JPH05248117A - 制震構造物 - Google Patents
制震構造物Info
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- JPH05248117A JPH05248117A JP4822192A JP4822192A JPH05248117A JP H05248117 A JPH05248117 A JP H05248117A JP 4822192 A JP4822192 A JP 4822192A JP 4822192 A JP4822192 A JP 4822192A JP H05248117 A JPH05248117 A JP H05248117A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 振動エネルギーの吸収をダンパのみに依存し
て振動を受動的に低減する構造物において、使用ダンパ
の個数を削減する。 【構成】 複数層からなる構造物Ｂの中間層b2にのみ、
この中間層b2を挟んだ下層階b1と上層階b3間の相対水平
変位時に減衰力を発生するダンパＤを設置し、構造物Ｂ
全体を、下層階b1と上層階b3との間に中間層b2とダンパ
Ｄが接続した、下層階b1と上層階b3からなる２質点に分
割して下層階b1と上層階b3の振動を独立させると同時
に、上層階b3と下層階b1の各固有振動数を調整したもの
で、構造物Ｂ自身を動吸振器として機能させることによ
り中間層b2のみの少数のダンパＤの使用によって構造物
Ｂの振動を低減するものである。
て振動を受動的に低減する構造物において、使用ダンパ
の個数を削減する。 【構成】 複数層からなる構造物Ｂの中間層b2にのみ、
この中間層b2を挟んだ下層階b1と上層階b3間の相対水平
変位時に減衰力を発生するダンパＤを設置し、構造物Ｂ
全体を、下層階b1と上層階b3との間に中間層b2とダンパ
Ｄが接続した、下層階b1と上層階b3からなる２質点に分
割して下層階b1と上層階b3の振動を独立させると同時
に、上層階b3と下層階b1の各固有振動数を調整したもの
で、構造物Ｂ自身を動吸振器として機能させることによ
り中間層b2のみの少数のダンパＤの使用によって構造物
Ｂの振動を低減するものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は地震時等の構造物の振
動を受動的に低減する、制震構造物に関するものであ
る。
動を受動的に低減する、制震構造物に関するものであ
る。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】地震時等の構造物の振
動を受動的に低減する制震方法には現在、構造物をバネ
支承によって地盤から絶縁すると同時に、支承のバネ定
数とダンパの減衰を調整して構造物の外乱との共振を回
避する免震方法や、構造物に外乱と共振する振動体（マ
ス）を付加し、振動体に振動を生じさせることにより構
造物のエネルギーを消費させ、その振動をダンパによっ
て減衰させる方法の他、構造物内の適所にダンパを設置
し、振動時の層間変位等の相対変位を利用してダンパに
エネルギーを吸収させる方法等があるが、この中で、エ
ネルギーの吸収をダンパのみに依存して構造物の振動を
低減する制震方法では、層間で生ずる変位をダンパに伝
達してこれにエネルギーを吸収させることから、各層の
揺れを抑えるには層間単位でエネルギーの吸収と減衰を
行う必要があるためダンパは各層毎に設置され、多数使
用される結果となっている。
動を受動的に低減する制震方法には現在、構造物をバネ
支承によって地盤から絶縁すると同時に、支承のバネ定
数とダンパの減衰を調整して構造物の外乱との共振を回
避する免震方法や、構造物に外乱と共振する振動体（マ
ス）を付加し、振動体に振動を生じさせることにより構
造物のエネルギーを消費させ、その振動をダンパによっ
て減衰させる方法の他、構造物内の適所にダンパを設置
し、振動時の層間変位等の相対変位を利用してダンパに
エネルギーを吸収させる方法等があるが、この中で、エ
ネルギーの吸収をダンパのみに依存して構造物の振動を
低減する制震方法では、層間で生ずる変位をダンパに伝
達してこれにエネルギーを吸収させることから、各層の
揺れを抑えるには層間単位でエネルギーの吸収と減衰を
行う必要があるためダンパは各層毎に設置され、多数使
用される結果となっている。
【０００３】この発明は上記のダンパにより制震する方
法の実情を踏まえてなされたもので、その使用個数を削
減する構造物を新たに提案しようとするものである。
