JP7440441B2 - Seismic isolation structure - Google Patents

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Description

本発明は、免震構造に関する。 The present invention relates to a seismic isolation structure.

免震構造では、免震装置によって地盤から構造物に入力される地震エネルギーを低減させることで振動応答を低減させるように構成されている(例えば、特許文献1参照)。高層や超高層の構造物においても、免震構造を採用することで地震時の振動応答を効率的に低減させることができる。 A seismic isolation structure is configured to reduce vibration response by reducing seismic energy input into the structure from the ground using a seismic isolation device (for example, see Patent Document 1). Even in high-rise and super-high-rise structures, the use of base isolation structures can effectively reduce vibration response during earthquakes.

特開2020-94390号公報JP2020-94390A

免震構造の高層や超高層の構造物では、2次や3次といった高次モードの振動が生じると、下層部と比べて高層部では応答加速度が増大して揺れが増幅され、高層部が大きく揺れる所謂むち振り現象が生じることがある。このため、免震構造の高層や超高層の構造物では、高層部の居住性が良くないという問題がある。 In high-rise and super-high-rise structures with seismic isolation structures, when vibrations in high-order modes such as secondary and tertiary occur, the response acceleration increases in the upper floors compared to the lower floors, amplifying the shaking, and the higher floors become A so-called whiplash phenomenon that causes a large shaking may occur. For this reason, high-rise and super-high-rise structures with seismic isolation structures have a problem in that the high-rise areas are not comfortable to live in.

そこで、本発明は、高層部の応答加速度を低減させて居住性を向上させつつ、構造物全体の耐震性を向上させることができる免震構造を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a seismic isolation structure that can improve the seismic resistance of the entire structure while reducing the response acceleration of the high-rise section and improving livability.

上記目的を達成するため、本発明に係る免震構造は、高層または超高層の構造物における最上部分となる高層部と、前記高層部の下側の下層部と、の間に免震層が設けられ、前記下層部は、下層コア部と、前記下層コア部に隣接する下層コア隣接部と、を有し、前記下層コア部は、前記下層コア隣接部よりも剛性が大きく設定され、前記高層部は、前記下層部よりも剛性が大きく設定され、固有周期が2秒以下かつ前記下層部の固有周期の30%以下であり、前記高層部の免震周期を前記下層部の周期に対して20%以上ずらしている
In order to achieve the above object, the seismic isolation structure according to the present invention includes a seismic isolation layer between a high-rise section that is the top part of a high-rise or super-high-rise structure and a lower layer below the high-rise section. the lower layer part has a lower core part and a lower core adjacent part adjacent to the lower core part, the lower core part is set to have greater rigidity than the lower core adjacent part, The high-rise part is set to have greater rigidity than the lower-layer part, and has a natural period of 2 seconds or less and 30% or less of the natural period of the lower-layer part, and the seismic isolation period of the high-rise part is set to be the same as the period of the lower part. The difference is more than 20% .

本発明では、下層部が下層コア部を有することにより、高剛性の心棒を有する構造となり、地震時の振動応答を低減させることができる。また、高層部と下層部との間に免震層が設けられていることにより、下層部から高層部に伝達される地震エネルギーを低減させることができ、高層部の振動応答を低減させることができるとともに、高層部をビルディングマスとすることができる。 In the present invention, since the lower part has the lower core part, the structure has a highly rigid mandrel, and the vibration response during an earthquake can be reduced. In addition, by providing a seismic isolation layer between the upper and lower floors, it is possible to reduce the seismic energy transmitted from the lower to the upper floors, and the vibration response of the upper floors can be reduced. At the same time, the upper floors can be used as building mass.

そして、本発明では、高層部の剛性が下層部よりも大きく、高層部の固有周期が2秒以下かつ下層部の固有周期の30%以下である。これにより、本発明では高層部が大きく揺れる所謂むち振り現象を低減させることができ、高層部の応答加速度を低減させて居住性を向上させることができるとともに、免震効果を向上させることができる。 In the present invention, the stiffness of the upper layer is greater than that of the lower layer, and the natural period of the upper layer is 2 seconds or less and 30% or less of the natural period of the lower layer. As a result, in the present invention, it is possible to reduce the so-called whiplash phenomenon in which the high-rise section shakes significantly, and it is possible to reduce the response acceleration of the high-rise section and improve livability, as well as improve the seismic isolation effect. .

