JPH03194077A - 建築物における制振方式 - Google Patents
建築物における制振方式Info
- Publication number
- JPH03194077A JPH03194077A JP33178489A JP33178489A JPH03194077A JP H03194077 A JPH03194077 A JP H03194077A JP 33178489 A JP33178489 A JP 33178489A JP 33178489 A JP33178489 A JP 33178489A JP H03194077 A JPH03194077 A JP H03194077A
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- JP
- Japan
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- block
- frame
- force
- wall
- buildings
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
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。
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、建築物、とくに超高層建築において問題とな
る風圧力、地震力に対する制振方式に関する。
る風圧力、地震力に対する制振方式に関する。
［従来の技術］
１００階建クラスの超高層建築になると、風、地震に対
する居住性の観点から何等かの制振機構が必要となる。
する居住性の観点から何等かの制振機構が必要となる。
米国では１００階建クラスの超高層建築の建設実績がか
なりあり、例えば、ワールドトレードセンタービル（１
１０階、高さ約４１１ ｍｓ 周期約１０秒）において
は、梁の下弦材約１万箇所に粘性ダンパーを組み込んで
、建物全体の減衰定数を約２％にし、平常時の建物頂部
の変位振幅を約１．３ｃｍ程度にしている。
なりあり、例えば、ワールドトレードセンタービル（１
１０階、高さ約４１１ ｍｓ 周期約１０秒）において
は、梁の下弦材約１万箇所に粘性ダンパーを組み込んで
、建物全体の減衰定数を約２％にし、平常時の建物頂部
の変位振幅を約１．３ｃｍ程度にしている。
この程度の大規模な建築物になると、その質量の大きさ
、振動エネルギーの大きさからして、マス・ダンパー系
の割振機構は、付加する振子を収納するスペースが大き
くなること及びその振幅が大きくなること（数ｍ〜１０
数ｍ）など、実用面での問題点が多々存在する。そこで
、本発明者は、摩擦によるエネルギー吸収能力の大きい
ことに着目して、大規模な超高層建築物に適する制振機
構を特公昭５８−２３５１５号公報により提案した。
、振動エネルギーの大きさからして、マス・ダンパー系
の割振機構は、付加する振子を収納するスペースが大き
くなること及びその振幅が大きくなること（数ｍ〜１０
数ｍ）など、実用面での問題点が多々存在する。そこで
、本発明者は、摩擦によるエネルギー吸収能力の大きい
ことに着目して、大規模な超高層建築物に適する制振機
構を特公昭５８−２３５１５号公報により提案した。
その原理を第７図および第８図により説明する。
図は摩擦によるエネルギー減衰装置のモデルおよび復元
力特性を示している。
力特性を示している。
第７図（ａ）において、梁Ａに作用する荷重をＰｌ 梁
Ａに作用する外力をＦｌ 変形量をｘｌ バネによる
粱Ａの復元力をｋｘｌ 梁Ａと滑り面Ｂとの間の摩擦係
数をμとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋μＰ の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力特性は（
ｂ）図のようになる。しかしながら、この図のような復
元力特性のままでは、外力Ｆの大きさかを摩擦力μＰよ
り太き（ならないとエネルギー吸収能力を発揮しないし
、また、外力の作用がなくなると残留変形が残ることに
なる。
Ａに作用する外力をＦｌ 変形量をｘｌ バネによる
粱Ａの復元力をｋｘｌ 梁Ａと滑り面Ｂとの間の摩擦係
数をμとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋μＰ の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力特性は（
ｂ）図のようになる。しかしながら、この図のような復
元力特性のままでは、外力Ｆの大きさかを摩擦力μＰよ
り太き（ならないとエネルギー吸収能力を発揮しないし
、また、外力の作用がなくなると残留変形が残ることに
なる。
そこで、微小変形から機能を発揮し、かつ、残留変形が
残らないように摩擦力を制御する機構、つまり摩擦力が
変位Ｘに比例し、かつ梁の復元力より小さくなるように
工夫する。これを第８図（ａ）に示す。摩擦力を制御す
るためのバネをに′滑り面Ｂ′の傾斜角をθとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋εｋｘ ε＝μｉｃ’ｔａｎθ／に の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力持性は（
ｂ）図のようになる。図において、変形量Ｘを０→ｘ１
→Ｏ→−Ｘ＋→０と順次変化させると、外力ＦはＱ −
＊ Ｂ ＋ ｌ） ＋ ０ ＋ Ｃ＋ ｄ −＊ Ｑと
順次変化する。そして、斜線部分の面積が摩擦によって
失われるエネルギーであり、このエネルギー損失を振動
輪でいう減衰定数に等価的に換算すると、等価減衰定数
は、 ｈ＝ε／π となる。上記系における等価減衰定数の上限値は、理論
上約３２％になり、前記したワールドトレードセンター
ビルの２％減衰と比較して大きな減衰性能が得る可能性
を秘めているといえる。
残らないように摩擦力を制御する機構、つまり摩擦力が
変位Ｘに比例し、かつ梁の復元力より小さくなるように
工夫する。これを第８図（ａ）に示す。摩擦力を制御す
るためのバネをに′滑り面Ｂ′の傾斜角をθとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋εｋｘ ε＝μｉｃ’ｔａｎθ／に の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力持性は（
ｂ）図のようになる。図において、変形量Ｘを０→ｘ１
→Ｏ→−Ｘ＋→０と順次変化させると、外力ＦはＱ −
＊ Ｂ ＋ ｌ） ＋ ０ ＋ Ｃ＋ ｄ −＊ Ｑと
順次変化する。そして、斜線部分の面積が摩擦によって
失われるエネルギーであり、このエネルギー損失を振動
輪でいう減衰定数に等価的に換算すると、等価減衰定数
は、 ｈ＝ε／π となる。上記系における等価減衰定数の上限値は、理論
上約３２％になり、前記したワールドトレードセンター
ビルの２％減衰と比較して大きな減衰性能が得る可能性
を秘めているといえる。
本発明の課題は、上記原理にもとすく具体的な建築物に
おける制振方式を提供することである。
おける制振方式を提供することである。
そのために本発明の建築物における制振方式は、第１図
ないし第４図に示すように、柱１および梁２からなるフ
レームにより形成される壁空間３と、該壁空間３に積層
して配置される積層ブロック壁体５と、該積層ブロック
壁体５の各ブロックを前記フレームに固定してなる線材
７とを冑し、前記フレームに外力が作用すると、積層ブ
ロック壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じ
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる
ことを特徴としている。
ないし第４図に示すように、柱１および梁２からなるフ
レームにより形成される壁空間３と、該壁空間３に積層
して配置される積層ブロック壁体５と、該積層ブロック
壁体５の各ブロックを前記フレームに固定してなる線材
７とを冑し、前記フレームに外力が作用すると、積層ブ
ロック壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じ
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる
ことを特徴としている。
なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
本発明においては、例えば第５図に示すように、フレー
ムに地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロッ
ク壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさせ
、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。こ
のとき、各ブロック間の摩擦力を眉間変形量Ｘにほぼ比
例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さ（なるよ
うにして、フレームに残留変形を生じさせないようにし
ている。
ムに地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロッ
ク壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさせ
、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。こ
のとき、各ブロック間の摩擦力を眉間変形量Ｘにほぼ比
例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さ（なるよ
うにして、フレームに残留変形を生じさせないようにし
ている。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の建築物における制振方式を示す正面図
、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１図
の要部拡大図、第４図は第３図のｍＶ−ｍＶ線に沿う側
面図である。
、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１図
の要部拡大図、第４図は第３図のｍＶ−ｍＶ線に沿う側
面図である。
鉄骨柱１および鉄骨梁２からなるフレームにより形成さ
れる壁空間３には、複数のブロック５ａを垂直方向に積
層した積層ブロック壁体５が設けられる。各ブロック５
ａには、第２図に示すように、長手方向に開口８が形成
され、該開口θ内にＰＣ鋼線、ワイヤーローブ等からな
る複数の線材７が貫通し、各ブロック５ａを締め付ける
ように構成している。
れる壁空間３には、複数のブロック５ａを垂直方向に積
層した積層ブロック壁体５が設けられる。各ブロック５
ａには、第２図に示すように、長手方向に開口８が形成
され、該開口θ内にＰＣ鋼線、ワイヤーローブ等からな
る複数の線材７が貫通し、各ブロック５ａを締め付ける
ように構成している。
第３図および第４図に示すように、最上部のブロック５
ａには、線材支持ブロック８が載置され、該線材支持ブ
ロック８に形成された溝９ａ内に線材支持軸１０が挿入
され、楔１１により支持されている。そして、該線材支
持軸１０を跨ぐようにエンドレス吠の線材７が配置され
る。線材７の下端は、前記線材支持ブロック８と同様の
構成の線材固定ブロック１２の支持軸１３により支持さ
れている。
ａには、線材支持ブロック８が載置され、該線材支持ブ
ロック８に形成された溝９ａ内に線材支持軸１０が挿入
され、楔１１により支持されている。そして、該線材支
持軸１０を跨ぐようにエンドレス吠の線材７が配置され
る。線材７の下端は、前記線材支持ブロック８と同様の
構成の線材固定ブロック１２の支持軸１３により支持さ
れている。
前記線材固定ブロック１２は、梁２に固定されると共に
、線材支持ブロック８は、楔１１の作用により線材７を
締め付けるため、各ブロック５ａが緊密に締め付けられ
ることになる。そして、第５図に示すように、フレーム
に地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロック
壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさせ、
入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。この
とき、各ブロック間の摩擦力を眉間変形量Ｘにほぼ比例
させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよう
にして、フレームに残留変形を生じさせないようにして
いる。
、線材支持ブロック８は、楔１１の作用により線材７を
締め付けるため、各ブロック５ａが緊密に締め付けられ
ることになる。そして、第５図に示すように、フレーム
に地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロック
壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさせ、
入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。この
とき、各ブロック間の摩擦力を眉間変形量Ｘにほぼ比例
させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよう
にして、フレームに残留変形を生じさせないようにして
いる。
第５図は上記構成からなる制振方式の力学的構成図であ
る。
る。
線材の断面積をＡ１ 線材のヤング係数をＥｌ 線材
の初期セット角度をθ、各ブロック間の摩擦係数をμ、
眉間変形量をＸｌ 制振壁の高さをＨとすると、 線材の発生張力Ｔは、 Ｔ＝ＡＥ （ｘ／Ｈ）ｓｉｎθ＠ Ｇｏｓθブロック壁
間への支圧力Ｐは、 Ｐ＝ＡＥ （ｘ／Ｈ）ｓｉｎθ＊ ｃｏｓ″θ摩擦力ｆ
は、 ｆ＝μＡＥ（ｘ／Ｈ）ｓｉｎθ＊ ｃｏｗ”θ制振壁へ
の加力Ｆは、 Ｆ＝：ＡＥ （ｘ／１１） ｓｉｎθ拳ｃｏｓθ（ｓｉ
ｎｅ±μｃｏｓθ）また、等価減衰定数りは下式で表さ
れる。
の初期セット角度をθ、各ブロック間の摩擦係数をμ、
眉間変形量をＸｌ 制振壁の高さをＨとすると、 線材の発生張力Ｔは、 Ｔ＝ＡＥ （ｘ／Ｈ）ｓｉｎθ＠ Ｇｏｓθブロック壁
間への支圧力Ｐは、 Ｐ＝ＡＥ （ｘ／Ｈ）ｓｉｎθ＊ ｃｏｓ″θ摩擦力ｆ
は、 ｆ＝μＡＥ（ｘ／Ｈ）ｓｉｎθ＊ ｃｏｗ”θ制振壁へ
の加力Ｆは、 Ｆ＝：ＡＥ （ｘ／１１） ｓｉｎθ拳ｃｏｓθ（ｓｉ
ｎｅ±μｃｏｓθ）また、等価減衰定数りは下式で表さ
れる。
ｈ＝ε／π ・・φ■ε＝
μ［（ν／（１＋ν）コｃｏｙｚθ／ｓ１ｎθν＝＝
（ＡＥ／Ｈ） ｓｉｍ”θａ ｃｏｓθ／ｋｐ（ｋｐは
フレームの復元力特性） 第６図は第１図の制振方式を１００階建超高層建築に組
み込んだ例を示し、 （ａ）は高層部基準階、（ｂ）は
中層部基準階、 （Ｃ）は低層部基準階の平面図を示し
、図中Ｑ印が制振機構の組み込み壁を示している。
μ［（ν／（１＋ν）コｃｏｙｚθ／ｓ１ｎθν＝＝
（ＡＥ／Ｈ） ｓｉｍ”θａ ｃｏｓθ／ｋｐ（ｋｐは
フレームの復元力特性） 第６図は第１図の制振方式を１００階建超高層建築に組
み込んだ例を示し、 （ａ）は高層部基準階、（ｂ）は
中層部基準階、 （Ｃ）は低層部基準階の平面図を示し
、図中Ｑ印が制振機構の組み込み壁を示している。
以上のように本発明によれば、構造物の変形量を積層ブ
ロック壁体の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさ
せ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。
ロック壁体の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさ
せ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。
このとき、各ブロック間の摩擦力を眉間変形量にほぼ比
例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよ
うにして、フレームに残留変形を生じさせないようにし
ている。
例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよ
うにして、フレームに残留変形を生じさせないようにし
ている。
第１図は本発明の建築物における制振方式を示す正面図
、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１図
の要部拡大図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う側
面図、第５図は第１図の力学的構成図、第６図は制振機
構の配置図、第７図および第８図は摩擦によるエネルギ
ー減衰装置のモデルおよび復元力特性を示す図である。 １・・・柱、２・・・梁、３・・・壁空間、５・・・積
層ブロック壁体、５ａ・・・ブロック、７・・・線材。 第１図 第２図 出 願 人 清水建設株式会社 復代理人弁理士 阿 部 龍 吉（外６名）第６図 第 図 Ｘ；層内変形量 Ｆ；制撮壁への加力 Ｔ；！泉オオの発ｈ＝勲 ｆ；摩纜力 Ｈ；割振壁高さ Ｐ；プロパ７り壁への支圧力 第７図 （ａ） （ｂ） 葬８図
、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１図
の要部拡大図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う側
面図、第５図は第１図の力学的構成図、第６図は制振機
構の配置図、第７図および第８図は摩擦によるエネルギ
ー減衰装置のモデルおよび復元力特性を示す図である。 １・・・柱、２・・・梁、３・・・壁空間、５・・・積
層ブロック壁体、５ａ・・・ブロック、７・・・線材。 第１図 第２図 出 願 人 清水建設株式会社 復代理人弁理士 阿 部 龍 吉（外６名）第６図 第 図 Ｘ；層内変形量 Ｆ；制撮壁への加力 Ｔ；！泉オオの発ｈ＝勲 ｆ；摩纜力 Ｈ；割振壁高さ Ｐ；プロパ７り壁への支圧力 第７図 （ａ） （ｂ） 葬８図
Claims (1)
- （１）柱および梁からなるフレームにより形成される壁
空間と、該壁空間に積層して配置される積層ブロック壁
体と、該積層ブロック壁体の各ブロックを前記フレーム
に固定してなる線材とを有し、前記フレームに外力が作
用すると、積層ブロック壁体の各ブロック間のずれによ
って摩擦を生じさせ、入力してくる外力の振動エネルギ
ーを吸収させることを特徴とする建築物における制振方
式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331784A JP2824492B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331784A JP2824492B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03194077A true JPH03194077A (ja) | 1991-08-23 |
| JP2824492B2 JP2824492B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=18247600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1331784A Expired - Fee Related JP2824492B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824492B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002013315A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Shimizu Corp | 制震部材およびその設置構造 |
| US6394704B1 (en) | 1998-03-10 | 2002-05-28 | Nippon Steel Corporation | Screwed steel pile and method of construction management therefor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63197777A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-16 | 株式会社フジタ | プレキヤスト鉄筋コンクリ−ト造耐震壁 |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP1331784A patent/JP2824492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63197777A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-16 | 株式会社フジタ | プレキヤスト鉄筋コンクリ−ト造耐震壁 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6394704B1 (en) | 1998-03-10 | 2002-05-28 | Nippon Steel Corporation | Screwed steel pile and method of construction management therefor |
| JP2002013315A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Shimizu Corp | 制震部材およびその設置構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2824492B2 (ja) | 1998-11-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |