JP4888697B2 - Damping structure - Google Patents
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Description
本発明は、特に高層ないし超高層建物に適用して、地震などにより発生する建物の曲げ変形を抑制する制震構造に関する。 The present invention relates to a seismic control structure that is applied to a high-rise or super-high-rise building and suppresses bending deformation of the building caused by an earthquake or the like.
従来、超高層構造物では、地震や強風などを受けたときの変形に対する十分な設計が必要であった。すなわち、かかる従来の高層建物にあっては、高層化して細長く(アスペクト比が大)なると、曲げ変形の割合がせん断変形の割合に比べて大きくなり、この曲げ変形を抑制するために鋼材量を増す等の対策が行われ、建設コストの増大を招いていた。
また、この曲げ変形に対応する制震装置には、チューンドマスダンパ(以下、「TMD」と略称する)がある。このTMDの装置は、おもり(マス)が建物の揺れと同じ周期に同調(チューン)して動くことにより建物の振動エネルギーを吸収して揺れを低減させる機能を有する構造であるが、TMDは主に中小規模の地震や風の居住性の向上を目的としたものであり、大地震時において大きな応答低減効果は期待できなかった。
そこで、曲げ変形が支配的な高層建物の全体に曲げ変形が生じないようにすることで、高層建物の揺れを抑制する制震構造物の発明が、例えば特許文献1に開示されている。
特許文献1は、高層建物の外側に補助柱を設け、高層建物の外郭に位置する柱と補助柱との間を連結する制震ダンパーを、各層毎に設けるように構成した制震構造物である。
In addition, there is a tuned mass damper (hereinafter abbreviated as “TMD”) as a vibration control device corresponding to this bending deformation. This TMD device has a function of absorbing the vibration energy of the building and reducing the shaking by moving the weight in synchronization with the same period as the shaking of the building. The aim was to improve the habitability of small and medium-sized earthquakes and winds, and a large response reduction effect could not be expected during a large earthquake.
Thus, for example, Patent Document 1 discloses an invention of a vibration control structure that suppresses the shaking of a high-rise building by preventing the bending deformation from occurring in the entire high-rise building where bending deformation is dominant.
Patent Document 1 is a seismic control structure in which an auxiliary pillar is provided outside a high-rise building, and a vibration-damping damper that connects between the pillar located on the outer wall of the high-rise building and the auxiliary pillar is provided for each layer. is there.
しかしながら、特許文献1の制震構造物では以下のような問題があった。
特許文献1は、補助柱と高層建物との間に連結配置される制震ダンパーが、高層建物の基礎から上層階までの各層に設けられている構成である。そして、各階での上下方向相対変形が制震ダンパーに伝達されることになるが、低層階での相対変形はそれほど大きくないため、各制震ダンパーの性能が十分に発揮されていないという問題があった。
また、各層に制震ダンパーを設置するため、高層建物の場合に設置台数が多くなること、また、補助柱の軸剛性が大きくないと制震装置が有効に働かないことから制震構造としてのコストが大きくなるといった欠点があった。
However, the vibration control structure of Patent Document 1 has the following problems.
Patent document 1 is the structure by which the damping damper connected and arrange | positioned between an auxiliary pillar and a high-rise building is provided in each layer from the foundation of a high-rise building to an upper floor. And the vertical relative deformation at each floor is transmitted to the vibration control damper, but the relative deformation at the lower floor is not so large, so the performance of each vibration control damper is not fully demonstrated. there were.
In addition, since damping dampers are installed in each layer, the number of installations increases in the case of high-rise buildings, and the damping device does not work effectively unless the axial rigidity of the auxiliary column is large. There was a drawback that the cost increased.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、低コストとなる構造により、建物の揺れを抑制して曲げ変形に対応できる好適な制震構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a suitable vibration control structure that can cope with bending deformation by suppressing shaking of a building by a low-cost structure.
上記目的を達成するため、本発明に係る制震構造では、高層ないし超高層建物内で横方向に連ねて配置された複数の制震柱と、隣接する制震柱同士の上部相互間に介装された制震ダンパーと、を備え、隣接する一方の制震柱の上部には、他方の制震柱の頂部を覆うように突出してなる張出部が形成され、制震ダンパーが、一方の制震柱の張出部と、他方の制震柱の頂部との間に設けられ、複数の制震柱の曲げ変形により制振ダンパーの支点間距離が変化することを特徴としている。
本発明では、高層ないし超高層建物が地震による水平方向の外力を受けて制震柱間にすべり作用が生じたときに、曲げ変形の大きな上層部に設けられている制震ダンパーの減衰力により減衰効果を発揮して地震エネルギーを吸収し、建物の揺れを低減させて曲げ変形を抑制することができる。そして、上層部以外、すなわち制震ダンパーが設けられていない層では、制震柱が芯棒として曲げ変形に抵抗することができる。
In order to achieve the above object, in the vibration control structure according to the present invention, a plurality of vibration control columns arranged in a horizontal direction in a high-rise or high-rise building and an upper portion between adjacent vibration control columns are interposed. An overhanging portion that protrudes so as to cover the top of the other damping column is formed on the upper side of one damping column that is adjacent to the damping column. It is provided between the overhanging part of the seismic control column and the top part of the other seismic control column, and is characterized in that the distance between the fulcrum of the damping damper is changed by bending deformation of the seismic control columns .
In the present invention, when a high-rise building or a super-high-rise building receives a horizontal external force due to an earthquake and a sliding action occurs between the damping columns, the damping force of the damping damper provided in the upper layer where bending deformation is large causes It can absorb the seismic energy by exhibiting the damping effect, reduce the shaking of the building and suppress the bending deformation. And in a layer other than the upper layer portion, that is, a layer in which the vibration damper is not provided, the vibration control column can resist bending deformation as a core rod.
また、本発明に係る制震構造では、制震柱同士が接する面には、分離介装部材が設けられていることが好ましい。
本発明では、各制震柱が分離介装部材を介して互いに接した状態であり、非固定状態で分断されているため、制震柱同士が接する面ですべり移動が可能とされる。
In the vibration control structure according to the present invention, it is preferable that a separation intervention member is provided on a surface where the vibration control columns are in contact with each other.
In the present invention, since the seismic control columns are in contact with each other via the separation intervention member and are separated in an unfixed state, sliding movement is possible on the surface where the seismic control columns are in contact with each other.
本発明の制震構造によれば、高層ないし超高層建物が中小規模から大規模の地震による外力を受けて制震柱間にすべり作用(ずれ変位)が生じたときには、制震ダンパーの減衰力により減衰効果を発揮して地震エネルギーを吸収し、建物の揺れを低減させて曲げ変形を抑制することができる。このように、曲げ変形の大きな上層部における制震柱間に制震ダンパーを設けることで、地震などの揺れ(外力)による建物全体の曲げ変形に効果的に対応できる構造であるため、高層ないし超高層構造物に適用することが可能となる。
また、本制震構造では、上層部以外、すなわち制震ダンパーが設けられていない層では、制震柱が剛性を保って曲げ変形に抵抗でき、さらに水平方向の曲げが大きくなって制震柱間にすべり作用が生じたときに上層部の制震ダンパーで地震エネルギーを吸収できる構造である。そのため、制震ダンパーの設置箇所が建物の上層部のみであり、構造にかかるコスト低減を図ることができる。
According to the vibration control structure of the present invention, when a high-rise building or a super-high-rise building is subjected to an external force from a small to large-scale earthquake and a sliding action (displacement displacement) occurs between the vibration control columns, the damping force of the vibration control damper Can exhibit a damping effect to absorb seismic energy, reduce shaking of the building, and suppress bending deformation. In this way, by providing damping dampers between the damping columns in the upper part where bending deformation is large, the structure can effectively cope with bending deformation of the entire building due to shaking (external force) such as earthquakes. It becomes possible to apply to a super-high-rise structure.
In addition, in this seismic control structure, the seismic control column maintains rigidity and can resist bending deformation in the layers other than the upper layer, that is, where the seismic control damper is not provided. It is a structure that can absorb seismic energy with a damping damper in the upper layer when a sliding action occurs between them. Therefore, the installation location of the damping damper is only the upper layer of the building, and the cost for the structure can be reduced.
以下、本発明の実施の形態による制震構造について、図1乃至図4に基づいて説明する。
図1は本発明の実施の形態による制震構造の概略構成を示す立面図、図2は図1に示す制震構造のA−A線断面図、図3は図1に示す制震構造のB−B線断面図、図4は地震時における制震柱の揺れの状態を示す立面図である。
Hereinafter, a vibration control structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1 is an elevational view showing a schematic configuration of a damping structure according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the damping structure shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a damping structure shown in FIG. FIG. 4 is an elevational view showing the state of the vibration control column swaying during the earthquake.
図1に示すように、本実施の形態による制震構造1は、例えばアスペクト比(建物の幅に対する高さの比率)が4以上と大きく、鉄筋コンクリート(RC)造柱で柱と梁とからなるラーメン構造の高層建物2(建物)に適用されている。
図1において、符号3、3、・・・は柱、4、4、…は梁を示し、符号nは高層建物2の上層部を示している。なお、以下の説明では、「層」という用語を使用する場合があるが、「階」と同意義である。
ここで、上層部nとは、高層建物2の最上階或いは最上階に近い箇所であることが好ましいとされる。
As shown in FIG. 1, the damping structure 1 according to the present embodiment has a large aspect ratio (the ratio of the height to the width of the building) of 4 or more, and is composed of columns and beams made of reinforced concrete (RC) columns. It is applied to a high-rise building 2 (building) with a ramen structure.
In FIG. 1,
Here, the upper layer portion n is preferably the uppermost floor of the high-
図1に示すように、制震構造1は、高層建物2内で横方向に連ねて互いに接した状態で配置された複数のRC柱からなる制震柱10、10、…と、上層部nにおいて隣接する制震柱10、10同士の上部相互間に介装された制震ダンパー20とから概略構成されている。
As shown in FIG. 1, the seismic control structure 1 includes a
複数の制震柱10、10、…は、高層建物2の基礎から最上層(屋上)まで連続した状態で組み込まれている。ここで、本実施の形態では、複数(5本)の制震柱10をそれぞれ符号11〜15とし、横方向中央に配置されている第一制震柱11と、第一制震柱11の両側に隣接して配置されている第二制震柱12、13と、さらに第二制震柱12、13の外側に隣接して配置されている第三制震柱14、15とに区別される。
そして、左右両側の第三制震柱14、15は、層毎に梁4、4に固定され、地震などで外力を受けたときに梁4及び柱3と一体に動くようになっている。なお、各制震柱10、10同士が接する面を、すべり面T(T1、T2、T3、T4)とする。
The plurality of
The third
図1に示すように、第一制震柱11は、その頂部11aが第二制震柱12、13の頂部12a、13aより高い位置まで延びている。第一制震柱11の上部は、第二制震柱12、13の頂部12a、13aの上方を覆うようにして横方向に略T字形状に突出してなる張出部11b、11bが形成されている。そして、両張出部11b、11bの下面11c、11cと、第二制震柱12、13の頂部12a、13aとの間に、第一制震ダンパー21、22が設けられる構成となっている(図2参照)。
As shown in FIG. 1, the
また、第二制震柱12、13は、その頂部12a、13aが第三制震柱14、15の頂部14a、15aより高い位置まで延びている。第二制震柱12、13の頂部12a、13aは、第三制震柱14、15の頂部14a、15aの上方を覆うようにして横方向に略L字形状に突出してなる張出部12b、13bが形成されている。これら張出部12b、13bの下面12c、13cと、第三制震柱14、15の頂部14a、15aとの間に、第二制震ダンパー23、24が設けられる構成となっている(図3参照)。
The
なお、本実施の形態では、第二制震柱12、13の張出部12b、13bの上部には、第三制震柱14、15と同軸上に仮柱部12d、13dが設けられている。この仮柱部12d、13dは、第一制震柱11の頂部11a、11aと同じ高さになるように構成され、梁4及び第一制震柱11の張出部11bに分離した状態で接している。
In the present embodiment,
図2及び図3に示すように、制震柱10、10同士の間には、制震柱10、10を互いに分離させる分離介装部材5が設けられている。
この分離介装部材5は、例えばスタイロフォーム(登録商標、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製)等のコンクリートに比べて十分剛性の低い材料からなり、制震柱10、10同士の間に挟み込まれると共に、周囲のスラブコンクリート(図示省略)に接する制震柱10の範囲に貼り付けられている。
これにより、各制震柱11、12、…は、分離介装部材5を介して互いに接した状態とされるが、非固定状態であって分断されているため、すべり面Tにおいて制震柱10の軸方向へのすべり移動が可能とされる。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
The
Thereby, the
図1に示す各制震ダンパー20(第一制震ダンパー21、22及び第二制震ダンパー23、24)は、隣接する制震柱10、10間で上下方向の相対変位が生じた際にその変位を拘束するように作動して振動減衰効果を得るもので、例えばビンカムダンパー、オイルダンパーなどの周知の大容量ダンパーを適宜採用することができる。
これら制震ダンパー20は、上下方向(制震柱10の軸方向)に減衰力を発揮させるものである。つまり、例えば、地震時の水平方向の外力によって制震柱10、10間(すべり面T)にすべり作用が生じたときに、上下方向に発生するずれ変形が隣接する制震柱10、10間の制震ダンパー20に伝達され、その制震ダンパー20の減衰作用により、振動エネルギー(地震エネルギー)を吸収する構成をなしている。
Each of the damping dampers 20 (first damping
These damping
次に、このように構成される制震構造1の作用について図4などを参照して、さらに詳しく説明する。
図4に示すように、中小規模あるいは大規模の地震時において高層建物2(図1参照)に外力が入力されるときには、高層建物2の揺れに伴う曲げ変形の作用により制震柱10、10間ですべり作用が生じ、各制震ダンパー21〜24で減衰力を発揮することで地震エネルギーが吸収される。
すなわち、両端の第三制震柱14、15は梁4、4(図1参照)に一体に固定されている関係上、これら両端の第三制震柱14、15と梁4や柱3は同じ周期で揺れることになる。そして、高層建物2に曲げ変形の作用が働いたときに、両端の第三制震柱14、15に挟まれた第一及び第二制震柱11、12、13は、夫々が分離した状態であることから、各すべり面T1、T2、T3、T4において制震柱10の軸方向に相対変形力が作用してすべり作用が生じる。
Next, the operation of the vibration control structure 1 configured as described above will be described in more detail with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, when external force is input to the high-rise building 2 (see FIG. 1) during a small-scale or large-scale earthquake, the
That is, because the third damping
それと同時に、これら制震柱10に生じる相対変形に伴う力は、制震柱10、10間に介装されている制震ダンパー20に減衰力(抵抗力)として入力される。つまり、例えば、図4の矢印E方向の外力を受けて曲げ変形が作用した各制震柱10は、曲げの外周側に位置する制震ダンパー21、23の支点間距離が大きくなり、引張側の減衰力が生じる。一方、曲げの内周側に位置する制震ダンパー22、24の支点間距離は小さくなり、圧縮側の減衰力が生じる。
このように、制震ダンパー20の減衰力により地震エネルギーが吸収されて高層建物2の揺れが効果的に抑制されると共に、曲げ変形が抑制されることになる。
また、上層部n以外、すなわち制震ダンパー20が設けられていない層では、制震柱10が芯棒として剛性を保った状態で曲げ変形に抵抗することができる。
At the same time, the force accompanying the relative deformation generated in the
In this way, the seismic energy is absorbed by the damping force of the
Further, in a layer other than the upper layer portion n, that is, a layer in which the damping
上述のように本実施の形態による制震構造では、高層建物2が中小規模から大規模の地震による外力を受けて制震柱10、10間にすべり作用(ずれ変位)が生じたときには、制震ダンパー20の減衰力により減衰効果を発揮して地震エネルギーを吸収し、高層建物2の揺れを低減させて曲げ変形を抑制することができる。
このように、曲げ変形の大きな上層部nにおける制震柱10、10間に制震ダンパー20を設けることで、地震などの揺れ(外力)による高層建物2全体の曲げ変形に効果的に対応できる構造であるため、高層ないし超高層構造物に適用することが可能となる。
また、本制震構造1では、上層部以外、すなわち制震ダンパー20が設けられていない層では、制震柱10が剛性を保って曲げ変形に抵抗でき、さらに水平方向の曲げが大きくなって制震柱10、10間にすべり作用が生じたときに上層部nの制震ダンパー20で地震エネルギーを吸収できる構造である。そのため、制震ダンパー20の設置箇所が高層建物2の上層部nのみであり、構造にかかるコスト低減を図ることができる。
As described above, in the vibration control structure according to the present embodiment, when the high-
In this way, by providing the damping
Further, in the present vibration control structure 1, in the layers other than the upper layer portion, that is, the layer where the
以上、本発明による制震構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では制震柱10の設置数を5本としているが、設置本数はこの数量に限定されることはない。要は、複数本の制震柱10が設けられていて、少なくとも隣接する一方の制震柱10との間に制震ダンパー20を設けることができればよいのである。
また、高層建物2の下層階には、層間変形に対して有効な間柱型、ブレース型、壁型などの制震装置を組み込むようにすることも可能である。
さらにまた、本実施の形態では制震柱10、10同士の間に分離介装部材5を設けているが、この材質、構成に限定されるものではなく、また分離介装部材5を設けないものであってもかまわない。要は、制震柱10、10同士が分離状態とされ、互いのすべり面Tですべり作用が生じるように構成されていればよいのである。
勿論、制震ダンパー20の容量、設置階など具体的な構成その他は、採用するべき高層建物2の階数(高さ)や構造条件を考慮して最適設計すれば良い。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
As mentioned above, although embodiment of the damping structure by this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
For example, in the present embodiment, the number of installed
It is also possible to incorporate a seismic control device such as a stud type, brace type, or wall type effective for interlayer deformation in the lower floor of the high-
Furthermore, in this embodiment, the
Of course, the specific configuration such as the capacity and installation floor of the damping
1 制震構造
2 高層建物(建物)
3 柱
4 梁
5 分離介装部材
10 制震柱
11 第一制震柱
12、13 第二制震柱
14、15 第三制震柱
20 制震ダンパー
n 上層部
T すべり面
1
3
Claims (2)
隣接する制震柱同士の上部相互間に介装された制震ダンパーと、
を備え、
隣接する一方の制震柱の上部には、他方の制震柱の頂部を覆うように突出してなる張出部が形成され、
前記制震ダンパーが、前記一方の制震柱の張出部と、前記他方の制震柱の頂部との間に設けられ、前記複数の制震柱の曲げ変形により前記制振ダンパーの支点間距離が変化することを特徴とする制震構造。 A plurality of seismic control columns arranged side by side in a high-rise or super-high-rise building;
A damping damper interposed between the upper parts of adjacent damping columns;
With
An overhang that protrudes to cover the top of the other seismic control column is formed on the upper side of one seismic control column,
The damping damper is provided between the overhanging portion of the one damping column and the top of the other damping column, and between the supporting points of the damping damper by bending deformation of the plurality of damping columns. Damping structure characterized by changing distance .
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