JP2015071923A - Floor vibration control system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の床部に生じる上下振動を低減する床制振システムに関する。 The present invention relates to a floor damping system that reduces vertical vibrations generated on a floor of a building.
近年、建物の床部に生じる上下振動をTMD(Tuned Mass Damper)によって低減する技術が用いられている。TMDは、弾性体と、この弾性体を介して振動低減対象物に支持された付加質量体と、この付加質量体に減衰を付与する減衰手段とを有して振動系を構成し、振動低減対象物の上下方向の固有振動数にTMDの振動系を同調させることによって、振動低減対象物に入力された上下振動エネルギーを付加質量体の運動エネルギーに変換して吸収し、振動低減対象物の振動を低減する。例えば、特許文献1には、圧縮コイルバネ、付加質量体、及び減衰手段を備えたTMDを構造床上に設置した床制振システムが開示されている。 In recent years, a technique for reducing vertical vibration generated on a floor of a building by TMD (Tuned Mass Damper) has been used. The TMD includes an elastic body, an additional mass body supported by the vibration reduction object via the elastic body, and a damping means for imparting damping to the additional mass body to constitute a vibration system, thereby reducing vibration. By tuning the TMD vibration system to the natural frequency in the vertical direction of the object, the vertical vibration energy input to the vibration reduction object is converted and absorbed into the kinetic energy of the additional mass body, and the vibration reduction object Reduce vibration. For example, Patent Literature 1 discloses a floor damping system in which a TMD including a compression coil spring, an additional mass body, and damping means is installed on a structural floor.
建物を構成する大梁や小梁は、接合部やスラブを介して繋がっており(以下、基礎、柱、梁、床等の建物を構成する複数の構造部材群の総称を「架構」とする)、梁が単体で揺れることはなく、架構として複数の部材が連成して振動する。連成の及ぶ範囲は、振動源の特性によって異なり、歩行振動の場合は4本の柱に囲まれたスラブ1層程度に留まるが、入力振動を地震動とした場合、この地震動は、建物の基礎、柱、梁、床の順に伝搬され、柱の軸伸縮モードや各階の床の固有振動数が連成したモードなど、上下方向に複数の卓越ピークが発生することが考えられ、振動低減対象となる床部には、さまざまな振動数に卓越ピークを有する振動が発生することになる。したがって、振動数帯域に渡って振動加速度のピーク値を複数有する地震動等による上下振動が床部に生じている場合、このような床部に特許文献1のTMDを設置しても十分な振動低減効果を得ることができない。 Large beams and small beams that make up a building are connected via joints and slabs (hereinafter, the generic name of a plurality of structural members that make up a building, such as foundations, columns, beams, and floors) The beam does not sway by itself, and a plurality of members are coupled and vibrated as a frame. The range of coupling varies depending on the characteristics of the vibration source. In the case of walking vibration, it is limited to about one slab surrounded by four columns. However, if the input vibration is assumed to be ground motion, this ground motion is the basis of the building. , Pillars, beams, and floor are propagated in this order, and multiple dominant peaks may occur in the vertical direction, such as the axial expansion / contraction mode of the pillars and the mode in which the natural frequencies of the floors of each floor are coupled. The resulting floor will generate vibrations with prominent peaks at various frequencies. Therefore, when vertical vibration due to earthquake motion or the like having a plurality of vibration acceleration peak values over the frequency band is generated in the floor portion, sufficient vibration reduction can be achieved even if the TMD of Patent Document 1 is installed on such a floor portion. The effect cannot be obtained.
本発明は係る事実を考慮し、床部に生じる振動数帯域の上下振動に対して振動低減効果を発揮することを課題とする。 This invention considers the fact which concerns, and makes it a subject to exhibit a vibration reduction effect with respect to the vertical vibration of the frequency band which arises in a floor part.
第1態様の発明は、建物の床部へ振動を伝達する振動伝達経路を構成する複数の構造部材に取り付けられ、前記建物の有する架構内でそれぞれの前記構造部材が卓越する上下方向の固有振動数に同調するTMDを有する床制振システムである。 The first aspect of the invention is a natural vibration in the vertical direction that is attached to a plurality of structural members constituting a vibration transmission path for transmitting vibrations to the floor of the building, and each of the structural members is dominant in the frame of the building. A floor damping system with a TMD that tunes to the number.
第1態様の発明では、複数の構造部材に、取り付けられる構造部材の上下方向の固有振動数に同調するTMDをそれぞれ取り付けることにより、床部に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化を図り、床部に生じる振動数帯域の上下振動に対して振動低減効果を発揮することができる。 In the invention of the first aspect, by attaching TMD synchronized with the natural frequency in the vertical direction of the structural member to be attached to each of the structural members, the acceleration peak value of the vertical vibration generated in the floor is smoothed. A vibration reduction effect can be exhibited against vertical vibrations in the frequency band generated in the floor.
これにより、1つの構造部材にのみ、この構造部材の上下方向の固有振動数に同調するTMDを取り付けた場合に比べて、床部に生じる上下振動に対して大きな振動低減効果を発揮することができる。 Thereby, compared with the case where TMD which synchronizes with the natural frequency of the up-and-down direction of this structural member is attached to only one structural member, a large vibration reduction effect can be exhibited with respect to the vertical vibration generated in the floor portion. it can.
また、建物の床部に生じる上下振動の増幅要因が複数の構造部材(例えば、床部を支持する複数の梁)にある場合、これらの構造部材の上下振動が合わさった、複数の振動数(増幅要因となる構造部材の各固有振動数)に加速度ピーク値を持つ上下振動が床部に生じるが、第1態様の床制振システムでは、床部に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化を図ることにより、この床部に生じる振動数帯域の上下振動に対して振動低減効果を発揮することができる。 In addition, when a plurality of structural members (for example, a plurality of beams that support the floor) have amplification factors of the vertical vibration generated in the floor of the building, a plurality of frequencies ( Vertical vibrations having an acceleration peak value at each natural frequency of the structural member that becomes an amplification factor) are generated in the floor. In the floor damping system of the first aspect, the acceleration peak value of the vertical vibration generated in the floor is smoothed. Therefore, it is possible to exert a vibration reduction effect against the vertical vibration in the frequency band generated in the floor portion.
さらに、上下動加速度入力が問題となる直下型の地震動では、2.5〜12.5Hz程度の短周期領域が卓越することが多いが、卓越振動数は地震動によって変動する。このような地震動により入力振動の卓越振動数がTMDの共振振動数とずれた場合においても、第1態様の床制振システムでは、床部に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化を図ることにより入力振動の卓越振動数のずれに対するロバスト性を発揮し、この床部に生じる上下振動に対して振動低減効果を発揮することができる。 Furthermore, in a direct type earthquake motion in which vertical motion acceleration input is a problem, a short period region of about 2.5 to 12.5 Hz is often dominant, but the dominant frequency varies with the earthquake motion. Even when the dominant frequency of the input vibration deviates from the TMD resonance frequency due to such a ground motion, the floor damping system of the first aspect smoothes the acceleration peak value of the vertical vibration generated in the floor portion. Thus, the robustness against the deviation of the dominant frequency of the input vibration can be exhibited, and the vibration reduction effect can be exhibited against the vertical vibration generated in the floor portion.
第2態様の発明は、第1態様の床制振システムにおいて、1つの前記構造部材に、共振振動数の異なる複数の前記TMDが取り付けられている。 According to the second aspect of the invention, in the floor damping system of the first aspect, a plurality of the TMDs having different resonance frequencies are attached to one structural member.
第2態様の発明では、1つの構造部材に共振振動数の異なる複数のTMDを取り付けることにより、構造部材の剛性などの値の設計誤差、床部の積載荷重変動、設計時の解析誤差等の要因により、構造部材の上下方向の固有振動数とTMDの共振振動数がずれた場合においても、構造部材の上下方向の固有振動数のずれに対するロバスト性を向上させることができ、また、床部に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化をより図ることができる。これにより、床部に生じる上下振動に対して、より大きな振動低減効果を発揮することができる。 In the second aspect of the invention, by attaching a plurality of TMDs having different resonance frequencies to one structural member, design errors in values such as the rigidity of the structural member, floor load load fluctuations, analysis errors during design, etc. Even if the natural frequency in the vertical direction of the structural member and the resonant frequency of TMD shift due to factors, the robustness against the shift in the natural frequency in the vertical direction of the structural member can be improved. It is possible to further smooth the acceleration peak value of the vertical vibration generated in the above. Thereby, a larger vibration reduction effect can be exhibited with respect to the vertical vibration generated in the floor portion.
なお、第2態様の発明において、1つの構造部材に取り付けるTMDは複数であれば幾つでもよい。また、1つの構造部材に複数のTMDを取り付ける場合、TMDの共振振動数は、全て同じにしてもよいし、全て異ならせてもよいし、幾つかを同じにして残りを異ならせてもよい。1つの構造部材に、共振振動数の異なる複数のTMDを取り付け、各TMDが、取り付けられた構造部材の上下方向の固有振動数に同調するようにすれば、TMDが取り付けられた構造部材の上下方向の固有振動数のずれに対するロバスト性を向上させることができ、また、床部に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化をより図ることができる。これにより、床部に生じる上下振動に対して、より大きな振動低減効果を発揮することができる。 In the second aspect of the invention, any number of TMDs may be attached to one structural member as long as it is plural. In addition, when a plurality of TMDs are attached to one structural member, the resonance frequencies of the TMDs may all be the same, all may be different, or some may be the same and the rest may be different. . If a plurality of TMDs having different resonance frequencies are attached to one structural member and each TMD is synchronized with the natural frequency in the vertical direction of the attached structural member, the upper and lower sides of the structural member to which the TMD is attached Robustness against the deviation of the natural frequency in the direction can be improved, and the acceleration peak value of the vertical vibration generated in the floor can be further smoothed. Thereby, a larger vibration reduction effect can be exhibited with respect to the vertical vibration generated in the floor portion.
第3態様の発明は、第1又は第2態様の床制振システムにおいて、TMDを配置していない状態の前記建物に対して振動解析を行い、前記振動伝達経路への入力振動に対する上下方向加速度の増幅率が最大の前記構造部材から順に前記TMDの取り付け対象部材にする。 The invention of the third aspect is the floor damping system of the first or second aspect, wherein vibration analysis is performed on the building in which no TMD is arranged, and vertical acceleration with respect to input vibration to the vibration transmission path. The TMD mounting target members are sequentially arranged from the structural member having the largest gain.
第3態様の発明では、固有値解析によって選定された、TMDの取り付け対象部材(構造部材)にTMDを取り付けることにより、少ない数のTMDで第1及び第2態様の効果を効果的に得ることができる。 In the invention of the third aspect, by attaching the TMD to the TMD attachment target member (structural member) selected by the eigenvalue analysis, the effects of the first and second aspects can be effectively obtained with a small number of TMDs. it can.
本発明は上記構成としたので、床部に生じる振動数帯域の上下振動に対して振動低減効果を発揮することができる。 Since the present invention has the above-described configuration, it is possible to exhibit a vibration reduction effect against vertical vibrations in the frequency band generated in the floor.
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の実施形態に係る床制振システムについて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a floor vibration damping system according to an embodiment of the present invention will be described.
図1の平面図には、建物12の有する、鋼製の柱14A、14B、14C、14D、鋼製の大梁16A、16B、16C、16D、及び鉄筋コンクリート製の床部18が示されている。本実施形態では、平面視にて、4つの柱14A、14B、14C、14Dと、4つの大梁16A、16B、16C、16Dによって囲まれた床部18を振動評価対象とし、建物12に地震力が作用した際に床部18の略中央に位置する振動評価点Pの振動を低減する床制振システム10について説明する。
The plan view of FIG. 1 shows
大梁16A、16B、16C、16Dは、隣り合って配置された柱14Aと柱14B、柱14Bと柱14C、柱14Cと柱14D、柱14Dと柱14Aの間に架設されており、床部18は、大梁16A、16B、16C、16Dと、大梁16Aと大梁16Cの間に架設された3つの鋼製の小梁20A、20B、20Cの上に設けられて、これらの大梁16A、16B、16C、16Dと、小梁20A、20B、20Cに支持されている。
The
床制振システム10は、建物12の床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する複数の構造部材としての大梁16Cと小梁20Bに取り付けられたTMD(Tuned Mass Damper)22、24を有して構成されている。すなわち、振動伝達経路を構成する構造部材のうちの2つ以上の構造部材のそれぞれにTMDが取り付けられている。
The
本実施形態は、床制振システム10の低減対象の振動を地震動としているので、振動伝達経路への入力振動は、建物12を支持する地盤の地震時の地盤振動となり、振動伝達経路は、建物12の基礎から床部18へ入力振動が伝搬する経路中に存在する、建物12の基礎、柱、梁、床等によって構成される。
In this embodiment, since the vibration to be reduced of the
TMDは、弾性体と、この弾性体を介して振動低減対象部材(本実施形態では、構造部材)に支持された付加質量体と、この付加質量体に減衰を付与する減衰手段とを有して振動系を構成し、この振動系を振動低減対象部材の上下方向の固有振動数に同調させることによって、振動低減対象部材に入力された上下振動エネルギーを付加質量体の運動エネルギーに変換して吸収する動吸振器である。 The TMD includes an elastic body, an additional mass body supported by a vibration reduction target member (structural member in the present embodiment) via the elastic body, and a damping unit that imparts damping to the additional mass body. By constructing a vibration system and synchronizing this vibration system with the natural frequency in the vertical direction of the vibration reduction target member, the vertical vibration energy input to the vibration reduction target member is converted into the kinetic energy of the additional mass body. It is a dynamic vibration absorber to absorb.
TMDの振動数fTMDは、振動低減対象モードの振動数fに対して、fTMD=f/(1+μ)とした場合が最適同調となる(μは、振動低減対象モードの有効質量Mに対するTMDの質量MTMDの割合(μ=MTMD/M)を示している)。また、最適減衰は、3μ/8(1+μ)の平方根の値となる。これらの最適同調式及び最適減衰式に基づいて、TMDの重量、最適同調及び最適減衰を定めている。 The frequency f TMD of the TMD is optimally tuned when the frequency f of the vibration reduction target mode is f TMD = f / (1 + μ) (μ is the TMD with respect to the effective mass M of the vibration reduction target mode. Mass M TMD ratio (μ = M TMD / M). The optimum attenuation is a square root value of 3 μ / 8 (1 + μ). Based on these optimum tuning formula and optimum damping formula, the weight of TMD, optimum tuning and optimum damping are determined.