法の実情を踏まえてなされたもので、その使用個数を削
減する構造物を新たに提案しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明では複数層からな
る構造物内の中間層（複数の連続する中間層を含む）に
のみ、この中間層を挟んだ下層階と上層階間の相対水平
変位時に減衰力を発生するダンパを設置し、中間層のみ
のダンパの存在によって構造物全体を、下層階と上層階
との間に中間層とダンパが接続した、下層階と上層階か
らなる２質点に分割することにより下層階と上層階の振
動を独立させると同時に、上層階と下層階の両固有振動
数を一致，もしくは接近させ、構造物自身を動吸振器化
することにより少数のダンパの使用によって有効に構造
物の振動を低減する。
る構造物内の中間層（複数の連続する中間層を含む）に
のみ、この中間層を挟んだ下層階と上層階間の相対水平
変位時に減衰力を発生するダンパを設置し、中間層のみ
のダンパの存在によって構造物全体を、下層階と上層階
との間に中間層とダンパが接続した、下層階と上層階か
らなる２質点に分割することにより下層階と上層階の振
動を独立させると同時に、上層階と下層階の両固有振動
数を一致，もしくは接近させ、構造物自身を動吸振器化
することにより少数のダンパの使用によって有効に構造
物の振動を低減する。
【０００５】ダンパが中間層にのみ設置され、ここに減
衰が付加されることにより構造物全体は概略で中間層の
上下に質量が集中した下層階と上層階の２質点に分割さ
れる。この結果、中間層とダンパを介して下層階と上層
階が接続した構造物は上部の質点が下部の質点にバネと
ダッシュポットとで接続した２質点振動系にモデル化さ
れ、両質点を接続するバネのバネ定数である中間層の水
平剛性と、上部の質点の質量である上層階の重量が地盤
に接続したバネと下部の質点に相当する下層階の水平剛
性と重量に対応して調整され、上層階と下層階の両固有
振動数がある一定の比率になるよう、調整されることに
より構造物自身が上部の質点でエネルギーを消費しなが
ら振動を減衰させる動吸振器として機能し、中間層のみ
のダンパによって構造物の振動低減が有効に行われる。
衰が付加されることにより構造物全体は概略で中間層の
上下に質量が集中した下層階と上層階の２質点に分割さ
れる。この結果、中間層とダンパを介して下層階と上層
階が接続した構造物は上部の質点が下部の質点にバネと
ダッシュポットとで接続した２質点振動系にモデル化さ
れ、両質点を接続するバネのバネ定数である中間層の水
平剛性と、上部の質点の質量である上層階の重量が地盤
に接続したバネと下部の質点に相当する下層階の水平剛
性と重量に対応して調整され、上層階と下層階の両固有
振動数がある一定の比率になるよう、調整されることに
より構造物自身が上部の質点でエネルギーを消費しなが
ら振動を減衰させる動吸振器として機能し、中間層のみ
のダンパによって構造物の振動低減が有効に行われる。
【０００６】構造物における動吸振器は主振動系の構造
物と、その頂部に付加され、構造物にバネとダンパとで
接続した、吸振器系のマスとから構成され、マスの振動
数が構造物の振動数に一致させられ、もしくはその付近
に設定され、マスが構造物の振動時に共振することによ
り構造物から移行する振動エネルギーを消費しながらダ
ンパによってマスの振動を減衰させるものであるが、本
発明の、中間層にのみダンパが設置された構造物は、下
層階が主振動系、上層階が吸振器系となり、ダンパとと
もに中間層が主振動系と吸振器系を接続するバネと減衰
の機能を併せ持つことにより動吸振器と同一の振動系を
構成する。
物と、その頂部に付加され、構造物にバネとダンパとで
接続した、吸振器系のマスとから構成され、マスの振動
数が構造物の振動数に一致させられ、もしくはその付近
に設定され、マスが構造物の振動時に共振することによ
り構造物から移行する振動エネルギーを消費しながらダ
ンパによってマスの振動を減衰させるものであるが、本
発明の、中間層にのみダンパが設置された構造物は、下
層階が主振動系、上層階が吸振器系となり、ダンパとと
もに中間層が主振動系と吸振器系を接続するバネと減衰
の機能を併せ持つことにより動吸振器と同一の振動系を
構成する。
【０００７】
【実施例】以下本発明を一実施例を示す図面に基づいて
説明する。
説明する。
【０００８】この発明の制震構造物は図１に示すように
複数層からなる構造物Ｂの中間層（複数の連続する中間
層を含む）b2にのみ、中間層b2を挟んだ下層階b1と上層
階b3間の相対水平変位時に減衰力を発生するダンパＤを
設置し、構造物Ｂ全体を、下層階b1と上層階b3との間に
中間層b2とダンパＤが接続した、下層階b1と上層階b3か
らなる２質点に分割し、下層階b1と上層階b3の振動を独
立して生じさせると同時に、上層階b3と下層階b1の両固
有振動数をある一定の比率になるように調整し、構造物
Ｂ自身を動吸振器として挙動させることにより構造物Ｂ
の振動を低減するものである。
複数層からなる構造物Ｂの中間層（複数の連続する中間
層を含む）b2にのみ、中間層b2を挟んだ下層階b1と上層
階b3間の相対水平変位時に減衰力を発生するダンパＤを
設置し、構造物Ｂ全体を、下層階b1と上層階b3との間に
中間層b2とダンパＤが接続した、下層階b1と上層階b3か
らなる２質点に分割し、下層階b1と上層階b3の振動を独
立して生じさせると同時に、上層階b3と下層階b1の両固
有振動数をある一定の比率になるように調整し、構造物
Ｂ自身を動吸振器として挙動させることにより構造物Ｂ
の振動を低減するものである。
【０００９】前記した通り、ダンパＤが複数層の内の中
間層b2にのみ設置された場合、図１に示す構造物Ｂ全体
は概略的に図２に示すような、中間層b2を挟んだ下層階
b1と上層階b3の２質点に分割され、下層階b1が質量m1の
質点と地盤との間のバネ定数k1のバネに、上層階b3が質
量m3の質点に、また中間層b2が両質点m1，m3を接続する
バネ定数k2のバネに、ダンパＤが減衰係数c2のダッシュ
ポットにそれぞれ置き換えられ、構造物Ｂは２質点振動
系を構成する。
間層b2にのみ設置された場合、図１に示す構造物Ｂ全体
は概略的に図２に示すような、中間層b2を挟んだ下層階
b1と上層階b3の２質点に分割され、下層階b1が質量m1の
質点と地盤との間のバネ定数k1のバネに、上層階b3が質
量m3の質点に、また中間層b2が両質点m1，m3を接続する
バネ定数k2のバネに、ダンパＤが減衰係数c2のダッシュ
ポットにそれぞれ置き換えられ、構造物Ｂは２質点振動
系を構成する。
【００１０】この図２に示す２質点系モデルは構造物の
頂部に付加マスが設置された動吸振器の振動モデルと同
一であり、この振動系はバネ定数k2に相当する中間層b2
の水平剛性と質量m2である上層階b3の重量が、バネ定数
k1と質量m1に相当する下層階b1の水平剛性と重量に応じ
て調整され、上層階b3と下層階b1の両固有振動数（角振
動数）が適当に調整されることにより構造物Ｂ自身が動
吸振器として機能する。
頂部に付加マスが設置された動吸振器の振動モデルと同
一であり、この振動系はバネ定数k2に相当する中間層b2
の水平剛性と質量m2である上層階b3の重量が、バネ定数
k1と質量m1に相当する下層階b1の水平剛性と重量に応じ
て調整され、上層階b3と下層階b1の両固有振動数（角振
動数）が適当に調整されることにより構造物Ｂ自身が動
吸振器として機能する。
【００１１】動吸振器における、主振動系と吸振器系の
各固有角振動数はそれぞれの系のバネ定数と質量によっ
て決まり、本発明の場合、下層階b1（m1の質点）と上層
階b3（m3の質点）の各固有角振動数ω1,ω3 はω1 ＝
（k1／m1)1/2, ω3 ＝（k2／m3)1/2と表されるから、下
層階b1の重量（m1）と水平剛性（k1）、及び上層階b3の
重量（m3）と中間層b2の水平剛性（k2）が適当に調整さ
れることにより両固有角振動数ω1,ω3 の比ω1/ω3 が
調整される。
各固有角振動数はそれぞれの系のバネ定数と質量によっ
て決まり、本発明の場合、下層階b1（m1の質点）と上層
階b3（m3の質点）の各固有角振動数ω1,ω3 はω1 ＝
（k1／m1)1/2, ω3 ＝（k2／m3)1/2と表されるから、下
層階b1の重量（m1）と水平剛性（k1）、及び上層階b3の
重量（m3）と中間層b2の水平剛性（k2）が適当に調整さ
れることにより両固有角振動数ω1,ω3 の比ω1/ω3 が
調整される。
【００１２】下層階b1と上層階b3の固有角振動数比が調
整されることにより、構造物Ｂは動吸振器と同じく下層
階b1の振動に伴って上層階b3が振動し、下層階b1と共振
することによって下層階b1に入力する振動エネルギーを
消費する一方、その振動をダンパＤによって減衰させる
構造となる。
整されることにより、構造物Ｂは動吸振器と同じく下層
階b1の振動に伴って上層階b3が振動し、下層階b1と共振
することによって下層階b1に入力する振動エネルギーを
消費する一方、その振動をダンパＤによって減衰させる
構造となる。
【００１３】動吸振器における吸振器系の減衰率ｈはそ
の質量の、主振動系の質量に対する比（質量比μ）で決
まり（減衰率ｈ＝〔３μ/8(1＋μ) 〕1/2 ）、通常は付
