JP6432759B2 - 建物の制振構造 - Google Patents
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Description
これにより、出入り口など、建物外部との接続部におけるエキスパンションジョイントの可動変位なども小さく設定することができ、低コスト化を図ることが可能になる。
なお、本実施形態では、擁壁4の下端の基礎6を地下部3と一体化するが、必ずしもこの基礎6まで擁壁4を延長する必要はない。すなわち、例えば、建物Tが地下4階のとき、擁壁基礎6を地下2階床位置で一体化してもよい。
ここで、柱をCFT(コンクリート充填鋼管構造)やSRC(鉄骨鉄筋コンクリート構造)、RC(鉄筋コンクリート構造)とし、梁を鉄骨造としても、乾式壁とすることで従来のRC造より柔層化できる。
これに対し、本実施形態の制振構造Aでは、地下部3にALCやPCa壁(プレキャストコンクリート壁)等の乾式壁を採用し、この乾式壁と構造躯体をファスナーを介して接続することにより、地上階と同等の層剛性となり、従来の地下階と比べて大幅に柔層化される。
また、このときの変位応答倍率の最大値(最大変位応答倍率P)は次の式(3)となる。
なお、慣性質量機構7は回転慣性質量機構(回転慣性質量ダンパー)10のみで構成してもよい。
これにより、本実施形態の付加ばね機構11は、ばね部材28が縮むことで外力を吸収するとともに圧縮力と引張力の双方の外力に対応できるように構成されている。
すなわち、従来のように壁厚方向S2にダンパー軸方向を向けて制振機構5を設置すると、地震時に制振機構5から作用する力(ダンパー軸力)に擁壁4の面外曲げで抵抗する必要が生じるが、壁長方向S1に沿わせて制振機構5を設置すると、擁壁4の面内せん断力で抵抗することができる。これにより、大きなダンパー軸力でも小さな壁厚で無理なく合理的に処理することが可能になる。
次に、上記構成からなる本実施形態の建物の制振構造Aの優位性を確認するために行なった地震応答解析について説明する。
ここでは、図8(a)に示すように、地上13階、地下2階の15層モデルの建物Tについて検討を行った。
上記式(1)より、ψ=k1/k2×m2−m1/2=43700ton→7200ton×6台=43200ton
上記式(2)より、C=111000kN・s/m→20000kN・s/m×6台=120000kN・s/m
上記式(3)より、m2の最大応答倍率Pは3.03となる。
上記式(4)より、C’=215000kN・s/m→36000kN・s/m×6台=216000kN・s/mとなる。
Case1:構造体(建物)のみ(図9(a))
Case2:構造体+減衰C’(216000kN・s/m)(図9(b))
Case3:構造体+慣性質量ψ(43200ton)+減衰C(120000kN・s/m)(図9(c))
構造体(建物T)のみの固有値解析結果(Case1、Case2)は、1次固有振動数0.58Hz(1次固有周期1.72秒)、2次固有振動数1.67Hz(2次固有周期0.60秒)、3次固有振動数2.76Hz(3次固有周期0.36秒)であった。
なお、1階、10階の位置はそれぞれ、等価2質点系に置換したときの代表高さで設定している。
さらに、慣性質量ダンパーがあるCase3は、粘性ダンパー減衰のみのCase2と比較し、頂部も10階も最大応答倍率が半減することが確認された。
2 地上部
3 地下部
4 擁壁
5 制振機構
6 擁壁基礎
7 慣性質量機構
8 減衰機構
10 回転慣性質量機構(回転慣性質量ダンパー)
11 付加ばね機構
12 ボールねじ
12a 一端
13 ボールナット
14 回転錘
15 連結部材
16 軸受け
16a 外輪
16b 内輪
17 外筒
17a 一端
17b 他端
18 接続板
19 連結部材
20 内筒
20a 一端
20b 他端
21 支持板
22 リニアガイド
23 凸部
25 リニアガイドレール
26 係止板
27 ストローク規定板
27a 外周ローラー
27b 内周ローラー
28 付加ばね(ばね部材)
30 鉄骨柱
31 ブラケット
32 立ち上がり部
A 建物の制振構造
O1 軸線
T 建物
S1 壁長方向
S2 壁厚方向
Claims (4)
- 地盤を掘削し、掘削面に沿って構築された擁壁で囲繞されるように配設される建物の地下部を、該地下部の上方の建物の地上部よりも剛性を小にして柔層構造で構築するとともに、
前記建物と前記擁壁に接続するように、前記建物の固有周期に同調させた慣性質量機構と減衰機構、あるいは減衰機構を有する制振機構を配設して構成され、
前記地下部の質量と剛性をそれぞれ、m1、k1、前記地上部の質量と剛性をそれぞれ、m2、k2としたとき、
前記制振機構が前記慣性質量機構及び前記減衰機構を備えてなる場合には、慣性質量ψと減衰係数Cが下記の式(1)と式(2)で設定され、
前記制振機構が前記減衰機構のみを備えてなる場合には、減衰係数C’が下記の式(3)で設定されていることを特徴とする建物の制振構造。
- 請求項1記載の建物の制振構造において、
前記制振機構が前記擁壁の壁長方向に軸方向を向けて設置されていることを特徴とする建物の制振構造。 - 請求項1または請求項2に記載の建物の制振構造において、
前記制振機構が、前記慣性質量機構の回転慣性質量ダンパーと前記減衰機構の粘性ダンパー又は粘弾性ダンパーとを並列配置して構成されていることを特徴とする建物の制振構造。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の建物の制振構造において、
前記建物の地下部がその壁構造を乾式壁構造として構築されていることを特徴とする建物の制振構造。
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