JP5557606B2 - Seismic control system for multiple structures using a large roof - Google Patents

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本発明は、独立した複数の構造物の上部に、共通の屋根となる一体構造の大屋根を設置した際に、当該大屋根を利用して地震時に上記複数の構造物に対して高い制震効果を発揮することを可能にする大屋根を用いた複数構造物の制震システムに関するものである。   In the present invention, when an integrated large roof that is a common roof is installed on top of a plurality of independent structures, the large roof is used to control the multiple structures at the time of an earthquake. The present invention relates to a multi-structure seismic control system using a large roof that can be effective.

近年、公共施設等において、独立した複数の構造物の上部間にわたって、共通の大屋根を設置することにより、これら構造物間に広いアトリウム空間を創出した一体感のある施設計画が実施されている。また、ドーム等の大規模構造物においては、構造的に分離した複数の構造物をエキスパンションジョイント等によって連結するとともに、これら複数の構造物の上部に、大屋根を一体で設置する計画が実施されている。   In recent years, in public facilities, etc., a facility plan with a sense of unity that creates a wide atrium space between these structures has been implemented by installing a common large roof across the upper part of independent structures. . Also, in large-scale structures such as domes, a plan has been implemented in which a plurality of structurally separated structures are connected by an expansion joint or the like, and a large roof is integrally installed on top of the plurality of structures. ing.

ところで、複数の構造物にわたって大屋根を設置する場合には、地震時における各々の構造物の応答が異なることから、一般に各構造物上に積層ゴム支承、すべり支承、ローラー支承、ゴム材等の支持材を設置して、上記大屋根を上記構造物に対して相対変位可能に支持する構造が採用されている。   By the way, when installing a large roof over multiple structures, the response of each structure during an earthquake is different, so in general laminated rubber bearings, sliding bearings, roller bearings, rubber materials, etc. on each structure The structure which installs a support material and supports the said big roof with respect to the said structure so that relative displacement is possible is employ | adopted.

図11および図12は、従来のこのような大屋根の支持構造を示すもので、アトリウムとなる空間Sを間に挟んで構築された2棟の建物A、Bの各々の柱1上に接続架台2を設け、これら接続架台2上に積層ゴム支承等の支持材3を介して、両建物A、Bに共通となる一体型の大屋根4を水平方向に相対変位可能に支承するとともに、当該大屋根4と接続架台2との間に、水平方向の応答を減衰させるオイルダンパ等のダンパ5を設置したものである。   FIG. 11 and FIG. 12 show a conventional structure for supporting such a large roof, which is connected to the pillars 1 of the two buildings A and B constructed with the space S serving as an atrium in between. The platform 2 is provided, and the integrated large roof 4 that is common to both buildings A and B is supported on the connection platform 2 via a support member 3 such as a laminated rubber bearing so as to be relatively displaceable in the horizontal direction. A damper 5 such as an oil damper that attenuates the response in the horizontal direction is installed between the large roof 4 and the connection base 2.

上記大屋根4の支持構造によれば、支持材3によって、地震時に、応答が異なる2棟の建物A、Bから大屋根4に強制変位が作用することを防ぐことができるとともに、大屋根4の質量MRと支持材3の水平剛性KRから決定される大屋根4の固有周期TR=2π(MR/2KR1/2を、建物A、Bの固有周期TA、TBに対して長周期化することにより、地震時に生じる大屋根4のせん断力(応答加速度)を低減して、安全性を高めることができるといった効果が得られる。 According to the support structure of the large roof 4, the support material 3 can prevent forced displacement from acting on the large roof 4 from the two buildings A and B having different responses in the event of an earthquake. The natural period T R = 2π (M R / 2K R ) 1/2 of the large roof 4 determined from the mass M R of the support member 3 and the horizontal rigidity K R of the support member 3 is expressed as the natural periods T A and T of the buildings A and B. By making the period longer with respect to B , an effect is obtained that the shearing force (response acceleration) of the large roof 4 generated at the time of an earthquake can be reduced and safety can be improved.

ところで、図11および図12に示した従来の大屋根4の支持構造に加えて、さらに大屋根4と建物A、Bとの間に、スプリング等のバネ材を設置して、大屋根4の固有周期を建物A、Bの固有周期と同調させることにより、大屋根4を付加質量型の制震装置(TMD)として利用し、建物A、Bの応答低減を図ることも、理論的には可能である。   By the way, in addition to the conventional support structure of the large roof 4 shown in FIGS. 11 and 12, a spring material such as a spring is further installed between the large roof 4 and the buildings A and B. It is theoretically possible to reduce the response of buildings A and B by using the large roof 4 as an additional mass type vibration control device (TMD) by synchronizing the natural period with the natural period of buildings A and B. Is possible.

ところが、一般に2棟の建物A、Bの固有周期TA、TBがほぼ等しい事は、ごく希であり、特に一方の建物Aにブレース6等の耐震部材が設置されている場合には、両者の固有周期TA、TBは、大きく異なるものとなる。 However, it is rare that the natural periods T A and T B of the two buildings A and B are generally equal, and particularly when one of the buildings A has an earthquake-resistant member such as the brace 6 installed, Their natural periods T A and T B are greatly different.