また、本発明では、高層部の免震周期を下層部の周期に対して20%以上ずらすことにより、高層部(ビルディングマス部分)を下層部に同調させない構造となっている。これにより、構造物の荷重の変動や剛性の変動を許容することができ、構造物のロバスト性を向上させることができる。また、ピンポイントで同調させる場合と比べて1次振動モードは大きくなるが、短周期の2次振動モードを下げることができる。その結果、一般に短周期の加速度成分が大きい地震動に対して、2次振動モードの共振を抑制することができ、ピンポイントで同調させる場合よりも、2次振動モードに起因した高層部のみならず下層部の応答加速度も低減できる。 Furthermore, in the present invention, the structure is such that the high-rise part (building mass portion) is not synchronized with the lower-layer part by shifting the seismic isolation period of the high-rise part by 20% or more with respect to the period of the lower-story part. As a result, variations in the load and rigidity of the structure can be tolerated, and the robustness of the structure can be improved. Furthermore, although the primary vibration mode becomes larger compared to the case of pinpoint tuning, the short-period secondary vibration mode can be lowered. As a result, it is possible to suppress the resonance of the secondary vibration mode for earthquake motions that generally have a large short-period acceleration component, and it is possible to suppress the resonance of the secondary vibration mode, which is not limited to high-rise areas caused by the secondary vibration mode, compared to pinpoint tuning. The response acceleration of the lower layer can also be reduced.

また、本発明に係る免震構造では、前記高層部は、高層コア部と、前記高層コア部に隣接する高層コア隣接部と、を有し、前記高層コア部は、RC造のRCコアウォールが設けられ、前記高層コア隣接部よりも剛性が大きく設定されていてもよい。 Further, in the seismic isolation structure according to the present invention, the high-rise section has a high-rise core section and a high-rise core adjacent section adjacent to the high-rise core section, and the high-rise core section is an RC core wall of RC construction. may be provided, and the rigidity may be set to be greater than that of the adjacent portion of the high-rise core.

このような構成とすることにより、高層部の剛性を大きくすることもでき、頂部のむち振りの抑制および免震効果を最大限発揮することができる。また、高層部の重量を大きくすることができ、構造物のビルディングマス効果を向上させることができる。 With such a configuration, the rigidity of the high-rise section can be increased, and the swinging of the top section can be suppressed and the seismic isolation effect can be maximized. Furthermore, the weight of the high-rise section can be increased, and the building mass effect of the structure can be improved.

また、本発明に係る免震構造では、前記高層部には、AMDが設けられていてもよい。 Moreover, in the seismic isolation structure according to the present invention, an AMD may be provided in the high-rise section.

このような構成とすることにより、ビルディングマス部分の動きをアクティブ系制振装置によりコントロールすることで、構造物全体の応答加速度をより低減させることができる。特に、風荷重による揺れや地震の後揺れなどが生じた際にAMDを作用させることで、構造物全体の応答加速度および揺れを効率的に低減させることができる。 With such a configuration, the response acceleration of the entire structure can be further reduced by controlling the movement of the building mass portion using the active vibration damping device. In particular, by applying AMD when shaking due to wind loads or shaking after an earthquake occurs, it is possible to efficiently reduce the response acceleration and shaking of the entire structure.

また、本発明に係る免震構造では、前記免震層の免震機能を拘束するロック機構を有していてもよい。 Furthermore, the seismic isolation structure according to the present invention may include a locking mechanism that restricts the seismic isolation function of the seismic isolation layer.

このような構成とすることにより、比較的小さい揺れに対しては、免震機能を拘束することにより、揺れを早く収束させることができる。特に、風荷重による揺れを拘束することができ、居住性の向上および免震エレベータの運行など建物機能を維持することができる。 With such a configuration, by restraining the seismic isolation function, it is possible to quickly bring the shaking to a halt in the case of relatively small shaking. In particular, it is possible to restrain shaking caused by wind loads, improving livability and maintaining building functions such as the operation of seismic isolation elevators.

また、本発明に係る免震構造では、前記高層部の重量は、構造物全体の重量の15%以上であってもよい。 Moreover, in the seismic isolation structure according to the present invention, the weight of the high-rise portion may be 15% or more of the weight of the entire structure.

このような構成とすることにより、ビルディングマス効果を向上させることができ、ロバスト性も向上させることができる。 With such a configuration, the building mass effect can be improved and the robustness can also be improved.

本発明によれば、高層部の応答加速度を低減させて居住性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to reduce response acceleration in a high-rise area and improve livability.

本発明の実施形態による免震構造が設けられた構造物の側面図である。FIG. 1 is a side view of a structure provided with a seismic isolation structure according to an embodiment of the present invention. 構造物の他の面の側面図である。FIG. 3 is a side view of another side of the structure. 下層部の平面図である。It is a top view of a lower layer part. 高層部の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a high-rise section. 免震層の変位と免震ELVおよびロック機構の稼働との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the displacement of a seismic isolation layer, the operation|movement of a seismic isolation ELV, and a lock mechanism. 本実施形態のビルディングマス案と制振案の層間変形角の比較を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison of the interstory deformation angle of the building mass plan of this embodiment, and a damping plan. 本実施形態のビルディングマス案と制振案の応答加速度の比較を示すグラフである。It is a graph which shows the comparison of the response acceleration of the building mass plan of this embodiment, and a damping plan. 固有周期と加速度応答倍率の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a natural period and an acceleration response magnification. AMDが設けられている場合と設けられていない場合のパルス波を入力した際の応答結果の比較を示すグラフである。It is a graph showing a comparison of response results when a pulse wave is input when an AMD is provided and when an AMD is not provided. 建物全体重量に対するBMDの重量が15%、25%の場合の各層の層間変形角の比較を示すグラフである。It is a graph showing a comparison of the interlayer deformation angles of each layer when the weight of BMD is 15% and 25% of the whole building weight.

以下、本発明の実施形態による免震構造について、図1-図4に基づいて説明する。
図1および図2に示すように、本実施形態による免震構造1は、超高層の構造物2に採用されている。本実施形態の構造物2は、下層階(下層部3とする)がオフィスとして使用され、高層階(高層部4とする)がホテルや住宅などとして使用されるように想定されている。下層部3と高層部4との間には免震層6が設けられている。
Hereinafter, a seismic isolation structure according to an embodiment of the present invention will be described based on FIGS. 1 to 4.
As shown in FIGS. 1 and 2, the base isolation structure 1 according to this embodiment is employed in a super high-rise structure 2. In the structure 2 of this embodiment, it is assumed that the lower floor (referred to as lower part 3) is used as an office, and the upper floor (referred to as upper part 4) is used as a hotel, residence, or the like. A seismic isolation layer 6 is provided between the lower part 3 and the upper part 4.

下層部3は、上下方向全体にわたってほぼ同じ外形に形成されている。図3に示すように、下層部3は、平面における中央部に位置する下層コア部31と、下層コア部31の周囲に隣接する下層コア隣接部32と、を有している。本実施形態では、下層コア隣接部32は、下層コア部31を囲繞するように設けられている。下層コア部31には、エレベータや階段などが設置され、下層コア隣接部32には、店舗や執務室などが設置されている。 The lower layer part 3 is formed to have substantially the same external shape throughout the vertical direction. As shown in FIG. 3, the lower layer portion 3 includes a lower core portion 31 located at the center in a plane, and a lower core adjacent portion 32 adjacent to the periphery of the lower core portion 31. In this embodiment, the lower core adjacent portion 32 is provided so as to surround the lower core portion 31 . An elevator, stairs, etc. are installed in the lower core part 31, and a store, an office, etc. are installed in the lower core adjacent part 32.

図1および図2に示すように、下層コア部31には、所定の剛性を有するコアフレーム33が設けられているとともに、制振ダンパーやオイルダンパーなどの制振装置34が設けられている。下層コア部31は、下層コア隣接部32よりも剛性が大きく設定されている。下層コア部31は、上の層よりも下の層のほうが平面視形状が大きく設計され、剛性が大きく設定されている。各層の下層コア部31は、上下方向に連続するように配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the lower core portion 31 is provided with a core frame 33 having a predetermined rigidity, and is also provided with a vibration damping device 34 such as a vibration damper or an oil damper. The lower core portion 31 is set to have greater rigidity than the lower core adjacent portion 32. The lower core portion 31 is designed such that the lower layer has a larger shape in plan view than the upper layer, and is set to have greater rigidity. The lower core portions 31 of each layer are arranged so as to be continuous in the vertical direction.

高層部4は、上下方向全体にわたってほぼ同じ外形に形成されている。図4に示すように、高層部4は、平面視形における外形が短辺および長辺を有する長方形状である。この長方形の長辺が延びる水平方向を長辺方向(図の矢印Xの方向)とし、短辺が延びる水平方向を短辺方向(図の矢印Yの方向)とする。図1に示すように、高層部4は、平面視形状が下層部3よりも小さく形成されている。高層部4は、下層部3の平面視における中央部分の上部で、下層コア部31の上部に配置されている。 The high-rise portion 4 is formed to have substantially the same external shape throughout the vertical direction. As shown in FIG. 4, the high-rise section 4 has a rectangular outer shape in plan view having short sides and long sides. The horizontal direction in which the long sides of this rectangle extend is defined as the long side direction (direction of arrow X in the figure), and the horizontal direction in which the short sides extend is defined as the short side direction (direction of arrow Y in the figure). As shown in FIG. 1, the high-rise portion 4 is smaller in plan view than the lower-layer portion 3. As shown in FIG. The high-rise portion 4 is disposed above the central portion of the lower layer portion 3 in plan view, and above the lower core portion 31 .

