JP2002081223A - 同調液体ダンパーを用いた高層構造物の構築方法 - Google Patents

同調液体ダンパーを用いた高層構造物の構築方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリートの打設途中にチューニング作業
を要せず、コンクリートの打設開始から打設終了までの
間、要求される制振能力を一貫して確保することができ
る、同調液体ダンパーを用いた高層構築物の構築方法を
提供する。 【解決手段】 基礎4上に所定数の鋼管3を所定高さま
で順に継いで建て込み、建て込まれた鋼管3の周囲にコ
ンクリート15を下方から打設して躯体を形成してゆく
高層構造物の構築方法において、コンクリート15の打
設に伴って躯体の固有振動数が変化していく際に、有効
な制振能力が発揮される振動数領域の異なる複数の同調
液体ダンパーD1〜D4を鋼管3の上部に前記躯体の制
振装置として設置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、基礎上に鋼管を
所定高さまで順に継いで建て込んでその最上部に同調液
体ダンパーを設置してこれにより制振制御を行いつつ前
記鋼管群の周囲にコンクリートを打設して躯体を形成し
ていく高層構造物の構築方法に関し、前記コンクリート
の打設に伴って前記躯体の固有振動数が変化していく際
に、特にチューニングし直すことなく一貫して前記同調
液体ダンパーにより要求される制振機能を確保できるよ
うにする技術に関する。
【0002】
【従来の技術】高層建築物や高橋脚のような鋼管とコン
クリートを基本とする高層構造物の構築においては、ま
ず基礎上に鋼管を所定高さまで順に継いで建て込んだ
後、建て込まれた鋼管群の周囲にコンクリートを打設し
ていくことにより躯体の形成を進めていくが、この躯体
形成に際しては、強風や地震などによる躯体の揺れを抑
えるための制振手段を設けることが望ましい。本発明者
らはこの制振手段の一つとして、前記鋼管群の最上部
に、パッシブ制振装置である同調液体ダンパー(TLD
=Tuned Liquid Damper)を配置し、これにより躯体の
振動を制振する仕組みについて特開平11−22282
0号公報に開示している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の同調
液体ダンパーは、質量体(マス)としての液体をスロッ
シング槽に満たし、この液体の共振波動減衰を利用して
躯体の揺れを吸収する仕組みであるが、この同調液体ダ
ンパーが躯体の揺れに対して有効な制振能力を発揮する
振動数領域は、液高、比重、粘度などの前記液体の性質
と、この液体を満たすスロッシング槽の大きさなどによ
って定まる所定の領域に限定される。
【0004】一方、前記躯体の固有振動数は、コンクリ
ートの打設が進むにつれて徐々に変化していくものであ
るため、前記コンクリートの打設に際して要求される制
振能力を一貫して確保し続けるためには、打設途中の適
宜な機会に適宜躯体の固有振動数を測定し直し、同調液
体ダンパーが有効な制振能力を発揮する振動数領域にそ
の固有振動数が含まれるよう、適宜同調液体ダンパーを
チューニングし直さなければならない。
【0005】しかしながら、前記躯体の固有振動数の測
定や、前記躯体の上部に設置された同調液体ダンパーの
チューニング作業には多大な労力を必要とし、また、前
記固有振動数の測定や前記チューニングの作業のために
工事が途中で中断され、工期の長期化を招くなどの問題
があった。
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、前記コンクリートの打設に伴って躯体の
固有振動数が変化していく際に、特にチューニングをす
ることなく一貫して要求される制振能力を確保すること
ができる、同調液体ダンパーを用いた高層構築物の構築
方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の第1の請求項に記載の発明は、同調液体ダン
パーを用いた高層構造物の構築方法であって、基礎上に
所定数の鋼管を所定高さまで順に継いで建て込み、建て
込まれた前記鋼管の周囲にコンクリートを下方から打設
して躯体を形成してゆく高層構造物の構築方法におい
て、前記コンクリートの打設に伴って前記躯体の固有振
動数が変化していく際に、有効な制振能力が発揮される
振動数領域の異なる複数の同調液体ダンパーを前記鋼管
の上部に前記躯体の制振装置として設置することとす
る。
【0008】また、本発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の同調液体ダンパーを用いた高層構造物
の構築方法であって、前記各同調液体ダンパーの前記振
動数領域の組み合わせにより前記コンクリートの打設中
に変化する前記躯体の固有振動数の変動域全体または一
