である。

以下、本発明にかかる構造物の一実施形態について図を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る構造物を概念的に示した正面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。本実施形態の構造物は、図１に示すように、地上１階から６階に、吹き抜けとなるボイド空間Ｓ１を有する高層建物１である。

本実施形態の高層建物１には、図２に示すように、高層建物１を正面から見たときに左右となる方向に、互いに間隔を隔てて設けられた６本の柱２が、奥行き方向に間隔を隔てて２列立設されており、最も左に位置する２本の柱２の間には、奥行き方向における中央の位置に１本の柱（以下、左中央の柱という）２ａが設けられている。

各柱２における７階以上の階を構成する部位には、左右方向に隣り合う柱２同士及び奥行き方向に対向する柱２同士を各階において連結する梁３が各々架け渡されて接合されている。

以下の説明においては、左中央の柱２ａ以外の柱を、左から第１柱２、第２柱２、第３柱２・・・第６柱２といい、第１柱２に奥行き方向に架け渡されている梁３を第１梁３、第２柱２に奥行き方向に架け渡されている梁を第２梁３、第３柱２に奥行き方向に架け渡されている梁３を第３梁３・・・第６柱２に奥行き方向に架け渡されている梁３を第６梁３と称して説明する。

各柱２における６階以下の階を構成する部位には、第５柱２を奥行き方向に連結する梁が設けられておらず、左中央の柱２ａと第２梁３とが左右方向に梁（以下、中間梁という）３ａにより連結されている。

高層建物１の１階から６階までの階においては、第４柱２から右側にボイド空間Ｓ１が形成されている。ボイド空間Ｓ１を囲む梁３及び柱２により構成される構造部は、７階以上の階よりも梁３が少ないので、ボイド空間Ｓ１を有していない、例えば７階（所定階）よりも剛性が低い構造部（以下、低剛性構造部という）１ａとなる。このため、高層建物１では、低剛性構造部１ａと繋がる構造部、より具体的には、１階から６階までの階において第４柱２から左側の構造部に、耐力壁（不図示）等が設置されて７階等の所定階よりも剛性が高められている。低剛性構造部１ａと繋がって剛性が高められている構造部を、以下、高剛性構造部１ｂという。ここで、低剛性構造部１ａと高剛性構造部１ｂとが左右方向に繋がっている１階から６階までの階層が所定階より剛性が高い剛性複合階層１ｃに相当する。

剛性複合階層１ｃにおける高剛性構造部１ｂの、第２柱２と第３柱２との間には、中間梁３ａと、奥行き方向の位置を合わせて、壁状の剛体部４が設けられている。

剛体部４は、地面５とほぼ同じレベルの１階床から６階に至り、７階床をなすスラブ（不図示）に当接することなく、上端部が、７階床をなすスラブを支持する梁３と水平方向において対向する高さを有している。

剛体部４は、図３に示すように、左右方向において互いに間隔を隔てた２本のＨ型鋼４ａを、水平方向に配置される複数のＨ型鋼４ｂにて接合したはしご状の骨組みにコンクリート４ｃを打設してパネル状に形成され、躯体をなし、地上１階より下に設けられ地上１階床をなすスラブを支持する梁３に強固に接合されて支持されている。水平方向に配置されたＨ型鋼４ｂは、剛体部４が高剛性構造部１ｂ内に立設されたときに、各階に設けられている梁３と同じ高さに位置している。図１に示すように、剛体部４は、高層建物１の高さに対して極端に低くかつ高層建物１の重量に対して極端に軽量なので、剛体部４の剛性は、高剛性構造部１ｂの剛性より高く、立設された剛体部４は、地震等が発生しても変形しない剛性を有している。

図３に示すように、剛体部４の左右方向の幅は、第２梁３と、第３梁３との間隔より僅かに狭い幅をなしている。すなわち、剛体部４の左右方向における両端部は第２梁３または第３梁３との間に空隙Ｓが設けられている。

この空隙Ｓは、設計で想定する地震時には衝突しない幅に設定されている。そして、剛体部は、高剛性構造部１ｂが剛体部４に衝突した後に当該高剛性構造部１ｂが剛体部４に当接した状態で高層建物１に生じる地震力を負担する構造材として機能する。また、空隙Ｓは、高剛性構造部１ｂが剛体部４に衝突した場合であっても、オイルダンパー１０が損傷しない幅に設定されている。

また、剛体部４の左右方向における端部と対向する第２梁３及び第３梁３には、剛体部４と第２梁３または第３梁３とが衝突したときの衝撃を緩和する緩衝材７が設けられている。ここで、緩衝材７は剛体部４側に設けられていても構わない。

剛体部４の左右方向における中央より左側には、手前側面４ｄと奥側面４ｅとから奥行き方向にそれぞれ突出する剛体部突出部８が、各階の梁３の高さに合わせてそれぞれ設けられている。また、地上における１階から６階までの第２梁３には、剛体部４に設けられた剛体部突出部８の左端面８ａと対向するように右方向に突出する梁突出部９が設けられている。そして、手前側及び奥側にて突出する剛体部突出部８と梁突出部９との間には各々、制振部材としてのオイルダンパー１０が設けられている。

高層建物１の７階以上の階においては、水平方向に間隔を隔てて配置された柱２および上下方向に間隔を隔てて配置された梁３によって形成される矩形状の架構の内側に、オイルダンパー１０が設けられている。矩形状の架構の内側には、上側の両端角部またはその角部近傍に、それぞれの一端が固定されてＶ字状に配置される１対のブレース１１が設けられている。オイルダンパー１０は、ブレース１１の下端と左または右の柱２の下部とを連結して水平に配置されている。

剛性複合階層１ｃにて剛体部４と梁３との間に設けられているオイルダンパー１０と、７階以上の階にてＹ型ブレース１１と柱２との間に設けられているオイルダンパー１０とは同一であり、各階に同数設けられている。本実施形態では、各階に２つずつ設けられている場合を例に挙げて説明する。

本実施形態の高層建物１は、ボイド空間Ｓ１が設けられているため、ボイド空間Ｓ１を形成する低剛性構造部１ａと繋がって、耐力壁等を設置して剛性を高めた高剛性構造部１ｂが設けられている。例えば、高剛性構造部１ｂの剛性が、所定階となる７階に対して１．５倍高く設計されているとする。このとき、地震動が高層建物１に入力されたときの、１階から６階までの高剛性構造部１ｂにおける各階の層間変位量は、７階の層間変位量よりも１．５倍小さい。このため、仮に、高剛性構造部１ｂにおいても、７階以上の階と同様にＹ型ブレース１１と柱２との間にオイルダンパー１０が設けられていると、高剛性構造部１ｂにおけるオイルダンパー１０の制振効果が、７階以上の階よりも小さくなってしまう。

より具体的には、７階の層間変位量ｘによる各オイルダンパー１０の単位変位量あたりの減衰力Ｆとすると、
このときの７階の２本のオイルダンパー１０による所定階減衰力Ｇａは、式１により表される。

Ｇａ＝２×ｘ×Ｆ （式１）
そして、高剛性構造部１ｂにＹ型ブレース１１を設け、Ｙ型ブレース１１と柱２との間にオイルダンパー１０が設けられている場合の、高剛性構造部１ｂの各階の２本のオイルダンパー１０による減衰力Ｇｂは、高剛性構造部１ｂの各階の層間変位量がｘ／１．５なので、式２により表される。

Ｇｂ＝２×（ｘ／１．５）×Ｆ （式２）
このように、高剛性構造部１ｂにおいても、７階以上の階と同様にＹ型ブレース１１と柱２との間にオイルダンパー１０を設けた場合には、低剛性構造部１ａと繋がる高剛性構造部１ｂにおける制振性能は、所定階の制振性能より低くなる。

このため、本実施形態の高層建物１は、高剛性構造部１ｂの各階の梁３と剛体部４との間にオイルダンパー１０を設けている。すなわち、高剛性構造部１ｂに設けられているオイルダンパー１０は、高剛性構造部１ｂの各階の層間変位ではなく、剛体部４と高剛性構造部１ｂの各階の梁３との相対変位により減衰力が生じるように設けられている。

本実施形態の高層建物１においては、地震動が高層建物１に入力されたときの相対変位量が、１階から６階まで相違する。

高剛性構造部１ｂの各階の梁３と剛体部４との相対変位量は、地面５より下に位置して剛体部４が支持されている梁３からの距離が長くなるにつれて大きくなる。より具体的には、高剛性構造部１ｂの各階の梁３と剛体部４との相対変位量は、７階の層間変位量ｘに対して、１階はｘ／１．５、２階は２ｘ／１．５、３階は３ｘ／１．５、４階は４ｘ／１．５、５階は５ｘ／１．５、６階は６ｘ／１．５となる。このため、高剛性構造部１ｂの１階から６階までの各階における２本のオイルダンパー１０による高剛性構造部減衰力Ｇ１〜Ｇ６は、式３〜式８により表される。

