JPH11223041A - 中低層建物や構造物の制震構造 - Google Patents

中低層建物や構造物の制震構造

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JPH11223041A
JPH11223041A JP2423598A JP2423598A JPH11223041A JP H11223041 A JPH11223041 A JP H11223041A JP 2423598 A JP2423598 A JP 2423598A JP 2423598 A JP2423598 A JP 2423598A JP H11223041 A JPH11223041 A JP H11223041A
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vibration control
building
pin
damping
vibration
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Genichi Takahashi
元一 高橋
Naomiki Niwa
直幹 丹羽
Shigeto Kurata
成人 倉田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、中低層建物や構造物に層間型の制震装
置を設置する場合、上下層の間、あるいは数層を飛ばし
てブレースや壁等の制震構面を介していた。しかるに、
建物の柱、梁は剛接されたラーメン構造であるため、地
震による水平変位、速度とも小さく、変位や速度に比例
して効果を発揮する制震装置の効率は良くなかった。本
願発明は建物の下層部を柔構造にして、大きな変位や速
度を得て制震効果を高めることを課題とする。 【解決手段】 建物の下層部の柱と梁をピン接合とし、
地震力に対して水平剛性を小さくし、大きな変位または
速度を得て制震装置を効果的に作用させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地震や風に対する
揺れを低減し、安全性を向上させ、施設の機能を守り、
財産を保全し、更に居住性を改善しょうとする建物や構
造物の制震構造に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】層間型
の各種制震装置(ダンパ)を建物内に設置する場合、従
来は上下層の間、或いは数層を飛ばしてブレースや壁等
の制震構面を介していた。(例えば特開平4-155075或い
は特開平5-302451等参照) 図7(a)は建物内の各層毎に層間型の各種制震装置
(ダンパ)を設置した場合であり、(b)は2層おきに
制震装置を設置した従来の例を示す。
【0003】この場合、制震装置に生ずる減衰力は変位
(弾塑性ダンパ等の場合)や速度(オイルダンパ等の場
合)に比例して効果を発揮する。
【0004】しかるに従来、建物は柱と梁の剛接合によ
るラーメン構造が基本であり、地震等の水平力に対して
建物の層間剛性は比較的高い。
【0005】従って、柱と梁の架構に生ずる変位或いは
速度は一般的に小さく抑えられるため、制震装置の減衰
力が十分発揮できず制震装置が効率よく使用できなかっ
た。
【0006】また建物の下層部分は剛性が高いため、建
物への地震入力は大きくなる傾向にあった。
【0007】そこで建物の下層の柱と梁の接合をピン接
合として、水平地震力に対する架構の層間剛性を小さく
し、変位或いは速度を大きくとれるようにし、制震装置
の減衰力を十分発揮させるような構造として制震効果を
上げることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1は、変位または
速度に比例して制震効果を発揮する制震装置を配設した
制震構面を有する中低層建物や構造物において、下層階
の柱と梁をピン接合とし、柱に高張力鋼を使用してなる
ことを特徴とする中低層建物や構造物の制震構造を主旨
とする。
【0009】請求項2は、制震構面を建物や構造物の外
部に配設することを特徴とする請求項1記載の中低層建
物や構造物の制震構造を主旨とする。
【0010】請求項3は、アクティブ制震装置を応用し
た請求項1または2記載の中低層建物や構造物の制震構
造を主旨とする。
【0011】以下その作用について述べる。
【0012】従来のブレースや耐震壁を介して制震装
置を配設する方法に比べて、柱と梁がピン接合されてい
るため、地震による水平力に対する剛性が小さく、大き
な変位や速度を生ずるため制震装置が効率的に利用でき
る。
【0013】制震装置を配設した部分の変位を制御に
利用するため、制震構面を2層飛ばし又は3層飛ばしに
すれば、1層当たりの層間変形が過大にならない。
【0014】従来の建築計画と何等変わらない方法で
制震構造が計画できる。
【0015】建物の上層部の揺れ、特に入力加速度が
低減できるため、揺れては困る施設を上層部に配置する
と設置効果が大きくなる。
【0016】建物の下部を柔構造とするため地盤から
の地震力の入力の遮断効率が高い。
【0017】アクティブ制震装置とした場合は、建物
の変形をある値以下に抑えることが可能で、パッシブ制
震装置の場合より一層質の高い制震性能が得られる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の中低層建物や構造物の制
震構造を図面に基づいて説明する。
【0019】図1(a)は本願発明の一例で下2層にラ
ーメン構造5よりなる構面を設け、その構面の両側の柱
2に梁2’をピン接合した立面図である。(b)は3〜
5階の梁伏図であり、(c)は2階の梁伏図である。外
周フレームの梁のみピン接合としている。3はピン接合
を示し、4は制震装置(ダンパ)を示している。
【0020】図2は本願発明の図で、下2層に制震構面
の構造が異なる制震装置を設けた例で、(a)は鉄骨ト
ラス構造6で制震構面を構成し、その頂部に制震装置
(ダンパ)4を設けた図で、(b)は鉄筋コンクリート
壁7で制震構面を構成し、その頂部に制震装置(ダン
パ)4を設けた図である。構面の両側の柱に一層目の梁
をピン接合する。
【0021】図3は、さらに図1のバリエーションで、
(a)は1層の梁を全て柱にピン接合して1層構面の頂
部に制震装置(ダンパ)4を設けた図であり、(b)は
3層を通して制震構面とした図である。
【0022】図4(a)は制震構面8を建物の内部に設
けた図であり、(b)は制震構面8を建物の外部に設け
た図である。
【0023】要は建物の下層部の梁を柱にピン接合し
て、地震による水平力に対する剛性を小さくして、制震
装置(ダンパ)の大きな変位及び速度を得て、有効に制
震効果を発揮させることが本願発明の主旨であり、制震
構面を構成する層数、構面の種類、構造、設置位置等は
限定しない。
【0024】図5はセンサ9と制御コンピュータ10で
アクティブな制御力F(F=f(x 、y) ここにx : 建物
の応答量、y:地震動)で制御される可変剛性装置または
可変減衰装置11等を組み込んでアクティブに制震する
図である。この場合、建物の下層部の変形を一定値以下
に制御することも可能となり、より質の高い制震が得ら
れる。
【0025】図6は柱と梁のピン接合の一実施例を示す
図である。
【0026】なおピン接合される柱は、長さが長くなり
軸荷重にたいして、いわゆるP−δ効果(P:柱の軸
力、δ:層間変形)が心配され(つまり座屈の虞があ
る)、柱には高張力綱を使用するものとする。
【0027】
【発明の効果】本願発明の効果は次の通りである。
【0028】従来のブレースや耐震壁を介して制震装
置を配設する方法に比べて、柱と梁がピン接合されてい
るため、地震による水平力に対する剛性が小さく、大き
な変位や速度を生ずるため制震装置が効率的に利用でき
る。
【0029】制震装置を配設した部分の変位を制御に
利用するため、制震構面を2層飛ばし又は3層飛ばしに
すれば、1層当たりの層間変形が過大にならない。
【0030】従来の建築計画と何等変わらない方法で
制震構造が計画できる。
【0031】建物の上層部の揺れ、特に入力加速度が
低減できるため、揺れては困る施設を上層部に配置する
と設置効果が大きくなる。
【0032】建物の下部を柔構造とするため地盤から
の地震力の入力の遮断効率が高い。
【0033】アクティブ制震装置とした場合は、建物
の変形をある値以下に抑えることが可能で、パッシブ制
震装置の場合より一層質の高い制震性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本願発明の一例で下2層にラーメン構
造5よりなる構面を設け、その構面の両側の柱2に梁
2’をピン接合した立面図である。(b)は3〜5階の
梁伏図であり、(c)は2階の梁伏図である。
【図2】本願発明の図で、下2層に制震構面の構造が異
なる制震装置を設けた例で、(a)は鉄骨トラス6で制
震構面を構成し、その頂部に制震装置(ダンパ)4を設
けた図で、(b)は鉄筋コンクリート壁7で制震構面を
構成し、その頂部に制震装置(ダンパ)4を設けた図で
ある。
【図3】図1のバリエーションで、(a)は1層の梁を
全て柱にピン接合して1層構面の頂部に制震装置(ダン
パ)4を設けた図であり、(b)は3層を通して制震構
面とした図である。
【図4】(a)は制震構面8を建物の内部に設けた図で
あり、(b)は制震構面8を建物の外部に設けた図であ
る。
【図5】センサ9と制御コンピュータ10でアクティブ
な制御力F(F=f(x 、y) ここにx : 建物の応答量、
y:地震動)で制御される可変剛性装置または可変減衰装
置11等を組み込んでアクティブに制震する図である。
【図6】柱と梁のピン接合の一実施例を示す図である。
【図7】(a)は建物の各層毎に層間型の各種制震装置
(ダンパ)を建物内に設置した図であり、(b)は2層
おきに制震装置を設置した従来の例を示す図である。
【符号の説明】
1……中低層建物または構造物 2……柱 2’……梁 3……ピン接合部 4……制震装置(ダンパ) 5……ラーメン構造 6……トラス構造 7……鉄筋コンクリート壁 8……制震構面 9……センサ 10……制御コンピュータ 11……可変剛性装置または可変減衰装置
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年1月22日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 中低層建物や構造物の制震構造
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地震や風に対する
揺れを低減し、安全性を向上させ、施設の機能を守り、
財産を保全し、更に居住性を改善しようとする建物や構
造物の制震構造に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】層間型
の各種制震装置(ダンパ)を建物内に設置する場合、従
来は上下層の間、或いは数層を飛ばしてブレースや壁等
の制震構面を介していた。(例えば特開平4-155075或い
は特開平5-302451等参照) 図7(a)は建物内の各層毎に層間型の各種制震装置
(ダンパ)を設置した場合であり、(b)は2層おきに
制震装置を設置した従来の例を示す。
【0003】この場合、制震装置に生ずる減衰力は変位
(弾塑性ダンパ等の場合)や速度(オイルダンパ等の場
合)に比例して効果を発揮する。
【0004】しかるに従来、建物は柱と梁の剛接合によ
るラーメン構造が基本であり、地震等の水平力に対して
建物の層間剛性は比較的高い。
【0005】従って、柱と梁の架構に生ずる変位或いは
速度は一般的に小さく抑えられるため、制震装置の減衰
力が十分発揮できず制震装置が効率よく使用できなかっ
た。
【0006】また建物の下層部分は剛性が高いため、建
物への地震入力は大きくなる傾向にあった。
【0007】そこで建物の下層の柱と梁の接合をピン接
合として、水平地震力に対する架構の層間剛性を小さく
し、変位或いは速度を大きくとれるようにし、制震装置
の減衰力を十分発揮させるような構造として制震効果を
上げることを課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1は、変位または
速度に比例して、変位または速度と反対方向の制御力を
発揮するような制震装置を設けた制震構面を、建物の下
層に有する中低層建物や構造物に於いて、下層階の柱と
梁をピン接合し、下層階の層間剛性の小さい構造とし、
地震力による変位または速度を増幅して、制震効果を高
め、柱と梁をピン接合したことにより、柱が長くなるこ
とに起因する、柱の座屈を防止するため、柱に高張力鋼
を使用してなることを特徴とする中低層建物や構造物の
制震構造とする。
【0009】請求項2は、制震構面を建物や構造物の外
部に配設することを特徴とする請求項1記載の中低層建
物や構造物の制震構造とする。
【0010】以下その作用について述べる。
【0011】従来のブレースや耐震壁を介して制震装
置を配設する方法に比べて、柱と梁がピン接合されてい
るため、地震による水平力に対する剛性が小さく、大き
な変位や速度を生ずるため制震装置が効率的に利用でき
る。
【0012】制震装置を配設した部分の変位を制御に
利用するため、制震構面を2層飛ばし又は3層飛ばしに
すれば、1層当たりの層間変形が過大にならない。
【0013】従来の建築計画と何等変わらない方法で
制震構造が計画できる。
【0014】建物の上層部の揺れ、特に入力加速度が
低減できるため、揺れては困る施設を上層部に配置する
と設置効果が大きくなる。
【0015】建物の下部を柔構造とするため地盤から
の地震力の入力の遮断効率が高い。
【0016】アクティブ制震装置とした場合は、建物
の変形をある値以下に抑えることが可能で、パッシブ制
震装置の場合より一層質の高い制震性能が得られる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の中低層建物や構造物の制
震構造を図面に基づいて説明する。
【0018】図1(a)は本願発明の一例で下2層にラ
ーメン構造5よりなる構面を設け、その構面の両側の柱
2に梁2’をピン接合した立面図である。(b)は3〜
5階の梁伏図であり、(c)は2階の梁伏図である。外
周フレームの梁のみピン接合としている。3はピン接合
を示し、4は制震装置(ダンパ)を示している。
【0019】図2は本願発明の図で、下2層に制震構面
の構造が異なる制震装置を設けた例で、(a)は鉄骨ト
ラス構造6で制震構面を構成し、その頂部に制震装置
(ダンパ)4を設けた図で、(b)は鉄筋コンクリート
壁7で制震構面を構成し、その頂部に制震装置(ダン
パ)4を設けた図である。構面の両側の柱に一層目の梁
をピン接合する。
【0020】図3は、さらに図1のバリエーションで、
(a)は1層の梁を全て柱にピン接合して1層構面の頂
部に制震装置(ダンパ)4を設けた図であり、(b)は
3層を通して制震構面とした図である。
【0021】図4(a)は制震構面8を建物の内部に設
けた図であり、(b)は制震構面8を建物の外部に設け
た図である。
【0022】要は建物の下層部の梁を柱にピン接合し
て、地震による水平力に対する剛性を小さくして、制震
装置(ダンパ)の大きな変位及び速度を得て、有効に制
震効果を発揮させることが本願発明の主旨であり、制震
構面を構成する層数、構面の種類、構造、設置位置等は
限定しない。
【0023】図5はセンサ9と制御コンピュータ10で
アクティブな制御力F(F=f(x 、y) ここにx : 建物
の応答量、y:地震動)で制御される可変剛性装置または
可変減衰装置11等を組み込んでアクティブに制震する
図である。この場合、建物の下層部の変形を一定値以下
に制御することも可能となり、より質の高い制震が得ら
れる。
【0024】図6は柱と梁のピン接合の一実施例を示す
図である。
【0025】なおピン接合される柱は、長さが長くなり
軸荷重にたいして、いわゆるP−δ効果(P:柱の軸
力、δ:層間変形)が心配され(つまり座屈の虞があ
る)、柱には高張力鋼を使用するものとする。
【0026】
【発明の効果】本願発明の効果は次の通りである。
【0027】従来のブレースや耐震壁を介して制震装
置を配設する方法に比べて、柱と梁がピン接合されてい
るため、地震による水平力に対する剛性が小さく、大き
な変位や速度を生ずるため制震装置が効率的に利用でき
る。
【0028】制震装置を配設した部分の変位を制御に
利用するため、制震構面を2層飛ばし又は3層飛ばしに
すれば、1層当たりの層間変形が過大にならない。
【0029】従来の建築計画と何等変わらない方法で
制震構造が計画できる。
【0030】建物の上層部の揺れ、特に入力加速度が
低減できるため、揺れては困る施設を上層部に配置する
と設置効果が大きくなる。
【0031】建物の下部を柔構造とするため地盤から
の地震力の入力の遮断効率が高い。
【0032】アクティブ制震装置とした場合は、建物
の変形をある値以下に抑えることが可能で、パッシブ制
震装置の場合より一層質の高い制震性能が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本願発明の一例で下2層にラーメン構
造5よりなる構面を設け、その構面の両側の柱2に梁
2’をピン接合した立面図である。(b)は3〜5階の
梁伏図であり、(c)は2階の梁伏図である。
【図2】本願発明の図で、下2層に制震構面の構造が異
なる制震装置を設けた例で、(a)は鉄骨トラス6で制
震構面を構成し、その頂部に制震装置(ダンパ)4を設
けた図で、(b)は鉄筋コンクリート壁7で制震構面を
構成し、その頂部に制震装置(ダンパ)4を設けた図で
ある。
【図3】図1のバリエーションで、(a)は1層の梁を
全て柱にピン接合して1層構面の頂部に制震装置(ダン
パ)4を設けた図であり、(b)は3層を通して制震構
面とした図である。
【図4】(a)は制震構面8を建物の内部に設けた図で
あり、(b)は制震構面8を建物の外部に設けた図であ
る。
【図5】センサ9と制御コンピュータ10でアクティブ
な制御力F(F=f(x 、y) ここにx : 建物の応答量、
y:地震動)で制御される可変剛性装置または可変減衰装
置11等を組み込んでアクティブに制震する図である。
【図6】柱と梁のピン接合の一実施例を示す図である。
【図7】(a)は建物の各層毎に層間型の各種制震装置
(ダンパ)を建物内に設置した図であり、(b)は2層
おきに制震装置を設置した従来の例を示す図である。
【符号の説明】 1……中低層建物または構造物 2……柱 2’……梁 3……ピン接合部 4……制震装置(ダンパ) 5……ラーメン構造 6……トラス構造 7……鉄筋コンクリート壁 8……制震構面 9……センサ 10……制御コンピュータ 11……可変剛性装置または可変減衰装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 変位または速度に比例して制震効果を発
    揮する制震装置を配設した制震構面を有する中低層建物
    や構造物において、下層階の柱と梁をピン接合とし、柱
    に高張力鋼を使用してなることを特徴とする中低層建物
    や構造物の制震構造。
  2. 【請求項2】 制震構面を建物や構造物の外部に配設す
    ることを特徴とする請求項1記載の中低層建物や構造物
    の制震構造。
  3. 【請求項3】 アクティブ制震装置を応用した請求項1
    または2記載の中低層建物や構造物の制震構造。
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