(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大空間と該大空間の周囲に格子状に配置された中空構造部材とを有する構造物の制震構造において、
前記中空構造部材が交差するノード部の内部にチューンドマスダンパを内蔵させたことを特徴とする、大空間を有する構造物の制震構造。
【請求項２】
前記中空構造部材が前記大空間を上部から覆う屋根の骨組みであることを特徴とする請求項１に記載の大空間を有する構造物の制震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大空間を有する構造物の振動を抑止するための制震構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大空間を有する構造物の例としては、野球場や、サッカーや陸上競技用トラックを有する競技場などがある。これらの大空間を有する構造物は、その性格上、大空間の内部に柱などを設置できない。このため、ドーム状の野球場などではドーム状の屋根の支持スパンが非常に大きくなることになる。同様に、競技場などでは観客席の上部に大型の屋根が設置され、この大型の屋根が片持ち状の構造とされることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような大スパンのドーム状の屋根や片持ち状の大型屋根構造などは、風や地震などによる振動に対して不利であることは良く知られている。上述したドーム屋根や片持ち状の大型屋根のみならず、大空間を有する構造物においては大空間の周囲に（水平方向のみならず垂直方向にも）スパンの大きな構造が構築されるため、風や地震などによる振動に対して不利な構造部分を有することとなる。このような状況下、大空間を有する構造物における制震をもっと効果的に行いたいという要望があった。
【０００４】
本発明の目的は、大空間を有する構造物において、振動制御を効果的に行うことのできる制震構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、大空間と、この大空間の周囲に格子状に配置された中空構造部材とを有する構造物の制震を行うもので、中空構造部材が交差するノード部の内部にチューンドマスダンパを内蔵させたことを特徴としている。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、中空構造部材が大空間を上部から覆う屋根の骨組みであることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態を適用する大空間を有する構造物（大型ドーム構造）の模式図である。図２は、制震機構を組み込んだドーム構造体のノード部（節点）の側面図である。
【０００８】
図１に示されるように、本実施形態の制震構造が組み込まれる大型ドーム１は、中空丸形鋼管（中空構造部材）２を格子状に構築したものを基本骨格構造として有している。そして、その基本骨格構造の中央部は隆起された形になり、ドーム状の形態が構築される。なお、図示されないが、このドーム１の上部に膜が張られ、このドーム１自体が野球場の上部に屋根として設置される。
【０００９】
このドーム１は、上述した基本骨格構造の周囲だけで支持され、基本骨格構造の中央部分が下方から支持されることはない。基本骨格構造を構成する中空丸形鋼管（中空構造部材）２には、主として、基本骨格構造の節点（ノード）部分に配される交差した形状の鋼管（図２参照：以下、この交差した形状の鋼管をノード部３と言うこととする）と、各ノード部３同士を連結する僅かに湾曲した鋼管との二種類がある。後者の鋼管は、ドーム１の形状に合わせて僅かに湾曲している。なお、図２に示されるノード部３の内部には、後述する制震機構が組み込まれているが、すべてのノード部３に制震機構が必ず組み込まれているということではない。
【００１０】
交差した鋼管（ノード部３）と僅かに湾曲した棒状の鋼管の各端部にはそれぞれフランジ３ａが形成されており、このフランジ３ａ同士がボルト・ナットなどで締結される。本実施形態のドーム１は、野球場の屋根として使用されるものであり、各鋼管の直径は２ｍ程度のものである。
【００１１】
そして、上述した格子状の中空鋼管の任意の場所には、図２に示されるなマス-バネ系からなるパッシブな制震機構が内蔵されている。本実施形態においては、制震機構はノード部３の内部に組み込まれているが、棒状の中空鋼管の内部に組み込まれてもよい。制震機構を組み込むに際しては、基本骨格構造をあらかじめ構造解析して効果的に制震を行える位置及び数をあらかじめ決定する。また、各制震機構の固有振動数も決定する。
【００１２】
制震機構は、チューンドマスダンパ（ＴＭＤ）であり、重り４とバネ５とからなる。チューンドマスダンパとは、マス-バネ系からなる構造を有しており、このマス-バネ系の固有振動数が設置される構造物の固有振動数と同調（チューン）されているものである。このようなチューンドマスダンパを設置することによって、構造物の振動エネルギーを吸収して構造物の揺れを低減させることができる。
【００１３】
重り４には、複数のバネ５の一端が取り付けられており、各バネ５の他端はノード部３となる鋼管の内面に取り付けられている。これより、重り４はノード部３の内部に浮いた状態となっている。なお、このマス-バネ系に用いるバネとしては、積層ゴムなどのゴム部材を用いてもよいし、金属スプリングなどを用いても良く、マス-バネ系のバネとして機能し得るようなものであれば、どのようなものでも構わない。
【００１４】
また、最終的に構造物が組み上げられた後に実地で振動解析を行い、その結果に基づいて、各制震機構（チューンドマスダンパ）のチューニングを再度調整する。この場合は、該当部分のノード部３を一旦取り外し、再チューニングの後、取り付け直すこともある。本実施形態の制震構造によれば、大空間を有す構造物においても効果的に振動制御を行うことができる。また、チューンドマスダンパは中空構造部材の内部に組み込まれるため、外観上目に触れることはなく、意匠上からも非常に優れたものとなる。
【００１５】
さらに、チューンドマスダンパは中空構造部材の内部に組み込まれているので、太陽光や風雨などに長期的に曝されることによる性能変化などを生じさせる危険性が非常に少ない。また、劣化も抑止できるので耐久性上からも有利である。
【００１６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態は野球場のドーム屋根に本発明の制震構造を適用したものであるが、本発明は他の構造物に対しても適用し得る。例えば、競技場などの片持ち状の大型屋根に適用してもよい。この場合は、屋根を支える柱を中空の構造部材とし、この内部にチューンドマスダンパを組み込むなどすればよい。
【００１７】
あるいは、ビル内部にアトリウムなどの大きな吹き抜け空間を形成させるような場合に大空間の天井部や側壁部や床部に配設された中空構造部材内に本発明の制震構造を適用してもよい。あるいは、トラスによって大スパンの骨格構造を構築する場合などにトラスを構成する中空構造部材内に本発明の制震構造を適用してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、チューンドマスダンパによる制震効果を効果的に得ることができるため、優れた振動制御を行うことができる。また、チューンドマスダンパは、中空構造部材内に配設されるために外部から目に触れることはなく、意匠上からも非常に有利である。また、チューンドマスダンパの設置も複数箇所に分散して行うことも可能であり、制震制御の効果を確実に得ることができるような調整を行いやすい。さらに、中空構造部材中にチューンドマスダンパを設置することによって、二次元だけの平面内での振動に対して対応するのではなく、振動に対して三次元的に対応することが容易となる。
【００１９】
さらに、本発明の制震構造によれば、その制震効果によって上述した中空構造材の肉厚を薄くすることも可能になる。このため、本発明の制震構造は、原材料の削減にも寄与すると共に、構造材の軽量化による施工性向上、ひいては、工期短縮にも寄与するものとなる。
【００２０】
なお、上述した競技場や野球場などの大型の屋根の場合は、競技場などの内部で渦巻いた風などが下から吹き上げるなどして、振動上不利な状況となることが多く、本発明による制震効果は非常に有効である。これらの構造物では、その性格上、必然的の屋根のスパンが大きくなる、あるいは、大型屋根を片持ちで支持することになるので、本発明による制震効果は非常に有効である。
【００２１】
また、屋根部分の重量を軽減することにもなるため、下部構造物への負担も軽減（下部構造物の小断面化も可能）できるという利点もある。さらに、大空間の屋根部からはスピーカなどの吊り物が設置される場合が多いが、このような大空間の屋根部に本発明を適用すれば、制震制御上に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制震構造を適用する構造物（大型ドーム構造）の模式図である。
【図２】図１に示すドーム構造体の制震機構を組み込んだノード部（節点）の側面図である。
【符号の説明】
１…ドーム（構造物）、２…中空丸形鋼管（中空構造部材）、３…ノード部、４…（チューンドマスダンパの）重り、５…（チューンドマスダンパの）バネ。
【図１】
0004749599.tif 000002
【図２】
0004749599.tif 000003