お暇な時にご回答ください。
西新宿などの超高層ビルは地震に強くする為「柔構造」としているそうですが、柔らかくするためにどのような工夫がされているのでしょうか?
又、柔らかいと地震に強いという理由を簡単に説明してください。

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A 回答 (3件)

某ゼネコン構造設計のJIMIです。



先ず、柔構造が地震に強い理由について説明します。
建物には固有周期(建物が一回揺れて戻ってくるまでの時間)というものがあって建物によって一定の周期となっています。固有周期は概ね高さに比例し、H(m)の高さの鉄骨造建物の場合0.03H(sec)くらいになります。
これに対し地震の卓越周期(最も揺れの強い成分の周期)は概ね1秒前後といわれています。この地震の周期と建物の固有周期が一致してしまうと、共振現象が起こり、地震時に建物に大きな慣性力が働くことになります。中高層の建物で固有周期が1秒前後の建物はこの大きな慣性力に対して設計しなければなりません。共振現象を避ける為には地震の卓越周期と建物の固有周期をずらさなければなりませんが、固有周期が3秒以上であれば共振が起こらず、建物上階ではほとんど揺れず、また慣性力も大きく減らすことが出来ます。
建築物の柔構造といった場合、このように固有周期が3秒以上の建物のことを言います。

次に、柔らかくする工夫です。
超高層の場合、特に有りません。と言うのは前述のように固有周期は0.03H(sec)くらいなので、新宿の超高層ビルなどのようにH=100m以上の場合おのずと周期は3秒以上となります。このくらいの高さになると、普通に作っても柔らかくなりすぎて、台風などの強い風が吹いたときにグネグネと曲がって折れてしまうかもしれません。むしろ、堅くする工夫をしています。三井ビルだったか住友ビルか忘れましたが建物の側面にブレース(バッテン状の部材)を入れている超高層ビルがありますが、あれはブレースを入れることで柔らかすぎないちょうど良い堅さになるようにしているのです。

deagleさんとmyeyesonlyさんの回答の補足です。中高層建物で固有周期が1秒前後となる建物は、柔らかくするために土台と建物の間にバネ(免震装置)をいれることで固有周期を3秒に伸ばすということをします。
また、超高層などで周期が3秒程度でも、屋上などに振り子をいれて、慣性力を打ち消す方向に動かしてあげると、さらに慣性力を減らすことが出来、風に対する変形などにも有効に働かすことが出来ます。
ダンパーを建物に設置すると言う方法は、固有周期を調整する為ではなく減衰を大きくする為のものです。建物を板バネにたとえると、減衰のない板バネ(普通の建物)は、バネの頂部を指ではじくと固有周期で振り子のように振れつづけますが、減衰のあるバネ(ダンパー設置の建物)は揺れつづけずに一回振れただけで止まってしまうかもしれません。揺れのエネルギーがダンパーの摩擦の熱エネルギーに変換された為で、このような建物もあまり揺れないため慣性力が小さくなるのです。

専門分野に関する質問はめったに来ないので思わず力が入ってしまいましたが(^^;不明な点は補足してください。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。
柔らかくするのは共振を避ける意味があったのですか。
非常に勉強になりました。

お礼日時:2001/02/20 20:00

deagle さんに一つだけ補足します。


最近は、鉄骨のつなぎ目をがっしり固定してしまわないで、ある程度動くようにしておき、強力なバネやダンパーで支えたり、梁材を伸縮可能な構造にして、やはりバネやダンパーで支えて変形がある程度可能なようにして振動を吸収するという技術も使われてるそうです。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
勉強になりました。

お礼日時:2001/02/20 19:58

 柔らかい物は地震に強い、というのはこれは地震研究の前提条件です。



 一般に「硬い=頑丈」というイメージがありますが、実を言うとこれは間違いなのです。
 柔らかい物質とはすなわち、「少しくらい力がかかっても柔軟にその力を吸収/分散できる」ということです。硬い物質はこの能力がないので、ちょっとした力で簡単に破壊されてしまいます。

 具体的には、土台をスプリングにして地面がゆれても建物がゆれないようにしたり、屋上に振り子を入れてそれに揺れを吸収させたりしています。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。
勉強になりました。

お礼日時:2001/02/20 19:57

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通常、高層ビルというカテゴリだと、6階以上の建築物を高層建築物と呼ぶ事が多いですが、これは高層建築法(?)(:普通、国土交通省の法令に定義されています)属していますが、だいたい高さにすると、消防法では31mを超えるものは高層建築物としています。
でも、建築基準法では上限60m以下までが高層建築物で、それ以上は超高層建築物になります。
(おもしろいですね)

建築物の施工時の計画案によって考え方が違いますが、普通の方法としては、ビルやマンションなどの高層の建築物では、水道管からの圧力では高層階まで水圧が足りない為、いったん途中の階に、受水槽を作成して、その受水槽に水を貯め、これを揚水ポンプで屋上にある高架水槽に汲み上げてから各階に給水するのが、最近の通常の方法です。

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参考URL:http://www.jwwa.or.jp/

こんにちわ。
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お礼ありがとうございます。
室外機が複数台で一系統のビル用マルチパッケージは、主要メーカーが発売しています。
通常は、室外機の最大容量は、20HP(冷房能力で56kW)程度なので、それより大きい容量を1系統にしたい場合は、複数台を組み合わせる事になります。
ビル管理技術者の場合は、事務所ビルでも延床面積は5,000㎡程度を想定しているはずです。
この場合は、熱源容量は、1250kW(355USRT)程度となります。
ビル用マルチパッケージの場合は、最大の室外機の冷房能力が56kWですから、1250÷56≒23台が必要になります。
各階500㎡の10階建てとすれば、各階2.3台→20HP×2台+10HP×1台となります。
これは、3系統としてもかまわないし、組み合わせて50HP1系統とする事も可能です。
この場合は、室外機は3台あるので、1台が壊れても、残り2台分の能力は確保できます。(最大能力は壊れた室外機分減りますが、運転できないわけではないです)
これを、ターボ冷凍機355USRT一台としていたら、全館の冷房が出来なくなります。
空冷チラーの場合は、最近はモジュールチラーと言う、小容量を組み合わせる形式が出来たので、ビル用マルチパッケージと同様、35USRT×10台という構成にすれば、1台が壊れても、残り9台分の運転は可能になります。(1台分の能力が減るので、全体の能力は90%になりますが、運転出来ない状態にはなりません)

お礼ありがとうございます。
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