JPH03191181A - 建築物における制振方式 - Google Patents
建築物における制振方式Info
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- JPH03191181A JPH03191181A JP33178389A JP33178389A JPH03191181A JP H03191181 A JPH03191181 A JP H03191181A JP 33178389 A JP33178389 A JP 33178389A JP 33178389 A JP33178389 A JP 33178389A JP H03191181 A JPH03191181 A JP H03191181A
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- 238000013016 damping Methods 0.000 title claims description 22
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008602 contraction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Load-Bearing And Curtain Walls (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、建築物、とくに超高層建築において問題とな
る風圧力、地震力に対する制振方式に関する。
る風圧力、地震力に対する制振方式に関する。
［従来の技術］
１００階建クラスの超高層建築になると、風、地震に対
する居住性の観点から何等かの制振機構が必要となる。
する居住性の観点から何等かの制振機構が必要となる。
米国では１００階建クラスの超高層建築の建設実績がか
なりあり、例えば、ワールドトレードセンタービル（１
１０階、高さ約４１１ ｒｒｈ 周期約１０秒）におい
ては、梁の下弦材約１万箇所に粘性ダンパーを組み込ん
で、建物全体の減衰定数を約２％にし、平常時の建物頂
部の変位振幅を約１．３ｃ■程度にしている。
なりあり、例えば、ワールドトレードセンタービル（１
１０階、高さ約４１１ ｒｒｈ 周期約１０秒）におい
ては、梁の下弦材約１万箇所に粘性ダンパーを組み込ん
で、建物全体の減衰定数を約２％にし、平常時の建物頂
部の変位振幅を約１．３ｃ■程度にしている。
この程度の大規模な建築物になると、その質量の大きさ
、振動エネルギーの大きさからして、マス・ダンパー系
の制振機構は、付加する振子を収納するスペースが大き
くなること及びその振幅が大きくなること（数ｍ〜１０
数ｍ）など、実用面での問題点が多々存在する。そこで
、本発明者は、摩擦によるエネルギー吸収能力の大きい
ことに着目して、大規模な超高層建築物に適する制振機
構を特公昭５８−２３５１５号公報により提案した。
、振動エネルギーの大きさからして、マス・ダンパー系
の制振機構は、付加する振子を収納するスペースが大き
くなること及びその振幅が大きくなること（数ｍ〜１０
数ｍ）など、実用面での問題点が多々存在する。そこで
、本発明者は、摩擦によるエネルギー吸収能力の大きい
ことに着目して、大規模な超高層建築物に適する制振機
構を特公昭５８−２３５１５号公報により提案した。
その原理を第８図および第９図により説明する。
図は摩擦によるエネルギー減衰装置のモデルおよび復元
力特性を示している。
力特性を示している。
第８図（ａ）において、梁Ａに作用する荷重をＰｌ
梁Ａに作用する外力をＦｌ 変形量をＸｌ バネによ
る梁Ａの復元力をｋｘｌ 梁Ａと滑り面Ｂとの間の摩擦
係数をμとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋μＰ の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力特性は（
ｂ）図のようになる。しかしながら、この図のような復
元力特性のままでは、外力Ｆの大きさかを摩擦力μＰよ
り大きくならないとエネルギー吸収能力を発揮しないし
、また、外力の作用がなくなると残留変形が残ることに
なる。
梁Ａに作用する外力をＦｌ 変形量をＸｌ バネによ
る梁Ａの復元力をｋｘｌ 梁Ａと滑り面Ｂとの間の摩擦
係数をμとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋μＰ の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力特性は（
ｂ）図のようになる。しかしながら、この図のような復
元力特性のままでは、外力Ｆの大きさかを摩擦力μＰよ
り大きくならないとエネルギー吸収能力を発揮しないし
、また、外力の作用がなくなると残留変形が残ることに
なる。
そこで、微小変形から機能を発揮し、かつ、残留変形が
残らないように摩擦力を制御する機構、つまり摩擦力が
変位Ｘに比例し、かつ梁の復元力より小さくなるように
工夫する。これを第９図（ａ）に示す。摩擦力を制御す
