(57)【要約】建築物の動的振動減衰システムは、建築物のファサード、もしくはスラブ、または仕切り壁の中に配置されたハウジングに挿入される減衰ユニットを備える。減衰ユニットは、建築物が振動するときにファサードもしくはスラブまたは仕切り壁に平行な揺動面上で対向する方向に水平に摺動する揺動マス（２）と、揺動マス（２）の運動によって生成されるエネルギーを吸収する水平バネ（３）と、揺動マス（２）の運動を減衰させるダンパ（４）とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さが１００ｍを超える建築物のための動的振動減衰システムであって、前記建築物の１つまたは複数のファサードの中に、もしくは１つまたは複数のスラブの中に、または１つまたは複数の仕切り壁の中に、またはそれらの組合せの中に配置されたそれぞれのハウジングに挿入されるように適合された複数の減衰ユニットを備え、前記複数の減衰ユニットのそれぞれは、前記建築物が振動するときに、建築物ファサードもしくは建築物スラブまたは仕切り壁のいずれかに平行なそれぞれの揺動面上で対向する方向に水平に移動するように適合された揺動マス（２）と、前記揺動マス（２）の運動によって生成されるエネルギーを吸収するために前記揺動マス（２）に固定された１つまたは複数の水平バネ（３）と、前記揺動マス（２）に固定され、前記揺動マス（２）の運動を減衰させることができる１つまたは複数のダンパ（４）と、を備える、動的振動減衰システム。
【請求項２】
前記揺動マスの前記水平バネ（３）および前記ダンパ（４）は、それらの作用線が前記それぞれの揺動面に平行になるように配置され、フレーム（１）に対する前記揺動マスの２つの対向する方向に水平に相対的にシフトすることを可能にする摺動ガイド（５）が設けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記複数の減衰ユニットは、鋼製フレーム（１）を備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記減衰ユニットの前記ハウジングは、前記ファサードのスパンドレル領域内に配置される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記揺動マスの底部は、前記摺動ガイド（５）上を摺動可能なローラベアリング（５０１）によって支持される、請求項５に記載のシステム。
【請求項６】
前記スラブは、浮き床を備え、前記揺動マスは、前記浮き床の下に水平に配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記揺動マス（２）の重量が、７５〜３００ｋｇの範囲に、好ましくは１００〜２５０ｋｇの範囲に含まれる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記揺動マス（２）は、鋼製またはコンクリートブロック製である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
各揺動マス（２）には、重量の付加を可能にするための凹部が設けられる、請求項１〜８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記水平バネ（３）は、前記減衰ユニットの両側に固定されたプレストレス・エラストマー・ショックコードである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記複数の減衰ユニットのうちの１つを収容するようにそれぞれ適合された複数のハウジングが配置されたファサードもしくはスラブまたは仕切り壁を有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の動的振動減衰装置を備える建築物。
【請求項１２】
１階当たりハウジング数が５０を超え、階の数が２５を超える、請求項５に記載の建築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を動的に減衰するためのシステムの分野に関し、特に建築物での適用に関する。
【背景技術】
【０００２】
当分野で公知のように、同調マスダンパ（ＴＭＤ）が、参照符号１００で図１に概略的に示されており、その動的スキームは図２に示されている。ＴＭＤは、建築物のように、全体マスシステムの共振周波数で関連するエネルギー容量を有する力によって励起される構造マスの振動を低減する有効な解決策である。ＴＭＤは、正確な剛性を有する二次マスから構成され、振動する一次システムの臨界共振周波数にＴＭＤ固有振動数を同調させる。このようにして、一次固有振動数で二自由度を有する全体マスシステムの周波数応答は、構造減衰の有効ソースに匹敵する効果によって、分離された振動する一次システム応答に対して低減される。しかしながら、実際には、この効果は、振動する一次システムとは逆位相で振動する二次マスの慣性作用によって生じる。ＴＭＤの最も重要な用途の一つは、高層建築物の風誘起振動を減衰させるためのものである。特に、ＴＭＤは、毎週または毎月の風下での加速度の大きなピークと、非常に長い再現期間による快適性の問題の解決に効果的である。世界中のいくつかの建築物は、建築物の頂部に数百トンの重さを有するマスを備えており、建築物の加速度を最大で６０％減少させている。このシステムの主な欠点は、その寸法が大きなために、建築物の頂部の大部分を占めていることである。というのも、建築物の頂部は、一般に、商業的に非常に価値があり、購入者にとって有益な空間だからである。
【０００３】
もう一つの欠点は、減衰システムの目標周波数がわずかに外れた場合、そのシステムを較正することが、性能の悪化を防ぐために重要になることである。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、本発明の主な目的は、必要とする資本投資が少なく、より持続可能なマス分布を有し、占有スペースが少ない、高層建築物用の振動減衰システムを提供することである。これらおよび他の目的は、高さが１００ｍを超える建築物のための動的振動減衰システムによって達成され、請求項１によれば、前記動的振動減衰システムは、前記建築物の１つまたは複数のファサードの中に、もしくは１つまたは複数のスラブの中に、または１つまたは複数の仕切り壁の中に、またはそれらの組合せの中に配置されたそれぞれのハウジングに挿入されるように適合された複数の減衰ユニットを備え、前記複数の減衰ユニットのそれぞれは、前記建築物が振動するときに、建築物のファサードもしくは建築物のスラブまたは仕切り壁のいずれかに平行なそれぞれの揺動面上で対向する方向に水平に移動するように適合された揺動マスと、前記揺動マスの運動によって生成されるエネルギーを吸収するために前記揺動マスに固定された１つまたは複数の水平バネと、前記揺動マスに固定され、前記揺動マスの運動を減衰させることができる１つまたは複数のダンパと、を備える。
【０００５】
したがって、本発明による解決策では、建築物のファサードの上、もしくはそのスラブであって、非常に有利には浮き床を備えるスラブの中、または仕切り壁の中、あるいはそれらの組合せの中から選択された位置に、分配された多数の小さな揺動マスを使用する。これは、建築物の頂部の内側に配置された１つか２つの非常に限られた数の振動吸収マスを使用することで、図１に示すように、フラットまたはペントハウスを作るのに役立つ貴重なスペースを奪うことに代わるものである。揺動マスがファサードユニットの中に配置される場合、それらは、好ましくは、建築物の上部階に配置され、建築物の全ファサード表面の約1／３を占める。揺動マスが浮き床の中に配置される場合、それらは、好ましくは、浮き床の下に水平に配置される。
【０００６】
このようにして、揺動マスの合計に対応する全体二次マスは、妨害力が加えられたときに、高層建築物の加速度の大幅な減少を実現するのに十分である。最も有望な構成の一つでは、各ファサードユニットにおける各揺動マスの重量は、７５〜約２７０ｋｇ、あるいは、さらに３００ｋｇまでの範囲で構成され、建築物重量の約０．１〜０．２％に等しい動的振動減衰ダンパシステムの累積マスを有するようになっている。各減衰ユニットは、バネと、ダンパと、揺動マスとを備え、有利なことに、それぞれのファサードユニットのスパンドレル領域に、通常はファサードの不透明領域である場所に収容される。ファサードとは、通常、建築物の外部に面する側と、建築物の垂直方向周壁の建築物の内部に面する側との両方であると理解される。また、減衰ユニットは、窓専用のファサード領域に完全に一体化されてもよく、したがって、揺動マスが特定の設計を有する場合、建築物に独特の美的外観を与えることに寄与し、あるいは、揺動マスは、設計選択に応じて、建築物のスパンドレル領域と見える領域とに部分的に分配されてもよい。
【０００７】
ファサード一体型動的振動減衰システムのポテンシャルは特定の用途に強く依存するので、したがって、建築物設計が定義された後に適切に較正されるべきである。
【０００８】
既存の建築物について行われた感度分析によれば、建設コストおよび追加の利用可能な賃貸面積からの収入も考慮に入れると、本発明によるファサード一体型動的振動減衰システムが、既知のＴＭＤシステムよりも有利であり得ることを示している。その理由は、既知の技術のＴＭＤに勝る動的振動減衰システムの利点は、最上部の３つ〜４つの階に対応する建築物の価値の高い賃貸面積が無駄にならないことである。
【０００９】
しかしながら、同調マスダンパの効果を生み出すのに十分な総マスを得るためには、効率の低い低層階も使用しなければならず、形状係数が小さいために、効率が損なわれる（すなわち、建築物の頂部におけるモーダル変位に対する建築物の任意の高さにおけるモーダル変位の比の二乗として計算される刺激係数）。建築物の頂部よりも下の階レベルでは、形状関数が１より小さく、階レベルが下がるにつれて、なお小さくなる。一方、建築物の頂部における位置では、建築物の変位が頂部で最大であるために、常に形状係数１を有する。
【００１０】
請求される本発明の範囲を逸脱することなく、揺動マスは、建築物の中に一体化され、それらを収容するのに適した他のパーツ内に配置することができる。
【００１１】
本発明のさらなる態様および利点は、添付の図面を参照して、以下の好ましい実施形態の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】現状技術の建築物のための減衰システムのスキームを示す。
【図２】図１の動的減衰システムの概略動的図を示す。
【図３ａ】ファサードの中に配置された本発明の動的振動減衰システムの詳細の概略正面図を示す。
【図３ｂ】建築物のスラブの中に配置された本発明の動的振動減衰システムの詳細の概略断面図を示す。
【図３ｃ】仕切り壁の内側に配置された本発明の動的振動減衰システムの詳細の概略軸測図を示す。
【図４】本発明の動的振動減衰システムに属する減衰ユニットの概略正面図を示す。
【図５】本発明の動的振動減衰システムに属する減衰ユニットの概略縦断面図を示す。
【図６】本発明の動的振動減衰システムに属する減衰ユニットを備えた建築物のファサードユニットのスパンドレル領域の横断面を示す。
【図７】Ａ、Ｂ、Ｃは、本発明の動的振動減衰システムに属する減衰ユニットの３つの変形例を示す。
【図８】本発明の動的振動減衰システムの計算に使用される建築物の階のスキームを示す。
【図９】計算に用いた分布風力と風圧の時間履歴の例のグラフと、採用した快適性基準を表すチャートを示す。
【図１０】Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、減衰システムを有さない高層建築物と、比較計算に使用される減衰システムを有する様々な高層建築物のスキームを示す。
【図１１】図１０の建築物における既知のＴＭＤに対する加速度減少率とマス比との関係を表すグラフを示す。
【図１２】図１０の建築物における本発明の動的振動減衰システムの加速度減少率とファサードユニットマスとの関係を表すグラフを示す。
【図１３】本発明による動的振動減衰システムと既知のＴＭＤの加速度減少率の比較に関するグラフを示す。
【図１４】目標とする加速度減少が２５％である場合に、４つの異なる建築物タイプについて、既知のＴＭＤシステムおよびファサード一体化型ＭＴＭＤの推定利益と、建築物の高さとの関係を表すグラフを示す。
【図１５】目標とする加速度減少が４０％である場合に、４つの異なる建築物タイプについて、既知のＴＭＤシステムおよび本発明のファサード一体型動的システムの推定利益と、建築物の高さとの関係を表すグラフを示す。
【図１６】目標とする加速度減少が５０％である場合に、４つの異なる建築物タイプについて、既知のＴＭＤシステムおよび本発明のファサード一体型動的振動減衰システムの推定利益と、建築物の高さとの関係を表すグラフを示す。
【図１７】建築物の第一の固有振動数のみで作動する、基本建築物および本発明のファサード一体型動的振動減衰システムを備えた改良建築物について、建築物の頂部における加速度のパワースペクトル密度に関するグラフを示す。
【図１８】建築物の最初の２つの固有振動数で作動する、基本建築物（黒）および本発明のファサード一体型動的振動減衰システムを備えた改良建築物について、建築物の頂部における加速度のパワースペクトル密度に関するグラフを示す。
【図１９】本発明の動的減衰振動システムに属する減衰ユニットの正面図を示す。
【図２０】図１９の減衰ユニットの垂直面Ａ−Ａにおける断面を示す。
【図２１】図１９の減衰ユニットの垂直面Ｂ−Ｂにおける断面を示す。
【図２２】図１９の減衰ユニットの垂直面Ｃ−Ｃにおける断面を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、本発明による動的振動減衰装置の好ましい実施形態の説明を以下で読むことによって、より良く理解されるであろう。
【００１４】
図３ａおよび図４を参照すると、それぞれの減衰ユニットをそれぞれ有する４つのファサードユニット１０を有する建築物ファサードの一部が概略的に示されており、減衰ユニットは、１つのファサードユニット１０に一体化された本発明の動的振動減衰システムに属し、鋼製フレーム１と、鋼製または重コンクリートブロック製の揺動マス２と、水平バネ３と、一般に数が４つである既知のタイプの４つの横ダンパ４と、対向する２つの方向にフレームに対して揺動マス２を水平方向に相対的にシフトさせることのできる２つのレール５または摺動ガイドとを備える。
【００１５】
減衰ユニットの幅Ｌは、方立の間の距離によって決まり、各プロジェクトに依存する。減衰ユニットの高さＨは、上部トランサムと中間トランサムとの間の距離によって決まり、各プロジェクトに依存する。減衰ユニットは、好ましくは、ファサードユニットカーテン壁７の中に一体化され、好ましくは、カーテン壁の視覚的外観を乱さないようにスパンドレル領域の中に配置される。スパンドレル領域において、減衰ユニットは、例えば、スパンドレルガラス８および絶縁パネル６が設けられているときには、それらの後ろで、カーテン壁の内部部分に配置され、保守操作また微調整のために、内側から容易にアクセスできるようになっている。減衰ユニットは、有利なことに、アルミニウム板９によって内部側から覆われており、そのアルミニウム板９は、減衰装置の保守／微調整の場合に開くことができる。カーテン壁の幅Ｌは、揺動マス２の移動に対応するのに十分な大きさである。スパンドレル領域の高さＨと、絶縁ユニット８とアルミニウム板９との間のスパンドレル領域のギャップＤは、装置のマスと、揺動マス２が移動できるレールシステムを収容するのに十分である。
【００１６】