図1に示すように、TMD22は、大梁16Cに2つ取り付けられている。TMD22は、大梁16Cの梁長方向中央部付近における大梁16Cの側方に、大梁16Cの下面から下方へはみ出さずに天井懐に収容されるようにして配置されている。また、TMD22の付加質量体の重さを1tonとし、上記の最適同調式及び最適減衰式に基づいて、この付加質量体に付与する減衰の減衰定数を0.05としている。さらに、TMD22の共振振動数を、大梁16Cが卓越する(大梁の振動が主体の架構振動)上下方向の1次固有振動数と同じ3.9Hzとしている。すなわち、大梁16Cには、1tonの付加質量体を備え、減衰定数が0.05、共振振動数が3.9HzのTMD22が2つ取り付けられている。なお、TMD22の共振振動数は、大梁16Cが卓越する上下方向の1次固有振動数に同調する振動数であればよい。
As shown in FIG. 1, two
TMD24は、小梁20Bに2つ取り付けられている。TMD24は、小梁20Bの梁長方向中央部付近における小梁20Bの側方に、小梁20Bの下面から下方へはみ出さずに天井懐に収容されるようにして配置されている。TMD24の付加質量体の重さを1tonとし、上記の最適同調式及び最適減衰式に基づいて、この付加質量体に付与する減衰の減衰定数を0.05としている。さらに、TMD24の共振振動数を、小梁20Bが卓越する(小梁の振動が主体の架構振動)上下方向の1次固有振動数と同じ8.5Hzとしている。すなわち、小梁20Bには、1tonの付加質量体を備え、減衰定数が0.05、共振振動数が8.5HzのTMD24が2つ取り付けられている。なお、TMD24の共振振動数は、小梁20Bが卓越する上下方向の1次固有振動数に同調する振動数であればよい。
Two
すなわち、床制振システム10では、複数の構造部材に、複数のTMDが取り付けられており、各TMDが、建物12の有する架構内でそれぞれの構造部材が卓越する上下方向の固有振動数に同調する。なお、本実施形態の説明において、「架構」とは、基礎、柱、梁、床等の建物12を構成する複数の構造部材群の総称を意味する。
That is, in the
TMD22、24は、取り付けられる構造部材(大梁16C、小梁20B)に発生する振動をTMD22、24に確実に伝達される方法によって、この構造部材に取り付けられていればよい。例えば、図2の側面図、及び図3の平面図に示すようにして、TMDを構造部材に取り付けてもよい。図2及び図3には、TMD設置用支持梁26A、26Bを小梁20Aと小梁20Bとの間、及び小梁20Bと小梁20Cとの間に架設し、TMD24が備えられた架台28をTMD設置用支持梁26AとTMD設置用支持梁26Bの間に架設することによって、小梁20Bに2つのTMD24がそれぞれ取り付けられている様子が描かれている。
The TMDs 22 and 24 may be attached to the structural members by a method in which vibration generated in the attached structural members (
TMD24は、架台28上に設置された弾性体としてのバネ30と、バネ30を介して架台28上に弾性支持された付加質量体としての錘32と、架台28上に設置され錘32に減衰を付与するオイルダンパー34と、架台28上に設置され錘32の上下移動高さを規定するストッパー部材36とを有して構成されている。なお、TMD22も、TMD24と同じ構成になっている。
The
TMD22、24は、どのような大きさのものを用いてもよいが、TMD24のように、天井懐に収容できる大きさのTMDを、必要とする付加質量体の重さをトータルで確保できる数だけ構造部材に取り付けるのが好ましい。TMDをコンパクトにすれば、振動低減に対する要求性能に応じて適切な位置に複数のTMDを配置することができ、室内プランに大きな制約を与えずにTMDを配置することができる。
The TMDs 22 and 24 may be of any size, but like the
図1に示す床制振システム10は、例えば、次に示す方法によって構築する。
The
まず、TMDを配置していない状態の建物12に対して検討対象入力振動に対する振動解析を行い、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材のそれぞれ(以下、「応答評価点」とする)に対して、入力振動(地盤振動)に対する上下方向加速度応答値を求める。この上下方向加速度応答値が応答加速度許容値(目標値)を上回る場合は、TMDの取り付け対象部材選定の検討を行う。
First, a vibration analysis for the input vibration to be examined is performed on the
TMDを配置していない状態の建物12に対して振動解析を行い、入力振動(地盤振動)に対する振動評価点Pの上下方向加速度の振動数ごとの増幅率(以下、「加速度増幅率」とする)を求める。そして、加速度増幅率が1番目に大きい振動数と、加速度増幅率が2番目に大きい振動数をTMDの対象振動数とする。次に、TMDを配置していない状態の建物12に対して固有値解析を行い、TMDの対象振動数ごとに、建物12の構成部材を立体的に評価した連成モード形状において最もよく揺れる構造部材をTMDの取り付け対象部材(以下、「取り付け対象部材」とする)とする。
Vibration analysis is performed on the
なお、TMDの取り付け対象部材選定方法として、各応答評価点における加速度増幅率を求め、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材のうち、加速度増幅率が1番目に大きい構造部材と、加速度増幅率が2番目に大きい構造部材をTMDの取り付け対象部材としてもよい。
As a method for selecting the TMD attachment target member, the acceleration amplification factor at each response evaluation point is obtained, and the acceleration amplification factor is the first among the structural members constituting the vibration transmission path for transmitting the vertical vibration to the
次に、各取り付け対象部材に生じる上下方向加速度を低減するようにTMDのパラメータ(TMDの共振振動数、付加質量体の重さ、TMDの減衰定数、TMD(付加質量体)の数、TMD(付加質量体)の配置)を設定し、パラメータを設定したTMDを取り付け対象部材に取り付けた状態の建物12に対して振動解析を行い、床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果を確認する。