るためのバネをに′滑り面Ｂ′の傾斜角をθとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋εｋｘ ε＝μｌ（’ｔａｎθ／に の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力特性は（
ｂ）図のようになる。図において、変形量ＸをＯ＋ Ｘ
ｌ→０→−Ｘ＋→０と順次変化させると、外力ＦはＯ
＋ ａ−＋ ｂ→Ｏ＋ Ｃ→ｄ ＋ Ｏと順次変化する
。そして、斜線部分の面積が摩擦によって失われるエネ
ルギーであり、このエネルギー損失を振動輪でいう減衰
定数に等測的に換算すると、等価減衰定数は、 ｈ＝ε／π となる。上記系における等価減衰定数の上限値は、理論
上駒３２％になり、前記したワールドトレードセンター
ビルの２％減衰と比較して大きな減衰性能が得る可能性
を秘めているといえる。
残らないように摩擦力を制御する機構、つまり摩擦力が
変位Ｘに比例し、かつ梁の復元力より小さくなるように
工夫する。これを第９図（ａ）に示す。摩擦力を制御す
るためのバネをに′滑り面Ｂ′の傾斜角をθとすると、 Ｆ＝ｋｘ＋εｋｘ ε＝μｌ（’ｔａｎθ／に の関係となり、梁Ａの変形量Ｘに対する復元力特性は（
ｂ）図のようになる。図において、変形量ＸをＯ＋ Ｘ
ｌ→０→−Ｘ＋→０と順次変化させると、外力ＦはＯ
＋ ａ−＋ ｂ→Ｏ＋ Ｃ→ｄ ＋ Ｏと順次変化する
。そして、斜線部分の面積が摩擦によって失われるエネ
ルギーであり、このエネルギー損失を振動輪でいう減衰
定数に等測的に換算すると、等価減衰定数は、 ｈ＝ε／π となる。上記系における等価減衰定数の上限値は、理論
上駒３２％になり、前記したワールドトレードセンター
ビルの２％減衰と比較して大きな減衰性能が得る可能性
を秘めているといえる。
本発明の課題は、上記原理にもとずく具体的な建築物に
おける制振方式を提供することである。
おける制振方式を提供することである。
そのために本発明の建築物における制振方式は、例えば
第１図ないし第５図に示すように、柱１および梁２から
なるフレームにより形成される壁空間３と、該壁空間３
の４隅に対角線方向に固定される４本の斜材５と、これ
ら４本の斜材５の間に配置される４箇の摩擦壁体６と、
斜材５と摩擦壁体６により形成される空間に嵌合される
回転規制部材７と、摩擦壁体６、斜材５および回転規制
部材７内を貫通して固定される縦線材１０および横線材
１１と、摩擦壁体６と斜材５の当接部１２に形成される
傾斜面１３とを有し、前記フレームに外力が作用すると
、前記斜材５と摩擦壁体６間のずれによって摩擦を生じ
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる
ことを特徴とする。
第１図ないし第５図に示すように、柱１および梁２から
なるフレームにより形成される壁空間３と、該壁空間３
の４隅に対角線方向に固定される４本の斜材５と、これ
ら４本の斜材５の間に配置される４箇の摩擦壁体６と、
斜材５と摩擦壁体６により形成される空間に嵌合される
回転規制部材７と、摩擦壁体６、斜材５および回転規制
部材７内を貫通して固定される縦線材１０および横線材
１１と、摩擦壁体６と斜材５の当接部１２に形成される
傾斜面１３とを有し、前記フレームに外力が作用すると
、前記斜材５と摩擦壁体６間のずれによって摩擦を生じ
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる
ことを特徴とする。
なお、上記構成に付加した番号は、理解を容易にするた
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
めに図面と対比させるためのもので、これにより本発明
の構成が限定されるものではない。
本発明においては、フレームに地震力、風圧力等の外力
が作用すると、第６図に示すように、斜材５は対角線方
向に伸縮し、この伸縮に応じて斜材５と摩擦壁体６との
間に摩擦力を発生させ、入力してくる外力の振動エネル
ギーを吸収させる。
が作用すると、第６図に示すように、斜材５は対角線方
向に伸縮し、この伸縮に応じて斜材５と摩擦壁体６との
間に摩擦力を発生させ、入力してくる外力の振動エネル
ギーを吸収させる。
このとき、摩擦力を層間変形量Ｘにほぼ比例させ、摩擦
力がフレームの復元力よりも小さくなるようにして、フ
レームに残留変形を生じさせないようにしている。
力がフレームの復元力よりも小さくなるようにして、フ
レームに残留変形を生じさせないようにしている。
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の建築物における制振方式を示す正面図
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第
１図の■方向から見た平面図、第４図は摩擦壁体と回転
規制部材の拡大図、第５図は摩擦壁体と斜材と摩擦面を
示す拡大断面図である。
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第
１図の■方向から見た平面図、第４図は摩擦壁体と回転
規制部材の拡大図、第５図は摩擦壁体と斜材と摩擦面を
示す拡大断面図である。
鉄骨柱１および鉄骨梁２からなるフレームにより形成さ
れる壁空間３の４隅には、それぞれ対角線方向に４本の
斜材５が、中央部に空間を形成するように固定されてい
る。そして、４本の斜材５の間に断面三角形状の４箇の
摩擦壁体６が配置され、また、斜材５と摩擦壁体６によ
り形成される空間には、回転規制部材７が嵌合されてい
る。回転規制部材７は、第４図にも示すように、凹溝９
を有する円柱形状であって、該凹溝９に摩擦壁体６の頂
部６ａが当接している。
れる壁空間３の４隅には、それぞれ対角線方向に４本の
斜材５が、中央部に空間を形成するように固定されてい
る。そして、４本の斜材５の間に断面三角形状の４箇の
摩擦壁体６が配置され、また、斜材５と摩擦壁体６によ
り形成される空間には、回転規制部材７が嵌合されてい
る。回転規制部材７は、第４図にも示すように、凹溝９
を有する円柱形状であって、該凹溝９に摩擦壁体６の頂
部６ａが当接している。
さらに、摩擦壁体６、斜材５および回転規制部材７内を
貫通して、ＰＣｌｌ線、ワイヤーローブ等からなる縦線
材１０と横線材１１が配設され、両端をそれぞれボルト
により固定している。図示はしないが、線材が摩擦壁体
６と斜材５を貫通する孔は、摩擦壁体６と斜材５の移動
を許容するように形成されている。また、摩擦壁体６と
斜材５の当接部１２（合計８箇所ある）は、第５図に示
す如く傾斜面１３が形成され、摩擦壁体６と斜材５のず
れにより摩擦力を増加させるように構成している。
貫通して、ＰＣｌｌ線、ワイヤーローブ等からなる縦線
材１０と横線材１１が配設され、両端をそれぞれボルト
により固定している。図示はしないが、線材が摩擦壁体
６と斜材５を貫通する孔は、摩擦壁体６と斜材５の移動
を許容するように形成されている。また、摩擦壁体６と
斜材５の当接部１２（合計８箇所ある）は、第５図に示
す如く傾斜面１３が形成され、摩擦壁体６と斜材５のず
れにより摩擦力を増加させるように構成している。
そして、フレームに地震力、風圧力等の外力が作用する
と、第６図に示すように、斜材５は対角線方向に伸縮し
、この伸縮に応じて斜材５と摩擦壁体６との間に摩擦力
を発生させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収
させる。このとき、摩擦力を層間変形ｆｔｘにほぼ比例
させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよう
にして、フレームに残留変形を生じさせないようにして
いる。
と、第６図に示すように、斜材５は対角線方向に伸縮し
、この伸縮に応じて斜材５と摩擦壁体６との間に摩擦力
を発生させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収
させる。このとき、摩擦力を層間変形ｆｔｘにほぼ比例
させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよう
にして、フレームに残留変形を生じさせないようにして
いる。
第６図は上記構成からなる制振方式の力学的構成図であ
る。
る。
線材の断面積をＡ、 線材のヤング係数をＥｌ 摩
擦面角度を０１ 摩擦係数をμ、層間変形量をＸとす
ると、等価減衰定数りは下式で表される。
擦面角度を０１ 摩擦係数をμ、層間変形量をＸとす
ると、等価減衰定数りは下式で表される。
ｈ＝ε／π ・・・■ε＝
μν／［（１＋し） ｔａｎθ］ ν ＝Ｅ（人ｗ／ ｌ Ｘ） ｔａｎ２θ ＊
ｔａｎ２α （１＋ｔａｎα）／ｋＥ 但し、 （Ａ、／ １．）／ （Ａ、／ １．）＝
ｊａｎ’α／ｌａｎβ （ｋＦはフレームの復元力特性） 第７図は第１図の制振方式を１００階建超高層建築に組
み込んだ例を示し、 （ａ）は高層部基準階、 （ｂ）
は中層部基準階、 （Ｃ）は低層部基準階の平面図を示
し、図中Ｏ印が制振機構の組み込み壁を示している。
μν／［（１＋し） ｔａｎθ］ ν ＝Ｅ（人ｗ／ ｌ Ｘ） ｔａｎ２θ ＊
ｔａｎ２α （１＋ｔａｎα）／ｋＥ 但し、 （Ａ、／ １．）／ （Ａ、／ １．）＝
ｊａｎ’α／ｌａｎβ （ｋＦはフレームの復元力特性） 第７図は第１図の制振方式を１００階建超高層建築に組
み込んだ例を示し、 （ａ）は高層部基準階、 （ｂ）
は中層部基準階、 （Ｃ）は低層部基準階の平面図を示
し、図中Ｏ印が制振機構の組み込み壁を示している。
以上のように本発明によれば、フレームに地震力、風圧
力等の外力が作用すると、斜材は対角線方向に伸縮し、
この伸縮に応じて斜材と摩擦壁体との間に摩擦力を発生
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる
ことができる。このとき、摩擦力を層間変形量にほぼ比
例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよ
うにして、フレームに残留変形を生じさせないようにす
ることができる。
力等の外力が作用すると、斜材は対角線方向に伸縮し、
この伸縮に応じて斜材と摩擦壁体との間に摩擦力を発生
させ、入力してくる外力の振動エネルギーを吸収させる
ことができる。このとき、摩擦力を層間変形量にほぼ比
例させ、摩擦力がフレームの復元力よりも小さくなるよ
うにして、フレームに残留変形を生じさせないようにす
ることができる。
第１図は本発明の建築物における制振方式を示す正面図
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第
１図の■方向から見た平面図、第４図は摩擦壁体と回転
規制部材の拡大図、第５図は摩擦壁体と斜材と摩擦面を
示す拡大断面図、第６図は第１図の力学的構成図、第７
図は制振機構の配置図、第８図および第９図は摩擦によ
るエネルギー減衰装置のモデルおよび復元力特性を示す
図である。 １・・・柱、 ２・・・梁、 ３・・・壁空間、 ５・
・・斜材、 ６・・・摩擦壁体、７・・・回転規制部材
、１０・・・縦線材、１１・・・横線材。 出 願 人 清水建設株式会社 復代理人弁理士 阿 部 龍 吉（外６名）第 １ 図 第 図 第 図 ａ 第 図 ３ 〆 第 図 Ｘ−δ−（δ×、δｙ）−（Ｔｘ 、 Ｔｙ）−（ｆη
山）（ｐ＞δ、ｅくくα、Ｊ） ×；層Ｐ８へ良形 δけ４犯庭イｉ δＸ、δｙ；壁＠トっ巳し量 Ｔｘ、Ｔｙｉ珠イ′Ｉ張フ ｐ；摩神面ビ・ノ→ 第７図 （ａ） 苑 （ａ） ８図 （ｂ） ９図 （ｂ）
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第
１図の■方向から見た平面図、第４図は摩擦壁体と回転
規制部材の拡大図、第５図は摩擦壁体と斜材と摩擦面を
示す拡大断面図、第６図は第１図の力学的構成図、第７
図は制振機構の配置図、第８図および第９図は摩擦によ
るエネルギー減衰装置のモデルおよび復元力特性を示す
図である。 １・・・柱、 ２・・・梁、 ３・・・壁空間、 ５・
・・斜材、 ６・・・摩擦壁体、７・・・回転規制部材
、１０・・・縦線材、１１・・・横線材。 出 願 人 清水建設株式会社 復代理人弁理士 阿 部 龍 吉（外６名）第 １ 図 第 図 第 図 ａ 第 図 ３ 〆 第 図 Ｘ−δ−（δ×、δｙ）−（Ｔｘ 、 Ｔｙ）−（ｆη
山）（ｐ＞δ、ｅくくα、Ｊ） ×；層Ｐ８へ良形 δけ４犯庭イｉ δＸ、δｙ；壁＠トっ巳し量 Ｔｘ、Ｔｙｉ珠イ′Ｉ張フ ｐ；摩神面ビ・ノ→ 第７図 （ａ） 苑 （ａ） ８図 （ｂ） ９図 （ｂ）
Claims (1)
- （１）柱および梁からなるフレームにより形成される壁
空間と、該壁空間の４隅に対角線方向に固定される４本
の斜材と、これら４本の斜材の間に配置される４箇の摩
擦壁体と、前記斜材と摩擦壁体により形成される空間に
嵌合される回転規制部材と、前記摩擦壁体、斜材および
回転規制部材内を貫通して固定される縦線材および横線
材と、前記摩擦壁体と斜材の当接部に形成される傾斜面
とを有し、前記フレームに外力が作用すると、前記斜材
と摩擦壁体間のずれによって摩擦を生じさせ、入力して
くる外力の振動エネルギーを吸収させることを特徴とす
る建築物における制振方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33178389A JP2766885B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33178389A JP2766885B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03191181A true JPH03191181A (ja) | 1991-08-21 |
| JP2766885B2 JP2766885B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=18247587
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33178389A Expired - Fee Related JP2766885B2 (ja) | 1989-12-21 | 1989-12-21 | 建築物における制振方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2766885B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11343675A (ja) * | 1998-04-01 | 1999-12-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制振装置および制振構造物 |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP33178389A patent/JP2766885B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11343675A (ja) * | 1998-04-01 | 1999-12-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 制振装置および制振構造物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2766885B2 (ja) | 1998-06-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |