JP2000310058A - 制震システム - Google Patents
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- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 21
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Landscapes
- Foundations (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、塔状比の大きい建物の免震システ
ムに関し、転倒モーメントに対応できると共に簡易な構
成で且つ低コストのものを提供することが課題である。 【解決手段】 塔状比の大きな建物１の、基礎部に免震
装置２を設けると共に、建物上部にパッシブ制震装置３
を設けた制震システムとするものである。
ムに関し、転倒モーメントに対応できると共に簡易な構
成で且つ低コストのものを提供することが課題である。 【解決手段】 塔状比の大きな建物１の、基礎部に免震
装置２を設けると共に、建物上部にパッシブ制震装置３
を設けた制震システムとするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塔状比の大きい建
物の免震システムに関する。
物の免震システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】小地震時も居住性を改善し、大地震時の
免震効果を向上し、免震層より上の構造物の変位を抑制
する建物の免震システムとしては、図２０に示すよう
に、建物１を地盤１０に免震装置２を介して支持すると
共に、当該建物１の揺れを感知するセンサ１１１の感知
信号を受けたコンピュータ制御装置によって制御される
アクティブ制震装置１２を、免震層より上の構造物に設
けたものが知られている（特開平７−２７９４７９
号）。
免震効果を向上し、免震層より上の構造物の変位を抑制
する建物の免震システムとしては、図２０に示すよう
に、建物１を地盤１０に免震装置２を介して支持すると
共に、当該建物１の揺れを感知するセンサ１１１の感知
信号を受けたコンピュータ制御装置によって制御される
アクティブ制震装置１２を、免震層より上の構造物に設
けたものが知られている（特開平７−２７９４７９
号）。
【０００３】この建物構造により、大地震時において免
震効果を発揮するばかりでなく、小地震時においても、
前記アクティブ制震装置によって建物の揺れを抑制する
ことが出来て居住性が向上するものである。
震効果を発揮するばかりでなく、小地震時においても、
前記アクティブ制震装置によって建物の揺れを抑制する
ことが出来て居住性が向上するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、建物の
塔状比が大きい場合に、地震時に大きな転倒モーメント
が建物に生じて、免震装置の積層ゴムの引張り強度が不
足することが多い。そこで、免震装置を備えた塔状比の
大きい建物において、前記転倒モーメントによる引張力
に対して、例えば、積層ゴムの径を大きくしたり、基礎
重量を大きくしたりすることが行われるが、いずれも製
造コストが嵩むか、設計が難しくなるという課題があ
る。本発明に係る免震システムは、このような課題を解
消するために提案されるものである。
塔状比が大きい場合に、地震時に大きな転倒モーメント
が建物に生じて、免震装置の積層ゴムの引張り強度が不
足することが多い。そこで、免震装置を備えた塔状比の
大きい建物において、前記転倒モーメントによる引張力
に対して、例えば、積層ゴムの径を大きくしたり、基礎
重量を大きくしたりすることが行われるが、いずれも製
造コストが嵩むか、設計が難しくなるという課題があ
る。本発明に係る免震システムは、このような課題を解
消するために提案されるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る免震システ
ムの上記課題を解決するための要旨は、塔状比の大きな
建物の、基礎部に免震装置を設けると共に、建物上部に
パッシブ制震装置を設けたことである。
ムの上記課題を解決するための要旨は、塔状比の大きな
建物の、基礎部に免震装置を設けると共に、建物上部に
パッシブ制震装置を設けたことである。
【０００６】前記塔状比が、３．５以上であること、；
更に、前記パッシブ制震装置における重量が、建物の全
重量の１／２００〜１／５０の重量で、かつ、建物の有
効質量の１％以上であることを含むものである。