Next, TMD parameters (TMD resonance frequency, weight of additional mass, TMD damping constant, number of TMD (additional mass), TMD (TMD) are set so as to reduce the vertical acceleration generated in each attachment target member. The effect of reducing vertical acceleration at the vibration evaluation point P of the
次に、床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果が目標をクリアしていれば、このときのTMDのパラメータを床制振システム10のTMDのパラメータとする。床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果が目標をクリアしていなければ、加速度増幅率が3番目に大きい構造部材を取り付け対象部材に加え、この取り付け対象部材に生じる上下方向加速度を低減するようにTMDのパラメータを設定し、パラメータを設定したTMDを取り付け対象部材に取り付けた状態(加速度増幅率が1番目、2番目、3番目の構造部材にTMDを取り付けた状態)の建物12に対して振動解析を行い、床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果を確認する。
Next, if the vertical acceleration reduction effect at the vibration evaluation point P of the
次に、床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果が目標をクリアしていれば、このときのTMDのパラメータを床制振システム10のTMDのパラメータとする。床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果が目標をクリアしていなければ、目標をクリアするまで、これまで説明した工程(取り付け対象部材の追加、追加した取り付け対象部材に取り付けられるTMDのパラメータの設定、及び振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果の確認)を繰り返す。
Next, if the vertical acceleration reduction effect at the vibration evaluation point P of the
すなわち、床制振システム10の構築は、建物12に対して固有値解析を行い、入力振動に対する加速度増幅率が最大の構造部材から順にTMDの取り付け対象部材にすることによって行う。なお、取り付け対象部材に取り付けるTMDは、取り付け対象部材の振動モードのピーク点に配置するように取り付けるのが好ましいが、この位置に配置できない場合には、取り付け対象部材の振動モードのピーク点付近に配置するように取り付けてもよい。また、取り付け対象部材へのTMDの設置が困難な場合には、その取り付け対象部材にTMDを設置せずに、次に加速度増幅率が大きい構造部材を取り付け対象部材としてもよい。
That is, the floor
本実施形態の例では、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材に対して求めた上下方向加速度応答値のうち、柱14Aの脚部が最も小さい値である227.1galとなり、小梁20Bの中央部が1番目に大きい値である1298.3galとなり(柱14Aの脚部の上下方向加速度応答値の約5.7倍)、大梁16Cの中央部が2番目に大きい値である483.7galとなった(柱14Aの脚部の上下方向加速度応答値の約2.1倍)ので、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材のうち、加速度増幅率が1番目に大きい構造部材を小梁20Bとし、2番目に大きい構造部材を大梁16Cとして、この2つの構造部材(小梁20B、大梁16C)を取り付け対象部材とした。
In the example of the present embodiment, the leg portion of the
次に、小梁20Bと大梁16Cの上下方向加速度を低減するようにTMD24のパラメータ(付加質量体重量1ton、減衰定数0.05、共振振動数8.5Hz)と、TMD22のパラメータ(付加質量体重量1ton、減衰定数0.05、共振振動数3.9Hz)を設定し、図1に示すように配置した。
Next, TMD24 parameters (additional mass weight 1 ton, damping constant 0.05, resonance frequency 8.5 Hz) and TMD22 parameters (additional mass body) are set so as to reduce the vertical acceleration of the
そして、床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果を確認した結果、図4のグラフに示すように、床部18の振動評価点Pにおける上下方向加速度の低減効果が目標を達成したので、TMD22、24のパラメータに決定し、床制振システム10を構築している。
Then, as a result of confirming the effect of reducing the vertical acceleration at the vibration evaluation point P of the
図4は、振動解析によって求めた、測定時間(横軸)に対する床部18の振動評価点Pにおける上下動加速度応答(縦軸)の値38、40を示したものであり、値40は、TMDを建物12の構造部材に取り付けていない状態での上下動加速度応答の値を示し、値38は、TMD22を大梁16Cに取り付け、TMD24を小梁20Bに取り付けた状態での上下動加速度応答の値を示している。図4から、TMD22、24を取り付けることにより上下動加速度応答を最大で30%程度低減できていることがわかる。
FIG. 4 shows the
次に、本発明の実施形態に係る床制振システムの作用と効果について説明する。 Next, the operation and effect of the floor vibration damping system according to the embodiment of the present invention will be described.
本実施形態の床制振システム10では、図1に示すように、複数の構造部材(大梁16C、小梁20B)に、取り付けられる構造部材の上下方向の固有振動数に同調するTMD22、24をそれぞれ取り付けることにより、床部18に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化を図り、床部18に生じる振動数帯域の上下振動に対して振動低減効果を発揮することができ、地震時に発生する振動を低減することで床部18上に設置された機器等の故障・損傷を回避できる。
In the floor
入力振動が地震動である場合、卓越振動数は地震動によって変動するが、検討対象地震動以外の地震動に対しても、1つの構造部材にのみ、この構造部材の上下方向の固有振動数に同調するTMDを取り付けた場合に比べて、複数の構造部材に振動数の異なるTMDを設置して架構の振動ピーク値を平準化する事で、床部18に生じる上下振動に対して大きな振動低減効果を発揮することができる。
When the input vibration is a seismic motion, the dominant frequency varies depending on the seismic motion, but TMD that synchronizes with the natural frequency in the vertical direction of this structural member only for one structural member for seismic motion other than the subject seismic motion. Compared with the case of installing TMD, TMDs with different frequencies are installed in a plurality of structural members, and the vibration peak value of the frame is leveled, thereby showing a significant vibration reduction effect against the vertical vibration generated in the
また、建物12の床部18に生じる上下振動の増幅要因が複数の構造部材(例えば、床部18を支持する複数の梁)にある場合、これらの構造部材の上下振動が合わさった、複数の振動数(増幅要因となる構造部材の各固有振動数)に加速度ピーク値を持つ上下振動が床部18に生じるが、本実施形態の床制振システム10では、床部18に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化を図ることにより、この床部18に生じる振動数帯域の上下振動に対して振動低減効果を発揮することができる。
In addition, when there are a plurality of structural members (for example, a plurality of beams that support the floor portion 18) that cause amplification of the vertical vibration generated in the
特に、大スパン梁によって支持された床面積の大きい床部の場合、この床部を支持する複数の構造部材が、床部に生じる上下振動の増幅要因となり、複数の振動数に加速度ピーク値を持つ上下振動がこの床部に生じるので、有効である。 In particular, in the case of a floor portion having a large floor area supported by a large span beam, a plurality of structural members that support the floor portion become an amplification factor of vertical vibration generated in the floor portion, and acceleration peak values are set for a plurality of frequencies. This is effective because the vertical vibration it has occurs in this floor.
さらに、構造部材の剛性などの値の設計誤差、床部18の積載荷重変動、設計時の解析誤差等の要因により、構造部材の上下方向の固有振動数と、この構造部材に取り付けられたTMDの共振振動数がずれた場合においても、本実施形態の床制振システム10では、床部18に生じる上下振動の加速度ピーク値の平滑化を図ることにより、構造部材の上下方向の固有振動数のずれに対するロバスト性を発揮し、この床部18に生じる上下振動に対して振動低減効果を発揮することができる。例えば、図5のグラフに示すように、構造部材にTMDが取り付けられていない状態で、床部18に値42の振動が発生する場合、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材のうちの1つの構造部材に1つのTMDを取り付けると、同床部18における振動評価曲線は、値42のときと同じ入力振動において値44のような振動低減効果が得られる。これに対して、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材のそれぞれに、共振振動数の異なる複数のTMDを取り付けると、値42のときと同じ入力振動において値46のような高い振動低減効果が得られる。
Furthermore, due to factors such as design errors in values such as rigidity of the structural member, load load fluctuation of the
また、本実施形態の床制振システム10では、固有値解析によって選定された複数の取り付け対象部材(構造部材)にTMDを取り付けることにより、一か所あたりに設置するTMD質量を低減でき、集中配置されたTMDよりも少ないトータルTMD質量で、床部18に生じる振動数帯域の上下振動に対する振動低減効果を発揮することができる。すなわち、TMDを分散配置する事でプランに制約を与えずコンパクトにTMDを配置することができる。
Further, in the floor
さらに、本実施形態では、床部18の振動評価点Pにおいて必要とする振動低減効果が得られるように、TMDのパラメータ(TMDの共振振動数、付加質量体の重さ、TMD(付加質量体)の数、TMD(付加質量体)の配置)を設定することにより、振動低減が求められる床部の場所をピンポイントで振動制御することができる。また、振動低減が求められる床部の場所を振動低減するだけの数のTMDを構造部材に取り付ければよいので、TMDの数を少なくすることができる。
Further, in the present embodiment, the TMD parameters (TMD resonance frequency, weight of additional mass body, TMD (additional mass body) are obtained so that the vibration reduction effect required at the vibration evaluation point P of the
このように、本実施形態の床制振システム10は、建物の有する床部に対して高い制振効果を発揮するものなので、データセンターや先端生産施設等の高度な上下方向の振動加速度制御が求められる建物等に対して特に有効に用いることができる。
As described above, the floor
以上、本発明の実施形態について説明した。 The embodiment of the present invention has been described above.
