JP4545878B2 - 分離架構の連結制振装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高層建物を、鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の架構で構成する場合（以下、これを分離架構と言う。）に、前記建物の分離架構を連結して振動制御を行う連結制振装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般の制振ダンパーは、建物の架構全体が剪断変形することを前提として減衰性能を発揮させるものであり、高層建物の卓越する曲げ変形に対しては制振効果を十分に発揮できない。
【０００３】
そこで従来、曲げ剪断変形する高層建物の振動制御は、建物の頂部にマスダンパーを設置する方法が一般的に実施されてきた。同方法は高層建物の曲げと剪断を同時に制御可能であるが、建物の耐震安全性の改善を図るためには非現実的な大きさのマス重量が必要となるので、専ら強風時の振動制御をして居住性の改善を図るために使用されてきたのが実情である。
【０００４】
（１） 一方、特公平４−４９６３２号公報、特開平１０−７７６９８号公報、特開平１１−２００６６１号公報、特開平１１−７７６９８号公報等には、２棟以上の分離架構間を鉛直方向へ等間隔に設置した複数のダンパーにより連結する連結制振装置が開示されている。
【０００５】
（２） また、特開平５−９９７９号公報等には、２棟以上の分離架構の頂部間を、アトリウムや渡り廊下等を連結手段に用い、一方の接合端部にダンパーを設けて連結する連結制振装置が開示されている。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（１）の連結制振装置は、分離架構間の振動特性の違いを利用してダンパーに減衰性能を発揮させ、大きな制振効果を得るべく構成されている。
しかしながら、建物が高層になるに従い、同建物を構成する分離架構間の振動特性の違いは小さくなり、地震時における分離架構間の変形（変位差）も小さくなるので、建物の制振性能は低下してしまう。
【０００７】
上記従来技術（２）の連結制振装置は、基本概念としては上記従来技術（１）の連結制振装置と同様であるが、分離架構において、地震時に最も大きな変形が期待される頂部間のみを連結した構成とされている。しかしながら、この場合にも、建物が高層になるに従い、建物を構成する架構間の振動特性の違いは小さくなり、地震時における分離架構の頂部間の変形（変位差）も小さくなるので、やはり建物の制振性能の低下は避さけられない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高層建物を鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の分離架構で構成する場合に、この分離架構の振動制御を、両架構間の隣接部分を水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容するように連結し、地震時において架構全体に働く大きな曲げ変形を、同分離架構の頂部間の大きな上下方向への変形に変換させ、さらにこの分離架構の頂部間の上下方向の変形を従来一般のダンパーの変形に変換し、もって当該ダンパーに大きな減衰性能を発揮させることができ、建物全体として大きな制振効果が得られ、建物の耐震安全性の改善を図れるようにした、分離架構の連結制振装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る分離架構の連結制振装置は、
鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構の内側頂部とヒンジ接合により連結され、同分離架構の外側頂部との間には、軸変形を利用して減衰するダンパー機構が、取付け部材を介して、その両端をヒンジ接合により連結して組み込まれていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明に係る分離架構の連結制振装置は、
鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構の内側頂部と回転減衰機構により連結され、同分離架構の外側頂部との間には、軸変形及び曲げ変形を利用して減衰するダンパー機構が、取付け部材を介して接合し組み込まれていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明に係る分離架構の連結制振装置は、
鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構間に発生する上下変形を平行運動に変換する平行リンク機構として設置され、同平行リンク機構の上下の水平リンク間に、その平行運動を利用して減衰する粘性体壁ダンパー機構が組み込まれていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置において、
連結機構は、分離架構の隣接部分の構成部材同士が連結部材でピン連結された構成であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置において、
連結機構は、分離架構の隣接部分の躯体中にＨ形連結部材がその各フランジ部を跨る配置で鉛直方向に内蔵され、同躯体とＨ形連結部材との当接面及び可動域に粘弾性体が介在された構成であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置において、
連結機構は、分離架構の隣接部分の鉛直部材同士が共通の管状部材で取り囲まれ、前記両鉛直部材と管状部材とが滑り材を介して滑動自在に当接された構成であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１〜６に記載した発明に係る分離架構の連結制振装置は、高層建物を鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の分離架構で構成する場合に、当該分離架構を連結して制振制御を行う連結制振装置として好適に実施される。
【００１７】
具体的には、図１〜図８に本発明の連結制振装置の各実施形態を示したように、分離架構１、２の頂部間を連結して当該架構１、２間に発生する上下変形を、従来一般のダンパー機構５又は９、若しくは１４の変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラス３と、分離架構１、２の隣接部分を連結して当該架構１、２間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構４との組合せで構成されている。
【００１８】
本発明の連結制振装置の原理は、連結機構４が分離架構１、２間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容するので、地震時には前記両架構１、２の頂部間で、図２又は図５に示した如く、架構全体に働く曲げ変形が大きな上下方向への変形に変換される。さらにダンパー機構５又は９、若しくは１４がハットトラス３へそれぞれの変形作動形式に対応して機能的に組み込まれていることから、同ダンパー機構５又は９、若しくは１４には大きな減衰性能を発揮させることができ、建物全体として大きな制振効果が得られ、当該建物の耐震安全性が図れるのである。
【００１９】
先ず、本発明の連結制振装置の上記した２つの構成要素のうちのダンパー付きハットトラス３についてその詳細を説明する。
図１に例示したダンパー付きハットトラス３は、分離架構１、２の内側頂部とピン６、６によるヒンジ接合で連結して設置されている。さらに同ハットトラス３と分離架構１、２の外側頂部との間は、分離架構１、２間に発生する上下変形を軸変形に変換し、その軸変形を利用して減衰する、例えばオイルダンパー、ビンガムダンパー等のシリンダーとピストンから成るダンパー機構５が、取付け部材３ａと３ａを介して、その両端をピン７、７によるヒンジ接合されて組み込まれている。
【００２０】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２の頂部に曲げ剪断変形に伴う上下変形が発生すると、図２に示したように、ハットトラス３と各架構１、２間に設けられたダンパー機構５に、変換された軸変形を生ずる。よって、その軸変形によってダンパー機構５が作動して減衰性能が発揮される。
【００２１】
図３に例示したダンパー付きハットトラス３は、分離架構１、２の内側頂部と極低降伏点鋼や鉛等を用いた回転減衰機構８により連結して設置されている。さらに同ハットトラスと分離架構１、２の外側頂部との間に、同分離架構１、２間に発生する上下変形を軸変形及び曲げ変形に変換し、その軸変形及び曲げ変形を利用して減衰する、極低降伏点鋼や鉛等を用いたダンパー機構９が、取付け部材３ａと３ａを介して一連に接合し組み込まれている。
【００２２】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２の頂部に曲げ剪断変形に伴う上下変形が発生すると、上記図１の実施形態と同様、図２に示したように架構１、２間が変形し、ハットトラス３と各架構１、２間に設けられたダンパー機構９に、変換された軸変形及び曲げ変形を生ずる。よって、その軸変形及び曲げ変形によってダンパー機構９が作動して減衰性能が発揮される。同実施形態におけるハットトラス３は、図１の実施形態におけるピン６、６による接合に対応して回転減衰機構８、８により接合されており、この回転減衰機構８、８も架構１、２間の上下変形を回転変形に変換してある程度の減衰性能を発揮する。
【００２３】
図４に例示したダンパー付きハットトラス３は、分離架構１、２間に発生する上下変形を平行運動に変換する平行リンク機構として設置されている。即ち、前記架構１、２の延長部材１０、１０と同平行リンク機構の上下の水平リンク１１、１２とがピン１３で連結され、平行四辺形を形成している。前記上下の平行運動をする水平リンク１１、１２の間に、両者の相対的な平行運動を利用して減衰するダンパー機構として、図示例の場合は粘性体壁ダンパー１４が組み込まれている。粘性体壁ダンパー１４における外側の壁型容器１４ａは下側の水平リンク１２へ固定され、内側の抵抗板１４ｂの上端は上側の水平リンク１１へ固定されている。
【００２４】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２の頂部に曲げ剪断変形に伴う上下変形が発生すると、図５に示したように、ハットトラス３として設置した平行リンク機構の上下の水平リンク１１、１２の間に、変換された水平変形を生ずる。よって、上下の水平リンク１１、１２の間の相対的な水平変形によって粘性体壁ダンパー１４が作動して減衰性能が発揮される。
【００２５】
次に、本発明の連結制振装置のもう１つの構成要素である連結機構４の詳細について説明する。
【００２６】
図６Ａ、Ｂに例示した連結機構４は、分離架構１、２の隣接部分の柱（鉛直部材）１Ａ、２Ａが、取付け部材１５、１５を介して連結部材１６の端部をピン１７、１７で接合して連結された構成である。
【００２７】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２間に曲げ剪断変形が生ずると、取付け部材１５、１５と連結部材１６との間のピン１７、１７の部分で架構１、２間の水平方向への変形は拘束され、上下方向への変形はその回転（折れ曲がり）によって許容される。
【００２８】
図７Ａ、Ｂに例示した連結機構４は、分離架構１、２の隣接部分の柱（躯体）１Ａ、２Ａ中にＨ形鋼（Ｈ形連結部材）１８がその各フランジ部１８ａ、１８ａを跨る配置で鉛直方向に内蔵され、同柱１Ａ、２ＡとＨ形鋼１８との当接面及び上下の可動域に粘弾性体１９が介在された構成である。
【００２９】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２間に曲げ剪断変形が生ずると、Ｈ形鋼１８の各フランジ部が柱１Ａ、２Ａの内部で係止して架構１、２間の水平方向への変形が拘束され、上下方向への変形は柱１Ａ、２Ａ内部で粘弾性体１９により粘性抵抗を受け、ある程度の減衰性能を発揮しながら許容される。
【００３０】
図８Ａ、Ｂに例示した連結機構４は、分離架構１、２の隣接部分の柱（鉛直部材）１Ａ、２Ａ同士が、共通の鋼管（管状部材）２０で取り囲まれている。同実施形態では、前記両柱１Ａ、２Ａと鋼管２０とは、ＰＴＦＥ樹脂等の滑り材２１とステンレス板等の相手材２２とを介して滑動自在に当接されている。
【００３１】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２間に曲げ剪断変形が生ずると、鋼管２０によって両柱１Ａ、２Ａが押さえつけられ、架構１、２間の水平方向への変形は拘束されるが、滑り材２１と相手材２２の働きによって上下方向への変形は許容される。
【００３２】
最後に図９Ａ〜Ｃは、分離架構の地震応答解析した結果（地震時における建物各階での最大応答加速度、最大層剪断力、最大転倒モーメント）を示す。（ａ）は連結制振装置なしの場合で、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の連結制振装置を備えた場合のものである。但し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で組み込まれたダンパーの減衰性能を大きくしてある。これらのグラフからも明らかなように、従来の応答特性（ａ）に比べ、本発明の応答特性（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、地震応答を２０〜３０％低減できることが理解される。
【００３３】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜６に記載した発明に係る分離架構の連結制振装置によれば、高層建物を鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の分離架構で構成する場合に、この分離架構の振動制御を、連結機構により両架構間の隣接部分を水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容するように連結し、地震時において架構全体に働く大きな曲げ変形を、同分離架構の頂部間の大きな上下方向への変形に変換させ、さらにこの分離架構の頂部間の上下方向の変形を、ダンパー付きハットトラスにより従来一般のダンパーの変形に変換して、当該ダンパーに大きな減衰性能を発揮させることができるので、建物全体として大きな制振効果が得られ、当該建物の耐震安全性の改善を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特にダンパー付きハットトラスの第１実施形態を示した立面図である。
【図２】図１の分離架構の地震時における変形状態を示した図である。
【図３】本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特にダンパー付きハットトラスの第２実施形態を示した立面図である。
【図４】本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特にダンパー付きハットトラスの第３実施形態を示した立面図である。
【図５】図４の分離架構の地震時における変形状態を示した図である。
【図６】Ａは本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特に連結機構の第１実施形態を示した正面図、ＢはＡのａ−ａ線矢視図である。
【図７】Ａは本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特に連結機構の第２実施形態を示した正面図、ＢはＡのｂ−ｂ線矢視図である。
【図８】Ａは本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特に連結機構の第３実施形態を示した正面図、ＢはＡのｃ−ｃ線矢視図である。
【図９】Ａ〜Ｃは本発明の連結制振装置を備えた分離架構と備えない分離架構の地震応答解析の結果を示す特性図である。
【符号の説明】
１、２ 架構
３ ハットトラス
４ 連結機構
５、９、１４ ダンパー
６、７ ピン
３ａ、３ａ’ 取付け部材
８ 回転減衰機構
１０ 延長部材
１１、１２ 水平リンク
１３ ピン
１５ 取付け部材
１６ 連結部材
１７ ピン
１Ａ、２Ａ 柱（鉛直部材）
１８ Ｈ形鋼（Ｈ形連結部材）
１８ａ フランジ部
１９ 粘弾性体
２０ 鋼管（管状部材）
２１ 滑り材
２２ 相手材
【発明の属する技術分野】
この発明は、高層建物を、鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の架構で構成する場合（以下、これを分離架構と言う。）に、前記建物の分離架構を連結して振動制御を行う連結制振装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般の制振ダンパーは、建物の架構全体が剪断変形することを前提として減衰性能を発揮させるものであり、高層建物の卓越する曲げ変形に対しては制振効果を十分に発揮できない。
【０００３】
そこで従来、曲げ剪断変形する高層建物の振動制御は、建物の頂部にマスダンパーを設置する方法が一般的に実施されてきた。同方法は高層建物の曲げと剪断を同時に制御可能であるが、建物の耐震安全性の改善を図るためには非現実的な大きさのマス重量が必要となるので、専ら強風時の振動制御をして居住性の改善を図るために使用されてきたのが実情である。
【０００４】
（１） 一方、特公平４−４９６３２号公報、特開平１０−７７６９８号公報、特開平１１−２００６６１号公報、特開平１１−７７６９８号公報等には、２棟以上の分離架構間を鉛直方向へ等間隔に設置した複数のダンパーにより連結する連結制振装置が開示されている。
【０００５】
（２） また、特開平５−９９７９号公報等には、２棟以上の分離架構の頂部間を、アトリウムや渡り廊下等を連結手段に用い、一方の接合端部にダンパーを設けて連結する連結制振装置が開示されている。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（１）の連結制振装置は、分離架構間の振動特性の違いを利用してダンパーに減衰性能を発揮させ、大きな制振効果を得るべく構成されている。
しかしながら、建物が高層になるに従い、同建物を構成する分離架構間の振動特性の違いは小さくなり、地震時における分離架構間の変形（変位差）も小さくなるので、建物の制振性能は低下してしまう。
【０００７】
上記従来技術（２）の連結制振装置は、基本概念としては上記従来技術（１）の連結制振装置と同様であるが、分離架構において、地震時に最も大きな変形が期待される頂部間のみを連結した構成とされている。しかしながら、この場合にも、建物が高層になるに従い、建物を構成する架構間の振動特性の違いは小さくなり、地震時における分離架構の頂部間の変形（変位差）も小さくなるので、やはり建物の制振性能の低下は避さけられない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、高層建物を鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の分離架構で構成する場合に、この分離架構の振動制御を、両架構間の隣接部分を水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容するように連結し、地震時において架構全体に働く大きな曲げ変形を、同分離架構の頂部間の大きな上下方向への変形に変換させ、さらにこの分離架構の頂部間の上下方向の変形を従来一般のダンパーの変形に変換し、もって当該ダンパーに大きな減衰性能を発揮させることができ、建物全体として大きな制振効果が得られ、建物の耐震安全性の改善を図れるようにした、分離架構の連結制振装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る分離架構の連結制振装置は、
鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構の内側頂部とヒンジ接合により連結され、同分離架構の外側頂部との間には、軸変形を利用して減衰するダンパー機構が、取付け部材を介して、その両端をヒンジ接合により連結して組み込まれていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明に係る分離架構の連結制振装置は、
鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構の内側頂部と回転減衰機構により連結され、同分離架構の外側頂部との間には、軸変形及び曲げ変形を利用して減衰するダンパー機構が、取付け部材を介して接合し組み込まれていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明に係る分離架構の連結制振装置は、
鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構間に発生する上下変形を平行運動に変換する平行リンク機構として設置され、同平行リンク機構の上下の水平リンク間に、その平行運動を利用して減衰する粘性体壁ダンパー機構が組み込まれていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置において、
連結機構は、分離架構の隣接部分の構成部材同士が連結部材でピン連結された構成であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置において、
連結機構は、分離架構の隣接部分の躯体中にＨ形連結部材がその各フランジ部を跨る配置で鉛直方向に内蔵され、同躯体とＨ形連結部材との当接面及び可動域に粘弾性体が介在された構成であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置において、
連結機構は、分離架構の隣接部分の鉛直部材同士が共通の管状部材で取り囲まれ、前記両鉛直部材と管状部材とが滑り材を介して滑動自在に当接された構成であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１〜６に記載した発明に係る分離架構の連結制振装置は、高層建物を鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の分離架構で構成する場合に、当該分離架構を連結して制振制御を行う連結制振装置として好適に実施される。
【００１７】
具体的には、図１〜図８に本発明の連結制振装置の各実施形態を示したように、分離架構１、２の頂部間を連結して当該架構１、２間に発生する上下変形を、従来一般のダンパー機構５又は９、若しくは１４の変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラス３と、分離架構１、２の隣接部分を連結して当該架構１、２間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構４との組合せで構成されている。
【００１８】
本発明の連結制振装置の原理は、連結機構４が分離架構１、２間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容するので、地震時には前記両架構１、２の頂部間で、図２又は図５に示した如く、架構全体に働く曲げ変形が大きな上下方向への変形に変換される。さらにダンパー機構５又は９、若しくは１４がハットトラス３へそれぞれの変形作動形式に対応して機能的に組み込まれていることから、同ダンパー機構５又は９、若しくは１４には大きな減衰性能を発揮させることができ、建物全体として大きな制振効果が得られ、当該建物の耐震安全性が図れるのである。
【００１９】
先ず、本発明の連結制振装置の上記した２つの構成要素のうちのダンパー付きハットトラス３についてその詳細を説明する。
図１に例示したダンパー付きハットトラス３は、分離架構１、２の内側頂部とピン６、６によるヒンジ接合で連結して設置されている。さらに同ハットトラス３と分離架構１、２の外側頂部との間は、分離架構１、２間に発生する上下変形を軸変形に変換し、その軸変形を利用して減衰する、例えばオイルダンパー、ビンガムダンパー等のシリンダーとピストンから成るダンパー機構５が、取付け部材３ａと３ａを介して、その両端をピン７、７によるヒンジ接合されて組み込まれている。
【００２０】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２の頂部に曲げ剪断変形に伴う上下変形が発生すると、図２に示したように、ハットトラス３と各架構１、２間に設けられたダンパー機構５に、変換された軸変形を生ずる。よって、その軸変形によってダンパー機構５が作動して減衰性能が発揮される。
【００２１】
図３に例示したダンパー付きハットトラス３は、分離架構１、２の内側頂部と極低降伏点鋼や鉛等を用いた回転減衰機構８により連結して設置されている。さらに同ハットトラスと分離架構１、２の外側頂部との間に、同分離架構１、２間に発生する上下変形を軸変形及び曲げ変形に変換し、その軸変形及び曲げ変形を利用して減衰する、極低降伏点鋼や鉛等を用いたダンパー機構９が、取付け部材３ａと３ａを介して一連に接合し組み込まれている。
【００２２】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２の頂部に曲げ剪断変形に伴う上下変形が発生すると、上記図１の実施形態と同様、図２に示したように架構１、２間が変形し、ハットトラス３と各架構１、２間に設けられたダンパー機構９に、変換された軸変形及び曲げ変形を生ずる。よって、その軸変形及び曲げ変形によってダンパー機構９が作動して減衰性能が発揮される。同実施形態におけるハットトラス３は、図１の実施形態におけるピン６、６による接合に対応して回転減衰機構８、８により接合されており、この回転減衰機構８、８も架構１、２間の上下変形を回転変形に変換してある程度の減衰性能を発揮する。
【００２３】
図４に例示したダンパー付きハットトラス３は、分離架構１、２間に発生する上下変形を平行運動に変換する平行リンク機構として設置されている。即ち、前記架構１、２の延長部材１０、１０と同平行リンク機構の上下の水平リンク１１、１２とがピン１３で連結され、平行四辺形を形成している。前記上下の平行運動をする水平リンク１１、１２の間に、両者の相対的な平行運動を利用して減衰するダンパー機構として、図示例の場合は粘性体壁ダンパー１４が組み込まれている。粘性体壁ダンパー１４における外側の壁型容器１４ａは下側の水平リンク１２へ固定され、内側の抵抗板１４ｂの上端は上側の水平リンク１１へ固定されている。
【００２４】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２の頂部に曲げ剪断変形に伴う上下変形が発生すると、図５に示したように、ハットトラス３として設置した平行リンク機構の上下の水平リンク１１、１２の間に、変換された水平変形を生ずる。よって、上下の水平リンク１１、１２の間の相対的な水平変形によって粘性体壁ダンパー１４が作動して減衰性能が発揮される。
【００２５】
次に、本発明の連結制振装置のもう１つの構成要素である連結機構４の詳細について説明する。
【００２６】
図６Ａ、Ｂに例示した連結機構４は、分離架構１、２の隣接部分の柱（鉛直部材）１Ａ、２Ａが、取付け部材１５、１５を介して連結部材１６の端部をピン１７、１７で接合して連結された構成である。
【００２７】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２間に曲げ剪断変形が生ずると、取付け部材１５、１５と連結部材１６との間のピン１７、１７の部分で架構１、２間の水平方向への変形は拘束され、上下方向への変形はその回転（折れ曲がり）によって許容される。
【００２８】
図７Ａ、Ｂに例示した連結機構４は、分離架構１、２の隣接部分の柱（躯体）１Ａ、２Ａ中にＨ形鋼（Ｈ形連結部材）１８がその各フランジ部１８ａ、１８ａを跨る配置で鉛直方向に内蔵され、同柱１Ａ、２ＡとＨ形鋼１８との当接面及び上下の可動域に粘弾性体１９が介在された構成である。
【００２９】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２間に曲げ剪断変形が生ずると、Ｈ形鋼１８の各フランジ部が柱１Ａ、２Ａの内部で係止して架構１、２間の水平方向への変形が拘束され、上下方向への変形は柱１Ａ、２Ａ内部で粘弾性体１９により粘性抵抗を受け、ある程度の減衰性能を発揮しながら許容される。
【００３０】
図８Ａ、Ｂに例示した連結機構４は、分離架構１、２の隣接部分の柱（鉛直部材）１Ａ、２Ａ同士が、共通の鋼管（管状部材）２０で取り囲まれている。同実施形態では、前記両柱１Ａ、２Ａと鋼管２０とは、ＰＴＦＥ樹脂等の滑り材２１とステンレス板等の相手材２２とを介して滑動自在に当接されている。
【００３１】
したがって、地震時の水平力により分離架構１、２間に曲げ剪断変形が生ずると、鋼管２０によって両柱１Ａ、２Ａが押さえつけられ、架構１、２間の水平方向への変形は拘束されるが、滑り材２１と相手材２２の働きによって上下方向への変形は許容される。
【００３２】
最後に図９Ａ〜Ｃは、分離架構の地震応答解析した結果（地震時における建物各階での最大応答加速度、最大層剪断力、最大転倒モーメント）を示す。（ａ）は連結制振装置なしの場合で、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は本発明の連結制振装置を備えた場合のものである。但し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で組み込まれたダンパーの減衰性能を大きくしてある。これらのグラフからも明らかなように、従来の応答特性（ａ）に比べ、本発明の応答特性（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、地震応答を２０〜３０％低減できることが理解される。
【００３３】
【本発明が奏する効果】
請求項１〜６に記載した発明に係る分離架構の連結制振装置によれば、高層建物を鉛直方向に分離して並立する少なくとも２棟の分離架構で構成する場合に、この分離架構の振動制御を、連結機構により両架構間の隣接部分を水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容するように連結し、地震時において架構全体に働く大きな曲げ変形を、同分離架構の頂部間の大きな上下方向への変形に変換させ、さらにこの分離架構の頂部間の上下方向の変形を、ダンパー付きハットトラスにより従来一般のダンパーの変形に変換して、当該ダンパーに大きな減衰性能を発揮させることができるので、建物全体として大きな制振効果が得られ、当該建物の耐震安全性の改善を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特にダンパー付きハットトラスの第１実施形態を示した立面図である。
【図２】図１の分離架構の地震時における変形状態を示した図である。
【図３】本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特にダンパー付きハットトラスの第２実施形態を示した立面図である。
【図４】本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特にダンパー付きハットトラスの第３実施形態を示した立面図である。
【図５】図４の分離架構の地震時における変形状態を示した図である。
【図６】Ａは本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特に連結機構の第１実施形態を示した正面図、ＢはＡのａ−ａ線矢視図である。
【図７】Ａは本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特に連結機構の第２実施形態を示した正面図、ＢはＡのｂ−ｂ線矢視図である。
【図８】Ａは本発明の連結制振装置を備えた分離架構において、特に連結機構の第３実施形態を示した正面図、ＢはＡのｃ−ｃ線矢視図である。
【図９】Ａ〜Ｃは本発明の連結制振装置を備えた分離架構と備えない分離架構の地震応答解析の結果を示す特性図である。
【符号の説明】
１、２ 架構
３ ハットトラス
４ 連結機構
５、９、１４ ダンパー
６、７ ピン
３ａ、３ａ’ 取付け部材
８ 回転減衰機構
１０ 延長部材
１１、１２ 水平リンク
１３ ピン
１５ 取付け部材
１６ 連結部材
１７ ピン
１Ａ、２Ａ 柱（鉛直部材）
１８ Ｈ形鋼（Ｈ形連結部材）
１８ａ フランジ部
１９ 粘弾性体
２０ 鋼管（管状部材）
２１ 滑り材
２２ 相手材
Claims (6)
- 鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構の内側頂部とヒンジ接合により連結され、同分離架構の外側頂部との間には、軸変形を利用して減衰するダンパー機構が、取付け部材を介して、その両端をヒンジ接合により連結して組み込まれていることを特徴とする、分離架構の連結制振装置。 - 鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構の内側頂部と回転減衰機構により連結され、同分離架構の外側頂部との間には、軸変形及び曲げ変形を利用して減衰するダンパー機構が、取付け部材を介して接合し組み込まれていることを特徴とする、分離架構の連結制振装置。 - 鉛直方向に分離され少なくとも２棟に並立された分離架構の連結制振装置であって、
前記分離架構の頂部間を連結して両架構間に発生する上下変形を、ダンパーの変形に変換して減衰するダンパー付きハットトラスと、分離架構の隣接部分を連結して当該架構間の水平方向への変形を拘束し上下方向への変形は許容する連結機構との組合せで構成されており、
前記ダンパー付きハットトラスは、分離架構間に発生する上下変形を平行運動に変換する平行リンク機構として設置され、同平行リンク機構の上下の水平リンク間に、その平行運動を利用して減衰する粘性体壁ダンパー機構が組み込まれていることを特徴とする、分離架構の連結制振装置。 - 連結機構は、分離架構の隣接部分の構成部材同士が連結部材でピン連結された構成であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置。
- 連結機構は、分離架構の隣接部分の躯体中にＨ形連結部材がその各フランジ部を跨る配置で鉛直方向に内蔵され、同躯体とＨ形連結部材との当接面及び可動域に粘弾性体が介在された構成であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置。
- 連結機構は、分離架構の隣接部分の鉛直部材同士が共通の管状部材で取り囲まれ、前記両鉛直部材と管状部材とが滑り材を介して滑動自在に当接された構成であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載した分離架構の連結制振装置。
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