本発明の別の実施形態では、図６の水平断面に示すように、ファサードのスパンドレル領域の中に動的振動減衰システムの減衰ユニットを一体化するために、寸法は、幅Ｌが約１５００ｍｍで、深さが約７０ｍｍである。また、これらの寸法によって、ファサードの熱的および音響的絶縁性能を保持するために適切な厚さのスパンドレルパネルを設計することが可能になる。スパンドレルの高さＨに関しては、特に特定の耐火性要件に応じて、一般に７００ｍｍから１０００ｍｍ以上の範囲である。必要なメカニズムの公差および移動を行うのに必要な公差を考慮すると、約５００ｍｍ×７００ｍｍ×６０ｍｍ（幅×高さ×深さ）の体積が、揺動マス２のために利用可能でなければならない。これにより、揺動マス２を製作するために鋼材を使用する場合、動的振動減衰システムの各ユニットの最大重量は約１６０ｋｇになり、横方向の変位は約±５００ｍｍになる。しかしながら、これらの設計上の制約は、幅３０００ｍｍのダブルファサードユニットを使用することによって克服することができる。このようにして、例えば、揺動マスで利用可能な最大変位を、±５００ｍｍからそれ以上の範囲にして、一方で、ユニットの揺動マスの重量をほぼ２倍にすることができる。任意のプロジェクト用途に対する特定のニーズを満たすために、ファサード設計者によって他の調整を適用することができる場合であっても、以下の好ましい実施形態の説明では、想定されるユニット揺動マス２の最大限界は、３００ｋｇであり、より有利には２７０ｋｇである。この限界は、実際的な考慮事項と、ファサードの固定荷重が大きいために、ファサードユニットとスラブの設計に起こり得る問題に由来する。
【００１７】
図７には、揺動減衰ユニットとして使用できる異なる形状のメカニズムが示されている。それらは、回転マス、線形バネによって駆動される並進マス、ポリマーまたはエラストマーの剪断変形によって駆動される並進マスである。
【００１８】
（減衰ユニットの詳細な説明）
ここで、本発明の減衰システムの一部である減衰ユニットの特に有利な実施形態を説明する。
【００１９】
特に図１９を参照すると、マルチ同調マスダンパ（ＭＴＭＤ）システムを形成する減衰ユニットは、１０×８０ｍｍの圧延鋼板で構成される外周フレーム１を備える。外周フレームは、ファサード方立およびトランサムにネジ止めされる。下部トランサムはまた、マス自重のための追加の支持を提供する。この鋼材重量は、公称マス２５０ｋｇを形成し、図２０に示す形状の基本的な鋼製鋳造揺動マス２によって得られる。
【００２０】
図面の鋳造物の正味重量は、約２００ｋｇである。揺動重量体２の垂直断面の頂部に見える凹部を埋めることにより、重量を追加することができる。最適な重量は約２７０ｋｇであり、同調オプションに８％のメリットがある。揺動マス２は、揺動マスが摩擦を最小にして、例えば、公称摩擦係数０．００１で滑ることを可能にする２つのローラベアリング５０１によって底部で支持される。さらに、頂部にはローラベアリング５０１が設けられており、摩擦を低減し、トラック方向に対して横方向にずれた場合に、揺動マス２を横方向に案内し、ステンレス鋼製ランニングボード５０２でアルミニウムロールの中に転がる。また、ガイド５０４上の底部ガイドローラベアリング５０３は、減衰ユニットが現場へ水平に輸送され、次いで垂直に所定の位置に吊り上げられるように、輸送中に鋼製揺動マス２の重量を取るように設計されている。トラック５０５は、押出アルミニウムで作られたカムフォロアとして機能する。
【００２１】
その結果、重量は、輸送および吊り上げの間に、最初は所定の位置に固定されるように設計され、建築物の外周にパネルを最終的に設定した後、解放される。
【００２２】
剛性および減衰システムは、初期長さ約１１５０ｍｍの２つのプレストレス・ショックコード３０１によって提供される。この長さにおいて、ショックコードは、マスがその極端な変位限界まで移動した場合でさえ、ショックコードがある程度の予張力を維持することを可能にするレベルまで最初にプレストレスされ得る。こうして、コードが垂れ下がることも、引っ掛かる可能性も確実になくなる。それらの中立位置において、２つのショックコードは、揺動マス２の頂部の減衰ユニットの両側に、アルミニウムまたはナイロンの引き裂き形状のティンブル（ｔｈｉｍｂｌｅ）端部およびカラビナ端部コネクタ１１によって固定され、必要に応じて迅速に設置および交換ができるようになっている。他端は、揺動マス２の底部に固定されているが、これは、ローラガイド１２を介して中立位置長さが約１５５０ｍｍであり、永久歪みが約３５％であると仮定している。初期長さは、マスの可能な位置に沿って、コードに弛みが生じないように設計されている。いずれの方向の最大振動距離は約４００ｍｍであり、その結果、コードの最大歪みは約７０％になり、これは、コードの最大動作歪み限界である９０％よりも小さい。機構１３は、ショックコード導管およびエンドストップである。
【００２３】
この設計により、下部および上部のヒンジ付きアクセス１４、１５によって、すべてのクリティカルな構成要素、特にローラベアリングに迅速にアクセスすることができる。
【００２４】
この設計における一部の主要な構成要素は、排他的ではないが、以下の好ましい寸法を有し、以下の材料からなる。
【００２５】
ショックコード３０１は、直径が６．５ｍｍで、規格ＢＳ  ＳＰ１７０−１７１，ＢＳ３Ｆ−７０：１９９１に準拠した強力なアラミド編組エラストマー材料製で、最大伸長能力が１０５％で、７５％伸長の最大が１３０Ｎで、最小が１００Ｎである。
【００２６】
コネクタ１１は、アルミニウム製またはナイロン製の引裂き形状のティンブルであり、ダブルホイップされたカラビナ端部のコネクタである。
【００２７】
ガイド１２は、ショックコード用ナイロン製ローラガイドである。
【００２８】
ローラベアリング５０１は、直径が１９ｍｍで、Ｍ８ボルト・カムフォロア・トラックランナベアリングである。外周フレーム１は、１０×８０ｍｍの鋼板である。
【００２９】
ランニングボード５０２は、ステンレス鋼の押出アルミニウムロールである。
【００３０】
建築物のファサードのハウジングに挿入するために記載された減衰ユニットのこのような実施形態は、単に重力の異なる方向を考慮することによって、スラブまたは仕切り壁のいずれかでの使用に容易に適合され得ることが、当業者には明らかである。
【実施例】
【００３１】
（本発明のマルチ同調マスダンパ（ＭＴＭＤ）の適用例）
本発明の動的振動減衰システムを、コンクリート製構造フレームを有する５４階建て建築物で構成された適用例について計算する。建築物の正方形断面が図８に示されており、この断面は５つのベイによって形成され、各ベイは９ｍに及ぶ。各階の高さは、４ｍである。
【００３２】
建築物の柱は、１階から１８階までが１ｍ×１ｍの断面を、１９階から３６階までが０．８５×０．８５ｍの断面を、３７階から５４階までが０．７５ｍ×０．７５ｍの断面を有する。ビームは、すべて１．２ｍ×０．３ｍの断面を有し、厚さ０．３ｍのコアが断面の中央ベイにある。建築物の全構造マスは、約６２４５０トンである。
【００３３】
建築物の第二のＦＥＭモデルを作成し、最初の２つの固有振動数を０．２３Ｈｚと０．８１Ｈｚとした。構造体の減衰比は、１％と仮定した。
【００３４】
フォンカルマン・スペクトルによって生成された１０分の風圧のサンプルによって励起され、平均風速の値が２７．７ｍ／ｓで、標準偏差が３．８９ｍ／ｓである場合、建築物頂部の加速度時間履歴は、第一の固有振動数でのｒｍｓは６．８８ｍＧで、第二のピークでのｒｍｓは４．３６ｍＧで、全ｒｍｓ（全加速度応答）は９．４９ｍＧである。ＩＳＯ６８９７（Ｉｒｗｉｎ）による快適性基準は、第一の周波数におけるｒｍｓを４．８ｍＧに、第二の共振成分のｒｍｓを２．９ｍＧに制限することを推奨する。
【００３５】
補助システムの剛性および減衰に関するＴＭＤの較正のためにＤｅｎ  Ｈａｒｔｏｇの定式化を使用して、図９の風時間履歴の下で、図１０Ｃの建築物に適用すると、第一のモードにおける最上階のｒｍｓ加速度減少と、マス比との関係を、図１１に見ることができる。この結果は、世界中のＴＭＤを取り付けたいくつかの建築物の性能と一致し、建築物の構造マスの約１％（振動の第一のモードのモーダルマスの２．５％〜３％）をＴＭＤのために採用することによって、最適適用範囲が得られることを示す。
【００３６】
建築物の高さのほぼ１／３に相当する最上部の１８の階で本発明の動的振動減衰システムを適用し、１．５ｍ×４ｍのファサードモジュールを考慮すると、建築物の正方形の階の断面は、エッジの１つに垂直に吹く風を仮定した場合、各階で動的振動減衰システムの減衰ユニットのために、３０ｘ２＝６０個のファサードユニットが利用可能になり、したがって、全部で６０ｘ１８＝１０８０個のファサードユニットが利用可能になることを示している。揺動マスの重量を５０〜３００ｋｇの間で選択することにより、図１２の曲線が、第一のモードの最上階のｒｍｓ加速度減少とマス比との関係で取得できる。