なお、本実施形態では、図1に示すように、1つの構造部材(大梁16C、小梁20B)に2つのTMD22、24を取り付けた例を示したが、1つの構造部材に取り付けるTMDは幾つでもよい。また、1つの構造部材に複数のTMDを取り付ける場合、TMDの共振振動数は、全て同じにしてもよいし、全て異ならせてもよいし、幾つかを同じにして残りを異ならせてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an example in which two
TMDの共振振動数の設定例としては、例えば、上下方向の固有振動数の変動幅がA1Hz〜A2Hzに想定される1つの構造部材に複数のTMDを取り付ける場合には、1つのTMDの共振振動数をA1Hzとし、1つのTMDの共振振動数をA2Hzとしたり、または、上下方向の固有振動数の変動幅を等比数列で分割した振動数をTMDの共振振動数にしたりする。例えば、上下方向の固有振動数の変動幅が8Hz〜12.5Hzに想定される場合には、TMDの共振振動数を8Hz、10Hz、12.5Hzに設定してもよい。 As an example of setting the resonance frequency of the TMD, for example, when a plurality of TMDs are attached to one structural member in which the fluctuation range of the natural frequency in the vertical direction is assumed to be A 1 Hz to A 2 Hz, The resonance frequency of TMD is set to A 1 Hz, the resonance frequency of one TMD is set to A 2 Hz, or the frequency obtained by dividing the fluctuation range of the natural frequency in the vertical direction by a geometric sequence is the resonance frequency of TMD. Or a number. For example, when the fluctuation range of the natural frequency in the vertical direction is assumed to be 8 Hz to 12.5 Hz, the TMD resonance frequency may be set to 8 Hz, 10 Hz, and 12.5 Hz.
また、本実施形態では、TMD22、24の共振振動数を、構造部材(大梁16C、小梁20B)の上下方向の1次固有振動数に同調する振動数としているが、「構造部材の上下方向の固有振動数に同調する」とは、構造部材に上下振動が発生したときに、TMDを構成する付加質量体が上下振動して、構造部材に入力された上下振動エネルギーを付加質量体の運動エネルギーに変換して吸収することを意味する。
In this embodiment, the resonance frequency of the
すなわち、このような効果が得られれば、構造部材に取り付けるTMDの共振振動数は、構造部材の上下方向の固有振動数と同じ値にしてもよいし、構造部材の上下方向の固有振動数からずらした値にしてもよい。また、TMDの減衰定数は、最適同調式及び最適減衰式に基づいて設定してもよいし、最適同調式及び最適減衰式からずらした値にしてもよい。 That is, if such an effect is obtained, the resonance frequency of the TMD attached to the structural member may be the same value as the natural frequency in the vertical direction of the structural member, or from the natural frequency in the vertical direction of the structural member. It may be a shifted value. Further, the TMD attenuation constant may be set based on the optimal tuning formula and the optimal attenuation formula, or may be a value shifted from the optimal tuning formula and the optimal attenuation formula.
例えば、設計時に求めた構造部材の上下方向の固有振動数が共振振動数となるようにチューニングしたTMDを構造部材に取り付けてもよい。また、例えば、建物運用時における床部の積載荷重の変動による、構造部材の上下方向の固有振動数の変動幅を想定しておき、この変動幅に対応可能となるように共振振動数を各々チューニングした複数のTMD(各TMDの共振振動数を、設計時に求めた構造部材の固有振動数からずらした値にする)を構造部材に取り付けてもよい。また、TMDの減衰定数についても、床部18の積載荷重変動などを予め見込んだ上で、最適同調,最適減衰からずらした値を採用してもよい。さらに、例えば、設計時に求めた構造部材の上下方向の固有振動数が共振振動数となるようにチューニングしたTMDを構造部材に取り付けた後に、評価試験によって振動評価点の振動低減効果を確認しながらTMDの共振振動数を調整してもよい(TMDの共振振動数を、設計時に求めた構造部材の固有振動数からずらしてもよい)。
For example, you may attach TMD tuned so that the natural frequency of the up-down direction of the structural member calculated | required at the time of a design may become a resonant frequency. In addition, for example, assuming the fluctuation range of the natural frequency in the vertical direction of the structural member due to the fluctuation of the load capacity of the floor during building operation, the resonance frequency is set so that it can correspond to this fluctuation range. A plurality of tuned TMDs (resonance frequencies of the respective TMDs are shifted from the natural frequencies of the structural members determined at the time of design) may be attached to the structural members. Also, the TMD attenuation constant may be a value shifted from the optimal tuning and the optimal attenuation in consideration of the load load variation of the
さらに、本実施形態では、図2及び図3に示すように、TMD設置用支持梁26A、26B、及び架台28を用いて、TMD24を小梁20Bに取り付けた例を示したが、部材を介して構造部材にTMDが取り付けられる構成は、この構造部材にTMDが取り付けられていることを意味する。例えば、図2及び図3のように、TMD設置用支持梁26A、26B、及び架台28を介してTMDが構造部材に取り付けられている構成や、床スラブを介して構造部材にTMDが取り付けられている(構造部材付近の床スラブ上面にTMDが設置されている)構成も、構造部材にTMDが取り付けられていることになる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the example in which the
また、本実施形態では、建物12に対して固有値解析を行い、入力振動に対する加速度増幅率が最大の構造部材から順にTMDの取り付け対象部材にする例を示したが、他の方法によってTMDの取り付け対象部材を選定してもよい。例えば、床部18へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材のうち、加速度増幅率が所定値(例えば、振動伝達経路を構成する構造部材の加速度増幅率のうち、最も小さい加速度増幅率の1.5〜2倍の値)よりも大きい複数の構造部材を取り付け対象部材とし、これらの部材にTMDを取り付けるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the eigenvalue analysis is performed on the
さらに、本実施形態では、TMDの共振振動数を、構造部材の1次固有振動数に同調する振動数にした例を示したが、高度な上下方向加速度の制御が求められる箇所には、構造部材の2次固有振動数も考慮に入れてTMDの共振振動数を設定すれば、振動低減効果をさらに高めることができる。 Furthermore, in the present embodiment, an example in which the resonance frequency of the TMD is set to a frequency synchronized with the primary natural frequency of the structural member has been shown. If the resonance frequency of the TMD is set in consideration of the secondary natural frequency of the member, the vibration reduction effect can be further enhanced.
また、本実施形態の床制振システム10は、地震動以外(卓越振動数が地震動と異なる)の振動を低減対象の振動とすることができる。例えば、床上を人が歩く歩行振動や、床上に設置されたモーターやコンプレッサーのような機械の振動等に起因して発生する機械振動等に対しても、振動低減対象となる床部に発生する振動を低減し、居住性を向上させることができる。歩行振動を床制振システムの低減対象の振動とする場合、人の歩行による床部への歩行振動が入力振動となり、この床部から振動低減対象となる床部までの入力振動の伝搬経路が振動伝達経路になる。
Moreover, the floor
さらに、本実施形態では、鋼製の梁(大梁16C、小梁20B)にTMD22、24を取り付けて、鉄筋コンクリート製の床部18に発生する上下方向の振動を低減する例を示したが、TMDの取り付け対象部材は、振動低減対象となる床部へ上下方向の振動を伝達する振動伝達経路を構成する構造部材であればよく、構造部材や床部は、さまざまな構造の部材であってもよい。すなわち、本実施形態の床制振システム10は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造、CFT造(Concrete-Filled Steel Tube:充填形鋼管コンクリート構造)、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。
Furthermore, in this embodiment, although TMD22,24 was attached to steel beams (
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, Of course, in the range which does not deviate from the summary of this invention, it can implement in a various aspect.
10 床制振システム
12 建物
16C 大梁(構造部材)
18 床部
20B 小梁(構造部材)
22、24 TMD
10
18
22, 24 TMD
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03100244A (en) * | 1989-09-13 | 1991-04-25 | Toda Constr Co Ltd | Vibrationproof device for floor vibration |
JPH03260245A (en) * | 1989-12-13 | 1991-11-20 | Bridgestone Corp | Soundproof floor structure |
JPH10317505A (en) * | 1997-05-22 | 1998-12-02 | Toda Constr Co Ltd | Floor vibration control device |
JP2009133071A (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Tokai Rubber Ind Ltd | Floor structure of wooden house |
JP2011137288A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Toyota Home Kk | Building |
JP2012001985A (en) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Toyota Home Kk | Building |
-
2013
- 2013-10-04 JP JP2013209255A patent/JP6334881B2/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03100244A (en) * | 1989-09-13 | 1991-04-25 | Toda Constr Co Ltd | Vibrationproof device for floor vibration |
JPH03260245A (en) * | 1989-12-13 | 1991-11-20 | Bridgestone Corp | Soundproof floor structure |
JPH10317505A (en) * | 1997-05-22 | 1998-12-02 | Toda Constr Co Ltd | Floor vibration control device |
JP2009133071A (en) * | 2007-11-29 | 2009-06-18 | Tokai Rubber Ind Ltd | Floor structure of wooden house |
JP2011137288A (en) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Toyota Home Kk | Building |
JP2012001985A (en) * | 2010-06-17 | 2012-01-05 | Toyota Home Kk | Building |
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