Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP6098866B2 - Vertical vibration control structure - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP6098866B2 - Vertical vibration control structure - Google Patents

Vertical vibration control structure Download PDF

Info

Publication number
JP6098866B2
JP6098866B2 JP2012254103A JP2012254103A JP6098866B2 JP 6098866 B2 JP6098866 B2 JP 6098866B2 JP 2012254103 A JP2012254103 A JP 2012254103A JP 2012254103 A JP2012254103 A JP 2012254103A JP 6098866 B2 JP6098866 B2 JP 6098866B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
frame
layer
vibration control
main frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012254103A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014101678A (en
Inventor
徹也 半澤
徹也 半澤
磯田 和彦
和彦 磯田
隆之 西谷
隆之 西谷
菅野 英幸
英幸 菅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimizu Corp filed Critical Shimizu Corp
Priority to JP2012254103A priority Critical patent/JP6098866B2/en
Publication of JP2014101678A publication Critical patent/JP2014101678A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6098866B2 publication Critical patent/JP6098866B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

本発明は多層建築物を対象とする制振構造に関わり、特に多層建築物における上層部の架構を対象としてその床構造の中央部の上下方向の振動を抑制するための上下制振構造に関する。   The present invention relates to a vibration control structure for a multilayer building, and more particularly to a vertical vibration control structure for suppressing a vertical vibration of a center part of a floor structure for a frame of an upper layer part in a multilayer building.

多層建築物の構造形式としてはたとえば特許文献1〜2に示されるようないわゆるメガストラクチャーによるもの、特にメガストラクチャーを実質的に高剛性のフィーレンデール架構により構成するものが提案されている。
また、そのような多層建築物に制震構造を適用するものとして、たとえば特許文献3には低層階に制震装置を設置するとともにフェールセーフ機能を持たせた能動制御型制震構造物が提案されている。
As a structural form of the multi-layered building, for example, a so-called megastructure as shown in Patent Documents 1 and 2, particularly a structure in which the megastructure is configured by a substantially high rigidity feelendale frame has been proposed.
In addition, for example, Patent Document 3 proposes an active control type damping structure with a fail-safe function installed in a lower floor as an example of applying a damping structure to such a multilayer building. Has been.

さらに、多層建築物に好適に適用可能な制振機構として、たとえば特許文献4〜7に示されるような回転慣性質量ダンパーを利用した同調型の制振機構が提案されている。
周知のように、回転慣性質量ダンパーとは回転慣性質量効果を利用したダンパーであって、装置自体は軽量でありながら、内蔵された回転錘の数百倍から数千倍の質量と同等の質量効果を発揮し得るものである。
具体的には、制振対象物の振動による直動運動をボールねじ機構を利用して回転錘の回転運動に変換することにより、その回転錘に生じる回転慣性モーメントに比例する反力によって回転錘の実際の質量を数百倍〜数千倍にも拡大せしめて大きな質量効果が得られるものである。
Further, as a vibration damping mechanism that can be suitably applied to a multilayer building, for example, a tuning-type vibration damping mechanism using a rotary inertia mass damper as disclosed in Patent Documents 4 to 7 has been proposed.
As is well known, a rotary inertia mass damper is a damper that uses the rotary inertia mass effect, and the mass of the device itself is light, but is equivalent to a mass several hundred to several thousand times that of the built-in rotary weight. It can be effective.
Specifically, by converting the linear motion due to the vibration of the object to be controlled to the rotational motion of the rotating weight using the ball screw mechanism, the rotating weight is caused by the reaction force proportional to the rotating inertia moment generated in the rotating weight. A large mass effect can be obtained by enlarging the actual mass of the material to several hundred to several thousand times.

そして、そのような回転慣性質量ダンパーに対して付加ばねとして機能する要素(格別の付加ばね要素の他、制振対象物の躯体のばね剛性を利用することも可能である)を直列に設けて付加振動系を構成し、その付加振動系の振動特性を制振対象物に対して同調させてTMDとして機能せしめることにより、本来のTMDにおいては必要となる大きな付加質量のわずか数百分の一から数千分の一の質量の小型軽量の回転錘を用いることのみで、本来のTMDと同等以上の優れた制振効果が得られるものである。
また、減衰機能を有する回転慣性質量ダンパーを用いることによりそれ自体で所望の減衰性能を持たせることができるし、回転慣性質量ダンパーのみでは減衰性能が不足するような場合には付加振動系に対して適宜の減衰要素を備えることで所望のエネルギ吸収性を与えることもできる。
An element that functions as an additional spring for such a rotary inertia mass damper (in addition to a special additional spring element, it is also possible to use the spring rigidity of the casing of the vibration control object) is provided in series. By constructing an additional vibration system and tuning the vibration characteristics of the additional vibration system with respect to the object to be controlled so as to function as a TMD, it is only one hundredth of the large additional mass required in the original TMD. Only by using a small and lightweight rotating weight having a mass of 1 / 1,000, an excellent damping effect equivalent to or better than that of the original TMD can be obtained.
In addition, by using a rotary inertia mass damper having a damping function, it is possible to provide a desired damping performance by itself, and when the rotary inertia mass damper alone is insufficient in damping performance, By providing an appropriate damping element, it is possible to give a desired energy absorption.

特開2001−107461号公報JP 2001-107461 A 特開2004−300681号公報JP 2004-300681 A 特開平11−13304号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-13304 特開2009−174677号公報JP 2009-174777 A 特開2010−189902号公報JP 2010-189902 A 特開2010−281407号公報JP 2010-281407 A 特開2011−252341号公報JP 2011-252341 A

ところで、多層からなる架構形式の建築物のなかでもたとえば病院施設やホテル等の宿泊施設では、病室や客室が配置される上層階を比較的短スパンの架構として構成したうえで、ロビーや宴会場等が配置される低層階は大スパン架構により構成することが望まれるが、低層階を単に大スパン架構とすると、居住性が重視される上層階においては特にその中央部において必要な振動特性を確保することが困難な場合がある。
さらに、多層建築物全体を免震構造とすることも一般化しつつあるが、従来一般的な免震構造では地震時の水平振動は低減できるものの上下振動の低減は困難である。
By the way, among the multi-layered building structures, for example, in hospital facilities and hotel accommodations, the upper floors where hospital rooms and guest rooms are placed are configured as relatively short span frames, and lobby and banquet halls. It is desirable to construct a low-story floor with a large span frame, but if the low-story floor is simply a large-span frame, the upper floor, where the habitability is important, has the necessary vibration characteristics especially in the center. It may be difficult to ensure.
Furthermore, it is becoming common to make the entire multi-layered building a seismic isolation structure. However, in a conventional general seismic isolation structure, horizontal vibration during an earthquake can be reduced, but it is difficult to reduce vertical vibration.

上記事情に鑑み、本発明はたとえば病院施設や宿泊施設等を用途とする多層建築物を対象として、特に居住性が重要視される上層部の中央部における上下方向の振動を確実に低減させ得る有効適切な上下制振構造を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention can reduce vibrations in the vertical direction in the central portion of the upper layer where the habitability is particularly important, for example, for multi-layered buildings intended for use in hospital facilities, lodging facilities, etc. The object is to provide an effective and appropriate vertical vibration control structure.

本発明は、多層建築物における上層部の架構を対象としてその床構造の中央部の上下方向の振動を制御するための上下制振構造であって、前記多層建築物における上層部の複数層を制振対象層とするとともに、該制振対象層としての上層部よりも下層の低層部を支持層として、該支持層により前記制振対象層の架構の中央部の振動エリアを上下方向に相対振動可能に支持してなり、前記制振対象層としての上層部の各層の架構をそれぞれ間柱を有するフィーレンデール架構として構成するとともに、前記各層のフィーレンデール架構の中央部の振動エリアを連結して構造的に一体に挙動する主架構として構成し、前記支持層における架構を前記主架構を支持する支持架構として構成して、該支持架構と前記主架構との間に回転慣性質量ダンパーを主体として構成された同調型の付加制振機構を介装して、該付加制振機構の固有振動数を前記主架構の固有振動数に同調させてなることを特徴とする。   The present invention is a vertical vibration control structure for controlling the vibration in the vertical direction of the center part of the floor structure for a frame of the upper layer part in the multilayer building, and includes a plurality of layers of the upper layer part in the multilayer building. In addition to the vibration suppression target layer, the lower layer lower than the upper layer portion of the vibration suppression target layer is used as a support layer, and the vibration layer at the center portion of the structure of the vibration suppression target layer is relative to the support layer in the vertical direction. It is supported so that it can vibrate, and the frame of each upper layer as the vibration suppression target layer is configured as a Feelendale frame having inter-columns, and the vibration area at the center of the Feelendale frame of each layer is connected A main frame that behaves integrally in a structural manner, and a frame in the support layer is configured as a support frame that supports the main frame, and a rotary inertia mass damper is provided between the support frame and the main frame. The by interposing an additional damping mechanism configured tuned mainly characterized by comprising by tuning the natural frequency of the additional damping mechanism to the natural frequency of the main Frames.

本発明によれば、多層建築物における上層部の複数層を制振対象層としてそこでの架構を間柱を有するフィーレンデール架構により構成するとともに、各層のフィーレンデール架構の中央部の振動エリアを連結して構造的に一体に挙動する主架構として構成し、その主架構の全体を低層部の支持架構により支持してそれらの間に回転慣性質量ダンパーを主体とする同調型の付加制振機構を介装することにより、付加制振機構をTMDとして機能せしめて地震時における主架構(各層のフィーレンデール架構の中央部の振動エリアの全体)の上下振動を有効に抑制することができる。
したがって、本発明をたとえば病院やホテル等のような多層建築物に適用することにより、病室や客室等の高い居住性が要求される居室が配置される上層部を比較的短スパンのフィーレンデール架構とするとともに、ロビーや宴会場等の大空間を確保するために低層部を無柱の大スパン架構とするという最適な架構形式を支障なく採用しつつ、上層部の複数層の架構に対する優れた上下制振効果が得られるものとなり、この種の多層建築物に適用する上下制振構造として極めて有効であり合理的である。
According to the present invention, a plurality of upper layer portions in a multi-layered building are used as vibration control target layers, and the frame there is formed by a Feelendale frame having a stud, and the vibration area at the center of the Feelendale frame of each layer is formed. It is constructed as a main frame that is connected and behaves as a unitary structure, and the entire main frame is supported by a low-level support frame, and a tuned additional damping mechanism mainly composed of a rotary inertia mass damper between them. By interposing, the additional vibration control mechanism can function as TMD, and the vertical vibration of the main frame (the entire vibration area at the center of the Feelendale frame of each layer) during an earthquake can be effectively suppressed.
Therefore, when the present invention is applied to a multi-layered building such as a hospital or a hotel, the upper layer portion in which a living room such as a hospital room or a guest room is required to have a high habitability is arranged in a relatively short span Feelendale. Superior structure for multi-layered upper layers while adopting the optimum frame form without any trouble to make the low-rise part a pillarless large span frame in order to secure large spaces such as lobby and banquet hall etc. Therefore, it is extremely effective and reasonable as a vertical vibration control structure applied to this kind of multi-layer building.

本発明の上下制振構造の実施形態を示すもので、(a)は制振対象の多層建築物を構造モデルとして示す立面図、(b)は斜視図である。The embodiment of the up-and-down damping structure of the present invention is shown, (a) is an elevation view which shows a multilayered building to be controlled as a structural model, and (b) is a perspective view. 同、付加制振機構の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of an additional damping mechanism. 同、具体的な設計例を示すもので、(a)は振動解析のための解析モデルとして示す立面図、(b)は振動解析による振動モードを示す図、(c)はモデル諸元を示す図である。FIG. 4 shows a specific design example. (A) is an elevation view showing an analysis model for vibration analysis, (b) is a view showing vibration modes by vibration analysis, and (c) is a model specification. FIG. 同、振動特性を示す図であり、(a)は比較例としての非制振の場合における伝達関数を示し、(b)は本実施形態による制振の場合における伝達関数を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing vibration characteristics, where (a) shows a transfer function in the case of non-damping as a comparative example, and (b) shows a transfer function in the case of damping according to the present embodiment. 同、(a)は振動解析のための入力波形を示す図、(b)は入力波の応答スペクトルを示す図である。4A is a diagram showing an input waveform for vibration analysis, and FIG. 4B is a diagram showing a response spectrum of the input wave. 同、解析結果を示す図であり、(a)は比較例としての非制振の場合の変位および加速度についての応答波形を示す図、(b)は本実施形態による制振の場合の変位および加速度についての応答波形を示す図、(c)は非制振の場合に対する制振の場合の応答の最大値の比率を示す図である。It is a figure which shows an analysis result, (a) is a figure which shows the response waveform about the displacement and acceleration in the case of the non-vibration as a comparative example, (b) is the displacement in the case of the vibration suppression by this embodiment, and The figure which shows the response waveform about acceleration, (c) is a figure which shows the ratio of the maximum value of the response in the case of vibration suppression with respect to the case of non-vibration suppression.

図1〜図6を参照して本発明の上下制振構造の実施形態について説明する。
図1(a)、(b)は制振対象の多層建築物を構造モデルとして示す図であり、図2は付加制振機構の一構成例を示す図である。
本実施形態における多層建築物の用途としてはたとえば病院施設やホテル等の宿泊施設を想定しており、したがって上層部には病室や宿泊室等の比較的小さな居室が多数配置され、低層部にはロビーや宴会場の大空間が設けられることを想定している。
An embodiment of the vertical vibration damping structure of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIGS. 1A and 1B are diagrams showing a multilayer building to be controlled as a structural model, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an additional vibration control mechanism.
As an application of the multi-layer building in the present embodiment, for example, an accommodation facility such as a hospital facility or a hotel is assumed. Therefore, a large number of relatively small rooms such as hospital rooms or accommodation rooms are arranged in the upper layer portion, and in the lower layer portion. It is assumed that large spaces will be provided in the lobby and banquet hall.

本実施形態の上下制振構造は多層建築物における上層部の架構を対象としてその床構造の中央部の上下方向の振動を制御するための構造であって、この多層建築物における上層部の複数層(図示例では11層。ここに病室や宿泊室等が配置される)を制振対象層として各層の架構中央部の全体を制振対象の振動エリアとするとともに、制振対象層よりも下層の低層部を支持層(上記のようにここにロビーや宴会場等の大空間が設けられる)として、その支持層の架構によって上記の振動エリアの全体を上下方向に相対振動可能に支持することを基本とする。   The vertical vibration control structure of the present embodiment is a structure for controlling the vibration in the vertical direction of the center part of the floor structure for the frame of the upper layer part in the multilayer building, and a plurality of upper layer parts in the multilayer building are controlled. The layer (11 layers in the example shown in the figure, where hospital rooms, accommodation rooms, etc. are arranged) is the vibration control target layer, and the entire central part of each frame is used as the vibration control target vibration area. The lower layer of the lower layer is used as a support layer (a large space such as a lobby or a banquet hall is provided here as described above), and the entire vibration area is supported by the frame of the support layer so as to allow relative vibration in the vertical direction. Based on that.

そして、制振対象層としての上層部の各層の架構をそれぞれ間柱1aを有する比較的短スパンのフィーレンデール架構1として構成するとともに、各層のフィーレンデール架構1の中央部を制振対象とする振動エリア(図1(a)参照)としてそれらの全体を連結し、その全体を構造的に一体に挙動する主架構2として構成している。
なお、本発明において「フィーレンデール架構の中央部」および「振動エリア」とは、フィーレンデール架構全体のうち両端部の柱に対する接合部を除く部分、すなわち実質的に上下方向に振動する部分を意味している。
一方、低層部の支持層における架構を、主架構2の全体を安定に支持可能な大スパンかつ高剛性の支持架構3として構成し、これら主架構2と支持架構3との間に、回転慣性質量ダンパー5を主体として構成された同調型の付加制振機構4を介装している。
Then, each frame of the upper layer as the vibration suppression target layer is configured as a relatively short span Feelendale frame 1 having the studs 1a, and the center portion of each layer of the Feelendale frame 1 is set as the vibration control target. These are connected as a vibration area (see FIG. 1A), and the whole is configured as a main frame 2 that behaves structurally and integrally.
In the present invention, the “central part of the Feelendale frame” and the “vibration area” are parts of the entire Feelendale frame excluding the joints to the columns at both ends, that is, a part that vibrates substantially vertically. Means.
On the other hand, the frame in the lower layer support layer is configured as a large-span and high-rigidity support frame 3 that can stably support the entire main frame 2, and the rotational inertia between the main frame 2 and the support frame 3 A tuning-type additional vibration damping mechanism 4 composed mainly of a mass damper 5 is interposed.

本実施形態における付加制振機構4の具体的な一構成例を図2に示す。これはたとえば特許文献5においてダンパー機構として示されているものと同様のものであって、ボールねじ機構を利用した公知の回転慣性質量ダンパー5と、それに直列に接続された板ばねからなる付加ばね6から構成されたものである。
図示例の付加制振機構4は、回転慣性質量ダンパー5をパイプ材等の支柱7を介して低層部の支持架構3に対して接続し、付加ばね6を適宜の取付部材8を介して上層部の主架構2(制振対象層のうちの最下層のフィーレンデール架構1)に対して接続することによって、それら主架構2と支持架構3との間に介装されている。そして、支持架構3に対する主架構2の上下振動に対してTMDとして機能して制振効果を発揮するように、回転慣性質量ダンパー5の質量効果と付加ばね6によって定まる固有周期が主架構2の固有周期に同調するものとされている。
A specific configuration example of the additional vibration damping mechanism 4 in the present embodiment is shown in FIG. This is the same as that shown as a damper mechanism in Patent Document 5, for example, and is a known rotary inertia mass damper 5 using a ball screw mechanism and an additional spring comprising a leaf spring connected in series thereto 6.
The additional damping mechanism 4 in the illustrated example connects the rotary inertia mass damper 5 to the support frame 3 in the lower layer portion via a support 7 such as a pipe material, and the additional spring 6 is connected to an upper layer via an appropriate mounting member 8. The main frame 2 is connected to the main frame 2 and the support frame 3 by being connected to the main frame 2 (the lowest-level Feelendale frame 1 of the vibration control target layers). Then, the natural period determined by the mass effect of the rotary inertia mass damper 5 and the additional spring 6 is such that it functions as a TMD for the vertical vibration of the main frame 2 with respect to the support frame 3 and exhibits a damping effect. It is supposed to be synchronized with the natural period.

回転慣性質量ダンパー5は、支柱7の上端部に対して固定されているボールナット5aと、ボールナット5aの内部を貫通していてその上端部が付加ばね6の中央部に対して回転自在かつ軸方向変位不能に軸支されているボールねじ軸5bと、ボールねじ軸5bの下端に取り付けられているフライホイール5cから構成されている。
なお、図1に示す付加制振機構4における符号9は減衰要素であって、その減衰要素9としては回転慣性質量ダンパー5自体が有する減衰機能を利用可能であるが、必要であればオイルダンパー等の適宜の減衰機構を回転慣性質量ダンパー5と並列に接続すれば良い。
The rotary inertia mass damper 5 has a ball nut 5a fixed to the upper end portion of the support column 7, and passes through the inside of the ball nut 5a. The upper end portion of the rotary inertia mass damper 5 is rotatable with respect to the central portion of the additional spring 6. The ball screw shaft 5b is supported so as not to be axially displaceable, and the flywheel 5c is attached to the lower end of the ball screw shaft 5b.
Note that reference numeral 9 in the additional damping mechanism 4 shown in FIG. 1 is a damping element. As the damping element 9, the damping function of the rotary inertia mass damper 5 itself can be used. If necessary, an oil damper is used. An appropriate damping mechanism such as the above may be connected in parallel with the rotary inertia mass damper 5.

上記構成の付加制振機構4は、制振対象とする振動エリアの全体を構成している主架構2が、支持層を構成している低層部の支持架構3に対して上下方向に振動した際には、付加ばね6を介してボールねじ軸5bがボールナット5aに対して回転(自転)しつつ上下方向に変位し、それに伴い、ボールねじ軸5bとともにフライホイール5cが回転してその回転慣性質量が制振力として主架構2に対して作用し、それにより付加制振機構4がTMDとして機能して主架構2に対する優れた制振効果が得られる。
したがって、本実施形態の上下制振構造を病院施設やホテル等の宿泊施設に適用することにより、上層部に配置する病室や宿泊室での地震時における上下振動を有効に抑制し得て優れた居住性能を確保し得るものである。
In the additional vibration control mechanism 4 configured as described above, the main frame 2 constituting the entire vibration area to be controlled is vibrated in the vertical direction with respect to the lower frame support frame 3 constituting the support layer. At this time, the ball screw shaft 5b is displaced (rotated) with respect to the ball nut 5a via the additional spring 6 while being displaced in the vertical direction, and accordingly, the flywheel 5c is rotated together with the ball screw shaft 5b. The inertial mass acts on the main frame 2 as a damping force, whereby the additional damping mechanism 4 functions as a TMD and an excellent damping effect on the main frame 2 is obtained.
Therefore, by applying the vertical vibration control structure of the present embodiment to hospital facilities or hotel accommodations, it is possible to effectively suppress vertical vibrations during an earthquake in a hospital room or accommodation room arranged in the upper layer. The living performance can be secured.

なお、付加制振機構4の変形例として、ボールねじ軸5bを付加ばね6に対して回転不能に軸支してそれに螺着したボールナット5aを軸方向変位不能かつ回転可能とし、そのボールナット5aに対してフライホイール5cを一体に回転可能に設けることでも良く、それによっても同様に機能するものとなる。要は、支持架構3に対する主架構2の上下方向の相対振動をボールねじ軸5bとボールナット5aによるボールねじ機構によって回転運動に変換してフライホイール5cを回転させるように構成すれば良い。   As a modified example of the additional damping mechanism 4, a ball nut 5a that is rotatably supported by the ball screw shaft 5b with respect to the additional spring 6 and screwed to the ball nut 5a is not axially displaceable and rotatable. The flywheel 5c may be provided so as to be integrally rotatable with respect to 5a, and thereby the same function is achieved. In short, the vertical vibration of the main frame 2 with respect to the support frame 3 may be converted into a rotational motion by a ball screw mechanism using a ball screw shaft 5b and a ball nut 5a to rotate the flywheel 5c.

以下、図3〜図6を参照して本発明の上下制振構造の具体的な設計例を示し、その有効性を振動解析結果により実証する。
図3(a)に解析モデルを示す。上述したように、本設計例では低層部の架構を主架構を支持するための支持架構としているとともに、その支持架構を主としてロビーや宴会場等の大空間を確保するための大スパンかつ高剛性の架構としている。
また、上層部の架構は病室や宿泊室等の個室を設けるために間柱を設けた比較的小スパンのフィーレンデール架構としており、各層のフィーレンデール架構によって各層の水平剛性を確保するとともに、各層のフィーレンデール架構の中央部の全体を構造的に一体に連結して制振対象とする振動エリアの全体が構造的に一体に挙動する主架構を構成するものとしている。
Hereinafter, a specific design example of the vertical vibration control structure of the present invention will be shown with reference to FIGS.
FIG. 3A shows an analysis model. As described above, in this design example, the low-rise frame is used as a support frame to support the main frame, and the support frame has a large span and high rigidity mainly for securing large spaces such as lobbies and banquet halls. It has a frame.
In addition, the upper frame is a relatively small span Feelendale frame with a stud to provide private rooms such as hospital rooms and lodging rooms, etc., while ensuring the horizontal rigidity of each layer by the Feelendale frame of each layer, The whole central part of the Feelendale frame of each layer is structurally integrated so as to constitute the main frame in which the entire vibration area to be controlled is structurally integrated.

図3(b)に固有値解析による振動モードを示す。これにより制振対象とする振動エリアとしての主架構の全体が一体として上下振動することがわかる。
この場合、固有一次固有周期は0.21秒である。主架構部分の等価な質量は約3000tonであるが、これは図1(b)に示したように付加制振機構を配置した構面の直交方向に3構面分を想定したものである。
これに対し、回転慣性質量ダンパーの慣性質量を約30ton(主架構部分の等価な質量に対する質量比μ=1%)とした場合のモデル諸元を図3(c)に示す。すなわち、本設計例では1台の回転慣性質量ダンパーで3構面分の振動を制御するものである。
FIG. 3B shows a vibration mode by eigenvalue analysis. As a result, it can be seen that the entire main frame as the vibration area to be controlled is vibrated vertically.
In this case, the natural primary natural period is 0.21 seconds. The equivalent mass of the main frame portion is about 3000 tons, which is assumed to be three planes in the direction perpendicular to the plane where the additional vibration damping mechanism is arranged as shown in FIG.
In contrast, FIG. 3C shows model specifications when the inertial mass of the rotary inertial mass damper is about 30 tons (mass ratio μ = 1% with respect to the equivalent mass of the main frame portion). In other words, in this design example, the vibration of the three planes is controlled by a single rotary inertia mass damper.

振動特性を調べるために、地震動として2〜8Hzのスウィープ波を与えた(時間刻み0.005秒、継続時間966.56秒)。主系の減衰係数は1%である。
主系の加速度に対するフーリエスペクトル比を図4(a)、(b)に示す。図4(b)に示す制振系(本設計例)では、図4(a)に示す非制振系に比べて固有振動数でのピークが大きく低下していることがわかる。
In order to investigate the vibration characteristics, a 2-8Hz sweep wave was applied as the ground motion (time increment 0.005 seconds, duration 966.56 seconds). The attenuation coefficient of the main system is 1%.
The Fourier spectrum ratio with respect to the acceleration of the main system is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). In the vibration suppression system shown in FIG. 4B (the present design example), it can be seen that the peak at the natural frequency is greatly reduced as compared with the non-vibration control system shown in FIG.

次に、地震応答解析を行う。入力地震動は対象架構の全体モデルに対して設計用入力地震動(告示波)の上下地震動を入力して得られた対象架構の外柱の基部での応答加速度とし、基礎固定モデルに入力した。解析に用いた加速度波形を図5(a)に示し、その応答スペクトルを図5(b)に示す。   Next, seismic response analysis is performed. The input seismic motion was the response acceleration at the base of the outer column of the target frame obtained by inputting the vertical seismic motion of the design input seismic motion (notification wave) to the overall model of the target frame, and was input to the foundation fixed model. The acceleration waveform used for the analysis is shown in FIG. 5 (a), and the response spectrum is shown in FIG. 5 (b).

応答結果を図6(a)、(b)、(c)に示す。図6(a)は非制振系における変位および加速度であり、図6(b)は制振系(本設計例)における変位および加速度であり、図6(c)はそれらの応答値の最大値の比較を示す。
これらの図から、最大加速度は非制振系においては1G以上であるのに対し、制振系(本設計例)では0.8G程度となり、什器の飛び跳ねなどを防止できる程度に抑制できることがわかる。
また、最大変位については非制振系では12mm以上であるのに対し、制振系(本設計例)では9.5mm程度に低減できることがわかる。
The response results are shown in FIGS. 6 (a), (b), and (c). 6A shows the displacement and acceleration in the non-damping system, FIG. 6B shows the displacement and acceleration in the damping system (this design example), and FIG. 6C shows the maximum response value. A comparison of values is shown.
From these figures, it can be seen that the maximum acceleration is 1G or more in the non-damping system, but about 0.8G in the damping system (this design example), which can be suppressed to such an extent that the jumping of the fixture can be prevented. .
It can also be seen that the maximum displacement is 12 mm or more in the non-damping system, but can be reduced to about 9.5 mm in the damping system (this design example).

以上で説明したように、本発明によれば、多層建築物における上層部の複数層を制振対象層としてそこでの架構を間柱を有するフィーレンデール架構により構成するとともに、各層のフィーレンデール架構の中央部の振動エリアを連結して構造的に一体に挙動する主架構として構成し、その主架構の全体を低層部の支持架構により支持してそれらの間に回転慣性質量ダンパーを主体とする同調型の付加制振機構を介装することにより、付加制振機構をTMDとして機能せしめて地震時における主架構(各層のフィーレンデール架構の中央部の振動エリアの全体)の上下振動を有効に抑制することができる。
したがって、本発明は、たとえば病院やホテル等のように上層部に高い居住性が要求されるとともに低層部に大空間を有する架構形式の多層建築物に適用するための上下制振構造として極めて有効であり合理的なものである。
As described above, according to the present invention, a plurality of upper layers in a multi-layered building are used as vibration suppression target layers, and the frame there is formed by a Feelendale frame having a stud, and the Feelendale frame of each layer is formed. It is constructed as a main frame that structurally behaves integrally by connecting the vibration areas in the center of the main frame, and the main frame is supported by a low-level support frame, with a rotary inertia mass damper as the main component. By interposing a tuned additional vibration control mechanism, the additional vibration control mechanism functions as TMD, and the vertical vibration of the main frame (the whole vibration area at the center of the Feelendale frame in each layer) is effective during an earthquake. Can be suppressed.
Therefore, the present invention is extremely effective as a vertical vibration control structure to be applied to a multi-layered building having a large space in the lower layer and a high space in the lower layer, such as a hospital or a hotel. It is reasonable.

なお、本発明の上下制振構造を適用する多層建築物は、その全体もしくは制振対象の上層部の全体を積層ゴム等の免震装置によって水平方向に免震支持する免震構造と併用することも可能であり、それにより少なくとも上層部の制振対象層については上下方向のみならず水平方向についても十分な振動抑制効果を得ることができる。
勿論、上記実施形態はあくまで一例であって、本発明を適用する多層建築物の規模や用途はもとより主架構や支持架構の具体的な構造や形態その他の諸元については、本発明の要旨の範囲内において適宜の設計的変更が可能であることは当然である。
In addition, the multi-layered building to which the vertical vibration control structure of the present invention is applied is used in combination with a base isolation structure that supports the whole or the entire upper layer of the vibration suppression target in a horizontal direction by a base isolation device such as laminated rubber. It is also possible to obtain a sufficient vibration suppressing effect not only in the vertical direction but also in the horizontal direction at least for the upper vibration suppression target layer.
Of course, the above embodiment is merely an example, and the specific structure, form, and other specifications of the main frame and the support frame as well as the scale and use of the multilayer building to which the present invention is applied are described in the gist of the present invention. Of course, appropriate design changes can be made within the range.

1 フィーレンデール架構
1a 間柱
2 主架構(制振対象とする振動エリア)
3 支持架構
4 付加制振機構
5 回転慣性質量ダンパー
5a ボールナット
5b ボールねじ軸
5c フライホイール
6 付加ばね
7 支柱
8 取付部材
9 減衰要素
1 Fieldendale frame 1a Spacer 2 Main frame (vibration area subject to vibration control)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Support frame 4 Additional damping mechanism 5 Rotating inertia mass damper 5a Ball nut 5b Ball screw shaft 5c Flywheel 6 Additional spring 7 Strut 8 Mounting member 9 Damping element

Claims (1)

多層建築物における上層部の架構を対象としてその床構造の中央部の上下方向の振動を制御するための上下制振構造であって、
前記多層建築物における上層部の複数層を制振対象層とするとともに、該制振対象層としての上層部よりも下層の低層部を支持層として、該支持層により前記制振対象層の架構の中央部の振動エリアを上下方向に相対振動可能に支持してなり、
前記制振対象層としての上層部の各層の架構をそれぞれ間柱を有するフィーレンデール架構として構成するとともに、前記各層のフィーレンデール架構の中央部の振動エリアを連結して構造的に一体に挙動する主架構として構成し、
前記支持層における架構を前記主架構を支持する支持架構として構成して、該支持架構と前記主架構との間に回転慣性質量ダンパーを主体として構成された同調型の付加制振機構を介装して、該付加制振機構の固有振動数を前記主架構の固有振動数に同調させてなることを特徴とする上下制振構造。
A vertical vibration control structure for controlling the vertical vibration of the center part of the floor structure for the upper frame in a multi-layer building,
A plurality of upper layers in the multi-layered building are used as vibration control target layers, and a lower layer lower than the upper layer as the vibration control target layer is used as a support layer, and the structure of the vibration control target layer is formed by the support layer. The vibration area at the center of
The upper layer structure as the vibration control target layer is configured as a Feelendale frame having a stud, and the vibration area at the center of the Feelendale structure of each layer is connected to be structurally integrated. Configured as a main frame,
The frame in the support layer is configured as a support frame that supports the main frame, and a tuning-type additional vibration suppression mechanism that is mainly configured by a rotary inertia mass damper is interposed between the support frame and the main frame. An upper and lower vibration damping structure, wherein the natural frequency of the additional vibration damping mechanism is synchronized with the natural frequency of the main frame.
JP2012254103A 2012-11-20 2012-11-20 Vertical vibration control structure Active JP6098866B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012254103A JP6098866B2 (en) 2012-11-20 2012-11-20 Vertical vibration control structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012254103A JP6098866B2 (en) 2012-11-20 2012-11-20 Vertical vibration control structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014101678A JP2014101678A (en) 2014-06-05
JP6098866B2 true JP6098866B2 (en) 2017-03-22

Family

ID=51024420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012254103A Active JP6098866B2 (en) 2012-11-20 2012-11-20 Vertical vibration control structure

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6098866B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB202009430D0 (en) 2020-06-19 2020-08-05 Ocado Innovation Ltd A grid framework structure
CN112834365B (en) * 2021-02-24 2024-07-19 西安石油大学 Bidirectional laminated soil shearing box for vibrating table test and use method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3690481B2 (en) * 1999-10-05 2005-08-31 清水建設株式会社 Building construction method
JP5648821B2 (en) * 2008-01-28 2015-01-07 清水建設株式会社 Vibration control mechanism
JP5483097B2 (en) * 2010-06-03 2014-05-07 清水建設株式会社 Vibration control structure
JP5473000B2 (en) * 2010-08-26 2014-04-16 大成建設株式会社 Vertical vibration control system for building floor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014101678A (en) 2014-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6694672B2 (en) Vibration control device and building equipped with the same
JP2008133947A (en) Vibration reduction mechanism and specification method thereof
JP5648821B2 (en) Vibration control mechanism
JP5403372B2 (en) Truss beam structure
JP5516934B2 (en) Vibration control mechanism
JP2017089109A (en) Tower structure
JP2011256591A (en) Seismic control system for plural structures using large roof
JP6098866B2 (en) Vertical vibration control structure
JP2009007916A (en) Damping structure and its specification method
JP2014169604A (en) Vibration control structure for large-span frame building
JP6456774B2 (en) Vibration control structure
JP2009155801A (en) Vibration control structure
JP5777044B2 (en) Beam vibration reduction mechanism
JP5639766B2 (en) Floor structure
JP6622568B2 (en) Building vibration control structure
JP5146770B2 (en) Damping structure and its specification method
JP6538325B2 (en) Vibration suppressor for structure
JP2012219879A (en) Vertical base isolation device
JP3248684B2 (en) Damping structure
JP2012046936A (en) Vertical vibration control system of building floor
JP6306373B2 (en) Structure damping device
JP2020094390A (en) Seismic isolation structure
JP6853869B2 (en) Vibration control structure of the building
JP5088617B2 (en) Vibration reduction mechanism
JP6143065B2 (en) Damping structure of large span frame building

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150611

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160510

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170208

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6098866

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150