このため、大屋根4を付加質量型の制震装置(TMD)として利用しようとしても、大屋根4の固有周期TRを、建物Aおよび建物Bのいずれか一方の固有周期TA、TBと同調させると、互いの固有周期が同調されていない他方の建物Bまたは建物Aに対しては、その応答を低減することができないという問題点がある。また、大屋根4に作用するせん断力(応答加速度)が増大して安全性が損なわれてしまうという問題点も生じる。 Therefore, even if the large roof 4 is to be used as an additional mass type vibration control device (TMD), the natural period T R of the large roof 4 is changed to the natural periods T A and T B of either the building A or the building B. If the other building B or building A is not tuned to each other, the response cannot be reduced. Moreover, the shear force (response acceleration) which acts on the big roof 4 increases, and the problem that safety | security will be impaired will also arise.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、固有周期が異なる複数の構造物に対して、共通の屋根となる一体型の大屋根を設置する際に、当該大屋根を活用して、これら複数の構造物の応答を効果的に低減させることが可能になる大屋根を用いた複数構造物の制震システムを提供することを課題とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and when installing an integrated large roof serving as a common roof for a plurality of structures having different natural periods, the large roof is utilized. An object of the present invention is to provide a vibration control system for a plurality of structures using a large roof that can effectively reduce the response of the plurality of structures.

上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明に係る大屋根を用いた複数構造物の制震システムは、固有周期が異なる複数の構造物の上部に、支持材を介して一体の大屋根を上記構造物に対して水平方向に相対変位可能に設置するとともに、少なくとも一棟の上記構造物と上記大屋根との間に、互いの上記相対変位により回転して付加質量を付与する回転慣性質量ダンパと上記相対変位により伸縮するバネ材とを直列に接続し、かつ上記相対変位を減衰させる減衰要素を上記回転慣性質量ダンパまたは上記バネ材と並列に配置してなる複合ダンパを設置し、かつ上記回転慣性質量ダンパによる上記付加質量と上記バネ材の剛性から決定される上記複合ダンパの固有周期を、当該複合ダンパが接続された各々の上記構造物の固有周期に対して同調させたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problem, a multi-structure seismic control system using a large roof according to the first aspect of the present invention is integrated with a plurality of structures having different natural periods via a support material. The large roof is installed so as to be relatively displaceable in the horizontal direction with respect to the structure, and at least one of the structures and the large roof is rotated by the relative displacement of each other to add an additional mass. The rotary inertia mass damper and a spring material that expands and contracts due to the relative displacement are connected in series, and a damping element that dampens the relative displacement is arranged in parallel with the rotary inertia mass damper or the spring material is installed. and, and to the natural period of the specific period of the composite damper is determined from the rigidity of the by rotating inertial mass damper the additional mass and the spring member, each of the structures in which the composite damper is connected It is characterized in that the tuned.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記大屋根は、固有周期が異なる3棟の構造物の上部に配置され、当該3棟の構造物のうちの耐震性のより高い1棟または2棟の上記構造物に固定されるとともに、他の上記構造物に水平方向に相対変位可能に設置され、かつ当該他の構造物と上記大屋根との間に上記複合ダンパが設置されていることを特徴とするものである。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the large roof is arranged at the upper part of the structure of three buildings having different natural periods, and is earthquake-resistant among the structures of the three buildings. It is fixed to one or two structures having higher properties, and is installed in other structures so as to be relatively displaceable in the horizontal direction, and between the other structures and the large roof, A composite damper is installed .

ここで、上記支持材としては、積層ゴム支承、すべり支承、ローラー支承、ゴム材等が適用可能である。また、バネ材としては、コイルスプリングや板バネ等を用いることができる。さらに、上記減衰要素としては、オイルダンパ、粘弾性ダンパ、粘性ダンパ等が好適である。   Here, as the support material, a laminated rubber bearing, a sliding bearing, a roller bearing, a rubber material, and the like are applicable. Moreover, a coil spring, a leaf | plate spring, etc. can be used as a spring material. Furthermore, as the damping element, an oil damper, a viscoelastic damper, a viscous damper, or the like is suitable.

請求項1または2に記載の発明においては、大屋根と個別の構造物との間に設置した複合ダンパについて、その回転慣性質量ダンパの付加質量と上記バネ材の剛性から決定される固有周期を当該複合ダンパが接続された構造物の固有周期に対応して調整しておく。これにより、地震時に、各構造物に接続された上記複合ダンパが、当該構造物の揺れに各々共振してその振動エネルギーを集めるとともに、この振動エネルギーを当該複合ダンパの減衰要素によって効率よく吸収することができる。   In the invention according to claim 1 or 2, for the composite damper installed between the large roof and the individual structure, the natural period determined from the additional mass of the rotary inertia mass damper and the rigidity of the spring material is set. Adjustment is made in accordance with the natural period of the structure to which the composite damper is connected. Thus, at the time of an earthquake, the composite damper connected to each structure resonates with the vibration of the structure and collects the vibration energy, and the vibration energy is efficiently absorbed by the damping element of the composite damper. be able to.

この結果、共通の屋根となる一体型の大屋根を活用して、固有周期が異なる複数の構造物に対し、個別に地震時の応答を効果的に低減させることができる。   As a result, the response of an earthquake can be effectively reduced individually for a plurality of structures having different natural periods by utilizing an integrated large roof that is a common roof.

この際に、特に上記回転慣性質量ダンパによる付加質量と上記バネ材の剛性から決定される複合ダンパの固有周期を、当該複合ダンパが接続された各構造物の固有周期に対して同調させているために、最も効果的に上記応答を低減させることが可能になる。 At this time, the natural period of the composite damper is determined from the rigidity of the upper Symbol rotational inertia mass damper according to the additional mass and the spring member in particular, is tuned with respect to the natural period of the structure in which the composite damper is connected for that, it is possible to reduce most effectively the response.

本発明に係る大屋根を用いた複数構造物の制震システムの第1の実施形態を示す概略構成図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a schematic block diagram which shows 1st Embodiment of the multi-structure seismic control system using the big roof which concerns on this invention. (a)は、図1の模式図、(b)はその変形例を示す要部の模式図である。(A) is the schematic diagram of FIG. 1, (b) is the schematic diagram of the principal part which shows the modification. 図1の複合ダンパを示す要部を断面視した正面図であるIt is the front view which looked at the principal part which shows the composite damper of FIG. 図3の複合ダンパの変形例を示す要部を断面視した正面図である。It is the front view which looked at the principal part which shows the modification of the composite damper of FIG. 図3の複合ダンパの他の変形例を示す要部を断面視した正面図である。It is the front view which looked at the principal part which shows the other modification of the composite damper of FIG. 本発明の第2の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the 4th Embodiment of this invention. 本発明の実施例に用いた本発明および比較例に係る解析モデルを示す図である。It is a figure which shows the analysis model which concerns on this invention used for the Example of this invention, and a comparative example. 本発明の実施例の解析結果を示すグラフである。It is a graph which shows the analysis result of the Example of this invention. 従来の大屋根の支持構造を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the support structure of the conventional large roof. 図11の模式図である。It is a schematic diagram of FIG.

(第1の実施形態)
図1〜図5は、本発明に係る大屋根を用いた複数構造物の制震システムを、2棟の建物(構造物)A、Bに一体の大屋根10を設置した場合に適用した第1の実施形態およびその変形例を示すものである。
上記2棟の建物A、Bは、その間にアトリウムとなる空間Sを形成すべく所定間隔をおいて構築されたもので、それぞれの柱11上に、大屋根10から作用する水平力を伝達可能な剛性を有する接続架台12が一体的に設けられ、これら接続架台12上に、積層ゴム等の支持材13を介して両建物A、Bの共通の屋根になるとともに上記空間Sも覆う一体型の大屋根10が水平方向に相対変位可能に設置されている。
(First embodiment)
1 to 5 show a case where a multi-structure seismic control system using a large roof according to the present invention is applied to a case where an integrated large roof 10 is installed in two buildings (structures) A and B. 1 embodiment and its modification are shown.
The two buildings A and B are constructed at a predetermined interval so as to form a space S serving as an atrium between them. A horizontal force acting from the large roof 10 can be transmitted on each column 11. The connecting stand 12 having a sufficient rigidity is integrally provided, and on the connecting stand 12, an integrated type covering the space S as well as being a common roof of the buildings A and B through a support material 13 such as laminated rubber. The large roof 10 is installed so as to be capable of relative displacement in the horizontal direction.

また、大屋根10の骨組み部材14と、接続架台12との間に、地震時における水平方向の応答を減衰させるダンパ15が設置されている。ちなみに、ダンパ15としては、オイルダンパ、粘弾性ダンパ、粘性ダンパ等が用いられている。   In addition, a damper 15 is installed between the frame member 14 of the large roof 10 and the connection base 12 to attenuate the horizontal response during an earthquake. Incidentally, as the damper 15, an oil damper, a viscoelastic damper, a viscous damper, or the like is used.

さらに、本実施形態においては、建物A、Bの双方を制震対象とするために、建物A、Bにおける所定箇所の柱11間に、各々複合ダンパ16が設置されている。この上記複合ダンパ16は、直列に接続されたボールネジを用いた回転慣性質量ダンパ17およびバネ材18と、図2(a)に示すように、このバネ材18と並列に配置された減衰要素19とから構成されたものである。   Further, in the present embodiment, in order to control both the buildings A and B, the composite dampers 16 are respectively installed between the pillars 11 at predetermined locations in the buildings A and B. The composite damper 16 includes a rotary inertia mass damper 17 and a spring material 18 using ball screws connected in series, and a damping element 19 arranged in parallel with the spring material 18 as shown in FIG. It is comprised from.

図3は、このような複合ダンパ16の構成を示すものであり、接続架台12に回転慣性質量ダンパ17のねじ軸20の一端部20aが、軸線方向の移動を阻止された状態で回転自在に設けられるとともに、ねじ軸20の他端部20bが、可動体21のナット部21a内に挿入されている。そして、このナット部21aの内壁に設けられたボール22が、ねじ軸20の雄ねじ20cに回転自在に係合されている。また、ねじ軸20の外周には、円板状の重り23が固定されている。これにより、接続架台12に対して可動体21が接離方向に相対変位すると、ねじ軸20および重り23が回転して、当該重り23の回転慣性力に相当する付加質量ΔMが発生するようになっている。   FIG. 3 shows the configuration of such a composite damper 16, in which the one end 20 a of the screw shaft 20 of the rotary inertia mass damper 17 can be freely rotated in the axial direction in the connection frame 12. The other end 20 b of the screw shaft 20 is inserted into the nut portion 21 a of the movable body 21. The ball 22 provided on the inner wall of the nut portion 21 a is rotatably engaged with the male screw 20 c of the screw shaft 20. A disc-like weight 23 is fixed to the outer periphery of the screw shaft 20. Thereby, when the movable body 21 is relatively displaced in the contact / separation direction with respect to the connection base 12, the screw shaft 20 and the weight 23 are rotated so that an additional mass ΔM corresponding to the rotational inertia force of the weight 23 is generated. It has become.

そして、この可動体21と大屋根10の骨組み部材14との間に、板バネからなる上記バネ材18が介装されている。また、このバネ材18と並列に、可動体21と大屋根10の骨組み部材14との間にオイルダンパからなる上記減衰要素19が設置されている。   And between the movable body 21 and the framework member 14 of the large roof 10, the spring material 18 made of a leaf spring is interposed. In parallel with the spring material 18, the damping element 19 made of an oil damper is installed between the movable body 21 and the frame member 14 of the large roof 10.

また、図4は、図3に示したものの変形例であって、バネ材18としてコイルバネを用いた複合ダンパ16を示すものである。この複合ダンパ16においては、上記バネ材18内にオイルダンパからなる減衰要素19が挿入されることにより、当該減衰要素19がバネ材18に対して並列に配置されている。そして、バネ材18の先端部18aおよび減衰要素19のシリンダ側端部19aが、図示されない大屋根10の骨組み部材14に連結されている。   FIG. 4 is a modification of the configuration shown in FIG. 3 and shows a composite damper 16 using a coil spring as the spring material 18. In the composite damper 16, the damping element 19 is arranged in parallel to the spring material 18 by inserting the damping element 19 made of an oil damper into the spring material 18. And the front-end | tip part 18a of the spring material 18 and the cylinder side edge part 19a of the damping element 19 are connected with the frame member 14 of the large roof 10 which is not shown in figure.

さらに、図5は、その他の変形例として、可動体21内に空洞部を形成し、図4に示した回転慣性質量ダンパ17の重り23に代えてねじ軸20の端部20bに内筒20dを一体に形成し、この内筒20dを上記空洞部内に移動可能かつ回転自在に挿入するとともに、上記空洞部内の可動体21内壁と内筒20dとの間の空間に粘性体24を充填することにより減衰要素19としたものである。なお、図中符号18bは、コイルバネからなるバネ材18の座屈防止ガイドである。   Further, FIG. 5 shows another modified example in which a hollow portion is formed in the movable body 21, and the inner cylinder 20d is formed on the end 20b of the screw shaft 20 in place of the weight 23 of the rotary inertia mass damper 17 shown in FIG. , And the inner cylinder 20d is inserted into the cavity so as to be movable and rotatable, and the space between the inner wall of the movable body 21 and the inner cylinder 20d in the cavity is filled with the viscous body 24. Thus, the damping element 19 is obtained. In addition, the code | symbol 18b in a figure is a buckling prevention guide of the spring material 18 which consists of a coil spring.

このように、図2(a)および図3、図4に示した複合ダンパ16においては、いずれも減衰要素19をバネ材18と並列に配置したが、これに限るものではなく、図2(b)および図5に示すように、回転慣性質量ダンパ17およびバネ材18を直列に接続するとともに、減衰要素19を回転慣性質量ダンパ17と並列に配置することもできる。   As described above, in each of the composite dampers 16 shown in FIGS. 2A, 3 and 4, the damping element 19 is arranged in parallel with the spring material 18. However, the present invention is not limited to this. As shown in b) and FIG. 5, the rotary inertia mass damper 17 and the spring material 18 can be connected in series, and the damping element 19 can be arranged in parallel with the rotary inertia mass damper 17.

そして、制震対象となる建物Aに設置した複合ダンパ16は、回転慣性質量ダンパ17の重り23(または内筒20d)による付加質量ΔM1とバネ材18の剛性Km1から決定される固有周期Tm1=2π(ΔM1/Km11/2が、建物Aの固有周期TAに同調するように設定されている。 The composite damper 16 installed in the building A to be controlled is a natural period determined from the additional mass ΔM 1 due to the weight 23 (or the inner cylinder 20 d) of the rotary inertia mass damper 17 and the rigidity K m1 of the spring material 18. T m1 = 2π (ΔM 1 / K m1 ) 1/2 is set to be synchronized with the natural period T A of the building A.

他方、制震対象となる建物Bに設置した複合ダンパ16は、回転慣性質量ダンパ17の重り23(または内筒20d)による付加質量ΔM2とバネ材18の剛性Km2から決定される固有周期Tm2=2π(ΔM2/Km21/2が、建物Bの固有周期TBに同調するように設定されている。 On the other hand, the composite damper 16 installed in the building B to be controlled is a natural period determined from the additional mass ΔM 2 due to the weight 23 (or the inner cylinder 20d) of the rotary inertia mass damper 17 and the rigidity K m2 of the spring material 18. T m2 = 2π (ΔM 2 / K m2 ) 1/2 is set to be synchronized with the natural period T B of the building B.

なお、この際に、本実施形態においては、回転慣性質量ダンパ17としてボールネジを用いた構造のものを用いているために、付加質量ΔMは、重り23(または内筒20d)の質量をmp、重り(または内筒20d)の半径をR、ボールネジの雄ねじ20cのリードをLとすると、ΔM=2・mp・(π・R/L)によって算出することができる。このため、上記重り23(または内筒20d)の質量m、半径R、リードLを適宜調整してΔMを決定することにより、容易に各々の複合ダンパ16の固有周期Tm1、Tm2を、対応する各建物A、Bの固有周期TA、TBに同調させることが可能である。 At this time, in this embodiment, since the rotary inertia mass damper 17 having a structure using a ball screw is used, the additional mass ΔM represents the mass of the weight 23 (or the inner cylinder 20d) as mp, If the radius of the weight (or inner cylinder 20d) is R and the lead of the male screw 20c of the ball screw is L, it can be calculated by ΔM = 2 · mp · (π · R / L) 2 . Therefore, by appropriately adjusting the mass m, radius R, and lead L of the weight 23 (or the inner cylinder 20d) and determining ΔM, the natural periods T m1 and T m2 of each composite damper 16 can be easily obtained. each corresponding building a, the natural period T a of B, and can be tuned to T B.

以上の構成からなる大屋根を用いた複数構造物の制震システムによれば、大屋根10の質量MRと積層ゴム等からなる支持材13の水平剛性KRから決定される大屋根10の固有周期TR=2π(MR/2KR1/2を、建物A、Bの固有周期TA、TBに対して長周期化することにより、地震時に生じる大屋根10のせん断力(応答加速度)を低減して、安全性を高めることができる。 According to the multi-structure vibration control system using the large roof having the above configuration, the large roof 10 determined from the mass M R of the large roof 10 and the horizontal rigidity K R of the support member 13 made of laminated rubber or the like. By making the natural period T R = 2π (M R / 2K R ) 1/2 longer than the natural periods T A and T B of the buildings A and B, the shear force of the large roof 10 generated during the earthquake ( (Response acceleration) can be reduced and safety can be improved.

加えて、大屋根10と建物A、Bとの間に各々複合ダンパ16を設置し、かつ建物Aに設置した複合ダンパ16については、回転慣性質量ダンパ17の重り23(または内筒20d)による付加質量ΔM1とバネ材18の剛性Km1から決定される固有周期Tm1=2π(ΔM1/Km11/2が、建物Aの固有周期TAに同調するように設定するとともに、建物Bに設置した複合ダンパ16については、回転慣性質量ダンパ17の重り23(または内筒20d)による付加質量ΔM2とバネ材18の剛性Km2から決定される固有周期Tm2=2π(ΔM2/Km21/2が、建物Bの固有周期TBに同調するように設定している。 In addition, the composite damper 16 is installed between the large roof 10 and the buildings A and B, and the composite damper 16 installed in the building A is based on the weight 23 (or the inner cylinder 20d) of the rotary inertia mass damper 17. The natural period T m1 = 2π (ΔM 1 / K m1 ) 1/2 determined from the additional mass ΔM 1 and the stiffness K m1 of the spring member 18 is set so as to be synchronized with the natural period T A of the building A. For the composite damper 16 installed in the building B, the natural period T m2 = 2π (ΔM) determined from the additional mass ΔM 2 due to the weight 23 (or inner cylinder 20d) of the rotary inertia mass damper 17 and the stiffness K m2 of the spring material 18 2 / K m2) 1/2 has been set to tune to the natural period T B of the building B.

これにより、地震時に、各建物A、Bに接続された各々の複合ダンパ16が、当該建物A、Bの揺れに共振してその振動エネルギーを集めるとともに、この振動エネルギーを当該複合ダンパ16の減衰要素19によって効率よく吸収することができる。この結果、共通の屋根となる一体型の大屋根10を活用して、固有周期が異なる2棟の建物A、Bに対し、個別に地震時の応答を効果的に低減させることができる。   Thereby, at the time of an earthquake, each composite damper 16 connected to each building A, B resonates with the shaking of the buildings A, B and collects the vibration energy, and this vibration energy is attenuated by the composite damper 16. It can be absorbed efficiently by the element 19. As a result, by utilizing the integrated large roof 10 serving as a common roof, the response during an earthquake can be effectively reduced individually for two buildings A and B having different natural periods.

(第2〜第4の実施形態)
なお、第1の実施形態においては、2棟の建物A、Bに共通の大屋根10を設置するとともに、これら建物A、Bを、共に制震対象とした場合について説明したが、本発明は、これに限るものではなく、以下に第2〜第4の実施形態(図6〜8)として例示するように、様々の複数構造物の制震システムとして応用可能である。なお、これらの図においては、図1〜図5に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
(Second to fourth embodiments)
In the first embodiment, the case where the common large roof 10 is installed in the two buildings A and B and the buildings A and B are both subjected to vibration control is described. However, the present invention is not limited to this, and can be applied as a seismic control system of various plural structures as exemplified as the second to fourth embodiments (FIGS. 6 to 8). In these drawings, the same components as those shown in FIGS. 1 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified.

図6に示す第2の実施形態は、固有周期が異なる3棟の建物(構造物)A、B、Cに対して、共通の屋根となる一体型の大屋根10を設置するとともに、ブレース6によって耐震補強が施工されている建物Aを除いて、他の建物B、Cを制震対象とするべく、当該大屋根10と建物B、Cとの間に、各々上記複合ダンパ16を設置したものである。   In the second embodiment shown in FIG. 6, an integrated large roof 10 serving as a common roof is installed on three buildings (structures) A, B, and C having different natural periods, and a brace 6 is provided. The composite dampers 16 are respectively installed between the large roof 10 and the buildings B and C so that the other buildings B and C can be controlled, except for the building A where the seismic reinforcement is applied by Is.

そして、同様に、建物Bに設置した複合ダンパ16は、その固有周期が、建物Bの固有周期に同調するように設定されるとともに、建物Cに設置した複合ダンパ16は、その固有周期が、建物Cの固有周期に同調するように設定されている。   Similarly, the composite damper 16 installed in the building B is set so that its natural period is synchronized with the natural period of the building B, and the composite damper 16 installed in the building C has its natural period of It is set to synchronize with the natural period of the building C.

また、図7に示す第3の実施形態は、固有周期が異なる3棟の建物(構造物)A、B、Cに対して、共通の屋根となる一体型の大屋根10を設置するとともに、ブレース6によって耐震補強が施工されている建物A、Cを除いて、中央の建物Bのみを大屋根10による制震対象とするべく、当該大屋根10と建物Bとの間に、その固有周期が建物Bの固有周期に同調する上記複合ダンパ16を設置したものである。   In addition, the third embodiment shown in FIG. 7 installs an integrated large roof 10 serving as a common roof for three buildings (structures) A, B, and C having different natural periods, The natural period between the large roof 10 and the building B so that only the central building B is controlled by the large roof 10 except for the buildings A and C in which the seismic reinforcement is performed by the brace 6. The above-described composite damper 16 that is tuned to the natural period of the building B is installed.

さらに、図8に示す第4の実施形態は、大屋根10を有する1つの建物を、コアA1とその周辺部A2、A3との間で縁を切ることにより固有周期が異なる複数の構造物A1、A2、A3に対して共通の屋根となる一体型の大屋根10を設置した構造とし、コアA1を除いた周辺部A2、A3を制震対象とするべく、当該大屋根10と周辺部A2、A3との間に、各々上記複合ダンパ16を設置したものである。 Furthermore, in the fourth embodiment shown in FIG. 8, a single building having a large roof 10 has a plurality of natural periods different from each other by cutting an edge between the core A 1 and its peripheral parts A 2 and A 3 . To have a structure in which an integrated large roof 10 is installed as a common roof for the structures A 1 , A 2 , and A 3 , and the peripheral parts A 2 and A 3 excluding the core A 1 are to be controlled. The composite damper 16 is installed between the large roof 10 and the peripheral portions A 2 and A 3 .

そして、本実施形態においても、周辺部A2に設置した複合ダンパ16は、その固有周期が、当該周辺部A2の固有周期に同調するように設定されるとともに、周辺部A3に設置した複合ダンパ16は、その固有周期が、周辺部A3の固有周期に同調するように設定されている。 Also in this embodiment, the composite damper 16 installed in the peripheral part A 2 is set so that its natural period is synchronized with the natural period of the peripheral part A 2 , and is installed in the peripheral part A 3 . The composite damper 16 is set so that its natural period is synchronized with the natural period of the peripheral portion A 3 .

したがって、第2〜第4の実施形態に示した制震システムにおいても、第1の実施形態に示したものと同様の効果を得ることができる。   Therefore, also in the vibration control systems shown in the second to fourth embodiments, the same effects as those shown in the first embodiment can be obtained.

本発明に係る大屋根を用いた複数構造物の制震システムの効果を検証するために、独立した2棟の建物A、Bに大屋根を設置した図9(a)〜(d)に示すような4つの解析モデルについて、それぞれ地震時の応答を比較した。
ここで、図9(a)は、建物A、Bの上部に積層ゴム支承を介して一体の大屋根を設置した従来の支持構造である。また、図9(b)は、大屋根を建物Aに同調するTMDとした場合であり、図9(c)は、大屋根を建物Bに同調するTMDとした場合である。
In order to verify the effect of the multi-structure seismic control system using the large roof according to the present invention, the large roofs are installed in two independent buildings A and B as shown in FIGS. For these four analysis models, we compared the response during an earthquake.
Here, FIG. 9A shows a conventional support structure in which an integrated large roof is installed on top of buildings A and B via laminated rubber supports. FIG. 9B shows a case where the large roof is a TMD synchronized with the building A, and FIG. 9C shows a case where the large roof is a TMD synchronized with the building B.

そして、図9(d)は、本発明に係る制震システムであって、建物A、Bと大屋根との間に各々複合ダンパを設置するとともに、建物Aに設置した複合ダンパの固有周期TmAを、建物Aの固有周期TAに設定するとともに、建物Bに設置した複合ダンパの固有周期TmBを、建物Aの固有周期TBに設定した場合である。 FIG. 9D shows a vibration control system according to the present invention, in which composite dampers are installed between the buildings A and B and the large roof, and the natural period T of the composite damper installed in the building A. In this case, mA is set to the natural period T A of the building A, and the natural period T mB of the composite damper installed in the building B is set to the natural period T B of the building A.

解析条件の詳細は、以下の通りである。
先ず、固有周期の異なる2棟の建物A(固有周期1.0秒、構造減衰1%)と建物B(固有周期0.3秒、構造減衰1%)は、それぞれ1質点でモデル化した。そして、図9(a)に示す場合は、大屋根のせん断力および応答加速度が過大にならないように、積層ゴム支承を介して設置することを想定し、固有周期を4.0秒、減衰定数を15%とした。また、図9(b)、(c)に示す場合において、TMDとする大屋根は、TMDの最適理論により算出したばね定数(KRAまたはKRB)と減衰係数(CRAまたはCRB)とにより同調する方の建物Aまたは建物Bに取り付け、他方の建物Bまたは建物Aにおいては、図9(a)の場合と同じ積層ゴム支承を想定した値とした。
Details of the analysis conditions are as follows.
First, two buildings A (natural period 1.0 second, structural attenuation 1%) and building B (natural period 0.3 second, structural attenuation 1%) with different natural periods were modeled with one mass point. In the case shown in FIG. 9 (a), it is assumed that the large roof is installed via a laminated rubber support so that the shearing force and response acceleration of the large roof are not excessive, and the natural period is 4.0 seconds, the damping constant. Was 15%. In the cases shown in FIGS. 9B and 9C, the TMD large roof has a spring constant (K RA or K RB ) and a damping coefficient (C RA or C RB ) calculated by the TMD optimal theory. Is attached to the building A or the building B that is synchronized with the other, and the other building B or the building A is assumed to have the same laminated rubber bearing as in the case of FIG.

これに対して、図9(d)に示す本発明に係る制震システムにおいては、建物Aと大屋根との間に設ける複合ダンパの付加質量(ΔMA)を、建物Aの質量MAの8%、建物Bと大屋根との間に設ける複合ダンパの付加質量(ΔMB)を、建物Bの質量MBの2%とし、各建物A、Bの固有周期TA、TBに同調するように、ばね材のばね定数KmA、KmBを設定した。また、大屋根の質量は、全ての場合で一定とし、建物合計質量の2%とした。 On the other hand, in the vibration control system according to the present invention shown in FIG. 9D, the additional mass (ΔM A ) of the composite damper provided between the building A and the large roof is set to the mass M A of the building A. 8%, the additional mass (ΔM B ) of the composite damper provided between the building B and the large roof is 2% of the mass M B of the building B, and is synchronized with the natural periods T A and T B of the buildings A and B Thus, the spring constants K mA and K mB of the spring material were set. The mass of the large roof was constant in all cases, and 2% of the total mass of the building.

なお、入力の地動は、周波数特性をもたないホワイトノイズ(振動数成分0.05Hz〜15Hz、最大値229.3Gal)とした。
その他の定量的な解析条件は、以下の通りである。
The input ground motion was white noise having no frequency characteristics (frequency component 0.05 Hz to 15 Hz, maximum value 229.3 Gal).
Other quantitative analysis conditions are as follows.

(1)建物A
質量 MA=1500t
剛性 KA=60.4tf/cm
減衰 CA=0.192tf・s/cm
(2)建物B
質量 MB=1500t
剛性 KB=543.8tf/cm
減衰 CB=0.577tf・s/cm
(3)大屋根
質量 MR=60t
剛性 KR=0.0755tf/cm
減衰 CR=0.014tf・s/cm
(1) Building A
Mass M A = 1500t
Rigidity K A = 60.4 tf / cm
Attenuation C A = 0.192 tf · s / cm
(2) Building B
Mass M B = 1500t
Rigidity K B = 543.8 tf / cm
Attenuation C B = 0.577 tf · s / cm
(3) Large roof Mass M R = 60t
Rigidity K R = 0.0755 tf / cm
Attenuation C R = 0.014 tf · s / cm

(4)TMD A (図9(b))
剛性 KRA=2.24tf/cm
減衰 CRA=0.089tf・s/cm
(5)TMD B (図9(c))
剛性 KRB=20.11tf/cm
減衰 CRB=0.267tf・s/cm
(4) TMD A (Fig. 9 (b))
Rigidity K RA = 2.24tf / cm
Attenuation C RA = 0.089 tf · s / cm
(5) TMD B (Fig. 9 (c))
Rigidity K RB = 20.11 tf / cm
Attenuation C RB = 0.267tf · s / cm

(6)複合ダンパA(図9(d))
質量 ΔMA=120t
剛性 KmA=4.83tf/cm
減衰 CmA=1.154tf・s/cm
(7)」複合ダンパB(図9(d))
質量 ΔMB=30t
剛性 KmB=10.88tf/cm
減衰 CmB=0.866tf・s/cm
(6) Composite damper A (FIG. 9 (d))
Mass ΔM A = 120t
Rigidity K mA = 4.83 tf / cm
Attenuation C mA = 1.154 tf · s / cm
(7) "Composite damper B (Fig. 9 (d))
Mass .DELTA.M B = 30t
Rigidity K mB = 10.88 tf / cm
Attenuation C mB = 0.866 tf · s / cm

図10は、この解析結果を示すものである。これらの結果から、大屋根を建物Aまたは建物Bのいずれか一方の建物に対してTMDとして利用した図9(b)、(c)に示す場合には、いずれも同調した建物AまたはBに対しては相応の制震効果が得られるものの、同調していない、すなわち制震対象となっていない建物BまたはAについては、図9(a)に示した従来の場合と同等の応答になっている。   FIG. 10 shows the analysis result. From these results, in the cases shown in FIGS. 9 (b) and 9 (c) in which the large roof is used as a TMD for either one of the building A or the building B, the buildings A or B are both synchronized. For the building B or A that is not synchronized, that is, not subject to vibration control, the response is equivalent to the conventional case shown in FIG. ing.

