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清水建設/超高層ビル向け屋上設置型制震装置開発/2通りの揺れ低減、長周期対策に

 清水建設は28日、複雑な揺れが生じる超高層ビルの長周期地震動対策として、屋上設置型の制震装置を開発したと発表した。建物の動きと反対方向に重りが動くことにより、建物の揺れを低減させるチューンドマスダンパー(TMD)で、制震装置の動きを、装置に内蔵する別の制震装置で制御することにより、1台の制震装置で周期が異なる2通りの揺れを抑制できる。超高層ビル新築工事への導入が決まっているという。
 開発した「シミズ・スイングマスダンパー(SMD)」は、4本脚のテーブルのような形で、テーブルの面板が鋼製またはコンクリート製の重り、4本脚がそれぞれ2段構成の積層ゴムとなる。装置の中には、積層ゴムを連結する鉄骨フレーム、フレーム間に連結された内蔵型制震装置、重りの揺れを減衰させるオイルダンパーが組み込まれる。
 内蔵型制震装置は、同社とカヤバシステムマシナリー(東京都港区、廣門茂喜社長)、日本精工が共同開発した「ダイナミックスクリュー」を転用した。超高層ビルの揺れを回転運動に変換して制振効果を発揮する装置で、2012年に実用化されて以降、新築・改修合わせて14件に導入されている。
 この装置は、特定の方向に対する積層ゴムの変形を抑制しながらSMDの周期を長くする。この仕組みにより、1台でも周期が異なる2通りの揺れを抑制できるようになる。
 開発に当たっては、30トンの重りを搭載したSMDの縮小モデルを製作して技術研究所の大型振動台で振動実験を実施。さらに、既存の超高層ビルの構造データを模した30階建て、長辺・短辺方向の固有周期がそれぞれ3秒と3・5秒のモデルにSMDを適用したシミュレーションも行った。400トンの重りを搭載したSMD3台を設置した結果、南海トラフ地震の模擬地震動に対して、最大で長辺方向の揺れを52%、短辺方向の揺れを43%低減できたという。
 今後、国土交通省の方針に基づく南海トラフ地震への対応に加え、相模トラフ地震に備えた対応を含めると、長周期地震動対策を施す超高層ビルの新築・改修工事が増加するとみており、SMDとダイナミックスクリューを武器に受注獲得を目指す。
 超高層ビルは、平面形状が正方形に近いと方向を問わずほぼ一定の固有周期で揺れるとされる。一方、長方形は1棟のビルでも、長辺方向と短辺方向とで周期が異なる2通りの揺れが生じる。異なる周期の揺れを効果的に吸収するためには、それぞれの周期に合わせた制震装置を各方向に設置することが望まれるが、屋上に充分なスペースを確保することは難しく、装置の小型化や軽量化が求められている。

(日刊建設工業新聞様より引用)