部がカバーされるように前記各同調液体ダンパーの前記
振動数領域を設定することとする。
【0009】また、本発明の請求項3に記載の発明は、
請求項1または2のいずれかに記載の同調液体ダンパー
を用いた高層構造物の構築方法であって、前記同調液体
ダンパーのいずれかに前記振動数領域を一致させた別の
同調液体ダンパーを用意し、前記振動数領域が等しい同
調液体ダンパー同士を互いにその制振能力が最大に発揮
される方向が異なるように位置決めして設置することと
する。
【0010】また、本発明の請求項4に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれかに記載の同調液体ダンパーを用
いた高層構造物の構築方法であって、前記同調液体ダン
パーを垂直方向に重ねて配置することとする。
【0011】さらに、本発明の請求項5に記載の発明
は、請求項1〜4のいずれかに記載の同調液体ダンパー
を用いた高層構造物の構築方法であって、前記同調液体
ダンパーの質量体となる液体が重泥水であることとす
る。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、高橋脚の脚躯体を構築する
場合を本発明の一実施例として説明する。図1に脚躯体
の構築手順を示している。図1の(a)では複数の鋼管
3を自立的な耐風安全性が確保される限度高さに達する
まで地盤中に構築された橋脚基礎4上に所定高さまで順
に継いで建て込んだ後、架構を溶接するなどして建て込
んだ鋼管3を一体化し鋼管群としている。つぎに図1
(b)では一体化した鋼管群の頂部周辺に足場5を形成
し、この足場5に4台の同調液体ダンパーD1〜D4を
設置している。同調液体ダンパーD1〜D4を足場5上
に設置し終えたら、図1(c)に示すように鋼管群の周
囲にコンクリートを下方から頂部に向けて打設してゆ
き、高橋脚を完成させていく。
【0013】同調液体ダンパーD1〜D4は、図2に示
すようにFRP等の素材からなる直方体状のスロッシン
グ槽9と、これに満たされた振動を吸収する質量体(マ
ス)としての液体11とを基本として構成される。ここ
で前記液体11としては、例えば適宜な比重や粘度に設
定されたカオリン粘土・(微粒)炭酸カルシウム・ゼオ
ライト・炭酸マグネシウム・硫酸バリウムなどの加重材
や、ベントナイト・CMCなどの粘性増加材が添加され
た重泥水などが用いられる。
【0014】また、同調液体ダンパーD1〜D4が有効
な制振能力を発揮する振動数領域(以下、この領域を
「有効振動数領域」と称する)は、液体11の比重や粘
度、スロッシング槽9に満たす液体11の深度などによ
り決定される。そして各同調液体ダンパーD1〜D4の
有効振動数領域は、例えば図3に示すように各同調液体
ダンパーD1〜D4の有効振動数領域の組み合わせによ
りコンクリートの打設中に変化する脚躯体の固有振動数
の変動域全体(fa〜fb)においてこの躯体の揺れに
対し要求される一定値C以上の制振能力(具体的には脚
躯体の振動の振幅比で表現される振動減衰率などが目安
となる)がまんべんなくカバーされるようにチューニン
グされる。
【0015】なお、このチューニングは同調液体ダンパ
ーD1〜D4を足場5に設置した後に行ってもよいが、
あらかじめ地上でチューニングしてから同調液体ダンパ
ーD1〜D4を足場5まで運搬して設置するようにすれ
ば、チューニング作業を容易に行うことができ、また、
チューニングにより打設作業等の工事を中断させずに済
むことになる。
【0016】ところで、一般にコンクリートの打設が進
むにつれ脚躯体の剛性や強度が変化し、これに伴い躯体
の固有振動数の変動域も変わってくる。そのため、前記
同調液体ダンパーD1〜D4の有効振動数領域の組み合
わせにより確保される振動数領域により脚躯体へのコン
クリートの打設開始時から打設終了時までの全打設期間
中に変動する前記固有振動数の変動域全体(fa〜f
b)が常にカバーされている必要はなく、前記全打設期
間中のある打設期間においてその期間内における前記固
有振動数の変動域(すなわち前記fa〜fbの一部の変
動域)がカバーされるようにするような工事形態も可能
である。
【0017】また、同調液体ダンパーD1〜D4はその
構造上、脚躯体の振動方向によって制振能力が異なる。
すなわち、脚躯体の振動方向がスロッシング槽9の長手
方向に一致する時に脚躯体の振動に対する減衰率は最大
となり、それ以外の振動に対する減衰率はこれよりも小
さくなる。
【0018】そこでより確実に脚躯体の振動を制振でき
るようにするため、同調液体ダンパーD1〜D4のいず
れかと同じ有効振動数領域にチューニングされた別の同
調液体ダンパーを用意し、同じ有効振動数領域を持つも
の同士をそれぞれ互いにその長手方向が異なる方向を向
くように位置決めして設置するようにしてもよい。図4
は同調液体ダンパーD1〜D4のそれぞれについて有効
振動数領域の等しい別の同調液体ダンパーd1〜d4を
用意し、同じ有効振動数領域を有する同調液体ダンパー
同士が互いに90゜の関係になるように位置決めして設
置した場合である。なお、図4の形態に限らず、これを
発展させて有効振動数領域の等しいn台の同調液体ダン
パーを用意し、各同調液体ダンパーのスロッシング槽9
の長手方向が互いに所定角度(例えば、360/n゜)
ずつズラして位置決めされるように設置すれば、脚躯体
に生じる様々な方向の振動をより効率よくかつ確実に減
衰させることができる。
【0019】また、前記同調液体ダンパー同士を垂直方
向に重ねて配置するようにすれば、設置スペースが狭い
場合でも必要台数分の同調液体ダンパーの設置が可能で
ある。なおこの場合、同調液体ダンパーの上に別の同調
液体ダンパーをじかに重ねて設置するようにしてもよい
し、垂直方向に所定距離離間した位置に設置場所を設け
て同調液体ダンパー同士を所定距離離間させて配置する
ようにしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の同調液
体ダンパーを用いた高層構造物の構築方法にあっては、
コンクリートの打設に際し、前記鋼管の上部に有効な制
振能力が発揮される振動数領域の異なる複数の同調液体
ダンパーを前記躯体の制振装置として設置するようにし
たため、従来に比べ広い振動数領域にわたって制振能力
を確保することができる。
【0021】また、各同調液体ダンパーの振動数領域の
組み合わせにより前記コンクリートの打設中に変化する
前記躯体の固有振動数の変動域全体がカバーされるよう
に各同調液体ダンパーをチューニングするようにしたた
め、前記コンクリートの打設に伴って前記躯体の固有振
動数が変化しても、いちいちチューニングをすることな
く要求される制振能力を一貫して確保することができ
る。
【0022】さらに、本発明は基本的な従来構成による
同調液体ダンパーをそのまま利用することができるの
で、同調液体ダンパーに特殊な仕組みを用意する必要が
なく、本発明は実施化が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による高橋脚の作業工程を
示す図であり、(a)は基礎上に鋼管を立てこむ工程、
(b)は足場を形成してこれに同調液体ダンパーを設置
する工程、(c)は鋼管周囲へコンクリートを打設する
工程である。
【図2】この発明の一実施例による同調液体ダンパーの
構成を示す図である。
【図3】この発明の一実施例による各同調液体ダンパー
の振動数領域と減衰率を示すグラフである。
【図4】この発明の一実施例による同調液体ダンパーの
位置決めの一例を示す図である。
【符号の説明】
3 鋼管 4 基礎 5 足場 9 スロッシング槽 11 液体(マス) 15 コンクリート D1〜D4 同調液体ダンパー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基礎上に所定数の鋼管を所定高さまで順
    に継いで建て込み、建て込まれた前記鋼管の周囲にコン
    クリートを下方から打設して躯体を形成してゆく高層構
    造物の構築方法において、 前記コンクリートの打設に伴って前記躯体の固有振動数
    が変化していく際に、有効な制振能力が発揮される振動
    数領域の異なる複数の同調液体ダンパーを前記鋼管の上
    部に前記躯体の制振装置として設置することを特徴とす
    る同調液体ダンパーを用いた高層構造物の構築方法。
  2. 【請求項2】 前記各同調液体ダンパーの前記振動数領
    域の組み合わせにより前記コンクリートの打設中に変化
    する前記躯体の固有振動数の変動域全体または一部がカ
    バーされるように前記各同調液体ダンパーの前記振動数
    領域を設定することを特徴とする請求項1に記載の同調
    液体ダンパーを用いた高層構造物の構築方法。
  3. 【請求項3】 前記同調液体ダンパーのいずれかに前記
    振動数領域を一致させた別の同調液体ダンパーを用意
    し、前記振動数領域が等しい同調液体ダンパー同士を互
    いにその制振能力が最大に発揮される方向が異なるよう
    に位置決めして設置することを特徴とする請求項1また
    は2のいずれかに記載の同調液体ダンパーを用いた高層
    構造物の構築方法。
  4. 【請求項4】 前記同調液体ダンパーを垂直方向に重ね
    て配置することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに
    記載の同調液体ダンパーを用いた高層構造物の構築方
    法。
  5. 【請求項5】 前記同調液体ダンパーの質量体となる液
    体が重泥水であることを特徴とする請求項1〜4のいず
    れかに記載の同調液体ダンパーを用いた高層構造物の構
    築方法。
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