JPH11200661A - 連結構造物の制振方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高剛性・低質量の第１建造物と低剛性・高質
量の第２建造物とを連結してなる連結構造物の制振方法
において第１建造物が曲げ変形されるのを阻止すること
により、この第１建造物の剛性を確保して制振効果の低
下を防止する。 【解決手段】 高剛性で低質量なセンターコア１２を囲
繞して、低剛性で高質量な外周建物１４を構築し、これ
らをばね及びダンパーを並設した複数の連結部材１８を
介して連結する。センターコア１２の上端部には外周建
物１４の頂部１４ａを覆うハットトラス２０を設ける。
ハットトラス２０の下面と外周建物１４の頂部１４ａと
の間に、これら両者間の水平移動を許容する複数のロー
ラ２２を介在する。ローラ２２を介してハットトラス２
０と外周建物１４との水平方向の相対的な摺動を許容し
つつ、ハットトラス２０に作用する下方への押し付け力
を支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の建造物を互
いに振動干渉させるように連結して、双方の建造物を制
振するようにした連結構造物の制振方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、建物の制振装置として、質量体
をアクティブまたはパッシブに移動させるようにしたＴ
ＭＤやＡＭＤが知られており、これらは入力振動に対し
て建物頂部に水平方向の制御モーメントを発生させるよ
うになっている。しかし、これらの装置で大振動を制振
しようとした場合、質量体の振幅を装置の許容ストロー
ク以下に抑えるためには、過大な付加質量が必要となっ
てその実現が困難になってしまうこともある。

【０００３】そこで、このよう場合には上記ＴＭＤやＡ
ＭＤ等のように付加質量の慣性力で制振するのではな
く、並立する構造系同士を連結して制振するようにした
連結構造物の制振方法（特開平６−５８０１７号公報参
照）を採用することが考えられる。即ち、この連結構造
物の制振方法は、並立する構造特性の異なる構造系同士
をばねおよびダンパーで連結させて連結構造物を構成
し、２つの建物の揺れの固有周期の相違を利用して制振
するようになっている。ここで、この種の制振方法を用
いる場合、双方の建物質量比と剛性比が反比例の関係に
ある場合が理想的で、この反比例の関係に近い程ダンパ
ーで連結した場合に大きな減衰定数（最適連結制振）を
得ることができる。

【０００４】ところで、単に隣接して並立する独立した
２棟の建物同士を連結しただけでは、上記連結制振が理
想とする質量比と剛性比との反比例関係を得ることは困
難であり、上記反比例の関係に近づけるためには連結制
振を前提とした１棟終結型とするのが望ましい。この１
棟終結型の建物構造は図５（ａ），（ｂ）に示すよう
に、建物のセンターコア（第１建造物）１を独立棟と
し、このセンターコア１と、これの外周を囲繞して構築
される外周建物（第２建造物）２とをダンパー３，３…
で連結して構成される。この１棟終結型の連結構造物の
センターコア１は建物面積に占める割合が小さいため、
床スラブ２ａ，２ａ…をもつ外周建物２より重量が小さ
く、また、このセンターコア１は連層耐震壁で構成され
て大きな剛性が得られるため、上記連結制振の理想型に
近づけることが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の連結構造物の制振方法にあっては、連結構造物の
中心部に設けられるセンターコア１は、高さＨと幅Ｂの
比で表されるライズ比（Ｈ／Ｂ）が大きくなるため、特
に、該センターコア１は連層耐震壁の場合であっても超
高層ビルのように高くなると、図５に示すように上部に
地震力や風などによる水平外力Ｐが作用した場合、上記
センターコア１の曲げ変形が大きくなって上部に作用し
た場合の剛性（抵抗力）が小さくなってしまう。このた
め、１棟終結型として構成された連結構造物の所定の剛
性比が得られなくなってしまい、制振効果が低下されて
しまうという課題があった。

【０００６】そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑み
て、第１建造物が曲げ変形されるのを阻止することによ
り、この第１建造物の剛性を確保して制振効果の低下を
防止するようにした連結構造物の制振方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１に示す本発明の連結構造物の制振方法は、
低質量，高剛性の第１建造物と、この第１建造物の近傍
に独立して立設される高質量，低剛性の第２建造物と
が、連結部材を介して部分的に連結されるようになった
連結構造物において、上記第１建造物を中心に配置する
と共にその周囲を囲繞するように上記第２建造物を配置
し、上記第１建造物の上端部には上記第２建造物の頂部
を覆う剛体鍔部を設け、この剛体鍔部と第２建造物の頂
部との間に、水平方向の相対移動を許容する滑り部材を
介在し、この滑り部材を介して剛体鍔部と第２建造物と
の水平方向の相対移動を許容しつつ、該剛体鍔部に作用
する下方への押し付け力を第２建造物で支持することを
特徴とする。

【０００８】また、請求項２に示す連結構造物の制振方
法は、上記滑り部材を、上記第２建造物における柱の形
成位置に対応して配置する。

【０００９】更に、請求項３に示す連結構造物の制振方
法は、上記連結部材を、ばねおよび，またはダンパーと
したことを特徴とする。

【００１０】以上の構成に係る本発明の連結構造物の制
振方法の作用を以下述べると、請求項１では、第１建造
物の上端部に剛体鍔部を設けて、この剛体鍔部を滑り部
材を介して第２建造物の頂部に水平摺動を許容しつつ、
該剛体鍔部に作用する下方への押し付け力を当該第２建
造物で支持するようにしたので、大地震等により大きな
水平力が入力されて、第１建造物に大きな曲げモーメン
トが作用して曲げ変形されようとしても、上記剛体鍔部
は滑り部材を介して第２建造物の頂部に沿って水平移動
する。このとき、剛体鍔部には下方への押し下げ力が発
生するが、この押し下げ力は第２建造物によって支持さ
れるため、この支持部分によって押し下げ力に対する反
力が第２建造物に発生し、この反力により剛体鍔部には
第１建造物の曲げに対向するモーメントが発生する。こ
のため、上記第１建造物はこのときのモーメントによ
り、上端部を曲げ方向とは反対方向に押し戻し、延いて
は、この第１建造物の曲げ変形を抑制することができ
る。従って、該第１建造物は上記第２建造物に支持され
ることによって剛性（抵抗力）を十分に維持し、その剛
性比を十分に確保することができるため、連結構造物の
制振効果を十分に発揮することができる。

【００１１】また、請求項２では、上記滑り部材を上記
第２建造物の柱の形成位置に対応して配置したので、上
記剛体鍔部から受ける押し下げ力を第２建造物の柱部分
で支持できるため、該剛体鍔部の支持強度を増大し、延
いては上記第１建造物の曲げ変形を効果的に阻止するこ
とができる。

【００１２】更に、請求項３では、上記連結部材を、ば
ねおよび，またはダンパーとしたので、低質量，高剛性
の上記第１建造物および高質量，低剛性の第２建造物を
それぞれ独立した構造体として、効率の良い連結制振を
構成することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して詳細に説明する。図１から図３は本発明の
連結構造物の制振方法の一実施形態を示し、図１は連結
構造物の全体構成を示す断面正面図、図２は同平面図、
図３は第１建造物の動作を示す説明図である。

【００１４】即ち、本実施形態の連結構造物１０は１棟
終結型として構成され、図１，図２に示すように中心部
に立設される第１建造物としてのセンターコア１２と、
その周囲に所定の間隔Ｓをもって囲繞するように立設さ
れる第２建造物としての外周建物１４とを備える。上記
センターコア１２は連層耐震壁を用いて低質量，高剛性
として形成される一方、上記外周建物１４は多層の床ス
ラブ１６，１６…を設けて高質量，低剛性の高層ビルと
して構築される。上記センターコア１２は上記外周建物
１４と同じ高さに形成され、これらセンターコア１２と
外周建物１４とは、上記床スラブ１６，１６…に対応し
て上記間隔Ｓ部分に配置される、ばねおよびダンパーを
並設した複数の連結部材１８，１８…を介して連結され
る。

【００１５】ここで、本実施形態は上記センターコア１
２の上端部に、上記外周建物１４の頂部１４ａを覆う剛
体鍔部としてのハットトラス２０を設け、このハットト
ラス２０の下面と上記外周建物１４の頂部１４ａとの間
に、これら両者間の水平移動を許容する滑り部材として
の複数のローラ２２を介在する。そして、これらローラ
２２を介してハットトラス２０と外周建物１４との水平
方向の相対移動を許容しつつ、該ハットトラス２０に作
用する下方への押し付け力を支持するようになってい
る。

【００１６】上記ハットトラス２０は、所定厚みをもっ
た直方体状の立体トラスとしてセンターコア１２頂部に
一体に取り付けられ、このセンターコア１２の曲がり変
形に抵抗するモーメントが作用した場合にも、十分にそ
の形状を保持できる剛性を備えて構成される。また、上
記ローラ２２は外周建物１４の柱２４の形成位置に対応
して配置される。

【００１７】従って、本実施形態の連結構造物の制振方
法にあっては、図３に示すように大地震等により大きな
水平力Ｐが連結構造物１０に入力され、これによってセ
ンターコア１２が大きく曲げ変形されようとする場合、
センターコア１２の上端部に設けたハットトラス２０
は、ローラ２２を介して外周建物１４の頂部１４ａに沿
って水平移動しつつ、下方への押し下げ力Ｆが発生す
る。この押し下げ力Ｆは上記ローラ２２を介して外周建
物１４によって支持されるため、この支持部分によって
押し下げ力Ｆに対する反力Ｒが外周建物１４に発生し、
この反力Ｒによりハットトラス２０にはセンターコア１
２の曲げに対向するモーメントＭが発生することにな
る。このため、センターコア２０はこのときのモーメン
トＭにより、上端部が曲げ方向とは反対方向に押し戻さ
れ、延いては、このセンターコア２０の曲げ変形を抑制
することができる。

【００１８】従って、上記センターコア１２は上記外周
建物１４に支持されることによって剛性（抵抗力）を十
分に維持し、その剛性比を十分に確保することができ
る。このため、１棟終結型として構成される連結構造物
１０の制振効果を十分に発揮することができる。

【００１９】また、本実施形態では上記ローラ２２を上
記外周建物１４の柱２４の形成位置に対応して配置した
ので、上記ハットトラス２０から受ける押し下げ力Ｆを
外周建物１４の柱２４部分で支持できるため、該ハット
トラス２０の支持強度を増大し、延いては上記センター
コア１２の曲げ変形を効果的に阻止することができる。
ところで、本実施形態では滑り部材として上記ローラ
２２を用いた場合を開示したが、これに限ることなく二
次元スライドが可能なリニアベアリングを用いることが
更に望ましい。また、上記滑り部材はそれ以外の部材を
用いることもでき、例えば、ハットトラス２０と外周建
物１４との水平方向の相対移動量が少なくて済むことか
ら、アイソレータなどの積層ゴムを上記滑り部材として
用いることもできる。

【００２０】更に、上記センターコア１２と上記外周建
物１４とを連結する連結部材１８を、ばねおよびダンパ
ーを並設して構成したので、低質量，高剛性の上記セン
ターコア１２と、高質量，低剛性の上記外周建物１４と
をそれぞれ独立した構造体として、双方の建物の質量比
と剛性比を反比例の関係をもってチューニングし易くな
り、効率の良い連結制振を構成することができる。ま
た、上記連結部材１８としては、ばねのみまたはダンパ
ーのみによっても構成することができる。

【００２１】ところで、本実施形態では剛体鍔部として
立体トラス構造のハットトラス２０を構成したが、この
ハットトラス２０は高剛性をもって軽量化が可能となる
が、これ以外にも十分な剛性を備える他の構造体として
構成することもできる。また、連結構造物１０はセンタ
ーコア１２および外周建物１４を備えた１棟集結型に限
ることなく、互いに振動特性の異なる建造物を並設し
て、それぞれを連結部材１８を介して連結したものにあ
っても本発明を適用することができる。更に、図示は省
略したが上記連結構造物１０の基礎部分に免振ゴムなど
のアイソレータを設けることにより、この連結構造物１
０の制振効果の更なる向上を図ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上に詳しく説明したように、本発明に
よれば以下に述べるような優れた効果を奏する。

【００２３】請求項１の連結構造物の制振方法は、大地
震等により大きな水平力が入力されて、低質量，高剛性
の第１建造物が大きく曲げ変形されようとする場合、こ
の第１建造物の上端部に設けた剛体鍔部は滑り部材を介
して、高質量，低剛性の第２建造物の頂部に沿って水平
移動しつつ下方への押し下げ力が発生し、この押し下げ
力が第２建造物によって支持されるため、第１建造物は
剛性（抵抗力）を十分に維持し、その剛性比を十分に確
保して、連結構造物の制振効果を十分に発揮することが
できる。

【００２４】また、請求項２の連結構造物の制振方法
は、上記滑り部材を上記第２建造物の柱の形成位置に対
応して配置したので、上記剛体鍔部から受ける押し下げ
力を第２建造物の柱部分で支持できるため、該剛体鍔部
の支持強度を増大し、延いては上記第１建造物の曲げ変
形を効果的に阻止することができる。

【００２５】更に、請求項３の連結構造物の制振方法
は、上記連結部材を、ばねおよび，またはダンパーとし
たので、低質量，高剛性の上記第１建造物および高質
量，低剛性の第２建造物をそれぞれ独立した構造体とし
て、効率の良い連結制振を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す連結構造物の全体構
成を示す断面正面図である。

【図２】本発明の一実施形態を示す連結構造物の平面図
である。

【図３】本発明の一実施形態を示す第１建造物の動作を
示す説明図である。

【図４】従来の連結構造物を示す（ａ）の断面正面図、
（ｂ）の平面図である。

【図５】従来の連結構造物のセンターコアの動作を示す
説明図である。

【符号の説明】

１０ 連結構造物 １２ センターコア（第１建造物） １４ 外周建物（第２建造物） １４ａ 頂部 １８ 連結部材 ２０ ハットトラス（剛体鍔部） ２２ ローラ（滑り部材） ２４ 柱

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低質量，高剛性の第１建造物と、この第
   １建造物の近傍に独立して立設される高質量，低剛性の
   第２建造物とが、連結部材を介して部分的に連結される
   ようになった連結構造物において、 上記第１建造物を中心に配置すると共にその周囲を囲繞
   するように上記第２建造物を配置し、上記第１建造物の
   上端部には上記第２建造物の頂部を覆う剛体鍔部を設
   け、この剛体鍔部と第２建造物の頂部との間に、水平方
   向の相対移動を許容する滑り部材を介在し、この滑り部
   材を介して剛体鍔部と第２建造物との水平方向の相対移
   動を許容しつつ、該剛体鍔部に作用する下方への押し付
   け力を第２建造物で支持することを特徴とする連結構造
   物の制振方法。
2. 【請求項２】 上記滑り部材を、上記第２建造物におけ
   る柱の形成位置に対応して配置したことを特徴とする請
   求項１に記載の連結構造物の制振方法。
3. 【請求項３】 上記連結部材を、ばねおよび，またはダ
   ンパーで構成したことを特徴とする連結構造物の制振方
   法。