更に、前記パッシブ制震装置における重量が、建物の全
重量の１／２００〜１／５０の重量で、かつ、建物の有
効質量の１％以上であることを含むものである。
【０００７】本発明に係る免震システムによれば、塔状
比の大きな、例えば、塔状比が３．５以上の建物におい
ても、建物上部にパッシブ制震装置を設けることで、転
倒モーメントに抵抗し、引張側における免震装置の積層
ゴムの軸応力度及び軸変形を小さくして、免震構造にす
ることが可能となる。また、アクティブ制震装置に比べ
て、パッシブ制震装置であることで、簡易な構成となる
ので製造コストが低減され、メンテナンスにおいても容
易でコスト低減となる。
比の大きな、例えば、塔状比が３．５以上の建物におい
ても、建物上部にパッシブ制震装置を設けることで、転
倒モーメントに抵抗し、引張側における免震装置の積層
ゴムの軸応力度及び軸変形を小さくして、免震構造にす
ることが可能となる。また、アクティブ制震装置に比べ
て、パッシブ制震装置であることで、簡易な構成となる
ので製造コストが低減され、メンテナンスにおいても容
易でコスト低減となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】次に、本発明に係る免震システム
について図面を参照して説明する。なお、発明の理解の
容易のため従来例に対応する部分には従来例と同一符号
を付けて説明する。
について図面を参照して説明する。なお、発明の理解の
容易のため従来例に対応する部分には従来例と同一符号
を付けて説明する。
【０００９】図１乃至図２に示すように、本発明の免震
システムにおける解析モデルを示しており、塔状比（＝
高さＨ／巾Ｌ）が、例えば、３．５以上、例えば６．０
の建物１において、建物１の基礎部に免震装置２を設置
し、建物１上部で具体的には屋上に、パッシブ制震装置
３を設ける構成としたものである。
システムにおける解析モデルを示しており、塔状比（＝
高さＨ／巾Ｌ）が、例えば、３．５以上、例えば６．０
の建物１において、建物１の基礎部に免震装置２を設置
し、建物１上部で具体的には屋上に、パッシブ制震装置
３を設ける構成としたものである。
【００１０】また、柱４は１０００ｍｍ四方の断面形状
で、壁５は厚さ２００ｍｍとした一例である。
で、壁５は厚さ２００ｍｍとした一例である。
【００１１】パッシブ制震装置３としては、第１実施例
として、ＴＭＤ（チェーンドマスダンパ）方式が提案さ
れる。即ち、図３（イ）に示すように、おもり６を弾性
体のゴム７で支持させたものである。
として、ＴＭＤ（チェーンドマスダンパ）方式が提案さ
れる。即ち、図３（イ）に示すように、おもり６を弾性
体のゴム７で支持させたものである。
【００１２】また、図３（ロ）に示すように、おもり６
をリニアレール８上に摺動自在に支持させ、コイルばね
の弾性体９で水平方向におもり６に係止させたものも提
案される。図４は、このＴＭＤ方式の模式図である。建
物１の固有振動数とこのＴＭＤの固有振動数とを一致さ
せる。この方式では、後述のＴＬＤ方式に比べて狭い面
積で建物１の屋上に構築することができる。
をリニアレール８上に摺動自在に支持させ、コイルばね
の弾性体９で水平方向におもり６に係止させたものも提
案される。図４は、このＴＭＤ方式の模式図である。建
物１の固有振動数とこのＴＭＤの固有振動数とを一致さ
せる。この方式では、後述のＴＬＤ方式に比べて狭い面
積で建物１の屋上に構築することができる。
【００１３】第２実施例として、図５に示すように、Ｔ
ＬＤ（チューンドリキッドダンパ）方式が提案される。
これは、水槽の中に水等の液体を貯留し、これをおもり
とするものである。建物１の固有振動数とこのＴＬＤの
固有振動数とを一致させる。液体の周期は、容器である
水槽の大きさと液体の深さとで設定する。
ＬＤ（チューンドリキッドダンパ）方式が提案される。
これは、水槽の中に水等の液体を貯留し、これをおもり
とするものである。建物１の固有振動数とこのＴＬＤの
固有振動数とを一致させる。液体の周期は、容器である
水槽の大きさと液体の深さとで設定する。
【００１４】このＴＬＤによる減衰性能は、例えば、１
０％程度とし、その制御は、水槽の深さ、液中の浮遊物
の混入、高粘性液、仕切板やネットなどの方法による。
図６は、このＴＬＤの模式図である。この方式によれば
設置面積が大きくなるものの、微少な振動にも感度良く
作動して居住性が向上する。
０％程度とし、その制御は、水槽の深さ、液中の浮遊物
の混入、高粘性液、仕切板やネットなどの方法による。
図６は、このＴＬＤの模式図である。この方式によれば
設置面積が大きくなるものの、微少な振動にも感度良く
作動して居住性が向上する。
【００１５】第３実施例として、図７（イ）に示すよう
に、振り子型マスダンパ方式が提案される。建物１の固
有振動数とこの振り子で支持されるおもりの固有振動数
とを一致させる。振り子の紐の長さにより固有振動数を
制御する。なお、長期周期の場合には、図７（ロ）に示
すように、多段振り子型とする。
に、振り子型マスダンパ方式が提案される。建物１の固
有振動数とこの振り子で支持されるおもりの固有振動数
とを一致させる。振り子の紐の長さにより固有振動数を
制御する。なお、長期周期の場合には、図７（ロ）に示
すように、多段振り子型とする。
【００１６】このように、パッシブ制震装置３の複数の
方式のうちいずれかを選定するには、設計手順として、
図８乃至図９に示すように、耐震性能目標、使用性能目
標を設定して、塔状比が３．５以上又は塔状比が３．５
以下でも免震層に引張力が生じる場合には、免震層に生
じる引張力を算定する。
方式のうちいずれかを選定するには、設計手順として、
図８乃至図９に示すように、耐震性能目標、使用性能目
標を設定して、塔状比が３．５以上又は塔状比が３．５
以下でも免震層に引張力が生じる場合には、免震層に生
じる引張力を算定する。
【００１７】そして、前記引張力が１０ｋｇｆ／ｃｍ2
以上の場合には、パッシブ制震システムの設計を行う。
これには、図９（イ）に示すように、パッシブ制震装置
３の重量が、建物１の全重量の１／２００〜１／５０に
して、かつ、建物１の有効質量の１％以上（ＳＴＥＰ
（以下ＳＴと記載）１）となるようにする。これによ
り、前記第１〜第３実施例のうち適宜な制震装置を選定
する（ＳＴ２）。この時、図９（ロ）に示すような必要
空間，居住性，価格等を考慮し選択するものである。特
にＴＭＤは他に対し価格は多少かかるが、空間の大き
さ，調整，対象とする周期等を考慮すると、他に特別な
条件がない限り、第一候補として挙げられる。
以上の場合には、パッシブ制震システムの設計を行う。
これには、図９（イ）に示すように、パッシブ制震装置
３の重量が、建物１の全重量の１／２００〜１／５０に
して、かつ、建物１の有効質量の１％以上（ＳＴＥＰ
（以下ＳＴと記載）１）となるようにする。これによ
り、前記第１〜第３実施例のうち適宜な制震装置を選定
する（ＳＴ２）。この時、図９（ロ）に示すような必要
空間，居住性，価格等を考慮し選択するものである。特
にＴＭＤは他に対し価格は多少かかるが、空間の大き
さ，調整，対象とする周期等を考慮すると、他に特別な
条件がない限り、第一候補として挙げられる。
【００１８】その後、パッシブ制震装置の仕様を設定し
（ＳＴ３）、簡易モデル化してシュミレーション解析
（ＳＴ４）を行い所定の性能に達することを確認する。
仕様を決定する場合、必要空間等が建物に影響を及ぼさ
ないように決定することは勿論である。
（ＳＴ３）、簡易モデル化してシュミレーション解析
（ＳＴ４）を行い所定の性能に達することを確認する。
仕様を決定する場合、必要空間等が建物に影響を及ぼさ
ないように決定することは勿論である。
【００１９】この後、建物１の弾塑性応答解析を行っ
て、所定の耐震性能や使用性能に達しているかを確認
し、更に、余裕度を確認するものである。
て、所定の耐震性能や使用性能に達しているかを確認
し、更に、余裕度を確認するものである。
【００２０】上記における解析モデルの一例を示す。例
えば、ＲＣ又はＳＲＣ造の２０階建の建物１で、梁間方
向のスパン（Ｌ）が１０ｍで高さ（Ｈ）が６０ｍ、よっ
て、塔状比（Ｈ／Ｌ）が６となる（図１参照）。免震装
置３は高減衰積層ゴム（ＵＨＤ−Ｇ６：横浜ゴム製）を
使用し、復元特性は水平方向が修正バイリニアで、鉛直
方向が引張・圧縮において非対称・非線形であって、建
物１の免震建物としての固有振動数が０．２６６Ｈｚ
（３．７６秒）である。パッシブ制震装置３の固有振動
数が同じく０．２６６Ｈｚ、おもりの質量が１８ｔ（有
効質量の約１％）、ばねの定数は０．０５１２ｔ／ｃ
ｍ、減衰定数が１０％である。入力条件は、建築センタ
ー標準波で、試験例１として、Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ １
９４０ ＮＳ（水平動），ＵＤ（上下動）、ＮＳ７５ｋ
ｉｎｅに基準化（レベル３相当）、試験例２として、同
じくＮＳ５０ｋｉｎｅに基準化（レベル２相当，大地
震）である。
えば、ＲＣ又はＳＲＣ造の２０階建の建物１で、梁間方
向のスパン（Ｌ）が１０ｍで高さ（Ｈ）が６０ｍ、よっ
て、塔状比（Ｈ／Ｌ）が６となる（図１参照）。免震装
置３は高減衰積層ゴム（ＵＨＤ−Ｇ６：横浜ゴム製）を
使用し、復元特性は水平方向が修正バイリニアで、鉛直
方向が引張・圧縮において非対称・非線形であって、建
物１の免震建物としての固有振動数が０．２６６Ｈｚ
（３．７６秒）である。パッシブ制震装置３の固有振動
数が同じく０．２６６Ｈｚ、おもりの質量が１８ｔ（有
効質量の約１％）、ばねの定数は０．０５１２ｔ／ｃ
ｍ、減衰定数が１０％である。入力条件は、建築センタ
ー標準波で、試験例１として、Ｅｌ Ｃｅｎｔｒｏ １
９４０ ＮＳ（水平動），ＵＤ（上下動）、ＮＳ７５ｋ
ｉｎｅに基準化（レベル３相当）、試験例２として、同
じくＮＳ５０ｋｉｎｅに基準化（レベル２相当，大地
震）である。
【００２１】上記試験例１，２の結果を図１０乃至図１
９に示す。この結果によれば、いずれの試験例でもパッ
シブ免震装置３があることで、最大応答加速度が小さく
なり、水平相対変位が小さく、基礎上下方向最大応答加
速度が基礎端の両端（図１のモデル図におけるａとｃと
の位置、ｂは基礎中央を示す）で小さくなっており、基
礎上下方向の最大応答変位が引張側で小さくなってお
り、軸変形においても引張側において顕著に小さくなっ
ている。このように、パッシブ制震装置３を設けた効果
が良く現れている。特に、大地震時ほどこの影響は大き
く、免震構造に大がかりな装置を必要とせず、入力等を
激減できることは、性能設計上で大きな利点となる。
９に示す。この結果によれば、いずれの試験例でもパッ
シブ免震装置３があることで、最大応答加速度が小さく
なり、水平相対変位が小さく、基礎上下方向最大応答加
速度が基礎端の両端（図１のモデル図におけるａとｃと
の位置、ｂは基礎中央を示す）で小さくなっており、基
礎上下方向の最大応答変位が引張側で小さくなってお
り、軸変形においても引張側において顕著に小さくなっ
ている。このように、パッシブ制震装置３を設けた効果
が良く現れている。特に、大地震時ほどこの影響は大き
く、免震構造に大がかりな装置を必要とせず、入力等を
激減できることは、性能設計上で大きな利点となる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る免震
システムは、塔状比の大きな建物の、基礎部に免震装置
を設けると共に、建物上部にパッシブ制震装置を設けた
ので、塔状比が３．５以上の建物においても、引張側に
おける免震装置の積層ゴムの軸応力度及び軸変形を小さ
くして免震構造にすることが可能となる。また、アクテ
ィブ制震装置に比べて、パッシブ制震装置であること
で、簡易な構成となるので製造コストが低減され、メン
テナンスにおいても容易でコスト低減となるという優れ
た効果を奏するものである。
システムは、塔状比の大きな建物の、基礎部に免震装置
を設けると共に、建物上部にパッシブ制震装置を設けた
ので、塔状比が３．５以上の建物においても、引張側に
おける免震装置の積層ゴムの軸応力度及び軸変形を小さ
くして免震構造にすることが可能となる。また、アクテ
ィブ制震装置に比べて、パッシブ制震装置であること
で、簡易な構成となるので製造コストが低減され、メン
テナンスにおいても容易でコスト低減となるという優れ
た効果を奏するものである。
【００２３】前記塔状比が、３．５以上である建物であ
っても、免震構造にすることが出来るものである。
っても、免震構造にすることが出来るものである。
【００２４】前記パッシブ制震装置における重量が、建
物の全重量の１／２００〜１／５０の重量で、かつ、建
物の有効質量の１％以上であることで、効果的な免震シ
ステムとすることが出来る。
物の全重量の１／２００〜１／５０の重量で、かつ、建
物の有効質量の１％以上であることで、効果的な免震シ
ステムとすることが出来る。
【図１】本発明に係る免震システムの概略モデル図であ
る。
る。
【図２】同本発明に係る免震システムのモデル図であ
る。
る。
【図３】同本発明に係る免震システムにおける、第１実
施例の説明図（イ）、（ロ）である。
施例の説明図（イ）、（ロ）である。
【図４】同第１実施例のモデル図である。
【図５】同第２実施例の説明図（イ）、（ロ）である。
【図６】同第２実施例のモデル図である。
【図７】同第３実施例の説明図（イ）、（ロ）である。
【図８】本発明に係る免震システムの設計手順を示すフ
ローチャート図である。
ローチャート図である。
【図９】同本発明に係る免震システムにける、パッシブ
制震装置の設計手順を示すフローチャート図（イ）、パ
ッシブ制震装置を比較する説明図（ロ）である。
制震装置の設計手順を示すフローチャート図（イ）、パ
ッシブ制震装置を比較する説明図（ロ）である。
