超々高層建物の制振方法

【目的】超々高層建物に実施する制振方法を提供する。
【構成】超々高層建物の主要架構を超大型組柱１と超大型組梁２によるメガストラクチャーで構成し、前記超大型組梁２の各ブレース材３に沿ってダンパー４を設置した。
【効果】超々高層建物の制振を、極めて少数の、且つ既往の一般的なダンパーを通常態様に使用して、既往の技術により経済的に行うことが出来る。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、風荷重及び地震荷重に対して曲げ振動が卓越する高さ５００ｍ乃至１０００ｍの超々高層建物に実施する制振方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高さ５００ｍ乃至１０００ｍの超々高層建物を構造的に実現するためには、同建物の振動を低減して居住性と構造上の安全性を確保する新たな制振方法、制振装置の開発が不可欠と考えられている。その理由は、超々高層建物がその社会的重要度からして、二次設計レベルの荷重に対し少なくとも主要架構は弾性域内に納まるように設計されねばならず、そして、曲げ振動が卓越しているため、従来一般の構造の考え方では合理的な設計が出来ないからである。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】従来一般の高層及び超高層建物について、その構造の安全性を向上させる制振方法としては、■建物の各階において壁と梁の間にダンパーを設置する方法、■Ｋ型ブレースを組んで梁との間にダンパーを設置する方法、等が提案されている。これらの制振方法は、いずれも建物各階の層間変形に着目したものであり、建物が剪断振動した場合にのみ効果的に働き、制振効果を期待出来る。
【０００４】しかしながら、超々高層建物は、従来の高層及び超高層建物とは異なり、曲げ振動が卓越し、剪断振動が占める割合が小さい。このため、前記■及び■に述べたような制振方法を、超々高層建物に適用しても、有効な又は大きな制振効果を期待することは出来ない。一方、ダンパーの取り付け位置は、建物の振動時に相対変形が大きく発生する部位とするのが最も効果的と考えられているが、曲げ振動が卓越する超々高層建物に関しては未だそのような部位が特定されていないのが実情である。
【０００５】従って、本発明の目的は、風荷重及び地震荷重に対して曲げ振動が卓越する、高さ５００ｍ乃至１０００ｍの超々高層建物に有効な、そして、経済的な制振方法を提供することである。
【０００６】
【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、本発明に係る超々高層建物の制振方法は、風荷重及び地震荷重に対して曲げ振動が卓越する高さ５００ｍ乃至１０００ｍの超々高層建物の制振方法であって、超々高層建物の主要架構を超大型組柱１と超大型組梁２によるメガストラクチャーで構成し、前記超大型組梁２の各ブレース材３に沿ってダンパー４を設置したことを特徴とする。
【０００７】
【作用】図４は地上に高さが６００ｍの超々高層建物を構成する３０層の主要架構モデルについて、風荷重を模擬した静的な水平荷重を、上流側には地上３０層まで１３８．２トン、３１層には６９．１トンを加え、下流側には地上３０層まで６９．１トン、３１層には３４．６トンを加えた外力分布を示し、図５Ａ，Ｂは応答結果（静解析結果）を層変位量と部材変形量で示している。層間変形の解析に当たっては、曲げ変形が全体変形に占める割合を確認するために曲げ変形を拘束した解析も行った。その結果は図５Ａに示したとおりで、図中の●印は曲げ変形を拘束しない場合の層変位量であり、○印は曲げ変形を拘束した場合の層変位量である。この結果を見ると、超々高層建物の場合、曲げ変形が全体変形に占める割合は約８０％とかなり大きな値であることが理解される。
【０００８】次に、図５Ｂは、超々高層建物の各階層における柱材とブレース材の材軸方向の最大変形量を示している。○印は柱材の変形量、●印はブレース材の変形量を示している。変形最大値の発生部位を、図４の架構図中に示した。その結果によれば、材軸方向の変形量は柱材（○印）よりもブレース材（●印）の方が一般的に大きく、その中でも超大型組梁（メガトラス梁）を構成するブレース材は他層（従架構）のブレース材と比較して３倍乃至４倍の変形量を示す。従って、ダンパーを配置するべき部位は、柱材よりもブレース材が適切であり、ブレース材の中でも超大型組梁を構成するブレース材が格別適切であることが理解される。
【０００９】そこで、上述の結果を参考にして、図２Ａ〜Ｄに示した４種類の時刻歴応答解析用の架構モデルを用意した。図２Ａに示すモデル０は、ダンパーが一切使用されていない基本モデルである。図２Ｂに示すモデル１は、■、■、■、■通りの柱材に沿って全層に垂直な向きにダンパー４を設置した構成であり、ダンパー総数は１２０個になった。図２Ｃに示すモデル２は、■−■間、■−■間、■−■間、■−■間の全層のブレース材に沿ってダンパー４を斜めに配置した構成であり、ダンパー総数はやはり１２０個になった。従って、このモデル２の場合は、当然超大型組梁２のブレース材３にもダンパー４が配置されている。図２Ｄに示すモデル３は、第９層、第１６層、第２３層及び第３０層の超大型組梁２を構成するブレース材３にのみ限って、各ブレース材に沿ってダンパー４を斜めに設置した構成であり、ダンパー総数は３２個であった。各モデルとも、ダンパー４の減衰性能は一律の値に設定した（１０００トン・ｓ／cm）。
【００１０】上記の４種類のモデル０、１、２、３について実施した風の時刻歴応答解析の結果（風速６０ｍ／ｓ時の動解析結果）を図３に示した。図中の○印はモデル０のもの、□印はモデル１のもの、●印はモデル２のもの、■印はモデル３の結果を示す。図３の応答解析の結果を見ると、モデル０はともかくとして、モデル１〜３の中では、モデル３の制振効果が最も高い。要するに、超大型組梁２のブレース材３にのみダンパー４を設置する方法によれば、他のモデルの１／４程度の少数のダンパーで、他のモデルより以上に優れた制振効果が得られる。そして、ダンパーを設置する手間も大いに省けることになる。
【００１１】
【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。図１は地上の高さが６００ｍの超々高層建物の地上部分の主要架構概要を示している。高さ２０ｍを１単位とする３０層の主要架構は超大型組柱１と超大型組梁２とによるメガストラクチャーで構成され、第９層、第１６層、第２３層、及び第３０層がそれぞれ超大型組梁（メガトラス梁）２を構成している。ちなみに主要架構の周期は、１次１２．４秒、２次３．９秒、３次２．０秒である。
【００１２】上記超々高層建物の第９層、第１６層、第２３層、及び第３０層を構成する超大型組梁（メガトラス梁）２の各ブレース材３に沿って、図２Ｄに例示したようにダンパー４が設置されている。ダンパー４の種類、形式などは、所定の性能を発揮するかぎり、特に限定する理由がない。粘性体（弾性体）ダンパー、摩擦ダンパー等々の区別無く、一般的なダンパーを使用することが出来る。
【００１３】上記構成の超々高層建物の架構モデルについて実施した風の時刻歴応答解析の結果（制振効果）は、既に述べたように、図３中に■印で示した通りである。
【００１４】
【本発明が奏する効果】本発明に係る超々高層建物の制振方法によれば、風荷重及び地震荷重に対して曲げ振動が卓越する高さ５００ｍ乃至１０００ｍの超々高層建物の制振を、極めて少数の、且つ既往の一般的なダンパーを通常態様に使用して、従って、従来一般の技術により少ない工数で経済的に行うことが出来、超々高層建物を構造的に実現することに寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】超々高層建物の主要架構を示した立面図である。
【図２】Ａ〜Ｄは制振効果を確認する架構モデル図である。
【図３】上記架構モデルの風の時刻歴応答解析の結果を示す。
【図４】超々高層建物の主要架構に風荷重を模擬した静的な水平荷重を加えた外力分布図を示している。
【図５】Ａ，Ｂは図４の外力の応答結果を示している。
【符号の説明】
１超大型組柱
２超大型組梁
３ブレース材
４ダンパー

【特許請求の範囲】
【請求項１】風荷重及び地震荷重に対して曲げ振動が卓越する高さ５００ｍ乃至１０００ｍの超々高層建物の制振方法であって、超々高層建物の主要架構を超大型組柱と超大型組梁によるメガストラクチャーで構成し、前記超大型組梁の各ブレース材に沿ってダンパーを設置したことを特徴とする、超々高層建物の制振方法。

【図２】