JP6936642B2

JP6936642B2 - 制振システム

Info

Publication number: JP6936642B2
Application number: JP2017133629A
Authority: JP
Inventors: 福喜多　輝; 輝福喜多; 健太郎中川; 大島崎; 祐周小澤
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2021-09-22
Anticipated expiration: 2037-07-07
Also published as: JP2019014578A

Description

本発明は、高層建物の制振システムに関する。

従来、マンションやオフィスビルなどの高層建物（多層構造の建物）では、建物内に設置した制振ダンパーによって、地震時に作用した地震エネルギーなどの振動エネルギーを吸収して減衰させ、建物の応答を低減させるようにしている。また、このような制振ダンパーには、鋼材等の降伏耐力やすべり材の摩擦抵抗を利用した履歴系ダンパー、粘性体の粘性抵抗を利用したオイルダンパーなどの粘性系ダンパー、粘弾性体のせん断抵抗を利用した粘弾性系ダンパーが多用されている。

一方、ＡＭＤ（アクティブ・マス・ダンパー又はアクティブ・マス・ドライバー：能動型制振装置）を建物の屋上などに設置し、建物の地震時や強風時の応答を低減させることも提案、実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

ＡＭＤ（ＡＭＤを備えた制振システム）は、例えば、所定の質量のマス／錘体と、アクチュエータと、建物に作用する振動の卓越周期、振動加速度、振動速度、建物の変位などを検知するセンサと、制御装置とを備えて構成されている。

そして、センサで振動の卓越周期、振動加速度、振動速度、建物の変位などを検知し、センサからの検知信号を基に制御装置で最適な減衰応答出力を演算処理し、制御装置からの減衰応答出力信号によってアクチュエータを駆動させ、マスを動かして建物に作用した振動エネルギーを減衰させる。

ＡＭＤでは、建物に振動を抑える減衰力（減衰係数）が可変であり、振動エネルギーの大きさに応じた減衰力を直接的に且つリアルタイムで建物に作用させることができる。

特開平０６−２８７９９９号公報

しかしながら、ＡＭＤを制振装置として超高層建物の屋上に設置する場合には、広い占有スペースを屋上に確保する必要があり、付帯フレームの構築等が困難になって適用できないケースがある。

また、屋上に設置できる場合であっても、一般に４〜５ｍ程度の可動距離であり、十分な可動距離を確保することができないため、ＡＭＤのマスを大きくして所望の制御力が得られるようにせざるを得ない。言い換えれば、設置できるマスの大きさに制御力、制振性能が制約されるという設計的な不都合があった。

本発明は、上記事情に鑑み、大きな可動距離を確保し、マスの軽減、振動の低減効果の増大を可能にする制振システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の制振システムは、高層建物の屋上に設置される屋上ゴンドラのゴンドラレールが敷設されて前記屋上ゴンドラを走行可能に支持するためのゴンドラ架台に直接的あるいは間接的に支持させ、直線状に延びる前記ゴンドラレールに沿う方向にマスを進退させるようにＡＭＤを設けて構成されていることを特徴とする。

また、本発明の制振システムにおいては、前記ゴンドラレールと前記高層建物の屋上面の間の空間に前記ＡＭＤの少なくともマスとアクチュエータを配設して構成されていることが望ましい。

さらに、本発明の制振システムにおいては、前記ゴンドラレール上で走行する前記屋上ゴンドラの台車に取り付けられたゴンドラ側マス、及び該ゴンドラ側マスを前記ゴンドラレールに沿う方向に進退させるゴンドラ側アクチュエータを有するゴンドラ側ＡＭＤと、前記ゴンドラ架台に直接的あるいは間接的に支持され、前記ゴンドラレールに沿う方向に進退する本体側マス、及び該本体側マスを進退させるための本体側アクチュエータを有する本体側ＡＭＤとを備え、前記ゴンドラ側ＡＭＤのゴンドラ側マスと前記本体側ＡＭＤの本体側マスとが着脱機構を介して互いに着脱可能に構成されていてもよい。

本発明の制振システムにおいては、高層建物であれば通常設置される屋上ゴンドラ設備を活用してＡＭＤを設けることにより、屋上ゴンドラのゴンドラレールの直線区間の長さに合わせて可動距離を例えば３０ｍ以上確保することができ、これにより、従来と比較し、マスの軽減、あと揺れ低減効果の増大を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る制振システム及びこれを備えた建物の屋上、屋上ゴンドラレールを示す平面図である。本発明の一実施形態に係る制振システム及び屋上ゴンドラを示す正面図である。本発明の一実施形態に係る制振システムの変更例を示す正面図である。図３の制振システムのマスの着脱の状況の一例を示す斜視図である。

以下、図１及び図２を参照し、本発明の一実施形態に係る制振装置及びこれを備えた建物について説明する。

はじめに、本実施形態の建物１は、図１及び図２に示すように、超高層ビルなどの高層建物（多層構造の建物）であり、その屋上１ａに、建物の窓、外壁の清掃、建物のメンテナンス等に用いられる屋上ゴンドラ２が設置されている。
屋上ゴンドラ２は、台車３ａ及び作業機３ｂを備えた揚重装置（揚重機）３と、台車３ａひいては揚重装置３を移動させるためのゴンドラレール４を備えて構成されている。

本実施形態では、平行に配置された一対のゴンドラレール４を備え、ゴンドラレール４が建物１の外周に沿って、１基の揚重装置３で建物外周の広範囲を賄えるように延設されている。建物外周に沿って環状にゴンドラレール４を敷設し、１基の揚重装置３で建物外周の全領域を賄えるように構成されていてもよい。そして、高層建物１の屋上１ａに設置されるゴンドラレール４は、例えば４０〜５０ｍ以上の直線区間Ｍを備えているケースが多い。

さらに、ゴンドラレール４は、一般に、鉄骨の柱材、桁材、梁材などを組み付けてなるゴンドラ架台５上に敷設して支持され、建物１の屋上面から上方に所定の間隔をあけ、建物１の外周に沿って平行に設置されている。

一方、本実施形態の制振システムＡは、所定の質量のマス（錘体、ＡＭＤマス）６と、アクチュエータ７と、建物１に作用する振動の卓越周期、振動加速度、振動速度、建物の変位などを検知するセンサ（不図示）と、制御装置（不図示）とを備えている。

本実施形態のアクチュエータ７は、リニアモーター７ａと、リニアモーター７ａをその駆動とともに所定の一方向に進退移動可能に支持するリニアガイド７ｂとを備えて構成されている。

そして、本実施形態の制振システムＡでは、高層建物１に付属する屋上ゴンドラ２のゴンドラレール４及び／又はゴンドラ架台５をＡＭＤの支持架構として活用する。

例えば、本実施形態では、ゴンドラレール直下に懸垂式のＡＭＤを配置するとともに、リニアガイド７ｂをゴンドラレール４の直線区間Ｍに沿って配置する。

これにより、本実施形態の制振システムＡにおいては、ゴンドラレール４と屋上面の間のデッドスペースＨに懸垂式のＡＭＤを配置することができ、屋上平面上にＡＭＤ専用の設置場所を設ける必要がない。よって、屋上１ａの設備配置への影響を最小限に抑えることが可能になる。

また、ゴンドラレール４を支持するゴンドラ架台５をＡＭＤの支持架構として兼用することで、二次架構の低減を図ることができる。

さらに、本実施形態の制振システムＡにおいては、建物１の外周に沿って配設されるゴンドラレール４の直線区間Ｍに沿ってリニアガイド７ｂを設けることで、リニアガイド７ｂの長さ、ひいてはＡＭＤの可動距離を例えば３０ｍ以上の非常に大きな長さにすることができる。これにより、従来の建物屋上に設置される可動距離が４〜５ｍ程度のＡＭＤと比較し、マス６の重さが同じでも制御力を増大することができる。例えば３０ｍの可動距離を確保すると６倍程度、制御力、ひいては制振性能を増大させることが可能になる。

したがって、本実施形態の制振システムＡによれば、高層建物１であれば通常設置される屋上ゴンドラ設備を活用してＡＭＤを設けることにより、屋上ゴンドラ２のゴンドラレール４の直線区間Ｍの長さに合わせて可動距離を例えば３０ｍ以上確保することができ、これにより、従来と比較し、マス６の軽減、あと揺れ低減効果の増大を図ることが可能になる。

以上、本発明に係る制振システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、図３及び図４に示すように、ゴンドラレール４上で走行する屋上ゴンドラ２の台車３ａに取り付けられたゴンドラ側マス１０ａ、及びゴンドラ側マス１０ａをゴンドラレール４に沿う方向に進退させるゴンドラ側アクチュエータ１０ｂを有するゴンドラ側ＡＭＤ１０と、ゴンドラ架台５に直接的あるいは間接的に支持され、ゴンドラレール４に沿う方向に進退する本体側マス１１ａ、及び本体側マス１１ａを進退させるための本体側アクチュエータ１１ｂを有する本体側ＡＭＤ１１とを備え、ゴンドラ側ＡＭＤ１０のゴンドラ側マス１０ａが本体側ＡＭＤ１１の本体側マス１１ａに着脱機構１２によって着脱可能に構成されていてもよい。

着脱機構１２としては、特にその構成を限定する必要はないが、例えば、出没可能に設けられた接合ピン１２ａを備え、接合ピン１２ａを突出させるとともに本体側マス１１ａとゴンドラ側マス１０ａを一体に係合して接合させ、接合ピン１２ａを退避させるとともに接合状態を解除できるように構成することが考えられる。

このように構成した制振システムＡにおいては、例えば、屋上ゴンドラ２を使用していないときに本体側ＡＭＤ１１とゴンドラ側ＡＭＤ１０を一体にしておき、地震などによって建物１に振動エネルギーが作用するとともに、これをセンサで検知し、一体のゴンドラ側マス１０ａと本体側マス１１ａを進退させて振動エネルギーを減衰させる。

一方、屋上ゴンドラ２を使用する際には、屋上ゴンドラ２の振動を別途設けたセンサで検知するとともにゴンドラ側ＡＭＤ１０のゴンドラ側マス１０ａを進退させることで、作業時の屋上ゴンドラ２の振動を減衰させる。また、屋上ゴンドラ２の作業時に地震が発生するなどして建物１に振動エネルギーが作用した際には、これをセンサで検知し、本体側マス１１ａを進退させて振動エネルギーを減衰させる。

このように屋上ゴンドラ２の使用時、不使用時に合わせてゴンドラ側マス１０ａと本体側マス１１ａを着脱することで、本来のＡＭＤの機能を発揮し、建物１に作用する振動エネルギーを減衰させることができるとともに、屋上ゴンドラ２の振動の低減も行うことができる。なお、この作用効果は、大きな可動距離を確保できるが故に得られるものである。

また、本実施形態ではＡＭＤがリニア式ＡＭＤであるものとして説明を行ったが、本発明に係るＡＭＤはリニア式に限定する必要はない。

１建物（高層建物）
１ａ屋上
２屋上ゴンドラ
３揚重装置
３ａ台車
３ｂ作業機
４ゴンドラレール
５ゴンドラ架台
６マス
７アクチュエータ
７ａリニアモーター
７ｂリニアガイド
１０ゴンドラ側ＡＭＤ
１０ａゴンドラ側マス
１０ｂゴンドラ側アクチュエータ
１１本体側ＡＭＤ
１１ａ本体側マス
１１ｂ本体側アクチュエータ
Ａ制振システム
Ｈデッドスペース

Claims

高層建物の屋上に設置される屋上ゴンドラのゴンドラレールが敷設されて前記屋上ゴンドラを走行可能に支持するためのゴンドラ架台に直接的あるいは間接的に支持させ、直線状に延びる前記ゴンドラレールに沿う方向にマスを進退させるようにＡＭＤを設けて構成されていることを特徴とする制振システム。
請求項１記載の制振システムにおいて、
前記ゴンドラレールと前記高層建物の屋上面の間の空間に前記ＡＭＤの少なくともマスとアクチュエータを配設して構成されていることを特徴とする制振システム。
請求項１記載の制振システムにおいて、
前記ゴンドラレール上で走行する前記屋上ゴンドラの台車に取り付けられたゴンドラ側マス、及び該ゴンドラ側マスを前記ゴンドラレールに沿う方向に進退させるゴンドラ側アクチュエータを有するゴンドラ側ＡＭＤと、
前記ゴンドラ架台に直接的あるいは間接的に支持され、前記ゴンドラレールに沿う方向に進退する本体側マス、及び該本体側マスを進退させるための本体側アクチュエータを有する本体側ＡＭＤとを備え、
前記ゴンドラ側ＡＭＤのゴンドラ側マスと前記本体側ＡＭＤの本体側マスとが着脱機構を介して互いに着脱可能に構成されていることを特徴とする制振システム。