JP3174934B2 - 超高層建物や超々高層建物の構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大規模架構構造体（メガ
ストラクチャー架構）中に架構構造体（サブストラクチ
ャー架構）を形成したタイプの超高層建物や超々高層建
物において、前記架構構造体の振動を長周期化できるよ
うにした構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】超高層建物や超々高層建物の構造として
用いられることの多いメガストラクチャー架構と称され
る大規模架構構造体に対して、振動の吸収を考慮した構
造が提案されている。それを図８に示して説明すると、
支柱１とこの支柱間に複数段にして架け渡し連結固定し
た主梁２とから複層の大規模架構構造体３を形成すると
ともに、その大規模架構構造体３の前記各層において、
支柱１間に架構４を複数段にして架け渡して連結固定す
ることによって、複層の架構構造体５を形成したもので
ある。そして基本的には曲げ型で振動する建物ａの運動
エネルギーを剪断型で振動する前記架構構造体５に効率
的に転移させ、剪断型で振動する架構構造体５に入力し
た振動エネルギーを層間変形に効くダンパー６で吸収す
るようにしたシステムである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の大規模架構構造
体の各層に架構構造体を配置した構造は、超高層建物や
超々高層建物などの曲げ型で振動する架構に対するダン
パーが現実的にはむずかしく、それに対して剪断型で振
動する架構のダンパーがかなりのバラエティーをもって
開発されていることに着目したものであり、超高層や超
々高層の制振（居住性のみでなく、大地震時や台風時の
動的応答の低減）に適用可能なものとなっている。しか
し、曲げ型で振動する大規模架構構造体の運動エネルギ
ーを剪断型で振動する架構構造体に転移するために、そ
の架構構造体の一次固有振動数を建物全体の固有振動数
帯域の内、対象振動数の最低振動数に同調させる必要が
あり、架構構造体をかなり長周期化しなければならない
点に問題があった。加えて、架構構造体という一種の独
立した建物（例えば、超々高層建物でいえば、１００ｍ
クラスの超高層建物）の周期を長周期領域である程度自
由に調整できるようにしなければならなかった。

【０００４】そこで本発明は上記の事情に鑑みて、大規
模架構構造体中に構成された架構構造体の振動の周期を
調整して建物全体の上記最低振動数に同調できるように
することを課題とし、曲げ型で振動する大規模架構構造
体の運動エネルギーを剪断型で適正に振動する架構構造
体に転移させることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を考慮
してなされたもので、支柱とこの支柱間に複数段にして
架け渡し連結固定した主梁とからなる複層の大規模架構
構造体の前記各層において、大規模架構構造体の支柱間
に架構を配置し、該架構と前記支柱とをローラー接合ま
たは、水平ずれ変位に対して効果のある減衰装置を設置
して架構をその架設方向に移動可能にしてなる架構構造
体を設け、引張軸力を有するテンションカラムを前記大
規模架構構造体の上下の主梁間に鉛直方向に亘って張設
し、該テンションカラムと架構構造体の架構とを連結固
定することを特徴とする超高層建物や超々高層建物の構
築方法を提供して、上記した課題を解消するものであ
る。

【０００６】

【作用】大規模架構構造体の支柱の間に、架構をその架
設方向に移動可能（ローラー接合または、水平ずれ変位
に対して効果のある減衰装置の設置により）に配置する
とともに、大規模架構構造体の主梁の間に張設されたテ
ンションカラムに前記架構が連結固定された架構構造体
を設けるものにあっては、前記支柱とテンションカラム
とで架構構造体が支持されるようになり、テンションカ
ラムに架構が連結されたことによって、従来のサスペン
ション構造（例えば振り子型振動を呈するもの）に弦で
表現される振動特性を加えたものとなる。また、大規模
架構構造体の支柱の間に、上記架構をその架設方向に移
動可能（ローラー接合または、水平ずれ変位に対して効
果のある減衰装置を設置）に配置させて、この架構を支
柱のみで支持するようにし、前記テンションカラムに鉛
直方向には絶縁された状態で連結するようにすれば、架
構構造体は上記と同様に弦で表現される振動特性を加え
たものとなる。

