JP3028034B2 - 制振構造物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地震とか強風等により
発生する建物の曲げ変形を抑制する制振構造物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】高層および超高層のこれら高層建物では
一般に柔らかく揺れの周期が長くなるため、地震とか風
を受ける場合に大きな変形に対する設計が必要となる。
ここで、建物１の全体変形δは図１１に示すように、曲
げ変形δB と剪断変形δS との和によって決定される
が、低層の建物１では同図（Ａ）に示すように全体変形
δに対して剪断変形δS が大きな割合を占め、一方、高
層（超高層）の建物１では同図（Ｂ）に示すように、曲
げ変形δB が大きな割合を占めるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、かかる従来
の建物１にあっては、高層化して細長く（アスペクト比
が大）なると、曲げ変形δB の増大に伴って全体変形δ
が大きくなることが知られており、この変形を抑制する
ために鋼材量を増す等の対策を強いられて不経済であ
り、建設コストが上昇してしまう。

【０００４】また、現在では地震とか風に対する揺れの
低減対策として制振構造が用いられているが、現在実用
化さている制振構造の主目的は居住性の向上であり、構
造部材の低減等を狙うものはほとんどないのが現状であ
る。即ち、従来の制振装置では性能的に効果が小さく、
これを大地震等の大きな振動に用いようとすれば装置が
著しく大きくなり、技術的およびコスト的に困難とな
り、特に、アスペクト比が大きい建物は曲げ変形が支配
的であり、これを抑制できる制振機構の建物への導入は
著しく困難であるという課題があった。

【０００５】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て、曲げ変形が支配的な細長い高層建物の揺れを抑制し
て、居住性は勿論のこと、耐震安全性を向上させると共
に、使用する鋼材量を削減できてコストダウンを図るこ
とができる制振構造物を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、曲げ変形が卓越する高層建物に一体に設
けられ、外力が入力されて変形する耐震柱と、この耐震
柱に対して独立して対峙される補助柱と、これら耐震柱
と補助柱との間に傾斜させて設けられるダンパ部材とを
備え、該ダンパ部材を介して連結されて同じ周期で揺れ
るこれら柱の相対変形に伴う力を、圧縮力または引張り
力として当該ダンパ部材に入力させるようにしたことを
特徴とする。

【０００７】

【作用】以上の構成により本発明の制振構造物にあって
は、曲げ変形が卓越する高層建物に地震とか風等の外力
が入力されると、建物に一体に設けられた耐震柱がこの
建物の揺れに伴って変形する一方、この耐震柱と独立し
た補助柱は当該耐震柱と同じ周期で揺れながら、耐震柱
と相対変形する。これら耐震柱と補助柱との相対変形に
伴う力は、両者を連結するダンパ部材に圧縮力または引
張り力として入力され、この圧縮または引張り変形によ
る履歴特性に基づいて外力のエネルギーを吸収して建物
の揺れが効率良く抑制される。このため、前記制振構造
物では耐震柱と補助柱およびダンパ部材を設けるという
簡単な構造により建物の制振を行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
詳細に説明する。図１から図６は本発明の制振構造物の
第１実施例を示し、図１は本実施例の制振構造物の概略
構成図、図２は制振構造物の要部を示す拡大断面図、図
３は制振構造物の要部の説明図、図４は制振構造物の揺
れ状態を示す要部の説明図、図５は制振構造物の揺れに
対する履歴特性図、図６は制振構造物の揺れ状態の解析
モデル図である。

【０００９】即ち、本実施例の制振構造物は図１に示す
ように、曲げ変形が卓越する高層建物（本実施例では８
階）１０に一体に設けられ、外力が入力されて変形する
耐震柱１２と、この耐震柱１２に対して独立して対峙さ
れる補助柱１４と、これら耐震柱１２と補助柱１４との
間に傾斜させて設けられるダンパ部材１６とを備え、ダ
ンパ部材１６を介して連結されて同じ周期で揺れるこれ
ら柱１２，１４の相対変形に伴う力を、圧縮力または引
張り力として当該ダンパ部材１６に入力させるように構
成されている。高層建物１０の架構の外郭を構成する鉄
骨柱を耐震柱１２として用い、この耐震柱１２の外側に
この耐震柱１２と独立して対峙する鉄骨柱でなる補助柱
１４を基礎から立設して設ける。

【００１０】前記耐震柱１２および前記補助柱１４は、
図２に示すようにそれぞれのフランジ１２ａ，１４ａ間
の間隔を一致させたＨ形鋼で形成し、それぞれのフラン
ジ１２ａ，１４ａを適宜間隔を設けて並置すると共に、
それぞれのウエブ１２ｂ，１４ｂが平行となるように対
向配置させてある。そして、前記耐震柱１２と前記補助
柱１４とを、傾斜して配置されるダンパ部材１６を介し
て連結するようになっている。

【００１１】前記ダンパ部材１６は、アルミニウム等の
低降伏鋼材で形成される履歴型のものとか、粘性体のよ
うな速度依存型の材料を用いて直線状の棒体に形成さ
れ、この棒状のダンパ部材１６の両端部を前記耐震柱１
２および前記補助柱１４のウエブ１２ｂ，１４ｂ間に跨
がって取付ける。即ち、前記ダンパ部材１６は図３に示
すように一対を山形に配置して、それぞれの底部両端お
よび頂部を耐震柱１２と補助柱１４とに跨がって連結し
てある。前記山形に配置した１組のダンパ部材１６は、
底部両端が前記高層建物１０の各階の梁１８のうち、１
つおきの梁１８に取付けられ、かつ、他の組のダンパ部
材１６は隣接する梁１８に逆向きに取付けられるように
なっており、それぞれの組のダンパ部材１６がトラス構
造をもって上下方向に連続される（図１参照）。尚、前
記耐震柱１２，前記補助柱１４および前記ダンパ部材１
６からなる構成体を全体的にダンパ柱（制振装置内蔵型
柱）２０と称するものとする。

【００１２】以上の構成により本実施例の制振構造物に
あっては、高層建物１０に地震とか風等の外力が入力さ
れると、建物１０に一体に設けられた耐震柱１２がこの
建物の揺れに伴って変形する一方、補助柱１４はダンパ
部材１６を介して耐震柱１２に連結される関係上、これ
ら耐震柱１２と補助柱１４は同じ周期で揺れることにな
るが、この補助柱１４は耐震柱１２と独立しているため
両者は相対変形する。これら耐震柱１２と補助柱１４と
の相対変形に伴う力は、両者を連結するダンパ部材１６
に入力される。このとき、前記ダンパ部材１６は図３に
示すように一対が山形状に配置されて傾斜されているた
め、図４に示すようにこれら一対のダンパ部材１６の一
方には圧縮力Ｑ1 が作用し、他方には引張り力Ｑ2 が作
用し、このときの変形は図５に示す履歴特性をもって前
記外力を吸収して、前記高層建物１０の揺れを吸収する
ことができる。このときの高層建物１０の応答解析によ
る制振効果の確認は、図６に示すようにダンパ柱２０を
モデル化して示すことができ、ダンパ部材１６が圧縮ま
たは引張り方向にエネルギー吸収することが理解され
る。

【００１３】従って、本実施例の高層建物１０では耐震
柱１２，補助柱１４およびダンパ部材１６からなるダン
パ柱２０を用いることにより、簡単な構造にして曲げ変
形δB が卓越する高層建物１０の揺れを効果的に抑制す
ることができ、建物全体の使用鋼材量を削減して工費の
大幅な低減を図ることができる。

【００１４】尚、この実施例では前記ダンパ部材１６の
傾斜角によっては、外力の入力によって圧縮力または引
張り力以外に剪断力も作用することになり、これら両者
の変形により外力が吸収されるようになる。

【００１５】図７から図１０はダンパ柱２０の他の実施
例をそれぞれ示し、前記実施例と同一構成部分に同一符
号を付して重複する説明を省略して述べる。即ち、図７
に示すダンパ柱２０は、Ｈ形鋼で形成した耐震柱１２と
補助柱１４の互いに対向するフランジ１２ａ，１４ａの
先端間を、一対のダンパ部材１６で連結してある。ま
た、図８に示すダンパ柱２０は同様に耐震柱１２と補助
柱１４とをＨ形鋼で形成し、対向するそれぞれのフラン
ジ１２ａ，１４ａの先端部外側間をダンパ部材１６で連
結してある。

【００１６】更に、図９に示すダンパ柱２０は、耐震柱
１２と補助柱１４とをウエブ１２ｃ１４ｃと片側のフラ
ンジ１２ｄ，１４ｄとで構成されるＴ形鋼で形成し、そ
れぞれのウエブ１２ｃ，１４ｃを対向させて耐震柱１２
と補助柱１４とを配置する。そして、前記ウエブ１２
ｃ，１４ｃの対向した先端間をダンパ部材１６で連結し
てある。更にまた、図１０に示すダンパ柱２０は、耐震
柱１２と補助柱１４とをボックス状の鋼管で形成し、そ
れぞれの外側間を一対のダンパ部材１６で連結してあ
る。

【００１７】尚、前記ダンパ柱２０は前記図７から図１
０に示す構成に限定されるものではなく、耐震柱１２と
補助柱１４とをダンパ部材１６を介して連結するという
構成から逸脱しない限りにおいて様々な構成とすること
ができることは勿論である。

【００１８】ところで、前記各実施例にあっては耐震柱
１２と補助柱１４とがダンパ部材１６を介して連結され
るが、このダンパ部材１６をそれぞれの柱１２，１４に
着脱可能に取付けて、大きな外力が入力された後の変形
時に、ダンパ部材１６を交換可能とすることが望まし
い。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
示す制振構造物にあっては、曲げ変形が卓越する高層建
物に地震とか風等の外力が入力されると、建物に一体に
設けられた耐震柱がこの建物の揺れに伴って変形する一
方、この耐震柱と独立した補助柱は当該耐震柱と同じ周
期で揺れながら、耐震柱と相対変形する。このとき前記
耐震柱と補助柱とは、傾斜して配置される棒状のダンパ
部材を介して連結されているので、前記相対変形に伴う
力はこのダンパ部材に圧縮力または引張り力として入力
され、この圧縮または引張り変形による履歴特性に基づ
いて外力のエネルギーを吸収して建物の揺れが効率良く
抑制される。このため、前記耐震柱と補助柱およびダン
パ部材を設けるという簡単な構造により建物の制振を効
率良く行うことができる。従って、居住性は勿論のこ
と、外力に対する構造安全性の向上を図ることができる
と共に、建物に使用する鋼材量を削減して大幅なコスト
低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制振構造物の第１実施例を示す概略構
成図である。

【図２】本発明の制振構造物の第１実施例を示す要部の
拡大断面図である。

【図３】本発明の制振構造物の第１実施例を示す要部の
説明図である。

【図４】本発明の制振構造物の第１実施例を示す建物の
揺れ状態の要部説明図である。

【図５】本発明の制振構造物の第１実施例を示す建物の
揺れに対する履歴特性図である。

【図６】本発明の制振構造物の第１実施例を示す建物の
揺れ状態の解析モデル図である。

【図７】本発明の制振構造物の他の実施例を示す第１の
ダンパ柱の断面図である。

【図８】本発明の制振構造物の他の実施例を示す第２の
ダンパ柱の断面図である。

【図９】本発明の制振構造物の他の実施例を示す第３の
ダンパ柱の断面図である。

【図１０】本発明の制振構造物の他の実施例を示す第４
のダンパ柱の断面図である。

【図１１】低層と構造の建物の揺れ状態を（Ａ），
（Ｂ）をもって示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 高層建物（制振構造物） １２ 耐震柱 １４ 補助柱 １６ ダンパ部
材 ２０ ダンパ柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−18864（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−26783（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−294169（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−148918（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−293284（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−112255（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 9/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲げ変形が卓越する高層建物に一体に設
   けられ、外力が入力されて変形する耐震柱と、この耐震
   柱に対して独立して対峙される補助柱と、これら耐震柱
   と補助柱との間に傾斜させて設けられるダンパ部材とを
   備え、該ダンパ部材を介して連結されて同じ周期で揺れ
   るこれら柱の相対変形に伴う力を、圧縮力または引張り
   力として当該ダンパ部材に入力させるようにしたことを
   特徴とする制振構造物。