JPH1113307A

JPH1113307A - 塔状連続体構造物における振動低減化構造

Info

Publication number: JPH1113307A
Application number: JP17900297A
Authority: JP
Inventors: Masami Takagi; 政美高木; Masayoshi Kuno; 雅祥久野; Ichiro Nagashima; 一郎長島; Hiroto Higashiyama; 博人東山
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 1997-06-19
Filing date: 1997-06-19
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】別途重量の大きな重りを積載することなく、
ＴＭＤを利用した最適な振動低減化を図ることができ、
さらには既存の構造物に対しても容易に適用可能な塔状
連続体構造物における振動低減化構造を得る。【解決手段】塔状連続体構造物１０の上層部１１を下
層部１２から切り離し、当該上層部１１を下層部１２
に、支承部材２０を介してチューンド・マス・ダンパー
の重りとして機能するように揺動自在に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、煙突等の塔状連続
体構造物において、地震時等に発生する振動を低減化さ
せるための構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、煙突等の塔状連続体構造
物においては、その建端が高くなるほど強風時や地震時
に大きな風荷重や地震荷重を受けることになる。そこで
従来、例えば図３に示すように、上記塔状連続体構造物
の一種である煙突１を構築する場合には、強風時や地震
時に発生する風荷重や地震荷重に対して、当該煙突１自
体の剛性を高めることにより強度的に対抗する方法や、
逆に充分な靱性を確保して弾性変形能を向上させること
によって対抗する方法が採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の煙突１にあっては、剛性によって上記地震荷重等に
対抗しようとすると、いきおい肉厚ｔが厚くなって全体
としての重量が大幅に嵩んでしまうという問題点があ
り、他方充分な靱性を確保する方法を採った場合には、
頂部２における揺れが非常に大きくなってしまうという
問題点があった。

【０００４】一方、建物等において、比較的小さな振幅
の振動を低減化させて居住性を向上させるための振動低
減化構造として、チューンド・マス・ダンパー（以下、
ＴＭＤと略称する。）を用いた構造が知られている。こ
れは、構造物の頂部床面上に積層ゴムやコイルスプリン
グを介して所定の重量を有する重り（マス）を支承した
り、あるいは天井の下面に振り子を介して上記重りを吊
設したものであり、地震時等に構造物に発生する揺れの
エネルギーを、上記重りが揺れるエネルギーに変換する
ものである。このようなＴＭＤにおいては、重りの揺れ
る周期と構造物の揺れる周期とが一致するように、当該
重りの重量、積層ゴム等の剛性や振り子の長さを調整
（チューンド）することにより、構造物に上記強風や地
震力に起因して揺れが生じた際に、重りを大きく振らせ
ることによって揺れのエネルギーを吸収し、当該構造物
における振動を低減化させることができる。

【０００５】そこで、上述した煙突等の塔状連続体構造
物に対しても、上記ＴＭＤを適用することが考えられる
が、一般にこの種の塔状連続体構造物にあっては、振り
子によって重りを吊設することは構造的に現実的ではな
い。また、頂部に重りを設置する場合においても、ＴＭ
Ｄによって効果的に強風や地震による揺れを低減化せる
ためには、ＴＭＤにおける重りの可動範囲を大きくする
か、あるいは当該重りの重量を大きくする必要があるの
に対して、当該塔状連続体構造物にあっては、通常頂部
の面積がきわめて小さいうえに、特に煙突などにあって
は内部を排気ガス等が流通するために、頂部に大きな可
動スペースを確保したり、あるいは別途重量の大きな重
りを積載することができないという問題点があり、現実
的にはその適用が不可能であるとされていた。

【０００６】本発明は、かかる従来の塔状連続体構造物
に対する振動低減化の要請に応えるべくなされたもの
で、別途重量の大きな重りを積載することなく、ＴＭＤ
を利用した最適な振動低減化を図ることができ、さらに
は既存の構造物に対しても容易に適用可能となる塔状連
続体構造物における振動低減化構造を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る塔状連続体構造物における振動低減化構造は、塔
状連続体構造物の上層部を下層部から切り離し、当該上
層部を下層部に、支承部材を介してＴＭＤの重りとして
機能するように揺動自在に配設してなることを特徴とす
るものである。

【０００８】ここで、請求項２に記載の発明は、上記支
承部材が、弾性体とダンパー若しくは滑り支承ならびに
水平抵抗材とダンパー、またはこれらの組合わせからな
ることを特徴とするものである。また、請求項３に記載
の発明は、上記請求項１または２に記載の塔状連続体構
造物が、煙突であることを特徴とするものである。

【０００９】請求項１〜３のいずれかに記載の発明によ
れば、塔状連続体構造物の上層部を下層部から切り離
し、支承部材を介して上記塔状連続体構造物の固有振動
数に同調するＴＭＤの重りとして利用しているので、強
風時や地震時に支承部材を介して上層部が大きく揺動
し、上記強風等に起因する振動エネルギーを吸収・消散
することにより、塔状連続体構造物の応答を抑制するこ
とができる。この結果、塔状連続体構造物自体の断面積
を小さく設定することも可能になり、経済性にも優れ
る。この際に、上層部の重量を大きくすれば、上層部の
揺動が小さくても大きな振動低減化効果を奏する。この
ように、本発明は、塔状連続体構造物の上層部を切り離
すことにより、当該上層部をＴＭＤの重りとして利用し
ているために、上記切断箇所を適宜位置に設定すること
により、上層部の揺動量についても自由に調節すること
が可能であり、さらには既存の構造物に対しても容易に
適用することが可能である。

【００１０】この際に、支承部材の剛性や取付個数等
を、上記上層部がＴＭＤの重りとして作用して地震時等
における塔状連続体構造物の応答を低減化させるために
適切な固有振動数および減衰性となるように調節するこ
とにより、上記塔状連続体構造物における振動の発生を
より一層効果的に抑制することが可能になる。このよう
な支承部材としては、請求項２に記載の発明のように、
積層ゴム等の弾性体とダンパー若しくはベアリングやロ
ーラ等の滑り支承ならびに水平抵抗材とダンパー、また
はこれらを組合わせたものが好適である。以上のことか
ら、請求項１または２に記載の発明は、特に請求項３に
記載の発明のように、頂部の断面積がきわめて小さく、
かつ構造上別途重り等を積載することが不可能な煙突に
適用した場合に、顕著な効果を奏する。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
塔状連続体構造物における振動低減化構造を、煙突１０
に適用した一実施形態を示すものである。これらの図に
示すように、上記煙突（塔状連続体構造物）１０におい
ては、その上層部１１が下層部１２から切り離されると
ともに、下層部１２上に支持部材２０を介して揺動自在
に配設されている。ここで、上層部１１は、煙突１０の
固有振動数に同調してＴＭＤにおける重りとして機能す
るような長さ寸法に切断されている。また、支持部材２
０は、図２に示すように、上下部がそれぞれ上層部１１
および下層部１２に固定された積層ゴム（弾性体）２１
と、一端部２２ａが上層部１１に固定されるとともに、
他端部２２ｂが下層部１２に固定されたオイルダンパ
ー、粘性体ダンパーあるいは摩擦ダンパー等のダンパー
２２とによって構成されたものである。そして、積層ゴ
ム２１の取付位置およびその個数や、高さ寸法並びにダ
ンパー２２の強さは、上層部１１がＴＭＤの重りとして
作用する際に、煙突１０の揺れを低減化させるために適
切な固有振動数および減衰性となるように調節されてい
る。

【００１２】以上の構成からなる煙突１０の振動低減化
構造にあっては、煙突１０の上層部１１を下層部１２か
ら切り離し、当該上層部１１を支承部材２０を介して煙
突１０の固有振動数に同調するＴＭＤの重りとして利用
しているので、強風時や地震時に支承部材２０を介して
上層部１１が大きく揺動することにより、その振動エネ
ルギーを吸収・消散することができる。加えて、支承部
材２０の積層ゴム２１における繰り返し弾性変形によっ
て上記振動エネルギーが吸収されるとともに、さらにダ
ンパー２２によって当該振動が減衰されるために、上述
したＴＭＤの作用との相乗効果によって、煙突１０の下
層部１２における応答を効果的に抑制することができ
る。しかも、煙突１０における振動の低減化が図られる
結果、煙突１０自体の断面積を小さく設定してその軽量
化を図ることもでき、経済性にも優れる。

【００１３】なお、上記実施の形態においては、本発明
を煙突１０に適用した場合についてのみ説明したが、こ
れに限るものではなく、他の同様な塔状連続体構造物に
対しても適用可能である。また、支承部材２０として
は、上述した積層ゴム２１とダンパー２２との組合わせ
に限定されるものではなく、例えば積層ゴム２１に代え
て、上層部１１の下面にテフロン等の滑動性を有する部
材を設け、他方下層部１２の上面に上記テフロン等が摺
動するステンレス板を固定した滑り支承と水平抵抗材と
を並列的に組合わせたものや、上記テフロン等の滑動部
材を用いたベアリングに代えてローラを用いたもの、あ
るいはダンパー２２に代えて積層ゴム２１に高減衰積層
ゴムを用いたもの、さらにはこれらを組合わせたもの
等、各種の支承部材が適用可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３のい
ずれかに記載の発明によれば、塔状連続体構造物の切り
離された上層部を、ＴＭＤの重りとして利用しているの
で、強風時や地震時に上層部の揺動によって、振動エネ
ルギーを吸収・消散し、塔状連続体構造物の応答を抑制
することができるため、別途重りを設けることなく、当
該塔状連続体構造物における振動を効果的に低減化させ
ることができる。また、これにより塔状連続体構造物自
体の断面積もより小さく設定することができるために経
済性にも優れるとともに、既存の構造物に対しても容易
に適用することができるといった顕著な効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塔状連続体構造物の振動低減化構
造の一実施形態を示す縦断面図である。

【図２】図１のＡ部拡大図である。

【図３】従来の塔状連続体構造物である煙突を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１０煙突（塔状連続体構造物）１１上層部１２下層部２０支持部材２１積層ゴム（弾性体）２２ダンパー（オイルダンパー、粘性体ダンパー、摩
擦ダンパー）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東山博人東京都新宿区西新宿一丁目25番１号大成建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塔状連続体構造物の上層部を下層部から
切り離し、当該上層部を上記下層部に、支承部材を介し
てチューンド・マス・ダンパーの重りとして機能するよ
うに揺動自在に配設してなることを特徴とする塔状連続
体構造物における振動低減化構造。
【請求項２】上記支承部材は、弾性体とダンパー若し
くは滑り支承ならびに水平抵抗材とダンパー、またはこ
れらの組合わせからなることを特徴とする請求項１に記
載の塔状連続体構造物における振動低減化構造。
【請求項３】上記塔状連続体構造物は、煙突であるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の塔状連続体構
造物における振動低減化構造。