JP4868357B2 - 多層構造物 - Google Patents
多層構造物 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4868357B2 JP4868357B2 JP2006140264A JP2006140264A JP4868357B2 JP 4868357 B2 JP4868357 B2 JP 4868357B2 JP 2006140264 A JP2006140264 A JP 2006140264A JP 2006140264 A JP2006140264 A JP 2006140264A JP 4868357 B2 JP4868357 B2 JP 4868357B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- isolator
- arc
- vibration
- multilayer structure
- center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
また、本発明は、長周期地震や風振動に強い多層構造物を提供することを第2の目的としている。
さらに、本発明は、アイソレータの上にある構造体の重量によって当該アイソレータが破断することを防止することを第3の目的としている。
上記した本発明では、鉛直下向きに凸の円弧軌道に沿って運動するアイソレータにより、地震発生時に、多層構造物の複数の層において、鉛直下に凸の円弧運動がされることになり、構造物の曲げ運動と逆方向の遠心力が生じ、構造物全体の遠心力の縮退が実現され、これによって、構造物の曲げ振動が抑制される。
また、本発明は、複数の層における円弧軌道の円弧中心の高さ位置が上層にいくに従い値が維持または上昇して、最も下方の層における円弧軌道の円弧中心の高さより最も上方の層における円弧軌道の円弧中心の高さが上昇するように、アイソレータの運動方向の傾斜角度が設定されていることが好ましい。
まず、本発明に係る多層構造物の第1の実施の形態について説明する。
図8に示すように、第1の実施の形態における多層構造物は、複数層の塔状構造物であり、各層間に、鉛直下向きに凸の円弧軌道Aに沿って円弧運動する後述する凹型アイソレータ機構1がそれぞれ設置された構成からなる。なお、必ずしも各層間に凹型アイソレータ機構1をそれぞれ設置する必要はなく、例えば一層おきに凹型アイソレータ機構1を設置してもよい。ただし、凹型アイソレータ機構1を減らすとそれだけ各凹型アイソレータ機構1の変位が大きくなる。また、上記した「円弧運動」水平方向と鉛直方向とを各1軸とする面で切断した場合の運動であって一般の3次元では球面運動を意味し、本発明における「円弧軌道」は、一般の3次元では鉛直下向きに凸の球面を意味する。
図9に示すように、多層構造物のn階と(n+1)階の間に設置された凹型アイソレータ機構1は、斜め方向に運動するアイソレータ2と、上層部である(n+1)階の部分を支持するとともに円弧軌道Aの方向の動きを許容する可動支承3と、水平方向に運動する水平積層ゴム4とから構成されている。
図8、図10に示すように、各層におけるアイソレータ2の取り付け角度(運動方向の傾斜角度)θは、上層にいくに従い非減少的に増加するように順次変化されている。
図11に示すように、アイソレータ2の取り付け角度θは、図10の破線の如く上層にいくに従って折れ線状に増加するように、下層で穏やかに角度上昇して上昇に従って大きく角度上昇する。なお、アイソレータ2の取り付け角度θは、折れ線状に増加しなくてもよく、例えば、図10の実線で示すように、上層にいくに従って単純増加するものでもよく、或いは、図10の一点鎖線で示すように、上層にいくに従って階段状に増加するものでもよく、さらに、上層にいくに従って曲線的に増加するものでもよい。
図8、図12、図13に示すように、各層間にそれぞれ設置されたアイソレータ2の円弧軌道Aの円弧中心Oが上層にいくに従い非下降的に上昇するように、各層のアイソレータ2の取り付け角度θが設定されており、各層の円弧中心Oは、構造物の中層から最上階にかけて、ほぼ等間隔に存在する。なお、図12、図13では、円弧中心Oの位置は、上層にいくに従い略直線状に単純上昇しているが、上層にいくに従って折れ線状に増加してもよく、或いは、上層にいくに従って階段状に上昇してもよく、さらに、上昇にいくに従って曲線的に上昇してもよい。
上記した第1例の如くアイソレータ2等を設計したとき、構造物の振動応答は、図14〜図16に示すように、4次モードが卓越した状態となる。なお、この4次モード卓越は、図11〜図13に示す例に限定されず、図10に示す種々のパターンで起こり得る。また、固有振動モードのモード形状は、角度設計により異なり、必ずしも図15に示す1〜4次モード形状のようになるとは限らない。例えば、凹型アイソレータ機構1の円弧運動により剪断振動が顕著化した場合に、曲げと剪断が重畳されることによって、3次モードで節が4つなるとともに4次モードで節が3つなる場合も有り得る。
図17〜図20に示すように、第2例は上記した条件で4次モードを卓越させる場合の一例であり、アイソレータ2の取り付け角度θを基準として設計されている。アイソレータ2の取り付け角度θは、下層で緩やかに角度が上昇して、上層に従って大きく角度が上昇する折れ線型とした。また、各層の円弧軌道Aの円弧中心Oは、最下層近傍でやや減少するものの、上層に従って放物線状に上昇する。
上記した第1例、第2例、第3例では、構造物のアスペクト比が5であって層数が10層或いは20層である場合の設計例について説明しているが、上記した第1例、第2例、第3例における構造物と異なる構造物に適用することも可能である。
まず、上式(1)は次式(3)のように変形される。
また、勿論、構造物が20層の場合には、図17や図18に示す表の値を基準にしてもよく、さらに、層数が10層や20層以外の場合は、目的とする構造物の階数をNとして、図11の表の10層をN層と読み替え、1〜(N−1)層は図11の表の値を補間し、上述した方法によって角度変換して算出すればよい。
次に、本発明に係る多層構造物の第2の実施の形態について説明する。
上記した第1の実施の形態では、アイソレータ2の取り付け角度θは、経験的に得られた第1〜第3例によって設定されているが、以下に説明する第2の実施の形態では、図28,図29に示すように、アイソレータ2による円弧軌道Aの円弧中心Oが、そのアイソレータ2よりも上方にある上層構造Xの重心位置O’にくるように、アイソレータ2の取り付け角度θ(運動方向の傾斜角度)が設定されている。つまり、n階のアイソレータに対応する円弧中心Oがn階から最上階までの層(上層構造X)の重心位置O’と一致するように、各層のアイソレータ2の取り付け角度θがそれぞれ設定されている。このように、上層構造Xの重心位置O’と円弧中心Oとが一致するようにアイソレータ2の取り付け角度θが設定されると、アイソレータ2より上の上層構造Xの重心回りの回転トルクがゼロにすることができ、この状態がアイソレータ2を用いた構造物の特異点であり、また、この特異点での振動が特異振動である。
なお、以下に説明する一例は、構造物のアスペクト比(高さ/幅)が5であり、構造物の層数が10層であり、各層の水平方向の寸法が20m、鉛直方向の寸法が10mであり、構造物の各層間端部にアイソレータ2が装着され、さらに、円弧方向剛性は滑りあるいは転がりのみを仮定してゼロとした場合の一例である。ただし,剛性値はアイソレータ2の取り付け角度θ及び円弧軌道Aの円弧中心Oの設計値に影響を与えない。
図30,図31に示すように、この一例では、アイソレータ2の取り付け角度θは、上層に従って弓形に上昇しており、つまり、下層で緩やかに上昇して上層に従って大きく上昇している。また、図30,図32に示すように、円弧軌道Aの円弧中心Oの位置は、上層に従って直線状に上昇している。
図33に示すように、円弧方向剛性がゼロであるから、アイソレータ2から上層構造Xに与える力は、上層構造Xの重心位置O’を通る。これは、あたかも下層からの力がアイソレータ2で上層構造Xの重心方向に屈折するかのごとく振舞う。従って、上層構造Xには水平方向の力が与えられるが、回転トルクは作用しない。
ちなみに、円弧垂直方向剛性を無限大とすると水平方向外力に対して動かない。これは、特異点では水平方向を実現する変形値が存在しないことを意味する。現実には円弧垂直方向剛性を有限なので図34のように振動する。このように、構造物において或る特定方向に運動できない位置、姿勢が特異点と呼ばれる。
図35(a),図36(a)に示すように、円弧方向剛性がゼロの場合、多層構造物の振動は、特異振動である水平振動のみの周波数となる。そして、円弧方向剛性を徐々に大きくすると、図35(b),図36(b)に示すように、円弧方向の回転振動(円弧振動)が構造物の層数に相当する次数分だけ表れる。具体的には、図35に示す例では、多層構造物は10層としているため10次モードまで存在する。さらに、円弧方向剛性を徐々に大きくしていくと、図35(c),図36(c)に示すように、10次モード卓越から5次モード卓越へと移行する。
特異振動は円弧垂直方向の高剛性に依存する高周波振動であり、円弧振動振動が重畳されていない図35(a),図36(a)に示す振動では、小振幅になるが減衰が小さい。一方、図35(c),図36(c)に示す振動のように特異振動に円弧振動が重畳されると、円弧方向の低剛性方向で高周波振動が起こり、この場合には高減衰となる。
図37は凹型アイソレータ機構1が設置された層間部分の拡大図である。
上記した実施の形態では、図9に示すように、多層構造物のn階と(n+1)階の間には、アイソレータ2と可動支承3と水平積層ゴム4とが設置されているだけであるが、図37に示すように、n階と(n+1)階の間に、円弧軌道A”の方向の振動エネルギーを吸収するダンパー7が設置されていてもよい。
3 可動支承
5 積層ゴム
7 ダンパー
A,A’,A” 円弧軌道
O 円弧中心
O’ 重心
X 上層構造
θ,θ1,θ2 取り付け角度(傾斜角度)
Claims (7)
- 斜め方向に運動するアイソレータが、鉛直下向きに凸の円弧軌道に沿って運動するように設置され、地震や風による振動が抑制される多層構造物において、
前記アイソレータが、複数の層間にそれぞれ設置され、
前記アイソレータの運動方向の傾斜角度が、上層にいくに従い値が維持または増加して、最も下方の前記アイソレータの運動方向の傾斜角度より最も上方の前記アイソレータの運動方向の傾斜角度の方が増加するように設定されていることを特徴とする多層構造物。 - 請求項1記載の多層構造物において、
前記複数の層における前記円弧軌道の円弧中心の高さ位置が少なくとも一部で異なるように、前記アイソレータの運動方向の傾斜角度が設定されていることを特徴とする多層構造物。 - 請求項1または2記載の多層構造物において、
前記複数の層における前記円弧軌道の円弧中心の高さ位置が上層にいくに従い値が維持または上昇して、最も下方の前記層における前記円弧軌道の円弧中心の高さより最も上方の前記層における前記円弧軌道の円弧中心の高さが上昇するように、前記アイソレータの運動方向の傾斜角度が設定されていることを特徴とする多層構造物。 - 請求項1から3のいずれかに記載の多層構造物において、
前記アイソレータが、少なくとも積層ゴムを有する構成からなり、
前記アイソレータが設置された層間に、上層部を支持するとともに前記円弧軌道の方向の動きを許容する可動支承が設置されていることを特徴とする多層構造物。 - 請求項1から4のいずれかに記載の多層構造物において、
前記アイソレータが設置された層間に、前記円弧軌道の方向の振動エネルギーを吸収して振動を減衰させるダンパーが設置されていることを特徴とする多層構造物。 - 請求項1から5のいずれかに記載の多層構造物において、
前記アイソレータによる前記円弧軌道の円弧中心が、そのアイソレータよりも上方にある上層構造の重心位置にくるように、前記アイソレータの運動方向の傾斜角度が設定され
ていることを特徴とする多層構造物。 - 請求項6記載の多層構造物において、
前記上層構造の重心回りの回転トルクを作用させない特異点での特異振動の周波数と構造物の円弧振動の何れかの次数の周波数とを一致させるように、構造物の円弧方向剛性が設計されていることを特徴とする多層構造物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006140264A JP4868357B2 (ja) | 2006-02-03 | 2006-05-19 | 多層構造物 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006026768 | 2006-02-03 | ||
JP2006026768 | 2006-02-03 | ||
JP2006140264A JP4868357B2 (ja) | 2006-02-03 | 2006-05-19 | 多層構造物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007231718A JP2007231718A (ja) | 2007-09-13 |
JP4868357B2 true JP4868357B2 (ja) | 2012-02-01 |
Family
ID=38552581
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006140264A Expired - Fee Related JP4868357B2 (ja) | 2006-02-03 | 2006-05-19 | 多層構造物 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4868357B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103161347A (zh) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | 青岛理工大学 | 消能减震结构多级设防烈度下的性能化抗震设计方法 |
CN110847386A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种滑槽曲率整体一致型摩擦摆阵列隔震层 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5294125B2 (ja) * | 2009-06-08 | 2013-09-18 | 清水建設株式会社 | 接続構造及び制振構造物 |
JP5553166B2 (ja) * | 2010-11-29 | 2014-07-16 | 清水建設株式会社 | 制振構造物 |
JP5626610B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2014-11-19 | 清水建設株式会社 | 接続構造及び制振構造物 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07139218A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-30 | Tatsuji Ishimaru | 多層免震構造物 |
JP3336481B2 (ja) * | 1994-08-04 | 2002-10-21 | ニッタ株式会社 | 免震装置の設置方式 |
JPH1068247A (ja) * | 1996-08-28 | 1998-03-10 | Ohbayashi Corp | 建造物の免震構造 |
JPH10184077A (ja) * | 1996-12-24 | 1998-07-14 | Tokai Rubber Ind Ltd | 構造物の免震支持構造 |
JPH11293947A (ja) * | 1998-04-07 | 1999-10-26 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 高層階構造物のブートストラップ型免震構造 |
JP3799199B2 (ja) * | 1999-07-16 | 2006-07-19 | ▲てい▼一 高橋 | 耐震建物の構造 |
JP3700125B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2005-09-28 | 清水建設株式会社 | 免震建物 |
JP3700126B2 (ja) * | 2001-02-16 | 2005-09-28 | 清水建設株式会社 | 免震建物 |
-
2006
- 2006-05-19 JP JP2006140264A patent/JP4868357B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103161347A (zh) * | 2011-12-15 | 2013-06-19 | 青岛理工大学 | 消能减震结构多级设防烈度下的性能化抗震设计方法 |
CN103161347B (zh) * | 2011-12-15 | 2015-07-15 | 青岛理工大学 | 消能减震结构多级设防烈度下的性能化抗震设计方法 |
CN110847386A (zh) * | 2019-11-26 | 2020-02-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种滑槽曲率整体一致型摩擦摆阵列隔震层 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007231718A (ja) | 2007-09-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5960812B2 (ja) | パッシブダンパ | |
JP5062561B2 (ja) | 振動低減機構およびその諸元設定方法 | |
JP4868357B2 (ja) | 多層構造物 | |
JP2009068659A (ja) | 免震装置と制振装置 | |
JP2020101081A (ja) | 制振装置及びこれを備えた建物 | |
JP2012007451A (ja) | 制振装置、鉄塔及び構造物 | |
JP5601824B2 (ja) | ダンパーと免制震機構 | |
JPH09177875A (ja) | 振動遮断接続機構 | |
JP4761347B2 (ja) | 建物の制振システム。 | |
JP5252189B2 (ja) | 多層構造物 | |
JP5587485B1 (ja) | ダンパーセット | |
JP4788134B2 (ja) | 構造物の制振構造 | |
JP6398421B2 (ja) | 制振構造 | |
JP2006132311A (ja) | 制振装置 | |
JP5251936B2 (ja) | 構造物の制振構造 | |
JP6289929B2 (ja) | 構造物の制振装置及びその諸元設定方法 | |
JP5146754B2 (ja) | 制振構造物 | |
JP4660722B2 (ja) | 制振装置 | |
JP2018145626A (ja) | 制振構造 | |
JP5187127B2 (ja) | 構造物の捻れ振動の制振に係るパラメータの設定方法 | |
JP2005299173A (ja) | 塔状構造物の制振構造 | |
JP7465702B2 (ja) | 免震装置および設計方法 | |
JP7423431B2 (ja) | 動吸振装置 | |
JP5553166B2 (ja) | 制振構造物 | |
JP2019002441A (ja) | 制振ダンパ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081119 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110705 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111018 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111108 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4868357 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |