JP2011102530A

JP2011102530A - 制振建物

Info

Publication number: JP2011102530A
Application number: JP2010137459A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamanaka; 昌之山中; Shokichi Gokan; 章吉後閑
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2011-05-26

Abstract

【課題】鉄道などの敷地を挟むように設けられた一対の構造物が構造体により連結されてなる建物に耐震性能を持たせる。
【解決手段】制振建物１０は、線路１を挟むように夫々設けられた、免震建物からなる固有周期の長い第１の構造物３０と、制振建物からなる固有周期の短い第２の構造物２０と、線路を跨いで、これら構造物２０、３０を結ぶように設けられ、第２の構造物２０と一体に構築された連結部４０と、第１の構造物３０と連結部４０との間に介装された制振ダンパー５０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄道などの敷地を挟むように構築された一対の構造物を連結してなる制振建物に関する。

従来より、建物の耐震性能を向上する方法として、複数の構造物を連結して各構造物の制振性を向上する制振構造が用いられている。このような制振構造として、例えば、特許文献１には、建物の上部に免震装置を介して上層階を設け、この上層階をマスダンパーとして利用することが記載されている。

特開平７―２５２９６７号公報

ところで、近年、鉄道の駅の両側部に建物を構築し、これら建物を構造体により連結することが行われている。このような建物の耐震性能を向上するべく、例えば、特許文献１記載の制振構造を建物に適用することが考えられるが、この制振構造は単体の建物に適用することを前提としているため、建物を連結した場合には適用することができない。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、鉄道などの敷地や他の構造物を挟むように設けられた一対の構造物が構造体により連結されてなる建物に耐震性能を持たせることである。

本発明の制振建物は、所定の敷地又は他の構造物を挟むように夫々設けられた固有周期の異なる一対の構造物と、前記敷地又は他の構造物を跨ぎ、これら構造物を結ぶように設けられた連結部と、前記一対の構造物に生じた振動を制振する制振手段とを備えることを特徴とする。

上記の制振建物において、記連結部と前記一対の構造物のうち一方とは一体に構築され、前記連結部と他方の構造物とは構造的に縁切りされ、前記制振手段は、前記連結部と前記他方の構造物との間に介装された制振ダンパーからなるものであってもよい。

また、前記連結部と前記一対の構造物のうち一方とは構造的に縁切りされ、前記連結部と他方の構造物とは構造的に縁切りされ、前記制振手段は、前記連結部と前記一対の構造物との間に、夫々介装された制振ダンパーからなるものであってもよい。
また、前記連結部と前記一対の構造物とは一体に構築され、前記制振手段は、前記一対の構造物のうち一方に組み込まれた制振フレームからなるものであってもよい。

また、前記一対の構造物は、免震構造物と、制振構造物又は耐震構造物とにより構成されてもよい。
また、前記連結部の上に設けられた免震構造物を備えてもよい。

また、本発明の制震建物は、所定の敷地又は他の構造物を挟むように夫々設けられた固有周期の異なる第1及び第２の構造物と、前記敷地又は他の構造物を跨ぎ、前記第1構造物と前記第２構造物とを結ぶように設けられた連結部と、前記連結部の上に設けられた免震構造物であり、前記第１構造物とは構造的に縁切りされた第３構造物と、前記第１構造物と前記第３構造物及び前記連結部の少なくとも一方との間に介装された制振ダンパーとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、敷地や他の構造物を挟んで構築された一対の構造物を連結部により連結し、これら一対の構造物を制振する手段を設けることで、これら建物が連棟制振構造として機能する。これにより、これら構造物に耐震性を持たせることができる。

第１実施形態の制振建物の構成を示す図である。定点理論により制振建物の振動を抑えることができることを説明するための地震周期特性を示すグラフである。第２実施形態の制振建物の構成を示す図である。第３実施形態の制振建物の構成を示す図である。第４実施形態の制震建物の構成を示す図である。第５実施形態の制震建物の構成を示す図である。第６実施形態の制震建物の構成を示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の制振建物の第１実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態の制振建物１０の構成を示す図である。同図に示すように、本実施形態の制振建物１０は、鉄道の線路１を挟んで構築された第１の構造物３０及び第２の構造物２０と、鉄道の線路１を跨ぐように設けられ、第１の構造物３０及び第２の構造物２０を連結する連結部４０とにより構成される。

第１の構造物３０は、下部に例えば免震ゴムなどからなる免震層３１を備えた固有周期が比較的長い鉄骨造の建物であり、居住施設や商業施設などとして利用される。また、第２の構造物２０は、耐震壁などを設けることにより耐震性が向上された鉄筋コンクリート造の固有周期が比較的短い建物であり、居住施設や商業施設などとして利用される。

連結部４０は例えば、駅舎などとして利用される構造物であり、鉄骨造又は鉄筋コンクリート造の建物である。連結部４０は柱４１を介して所定の高さに支持されており、連結部４０の下部には鉄道の線路が図１における紙面に対して垂直方向に延びている。連結部４０は、第２の構造物２０と一体に構築され、剛結されている。

第１の構造物３０と連結部４０とは構造的に縁切りされており、エキスパンションジョイントにより接続されている。また、第１の構造物３０と連結部４０とを結ぶように、制振ダンパー５０が取り付けられている。このような制振ダンパー５０としては。後述する定点理論により決定された特性を有するものが用いられている。なお、制振ダンパー５０としては、オイルダンパー、摩擦ダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパー、履歴型ダンパー、又はこれらを組み合わせたものを用いることができる。

制振建物１０に地震動が作用すると、第２の構造物２０と連結部４０とは構造的に一体に構築されているため、第２の構造物２０及び連結部４０とは一体となって振動し、第１の構造物３０と連結部４０とは構造的に縁切りされているため、第１の構造物３０は第２の構造物２０及び連結部４０に対して独立して振動する。

この際、上記のように、第１の構造物３０と第２の構造物２０とは固有周期が大きく異なる。このため、第１の構造物３０と、第２の構造物２０及び連結部４０とは、異なる振動モードで振動することとなり、制振ダンパー５０により効率良く振動エネルギーを吸収することができる。これにより、第１の構造物３０と、第２の構造物２０及び連結部４０に生じる振動を抑えることができる。

図２は、定点理論により制振建物１０の振動を抑えることができることを説明するための地震周期特性を示すグラフである。同図に示すように、定点理論によれば、制振ダンパー５０の減衰係数にかかわらず、第１の構造物と、連結部と一体となった第２の構造物の伝達関数は所定の点（同図における点Ｐ及び点Ｑ）を必ず通過する。このため、２つの構造物を連結する制振ダンパーの減衰力を０とした（すなわち、互いに独立に振動可能とした）場合及び無限大とした（すなわち、２つの構造物を一体とした）場合における各構造物の伝達関数を求め、この関数の交点を求めることにより上記の所定の点Ｐ及び点Ｑにおける周期を求めることができる。そして、構造物２０、３０の伝達関数のピークにおける周期が、この求めた周期となるように制振ダンパー５０の減衰係数の大きさを調整することにより、これら構造物２０の振動を最小限に抑えることができる。ただし、実際には、構造物２０、３０の上記周期を求められた点Ｐ及び点Ｑの周期に完全に一致するように調整することは難しいので、求めた周期の近傍の値となるように調整すればよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、鉄道の線路１を挟むように構築された固有周期の異なる一対の構造物２０、３０により構成されており、これら構造物２０、３０は地震動が入力された際に異なる固有周期で振動するため、制振ダンパー５０により効率良く地震動のエネルギーを吸収することができる。このため、各構造物２０、３０に生じる振動を抑えることができる。

また、このように各構造物２０、３０の振動を押さえることができることにより、第１の構造物３０と連結部４０との間に地震力が入力された際にこれら構造物が衝突しないように設けるべき隙間を狭くすることができる。

なお、本実施形態では、第１の構造物３０と連結部４０との間に制振ダンパー５０を介装するものとしたが、これに限らず、第１の構造物３０と連結部４０とを一体に構築するとともに、第２の構造物２０と連結部４０とを構造的に縁切りしておき、これら第２の構造物２０と連結部４０の間に制振ダンパーを介装してもよい。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態の制振建物１１０を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の制振建物１１０も、鉄道の線路１を挟んで構築された第１の構造物３０及び第２の構造物２０と、鉄道の線路１を跨ぐように設けられ、第１の構造物３０及び第２の構造物２０を連結する連結部４０とにより構成される。

第１の構造物３０及び第２の構造物２０の構成は第１実施形態と同様である。また、第１実施形態と同様に、第１の構造物３０と連結部４０とは構造的に縁切りされており、エキスパンションジョイントにより接続され、第１の構造物３０と連結部４０とを結ぶように、制振ダンパー５０が取り付けられている。

また、本実施形態では、第２の構造物２０と連結部４０とも構造的に縁切りされており、エキスパンションジョイントにより接続され、第２の構造物２０と連結部４０とを結ぶように、制振ダンパー５１が取り付けられている。

かかる構成の制振建物１１０によっても、第１の構造物３０と第２の構造物２０とは固有周期が大きく異なる。このため、第１の構造物３０と、第２の構造物２０及び連結部４０とは、異なる振動モードで振動することとなり、制振ダンパー５０、５１により効率良く振動エネルギーを吸収することができる。これにより、第１の構造物３０と、第２の構造物２０、連結部４０に生じる振動を抑えることができる。

＜第３実施形態＞
図４は、本発明の第３実施形態の制振建物２１０を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の制振建物２１０も、鉄道の線路１を挟んで構築された第１の構造物３０及び第２の構造物２２０と、鉄道の線路１を跨ぐように設けられ、第１の構造物３０及び第２の構造物２２０を連結する連結部４０とにより構成される。

本実施形態における第２の構造物２２０は、耐震壁などを設けることにより耐震性が向上された鉄筋コンクリート造の固有周期が比較的に短い建物であり、内部にブレーキダンパー等の減衰機構を含む制振フレーム２２１が組み込まれている。
第１実施形態と同様に、連結部４０は第２の構造物１２０と一体に剛結されている。また、本実施形態では、連結部４０は第１の構造物３０と一体に構築され、剛結されている。

かかる構成の制振建物２１０によれば、第１の構造物３０と第２の構造物２２０とは固有周期が大きく異なるため、第１の構造物３０と、第２の構造物２２０及び連結部４０とは、異なる振動モードで振動する。この際、第１の構造物３０と連結部４０とは一体に剛結されており、また、第２の構造物２２０と連結部４０とは一体に剛結されているため、第１の構造物３０に生じた振動が連結部４０を介して第２の構造物２２０へと伝達される。このため、第１実施形態と同様に、異なる振動モードの振動が制振フレームの減衰機構に作用することとなり、減衰機構により効率良く振動エネルギーを吸収することができる。これにより、第１の構造物３０と、第２の構造物２２０及び連結部４０に生じる振動を抑えることができる。

＜第４実施形態＞
図５は、本発明の第４実施形態の制振建物３１０を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の制振建物３１０は、鉄道の線路１を挟んで構築された第１の構造物３３０及び第２の構造物２０と、鉄道の線路１を跨ぐように設けられ、第１の構造物３３０及び第２の構造物２０を連結する連結部４０と、連結部４０の上に設けられた第３の構造物６０とにより構成される。連結部４０は、第２の構造物２０と一体に構築され、剛結されている。

第１の構造物３３０は、固有周期が比較的長い鉄骨造の建物であり、居住施設や商業施設などとして利用される。第３の構造物６０は、下部に例えば免震ゴムなどからなる免震層６１を備えた固有周期が比較的長い鉄骨造の建物であり、居住施設や商業施設などとして利用される。第１の構造物３３０は、連結部４０の上側まで延びており、その上部は、第３の構造物６０とは構造的に縁切りされ、エキスパンションジョイントにより接続されている。また、第１の構造物３３０の上部と第３の構造物６０とを結ぶように、制振ダンパー５２が取り付けられている。

かかる構成の制振建物３１０によっても、第１の構造物３３０と第３の構造物６０とは固有周期が大きく異なる。このため、第１の構造物３３０と第３の構造物６０と連結部４０とは、異なる振動モードで振動することとなり、制振ダンパー５０、５２により効率良く振動エネルギーを吸収することができる。これにより、第１の構造物３３０と第３の構造物６０と連結部４０とに生じる振動を抑えることができる。また、第１の構造物３３０と第２の構造物２０とが連結部４０の両側に設けられていない場合と比して、連結部４０の変形を抑制できる。さらに、連結部４０の上側の空間を有効利用できる。

＜第５実施形態＞
図６は、本発明の第５実施形態の制振建物４１０を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の制振建物４１０は、鉄道の線路１を挟んで構築された第１の構造物４３０及び第２の構造物２０と、鉄道の線路１を跨ぐように設けられ、第１の構造物４３０及び第２の構造物２０を連結する連結部４０と、連結部４０及び第１の構造物４３０の上に設けられた第３の構造物４６０とにより構成される。連結部４０は、第２の構造物２０と一体に構築され、剛結されている。

第１の構造物４３０は、固有周期が比較的長い鉄骨造の建物であり、居住施設や商業施設などとして利用される。また、第１の構造物４３０は、連結部４０と同じ高さの構造物であり、これらの上に第３の構造物４６０が設けられている。第３の構造物４６０は、下部に例えば免震ゴムなどからなる免震層４６１を備えた固有周期が比較的長い鉄骨造の建物であり、居住施設や商業施設などとして利用される。なお、第３の構造物４６０を、第２の構造物２０の上まで延長し、第１の構造物４３０と連結部４０と第２の構造物２０との上に設けられるように構成してもよい。

かかる構成の制振建物４１０によっても、第１の構造物４３０と第２の構造物２０とは固有周期が大きく異なる。このため、第１の構造物４３０と第２の構造物２０と連結部４０とは、異なる振動モードで振動することとなり、制振ダンパー５０により効率良く振動エネルギーを吸収することができる。これにより、第１の構造物４３０と第２の構造物２０と連結部４０とに生じる振動を抑えることができる。また、第１の構造物４３０と第２の構造物２０とが連結部４０の両側に設けられていない場合と比して、連結部４０の変形を抑制できる。さらに、連結部４０の上側の空間を有効利用できる。

＜第６実施形態＞
図７は、本発明の第６実施形態の制振建物５１０を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の制振建物５１０は、鉄道の線路１を挟んで構築された第１の構造物３３０及び第２の構造物２０と、鉄道の線路１を跨ぐように設けられ、第１の構造物３３０及び第２の構造物２０を連結する連結部４０と、連結部４０の上に設けられた第３の構造物６０とにより構成される。連結部４０は、第１の構造物３３０及び第２の構造物２０と一体に構築され、剛結されている。

第１の構造物３３０の上部は、第３の構造物６０とは構造的に縁切りされており、エキスパンションジョイントにより接続されている。また、第１の構造物３３０の上部と第３の構造物６０とを結ぶように、制振ダンパー５２が取り付けられている。なお、第１の構造物３３０の下部と連結部４０とは一体に構築され、剛結されている。

かかる構成の制振建物５１０によっても、第１の構造物３３０と第３の構造物６０とは固有周期が大きく異なる。このため、第１の構造物３３０と第３の構造物６０と連結部４０とは、異なる振動モードで振動することとなり、制振ダンパー５２により効率良く振動エネルギーを吸収することができる。これにより、第１の構造物３３０と第３の構造物６０と連結部４０とに生じる振動を抑えることができる。また、第１の構造物３３０と第２の構造物２０とが連結部４０の両側に設けられていない場合と比して、連結部４０の変形を抑制できる。さらに、連結部４０の上側の空間を有効利用できる。

なお、上記の各実施形態では、第１の構造物を免震建物又は非免震建物により構成したが、これに限らず、制振建物により構成してもよいし、また、第２の構造物を制振建物により構成したが、これに限らず、耐震建物により構成してもよい。さらに、第２の構造物は必ずしも建物とする必要はなく、耐震壁などの構造物により構成してもよい。
この際、第１の構造物と第２の構造物の固有周期が異なるようにする必要がある。

また、上記の各実施形態では、連結部４０は柱４１により支持されるものとしたが、これに限らず、連結部４０の上部にアーチ構造を構築し、これと一体に構築することで、柱４１を省略してもよい。

また、上記の各実施形態では、線路を挟んで第１の構造物と第２の構造体を構築する場合について説明したが、これに限らず、道路や河川、他の構造物などを挟んで第１の構造物と第２の構造体を構築する場合にも本発明を適用できる。

１線路
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０制振建物
２０、１２０、２２０第２の構造物
３０、３３０、４３０第１の構造物
３１免震層
４０連結部
４１柱
５０、５１、５２制振ダンパー
２２１制振フレーム
６０、４６０第３の構造物

Claims

所定の敷地又は他の構造物を挟むように夫々設けられた固有周期の異なる一対の構造物と、前記敷地又は他の構造物を跨ぎ、これら構造物を結ぶように設けられた連結部と、前記一対の構造物に生じた振動を制振する制振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、
前記連結部と前記一対の構造物のうち一方とは一体に構築され、
前記連結部と他方の構造物とは構造的に縁切りされ、
前記制振手段は、前記連結部と前記他方の構造物との間に介装された制振ダンパーからな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、
前記連結部と前記一対の構造物のうち一方とは構造的に縁切りされ、
前記連結部と他方の構造物とは構造的に縁切りされ、
前記制振手段は、前記連結部と前記一対の構造物との間に、夫々介装された制振ダンパーからな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、
前記連結部と前記一対の構造物とは一体に構築され、
前記制振手段は、前記一対の構造物のうち一方に組み込まれた制振フレームからなることを特徴とする制振建物。
請求項１から４のうち何れか１項に記載の制振建物であって、
前記一対の構造物は、免震構造物と、制振構造物又は耐震構造物とにより構成されることを特徴とする制振建物。
請求項１から５のうち何れか１項に記載の制震建物であって、
前記連結部の上に設けられた免震構造物を備えることを特徴とする制震建物。
所定の敷地又は他の構造物を挟むように夫々設けられた固有周期の異なる第1及び第２の構造物と、
前記敷地又は他の構造物を跨ぎ、前記第１の構造物と前記第２の構造物とを結ぶように設けられた連結部と、
前記連結部の上に設けられた免震構造物であり、前記第１構造物とは構造的に縁切りされた第３構造物と、
前記第１構造物と前記第３構造物及び前記連結部の少なくとも一方との間に介装された制振ダンパーとを備えることを特徴とする制振建物。