加マスの質量が構造物の重量に影響のない程度、すなわ
ち質量比μが１％〜10％程度の範囲で設計されるが、本
発明ではマスを付加することに代え、構造物Ｂ自身の上
層階b3の重量を吸振器系の質量として利用することか
ら、質量比（μ＝m3／m1）が大きく、減衰率も上昇する
ことになる。
の質量の、主振動系の質量に対する比（質量比μ）で決
まり（減衰率ｈ＝〔３μ/8(1＋μ) 〕1/2 ）、通常は付
加マスの質量が構造物の重量に影響のない程度、すなわ
ち質量比μが１％〜10％程度の範囲で設計されるが、本
発明ではマスを付加することに代え、構造物Ｂ自身の上
層階b3の重量を吸振器系の質量として利用することか
ら、質量比（μ＝m3／m1）が大きく、減衰率も上昇する
ことになる。
【００１４】ダンパＤは中間層b2の、上層階b3側の躯体
と下層階b1側の躯体との間や、軸方向に相対変位可能に
組み立てられたブレースの一部等、上層階b3と下層階b1
間の相対水平変位時にある面内で、もしくは１方向に相
対変位を生ずる箇所に設置される。
と下層階b1側の躯体との間や、軸方向に相対変位可能に
組み立てられたブレースの一部等、上層階b3と下層階b1
間の相対水平変位時にある面内で、もしくは１方向に相
対変位を生ずる箇所に設置される。
【００１５】ダンパＤは上層階b3の振動時、すなわち上
層階b3の下層階b1に対する相対水平変位時に作動して振
動を減衰させる形態であればよく、本発明で使用される
ダンパＤの形式は問われない。
層階b3の下層階b1に対する相対水平変位時に作動して振
動を減衰させる形態であればよく、本発明で使用される
ダンパＤの形式は問われない。
【００１６】
【発明の効果】この発明は以上の通りであり、複数層の
構造物の中間層にのみ、この中間層を挟んだ下層階と上
層階間の相対水平変位時に減衰力を発生するダンパを設
置し、構造物全体を、下層階と上層階との間に中間層と
ダンパが接続した、下層階と上層階からなる２質点に分
割して下層階と上層階の振動を独立させると同時に、上
層階と下層階の両固有振動数を調整したものであるた
め、下層階が主振動系、上層階が吸振器として、またダ
ンパを含めた中間層が主振動系と吸振器系を接続するバ
ネとダンパして機能し、構造物自身が動吸振器と同一の
振動系を構成する結果、構造物は中間層のみのダンパに
よって動吸振器と同様の機構により振動エネルギーを消
費しながら、振動を減衰させることができ、少数のダン
パの使用によって有効に構造物の振動を低減することが
できる。
構造物の中間層にのみ、この中間層を挟んだ下層階と上
層階間の相対水平変位時に減衰力を発生するダンパを設
置し、構造物全体を、下層階と上層階との間に中間層と
ダンパが接続した、下層階と上層階からなる２質点に分
割して下層階と上層階の振動を独立させると同時に、上
層階と下層階の両固有振動数を調整したものであるた
め、下層階が主振動系、上層階が吸振器として、またダ
ンパを含めた中間層が主振動系と吸振器系を接続するバ
ネとダンパして機能し、構造物自身が動吸振器と同一の
振動系を構成する結果、構造物は中間層のみのダンパに
よって動吸振器と同様の機構により振動エネルギーを消
費しながら、振動を減衰させることができ、少数のダン
パの使用によって有効に構造物の振動を低減することが
できる。
【００１７】特に吸振器系が付加マスとは異なり、構造
物の一部である上層階であるため主振動系との質量比が
大きく、振動の低減効果も大きい。
物の一部である上層階であるため主振動系との質量比が
大きく、振動の低減効果も大きい。
【図１】本発明の構造物の概要を示した概念図である。
【図２】図１を振動系に置き換えて示したモデル図であ
る。
る。
Ｂ……構造物、Ｄ……ダンパ、b1……下層階、b2……中
間層、b3……上層階。
間層、b3……上層階。
Claims (1)
- 【請求項１】 複数層からなる構造物内の中間層，ある
いは複数の連続する中間層にのみ、この中間層，あるい
は複数の中間層を挟んだ下層階と上層階間の相対水平変
位時に減衰力を発生するダンパを設置し、構造物全体
を、下層階と上層階との間に中間層，あるいは複数の中
間層とダンパが接続した、下層階と上層階からなる２質
点に分割して下層階と上層階の振動を独立させ、且つ上
層階と下層階の両固有振動数をある一定の比率になるよ