Ｇ１＝２×（ｘ／１．５）×Ｆ （式３）
Ｇ２＝２×（２ｘ／１．５）×Ｆ （式４）
Ｇ３＝２×（３ｘ／１．５）×Ｆ （式５）
Ｇ４＝２×（４ｘ／１．５）×Ｆ （式６）
Ｇ５＝２×（５ｘ／１．５）×Ｆ （式７）
Ｇ６＝２×（６ｘ／１．５）×Ｆ （式８）

そして、高剛性構造部１ｂ全体の高剛性構造部総減衰力ＧＡは、式９に示す通りである。
ＧＡ＝Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３＋Ｇ４＋Ｇ５＋Ｇ６
＝２８ｘＦ （式９）

このとき、１階から６階までの剛性を高めずに７階以上の階と同様にＹ型ブレース１１と柱２との間にオイルダンパー１０が設けられている場合の総減衰力ＧＮは、式１０に示す通りである。
ＧＮ＝６×Ｇａ
＝１２ｘＦ （式１０）
このため、本高層建物１は、高剛性構造部１ｂの各階の梁３と剛体部４との間にオイルダンパー１０を設けることにより、７階以上の階より大きな減衰力を備えることが可能である。

また、本高層建物１の４階に設けたオイルダンパー１０による高剛性構造部の減衰力Ｇ４は、
Ｇ４＝２×（４ｘ／１．５）×Ｆ
＝１２ｘＦ
であり、１階から６階までの剛性を高めずに７階以上の階と同様にＹ型ブレース１１と柱２との間にオイルダンパー１０が設けられている場合の総減衰力ＧＮと同じである。このため、高剛性構造部１ｂと剛体部４との間に設けるオイルダンパー１０は、必ずしも各階に設ける必要はなく、４階以上のいずれかに設ける、或いは、複数の階に設けて高剛性構造部総減衰力ＧＡが総減衰力ＧＮと同じ、或いは、総減衰力ＧＮよりも大きくなるように設定することにより、ボイド空間Ｓ１を有する剛性複合階層１ｃであっても、ボイド空間Ｓ１が設けられてない７階以上の階と同等以上の制振性能を備えることが可能である。

本実施形態の高層建物１によれば、剛性複合階層１ｃの最下階をなす１階よりも下の梁３に支持されて高剛性構造部１ｂ内を上下方向に貫く剛体部４は、高剛性構造部１ｂよりも剛性が高いので地震動による変形は生じ難いが、地震等により高剛性構造部１ｂが変形した場合には、高剛性構造部１ｂが剛体部４を反力受けとして相対変位するので、高剛性構造部１ｂと剛体部４との間を連結しているオイルダンパー１０により制振することが可能である。このとき、剛体部４は、１階床をなすスラブを支持する梁３に支持されて、高剛性構造部１ｂ内を貫いているので、支持されている梁３から離れるにつれて高剛性構造部１ｂと剛体部４との相対変位が大きくなる。このため、高剛性構造部１ｂにおいて１階より上の階に設けられたオイルダンパー１０は、各階毎に設けられて層間変位により制振するオイルダンパー１０より大きな制振効果を得ることが可能である。

また、オイルダンパー１０は、剛性複合階層１ｃの１階より上の階を形成する高剛性構造部１ｂと剛体部４とを連結しているので、階層毎に制振する場合より大きな相対変位によりオイルダンパー１０が振動を減衰させる。このため、層間変位により制振するオイルダンパー１０を設置する場合よりも高い制振性能を備えることが可能である。

また、オイルダンパー１０は、剛性複合階層１ｃにおける複数の階に設けられており、剛体部４が支持されている１階床を支持する梁３からの距離が長くなるにつれて減衰力は大きくなるので、剛性複合階層１ｃの各階と剛体部４とを各々連結すると、１階床を支持する梁３からの距離が長くなるにつれて、より高い制振性能を付与することが可能である。このため、高剛性構造部１ｂの最下階となる１階側から最上階となる６階側に向かうにつれて、階層毎の層間変位により制振する場合との差が大きくなるので、剛性複合階層１ｃ全体としてより高い制振性能を備えることが可能である。

このように、本実施形態の高層建物１は、高剛性構造部１ｂの制振性能が７階などの所定階の制振性能以上なので、複数階にわたる吹き抜けなどのボイド空間Ｓ１を備えつつも剛性複合階層１ｃにおいて層崩壊することを防止することが可能である。

また、高剛性構造部１ｂと剛体部４との間に設けられるオイルダンパー１０は、剛体部４の外周部、より具体的には、手前側面４ｄと奥側面４ｅとから外側に向かって突出する剛体部突出部８に接続されているので、オイルダンパー１０と剛体部４とが左右方向において直列に並ぶことなく、オイルダンパー１０と剛体部４とを奥行き方向に並べて並設することが可能である。

また、本実施形態の高層建物１は、高剛性構造部１ｂと剛体部４とが、剛体部４の左右方向における両端部と第２梁３または第３梁３との間に空隙Ｓが設けられているので、空隙Ｓの幅以上の相対変位が生じた場合には、高剛性構造部１ｂが剛体部４に衝突する。このため、空隙Ｓの幅を想定以上の地震により生じる相対変形より狭く設定しておくことにより、高剛性構造部１ｂが想定した変位量より大きく変形することを防止することが可能である。このように、本実施形態の高層建物１は、オイルダンパー１０と剛体部４とは奥行き方向に並べて並設されているので、オイルダンパー１０による制振効果と衝突による変形抑制効果とをいずれも備えることが可能である。このため、制振性能の冗長性を高めることが可能である。

また、高剛性構造部１ｂが剛体部４に衝突した後には、想定以上の地震による高剛性構造部１ｂの変位方向が反転するまで高剛性構造部１ｂが剛体部４に当接した状態で高層建物１の構造耐力を負担する。このため、高剛性構造部１ｂが衝突した後は、剛体部４が高剛性構造部１ｂと一体となって構造耐力を向上させる。このため、オイルダンパー１０による制振効果のみならず構造耐力も向上するので、制振性能の冗長性をより高めることが可能である。

また、空隙Ｓの幅をオイルダンパー１０が伸縮可能な限界よりも狭く設定しておくことにより、オイルダンパー１０の損傷を防止することが可能である。このとき、剛体部４と高剛性構造部１ｂとの間には緩衝材７が設けられているので、高剛性構造部１ｂが剛体部４に衝突する場合であっても、高剛性構造部１ｂ及び剛体部４の損傷を防止することが可能である。

また、オイルダンパー１０は、剛体部４の剛体部突出部８に接続されているので、剛体部４自体にはオイルダンパー１０を接続するための欠損等が生じない。このため、剛体部４の剛性を損なうことなくオイルダンパー１０を備えることが可能である。

上記実施形態においては、ボイド空間Ｓ１が設けられていない階層が、地上において剛性複合階層１ｃより上のみに設けられている例について説明したが、ボイド空間Ｓ１が設けられていない階層は剛性複合階層よりも下に設けられていても構わない。

上記実施形態においては、剛体部４が１階床を支持する梁３に支持されている例について説明したが、剛体部４は、剛性複合階層１ｃの最下階よりも下に位置する躯体に支持されていれば構わず、例えば、図４に示すように、地下１階の床を支持する梁３に支持されていても構わない。

また、上記実施形態においては、剛体部４が、躯体をなし１階床を支持する梁３に接合されて立設されている例について説明したが、これに限るものでははい。例えば、上下に位置する階の柱２と繋がる複数本の柱の一部が設けられていない無柱空間Ｓ２が剛体部４の下に設けられている場合には、図５に示すように、無柱空間Ｓ２を囲む柱２に接続部材としてのブレース１２を介して剛体部４が支持されていても構わない。この場合には、無柱空間Ｓ２を確保しつつ当該無柱空間Ｓ２の上に剛体部４を設けることが可能である。すなわち、剛体部４を備える構造であっても、その下に無柱空間Ｓ２を設けることができるので、設計の自由度が向上する。尚、この場合には、剛体部４をブレース１２により剛体部４を支持するため、剛体部４の下端は、無柱空間Ｓ２を構成する梁３に固定するだけでよく、支持する必要はない。具体的には、図６に示すように、剛体部４に、下端にて水平方向に配置されているＨ型鋼４ｂのウエブに沿って鉛直に板部４ｆを垂設しておき、床スラブ１３を構成する梁３から上方に突出し、僅かに間隔を隔てて互いに対向する２つの壁部１３ａを設けておき、剛体部から垂設された板部を対向する壁部間に挿入してボルト１４により固定してもよい。

また、上述したように、剛性複合階層１ｃにおける制振性能を、ボイド空間Ｓ１が設けられていない、例えば所定階における制振性能以上に設定する高層建物１の設計方法によれば、ボイド空間Ｓ１を有する剛性複合階層１ｃであっても、ボイド空間Ｓ１が設けられてない階層と同等以上の制振性能を有する高層建物１を設計することが可能である。

また、高剛性構造部１ｂが所定量より大きく変形したときに剛体部４に衝突して剛体部に当接した状態で高層建物１の構造耐力を負担するので、高剛性構造部１ｂが衝突した後は、剛体部４が高剛性構造部１ｂと一体となって構造耐力を向上させ、オイルダンパー１０による制振効果のみならず構造耐力も向上させて、制振性能の冗長性がより高い高層建物１を設計することが可能である。

上記実施形態においては、制振部材をオイルダンパーとしたが、これに限らず、オイルダンパー以外の粘弾性ダンパーや、摩擦ダンパー等であっても構わない。

以上、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

１ 高層建物（構造物）、１ａ 低剛性構造部、１ｂ 高剛性構造部、
１ｃ 剛性複合階層、２ 柱（躯体）、３ 梁（躯体）、４ 剛体部、７ 緩衝材、
８ 剛体部突出部、１０ オイルダンパー（制振部材）、１２ ブレース（接続部材）、
Ｓ１ ボイド空間、Ｓ２ 無柱空間、

Claims (13)

1. 複数階にわたるボイド空間を形成し、前記ボイド空間を有していない所定階より剛性が低い低剛性構造部と、
   前記複数階において前記低剛性構造部と繋がり前記所定階より剛性が高い高剛性構造部と、
   を有し、前記所定階より剛性が高い剛性複合階層が、
   前記所定階と繋がって設けられている構造物であって、
   前記剛性複合階層における最下階よりも下の躯体に支持されるとともに前記高剛性構造部内を上下方向に貫き前記高剛性構造部より剛性が高い剛体部と、
   前記高剛性構造部と前記剛体部とを連結し、前記高剛性構造部と前記剛体部とが相対変位することにより制振する制振部材と、
   を有することを特徴とする構造物。
2. 請求項１に記載の構造物であって、
   前記制振部材は、前記高剛性構造部における前記最下階よりも上の階を形成する部位と前記剛体部とを連結していることを特徴とする構造物。
3. 請求項１または請求項２に記載の構造物であって、
   前記制振部材は、階を異ならせて複数設けられており、上下に位置する２つの前記制振部材のうちの上側に設けられている前記制振部材による制振効果は、下側に設けられている前記制振部材による制振効果よりも高いことを特徴とする構造物。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の構造物であって、
   前記制振部材による制振効果は、当該制振部材の、前記剛体部が支持されている前記躯体からの距離が長くなるにつれて大きくなることを特徴とする構造物。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の構造物であって、
   前記所定階には、当該所定階の層間変位により制振すべく前記制振部材が設けられており、
   前記剛性複合階層における制振性能は、前記所定階における制振性能以上であることを特徴とする構造物ことを特徴とする構造物。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の構造物であって、
   前記制振部材は、前記剛体部と前記高剛性構造部との間隔の変化に伴って伸縮することにより減衰力が発生し、
   前記高剛性構造部は、前記制振部材が所定量より大きく伸長又は収縮したときに前記剛体部に衝突することを特徴とする構造物。
7. 請求項６に記載の構造物であって、
   前記剛体部は、前記高剛性構造部が衝突した後に当該高剛性構造部が当接した状態で当該構造物に生じる地震力を負担する構造材として機能することを特徴とする構造物。
8. 請求項６または請求項７に記載の構造物であって、
   前記剛体部と前記高剛性構造部との間には緩衝材が設けられていることを特徴とする構造物。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の構造物であって、
   前記剛性複合階層よりも下に前記ボイド空間を有していない階を有することを特徴とする構造物。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の構造物であって、
    前記剛体部は、前記最下階を支持する躯体に支持されていることを特徴とする構造物。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の構造物であって、
    前記剛体部の下に無柱空間を有し、
    前記剛体部は、前記無柱空間を囲む前記躯体に接続部材を介して支持されていることを特徴とする構造物。
12. 複数階にわたるボイド空間を形成し、前記ボイド空間を有していない所定階より剛性が低い低剛性構造部と、
    前記複数階において前記低剛性構造部と繋がり前記所定階より剛性が高い高剛性構造部と、
    を有し、前記所定階より剛性が高い剛性複合階層が、
    前記所定階と繋がって設けられている構造物の設計方法であって、
    前記剛性複合階層における最下階よりも下の躯体に支持されるとともに前記高剛性構造部内を上下方向に貫き前記高剛性構造部より剛性が高い剛体部と、
    前記高剛性構造部と前記剛体部とを連結し、前記高剛性構造部と前記剛体部とが相対変位することにより制振する制振部材と、
    を有する構造物の、
    前記剛性複合階層における制振性能を、前記所定階における制振性能以上に設定することを特徴とする構造物の設計方法。
13. 請求項１２に記載の構造物の設計方法であって、
    前記高剛性構造部が所定量より大きく変形したときに前記剛体部に衝突し前記剛体部に当接した状態で当該剛体部を前記構造物の構造耐力を負担する構造材として設計することを特徴とする構造物の設計方法。