加えて、特に剛性が高い建物Bに同調させた図9(c)に示す場合には、大屋根の応答加速度が過大になってしまうことが判る。   In addition, it can be seen that the response acceleration of the large roof becomes excessive in the case shown in FIG. 9C synchronized with the building B having particularly high rigidity.

これに対して、図9(d)に示す本発明に係る制震システムにおいては、建物Aおよび建物B共に、図9(a)の従来の支持構造と比較して加速度応答が小さくなっており、大屋根の応答も過大になっていない。このように、本発明の制震システムによれば、固有周期が異なる複数の構造物に対して、共通の屋根となる一体型の大屋根を設置する際に、当該大屋根を活用して、これら複数の構造物の応答を効果的に低減させ得ることが確認された。   On the other hand, in the vibration control system according to the present invention shown in FIG. 9 (d), both the building A and the building B have a smaller acceleration response than the conventional support structure of FIG. 9 (a). The response of the large roof is not too great. Thus, according to the vibration control system of the present invention, when installing an integrated large roof that becomes a common roof for a plurality of structures having different natural periods, the large roof is utilized, It has been confirmed that the response of these multiple structures can be effectively reduced.

固有周期が異なる複数の構造物に対して、共通の屋根となる一体型の大屋根を設置する際に、当該大屋根を活用して、これら複数の構造物の応答を効果的に低減させるために利用可能である。   When installing an integrated large roof as a common roof for multiple structures with different natural periods, in order to effectively reduce the response of these multiple structures using the large roof Is available.

10 大屋根
11 柱
13 支持材
16 複合ダンパ
17 回転慣性質量ダンパ
18 バネ材
19 減衰要素
A、B、C 建物(構造物)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Large roof 11 Pillar 13 Support material 16 Composite damper 17 Rotary inertia mass damper 18 Spring material 19 Damping element A, B, C Building (structure)

Claims (2)

固有周期が異なる複数の構造物の上部に、支持材を介して一体の大屋根を上記構造物に対して水平方向に相対変位可能に設置するとともに、少なくとも一棟の上記構造物と上記大屋根との間に、互いの上記相対変位により回転して付加質量を付与する回転慣性質量ダンパと上記相対変位により伸縮するバネ材とを直列に接続し、かつ上記相対変位を減衰させる減衰要素を上記回転慣性質量ダンパまたは上記バネ材と並列に配置してなる複合ダンパを設置し、かつ上記回転慣性質量ダンパによる上記付加質量と上記バネ材の剛性から決定される上記複合ダンパの固有周期を、当該複合ダンパが接続された各々の上記構造物の固有周期に対して同調させたことを特徴とする大屋根を用いた複数構造物の制震システム。 An integrated large roof is installed on top of a plurality of structures having different natural periods via a support member so as to be relatively displaceable in the horizontal direction with respect to the structure, and at least one of the structure and the large roof Between the rotary inertia mass damper that rotates by the relative displacement of each other and imparts additional mass and a spring material that expands and contracts by the relative displacement, and a damping element that attenuates the relative displacement A rotary inertia mass damper or a composite damper arranged in parallel with the spring material is installed , and the natural period of the composite damper determined from the additional mass by the rotary inertia mass damper and the rigidity of the spring material is A multi-structure seismic control system using a large roof, which is tuned to the natural period of each of the above structures to which a composite damper is connected . 上記大屋根は、固有周期が異なる3棟の構造物の上部に配置され、当該3棟の構造物のうちの耐震性のより高い1棟または2棟の上記構造物に固定されるとともに、他の上記構造物に水平方向に相対変位可能に設置され、かつ当該他の構造物と上記大屋根との間に上記複合ダンパが設置されていることを特徴とする請求項1に記載の大屋根を用いた複数構造物の制震システム。 The large roof is arranged at the top of three structures with different natural periods and is fixed to one or two of the three structures having higher earthquake resistance among the three structures. 2. The large roof according to claim 1, wherein the composite damper is disposed in the structure so as to be relatively displaceable in a horizontal direction, and the composite damper is disposed between the other structure and the large roof. Multi-structure seismic control system using
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JP5149453B1 (en) * 2012-07-17 2013-02-20 株式会社免制震ディバイス Structure damping device
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CN104746640A (en) * 2015-03-28 2015-07-01 海南大学 Prefabricated assembly type self-restoration frame structure
JP7248243B2 (en) * 2019-07-16 2023-03-29 国立大学法人京都工芸繊維大学 Damping device and damping structure

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05306547A (en) * 1992-04-30 1993-11-19 Tomoe Corp Supporting structure for atrium roof
JP4968682B2 (en) * 2006-10-23 2012-07-04 清水建設株式会社 Vibration reduction mechanism and specification method thereof

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