JPH0270870A - 高層建築物の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は超高層ビル等高層建築物の制振装置に係り、特
に振子の原理を用いた制振装置に関する。

［従来の技術］ 従来、高層建築物の制振装置として、建物上部にその固
有周期に合せて振子や貯水などを設置した例が知られて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ここで、かかる振子の原理を用いた制振装置は、その揺
動せしめる質量を建築物有効質量の例えば１０分の１程
度の大きなものとして充分な制振効果を期待することが
できる。

ところが、従来装置では揺動せしめる質量の増大ととも
にデッドロードが大きくなり、機械強度等の面で非常な
技術的困難を生じる結果。

その揺動質量は建築物有効質量の１００分の１乃至５０
分の１程度を限度とし、上記の例えば１０分の１程度と
することは不可能であった。

このため従来装置は、風振に対しては多少の効果を有す
るとしても地震に対しては極めて効果が薄かった。

本発明は、かかる従来制振装置の問題点に鑑みてなされ
たもので、デッドロードなく容易に大賀量を備えて振子
の原理を応用し、極めて効果的に制振可使な高層建築物
の制振装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的に添い完成し、高層建築物の上層部自
体を振子の原理における質量として利用したものてあっ
て、即ち本発明は、高層建築物の構造上層に不連続分断
面を形成するとともに、該分断面を挟む隣接上下層をア
イソレーター等の固有周期調節器及びダンパーで接合せ
しめて、建築物上層部と下層部を相対運動自在としてな
ることを特徴とする高層建築物の制振装置を要旨とする
ものである。

［作用］ 以上の手段により、本発明の制振装置は、建築物上層部
の質量を利用し、振子の原理により建築物の振動を相殺
せしめるとともに、ダンパーにより振動のエネルギーを
熱に変換して発散せしめる。

［実施例］ 以下、図面に従い実施例を説明すれば、図中１は本発明
制振装置２を備えた高層建築物で、本例高層建築物１は
例えば５０階建の超高層ビルとされている。

本例ル１振装置２は、かかる高層建築物Ｊの４８階と４
９階間において、柱３・・・等の建築物構造を不連続と
し、該階層間に分断面４を形成している。

そして、該分断面４を挟む隣接上下層６゜５、即ち本例
高層建築物の４８階５と４９階６には夫々上梁７と下梁
８を配置しており、これら梁７．８ｒＩＲを本例ではア
イソレーターである固有周期調節器９・・・で接合せし
めている。

なお、該アイソレーター９はゴムと金属板を交互に積層
接着してなるとともに、建築物上層部１０の固有周期を
分断面下位の建築物下層部１１の固有周期に一致（本例
では約３．１ｓｅｃ）せしめている。一方、本例ダンパ
ー１２は、鉛棒１３を該アイソレーター９に内蔵して構
成している。

この結果、本例５０ＰＩ建超高層ビルｌの４９階以上の
上層部１０（その有効質量は本例では下層部１１の約１
０分の１に当る）と、その下位４８階までの建築物下層
部１１とは相対運動自在とされており、該４９階以上の
上層部１３は振子の原理における質量として作用する。

なお、実験例によれば（第５図（Ａ）乃至（Ｃ）の高層
建築物（住宅）頂部変位の時刻歴応答波形参照）、同図
（Ａ）に示す制振装置を用いない高層建築物（住宅）の
頂部変位は、振動開始１０秒前後で±４０ｃｍ程度、ま
た２０秒以降は±３０ｃｍ程度であるのに対し、同図（
Ｂ）に示す建築物下層部に対する上層部の有効質量比を
１００分の１として本発明を実施した例では、振動開始
１０秒前後では制振効果は殆ど認められず、同２０秒以
降で頂部変位を±２０ｃｍ程度に抑えている。一方、同
図（Ｃ）に示す該質量比を１０分の１として本発明を実
施した例では、振動開始１０秒前後で既に頂部変位は±
２０ｃｍからｌフａｍ程度に抑えられ、更に同１５秒以
降においては著しい減衰が認められて制振効果が極めて
大なることが分る。

なお、本例高層建築物ｌでは前記４８階と４９階間で階
段１４にも分断面を形成して横ずれ自在としている。ま
た、エレベータｍ１５は建築物躯体に対して例えば２５
ｃｍ以上とした横捏れ時のクリアランス１６を有してい
る。

方１図中１７・・・は分断面を挟む隣接上下層５゜６の
過大な相対運動を防止するためのストッパーである。

その他図示しないが、固有周期調節器としては上記アイ
ソレーターの他、ラバーベアリングやコイルばね等公知
の手段を採用し得る。勿論かかる固有周期調節器は、建
築物上層部の固有周期を設定することができれば足り、
必ずしも可変調節できる必要はない。

また、ダンパーは粘性、摩擦、弾塑性ダンパー等各種の
ものを選択して用いることができる。そして、本例のよ
うにアイソレーターに内蔵したものの他、勿論油圧ダン
パー等を別体に備えることが可能である。

更に１分断面を挟む建築物の隣接上下層間に粘性と弾性
を併有した力学的挙動をする高分子材料（一般に粘弾性
材（ＶＥＭ）と称され、例えばアルミ板に該材料をラミ
ネートしてなるとともにそれ自体高い接着性を有するシ
ート状のもの等が知られている）を介装することにより
、固有周期調節器とダンパーを一体に備えることも可能
である。

一方、不連続分断面は建築物地上階層の過半上部に配置
されるか、勿論これを高めれば建築物上層部の質量は小
さくなり、逆に低めれば大となる。

なお、該分断面を挟む上下層間に上記固有周期調節器と
タンパ−に加え、例えば油圧或は電動等のアクチュエー
タを介装して建築物上層部を駆動せしめることもてき１
例えばこの上層部質量を３０ｃｍ乃至４０ｃｍ程度水平
移動せしめて、アクティブに制振することも可能である
。またその制御は、例えば振動検知装置とコンピュータ
を組合せて接続すること等の自動制御手段により建築物
下層部の振動に自動的に応答せしめて行うことができる
。

実施例は以上のとおりに構成したが、本発明は前記要旨
に反しない限り、高層建築物の階層、構造、不連続分断
面、隣接上下層、固有周期調節器、ダンパー、建築物上
層部及び下層部等の具体的形状、構造、寸法、材質、員
数、配置及びこれらの関係等は様々に変更することがて
き上記実施例に限られないことはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明の高層建築物の制振装置は、高層建築物の構造上
層に不連続分断面を形成するとともに、該分断面を挟む
隣接上下層をアイソレーター等の固有周期調節器及びダ
ンパーで接合せしめて、建築物上層部と下層部を相対運
動自在としてなるので、高層建築物の上層部自体の質量
を利用して振子の原理による制振装置を構成できるから
、デッドロードなく容易に大質量（例えば建築物下層部
に対する有効質量比１０分の１）を得ることかでき、地
震や強風による高層建築物の振動を極めて効果的に減少
せしめることか可能である。

また、本発明制振装置は、高層建築物の上層部自体の質
量を利用したので特別な設置面積をとらず、建築物のス
ペースを有効に利用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は実施例を示すもので、第１図は本発明制振装置を
備えた高層建築物の正面図、第２図は該高層建築物の一
部を拡大した正面図、第３図は固有周期調節器及びダン
パー等の８置状態を示す制振装置の一部を拡大した正面
図、第４図は本発明制振装置を備えた高層建築物の横断
面図、第５図（Ａ）乃至（Ｃ）は実験例図で本発明実施
高層建築物（住宅）等の頂部変位の時刻歴応答波形を示
す。 ｌ・・・高層建築物 ２・・・高層建築物の制振 装置 ４・・・分断面 ５・・・隣接下層 ６・・・隣接上層 ９・・・固有周期ｙＪ節 器 ｌＯ・・・建築物上層部 １１・・・建築物下層部 １２・・・ダンバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高層建築物の構造上層に不連続分断面を形成するととも
   に、該分断面を挟む隣接上下層をアイソレーター等の固
   有周期調節器及びダンパーで接合せしめて、建築物上層
   部と下層部を相対運動自在としてなることを特徴とする
   高層建築物の制振装置。