JPH09105245A - 上下動対応制振構造物 - Google Patents

上下動対応制振構造物

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JPH09105245A
JPH09105245A JP26328595A JP26328595A JPH09105245A JP H09105245 A JPH09105245 A JP H09105245A JP 26328595 A JP26328595 A JP 26328595A JP 26328595 A JP26328595 A JP 26328595A JP H09105245 A JPH09105245 A JP H09105245A
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JP
Japan
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vertical
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earthquake
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Withdrawn
Application number
JP26328595A
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English (en)
Inventor
Yuichiro Ogawa
雄一郎 小川
Noboru Yamazaki
暢 山崎
Kenji Suzuki
健司 鈴木
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Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
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Publication date
Application filed by Shimizu Construction Co Ltd, Shimizu Corp filed Critical Shimizu Construction Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直下型地震のような大きな鉛直方向の地震力
が作用した場合に、建物に作用する地震エネルギーを低
減させ、安全性を向上させる。 【解決手段】 中高層構造物1の上層部1Aを、それよ
り下層部1Bから切り離し、鉛直方向の弾性のみ有する
鉛直バネ7およびエネルギー吸収用のダンパを介して下
層部1Bに連結して、上層部1A、鉛直バネ7、ダンパ
12からなる振動系の固有周波数を、通常の地震の卓越
周波数より小さい1〜5Hzに設定した。また、下層部
1Bの下端とそれを支持する基礎3との間に水平方向の
免震装置5を介挿した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に直下型地震時
に大きな入力のある上下動地震に対する安全性の向上を
図った中高層の上下動対応制振構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、地震対策を講じた構造物として、
建物全体を基礎から切り離して浮かせた状態にし、建物
の下端と基礎の間に、免震体としての積層ゴムを介挿す
るとともに、建物の下端の外側壁と基礎との間にダンパ
を設けて、建物およびその支持部からなる振動系の固有
振動数を小さくした免震構造物が知られている。
【0003】この構造によれば、積層ゴムの介挿によっ
て建物の固有周期が地震波の卓越周期よりも長くなるの
で、上部建物に作用する地震力を低減させることができ
るとともに、ダンパによって振動エネルギーを吸収する
ことで建物の安全性を確保することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の構造
は、水平剛性を小さくし、鉛直剛性を大きくした積層ゴ
ムを介して建物全体を支承しているので、地震による水
平方向の振動には効果があるが、直下型地震のように、
大きな鉛直方向の地震力が作用した場合に有効に対処で
きないという問題があった。
【0005】本発明は、上記事情を考慮し、直下型地震
のような大きな鉛直方向の地震力が作用した場合に、建
物に作用する地震エネルギーを低減させ、安全性を向上
させることのできる上下動対応制振構造物を提供するこ
とを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明による上
下動対応制振構造物は、中高層構造物の上層部を、それ
より下層部から切り離し、鉛直方向の弾性のみ有する鉛
直バネおよびエネルギー吸収ダンパを介して下層部に連
結したことを特徴とする。
【0007】請求項2の発明は、請求項1において、前
記下層部の下端と、それを支持する地盤間に水平方向の
免震装置を介挿したことを特徴とする。
【0008】請求項3の発明は、請求項1又は2におい
て、前記上層部、鉛直バネおよびダンパからなる振動系
の固有周波数を1〜5Hzに設定したことを特徴とす
る。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図1は実施例の制振構造物の概略構
成図である。図において、1は鉄筋コンクリート造、鉄
骨鉄筋コンクリート造、あるいは鉄骨造などの中高層建
物である。この建物1の上層部(最上階、あるいは最上
部の複数階)1Aは、その下側の下層部1Bから切り離
され、鉛直方向のみ弾性を発揮できるように構成された
鉛直バネ7、および鉛直方向の振動エネルギーを吸収す
る減衰装置としてのダンパ12を介して、下層部1Bに
連結されている。そして、上層部1Aなる質量、鉛直バ
ネ7およびダンパ12からなる振動系の固有周波数が、
1〜5Hz、好ましくは3Hz〜5Hzの間に収まるよ
うに設定されている。また、下層部1Bは、基礎(地
盤)3の上面に水平方向の免震装置5を介して支承さ
れ、他の振動系を構成している。
【0010】水平方向の免震装置5は、鉛直剛性が大き
く水平剛性が小さくなるよう形成された積層ゴムを中心
に構成されている。なお、水平方向の振動エネルギーを
吸収するため、減衰装置としてのダンパも備わっている
が、図では省略してある。
【0011】また、鉛直バネ7は、図2に示すように、
水平変位を規制するための上下スライド筒8、9と、そ
の内部に伸縮方向を上下に向けて収容されたコイルバネ
10とからなる。上側スライド筒8は、上層部1Aの下
端に、軸線方向を鉛直方向に向けて固定され、下側スラ
イド筒9は、下層部1Bの上端に、軸線方向を鉛直方向
に向けて固定されている。そして、上側スライド筒8と
下側スライド筒9が上下方向スライド可能に嵌まり合う
ことで、上層部1Aと下層部1Bの水平方向の相対変位
を規制するようになっている。この他に、コイルバネ1
0を上下スライド筒8、9の外側に設けてもよいし、コ
イルバネ10のみを鉛直バネ7として設け、別途、水平
方向の動きを拘束する機構(例えば、前記上下スライド
筒8、9)を設けてもよい。
【0012】なお、上層部1Aと下層部1Bの切り離し
は、構造強度的に切り離されていれば十分であって、少
なくとも地震時に上層部1Aが下層部1Bに対して独立
に上下振動し得る程度であれば、完全に分離させる必要
はない。従って、外壁部にエキスパンションを設けた
り、強度的に弱いもので連結するのは構わず、少なくと
も外壁部などは外観上連続した構成とするのが望まし
い。また、上層部1Aと下層部1Bを連絡する階段、エ
レベータ、エスカレータ、上下方向に配置されたダク
ト、配管等については、上層部1Aと下層部1Bの相対
移動を許すような構造で連結する必要がある。
【0013】この実施例によれば、上層部1Aのマス
(質量)と鉛直バネ7とダンパ12からなる振動系と、
下層部1Bおよび免震装置5からなる振動系に異なる振
動特性を持たせることができ、それにより、上下の地震
力によって異なった揺れ方をさせて振動を打ち消すこと
ができると共に、ダンパ12で振動エネルギーを吸収す
ることができる。従って、鉛直方向の地震入力を極力低
減させることができ、安全性の向上が図れる。
【0014】特に、上層部1Aを下層部1Bから切り離
して、その間に鉛直バネ7を介挿しているので、鉛直バ
ネ7で支える荷重(上層部1Aだけ)が小さくて済み、
鉛直バネ7をそう巨大なものにしなくてよくなる上、ロ
ッキングも防止できる。ただし、振動の打ち消し合いの
作用は、上層部1Aのマス(質量)が大きいほど高まる
ので、鉛直バネ7で支えられる荷重やロッキングの問題
との兼ね合いで、上層部1Aとして切り離す範囲を決め
るのが望ましい。
【0015】また、上層部1Aと鉛直バネ7とダンパ1
2からなる振動系の固有周波数を1〜5Hzの間に設定
することにより、地震時の上下変形を小さくしながら、
有効な制振効果を得ることができる。さらに、この実施
例では、下層部1Bと基礎(地盤)3間に、水平方向の
免震装置としての積層ゴム5を介挿し、構造物の水平方
向の固有周波数を小さくすることで、地震動による構造
物への水平方向入力を極力低減させることができる。
【0016】なお、鉛直バネ7を構成するバネとして
は、別にコイルバネに限らず、皿バネや板バネ等の他の
形状のバネを用いてもよいし、上層部1Aの荷重の大き
さによっては、空気バネを用いてもよい。あるいは、水
平方向の拘束機構として、従来公知の積層ゴムを垂直に
立てて使用することも可能である。要するに、鉛直方向
の変形に追従でき、水平方向の変形を拘束するものであ
れば、使用可能である。また、鉛直方向の振動エネルギ
ーを吸収するためのダンパ12についても、オイルダン
パ等形式を問わない。
【0017】次に、従来型の免震構造物と本実施例の制
振構造物の比較解析結果について説明する。図3は両者
の振動モデルを示す。(a)のケース1(CASE1)
は、最下層に水平方向免震用の積層ゴム5を入れた従来
型のモデル、(b)のケース2(CASE2)は、最下
層の積層ゴム5の他に、上層部1Aと下層部1Bを切り
離して、その間に鉛直バネ7を入れた、本発明の実施例
のモデルである。
【0018】次の表1はそれら各ケースのモデルに対
し、地震波を入力させた場合の応答解析結果を示す。こ
こでは、入力地震波として、過去の実績から2種類(E
L CENTRO、KOBE)の地震波を用いた。いず
れの場合も水平地震力と鉛直(上下)地震力を持つもの
である。また、鉛直バネ7の固有周波数を2通り(3H
z、5Hz)に設定した場合について解析した。
【0019】
【表1】
【0020】解析結果のうち鉛直方向の応答加速度を見
てみると、(a)の場合、建物の頂部における最大応答
加速度(単位:gal)は、水平方向にはケース1とケ
ース2とで大差はないが、鉛直方向では極めて大きな差
(ケース1では「2153」であるのに対し、ケース2
では5Hzのとき「520」、3Hzのとき「46
0」)が出た。また、中間階(例えば6階)では、ケー
ス2の3Hzの場合に、ケース1よりも鉛直方向の応答
加速度が小さくなった。
【0021】このことは、最近の直下型地震の代表例で
ある(b)の地震波(KOBE)の場合も言える。この
例では、中間階の応答加速度が5Hzの場合に小さくな
っている。上記のことより、構造物の上層部1Aを下層
部1Bから切り離して、その間に鉛直バネ7を介挿する
ことにより、特に上層部1Aの鉛直方向の応答加速度を
大幅に低減できることが分かった。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、構造物の上層部を下層部から切り離し、切り離
した上層部と下層部を鉛直バネおよびダンパで連結して
いるので、構造物の鉛直方向の固有周波数を小さくする
ことができ、地震動による構造物への鉛直方向入力を極
力低減させることができる。従って、直下型地震に対す
る制振効果を高めることができ、安全性の向上が図れ
る。また、請求項2の発明によれば、更に構造物の下層
部と地盤間に水平方向の免震装置を介挿したので、構造
物の水平方向の固有周波数を小さくすることができ、地
震動による構造物への水平方向入力を極力低減させるこ
とができる。また、請求項3の発明のように固有周波数
を設定することで、地震時の変形を小さくしながら、有
効な制振効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の上下動対応制振構造物を示
す側面図である。
【図2】同実施例の鉛直バネの構造を示す断面図であ
る。
【図3】従来型の免震構造物と本発明の上下動対応制振
構造物の振動モデルを比較して示す図である。
【符号の説明】
1 建物(中高層構造物) 1A 上層部 1B 下層部 3 基礎(地盤) 5 水平方向の免震装置 7 鉛直バネ 12 ダンパ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中高層構造物の上層部を、それより下層
    部から切り離し、鉛直方向の弾性のみ有する鉛直バネお
    よびエネルギー吸収ダンパを介して下層部に連結したこ
    とを特徴とする上下動対応制振構造物。
  2. 【請求項2】 前記下層部の下端と、それを支持する地
    盤間に水平方向の免震装置を介挿したことを特徴とする
    請求項1記載の上下動対応制振構造物。
  3. 【請求項3】 前記上層部、鉛直バネおよびダンパから
    なる振動系の固有周波数を1〜5Hzに設定したことを
    特徴とする請求項1又は2記載の上下動対応制振構造
    物。
JP26328595A 1995-10-11 1995-10-11 上下動対応制振構造物 Withdrawn JPH09105245A (ja)

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JP26328595A JPH09105245A (ja) 1995-10-11 1995-10-11 上下動対応制振構造物

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102912887A (zh) * 2012-11-19 2013-02-06 佛山科学技术学院 一种三向隔震控制方法及装置
JP2018100590A (ja) * 2018-02-07 2018-06-28 株式会社竹中工務店 中間免震構造物

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CN102912887A (zh) * 2012-11-19 2013-02-06 佛山科学技术学院 一种三向隔震控制方法及装置
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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030107