【図１０】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１４】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１５】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１６】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１７】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１８】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図１９】本発明に係る免震システムのモデルによる試
験例の結果を示す説明図である。
験例の結果を示す説明図である。
【図２０】従来例に係る免震システムの説明図である。
１ 建物、２ 免震装置、３ パッシブ制震装置、４
柱、５ 壁、６ おもり、７ ゴム、８ リニアレー
ル、９ コイルばね（弾性体）。
柱、５ 壁、６ おもり、７ ゴム、８ リニアレー
ル、９ コイルばね（弾性体）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｅ０２Ｄ 27/34 Ｅ０２Ｄ 27/34 Ｂ Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｆ１６Ｆ 15/02 Ｃ 15/04 15/04 Ｄ (72)発明者 稲井 慎介 東京都中央区京橋１−７−１ 戸田建設株 式会社内 Ｆターム(参考） 2D046 DA12 3J048 AA02 AC01 AD06 BA08 DA01 EA38
Claims (3)
- 【請求項１】塔状比の大きな建物の、基礎部に免震装置
を設けると共に、建物上部にパッシブ制震装置を設けた
こと、 を特徴とする制震システム。 - 【請求項２】塔状比が、３．５以上であること、 を特徴とする請求項１に記載の制震システム。
- 【請求項３】パッシブ制震装置における重量が、建物の
全重量の１／２００〜１／５０の重量で、かつ、建物の
有効質量の１％以上であること、 を特徴とする請求項１または２に記載の制震システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117913A JP2000310058A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 制震システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11117913A JP2000310058A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 制震システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000310058A true JP2000310058A (ja) | 2000-11-07 |
Family
ID=14723287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11117913A Pending JP2000310058A (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | 制震システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000310058A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009242062A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Ishikawajima Transport Machinery Co Ltd | クレーンの免震・制振複合装置 |
| JP2017180842A (ja) * | 2017-07-03 | 2017-10-05 | 株式会社竹中工務店 | 中間免震構造物 |
| JP2021117042A (ja) * | 2020-01-23 | 2021-08-10 | 株式会社竹中工務店 | チューンドマスダンパの性能評価方法 |
| JP2022014608A (ja) * | 2020-07-07 | 2022-01-20 | 大成建設株式会社 | 免震建物およびその設計方法 |
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1999
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