【００３７】
図１３のグラフは、ＴＭＤの性能を動的振動減衰システムの性能と比較したものであり、動的振動減衰システムの第一のモードにおいて、性能損失が存在することを示している。これは、建築物の頂部にではなく、建築物の高さの最上部の１／３にマスが分布しているためである。この損失は、有効マスに関して約１．５の比で表される。
【００３８】
【表１】
2021507145.tif 000003
表１：異なるマスユニットの選択に対するユニットのバネマスダンパシステムの特性
【表２】
2021507145.tif 000004
表２：異なるマスユニットの選択に対する動的振動減衰システムの性能
表１は、Ｄｅｎ  Ｈａｒｔｏｇのアプローチによって与えられた較正に従った各ファサードユニットのバネマスダンパシステムの機械的特性と、ユニットマスのそれぞれの異なる選択を示している。表２では、動的振動減衰システムの対応する性能を、加速度ｒｍｓの減少、ユニットマスの変位および加速度および建築物に付加される等価減衰に関して示した。
【００３９】
（第一の実施形態：既設計の建築物）
既に設計された建築物に動的振動減衰システムを適用できる可能性は、例えば、設計段階で等価減衰が過大評価され、建設中に予想よりも低い実数値が見出された場合である。最終直前での調整は、ＴＭＤが想定されている場合であっても、それが建築物建設の物流および建築物の最上階のレイアウトに重大な影響を及ぼすので、膨大なコストを伴う。それとは対照的に、建築物の所有者がこの種の「最終直前の仕様」を要求した場合に、ファサード設計を作成し直しても、物流には最小限の変更しか必要としないので、物流の観点から影響は全く生じない。このため、動的振動減衰システムは、建築物の設計が既に進んだ段階で、あるいは建設が既に開始された後で生じる快適性の問題を解決するための適切な解決策である。さらに同様のシナリオは、建築物のファサード改修のシナリオであり、建築物の寿命の間に、風による快適性の問題が生じるということである。
【００４０】
さらに、動的振動減衰システムは、建築物設計チームによる建築物の設計段階でも適用できる。この場合、設計チームは、ファサード性能仕様の中に、ファサードによって建築物に追加されるべき臨界減衰の特定のパーセンテージを指定することを追加要件として要求することができる。
【００４１】
また、第二の振動モードは、提案した動的振動減衰システムによって影響を受ける可能性があるが、これは、この第二の振動モードによる過剰な加速度ピークが基本建築物の挙動で生じる場合である。例えば、図１７および図１８は、第一の振動モードのみが同調された後、あるいは最初の２つの固有振動数の両方が同調された後の加速度の異なるパワースペクトル密度を示す。第二のモード戦略を適用する最も簡単な方法は、図１０Ｄのスキームに示すように、動的振動減衰システムを高さ的に中央部の階の中に一体化することである。この応用例では、例えば、中央部の１０の階が検討され、図１７および図１８の例において、最上部１／３のファサードと同じマスの値、ファサードユニット当たり１００ｋｇが使用されている。第一のモードの振動に対して第二のモードの振動を減衰させるために、総マスが小さいことが必要なのは明らかである。その理由は、建築物応答において、第二のモードによるエネルギー含有量が小さいからである。別の証拠として、この場合、マスが、建築物頂部のマスよりも小さな値で変位することであり、設計者は、ユニットマスと階の数との最適な組み合わせを見つけて、要求される性能を実現することができる。表３は、建築物の高さの異なる領域で作動する動的振動減衰システムの第一のモードを使用することにより、例示的な建築物の第一のモードと第二のモードの両方の振動を快適限界内で制御できることを示している。
【表３】
2021507145.tif 000005
表３：建築物の単一の振動モードで作動する第一のモードの動的振動減衰システムの高性能と、最初の２つの周波数で作動する第一のモードの動的振動減衰システムの高性能との比較。
【００４２】
別の試験の結果を図１４、図１５および図１６のグラフに示す。この場合、ニューヨーク（米国）のシティコープ・ビルディング、シドニー（オーストラリア）のチフリータワー、ロンドン（英国）のワン・カナダ・スクエア、および横浜（日本）の横浜タワーのＴＭＤを備えた既存の建築物の実際のフレーム特性から開始して、４つのテストケースを分析した。それらの高さは、本発明の利益の傾向を推定するために、また異なる市場内の異なる材料、建設コストおよび賃貸価格を考慮して、範囲［１８０ｍ〜３８０ｍ］内で架空的に変化させた。一般的な結論によれば、利益がより高くなるのは、本発明の動的振動減衰システムが、約２５％〜４０％の加速度減少を実現するために適用された場合で、また建築物の高さが３００ｍを超えない場合となるようである。この結果を解釈すると、非常に高い建築物については、主に関係する階の数が増えることで、賃貸料収入が維持されるため、利益が減少するということである。例えば、１ユニット当たりのマスを７５ｋｇの減衰ユニットに規定すると、動的振動減衰システムの等価マスは、基本建築物に対して加速度を約２５％減少させるのに十分である。建築物構造の強化は、需要が高まっているのに逆に、動的振動減衰システムと組み合わせるべきである。この場合、適切な解決策は、少なくとも、ユニット当たりのマスが総重量およびサイズに関してファサードの設計制約と適合する点まで、ユニット当たりのマスを増やすことである。また、財政的可能性も考慮すると、建築物ファサードと一体化された動的振動減衰システムを完全に適用できることは、高さが１００ｍ〜３００ｍの間で構成される高層建築物に最も適している。さらに、建築物の振動をより良く推定できる場合、既存建築物にこのシステムを設置することもできるのが他の重要な利点である。
【００４３】
本発明の別の利点は、建築物の加速度のピークが高くなることが分かった場合に、ファサードの再クラッディングが、計画されているか否かにかかわらず、建築物の上に一体化できることである。
【００４４】
本発明によるファサード一体型動的振動減衰システムの別の利点は、多数の独立した揺動マスが、動的振動減衰システムに有意な冗長性を与え、特に、１つまたは複数の揺動マスが適切に作動しない場合に有用であることである。
【００４５】
さらに、本発明による動的振動減衰システムの性能は、より広範囲の周波数にわたって、より均一であり、したがって、装置の較正は、既知のＴＭＤの場合のように、最優先事項ではない。
【００４６】
それほど重要ではない利点は、減衰調整計画を建築物計画に統合することによって、追加の物流問題が引き起こされないことである。動的振動減衰システムは、設計に既に存在する構成要素であるファサードとともに実装され、したがって、設計が初期計画で複雑になることはない。
【００４７】
最小等価減衰に対する要求は、熱的および音響的快適性および絶縁に関して既に十分に確立された性能とともに、将来、高層建築物用ファサードで特定される性能の一つとなり得る。建築物設計の準備が整った後、ファサードの請負業者は、単一のメカニズムをファサードユニット内に容易に一体化することができ、後で較正を行い、剛性および減衰を調整するための製造後システムを提供する。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ）】
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【図７Ｂ）】
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【図７Ｃ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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