【０００７】

【実施例】次に本発明を図１から図７に示す実施例に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明の構築方法の概念
を示すものである。その図１に示すように建物ａは、支
柱１間に主梁２を複数段にして架け渡し連結固定した大
規模架構構造体３の各層ｂにおいて、前記支柱１間に架
構４を配置してなる架構構造体５を設けたものである。
そして前記架構構造体５の架構４それぞれは、支柱１に
設けられた受け材７にローラーまたは、水平ずれ変位に
対して効果のある減衰装置（図示せず）を介して接続さ
れており、架構４の架設方向にこの架構４が移動可能と
なるように支柱１に対してローラー接合されて水平力が
伝達されないように設けられている（但し、水平方向減
衰装置を設置した場合は、減衰力と見合った水平反力が
発生する）。また、前記大規模架構構造体３の主梁２の
間にはこれを鉛直方向に繋ぐテンションカラム８が張設
され、このテンションカラム８に架構４それぞれが連結
固定されていて、架構４を複数段にしてなるこの架構構
造体５はテンションカラム８と支柱２とで支持されてい
る状態となっている。

【０００８】このように架構構造体５では架構４がロー
ラー接合または、水平ずれ変位に対して効果のある減衰
装置により支柱１に接続されて水平力が伝達されないよ
うになっていることから（但し、水平方向減衰装置を設
置した場合は、減衰力と見合った水平反力が発生す
る）、架構構造体５の水平剛性は前記テンションカラム
８の引張軸力のみで設定されるように設けられており、
サスペンション構造（すなわち図３の概念図にて示すよ
うに大規模架構構造体３の層ｂにおいて上位の主梁２
に、構造体をモデル化して質量がｍの錘ｃを垂下させた
構成として表現できるテンション構造。例えば振り子型
振動特性を有するもの）に、ギターなどの弦として表現
される振動特性を加えたものとなる。それを図４に示
す。この図４の概念図にて示すように大規模架構構造体
３の層ｂにおいて上下の主梁２に張設したテンションカ
ラム８に、質量がｍの錘ｃ（架構構造体５を一質点系と
してモデル化したもの）を取り付けた構成として表現で
き、振り子に近い長周期特性（ある意味で最長周期）を
持ち、かつテンションカラムの張力を調整することによ
り周期（剛性）が調整できる架構構造体となる。

【０００９】また、上記した実施例では、テンションカ
ラム８に対して架構構造体５の架構４が連結固定してい
る構成（テンションカラムと架構との関係において水平
方向固定、鉛直方向固定）を示したが、架構４それぞれ
をテンションカラム８に支持させることなく支柱２にの
みローラー接合し架設方向に移動可能な状態で支持させ
るようにすることもできる。すなわち、架構４はテンシ
ョンカラム８に対して鉛直方向に荷重の伝達を行わせな
いように充分な剛性、強度を持たせ、鉛直方向には絶縁
し水平方向には一体化させるようにする（テンションカ
ラムと架構との関係において水平方向固定、鉛直方向ロ
ーラー）。このようにすることにより、上記した実施例
と同様に振り子に近い長周期特性を持ち、かつテンショ
ンカラムの張力調整により周期（剛性）が調整できる架
構構造体となる。

【００１０】次に、上記架構構造体５が支柱１とテンシ
ョンカラム８とにより支持されている構造を評価する。
例えば図２に示すように、高さ５００ｍクラスで５層の
大規模架構構造体３の前記各層ｂに架構構造体５（高さ
は１００ｍ）が設けられている建物ａを考えた場合、こ
の建物ａの構造形式を制振という観点から有効なものと
するには、前記架構構造体５の固有周期を１０秒前後ま
で延ばせば充分といえる。ここで前記層ｂ中に設ける構
造体に、通常の高さ１００ｍクラスの超高層建物の構造
形式（ラーメン構造など）を採用すると、その固有周期
は２〜３秒、多くても４秒前後で頭打ちとなる（Ｔ＝
０．０３ｈ：Ｔは固有周期、ｈは高さ）。そのサスペン
ション構造は、図３に示した振り子型の振動形態であ
り、この場合周期は、下記となる。

【００１１】

【数１】

【００１２】架構を支柱のみに支持させた架設構造体の
場合には、上述したようにテンションカラム８と架構と
は、鉛直方向に絶縁され水平方向に一体化させる機構を
作る。例えば、テンションカラムの張力をかけた後に架
構構造体の架構とテンションカラムとを連結すれば、基
本的には架構構造体の重力は、テンションカラムには導
入されない。このとき、架構は、テンションカラムなし
に、その重力を支柱に伝達させるだけの剛性と強度が必
要である。

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の構築方法
は、支柱とこの支柱間に複数段にして架け渡し連結固定
した主梁とからなる複層の大規模架構構造体の前記各層
において、大規模架構構造体の支柱間に架構を配置し、
該架構と前記支柱とをローラー接合または、水平ずれ変
位に対して効果のある減衰装置を設置して架構をその架
設方向に移動可能にしてなる架構構造体を設け、引張軸
力を有するテンションカラムを前記大規模架構構造体の
上下の主梁間に鉛直方向に亘って張設し、該テンション
カラムと架構構造体の架構とを連結固定することを特徴
とするものである。このようにテンションカラムを設け
ることにより架構構造体の周期を長周期化することが可
能となり、そしてそのテンションカラムの張力の調整に
より架構構造体の周期を調整できるようになり、前記架
構構造体の振動周期と構造体全体の振動周期とを対応さ
せた張力設定とすることにより、建物全体の振動と架構
構造体の振動とが同調し、振動する建物の運動エネルギ
ーを剪断型で振動する架構構造体に適正に転移させて制
振することができるようになるなど、実用性に優れた効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る構築方法の一実施例を概略的に示
す説明図である。

【図２】架構構造体を各層に配置した大規模架構構造体
を示す説明図である。

【図３】従来のサスペンション構造の振動モデルを振り
子型として示す説明図である。

【図４】テンションカラムを用いた１質点系での振動モ
デルを示す説明図である。

【図５】架構をテンションカラムと支柱とに支持させた
架構構造体の振動モデルを示す説明図である。

【図６】架構が支柱のみに支持されている架構構造体に
おけるテンションカラムの弦振動を概略的に示す説明図
である。

【図７】架構を支柱に支持させた架構構造体の振動モデ
ルを示す説明図である。

【図８】大規模架構構造体に層間変形をダンパーで対処
させた架構構造体を配置した建物を示す説明図である。

【符号の説明】

１…支柱 ２…主梁 ３…大規模架構構造体 ４…架構 ５…架構構造体 ８…テンションカラム ｂ…層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−101267（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−228978（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−194279（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−257267（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−33525（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 9/02 E04B 1/34

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支柱とこの支柱間に複数段にして架け渡し
   連結固定した主梁とからなる複層の大規模架構構造体の
   前記各層において、大規模架構構造体の支柱間に架構を
   配置し、該架構と前記支柱とをローラー接合または、水
   平ずれ変位に対して効果のある減衰装置を設置して架構
   をその架設方向に移動可能にしてなる架構構造体を設
   け、 引張軸力を有するテンションカラムを前記大規模架構構
   造体の上下の主梁間に鉛直方向に亘って張設し、該テン
   ションカラムと架構構造体の架構とを連結固定すること
   を特徴とする超高層建物や超々高層建物の構築方法。
2. 【請求項２】上記架構構造体の架構は大規模架構構造体
   の支柱のみに支持され、テンションカラムに対して鉛直
   方向に荷重伝達が行われないように絶縁した状態で連結
   されている請求項１に記載の超高層建物や超々高層建物
   の構築方法。