JP2009007895A - 制振建物、制振システム、制振方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制振建物10は、異なる固有周期を有する外部構造20及び内部構造30と、一以上の高さ位置において内部構造30と外部構造20とを連結するように設置され、内部構造30と外部構造20との相対変位に応じて、変形することにより振動エネルギーを吸収する制振ダンパー41と、制振ダンパー41の変形を許容した状態と、制振ダンパー41の変形を拘束した状態とを実現しうるロック手段42と、を備える。
【選択図】図1
Description
なお、上記の構造系とは、制振建物が複数の独立した構造物からなる場合には、夫々の構造物のことをいい、制振建物が複数の構造物が下層において連結されて構成される場合には、各構造物の連結されている部分よりも上層の部分のことをいう。
また、本発明の制振方法は、上記の制振建物における制振方法であって、前記制振ダンパーは、複数の高さ位置において前記隣り合う構造系を連結するように設けられており、常時は、前記拘束手段を前記制振ダンパーの変形を許容した状態とし、前記制振建物が風荷重を受ける場合には、最も低い位置の前記制振ダンパー、又は、最も低い位置から、最も高い位置以外の所定の高さ位置までの各高さ位置の前記制振ダンパーを前記拘束手段により変形が拘束された状態とし、他の制振ダンパーの減衰係数を前記複数の構造系のうち少なくとも一つの構造系の周波数伝達関数のピークにおける周期が所定の値となるように調整することを特徴とする。
ここで、前記他の制振部材の減衰係数を、前記複数の構造系のうち少なくも一つの構造系の周波数伝達関数のピークにおける周期が定点理論に基づき決定された周期又はその近傍の値となるように調整してもよい。
図1(A)は、本実施形態の制振建物10の構成を示す鉛直断面図であり、(B)は、(A)における制振ダンパー41が取り付けられた高さにおける水平断面図である。同図(A)に示すように、本実施形態の制振建物10は、内部に鉛直方向に延びるボイド空間21を有する外部構造20と、外部構造20のボイド空間21内に構築された内部構造30と、複数の高さ位置において外部構造20と、内部構造30とを連結する制振ダンパー41と、各制振ダンパー41の変形を拘束可能なロック手段42と、を備える。
常時は、ロック手段42をアンロック状態として制振ダンパー41の変形が許容された状態とする。この状態で制振建物10に地震などの振動力が作用すると、上記のように内部構造30と外部構造20とは固有周期が異なるため、これらは異なる振動モードで振動する。このため、内部構造30と外部構造20との間隔が振動的に変化し、これに応じて、制振ダンパー41が繰り返し伸縮変形することにより、効率よく制振建物10の振動エネルギーを吸収して、高い制振効果を得ることができる。
まず、例えば、100年期待値レベルの大きな台風により大きな風過重が作用することが予測される場合には、図2に示すように、全てのロック手段42をロック状態とし、制振ダンパー41の変形を拘束する。これにより、外部構造20と内部構造30とが、一体となって風荷重に対して抵抗することができ、制振建物10の変形を抑えることができる。
また、上記の各実施形態では、内部構造30が外部構造20に比べて剛性が高い場合について説明したが、これに限らず、外部構造20が内部構造30に比べて剛性が高い場合であっても、本発明を適用することが可能である。
また、上記の各実施形態では、内部構造30と外部構造20とからなる建物を制振ダンパー41により接続することにより制振する場合について説明したが、これに限らず、本発明は、複数の構造物からなり、隣り合う構造物を制振ダンパーにより連結することにより制振を行う場合であれば適用することができる。さらに、本発明は、複数の構造物が下層において建物などにより連結されており、各構造物の連結されている部分よりも上部が異なる固有周期で振動するような建物であっても適用することができる。
20 外部構造
21 ボイド空間
30 内部構造
41、41A、141 制振ダンパー
42、42A、142 ロック手段
43 拘束部材
Claims (10)
- 異なる固有周期を有する複数の構造系と、
一又は複数の高さ位置において前記複数の構造系のうち隣り合う構造系を連結するように設置され、前記隣り合う構造系の相対変位に応じて、変形することにより振動エネルギーを吸収する制振ダンパーと、
前記制振ダンパーの変形を許容した状態と、前記制振ダンパーの変形を拘束した状態とを実現し得る拘束手段と、を備えることを特徴とする制振建物。 - 請求項1記載の制振建物であって、
前記制振ダンパーは、減衰係数が可変である可変ダンパーであることを特徴とする制振建物。 - 請求項1又は2記載の制振建物であって、
前記制振ダンパーはオリフィスを有し、流体が前記オリフィスを通過する際の抵抗によりエネルギーを吸収する流体圧ダンパーからなり、
前記拘束手段は、前記流体圧ダンパーのオリフィスを開放した状態と閉塞した状態とを切替える切替手段からなり、前記切替手段により、前記オリフィスを開放することにより、前記流体圧ダンパーの変形を許容した状態とし、前記切替手段により前記オリフィスを閉塞することで前記流体圧ダンパーの変形を拘束した状態とすることを特徴とする制振建物。 - 請求項1又は2記載の制振建物であって、
前記拘束手段は、前記隣り合う構造系の間に接続されたロック状態と、前記隣り合う構造系の間の接続を解除されたアンロック状態とをとることができる拘束部材からなり、前記突張部材をアンロック状態とすることにより、前記制振ダンパーの変形を許容した状態とし、前記拘束部材をロック状態とすることにより、前記制振ダンパーの変形を拘束した状態とすることを特徴とする制振建物。 - 異なる固有周期を有する複数の構造系からなる建物を制振する制振システムであって、
一又は複数の高さ位置において前記複数の構造系のうち隣り合う構造系を連結するように設置され、前記隣り合う構造系の相対変位に応じて、変形することにより振動エネルギーを吸収する制振ダンパーと、
外部からの制御信号により、前記制振ダンパーの変形を許容した状態と、前記制振ダンパーの変形を拘束した状態とを実現し得る拘束手段と、
前記建物に作用すると予測される風荷重に関する風荷重予測情報の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記入力部に入力された風荷重予測情報に基づき、前記拘束手段により前記制振ダンパーの変形を許容した状態と、前記制振ダンパーの変形を拘束した状態とを切り替える制御手段と、を備えることを特徴とする制振システム。 - 請求項5記載の制振システムであって、
前記制振ダンパーは、外部からの制御信号に応じて減衰係数が可変であるとともに、複数の高さ位置において前記隣り合う構造系を連結するように設けられており、
前記制御手段は、
常時は、前記拘束手段を前記制振ダンパーの変形を許容した状態とし、
前記入力受付手段に入力された風荷重予測情報に基づき、前記制振建物が風荷重を受けると予測される場合には、最も低い位置の前記制振ダンパー、又は、最も低い位置から、最も高い位置以外の所定の高さ位置までの各高さ位置の前記制振ダンパーを前記拘束手段により変形が拘束された状態とし、他の制振ダンパーの減衰係数を前記複数の構造系のうち少なくも一つの構造系の周波数伝達関数のピークにおける周期が所定の値となるように調整することを特徴とする制振システム。 - 請求項1から4のうち何れかに記載の制振建物における制振方法であって、
常時は、前記拘束手段を前記制振ダンパーの変形を許容した状態とし、
前記制振建物が風荷重を受ける場合には、前記拘束手段を前記制振ダンパーの変形を拘束した状態とすることを特徴とする制振方法。 - 請求項4記載の制振建物における制振方法であって、
前記制振ダンパーは、複数の高さ位置において前記隣り合う構造系を連結するように設けられており、
常時は、前記拘束手段を前記制振ダンパーの変形を許容した状態とし、
前記制振建物が風荷重を受ける場合には、最も低い位置の前記制振ダンパー、又は、最も低い位置から、最も高い位置以外の所定の高さ位置までの各高さ位置の前記制振ダンパーを前記拘束手段により変形が拘束された状態とし、他の制振ダンパーの減衰係数を前記複数の構造系のうち少なくとも一つの構造系の周波数伝達関数のピークにおける周期が所定の値となるように調整することを特徴とする制振方法。 - 請求項8記載の制振方法であって、
前記他の制振部材の減衰係数を、前記複数の構造系のうち少なくも一つの構造系の周波数伝達関数のピークにおける周期が定点理論に基づき決定された周期又はその近傍の値となるように調整することを特徴とする制振方法。 - 請求項1から4のうち何れかに記載の制振建物における制振方法であって、
前記一対の構造系の隙間の幅が所定の距離まで小さくなると、前記拘束部材により前記制振部材を変形が拘束された状態とすることを特徴とする制振方法。
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