図1、2および図4に示すように、高層部4は、平面における中央部に位置する高層コア部41と、高層コア部41の周囲に隣接する高層コア隣接部42と、を有している。本実施形態では、高層コア隣接部42は、高層コア部41を囲繞するように設けられている。高層コア部41には、エレベータや階段などが設置され、高層コア隣接部42には、ホテルの客室や住宅などが設置されている。高層コア部41は、RC造のRCコアウォール43が設けられている。図4では、RCコアウォール43をハッチングで示している。高層コア隣接部42は、鉄骨造で構築されている。高層コア部41は、高層コア隣接部42よりも剛性が大きく設定されている。各層の高層コア部41は、上下方向に連続するように配置されている。本実施形態では、高層部4の屋上スラブ44の上には、屋上庭園45が設けられている。 As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the high-rise section 4 includes a high-rise core section 41 located at the center in a plane, and a high-rise core adjacent section 42 adjacent to the periphery of the high-rise core section 41. There is. In this embodiment, the high-rise core adjacent section 42 is provided so as to surround the high-rise core section 41 . Elevators, stairs, etc. are installed in the high-rise core part 41, and hotel rooms, residences, etc. are installed in the high-rise core adjacent part 42. The high-rise core section 41 is provided with an RC core wall 43 made of RC. In FIG. 4, the RC core wall 43 is shown by hatching. The high-rise core adjacent portion 42 is constructed of a steel frame structure. The high-rise core portion 41 is set to have greater rigidity than the high-rise core adjacent portion 42. The high-rise core portions 41 of each layer are arranged so as to be continuous in the vertical direction. In this embodiment, a rooftop garden 45 is provided on the rooftop slab 44 of the high-rise section 4.

高層部4は、免震層6により下層部3と相対変位可能に構成されていることにより、ビルディングマス(BMD)として機能する。高層部4(ビルディングマス)は、構造物2全体の重量の10~50%の重量に設計されている。本実施形態の高層部4は、構造物2全体の重量の15%程度以上の重量に設計されている。 The high-rise section 4 is configured to be movable relative to the lower-level section 3 through the seismic isolation layer 6, and thus functions as a building mass (BMD). The high-rise section 4 (building mass) is designed to have a weight of 10 to 50% of the weight of the entire structure 2. The high-rise section 4 of this embodiment is designed to have a weight of approximately 15% or more of the weight of the entire structure 2.

高層部4には、3台のAMD51,52,53(Active Mass Damper)が設けられている。本実施形態では、3台のAMD51,52,53は、それぞれ高層部4の屋上スラブ44の上に屋上庭園45が設けられている。3台のAMD51,52,53を第1AMD51、第2AMD52、第3AMD53とする。第1AMD51および第3AMD53は、短辺方向に振動可能に構成されている。第2AMD52は、長辺方向に振動可能に構成されている。第1AMD51は、高層部4の長辺方向の一方の端部における短辺方向の中間部に設けられている。第3AMD53は、高層部4の長辺方向の他方の端部における短辺方向の中間部に設けられている。第2AMD52は、高層部4の長辺方向の一方の端部における短辺方向の中間部に設けられている。短辺方向に振動可能なAMD(第1AMD51および第3AMD53)が長辺方向の両端部それぞれに設けられていることにより、高層部4がビルディングマスとして振動する際の偏心やねじれを防止することができる。 The high-rise section 4 is provided with three AMDs 51, 52, and 53 (Active Mass Dampers). In this embodiment, the three AMDs 51, 52, and 53 are each provided with a rooftop garden 45 on the rooftop slab 44 of the high-rise section 4. The three AMDs 51, 52, and 53 are referred to as a first AMD 51, a second AMD 52, and a third AMD 53. The first AMD 51 and the third AMD 53 are configured to be able to vibrate in the short side direction. The second AMD 52 is configured to be able to vibrate in the long side direction. The first AMD 51 is provided at an intermediate portion in the short side direction of one end of the high rise portion 4 in the long side direction. The third AMD 53 is provided at an intermediate portion in the short side direction at the other end in the long side direction of the high-rise section 4 . The second AMD 52 is provided at an intermediate portion in the short side direction at one end in the long side direction of the high-rise section 4 . By providing AMDs (first AMD 51 and third AMD 53) that can vibrate in the short side direction at both ends in the long side direction, eccentricity and twisting when the high-rise section 4 vibrates as a building mass can be prevented. can.

図1および図2に示すように、免震層6には、積層ゴムなどの免震装置61と、免震装置61の免震機能を拘束するロック機構62と、が設けられている。ロック機構62は、風速、加速度、下層部3に対する高層部4の変位量などに応じて免震装置61の免震機能を拘束する。構造物2には、風速、加速度、下層部3に対する高層部4の変位量などを検知するセンサ(不図示)が設けられている。構造物2には、免震層6を貫通するエレベータ(以下、免震ELV63とする)が設けられている。免震ELV63は、免震層6の変位に応じて稼働条件が定められている。免震層の変位と、免震ELV63およびロック機構62の稼働について図5に示す。 As shown in FIGS. 1 and 2, the seismic isolation layer 6 is provided with a seismic isolation device 61 such as laminated rubber, and a locking mechanism 62 that restrains the seismic isolation function of the seismic isolation device 61. The locking mechanism 62 restricts the seismic isolation function of the seismic isolation device 61 according to wind speed, acceleration, the amount of displacement of the high-rise section 4 with respect to the lower section 3, and the like. The structure 2 is provided with sensors (not shown) that detect wind speed, acceleration, displacement amount of the high-rise section 4 with respect to the lower-section section 3, and the like. The structure 2 is provided with an elevator (hereinafter referred to as a seismic isolation ELV 63) that penetrates the seismic isolation layer 6. The operating conditions of the seismic isolation ELV 63 are determined according to the displacement of the seismic isolation layer 6. FIG. 5 shows the displacement of the seismic isolation layer and the operation of the seismic isolation ELV 63 and the locking mechanism 62.

