JPH06146657A - 適応型成長構造物のメガストラクチャー制振機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 メガストラクチャー１の振動を減衰させる振
動エネルギ吸収機構７，１０の減衰力の作用点を、適応
型成長構造物の形態変化時に移動させる移動機構７，１
１を具備する。 【効果】 移動機構７，１１が、適応型成長構造物の形
態変化時に、振動エネルギ吸収機構７，１０による減衰
力の作用点を移動させることになるため、形態変化があ
っても作用点を適正な位置に移動させることが可能とな
る。したがって、振動エネルギ吸収機構を取替えたり新
たに設計して取り付けたりすることなく、良好に減衰性
能を発揮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大規模な改装や増築と
部分的な除去等を可能とする適応型成長構造物のメガス
トラクチャー制振機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】既存の構造物のように竣工時の形態をそ
のまま維持するのではなく主として社会の変化や経済的
な要求による用途変更や規模の拡大の必要性から、大規
模な改装や増築と部分的な除去等を可能とする適応型成
長構造物がある。この適応型成長構造物は、柱および梁
を有するメガストラクチャーと、該メガストラクチャー
内に設置されるサブストラクチャーと、前記メガストラ
クチャーの振動を減衰させる振動エネルギ吸収機構とを
有するもので、その形態変化としては、大規模なメガス
トラクチャーの形態変化（構造物全体の形態変化）と比
較的小規模なサブストラクチャーの形態変化（レイアウ
ト変更、部分的増築および部分的解体等）とがあげられ
る。そして、上記振動エネルギ吸収機構は、最も効率的
に振動エネルギを吸収するため、適応型成長構造物に特
化して設計されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように振動エネ
ルギ吸収機構は、適応型成長構造物に特化して設計され
ているため、適応型成長構造物の形態変化や動的特性を
変化させた場合には、十分な機能を発揮しないばかりか
逆に振動を増幅する側に作用する可能性がある。そのた
めに、振動エネルギ吸収機構全体を適応型成長構造物の
形態変化に応じて取替えたり、あるいは新たな制振シス
テムを設計して取り付ける必要が生じてしまう。

【０００４】したがって、本発明の目的は、適応型成長
構造物の形態変化後においても、振動エネルギ吸収機構
を取替えたり新たに設計して取り付けたりすることな
く、良好に減衰性能を発揮することができる適応型成長
構造物のメガストラクチャー制振機構を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、柱および梁を有するメガストラクチャー
と、該メガストラクチャー内に設置されるサブストラク
チャーと、前記メガストラクチャーの振動を減衰させる
振動エネルギ吸収機構とを有する適応型成長構造物の前
記メガストラクチャーの制振機構において、前記適応型
成長構造物の形態変化時に前記振動エネルギ吸収機構に
よる減衰力の作用点を移動させる移動機構を具備するこ
とを特徴としている。

【０００６】

【作用】本発明の適応型成長構造物のメガストラクチャ
ー制振機構によれば、移動機構が、適応型成長構造物の
形態変化時に、振動エネルギ吸収機構による減衰力の作
用点を移動させることになるため、形態変化があっても
作用点を適正な位置に移動させることが可能となる。し
たがって、振動エネルギ吸収機構を取替えたり新たに設
計して取り付けたりする必要がなくなる。

【０００７】

【実施例】本発明の第１実施例による適応型成長構造物
のメガストラクチャー制振機構を図１〜図４を参照して
以下に説明する。なお、以下のすべての実施例におい
て、２棟併設型の適応型成長構造物に適用したものを例
にとり説明するが、吹き抜けを有する適応型成長構造物
等単独で建設されるものにも適用可能である。

【０００８】まず、適応型成長構造物の全体構成につい
て図１を参照して説明すると、適応型成長構造物は外殻
全体を構成する二棟のメガストラクチャー１を有してお
り、該各メガストラクチャー１は、鉛直方向に沿って所
定間隔で複数所定位置に配設されたメガコラム（柱）２
と、該メガコラム２の所定位置に所定間隔で配置された
メガジョイント３と、該メガジョイント３間に水平方向
に延在すべく所定位置に配設されたメガビーム（梁）４
とで主に構成されている。

【０００９】ここで、本実施例においては、メガストラ
クチャー１，１間の空間部５には必要に応じてメガジョ
イント３間に連絡通路６が設けられている。また、各メ
ガストラクチャー１の上部には、メガストラクチャー１
の増築等を行うための常設インテリジェント施工システ
ム（以下施工システムと称す）７が設けられており、ま
た、空間部５の下側には、増改築作業をサポートするた
めの常設地下作業現場８が設けられていて、その上側は
緑地等になっている。

【００１０】上記各メガストラクチャー１の近接するメ
ガコラム２同士と近接するメガビーム４同士とで区画さ
れたブロック９に、図示せぬサブストラクチャーが必要
に応じて設置されることになる。

【００１１】そして、上記施工システム７は、図２に示
すように、メガストラクチャー１の頂部のメガビーム４
上に多段積層ゴム（あるいはこれに動的アクチュエータ
を加えたもの）１０を介して搭載されており、この多段
積層ゴム１０は、メガビーム４および施工システム７と
の各離合が可能となっている。

【００１２】また、施工システム７の中間所定位置に
は、下方に延在する、リフトアップシステム１１が離合
可能に設けられており、このリフトアップシステム１１
は、メガストラクチャー１の所定のメガコラム２に離合
可能となっている。

【００１３】この施工システム７は、リフトアップシス
テム１１と切り離し多段積層ゴム１０を該施工システム
７およびメガストラクチャー１に接合した状態とするこ
とにより、多段積層ゴム１０とともに動的振動エネルギ
吸収機構を構成することになる。すなわち、施工システ
ム７が振動エネルギ吸収機構の質量として作用して、メ
ガストラクチャー１の振動を減衰させるのである。この
場合、メガストラクチャー１の頂部が減衰力の作用点と
なり、このときの振動エネルギ吸収機構を図３に模式的
に示す。

【００１４】そして、メガストラクチャー１を上方に増
設する場合には、リフトアップシステム１１をメガスト
ラクチャー１に接合した状態で、施工システム７をリフ
トアップシステム１１と接合しかつ多段積層ゴム１０か
ら切り離した状態とする。この状態でリフトアップシス
テム１１を作動させると施工システム７は、上方にジャ
ッキアップされることになる。そして、このジャッキア
ップされた施工システム７を自動施工システムとして用
いてメガストラクチャー１が上方に増設される。そし
て、増設された後のメガストラクチャー１の新たな頂部
に施工システム７により多段積層ゴム１０を運んで載置
し、施工システム７をリフトアップシステム１１と切り
離し多段積層ゴム１０を施工システム７およびメガスト
ラクチャー１に接合した状態とすることにより、減衰力
の作用点がメガストラクチャー１の頂部に移動されるこ
とになる。このときの振動エネルギ吸収機構を図４に模
式的に示す（図４においてハッチングを施した部分がメ
ガストラクチャー１の増設部分である）。ここで、上記
施工システム７およびリフトアップシステム１１がこの
場合の移動機構を構成するものである。

【００１５】以上のような構成の第１実施例において
は、移動機構を構成する施工システム７およびリフトア
ップシステム１１が、メガストラクチャー１の形態変化
時に、振動エネルギ吸収機構による減衰力の作用点を振
動エネルギの集中しやすい増設されたメガストラクチャ
ー１の頂部に移動させることができる。したがって、振
動エネルギ吸収機構を取替えたり新たに設計して取り付
けたりすることなく、形態変化後も良好に減衰性能を発
揮することができる。また、常備の施工システム７等
が、本来の施工システム、動的振動エネルギ吸収機構お
よび移動機構を兼用することになるため、効率的であ
る。

【００１６】次に、本発明の第２実施例による適応型成
長構造物のメガストラクチャー制振機構を図５〜図７を
参照して以下に説明する。なお、第２実施例はメガスト
ラクチャーの隣棟間を連絡通路を利用して連結し、相互
の建物の振動状態に応じて二棟間に働く減衰力を能動的
に制御を行い振動を抑制する点が第１実施例と相違して
おり、この相違部分を中心に以下に説明し、第１実施例
と同様の部分には同一の符号を付してその説明を略す。

【００１７】第２実施例の適応型成長構造物も、図５に
示すように、二棟のメガストラクチャー１を有してお
り、各メガストラクチャー１には、連絡通路６を昇降さ
せる揚重装置１５が設けられている。

【００１８】この揚重装置１５は、ワイヤ１６と、メガ
ストラクチャー１の空間部５に反する側の地上部にそれ
ぞれ設けられた、各ワイヤ１６の巻取・繰出を行うため
のウインチ１７と、該ウインチ１７から繰り出されるワ
イヤ１６が掛けられる、メガストラクチャー１の両側の
メガコラム２（図５においては図示せず）の頂部にそれ
ぞれ設置された滑車１８とを有している。そして、各ワ
イヤ１６の繰出側の先端部は、空間部５に垂下されてお
り、各ワイヤ１６の先端部が連絡通路６の各端部に取り
付けられている。これにより、連絡通路６は、ワイヤ１
６によりメガストラクチャー１の頂部からサスペンドさ
れ、ウインチ１７により上下に移動してどのレベルにも
移設可能となっている。また、滑車１８がメガストラク
チャー１のメガコラム２の頂部に設置されているため、
ワイヤ１６に生じる軸力が直接メガコラム２に流れるよ
うになっている。さらに、ウインチ１７が連絡通路６と
反対側地上部の左右対称位置に配置されていること等に
より左右対称にメガコラム２に軸力がかかり易くなって
いる。ここで、連絡通路６の鉛直荷重は、ワイヤ１６に
よりサスペンドされる。これは、構造物が形態変化しな
ければ、接続位置を変化させても長期荷重による変形が
変化しないからである。

【００１９】そして、連絡通路６は、図６および図７に
示すように、メガコラム２とメガビーム４との接合位置
であるメガジョイント３に取り付けられるようになって
おり、いずれのメガジョイント３にも取り付くようにな
っている。加えて、連絡通路６は、鉛直方向の移動が規
制されかつ水平方向の移動が許容されるエキスパンショ
ンジョイント１９でメガジョイント３に取り付けられて
いる。そして、連絡通路６の両端の上下にはそれぞれ複
数（図示例は三つ）のアクチュエータ２０が水平方向に
沿って配設されており、このアクチュエータ２０の各端
部は、それぞれメガジョイント３および連絡通路６にピ
ン結合されている。そして連絡通路６の上端部のメガコ
ラム２側には対応するワイヤ１６が取り付けられる係合
部２１が取り付けられている。

【００２０】上記連絡通路６は、アクチュエータ２０を
作動させることによって両メガストラクチャー１，１間
の梁として作用することになる。そして、メガストラク
チャー１の振動状態に応じてアクチュエータ２０の作動
力を制御しメガストラクチャー１への当接力を制御する
ことにより、各メガストラクチャー１の振動を減衰させ
るようになっている。ここで、メガストラクチャー１に
は、その振動状態を検知する図示せぬセンサが必要箇所
に設置されており、該センサからの信号が無線で飛ばさ
れることによってこの信号に応じて図示せぬ制御装置が
アクチュエータ２０のゲインを決定し制御することにな
る。なお、センサ設置場所は移設可能となっている。そ
して、上記により、第２実施例における減衰力の作用点
は連絡通路６とメガジョイント３との接合位置となり、
また振動エネルギ吸収機構はアクチュエータ２０が設け
られた連絡通路６により構成されることになる。なお、
メガジョイント３には、アクチュエータ２０の作動力で
局部的に破壊しないように十分な強度が与えられてい
る。

【００２１】そして、メガストラクチャー１には、第１
実施例と同様の施工システム７およびリフトアップシス
テム１１（図５〜図７においては図示せず）が設けられ
ており、メガストラクチャー１を上方に増設する場合に
は、連絡通路６をメガジョイント３，３間に仮留めした
状態で、連絡通路６を吊るしているワイヤ１６をウイン
チ１７で緩め、メガコラム２を上方に延長し、滑車１８
を延長されたメガコラム２の頂部に上記施工システム７
およびリフトアップシステム１１により運んで載置す
る。載置された滑車１８にワイヤ１６を掛け、連絡通路
６をメガストラクチャー１から切り離した状態でウイン
チ１７を作動させ、良好に振動エネルギを吸収できる位
置に連絡通路６を移動させて取り付けることになる。

【００２２】ここで、上記揚重装置１５、施工システム
７およびリフトアップシステム１１がこの場合の移動機
構を構成するものである。なお、滑車１８を、増設され
たメガコラム２に沿って例えば尺取り虫的に自走させる
自走機構を設けることも可能であり、この場合、施工シ
ステム７およびリフトアップシステム１１の代りにこの
自走機構が移動機構の一部をなすことになる。

【００２３】以上のような構成の第２実施例において
は、移動機構を構成する揚重装置１５、施工システム７
およびリフトアップシステム１１が、メガストラクチャ
ー１の形態変化時に、振動エネルギ吸収機構による減衰
力の作用点すなわち連絡通路６と各メガストラクチャー
１との接合点を、増設されたメガストラクチャー１の、
最も減衰性能が良好となる所定のメガジョイント位置に
移動させることになるため、形態変化があっても作用点
を適応型成長構造物の動的特性の変化に応じて最も効率
的に振動エネルギを吸収することができる適正な位置に
移動させることができる。したがって、振動エネルギ吸
収機構を取替えたり新たに設計して取り付けたりするこ
となく、形態変化後も良好に減衰性能を発揮することが
できる。また、連絡通路６を利用することによって、形
態変化に伴う人や物の流れの変化にも対応できる。さら
に、連絡通路６とメガジョイント３との結合は変形自由
度の大きなアクチュエータ２０とエキスパンションジョ
イント１９だけであるため、施工性が高くなる。

【００２４】なお、上記第２実施例と第１実施例とを組
み合わせた振動エネルギ吸収機構、すなわち図８に模式
的に示すように動的振動エネルギ吸収機構７，１０と連
絡通路６による振動エネルギ吸収機構とを組み合わせた
ものから、一方のメガストラクチャー１のみが増設され
た場合に、図９に模式的に示すように増設側のメガスト
ラクチャー１のみに動的振動エネルギ吸収機構７，１０
を設けるとともに連絡通路６の位置を変更することも可
能である（図９においてハッチングを施した部分がメガ
ストラクチャー１の増設部分である）。

【００２５】また、第２実施例においては、メガストラ
クチャー１の増設に限定されることなくサブストラクチ
ャーの形態変化、あるいはメガストラクチャー１および
サブストラクチャー双方の形態変化等種々の形態変化に
適応できる。なお、メガストラクチャー１を増設し連絡
通路６を増設された部分に移動させる場合においては、
上記移動機構として、揚重装置１５のみがあればよいこ
とになる。

【００２６】次に、本発明の第３実施例による適応型成
長構造物のメガストラクチャー制振機構を図１０〜図１
３を参照して以下に説明する。なお、第３実施例は、構
造物の頂部と基部等、離れた二点間をワイヤ等の長い引
張部材で結合し、その間に生じた相対的な変形（あるい
は、速度）に応じて減衰力を生じる振動エネルギ吸収機
構を用いた点が第１実施例と相違しており、この相違部
分を中心に以下に説明し、第１実施例と同様の部分には
同一の符号を付してその説明を略す。

【００２７】第３実施例の適応型成長構造物には、図１
０に示すように、振動エネルギ吸収機構を構成するワイ
ヤ制振装置２３が設けられている。このワイヤ制振装置
２３は、各メガストラクチャー１の下方所定位置にそれ
ぞれ設けられた滑車２４を有しており、そのワイヤ２５
は、一方のメガストラクチャー１の頂部の内側に一端が
固定され、他方のメガストラクチャー１の下方の滑車２
４に掛けられた後、一方のメガストラクチャー１の下方
の滑車２４に水平に掛けられて、他方のメガストラクチ
ャー１の頂部の内側に他端が固定されている。ここで、
各滑車２４，２４間のワイヤ２５は回転型の減衰装置２
６に巻かれている。そして、メガストラクチャー１が振
動すると、滑車２４，２４間のワイヤ２５が移動し、該
ワイヤ２５の移動が減衰装置２６により減衰されること
になって、これによりメガストラクチャー１の振動エネ
ルギが吸収されることになる。

【００２８】そして、第３実施例においては、少なくと
も一方のメガストラクチャー１の頂部におけるワイヤ２
５の端部側が、図１１および図１２に示すような固定点
移動機構２７に固定されている。この固定点移動機構２
７は、ワイヤ２５に導入される張力を緩めた後移動でき
るよう構成されるもので、メガストラクチャー１の外壁
２８に垂直をなし該外壁２８に沿って上下に延在するガ
イドレール２９と、該ガイドレール２９，２９間に沿っ
て上下移動する移動体３０とを有している。そして、該
移動体３０には、図示せぬモータの駆動力により駆動さ
れる、ガイドレール２９を走行するためのローラ３１が
各ガイドレール２９側に複数設けられている。なお、ロ
ーラ３１およびガイドレール２９にはスリップして移動
体３０を転落させることがないように相互に噛み合う図
示せぬ溝が、移動方向に直交して形成されている。

【００２９】移動体３０の移動制御は無線によりコンピ
ュータ制御されるようになっており、このため移動体３
０には、自走可能な上記モータと、制御信号を受信して
自走・停止確認および停止するための指令に変換する図
示せぬセンサ機構が設けられている。また、移動体３０
は、スチフナ等により十分補強された図示せぬ定着治具
を用いてメガジョイント３にボルト接合されることにな
る（いずれのメガジョイント３にも接合可能）。ここ
で、メガジョイント３のボルト接合部は、ワイヤ２５の
軸力等で局部的な破壊を生じないようにあらかじめ十分
補強されている。

【００３０】そして、移動体３０には、ワイヤ２５を巻
取、繰出および停止可能なウインチ３２と、該ウインチ
３２の下側に設けられた、ウインチ３２に巻かれる直前
のワイヤ２５が多重に巻かれる滑車３３とを有してお
り、外壁２８には滑車３３から斜めに繰り出されるワイ
ヤ２５を外部に出すためのスリット３４が形成されてい
る。ここで、滑車３３には図示せぬディスクブレーキ等
のストッパが設けられており、該ストッパにより滑車３
３の回転が拘束されると、摩擦力によりワイヤ２５の移
動が拘束されて該ワイヤ２５が滑車３３に固定されるよ
うになっている。このストッパにより、ウインチ３２に
は、ワイヤ２５の巻取・繰出時以外の通常時においては
ワイヤ２５から力がかからないようになっている。

【００３１】ここで、メガストラクチャー１には、第１
実施例と同様の施工システム７およびリフトアップシス
テム１１（図１０〜図１３においては図示せず）が設け
られており、メガストラクチャー１を上方に増設する場
合には、施工システム７およびリフトアップシステム１
１によりメガストラクチャー１を増設するとともに上記
ガイドレール２９を増設する。そして、ウインチ３２を
停止状態から解除しかつ滑車３３のストッパを解除して
ワイヤ２５の軸力を緩め、その後、移動体３０をメガジ
ョイント３に定着させている図示せぬ定着治具を取り除
いた後、良好に振動エネルギを吸収できる所定の結合位
置のメガジョイント３（通常は最上部のもの）まで図示
せぬモータの駆動力で走行させる。そして、移動体３０
を定着治具で新たなメガジョイント３に定着させ、ウイ
ンチ３２により初期軸力をワイヤ２５に導入した後、滑
車３３のストッパを作動させることになる。

【００３２】ここで、上記固定点移動機構２７、施工シ
ステム７およびリフトアップシステム１１がこの場合の
移動機構を構成するものである。なお、移動体３０を自
走式とする代りに施工システム７およびリフトアップシ
ステム１１を用いて移動させることも可能である。

【００３３】以上のような構成の第３実施例において
は、移動機構を構成する固定点移動機構２７、施工シス
テム７およびリフトアップシステム１１が、メガストラ
クチャー１の増設時に、振動エネルギ吸収機構を構成す
るワイヤ制振装置２３による減衰力の作用点すなわちワ
イヤ２５の固定点を、増設されたメガストラクチャー１
の、最も減衰性能が良好となる所定のメガジョイント位
置（通常は最上部）に移動させることになるため、形態
変化があっても作用点を適正な位置に移動させることが
できる（移動後の振動エネルギ吸収機構を図１３に模式
的に示す。図１３においてハッチングを施した部分がメ
ガストラクチャー１の増設部分である）。したがって、
振動エネルギ吸収機構を取替えたり新たに設計して取り
付けたりすることなく、形態変化後も良好に減衰性能を
発揮することができる。

【００３４】なお、第３実施例においては、メガストラ
クチャー１の増設に限定されることなく種々の形態変化
に適応できる。また、メガストラクチャー１を増設し固
定点を上昇させる場合以外においては、上記移動機構と
して、固定点移動機構２７のみがあればよいことにな
る。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の適応型成
長構造物のメガストラクチャー制振機構によれば、移動
機構が、適応型成長構造物の形態変化時に、振動エネル
ギ吸収機構による減衰力の作用点を移動させることにな
るため、形態変化があっても作用点を適正な位置に移動
させることが可能となる。したがって、振動エネルギ吸
収機構を取替えたり新たに設計して取り付けたりするこ
となく、形態変化後も良好に減衰性能を発揮することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるメガストラクチャー
制振機構が適用される適応型成長構造物の全体構成を示
す正面図である。

【図２】本発明の第１実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構を示す正面図である。

【図３】本発明の第１実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構のメガストラクチャー増設
前の状態を示す模式図である。

【図４】本発明の第１実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構のメガストラクチャー増設
後の状態を示す模式図である。

【図５】本発明の第２実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構の揚重装置を概略的に示す
正面図である。

【図６】本発明の第２実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構の連絡通路を示す正面図で
ある。

【図７】本発明の第２実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構の連絡通路を図６における
左方から見た側面図である。

【図８】本発明の第２実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構に第１実施例を組み合せた
メガストラクチャー増設前の状態を示す模式図である。

【図９】本発明の第２実施例による適応型成長構造物の
メガストラクチャー制振機構に第１実施例を組み合せた
メガストラクチャー増設後の状態を示す模式図である。

【図１０】本発明の第３実施例による適応型成長構造物
のメガストラクチャー制振機構のメガストラクチャー増
設前の状態を示す模式図である。

【図１１】本発明の第３実施例による適応型成長構造物
のメガストラクチャー制振機構の移動機構を示す正断面
図である。

【図１２】本発明の第３実施例による適応型成長構造物
のメガストラクチャー制振機構の移動機構を示す側断面
図である。

【図１３】本発明の第３実施例による適応型成長構造物
のメガストラクチャー制振機構のメガストラクチャー増
設後の状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１ メガストラクチャー ２ メガコラム（柱） ４ メガビーム（梁） ７ 施工システム（移動機構，振動エネルギ吸収機構） １０ 多段積層ゴム（振動エネルギ吸収機構） １１ リフトアップシステム（移動機構） １５ 揚重装置（移動機構） ２３ ワイヤ制振装置（振動エネルギ吸収機構） ２７ 固定点移動機構（移動機構）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱および梁を有するメガストラクチャー
   と、該メガストラクチャー内に設置されるサブストラク
   チャーと、前記メガストラクチャーの振動を減衰させる
   振動エネルギ吸収機構とを有する適応型成長構造物の前
   記メガストラクチャーの制振機構において、 前記適応型成長構造物の形態変化時に前記振動エネルギ
   吸収機構による減衰力の作用点を移動させる移動機構を
   具備することを特徴とする適応型成長構造物のメガスト
   ラクチャー制振機構。