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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- frictional
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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 |