JPH0742735B2 - 曲げ変形制御機構を有する制震架構 - Google Patents
曲げ変形制御機構を有する制震架構Info
- Publication number
- JPH0742735B2 JPH0742735B2 JP6123789A JP6123789A JPH0742735B2 JP H0742735 B2 JPH0742735 B2 JP H0742735B2 JP 6123789 A JP6123789 A JP 6123789A JP 6123789 A JP6123789 A JP 6123789A JP H0742735 B2 JPH0742735 B2 JP H0742735B2
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- Japan
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- building
- steel pipe
- bending deformation
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主として高層ビルなど曲げ変形量の大きい構造
物の、地震や風などに対する応答量を低減させるための
曲げ変形制御機構を有する制震架構に関するものであ
る。
物の、地震や風などに対する応答量を低減させるための
曲げ変形制御機構を有する制震架構に関するものであ
る。
出願人は構造物の柱梁架構内に、ブレースや壁などの形
で可変剛性要素を組み込み、可変剛性要素自体の剛性、
あるいは架構本体と可変剛性要素との連結状態を固定状
態と非固定状態の間で切り換え、あるいは固定状態と非
固定状態との間でその接続状態を変化させ、地震や風な
どの振動外力に対し、振動外力の特性をコンピューター
により解析して、非共振となるよう構造物の剛性を変化
させて構造物の安全を図る能動的制震システムおよび可
変剛性構造を種々提案している（例えば特開昭62−2684
79号、特開昭63−114770号、特開昭63−114771号な
ど）。
で可変剛性要素を組み込み、可変剛性要素自体の剛性、
あるいは架構本体と可変剛性要素との連結状態を固定状
態と非固定状態の間で切り換え、あるいは固定状態と非
固定状態との間でその接続状態を変化させ、地震や風な
どの振動外力に対し、振動外力の特性をコンピューター
により解析して、非共振となるよう構造物の剛性を変化
させて構造物の安全を図る能動的制震システムおよび可
変剛性構造を種々提案している（例えば特開昭62−2684
79号、特開昭63−114770号、特開昭63−114771号な
ど）。
ところで、地震や風による高層ビルの揺れには、柱、梁
の曲げ変形、せん断変形によるフレームのせん断変形
と、柱の軸変形による架構全体の曲げ変形がある。通常
の場合、建物の揺れは上記２つの変形の合計として生
じ、建物の幅に対して高さの高いスレンダーな建物ほ
ど、架構全体の曲げ変形量が大きくなる。
の曲げ変形、せん断変形によるフレームのせん断変形
と、柱の軸変形による架構全体の曲げ変形がある。通常
の場合、建物の揺れは上記２つの変形の合計として生
じ、建物の幅に対して高さの高いスレンダーな建物ほ
ど、架構全体の曲げ変形量が大きくなる。
これに対し、従来の可変剛性構造は各層のフレームごと
剛性を制御して対処させるものが多く、曲げ変形に対処
させるためには複雑な制御が必要となり、必ずしも合理
的ではない。
剛性を制御して対処させるものが多く、曲げ変形に対処
させるためには複雑な制御が必要となり、必ずしも合理
的ではない。
本発明はこのような多層階の建物における曲げ変形を効
果的に制御するための制震架構を提供することを目的と
したものである。
果的に制御するための制震架構を提供することを目的と
したものである。
本発明では多層階の建物の柱に沿って、建物の高さ方向
に少なくとも複数階にわたって延びる軸部材を設け、こ
の軸部材の上部と下部を前記建物の一部、好ましくは最
上部と最下部に連結する。この軸部材の途中または端部
には連結状態をフリーとロックあるいは中間の多段階で
可変とした連結装置を設け、この連結状態を調整するこ
とにより、地震や風などの振動外乱に対し、曲げ変形の
制御といった形で建物の剛性制御あるいは減衰力の制御
を行うことができる。
に少なくとも複数階にわたって延びる軸部材を設け、こ
の軸部材の上部と下部を前記建物の一部、好ましくは最
上部と最下部に連結する。この軸部材の途中または端部
には連結状態をフリーとロックあるいは中間の多段階で
可変とした連結装置を設け、この連結状態を調整するこ
とにより、地震や風などの振動外乱に対し、曲げ変形の
制御といった形で建物の剛性制御あるいは減衰力の制御
を行うことができる。
本発明の構造は多層階の建物の外柱に適用するのが効果
的であり、軸部材としては鋼管、形鋼、その他棒状部材
が利用される。
的であり、軸部材としては鋼管、形鋼、その他棒状部材
が利用される。
柱本体を角形鋼管などの鋼管とした場合には、その内側
に軸部材としての鋼管などを挿入することにより、曲げ
変形制御機構が表面に表れないようにすることができ
る。
に軸部材としての鋼管などを挿入することにより、曲げ
変形制御機構が表面に表れないようにすることができ
る。
連結装置としては、シリンダーとピストンなどからなる
油圧式の装置（以下、シリンダーロック装置と呼ぶ）が
利用でき、軸部材の連結部の一方にシリンダーを、他方
にピストンロッドを連結し、これらの相対変位を油路に
設けた開閉弁により調整し、架構を剛な状態と柔の状態
で変化させたり、架構の減衰性を調整することができ
る。
油圧式の装置（以下、シリンダーロック装置と呼ぶ）が
利用でき、軸部材の連結部の一方にシリンダーを、他方
にピストンロッドを連結し、これらの相対変位を油路に
設けた開閉弁により調整し、架構を剛な状態と柔の状態
で変化させたり、架構の減衰性を調整することができ
る。
地震や風により、架構全体が曲げ変形することにより連
結装置（上述のシリンダーロック装置の場合、シリンダ
ーとピストンの間）に相対変位が生じる。
結装置（上述のシリンダーロック装置の場合、シリンダ
ーとピストンの間）に相対変位が生じる。
建物の最上部と最下部を連結した場合、その変形は大き
く、高層ビルでは数cmにも及ぶ（層間のせん断変形に比
べて層間の曲げ変形は少ない）。
く、高層ビルでは数cmにも及ぶ（層間のせん断変形に比
べて層間の曲げ変形は少ない）。
上記の変形状態において、シリンダーロック装置などの
連結装置を制御することで、柱に沿って設けた軸部材の
効き具合を調整することができる。
連結装置を制御することで、柱に沿って設けた軸部材の
効き具合を調整することができる。
このとき、軸部材はほとんど軸力のみを負担し、座屈に
関しては各層のダイヤフラムなどを利用して軸直角方向
の変位を拘束することにより、軸力に有効に抵抗させる
ことができる。
関しては各層のダイヤフラムなどを利用して軸直角方向
の変位を拘束することにより、軸力に有効に抵抗させる
ことができる。
次に、実施例について説明する。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示したもので、高
層建物の外柱2aを構成する外側鋼管２の内側に軸部材と
しての内側鋼管１を設置している。この内側鋼管１は最
上部と最下部で、接合プレート６およびダイヤフラム５
によって剛接され、最上部において外側鋼管２の軸力は
内側鋼管１に伝達され、最下部において内側鋼管１の軸
力が地下の柱および基礎に伝えられる。
層建物の外柱2aを構成する外側鋼管２の内側に軸部材と
しての内側鋼管１を設置している。この内側鋼管１は最
上部と最下部で、接合プレート６およびダイヤフラム５
によって剛接され、最上部において外側鋼管２の軸力は
内側鋼管１に伝達され、最下部において内側鋼管１の軸
力が地下の柱および基礎に伝えられる。
また、内側鋼管１は基準階では第３図に示すように、微
小な隙間をおいて柱梁接合部のダイヤフラム４から切り
離されており、内側鋼管１の下部に設けたシリンダーロ
ック装置10の状態に応じ、軸方向の相対移動が可能とな
る。
小な隙間をおいて柱梁接合部のダイヤフラム４から切り
離されており、内側鋼管１の下部に設けたシリンダーロ
ック装置10の状態に応じ、軸方向の相対移動が可能とな
る。
第４図および第５図は本発明の構造を適用する建物の概
要を示したもので、本実施例においては効果の大きい建
物外周の外柱2aのみ、上述の２重鋼管構造とし、内柱2b
は通常の構造としている。また、シリンダーロック装置
10は外柱2aの１階部分に設置されている。
要を示したもので、本実施例においては効果の大きい建
物外周の外柱2aのみ、上述の２重鋼管構造とし、内柱2b
は通常の構造としている。また、シリンダーロック装置
10は外柱2aの１階部分に設置されている。
第６図はシリンダーロック装置10の概念図であり、シリ
ンダー11内に両ロッド形式のピストン12aが挿入されて
おり、ピストン12aの両側の油圧室13を連結する油路14
に開閉弁15が設けられている。開閉弁15の開度を多段階
に制御することで、減衰抵抗力を能動的に変化させるこ
とができる。また、開閉弁15の開度を全開、全閉の間で
選択すれば、フリーとロックの２状態が実現できる。な
お、この場合の減衰力はシリンダー11とピストン12aの
相対速度または相対速度の２乗に比例する抵抗力として
与えられる。
ンダー11内に両ロッド形式のピストン12aが挿入されて
おり、ピストン12aの両側の油圧室13を連結する油路14
に開閉弁15が設けられている。開閉弁15の開度を多段階
に制御することで、減衰抵抗力を能動的に変化させるこ
とができる。また、開閉弁15の開度を全開、全閉の間で
選択すれば、フリーとロックの２状態が実現できる。な
お、この場合の減衰力はシリンダー11とピストン12aの
相対速度または相対速度の２乗に比例する抵抗力として
与えられる。
このシリンダーロック装置10を上記内側鋼管１の途中に
設置し、柱2aの伸縮による動きがシリンダーロック装置
10のシリンダー11とピストン12aの相対変位となるよう
接合する。
設置し、柱2aの伸縮による動きがシリンダーロック装置
10のシリンダー11とピストン12aの相対変位となるよう
接合する。
前述のようにシリンダーロック装置10をフリーとロック
の２状態で制御する場合には、柱の伸縮を許容したり、
拘束したりして、従来の能動的制震システムおよび可変
剛性構造の場合と同様に非共振性を考慮した制御を行う
ことができる。また、開閉弁15を多段階に制御したり、
適当な開度のオリフィスを設けるなどして、シリンダー
ロック装置10の減衰係数を調整することにより、建物の
架構特性に応じ、減衰性を考慮した制御、あるいは非共
振性と減衰性の両者を考慮した制御を行うことができ
る。
の２状態で制御する場合には、柱の伸縮を許容したり、
拘束したりして、従来の能動的制震システムおよび可変
剛性構造の場合と同様に非共振性を考慮した制御を行う
ことができる。また、開閉弁15を多段階に制御したり、
適当な開度のオリフィスを設けるなどして、シリンダー
ロック装置10の減衰係数を調整することにより、建物の
架構特性に応じ、減衰性を考慮した制御、あるいは非共
振性と減衰性の両者を考慮した制御を行うことができ
る。
次表（表−１）および第７図〜第９図は建物の変形状態
およびシリンダーロック装置10の状態などの関係をまと
めたものである。
およびシリンダーロック装置10の状態などの関係をまと
めたものである。
振動外乱のほとんどない常時については、第７図
（ａ），（ｂ）に示すように、実質的な建物の変形がな
く、シリンダーロック装置10の開閉弁15は制御する必要
がない。
（ａ），（ｂ）に示すように、実質的な建物の変形がな
く、シリンダーロック装置10の開閉弁15は制御する必要
がない。
第８図（ａ），（ｂ）は開閉弁15を全開または開いた状
態に近い状態とした場合であり、内側鋼管１があまり効
いていない状態であり、固有周期は長くなる。非共振性
のみの判断による制震システムでは、卓越周期の短い地
震動などに対し、この状態での制御が行われる。また、
減衰性を考慮した制御を行う場合には、振動レベルの大
きい大地震に対し、シリンダーロック装置10の開閉弁15
の開度を大きくする（開状態に近い状態とする）ことに
より、大きな減衰力を得ることができる。
態に近い状態とした場合であり、内側鋼管１があまり効
いていない状態であり、固有周期は長くなる。非共振性
のみの判断による制震システムでは、卓越周期の短い地
震動などに対し、この状態での制御が行われる。また、
減衰性を考慮した制御を行う場合には、振動レベルの大
きい大地震に対し、シリンダーロック装置10の開閉弁15
の開度を大きくする（開状態に近い状態とする）ことに
より、大きな減衰力を得ることができる。
第９図（ａ），（ｂ）は開閉弁15を全閉または閉じた状
態に近い状態とした場合であり、内側鋼管１が十分に効
いた状態であり、固有周期は短くなる。非共振性のみの
判断による制震システムでは、卓越周期の長い地震動あ
るいは大風などに対し、この状態での制御が行われる。
また、減衰性を考慮した場合には、振動レベルの小さい
中小地震に対し、シリンダーロック装置10の開閉弁15の
開度を小さくする（閉状態に近い状態とする）ことによ
り、大きな減衰力を得ることができる。
態に近い状態とした場合であり、内側鋼管１が十分に効
いた状態であり、固有周期は短くなる。非共振性のみの
判断による制震システムでは、卓越周期の長い地震動あ
るいは大風などに対し、この状態での制御が行われる。
また、減衰性を考慮した場合には、振動レベルの小さい
中小地震に対し、シリンダーロック装置10の開閉弁15の
開度を小さくする（閉状態に近い状態とする）ことによ
り、大きな減衰力を得ることができる。
本発明は建物の複数階にわたって設けた軸部材の柱軸方
向の変位を、連結装置の連結状態の調整により制御する
ものであり、能動型の制震システムとして地震動や風、
あるいはこれらによる建物の応答に応じて、連結装置の
連結状態を変化させるように制御することで、建物の応
答を低減することができ、各階のフレームごと剛性を制
御する場合に比べ、複数階にわたっての制御となるため
効率が良い。
向の変位を、連結装置の連結状態の調整により制御する
ものであり、能動型の制震システムとして地震動や風、
あるいはこれらによる建物の応答に応じて、連結装置の
連結状態を変化させるように制御することで、建物の応
答を低減することができ、各階のフレームごと剛性を制
御する場合に比べ、複数階にわたっての制御となるため
効率が良い。
また、複数階にわたる軸部材を介して建物の剛性を変化
させるため、結果的に大きな変形量に対処させることに
なり、精度の向上も図れる。
させるため、結果的に大きな変形量に対処させることに
なり、精度の向上も図れる。
さらに、軸部材で建物の最上部と最下部を連結し、連結
装置を制御することにより、１箇所で建物全体に対する
制御を行うことができる（勿論、複数箇所で制御して構
わない）ので、制御システムが比較的簡単になる。
装置を制御することにより、１箇所で建物全体に対する
制御を行うことができる（勿論、複数箇所で制御して構
わない）ので、制御システムが比較的簡単になる。
なお、連結状態を多段階に制御するなどして、減衰性を
考慮した制御を行うことも可能である。
考慮した制御を行うことも可能である。
第１図は本発明の一実施例を示す鉛直断面図、第２図お
よび第３図はそれぞれ第１図のＩ−Ｉ断面図およびII−
II断面図、第４図は本発明を適用する建物の概要を示す
立面図、第５図は同じく平面図、第６図は連結装置とし
てのシリンダーロック装置の概念図、第７図（ａ）、第
８図（ａ）および第９図（ａ）はそれぞれ常時、地震ま
たは風に対する低減衰またはフリー状態、高減衰または
ロック状態における建物の変形状態を示す概要図、第７
図（ｂ）、第８図（ｂ）および第９図（ｂ）はそれぞれ
第７図（ａ）、第８図（ａ）および第９図（ａ）の建物
の変形状態に対応する連結装置の状態を示す概要図であ
る。 １…内側鋼管、２…外側鋼管、2a…外柱、2b…内柱、３
…梁、４、５…ダイヤフラム、６…接合プレート、10…
シリンダーロック装置、11…シリンダー、12…ロッド、
12a…ピストン、13…油圧室、14…油路、15…開閉弁
よび第３図はそれぞれ第１図のＩ−Ｉ断面図およびII−
II断面図、第４図は本発明を適用する建物の概要を示す
立面図、第５図は同じく平面図、第６図は連結装置とし
てのシリンダーロック装置の概念図、第７図（ａ）、第
８図（ａ）および第９図（ａ）はそれぞれ常時、地震ま
たは風に対する低減衰またはフリー状態、高減衰または
ロック状態における建物の変形状態を示す概要図、第７
図（ｂ）、第８図（ｂ）および第９図（ｂ）はそれぞれ
第７図（ａ）、第８図（ａ）および第９図（ａ）の建物
の変形状態に対応する連結装置の状態を示す概要図であ
る。 １…内側鋼管、２…外側鋼管、2a…外柱、2b…内柱、３
…梁、４、５…ダイヤフラム、６…接合プレート、10…
シリンダーロック装置、11…シリンダー、12…ロッド、
12a…ピストン、13…油圧室、14…油路、15…開閉弁
Claims (4)
- 【請求項１】多層階の建物の柱に沿って、建物の高さ方
向に少なくとも複数階にわたって延びる軸部材の上部と
下部を前記建物の一部に連結し、前記軸部材の途中また
は端部に連結状態をフリーとロックまたは中間の多段階
で可変とした連結装置を介在させたことを特徴とする曲
げ変形制御機構を有する制震架構。 - 【請求項２】多層階の建物の外柱を構成する外側鋼管の
内側に、建物の高さ方向に連続する内側鋼管を設け、前
記内側鋼管の最上部と最下部をそれぞれ前記建物の上部
および下部に連結し、前記内側鋼管の途中または端部に
連結状態をフリーとロックまたは中間の多段階で可変と
した連結装置を介在させたことを特徴とする曲げ変形制
御機構を有する制震架構。 - 【請求項３】前記連結装置はシリンダーと、該シリンダ
ー内で往復動する両ロッド形式のピストンと、該ピスト
ンの両側の油圧室を連結する油路と、該油路に設けた開
閉弁とからなり、前記シリンダーを連結すべき一方の部
材に連結し、前記ピストンのロッドを連結すべき他方の
部材に連結するよう構成される連結装置である請求項１
または２記載の曲げ変形制御機構を有する制震架構。 - 【請求項４】前記連結装置は前記開閉弁の開閉により、
前記シリンダーとピストンの相対的な移動を固定状態と
非固定状態との間で変化させるものである請求項３記載
の曲げ変形制御機構を有する制震架構。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123789A JPH0742735B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 曲げ変形制御機構を有する制震架構 |
| US07/475,367 US5065552A (en) | 1989-02-07 | 1990-02-05 | Active seismic response control system for use in structure |
| US07/475,818 US5036633A (en) | 1989-02-07 | 1990-02-06 | Variable damping and stiffness structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6123789A JPH0742735B2 (ja) | 1989-03-14 | 1989-03-14 | 曲げ変形制御機構を有する制震架構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02240341A JPH02240341A (ja) | 1990-09-25 |
| JPH0742735B2 true JPH0742735B2 (ja) | 1995-05-10 |
Family
ID=13165422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6123789A Expired - Fee Related JPH0742735B2 (ja) | 1989-02-07 | 1989-03-14 | 曲げ変形制御機構を有する制震架構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742735B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04309677A (ja) * | 1991-04-05 | 1992-11-02 | Taisei Corp | 構造物における振動制御装置 |
| JPH04312683A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-04 | Taisei Corp | 可変プレストレス導入による構造物変形制御装置 |
| JP2616334B2 (ja) * | 1992-02-21 | 1997-06-04 | 鹿島建設株式会社 | 柱軸方向変形制御用高減衰構造 |
| JP6809955B2 (ja) * | 2017-03-27 | 2021-01-06 | 三菱パワー株式会社 | 制震構造物 |
-
1989
- 1989-03-14 JP JP6123789A patent/JPH0742735B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02240341A (ja) | 1990-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |