JP3820496B2 - 独立架構の連成による大径間構造物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造体自身の振動特性を利用して大きな制振効果を得る新しい構造システムの技術分野に属し、更に云えば、独立架構の連成により、構造上安全で、大規模な人工地盤としての用途も可能で、しかも低コストに建築できる大径間構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建築物は、構造上の制限から、柱スパンや部材断面の大きさが決められるので、大径間構造物を構築することは容易ではなかった。
【０００３】
そこで、これまでの大径間構造物は、部材コストの低減と構造上の安全性向上のために制振システム又は免震装置を採用することが多かった。例えば、図３は、パッシブ型のチューンドマスダンパー（ＴＭＤ）と称される制振システムを採用した例で、建物の頂部に補助質量ａ（マス）を吊り下げ、その共振現象で地震入力や風荷重による建物の揺れを抑制する構成とされている。
【０００４】
図４は、アクティブ型の制振システム（ＡＭＤ）を採用した例で、地盤及び建物上部に振動センサーｂ、ｃを設置して、その測定値を制御装置ｄ（ＣＰＵ）へ入力する。制御装置ｄが前記測定値に基いて演算した制御信号によってリアルタイムにアクチュエータｅを駆動させ、補助質量ｆを水平振動（共振）させることによって、地震入力や風荷重による建物の揺れを抑制する構成とされている。
【０００５】
図５は、水平剛性が小さい免震装置ｇにより地盤と縁切りして建物を支持せしめ、免震建物に地震入力が入ることを抑制（免震）している。
【０００６】
その他、特許第２７９９３８５号公報には、「大スパン構造物」を構成するトラスの上弦材中央および下限材中央に一端を固定したワイヤーを左右対称に斜張させ、上下弦材の端部に設置した滑車に前記ワイヤーを巻き回して減衰装置を構成し、大スパン構造物に生ずる上下振動を抑制する技術が開示されている。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
図３と図４に示した制振システムで大径間構造物を構築する場合は、制振効果を得るために必要十分な大型の補助質量ａ又はｆが使用されるので、高コスト化の問題、あるいは重い補助質量による主構造体の振動性状への悪影響が懸念されている。
【０００８】
また、図５のように免震装置ｇを採用した場合には、免震層の外周に水平荷重を受けた免震建物の水平変形に対する十分な大きさの免震クリアランスＳが不可欠である。構造物が大きくなるほどに前記免震クリアランスＳも大きくなり、その周辺の安全性の確保やスペースの有効利用において不利となるほか、建設工事費が増大する不利益も大きい。
【０００９】
上述した特許第２７９９３８５号公報に記載された「大スパン構造物」も一案ではあるが、減衰装置の設置施工が面倒で手間がかかる上に、その実効性にも疑問が認められる。
【００１０】
本発明の目的は、構造体自身の振動特性を利用して大きな制振効果を得られる新しい構造システムを提供することであり、構造上安全で低コストの大径間構造物、更に云えば、独立架構の連成による大径間構造物を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る独立架構の連成による大径間構造物は、
１本の柱１又は１’を中心として水平方向の跳ね出し部材２が四方に広がる構造で、隣接する柱１、１’の剛性が大小に異なり、固有振動数が異なる複数の独立架構３…が、前記跳ね出し部材２、２相互の境界にエキスパンションジョイント４を設けて隣接する構成とされ、
前記隣接する複数の独立架構３…は、隣接する柱１、１’同士がケーブル６によって相互に連結されていると共に、跳ね出し部材２、２相互の境界に鉛直支持部材７が設置され、鉛直支持部材７は前記ケーブル６によって吊り支持されており、跳ね出し部材２の端部は滑り支承８を介して前記鉛直支持部材７により支持されていること、
跳ね出し部材２のエキスパンションジョイント部４に減衰装置５が設置され、連成効果を利用して前記減衰装置５による制振作用を助長させる構成であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した独立架構の連成による大径間構造物において、
独立架構を構成する跳ね出し部材は、跳ね出しスラブ又は版状トラス構造であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１、２に記載した発明に係る独立架構の連成による大径間構造物の実施形態を図１と図２に示している。
【００１５】
即ち、１本の柱１又は１’を中心として水平方向の跳ね出し部材２が四方に広がる構造及び形態で、しかも隣接する関係にある柱１と１’の剛性が大小に異なり、固有振動数が異なる複数の独立架構３…が、前記跳ね出し部材２、２相互の境界にエキスパンションジョイント４を設けて隣接する構成とされ、相互の境界に振動性状に与える影響が少ない連結手段として、隣接する柱１、１’同士はケーブル６によって相互に連結され、跳ね出し部材２，２相互の境界に鉛直支持部材７が設置され、鉛直支持部材７は前記ケーブル６によって吊り支持され、跳ね出し部材２の端部は滑り支承８を介して前記鉛直支持部材７により支持されている。そして、前記のように連結された連結部（エキスパンションジョイント部４）に減衰装置５が設置され、連成効果を利用して前記減衰装置５による制振作用を助長する（または助長を期待する）構成で構築されている。
【００１６】
一般的に振動体が外力を受けるとき、振動理論で導かれる或る適切な振動数比（例えば１：２のような比）で、固有周期が異なる振動体及び連結部の減衰装置が組み合わされると、所謂「連成効果」により応答値が減少する現象がある。本発明は、こうした原理を大径間構造物に適用したもので、構造システムの概要は、上述した独立架構３をそれぞれ独立に建設し、相互に連成させることにある。
【００１７】
この大径間構造物は、大規模なものは柱から水平に跳ね出す距離が非常に大きくなり、片持ち構造で支持することが困難なものとなる。
【００１８】
そこで、跳ね出し部材２、２相互の境界（エキスパンション部４）に設置した鉛直支持部材７により前記跳ね出し部材２の先端部の荷重を負担させるものとし、隣接する独立架構３、３の柱１と１’を相互に連結するケーブル６によって前記鉛直支持部材７を吊り構造（サスペンション構造）で支持している。従って、跳ね出し部材２の下部空間は有効利用が図れる。
【００１９】
前記跳ね出し部材２の端部（自由端）は、前記鉛直支持部材７の頭部に設置した滑り支承８によって水平移動が可能に支持されている。また、跳ね出し部材２、２相互間のエキスパンションジョイント４の間に減衰装置５が設置されている。こうして独立架構３、３は、相互の振動性状に与える影響が少ない手段で連結されているので、連成効果を利用して前記減衰装置５による制振作用が助長され、外力に対する応答を減少させる。
【００２０】
即ち、独立架構３へ外力が入った際の挙動は、それぞれの振動周期特性（固有振動数）によって異なったものとなることによる、「連成効果」を利用して、独立架構３のエキスパンションジョイント４に設置した減衰装置５の働きとによる大きな制振効果を期待でき、構造物の外力（入力）に対する応答が大幅に低減されるので、大径間構造物の構造性能を向上し、低コスト化が可能になる。
【００２１】
要するに、別途に補助質量を用いた制振システムや免震装置を採用することは無用であるし、部材断面の大きさ、柱スパンの大きさにも、設計上の自由度が得られる。
【００２２】
上述の次第であるから、通常の構造物とは異なって、この大径間構造物において、独立架構３を構成する跳ね出し部材２は、跳ね出しスラブとし又は版状トラス構造で実施することができる（請求項２記載の発明）。一例として、独立架構３の跳ね出し部材２は一辺の大きさが５０ｍ位、階高は２０ｍ位の大きさを実施可能である。
【００２３】
【発明の奏する効果】
請求項１、２記載の発明に係る独立架構による大径間構造物は、構造体自身の振動特性を利用する連成効果によって大きな制振効果を得る新しい構造システムによって成立し、別途補助質量を用いる制振システムや免震装置を採用することは無用であるし、部材断面の大きさ、柱スパンの大きさにも、設計上の自由度が得られるから、構造上安全で、低コストに建築できる。
この大径間構造物は、大規模な人工地盤への応用、展開も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の大径間構造物の立面図である。
【図２】前記大径間構造物の底面図である。
【図３】制振システムの適用例を示した立面図である。
【図４】制振システムの異なる適用例を示した立面図である。
【図５】免震装置の適用例を示した立面図である。
【符号の説明】
１ 柱
１’ 柱
２ 跳ね出し部材
３ 独立架構
４ エキスパンションジョイント
５ 減衰装置
６ ケーブル
７ 鉛直支持部材
８ 滑り支承
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造体自身の振動特性を利用して大きな制振効果を得る新しい構造システムの技術分野に属し、更に云えば、独立架構の連成により、構造上安全で、大規模な人工地盤としての用途も可能で、しかも低コストに建築できる大径間構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の建築物は、構造上の制限から、柱スパンや部材断面の大きさが決められるので、大径間構造物を構築することは容易ではなかった。
【０００３】
そこで、これまでの大径間構造物は、部材コストの低減と構造上の安全性向上のために制振システム又は免震装置を採用することが多かった。例えば、図３は、パッシブ型のチューンドマスダンパー（ＴＭＤ）と称される制振システムを採用した例で、建物の頂部に補助質量ａ（マス）を吊り下げ、その共振現象で地震入力や風荷重による建物の揺れを抑制する構成とされている。
【０００４】
図４は、アクティブ型の制振システム（ＡＭＤ）を採用した例で、地盤及び建物上部に振動センサーｂ、ｃを設置して、その測定値を制御装置ｄ（ＣＰＵ）へ入力する。制御装置ｄが前記測定値に基いて演算した制御信号によってリアルタイムにアクチュエータｅを駆動させ、補助質量ｆを水平振動（共振）させることによって、地震入力や風荷重による建物の揺れを抑制する構成とされている。
【０００５】
図５は、水平剛性が小さい免震装置ｇにより地盤と縁切りして建物を支持せしめ、免震建物に地震入力が入ることを抑制（免震）している。
【０００６】
その他、特許第２７９９３８５号公報には、「大スパン構造物」を構成するトラスの上弦材中央および下限材中央に一端を固定したワイヤーを左右対称に斜張させ、上下弦材の端部に設置した滑車に前記ワイヤーを巻き回して減衰装置を構成し、大スパン構造物に生ずる上下振動を抑制する技術が開示されている。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
図３と図４に示した制振システムで大径間構造物を構築する場合は、制振効果を得るために必要十分な大型の補助質量ａ又はｆが使用されるので、高コスト化の問題、あるいは重い補助質量による主構造体の振動性状への悪影響が懸念されている。
【０００８】
また、図５のように免震装置ｇを採用した場合には、免震層の外周に水平荷重を受けた免震建物の水平変形に対する十分な大きさの免震クリアランスＳが不可欠である。構造物が大きくなるほどに前記免震クリアランスＳも大きくなり、その周辺の安全性の確保やスペースの有効利用において不利となるほか、建設工事費が増大する不利益も大きい。
【０００９】
上述した特許第２７９９３８５号公報に記載された「大スパン構造物」も一案ではあるが、減衰装置の設置施工が面倒で手間がかかる上に、その実効性にも疑問が認められる。
【００１０】
本発明の目的は、構造体自身の振動特性を利用して大きな制振効果を得られる新しい構造システムを提供することであり、構造上安全で低コストの大径間構造物、更に云えば、独立架構の連成による大径間構造物を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る独立架構の連成による大径間構造物は、
１本の柱１又は１’を中心として水平方向の跳ね出し部材２が四方に広がる構造で、隣接する柱１、１’の剛性が大小に異なり、固有振動数が異なる複数の独立架構３…が、前記跳ね出し部材２、２相互の境界にエキスパンションジョイント４を設けて隣接する構成とされ、
前記隣接する複数の独立架構３…は、隣接する柱１、１’同士がケーブル６によって相互に連結されていると共に、跳ね出し部材２、２相互の境界に鉛直支持部材７が設置され、鉛直支持部材７は前記ケーブル６によって吊り支持されており、跳ね出し部材２の端部は滑り支承８を介して前記鉛直支持部材７により支持されていること、
跳ね出し部材２のエキスパンションジョイント部４に減衰装置５が設置され、連成効果を利用して前記減衰装置５による制振作用を助長させる構成であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した独立架構の連成による大径間構造物において、
独立架構を構成する跳ね出し部材は、跳ね出しスラブ又は版状トラス構造であることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
請求項１、２に記載した発明に係る独立架構の連成による大径間構造物の実施形態を図１と図２に示している。
【００１５】
即ち、１本の柱１又は１’を中心として水平方向の跳ね出し部材２が四方に広がる構造及び形態で、しかも隣接する関係にある柱１と１’の剛性が大小に異なり、固有振動数が異なる複数の独立架構３…が、前記跳ね出し部材２、２相互の境界にエキスパンションジョイント４を設けて隣接する構成とされ、相互の境界に振動性状に与える影響が少ない連結手段として、隣接する柱１、１’同士はケーブル６によって相互に連結され、跳ね出し部材２，２相互の境界に鉛直支持部材７が設置され、鉛直支持部材７は前記ケーブル６によって吊り支持され、跳ね出し部材２の端部は滑り支承８を介して前記鉛直支持部材７により支持されている。そして、前記のように連結された連結部（エキスパンションジョイント部４）に減衰装置５が設置され、連成効果を利用して前記減衰装置５による制振作用を助長する（または助長を期待する）構成で構築されている。
【００１６】
一般的に振動体が外力を受けるとき、振動理論で導かれる或る適切な振動数比（例えば１：２のような比）で、固有周期が異なる振動体及び連結部の減衰装置が組み合わされると、所謂「連成効果」により応答値が減少する現象がある。本発明は、こうした原理を大径間構造物に適用したもので、構造システムの概要は、上述した独立架構３をそれぞれ独立に建設し、相互に連成させることにある。
【００１７】
この大径間構造物は、大規模なものは柱から水平に跳ね出す距離が非常に大きくなり、片持ち構造で支持することが困難なものとなる。
【００１８】
そこで、跳ね出し部材２、２相互の境界（エキスパンション部４）に設置した鉛直支持部材７により前記跳ね出し部材２の先端部の荷重を負担させるものとし、隣接する独立架構３、３の柱１と１’を相互に連結するケーブル６によって前記鉛直支持部材７を吊り構造（サスペンション構造）で支持している。従って、跳ね出し部材２の下部空間は有効利用が図れる。
【００１９】
前記跳ね出し部材２の端部（自由端）は、前記鉛直支持部材７の頭部に設置した滑り支承８によって水平移動が可能に支持されている。また、跳ね出し部材２、２相互間のエキスパンションジョイント４の間に減衰装置５が設置されている。こうして独立架構３、３は、相互の振動性状に与える影響が少ない手段で連結されているので、連成効果を利用して前記減衰装置５による制振作用が助長され、外力に対する応答を減少させる。
【００２０】
即ち、独立架構３へ外力が入った際の挙動は、それぞれの振動周期特性（固有振動数）によって異なったものとなることによる、「連成効果」を利用して、独立架構３のエキスパンションジョイント４に設置した減衰装置５の働きとによる大きな制振効果を期待でき、構造物の外力（入力）に対する応答が大幅に低減されるので、大径間構造物の構造性能を向上し、低コスト化が可能になる。
【００２１】
要するに、別途に補助質量を用いた制振システムや免震装置を採用することは無用であるし、部材断面の大きさ、柱スパンの大きさにも、設計上の自由度が得られる。
【００２２】
上述の次第であるから、通常の構造物とは異なって、この大径間構造物において、独立架構３を構成する跳ね出し部材２は、跳ね出しスラブとし又は版状トラス構造で実施することができる（請求項２記載の発明）。一例として、独立架構３の跳ね出し部材２は一辺の大きさが５０ｍ位、階高は２０ｍ位の大きさを実施可能である。
【００２３】
【発明の奏する効果】
請求項１、２記載の発明に係る独立架構による大径間構造物は、構造体自身の振動特性を利用する連成効果によって大きな制振効果を得る新しい構造システムによって成立し、別途補助質量を用いる制振システムや免震装置を採用することは無用であるし、部材断面の大きさ、柱スパンの大きさにも、設計上の自由度が得られるから、構造上安全で、低コストに建築できる。
この大径間構造物は、大規模な人工地盤への応用、展開も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の大径間構造物の立面図である。
【図２】前記大径間構造物の底面図である。
【図３】制振システムの適用例を示した立面図である。
【図４】制振システムの異なる適用例を示した立面図である。
【図５】免震装置の適用例を示した立面図である。
【符号の説明】
１ 柱
１’ 柱
２ 跳ね出し部材
３ 独立架構
４ エキスパンションジョイント
５ 減衰装置
６ ケーブル
７ 鉛直支持部材
８ 滑り支承
Claims (2)
- １本の柱を中心として水平方向の跳ね出し部材が四方に広がる構造で、隣接する柱の剛性が大小に異なり、固有振動数が異なる複数の独立架構が、前記跳ね出し部材相互の境界にエキスパンションジョイントを設けて隣接する構成とされ、
前記隣接する複数の独立架構は、隣接する柱同士がケーブルによって相互に連結されていると共に、跳ね出し部材相互の境界に鉛直支持部材が設置され、鉛直支持部材は前記ケーブルによって吊り支持されており、跳ね出し部材の端部は滑り支承を介して前記鉛直支持部材により支持されていること、
跳ね出し部材のエキスパンションジョイント部に減衰装置が設置され、連成効果を利用して前記減衰装置による制振作用を助長させる構成であることを特徴とする、独立架構の連成による大径間構造物。 - 独立架構を構成する跳ね出し部材は、跳ね出しスラブ又は版状トラス構造であることを特徴とする、請求項１に記載した独立架構の連成による大径間構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35672298A JP3820496B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 独立架構の連成による大径間構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35672298A JP3820496B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 独立架構の連成による大径間構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000179179A JP2000179179A (ja) | 2000-06-27 |
| JP3820496B2 true JP3820496B2 (ja) | 2006-09-13 |
Family
ID=18450459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35672298A Expired - Fee Related JP3820496B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 独立架構の連成による大径間構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3820496B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP7464566B2 (ja) | 2021-05-31 | 2024-04-09 | 大成建設株式会社 | 構造物 |
-
1998
- 1998-12-15 JP JP35672298A patent/JP3820496B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000179179A (ja) | 2000-06-27 |
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