う、調整してあることを特徴とする制震構造物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4048221A JP2621731B2 (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 制震構造物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4048221A JP2621731B2 (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 制震構造物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05248117A true JPH05248117A (ja) | 1993-09-24 |
| JP2621731B2 JP2621731B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=12797365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4048221A Expired - Fee Related JP2621731B2 (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 制震構造物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2621731B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5819484A (en) * | 1995-07-28 | 1998-10-13 | Kar; Ramapada | Building structure with friction based supplementary damping in its bracing system for dissipating seismic energy |
| JP2007002455A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Fujita Corp | 制振装置 |
| WO2009017162A1 (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Nihon University | 制振構造物、及び制振構造物の設計方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62273374A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-27 | 東急建設株式会社 | 建物本体の重量を利用した動的制振方法および装置 |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP4048221A patent/JP2621731B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62273374A (ja) * | 1986-05-20 | 1987-11-27 | 東急建設株式会社 | 建物本体の重量を利用した動的制振方法および装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5819484A (en) * | 1995-07-28 | 1998-10-13 | Kar; Ramapada | Building structure with friction based supplementary damping in its bracing system for dissipating seismic energy |
| JP2007002455A (ja) * | 2005-06-22 | 2007-01-11 | Fujita Corp | 制振装置 |
| WO2009017162A1 (ja) * | 2007-07-30 | 2009-02-05 | Nihon University | 制振構造物、及び制振構造物の設計方法 |
| JP5238701B2 (ja) * | 2007-07-30 | 2013-07-17 | 学校法人日本大学 | 制振構造物、及び制振構造物の設計方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2621731B2 (ja) | 1997-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970128 |
|
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