JP2010174495A - Inertia mass damper for building - Google Patents
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Description
本発明は、建物の慣性質量制振装置に関するものである。 The present invention relates to an inertial mass damping device for a building.
従来より、建物の屋上や最上階に復元部材及び減衰部材を介して質量を付加することで地震時の建物の振動形を変化させ、建物の振動を抑制する機構を有する慣性質量制振装置があった。しかし、付加する質量分だけ建物の架構に作用する鉛直荷重が増加し、この鉛直荷重に対する柱や梁の耐力を増さなければならない場合があり、工業化住宅など既に構成部材が規格化されている建物の場合、対応が難しいという問題があった。また、工業化住宅に限らず既存の建物に対してこのような制振装置を付加する場合も対応が困難なケースがあった。 Conventionally, an inertial mass damping device having a mechanism for suppressing vibration of a building by changing the vibration shape of the building at the time of an earthquake by adding mass to the roof or top floor of the building via a restoring member and a damping member. there were. However, there is a case where the vertical load acting on the building frame increases by the added mass, and the strength of the columns and beams against this vertical load may have to be increased, and components such as industrialized houses have already been standardized. In the case of buildings, there was a problem that it was difficult to deal with. In addition, there is a case where it is difficult to cope with the case where such a vibration control device is added to an existing building as well as an industrial house.
一方、既存建築物の外側に柱梁からなる新規構造物を構築し、既存建築物と新規構造物とを制振機器で連結して構成した制振補強構造が特許文献1に記載されている。この制振補強構造によれば、既存建築物にあまり手を加えることなく補強を行うことが出来る。
On the other hand,
しかしながら、特許文献1の構成は、新規構造物の質量を既存建築物の最上階に付加して地震時の建物の振動形を変化させて建物の振動を抑制するようなものではなく、あくまでも既存建築物に連結する制振機器のアンカーとして新規構造物を構築するものである。また、柱には鉛直荷重とともに地震時に新規構造物に作用する水平荷重を負担し得る強度が必要であり、必要な柱の本数が増える、あるいは柱の断面が大きくなり、柱設置のためのスペースの確保に苦慮するという問題や、コストがかさむという問題がある。
However, the configuration of
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、建物本体に手を加える必要がなく、省スペースで、コストも抑えることができ、しかも高い制振効果が得られる建物の慣性質量制振装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is that there is no need to modify the main body of the building, space saving, cost reduction, and high vibration damping effect can be obtained. An object of the present invention is to provide an inertial mass damping device.
前記目的を達成するための本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第1の構成は、建物の周囲に立設された鉛直荷重のみを支持し得る複数の鉛直荷重支持部材と、前記建物を跨ぎ前記複数の鉛直荷重支持部材に架け渡される横架材と、前記横架材と前記建物との間に介在する復元部材及び減衰部材と、前記横架材で支持された積載物とを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first configuration of an inertial mass damping device for a building according to the present invention includes a plurality of vertical load support members capable of supporting only a vertical load installed around a building, and the building A horizontal member spanning the plurality of vertical load support members, a restoring member and a damping member interposed between the horizontal member and the building, and a load supported by the horizontal member. It is characterized by having.
また、本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第2の構成は、前記第1の構成において、前記復元部材及び減衰部材は、前記建物の耐震構造特性に応じて剛性及び減衰性が調整可能であることを特徴とする。 According to a second configuration of the inertial mass damping device for a building according to the present invention, the rigidity and the damping property of the restoring member and the damping member are adjusted according to the earthquake-resistant structural characteristics of the building in the first configuration. It is possible.
また、本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第3の構成は、前記第1、第2の構成において、前記積載物は、屋上庭園装置、太陽光発電装置、太陽熱給湯装置等の日射利用装置であることを特徴とする。 The third configuration of the building inertial mass damping device according to the present invention is the first and second configurations, wherein the load is solar radiation such as a roof garden device, a solar power generation device, a solar water heater, or the like. It is a utilization device.
また、本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第4の構成は、前記第1乃至第3の構成において、前記積載物は、前記建物の屋根面を覆うように架け渡された床部材を介して前記横架材に支持されたことを特徴とする。 In addition, a fourth configuration of the inertial mass damping device for a building according to the present invention is the floor member spanned so as to cover the roof surface of the building in the first to third configurations. It is characterized by being supported by the horizontal member via
本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第1の構成によれば、建物の周囲に立設された複数の鉛直荷重支持部材は、鉛直荷重のみを支持しうるように構成されているので、建物に積載物の荷重を負担させることがなく、建物本体には制振装置を付加しない状態のままとすることが出来る。また、鉛直荷重支持部材は積載物と横架材からの鉛直荷重のみを支持し得る強度が有れば良いので、本数を最小限とするあるいは断面を小さくすることが出来、経済的な制振装置とすることが可能であり、外部空間の計画に与える影響も小さくすることが出来る。 According to the first configuration of the inertial mass damping device for a building according to the present invention, the plurality of vertical load support members erected around the building are configured to support only the vertical load. It is possible to leave the building body without a vibration damping device without burdening the building with the load of the load. Also, since the vertical load support member only needs to be strong enough to support the vertical load from the load and the horizontal member, the number can be minimized or the cross-section can be reduced. It can be a device, and the influence on the planning of the external space can be reduced.
また、本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第2の構成によれば、復元部材及び減衰部材は、建物の耐震構造特性に応じて剛性及び減衰性が調整可能であるので、様々な構造種別や構造区分の建物に同一の装置で対応することが可能となる。 In addition, according to the second configuration of the building inertial mass damping device according to the present invention, the restoring member and the damping member can be adjusted in rigidity and damping according to the earthquake-resistant structural characteristics of the building. It is possible to deal with buildings of structural types and structural sections with the same device.
また、本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第3の構成によれば、積載物は、屋上庭園装置、太陽光発電装置、太陽熱給湯装置等の日射利用装置としたので、従来、有効利用できなかった既存建物の最上階(屋根面)の上方の空間を有効利用することができ、日射利用装置の質量も慣性質量制振装置を構成するために不可欠な質量として有効活用することが出来る。また既存建物を紫外線や雨水から守り建物の寿命を延命する効果も期待出来る。 Moreover, according to the 3rd structure of the inertial mass damping device of the building which concerns on this invention, since the load was a solar radiation utilization apparatus, such as a rooftop garden apparatus, a solar power generation device, a solar water heater, it was effective conventionally. The space above the top floor (roof surface) of an existing building that could not be used can be used effectively, and the mass of the solar radiation device can also be effectively used as an indispensable mass for constructing an inertial mass damping device. I can do it. In addition, it can be expected to protect existing buildings from ultraviolet rays and rainwater and prolong the life of the buildings.
また、本発明に係る建物の慣性質量制振装置の第4の構成によれば、積載物は、建物の屋根面を覆うように架け渡された床部材を介して横架材に支持されるので、建物の屋根面の日射による劣化から保護することが出来る。 Moreover, according to the 4th structure of the inertial mass damping device of the building which concerns on this invention, a load is supported by a horizontal member through the floor member spanned so that the roof surface of a building might be covered. Therefore, it can protect from the deterioration by the solar radiation of the roof surface of a building.
図により本発明に係る建物の慣性質量制振装置の一実施形態を具体的に説明する。図1は本発明に係る建物の慣性質量制振装置の構成を示す断面模式図、図2は復元部材の一例を示す図である。 An embodiment of an inertial mass damping device for a building according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an inertial mass damping device for a building according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing an example of a restoring member.
図1において、1は既存の建物Aの周囲に立設された鉛直荷重のみを支持し得る複数の鉛直荷重支持部材であり、2は建物Aを跨ぎ複数の鉛直荷重支持部材1に架け渡される横架材である。鉛直支持部材1は、鉛直荷重を支持し得る断面性能を有する、角形鋼管、H型鋼等からなる。また、横架材2は、H型鋼等からなり、更に横架材2には、PC板、デッキプレート等からなる床部材(不図示)が建物Aの屋根面全面を覆うように架け渡されている。
In FIG. 1,
鉛直荷重支持部材1は、下端部を地盤面付近に設けられた基礎(不図示)の上に立設され、上端部で積載物5や床部材を支持する横架材2を支持している。鉛直荷重支持部材1は、上下端ともにピン接合されており、慣性質量制振装置の付加質量として機能する積載物5、床部材、横架材2の鉛直荷重のみを支持し得るが、鉛直荷重支持部材1と横架材2からなる架構体は不安定構造であり、この架構体では水平力は負担し得ない。
The vertical
横架材2と建物Aとの間には、図2に示すように、天然ゴム系積層ゴム3aと剛性可変装置3bとからなる復元部材3と、オイルダンパーからなる減衰部材4とが介在して設けられている。減衰部材4は、地震時の建物Aの屋根面と横架材2との間の相対的変位を減衰させる機能を有するものであり、復元部材3は、付加質量である積載物5、床部材及び横架材2の、建物Aに対する水平方向の相対変位を復元させるために、建物Aと横架材2とを連結するものである。復元部材3は、建物Aと横架材2とを連結するものの、復元部材3を介して付加質量による鉛直荷重が建物Aに伝達されることはない。
As shown in FIG. 2, the
積載物5は、建物Aの屋根面を覆うように形成された床部材を介して横架材2に支持されている。本実施形態の積載物5は、屋上庭園装置、太陽光発電装置、太陽熱給湯装置等の日射利用装置である。
The
上記構成の復元部材3及び減衰部材4は、建物Aの耐震構造特性に応じて剛性及び減衰性が調整可能に構成されている。即ち、復元部材3を構成する剛性可変装置3bは、図2に示すように、建物Aの屋上に設けられた摩擦板3b1に当接接触して移動可能に構成されたピストンロッド3b2が横架材2に設けられている。そして、ピストンロッド3b2に油圧をかけて先端部を摩擦板3b1に押付けたり緩めたりして摩擦力を可変させることで、横架材2の建物Aに対する水平方向の移動後の復元力特性を変更して復元部材3の剛性を調整可能に構成されている。また、減衰部材4は、オイルダンパーの電磁式アクチュエーターを駆動して該オイルダンパー内のオリフィス(通油口)を大小に変化させることで減衰力を可変させて減衰部材4の減衰性を調整可能としている。
The restoring
復元部材3の剛性や減衰部材4の減衰力は、建物の重量及び剛性、鉛直荷重支持部材1で支持された積載物5と横架材2等からなる付加質量の重量に基づき、解析によって最適な値に設定されている。すなわち、地震時には建物Aの剛性よりも小さな剛性を有する復元部材3によって付加質量が建物Aの変位よりも大きな変位を持って振動するように設定されている。
The rigidity of the restoring
上記構成とすることによって、建物Aの振動形(固有ベクトル)が変わって地震時の建物Aの層間変形を小さくすることができ、地震時の建物Aの損傷を抑制することが出来る。 With the above configuration, the vibration shape (eigenvector) of the building A is changed, and the interlayer deformation of the building A during the earthquake can be reduced, and damage to the building A during the earthquake can be suppressed.
また、鉛直荷重支持部材1で支持された積載物5と横架材2等からなる付加質量による鉛直荷重を建物Aが負担する必要がないので、建物Aに対して特別な補強を施す必要がない。従って、特に、既存建物を耐震補強する場合や部材が規格化されている工業化住宅の部材規格を改変することなく耐震性を向上させる場合に好適である。
Further, since it is not necessary for the building A to bear the vertical load due to the additional mass composed of the
なお上記構成の他に、復元部材3としては、積層ゴム、粘弾性部材、鋼部材などを用いることが出来る。また、減衰部材4としては、弾性とともに減衰性を併せ持つ粘弾性ダンパー、塑性変形する時に減衰効果がある鋼製ダンパー、摩擦ダンパーなどを用いることが出来る。減衰性が調整可能な減衰部材としては、オイルダンパーの他にMR(磁気粘性流体)ダンパー等を採用することができる。また、復元部材3の機能と減衰部材4の機能を兼ね備えた高減衰ゴムなどの粘弾性部材でも良い。
In addition to the above configuration, laminated rubber, viscoelastic member, steel member and the like can be used as the
本発明の活用例として、建物の慣性質量制振装置に適用出来る。 As an application example of the present invention, it can be applied to an inertial mass damping device of a building.
A…建物
1…鉛直荷重支持部材
2…横架材
3…復元部材
3a…天然ゴム系積層ゴム
3b…剛性可変装置
3b1…摩擦板
3b2…ピストンロッド
4…減衰部材
5…積載物
A ...
3b1… friction plate
3b2 ...
Claims (4)
前記建物を跨ぎ前記複数の鉛直荷重支持部材に架け渡される横架材と、
前記横架材と前記建物との間に介在する復元部材及び減衰部材と、
前記横架材で支持された積載物と、
を有することを特徴とする建物の慣性質量制振装置。 A plurality of vertical load supporting members capable of supporting only vertical loads installed around the building;
A horizontal member straddling the plurality of vertical load support members across the building,
A restoring member and a damping member interposed between the horizontal member and the building;
A load supported by the horizontal member;
An inertial mass damping device for a building characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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JP2009017688A JP2010174495A (en) | 2009-01-29 | 2009-01-29 | Inertia mass damper for building |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012103960A (en) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Toyota Home Kk | Residence maintenance system |
-
2009
- 2009-01-29 JP JP2009017688A patent/JP2010174495A/en not_active Withdrawn
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