本実施形態による免震構造1では、高層部4によるビルディングマス(以下、BMDとする)と、AMD51,52,53(以下、AMDとする)と、ロック機構62(以下、ロック機構とする)と、が相互に関係するように構成されている。 The seismic isolation structure 1 according to the present embodiment includes a building mass (hereinafter referred to as BMD) formed by the high-rise section 4, AMDs 51, 52, 53 (hereinafter referred to as AMD), and a locking mechanism 62 (hereinafter referred to as locking mechanism). and are structured so that they are interrelated.

(地震時の制御)
(1)地震時は、最大限BMDを発揮させ高い耐震性能や居住性能を確保するため、免震層はロック機構によりロックせずフリーとする(図5参照)。
(Control during earthquakes)
(1) In the event of an earthquake, in order to maximize BMD and ensure high seismic performance and livability, the seismic isolation layer is not locked by a locking mechanism and is left free (see Figure 5).

(2)頻発地震にて免震ELVが止まらないよう、免震層は、天然系積層ゴムおよびオイルダンパーに加え、鉛プラグ入り積層ゴムで構成し、免震層変位を免震ELV可動条件となる変位以下に抑制する。ただし、鉛量は、大きな揺れが生じた際に、免震ELV可動条件以下に免震層の残留変形が抑えられる量とする。
頻発地震とは、例えば東京都であれば、建設地近傍で過去20年間(1999年から2020年)に観測された地震動のうち、2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震を除く地震を示している。
免震層は、頻発地震における免震層変位が40mm以下となるように設計する。さらに、鉛プラグによる残留変形が20mmを下回るように、鉛径とゴム径を調整する。
(2) In order to prevent the seismic isolation ELV from stopping due to frequent earthquakes, the seismic isolation layer is composed of laminated rubber containing lead plugs in addition to natural laminated rubber and oil dampers, and the displacement of the seismic isolation layer is set as the operating condition for the seismic isolation ELV. The displacement is suppressed to below. However, the amount of lead shall be such that the residual deformation of the seismic isolation layer is suppressed to below the seismic isolation ELV movable condition when a large shaking occurs.
For example, in the case of Tokyo, frequent earthquakes refer to seismic motions observed in the past 20 years (1999 to 2020) near the construction site, excluding the Tohoku Pacific Coast Earthquake that occurred on March 11, 2011. Showing an earthquake.
The seismic isolation layer will be designed so that the displacement of the seismic isolation layer during frequent earthquakes will be 40 mm or less. Further, the lead diameter and the rubber diameter are adjusted so that the residual deformation due to the lead plug is less than 20 mm.

(3)上記により、特に小さな揺れや地震時後揺れ等に対するBMD効果が低減されないよう、AMDにてBMDの動きをコントロールし、BMD効果を向上させる。 (3) According to the above, the movement of the BMD is controlled by the AMD to improve the BMD effect so that the BMD effect is not reduced especially in response to small shaking or after-earthquake shaking.

(4)想定外の地震による過大な免震層の変形に対しては、フェールセーフとしてストッパーにより免震層の変形を制御し、免震装置の破断等、大きな被害を抑制する。
例えば、レベル3を超える地震に対するフェールセーフの考え方は、以下である。レベル3の入力地震動に対する免震層変位を600mm以下としているが、それを超える地震動に対して、衝突緩衝材を用いたストッパーを免震層に設ける。
また、ストッパーがない場合、免震層変位が750mmとなる地震動(レベル3の1.25倍)に対して、ストッパーを設けることで、免震層変位を700mm以下に留める。
(4) In the event of excessive deformation of the seismic isolation layer due to an unexpected earthquake, the deformation of the seismic isolation layer is controlled using a fail-safe stopper to prevent major damage such as rupture of the seismic isolation device.
For example, the fail-safe concept for earthquakes exceeding level 3 is as follows. The displacement of the seismic isolation layer for level 3 input seismic motion is set at 600 mm or less, but for seismic motion exceeding this, a stopper using a collision buffer material will be installed on the seismic isolation layer.
In addition, if there is no stopper, the displacement of the seismic isolation layer will be kept to 700 mm or less by providing a stopper against an earthquake motion (1.25 times level 3) that would cause the displacement of the seismic isolation layer to be 750 mm.

(風荷重時の制御)
(5)一年再現や50年再現期間の風に対しては、免震ELVを稼働させ、BMD(例えば、ホテルや住宅)の居住性を確保するため、ロック機構により免震層をロックする(図5参照)。
(Control during wind load)
(5) For winds with a one-year recurrence period or a 50-year recurrence period, the seismic isolation ELV is activated and the seismic isolation layer is locked using a locking mechanism to ensure the habitability of the BMD (e.g., hotel or residence). (See Figure 5).

(6)上記にてロックした状態に対し、AMDを設置し可動させることで、風揺れを抑制し居住性を向上させる。暴風時における居住性能を向上させるために、建物頂部にAMDを設置する。居住性の目標値は、再現期間1年の暴風時にホテル階重心位置でH-30、隅角部でH-50とする。 (6) By installing and moving the AMD in the locked state described above, wind sway is suppressed and comfort is improved. An AMD will be installed at the top of the building to improve habitability during storms. The target values for livability are H-30 at the center of gravity on the hotel floor and H-50 at the corners during a storm with a one-year recurrence period.

上記の本実施形態による免震構造1では、下層部3が下層コア部31を有することにより、高剛性の心棒を有する構造となり、地震時の振動応答を低減させることができる。また、高層部4と下層部3との間に免震層6が設けられていることにより、下層部3から高層部4に伝達される地震エネルギーを低減させることができ、高層部4の振動応答を低減させることができるとともに、高層部4をビルディングマスとすることができる。 In the above-described seismic isolation structure 1 according to this embodiment, since the lower layer portion 3 has the lower core portion 31, it becomes a structure having a highly rigid mandrel, and the vibration response during an earthquake can be reduced. Furthermore, by providing the seismic isolation layer 6 between the high-rise section 4 and the lower-rise section 3, it is possible to reduce the seismic energy transmitted from the lower-rise section 3 to the high-rise section 4, and the vibration of the high-rise section 4 can be reduced. Not only can the response be reduced, but also the high-rise section 4 can be used as a building mass.

そして、本実施形態では、高層部4の剛性が下層部3よりも大きく、高層部4の固有周期が2秒以下かつ下層部3の固有周期の30%以下である。これにより、高層部4が大きく揺れる所謂むち振り現象を低減させることができ、高層部4の応答加速度を低減させて居住性を向上させることができるとともに、免震効果を向上させることができる。図6および図7に示すように、制振構造物(図6および図7の制振案の破線を参照)と、本実施形態の免震構造1の構造物2(図6および図7のビルディングマス案の実線を参照)を比較すると、本実施形態の免震構造の構造物2では、構造物2全体(高層部4および下層部3)の層間変形角および高層部4の応答加速度を低減できることがわかる。 In this embodiment, the rigidity of the high-rise section 4 is greater than that of the lower-layer section 3, and the natural period of the high-rise section 4 is 2 seconds or less and 30% or less of the natural period of the lower section 3. Thereby, the so-called whiplash phenomenon in which the high-rise section 4 shakes significantly can be reduced, the response acceleration of the high-rise section 4 can be reduced, and the livability can be improved, as well as the seismic isolation effect can be improved. As shown in FIGS. 6 and 7, the vibration damping structure (see the dashed line of the vibration damping plan in FIGS. 6 and 7) and the structure 2 of the seismic isolation structure 1 of this embodiment (see the broken line of the damping plan in FIGS. 6 and 7) (see the solid line of the building mass plan), in the structure 2 with the base isolation structure of this embodiment, the interstory deformation angle of the entire structure 2 (high-rise section 4 and lower section 3) and the response acceleration of the high-rise section 4 are It can be seen that this can be reduced.

更に、本実施形態では、高層部4の免震周期を下層部3の周期に対して20%以上ずらしている。これにより、高層部4(ビルディングマス部分)が下層部3に同調させない構造とすることができ、構造物2の荷重の変動や剛性の変動を許容することができ、構造物2のロバスト性を向上させることができる。 Furthermore, in this embodiment, the seismic isolation period of the high-rise section 4 is shifted from the period of the lower section 3 by 20% or more. As a result, it is possible to create a structure in which the high-rise section 4 (building mass section) is not synchronized with the lower section 3, allowing variations in the load and rigidity of the structure 2, and improving the robustness of the structure 2. can be improved.

また、図8に示すように、本実施形態の免震構造の場合(図8の本実施形態の一点鎖線を参照)、高層部4の固有周期をピンポイントで同調させた場合(図8の最適同調の破線を参照)と比べて1次振動モードは大きくなるが、短周期の2次振動モードを下げることができる。その結果、一般に短周期の加速度成分が大きい地震動に対して、2次振動モードの共振を抑制することができ、ピンポイントで同調させる場合よりも、2次振動モードに起因した高層部4のみならず下層部3の応答加速度も低減できる。 In addition, as shown in FIG. 8, in the case of the base isolation structure of this embodiment (see the dashed line of this embodiment in FIG. 8), when the natural period of the high-rise section 4 is pinpoint tuned (see the dashed line of this embodiment in FIG. 8), Although the primary vibration mode becomes larger compared to the optimal tuning (see dashed line), the short-period secondary vibration mode can be lowered. As a result, it is possible to suppress the resonance of the secondary vibration mode for earthquake motions that generally have a large short-period acceleration component, and it is possible to suppress the resonance of the high-rise section 4 caused by the secondary vibration mode rather than pinpoint tuning. First, the response acceleration of the lower layer portion 3 can also be reduced.

また、本実施形態による免震構造1では、高層部4は、高層コア部41と、高層コア部41に隣接する高層コア隣接部42と、を有し、高層コア部41は、RC造のRCコアウォール43が設けられ、高層コア隣接部42よりも剛性が大きく設定されている。このような構成とすることにより、高層部4の剛性を大きくすることもでき、頂部のむち振りの抑制および免震効果を最大限発揮することができる。また、高層部4の重量を大きくすることができ、構造物2のビルディングマス効果を向上させることができる。 Further, in the seismic isolation structure 1 according to the present embodiment, the high-rise section 4 has a high-rise core section 41 and a high-rise core adjacent section 42 adjacent to the high-rise core section 41, and the high-rise core section 41 is made of RC structure. An RC core wall 43 is provided, and is set to have greater rigidity than the high-rise core adjacent portion 42. With such a configuration, the rigidity of the high-rise section 4 can be increased, and the swinging of the top can be suppressed and the seismic isolation effect can be maximized. Moreover, the weight of the high-rise section 4 can be increased, and the building mass effect of the structure 2 can be improved.

また、本実施形態による免震構造1では、高層部4には、AMD51,52,53が設けられている。このような構成とすることにより、ビルディングマス部分の動きをアクティブ系制振装置によりコントロールすることができ、構造物2全体の応答加速度をより低減させることができる。特に、風荷重による揺れや地震の後揺れなどが生じた際にAMD51,52,53を作用させることで、構造物2全体の応答加速度および揺れを効率的に低減させることができる。図9に、AMDが設けられている場合と設けられていない場合のパルス波を入力した際の応答結果を示す。図9に示すように、AMDを設けることにより、応答加速度を効果的に低減できることがわかる。 Further, in the base isolation structure 1 according to the present embodiment, AMDs 51, 52, and 53 are provided in the high-rise section 4. With such a configuration, the movement of the building mass portion can be controlled by the active vibration damping device, and the response acceleration of the entire structure 2 can be further reduced. In particular, by applying the AMDs 51, 52, and 53 when shaking due to wind loads or shaking after an earthquake occurs, the response acceleration and shaking of the entire structure 2 can be efficiently reduced. FIG. 9 shows the response results when a pulse wave is input when an AMD is provided and when an AMD is not provided. As shown in FIG. 9, it can be seen that the response acceleration can be effectively reduced by providing the AMD.

また、本実施形態による免震構造1では、免震層6の免震機能を拘束するロック機構62を有している。このような構成とすることにより、比較的小さい揺れに対しては、免震機能を拘束することにより、揺れを早く収束させることができる。特に、風荷重による揺れを拘束することができ、居住性の向上および免震エレベータの運行など建物機能を維持することができる。 Furthermore, the seismic isolation structure 1 according to the present embodiment includes a locking mechanism 62 that restrains the seismic isolation function of the seismic isolation layer 6. With such a configuration, by restraining the seismic isolation function, it is possible to quickly bring the shaking to a halt in the case of relatively small shaking. In particular, it is possible to restrain shaking caused by wind loads, improving livability and maintaining building functions such as the operation of seismic isolation elevators.

また、本実施形態による免震構造1では、高層部4の重量は、構造物2全体の重量の15%程度以上である。このような構成とすることにより、ビルディングマス効果を向上させることができ、ロバスト性も向上させることができる。 Further, in the seismic isolation structure 1 according to the present embodiment, the weight of the high-rise section 4 is approximately 15% or more of the weight of the entire structure 2. With such a configuration, the building mass effect can be improved and the robustness can also be improved.

以上、本発明による免震構造1の実施形態について説明したが、本発明は上記の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。 Although the embodiments of the seismic isolation structure 1 according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the spirit thereof.

例えば、上記の実施形態では、高層部4は、高層コア部41と、高層コア部41に隣接する高層コア隣接部42と、を有し、高層コア部41は、RC造のRCコアウォール43が設けられている。これに対し、高層部4は、下層部3よりも剛性が大きく設定され、固有周期が2秒以下かつ下層部3の固有周期の30%以下であれば、上記以外の構成であってもよく、RCコアウォール43が設けられていなくてもよい。 For example, in the above embodiment, the high-rise section 4 has a high-rise core section 41 and a high-rise core adjacent section 42 adjacent to the high-rise core section 41, and the high-rise core section 41 has an RC core wall 43 of an RC construction. is provided. On the other hand, the high-rise section 4 may have a configuration other than the above as long as the rigidity is set higher than that of the lower-layer section 3 and the natural period is 2 seconds or less and 30% or less of the natural period of the lower-layer section 3. , the RC core wall 43 may not be provided.

また、上記の実施形態では、高層部4には、AMD51,52,53が設けられているが、AMD51,52,53が設けられていなくてもよい。 Further, in the above embodiment, the AMDs 51, 52, and 53 are provided in the high-rise section 4, but the AMDs 51, 52, and 53 may not be provided.

また、上記の実施形態では、免震層6の免震機能を拘束するロック機構62が設けられているが、このようなロック機構62が設けられていなくてもよい。 Further, in the embodiment described above, a locking mechanism 62 that restricts the seismic isolation function of the seismic isolation layer 6 is provided, but such a locking mechanism 62 may not be provided.

また、本実施形態による免震構造1では、高層部4の重量は、構造物2全体の重量の15%程度以上であるが、高層部4の構造物2に対する重量の比率は上記以外であってもよい。なお、高層部4の重量は、構造物2全体の重量の15%~25%程度としてもよい。図10より、高層部4の重量(BMDの重量)を構造物2全体の重量(建物全体重量)の15%~25%程度とすることで応答低減効果があることがわかる。 In addition, in the seismic isolation structure 1 according to the present embodiment, the weight of the high-rise section 4 is approximately 15% or more of the weight of the entire structure 2, but the weight ratio of the high-rise section 4 to the structure 2 is other than the above. It's okay. Note that the weight of the high-rise portion 4 may be approximately 15% to 25% of the weight of the entire structure 2. From FIG. 10, it can be seen that the response reduction effect can be achieved by setting the weight of the high-rise section 4 (BMD weight) to approximately 15% to 25% of the weight of the entire structure 2 (the weight of the entire building).

1 免震構造
2 構造物
3 下層部
4 高層部
6 免震層
31 下層コア部
32 下層コア隣接部
41 高層コア部
42 高層コア隣接部
43 RCコアウォール
62 ロック機構
1 Seismic isolation structure 2 Structure 3 Lower part 4 High-rise part 6 Seismic isolation layer 31 Lower core part 32 Lower core adjacent part 41 High-rise core part 42 High-rise core adjacent part 43 RC core wall 62 Lock mechanism

Claims (5)

高層または超高層の構造物における最上部分となる高層部と、前記高層部の下側の下層部と、の間に免震層が設けられ、
前記下層部は、下層コア部と、前記下層コア部に隣接する下層コア隣接部と、を有し、
前記下層コア部は、前記下層コア隣接部よりも剛性が大きく設定され、
前記高層部は、前記下層部よりも剛性が大きく設定され、固有周期が2秒以下かつ前記下層部の固有周期の30%以下であり、
前記高層部の免震周期を前記下層部の周期に対して20%以上ずらしている免震構造。
A seismic isolation layer is provided between a high-rise part that is the top part of a high-rise or super-high-rise structure and a lower part below the high-rise part,
The lower layer portion includes a lower core portion and a lower core adjacent portion adjacent to the lower core portion,
The lower core portion is set to have greater rigidity than the adjacent portion of the lower core,
The high-rise part is set to have greater rigidity than the lower-layer part, and has a natural period of 2 seconds or less and 30% or less of the natural period of the lower-layer part,
A seismic isolation structure in which the seismic isolation period of the upper layer is shifted by 20% or more with respect to the period of the lower layer .
前記高層部は、高層コア部と、前記高層コア部に隣接する高層コア隣接部と、を有し、
前記高層コア部は、RC造のRCコアウォールが設けられ、前記高層コア隣接部よりも剛性が大きく設定されている請求項1に記載の免震構造。
The high-rise section has a high-rise core section and a high-rise core adjacent section adjacent to the high-rise core section,
The seismic isolation structure according to claim 1, wherein the high-rise core section is provided with an RC core wall made of RC construction, and has greater rigidity than an adjacent section of the high-rise core.
前記高層部には、AMDが設けられている請求項1又は2に記載の免震構造。 The seismic isolation structure according to claim 1 or 2, wherein the high-rise section is provided with an AMD. 前記免震層の免震機能を拘束するロック機構を有する請求項1から3のいずれか一項に記載の免震構造。 The seismic isolation structure according to any one of claims 1 to 3, further comprising a locking mechanism that restrains the seismic isolation function of the seismic isolation layer. 前記高層部の重量は、構造物全体の重量の15%以上である請求項1から4のいずれか一項に記載の免震構造。 The seismic isolation structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the weight of the high-rise portion is 15% or more of the weight of the entire structure.
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