JP2824492B2 - 建築物における制振方式 - Google Patents
建築物における制振方式Info
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- JP2824492B2 JP2824492B2 JP1331784A JP33178489A JP2824492B2 JP 2824492 B2 JP2824492 B2 JP 2824492B2 JP 1331784 A JP1331784 A JP 1331784A JP 33178489 A JP33178489 A JP 33178489A JP 2824492 B2 JP2824492 B2 JP 2824492B2
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、建築物、とくに超高層建築において問題と
なる風圧力、地震力に対する制振方式に関する。
なる風圧力、地震力に対する制振方式に関する。
［従来の技術］ 100階建クラスの超高層建築になると、風、地震に対
する居住性の観点から何等かの制振機構が必要となる。
米国では100階建クラスの超高層建築の建設実績がかな
りあり、例えば、ワールドトレードセンタービル（110
階、高さ約414m、周期約10秒）においては、梁の下弦材
約１万箇所に粘性ダンパーを組み込んで、建物全体の減
衰定数を約２％にし、平常時の建物頂部の変位振幅を約
1.3cm程度にしている。
する居住性の観点から何等かの制振機構が必要となる。
米国では100階建クラスの超高層建築の建設実績がかな
りあり、例えば、ワールドトレードセンタービル（110
階、高さ約414m、周期約10秒）においては、梁の下弦材
約１万箇所に粘性ダンパーを組み込んで、建物全体の減
衰定数を約２％にし、平常時の建物頂部の変位振幅を約
1.3cm程度にしている。
この程度の大規模な建築物になると、その質量の大き
さ、振動エネルギーの大きさからして、マス・ダンパー
系の制振機構は、付加する振子を収納するスペースが大
きくなること及びその振幅が大きくなること（数ｍ〜10
数ｍ）など、実用面での問題点が多々存在する。そこ
で、本発明者は、摩擦によるエネルギー吸収能力の大き
いことに着目して、大規模な超高層建築物に適する制振
機構を特公昭56−23515号公報により提案した。
さ、振動エネルギーの大きさからして、マス・ダンパー
系の制振機構は、付加する振子を収納するスペースが大
きくなること及びその振幅が大きくなること（数ｍ〜10
数ｍ）など、実用面での問題点が多々存在する。そこ
で、本発明者は、摩擦によるエネルギー吸収能力の大き
いことに着目して、大規模な超高層建築物に適する制振
機構を特公昭56−23515号公報により提案した。
その原理を第７図および第８図により説明する。図は
摩擦によるエネルギー減衰装置のモデルおよび復元力特
性を示している。
摩擦によるエネルギー減衰装置のモデルおよび復元力特
性を示している。
第７図（ａ）において、梁Ａに作用する荷重をＰ、梁
Ａに作用する外力をＦ、変形量をｘ、バネによる梁Ａの
復元力をkx、梁Ａと滑り面Ｂとの間の摩擦係数をμとす
ると、 Ｆ＝kx＋μＰ の関係となり、梁Ａの変形量ｘに対する復元力特性は
（ｂ）図のようになる。しかしながら、この図のような
復元力特性のままでは、外力Ｆの大きさがを摩擦力μＰ
より大きくならないとエネルギー吸収能力を発揮しない
し、また、外力の作用がなくなると残留変形が残ること
になる。
Ａに作用する外力をＦ、変形量をｘ、バネによる梁Ａの
復元力をkx、梁Ａと滑り面Ｂとの間の摩擦係数をμとす
ると、 Ｆ＝kx＋μＰ の関係となり、梁Ａの変形量ｘに対する復元力特性は
（ｂ）図のようになる。しかしながら、この図のような
復元力特性のままでは、外力Ｆの大きさがを摩擦力μＰ
より大きくならないとエネルギー吸収能力を発揮しない
し、また、外力の作用がなくなると残留変形が残ること
になる。
そこで、微小変形から機能を発揮し、かつ、残留変形
が残らないように摩擦力を制御する機構、つまり摩擦力
が変位ｘに比例し、かつ梁の復元力より小さくなるよう
に工夫する。これを第８図（ａ）に示す。摩擦力を制御
するためのバネをｋ′、滑り面Ｂ′の傾斜角をθとする
と、 Ｆ＝kx−εkx ε＝μｋ′tanθ/k の関係となり、梁Ａの変形量ｘに対する復元力特性は
（ｂ）図のようになる。図において、変形量ｘを０→x1
→０→−x1→０と順次変化させると、外力Ｆは０→ａ→
ｂ→０→ｃ→ｄ→０と順次変化する。そして、斜線部分
の面積が摩擦によって失われるエネルギーであり、この
エネルギー損失を振動論でいう減衰定数に等価的に換算
すると、等価減衰定数は、 ｈ＝ε／π となる。上記系における等価減衰定数の上限値は、理論
上約32％になり、前記したワールドトレードセンタービ
ルの２％減衰と比較して大きな減衰性能が得る可能性を
秘めている。
が残らないように摩擦力を制御する機構、つまり摩擦力
が変位ｘに比例し、かつ梁の復元力より小さくなるよう
に工夫する。これを第８図（ａ）に示す。摩擦力を制御
するためのバネをｋ′、滑り面Ｂ′の傾斜角をθとする
と、 Ｆ＝kx−εkx ε＝μｋ′tanθ/k の関係となり、梁Ａの変形量ｘに対する復元力特性は
（ｂ）図のようになる。図において、変形量ｘを０→x1
→０→−x1→０と順次変化させると、外力Ｆは０→ａ→
ｂ→０→ｃ→ｄ→０と順次変化する。そして、斜線部分
の面積が摩擦によって失われるエネルギーであり、この
エネルギー損失を振動論でいう減衰定数に等価的に換算
すると、等価減衰定数は、 ｈ＝ε／π となる。上記系における等価減衰定数の上限値は、理論
上約32％になり、前記したワールドトレードセンタービ
ルの２％減衰と比較して大きな減衰性能が得る可能性を
秘めている。
本発明の課題は、上記原理にもとずく具体的な建築物
における制振方式を提供することである。
における制振方式を提供することである。
そのために本発明の建築物における制振方式は、第１
図ないし第４図に示すように、柱１および梁２からなる
フレームにより形成される壁空間３と、該壁空間３の上
下方向に積層して配置される積層ブロック壁体５と、該
積層ブロック壁体５の各ブロック5aに形成された開口６
と、最上部および最下部のブロックに設けられた複数の
線材支持軸10、13と、前記各ブロックの開口６を貫通し
前記線材支持軸10、13により支持され、各ブロック5aを
締付固定してなる線材７とを有し、前記フレームに外力
が作用すると、積層ブロック壁体５の各ブロック間のず
れによって摩擦を生じさせ、入力してくる外力の振動エ
ネルギーを吸収させることを特徴としている。
図ないし第４図に示すように、柱１および梁２からなる
フレームにより形成される壁空間３と、該壁空間３の上
下方向に積層して配置される積層ブロック壁体５と、該
積層ブロック壁体５の各ブロック5aに形成された開口６
と、最上部および最下部のブロックに設けられた複数の
線材支持軸10、13と、前記各ブロックの開口６を貫通し
前記線材支持軸10、13により支持され、各ブロック5aを
締付固定してなる線材７とを有し、前記フレームに外力
が作用すると、積層ブロック壁体５の各ブロック間のず
れによって摩擦を生じさせ、入力してくる外力の振動エ
ネルギーを吸収させることを特徴としている。
なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にする
ために図面と対比させるためのもので、これにより本発
明の構成が限定されるものではない。
ために図面と対比させるためのもので、これにより本発
明の構成が限定されるものではない。
本発明においては、例えば第５図に示すように、フレ
ームに地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロ
ック壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさ
せ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。
このとき、各ブロック間の摩擦力を層間変形量ｘにほぼ
比例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなる
ようにして、フレームに残留変形を生じさせないように
している。
ームに地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロ
ック壁体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさ
せ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。
このとき、各ブロック間の摩擦力を層間変形量ｘにほぼ
比例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなる
ようにして、フレームに残留変形を生じさせないように
している。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の建築物における制振方式を示す正面
図、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１
図の要部拡大図、第４図は第３図のIV−IV線に沿う側面
図である。
図、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１
図の要部拡大図、第４図は第３図のIV−IV線に沿う側面
図である。
鉄骨柱１および鉄骨梁２からなるフレームにより形成
される壁空間３には、複数のブロック5aを垂直方向に積
層した積層ブロック壁体５が設けられる。各ブロック5a
には、第２図に示すように、長手方向に開口６が形成さ
れ、該開口６内にPC鋼線、ワイヤーロープ等からなる複
数の線材７が貫通し、各ブロック5aを締め付けるように
構成している。
される壁空間３には、複数のブロック5aを垂直方向に積
層した積層ブロック壁体５が設けられる。各ブロック5a
には、第２図に示すように、長手方向に開口６が形成さ
れ、該開口６内にPC鋼線、ワイヤーロープ等からなる複
数の線材７が貫通し、各ブロック5aを締め付けるように
構成している。
第３図および第４図に示すように、最上部のブロック
5aには、線材支持ブロック９が載置され、該線材支持ブ
ロック９に形成された溝9a内に線材支持軸10が挿入さ
れ、楔11により支持されている。そして、該線材支持軸
10を跨ぐようにエンドレス状の線材７が配置される。線
材７の下端は、前記線材支持ブロック９と同様の構成の
線材支持ブロック12の線材支持軸13により支持されてい
る。
5aには、線材支持ブロック９が載置され、該線材支持ブ
ロック９に形成された溝9a内に線材支持軸10が挿入さ
れ、楔11により支持されている。そして、該線材支持軸
10を跨ぐようにエンドレス状の線材７が配置される。線
材７の下端は、前記線材支持ブロック９と同様の構成の
線材支持ブロック12の線材支持軸13により支持されてい
る。
前記線材支持ブロック12は、梁２に固定されると共
に、線材支持ブロック９は、楔11の作用により線材７を
締め付けるため、各ブロック5aが緊密に締め付けられる
ことになる。そして、第５図に示すように、フレームに
地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロック壁
体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさせ、入
力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。このと
き、各ブロック間の摩擦力を層間変形量ｘにほぼ比例さ
せ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるように
して、フレームに残留変形を生じさせないようにしてい
る。
に、線材支持ブロック９は、楔11の作用により線材７を
締め付けるため、各ブロック5aが緊密に締め付けられる
ことになる。そして、第５図に示すように、フレームに
地震力、風圧力等の外力が作用すると、積層ブロック壁
体５の各ブロック間のずれによって摩擦を生じさせ、入
力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる。このと
き、各ブロック間の摩擦力を層間変形量ｘにほぼ比例さ
せ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるように
して、フレームに残留変形を生じさせないようにしてい
る。
第５図は上記構成からなる制振方式の力学的構成図で
ある。
ある。
線材の断面積をＡ、線材のヤング係数をＥ、線材の初
期セット角度をθ、各ブロック間の摩擦係数をμ、層間
変形量をｘ、制振壁の高さをＨとすると、 線材の発生張力Ｔは、 Ｔ＝AE（x/H）sinθ・cosθ ブロック壁間への支圧力は、 Ｐ＝AE（x/H）sinθ・cos2θ 摩擦力ｆは、 ｆ＝μAE（x/H）sinθ・cos2θ 制振壁への加力Ｆは、 Ｆ＝AE（x/H）sinθ・cosθ（sinθ±cosθ） また、等価減衰定数ｈは下式で表される。
期セット角度をθ、各ブロック間の摩擦係数をμ、層間
変形量をｘ、制振壁の高さをＨとすると、 線材の発生張力Ｔは、 Ｔ＝AE（x/H）sinθ・cosθ ブロック壁間への支圧力は、 Ｐ＝AE（x/H）sinθ・cos2θ 摩擦力ｆは、 ｆ＝μAE（x/H）sinθ・cos2θ 制振壁への加力Ｆは、 Ｆ＝AE（x/H）sinθ・cosθ（sinθ±cosθ） また、等価減衰定数ｈは下式で表される。
ｈ＝ε／π … ε＝μ［（ν／（１＋ν）］cosθ/sinθ ν＝（AE/H）sin2θ・cosθ/kF （kFはフレームの復元力特性） 第６図は第１図の制振方式を100階建超高層建築に組
み込んだ例を示し、（ａ）は高層部基準階、（ｂ）は中
層部基準階、（ｃ）は低層部基準階の平面図を示し、図
中○印が制振機構の組み込み壁を示している。
み込んだ例を示し、（ａ）は高層部基準階、（ｂ）は中
層部基準階、（ｃ）は低層部基準階の平面図を示し、図
中○印が制振機構の組み込み壁を示している。
以上のように本発明によれば、構造物の変形量を積層
ブロック壁体の各ブロック間のずれによって摩擦を生じ
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させ
る。このとき、各ブロック間の摩擦力を層間変形量にほ
ぼ比例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくな
るようにして、フレームに残留変形を生じさせないよう
にしている。
ブロック壁体の各ブロック間のずれによって摩擦を生じ
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させ
る。このとき、各ブロック間の摩擦力を層間変形量にほ
ぼ比例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくな
るようにして、フレームに残留変形を生じさせないよう
にしている。
第１図は本発明の建築物における制振方式を示す正面
図、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１
図の要部拡大図、第４図は第３図のIV−IV線に沿う側面
図、第５図は第１図の力学的構成図、第６図は制振機構
の配置図、第７図および第８図は摩擦によるエネルギー
減衰装置のモデルおよび復元力特性を示す図である。 １……柱、２……梁、３……壁空間、５……積層ブロッ
ク壁体、5a……ブロック、７……線材。
図、第２図は積層ブロック壁体の平面図、第３図は第１
図の要部拡大図、第４図は第３図のIV−IV線に沿う側面
図、第５図は第１図の力学的構成図、第６図は制振機構
の配置図、第７図および第８図は摩擦によるエネルギー
減衰装置のモデルおよび復元力特性を示す図である。 １……柱、２……梁、３……壁空間、５……積層ブロッ
ク壁体、5a……ブロック、７……線材。
Claims (1)
- 【請求項１】柱および梁からなるフレームにより形成さ
れる壁空間と、該壁空間の上下方向に積層して配置され
る積層ブロック壁体と、該積層ブロック壁体の各ブロッ
クに形成された開口と、最上部および最下部のブロック
に設けられた複数の線材支持軸と、前記各ブロックの開
口を貫通し前記線材支持軸により支持され、各ブロック
を締付固定してなる線材とを有し、前記フレームに外力
が作用すると、積層ブロック壁体の各ブロック間のずれ
によって摩擦を生じさせ、入力してくる外力の振動エネ
ルギーを吸収させることを特徴とする建築物における制
振方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331784A JP2824492B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1331784A JP2824492B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03194077A JPH03194077A (ja) | 1991-08-23 |
| JP2824492B2 true JP2824492B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=18247600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1331784A Expired - Fee Related JP2824492B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824492B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1002902A4 (en) | 1998-03-10 | 2004-06-09 | Nippon Steel Corp | THROUGH ROTATION OF BURNED PILE AND BURNING METHOD THEREFOR |
| JP2002013315A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-01-18 | Shimizu Corp | 制震部材およびその設置構造 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63197777A (ja) * | 1987-02-13 | 1988-08-16 | 株式会社フジタ | プレキヤスト鉄筋コンクリ−ト造耐震壁 |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP1331784A patent/JP2824492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03194077A (ja) | 1991-08-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |