JPH08246706A

JPH08246706A - 風荷重対応構造物

Info

Publication number: JPH08246706A
Application number: JP4944495A
Authority: JP
Inventors: Naomiki Niwa; 直幹丹羽; Genichi Takahashi; 元一高橋; Tadashi Nasu; 正那須; Shigeto Kurata; 成人倉田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1996-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】地震時のように短周期の外乱の場合は油封式
制震装置の制震効果を考慮して構造物を設計し、強風時
の長周期の片押し荷重に対しては、前記油封式制震装置
を遮断して別の機構が作用するような風荷重対応型構造
物を提供する。【構成】構造物を構成する部材に嵌入可能な凸部と凹
部を、地震又は強風情報によって脱着可能に動力手段を
介して設け、前記凸部か凹部のいずれかを、油封式制震
装置で構造物と連結してなる風荷重対応構造物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】土木、建築構造物に於いて、強風
のような長周期の片押し荷重の場合と、地震その他振動
周期の短い振動特性の場合とで制震システムを切り換え
得る風荷重対応型制震構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】土木、建築構造物に於いて、制震システ
ムとして、油封式制震装置がよく用いられている。図６
は本発明の効果を検討したモデルビルの図で、図７は該
モデルビルのｎ−１、ｎ、ｎ＋１階に油封式制震装置と
制御センサーを配置した図６のＡ部詳細図である。図１
０は油封式制震装置の概念図である。シリンダ１８の中
をピストン１４がシリンダ内を摺動して２室に分けるよ
うに配置され、２分されたそれぞれの室を連通管１７で
弁１６を介して連結し油１３をシリンダの２室に満た
し、弁の開閉を制御センサ１２から得られる振動情報に
基づき、例えばコンピュータ等で制御してピストン１４
に繋がるロッド１５の動きを制御し制震効果を発揮させ
る。（例えば特開昭62-268479 号、特開昭63-114770
号、特開昭63-114771 号等）弁１６が調圧弁である場合
はパッシブ系の高減衰オイルダンパとして働き、（例え
ば特開平4-371679号等）ＯＮ／ＯＦＦ弁の場合は可変剛
性装置となり、（例えば特開平1-146081号等）流量制御
弁の場合は可変減衰装置として作用しアクティブ系の制
震装置となる。（例えば特開平2-24858 号等）図１１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、図１２（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）は油封式制震装置４を装着した実際の例
を示す図である。

【０００３】

【発明の解決しようとする課題】しかし図１１、図１２
に示すような油封式制震装置のみの利用法の特徴として
地震のように、周期の短い外乱に対しては制震装置とし
ての効果を発揮する。従って制震システムとしての振動
低減効果を取り入れて構造設計が出来るが、周期の長い
外乱、例えば強風時の長周期の片押し成分に対しては、
制震装置としての機能を果たさずシリンダとロッド間の
相対変位が増すのみとなる。従って設計用風荷重すなわ
ち静的な片押し荷重が設計時に適用した地震荷重より大
きい場合には、油封式制震装置を用いて制震効果を考慮
した構造体の設計は出来なかった。

【０００４】そこで強風時の長周期の片押し荷重が卓越
するような場合は、例えばブレースをロックする機構を
備え油封式制震装置は作用せず、ブレースを効かせて構
造物の剛性を高めフレームの荷重負担を軽減し、地震時
にはロックを解除することで油封式制震装置による制震
効果を発揮せしめるようなロック機構を備えた風荷重対
応型構造物を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】油封式制震装置を用いた
制震構造物に於いて、風荷重時には部材同志をロックす
る機構を作用させ、構造物の剛性を高めフレームの荷重
負担を軽減し、地震時には前記ロック装置を解除して、
例えば油封式制震装置による制震効果を発揮させるよう
にしてなることで、合理的にフレームを設計したことを
特徴とした風荷重対応型制震構造物を主旨とする。

【０００６】例えば構造物を構成するそれぞれの部材
に、凸部と凹部を設け、風情報又は地震情報によって、
凸部が凹部に動力手段によって嵌入してロックまたはロ
ック解除できるような構造を備える風荷重対応型制震構
造物とする。

【０００７】

【作用】従来は、可変剛性装置、可変減衰装置のような
アクティブ系のものから高減衰オイルダンパのようなパ
ッシブ系の制震装置にいたるまで、油封式制震装置を応
用しただけでは、地震等による短周期の荷重に対する応
答は可能であるが、片押しの強風のような長周期の荷重
に対しては対処することは出来なかった。従って前記長
周期の風荷重が地震のような短周期の荷重より卓越する
場合は、制震効果を考慮した構造物の設計が不可能であ
った。

【０００８】しかし本発明によって、風荷重のような長
周期の荷重の場合は、ロック機構によって、構造部材例
えばブレースを能動的にロックし構造物の剛性を高め風
荷重をブレースで負担させ、フレームの負担を軽減し、
地震時はロックを解除して制震対象となる構造物の剛性
を小さくするため大きな制震効果が得られる。

【０００９】例えば図６に示すようなモデルビルについ
て図８は従来構造のものと本発明による構造のものとの
フレームの剪断力を比較した図である。右側の破線は従
来の構造物の設計剪断力を示し、本発明の構造ではその
約７０％に低減されることを示している。太い実線は本
発明の構造物の地震に対する剪断力で、細い実線は、片
押し風力による剪断力で、いずれも従来の設計剪断力の
７０％内に納まっている。図９は図６に示すモデルビル
の変形を比較した図であり従来の層間変形角が１／２０
０であるのに対して本発明の構造物では１／４００に納
まることを示している。

【００１０】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の風荷重対応型制
震構造物の構造部材ロック機構を説明する。

【００１１】図１はロック機構を梁２とブレース３の間
に適用した例を示す図である。

【００１２】図２は制震システムのロック機構の一例を
示す詳細図である。例えば梁２に、外周でガイドし油
圧、空圧、電動等により上下に駆動し得るブロックシリ
ンダ７を備えた凸部６を装着し、ブレース３の接合部
に、前記凸部６が嵌入し得る凹部５を設ける。ブレース
接合部即ち前記凹部５には、油封式制震装置４を連結す
る。

【００１３】（イ）地震時のように短周期の外乱時には
前記凸部６は、前記凹部５から外し力は油封式制震装置
４を介して伝達されるため、該油封式制震装置４が機能
する。

【００１４】（ロ）大型台風時の長周期の外乱で、片押
し荷重としての風圧が設計風圧荷重に相当するような場
合は、前記凸部６は、ブロックシリンダ７により凹部５
に嵌入し、梁２とブレース３はロックされ構造物は剛性
が高くなり、力の殆どは該ロック機構を通じて伝達され
油封式制震装置４は機能しなくなり該ロック機構が作用
する。

【００１５】凸部６を上下に驅動して脱着させる情報
は、既に開発されている「地震検知ネットワーク」によ
ってもよいし、構造物足下に地震計を設置し、これを利
用してもよい。又短周期の外乱となる中小の台風か、長
周期となる片押しの外乱かの判断は、気象台の予報や構
造物に設置した風速計を利用することも出来る。

【００１６】なお、常時ロック状態にしておくか、或い
は常時非ロック状態にしておくかは、いずれでもよい
が、一般には、長周期の外乱が生ずる場合は少ないの
で、常時は凸部６は凹部５から外しておく非ロック状態
に設定した方がよい。しかし長周期の外乱が卓越してい
る場合には、凸部６は常時は凹部５に嵌入したロック状
態に設定した方がよい。

【００１７】図３（ａ）は別の実施例でブラケット８に
集めたブレース３の両端のロッド受け８ａを、梁２に設
けたブロックシリンダ７のロッド７ａで挟持しロックし
た図である。（ｂ）は、ブロックシリンダ７のロッド７
ａを引っ込めてロックを解除した図である。

【００１８】図４は、壁９と梁２をロックする図で、
（ａ）はブロックシリンダ７のロッド７ａが伸びて梁２
の凹部５に凸部６が嵌入してロックした状態を示し
（ｂ）はブロックシリンダのロッド７ａが、引っ込んで
ロックが解除された状態を示す図である。

【００１９】図５は外乱が生じて、凸部６を、凹部５に
嵌入、又は外す際の流れ図である。

【００２０】

【発明の効果】本発明の効果は次の通りである。

【００２１】例えば可変剛性装置、可変減衰装置、高減
衰オイルダンパ等の油封式制震装置は、地震荷重の場合
は構造物の震動を制震する効果を発揮することが出来て
も、風等の静的荷重に対して完全に対応することは出来
ない。そのため風荷重が卓越する場合、構造物の設計が
出来なかった。

【００２２】しかし本発明により、構造物構成部材、例
えば梁とブレースを振動情報により能動的にロック、非
ロックさせ、風荷重の場合は梁とブレースをロックし構
造物全体を、より剛な構造としてブレースにも荷重を負
担させフレームの荷重負担を小さくし、地震荷重の場合
は梁とブレースのロックを解除して構造物全体の剛性を
小さくして、同じ油封制震装置でより大きな制震効果を
得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロック機構を梁２とブレース３の間に適用した
例を示す図である。

【図２】制震システムのロック機構の一例を示す詳細図
である。

【図３】（ａ）は別の実施例でブラケット８に集めたブ
レース３の両端のロッド受け８ａを、梁２に設けたブロ
ックシリンダ７のロッド７ａで挟持ロックした図であ
る。（ｂ）は、ロッドシリンダ７のロッド７ａを引っ込
めてロックを解除した図である。

【図４】壁９と梁２をロックする図で、（ａ）はブロッ
クシリンダ７のロッド７ａが伸びて梁２の凹部５に凸部
６が嵌入してロックした状態を示し（ｂ）はブロックシ
リンダのロッド７ａが、引っ込んでロックが解除された
状態を示す図である。

【図５】外乱が生じて、凸部６を、凹部５に嵌入、又は
外す際の流れ図である。

【図６】本発明の効果を検討したモデルビルの図であ
る。

【図７】モデルビルのｎ−１、ｎ、ｎ＋１階に油封式制
震装置と制御センサーを配置した図６のＡ部詳細図であ
る。

【図８】従来構造のものと本発明による構造のものとの
ヤレームの剪断力を比較した図である。

【図９】モデルビルの変形を比較した図であり従来の層
間変形角が１／２００であるのにたいして本発明の構造
物では１／４００に納まることを示している。

【図１０】油封式制震装置の概念図である。

【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は油封式制
震装置４を装着した実際の例を示す図である。

【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は油封式制震装置４
を装着した実際の例を示す図である。

【符号の説明】

１・・・柱、２・・・梁、３・・・ブレース、４・・・
油封式制震装置、５・・・凹部、６・・・凸部、７・・
・ブロックシリンダ、７ａ・・・ブロックシリンダのロ
ッド、８・・・ブラケット、８ａ・・・ロッド受け、９
・・・壁、１０・・・モデルビル、１１・・・コンピュ
ータ、１２・・・制御センサ、１３・・・油、１４・・
・ピストン、１５・・・ロッド、１６・・・弁、１７・
・・連通管、１８・・・シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者倉田成人東京都港区元赤坂１丁目２番７号鹿島建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物に於いて、風荷重時には部材同志
をロックする機構を作用させて構造物の剛性を高め、地
震時には前記ロック装置を解除させることを特徴とした
風荷重対応構造物。
【請求項２】油封式制震装置を用いた制震構造物に於
いて、風荷重時には部材同志をロックする機構を作用さ
せ、構造物の剛性を高めフレームの荷重負担を軽減し、
地震時には前記ロック装置を解除して、油封式制震装置
による制震効果を発揮させるようにしてなることを特徴
とした請求項１記載の風荷重対応構造物。
【請求項３】構造物を構成するそれぞれの部材に、凸
部と凹部を設け、風情報又は地震情報によって、凸部が
凹部に動力手段によって嵌入してロック又はロック解除
できることを特徴とする請求項１又は２記載の風荷重対
応構造物。