JP6391359B2 - 制震構造塔状構造物の制震性能検証試験方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の構造体の間に減衰器を備えた複合型塔状構造物の制震性能を試験する制震性能検証試験方法に関する。

従来、少なくとも１本の塔と、塔を支える支持構造物とを有する塔状構造物の制震性能を試験する制震性能検証試験方法としては、建物を起振機等により強制加振し、特定位置に設置したセンサーで建物の応答を計測して動特性を評価する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００２−２２８５４０号公報

複合型塔状構造物には、制震構造を有する制震構造複合塔状構造物がある。制震構造複合塔状構造物は、例えば、構造体と構造体との間に減衰器等の振動を減衰させる機構を備えている。減衰器等を含む制震構造は、大地震時の揺れの抑制を目的として複合塔状構造物に設置される。

ここで、制震構造複合塔状構造物は、振動を減衰する機構を備えている。このため、制震構造複合塔状構造物の制震性能を、従来のように起振機等により動的荷重を加えて建物の制震性能検証を行う振動試験するためには、減衰器を作動させるために非常に大きな加振能力の起振機が必要となる。大型起振機には、重錘を往復運動させる慣性加振装置が多い。また、１Ｈｚ未満の低振動数構造物の場合、大ストロークで大きな重錘をコントロールする必要があるため、起振機には大容量の動力源を要する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の構造体の間に減衰器を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験を小さな動力源で簡便に行うことができる方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の制震性能検証試験方法は、第１構造体と、第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に直接または間接的に減衰器と、を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験方法であって、前記複合型塔状構造物に前記減衰器が装着された状態で、静的荷重付与装置を用いて、前記第１構造体と前記第２構造体の間に強制荷重を加え、前記第１構造体と前記第２構造体に相対変位を与え、前記第１構造体と前記第２構造体との間の距離を変化させる第１の工程と、前記第１の工程で前記第１構造体と前記第２構造体とに与えられた前記静的荷重付与装置による荷重を除去する第２の工程と、前記第２の工程で荷重が除去された前記第１構造体と前記第２構造体の自由振動波形を計測する第３の工程と、を含む。

本発明によれば、第１構造体と第２構造体の間に減衰器等を備えた制震構造の塔状構造物において、静的荷重付与装置により振動を誘起し、制震性能（減衰定数）を検証することができる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、第１構造体と、第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に直接または間接的に減衰器と、を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験方法であって、前記減衰器装着時に、静的荷重付与装置を用いて、第１構造体と第２構造体の間に強制荷重を加え、前記減衰器に相対変位を与え、前記第１構造体と前記第２構造体との間の距離を変化させる第１の工程と、前記第１の工程で前記第１構造体と前記第２構造体とに与えられた前記静的荷重付与装置による荷重を除去する第２の工程と、前記第２の工程で荷重が除去された前記第１構造体と前記第２構造体の自由振動波形を計測する第３の工程と、を含み、前記減衰器を取り外した状態で、前記静的荷重付与装置を用いて、前記第１構造体と前記第２構造体に強制荷重を加え、前記第１構造体と前記第２構造体に前記減衰器装着時と同程度の相対変位を与え、前記第１構造体と前記第２構造体との間の距離を変化させる第４の工程と、前記第４の工程で前記第１構造体と前記第２構造体とに与えられた前記静的荷重付与装置による荷重を除去する第５の工程と、前記第５の工程で荷重が除去された前記第１構造体と前記第２構造体の自由振動波形を計測する第６の工程と、を含む。

本発明によれば、第１構造体第２構造体の間に減衰器等を備えた制震構造の塔状構造物において、静的荷重付与装置により振動を誘起し、第１構造体と第２構造体の自由振動波形を計測することが可能になる。計測された自由振動波形より対応する振動モードの減衰定数（含む振動数）を求め、さらに減衰器装着時と減衰器取り外し時の減衰定数を比較することで、制震性能（減衰器による増加減衰定数）を検証することができる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記第２の工程は、前記静的荷重付与装置の先端部に装着したかませ物を除去することで、前記静的荷重付与装置による荷重を除去する。また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記第２の工程及び前記第５の工程の少なくとも一方は、前記静的荷重付与装置の先端部に装着したかませ物を除去することで前記静的荷重付与装置による荷重を除去する。これにより、静的荷重付与装置による荷重の瞬間的な除去を簡便に行うことができる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記かませ物の長さを前記静的荷重付与装置で与える相対変位量以上の長さとすることを特徴とする。これにより、より確実に自由振動を起こすことができる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記第１または第４の工程において、前記静的荷重付与装置とテンション材を用いて前記第１構造体と前記第２構造体を接近させる方向に変位を与え、前記第２または第５の工程において、前記テンション材を切断させることで前記静的荷重付与装置による荷重を除去することを特徴とする。これにより、本発明の制震性能検証試験をより簡便に行うことができる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記静的荷重付与装置による荷重のＯＮあるいはＯＦＦを電動ポンプで行うことを特徴とする。これにより、本発明の制震性能検証試験をさらにより簡便に行うことできる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記静的荷重付与装置は前記複合型塔状構造物の頂部付近に位置することを特徴とする。これにより、塔状構造物の下方に静的荷重付与装置を設置した場合に比べ、静的荷重付与装置により大きな揺れを起こすことができる。

また、本発明の制震性能検証試験方法は、前記自由振動波形は、前記第１構造体の頂部、前記第２構造体の頂部、前記第１構造体側の前記減衰器との接続部、及び、前記第２構造体側の前記減衰器との接続部の少なくとも４点に設置された複数の振動センサーで検出することが好ましい。これにより、第１構造体と第２構造体の自由振動波形をより確実に計測することができる。

本発明の制震性能検証試験方法は、複数の構造体の間に減衰器を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験を小さな動力源で簡便に行うことができる。

図１は、減衰器を備えた制震構造の塔状構造物の概略構成の一例を示す立面図である。 図２は、図１に示す搭状構造物の頂部付近における減衰器取付階の概略構成の一例を示す平面図である。 図３は、図２に示す減衰器取付階における減衰器（オイルダンパー）の概要図である。 図４は、図１に示す搭状構造物を対象とした制震性能検証試験方法に用いる試験装置ユニットの概略構成の一例を示す立面図である。 図５は、図１に示す搭状構造物の頂部付近における静的荷重付与装置取付階の概略構成の一例を示す平面図である。 図６は、図５に示す静的荷重付与装置取付階における静的荷重付与装置（油圧ジャッキ）の概要図である。 図７は、本実施形態に係る制震性能検証試験方法の各工程を示すフローチャートである。 図８は、制震性能検証試験方法の工程の一部を示す説明図である。 図９は、比較例の制震性能検証試験を行う場合の、減衰器を備えた制震構造の塔状構造物の概略構成の一例を示す立面図である。 図１０は、図９に示す搭状構造物の頂部付近における起振機の設置状況の一例を示す平面図である。 図１１は、図１に示す搭状構造物の頂部付近における静的荷重付与装置取付階の概略構成の他の例を示す平面図である。 図１２は、図１に示す搭状構造物の頂部付近における静的荷重付与装置取付階の概略構成の変形例を示す平面図である。 図１３は、減衰器装着時の第１構造体と第２構造体の自由振動変位波形を示すグラフである。 図１４は、減衰器取り外し時の第１構造体と第２構造体の自由振動変位波形を示すグラフである。 図１５Ａは、図１４に示す自由振動波形のバンドパスフィルター処理した同位相成分の加速度波形を示すグラフである。 図１５Ｂは、バンドパスフィルター処理した逆位相成分の加速度波形を示すグラフである。

本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、減衰器を備えた制震構造の塔状構造物の概略構成の一例を示す立面図である。図２は、図１に示す搭状構造物の頂部付近における減衰器取付階の概略構成の一例を示す平面図である。図３は、図２に示す減衰器取付階における減衰器（オイルダンパー）の概要図である。

制震構造の塔状構造物１は、本実施形態の制震性能検証試験の対象となる構造物である。塔状構造物１は、被支持構造体２と、被支持構造体２を支持する支持構造体３と、減衰ユニット２０と、を備える。

図１に示す被支持構造体２は、筒身（増設筒身）２ａと筒身（既設筒身）２ｂとを有する。筒身２ａと筒身２ｂは、どちらも円筒形状である。筒身２ａ、２ｂは、支持構造体３によって支持される煙突筒身や排気筒等である。筒身２ａは、図２に示すように４本の片持ち梁１２が張り出している。各片持ち梁１２は、筒身２ａの円周方向に沿って９０°の間隔をあけて均等に張り出している。片持ち梁１２は、筒身２ａの円周の接線に直交する方向に延びる向きで配置されている。また、片持ち梁１２は、先端に筒身側金物１３が配置されている。なお、筒身２ｂは、後述する支持構造物３に締結機構や溶接により固定されている。

支持構造体３は、例えば鉄塔構造体であり、被支持構造体２の周りを取り囲むように設置される。図１に示す支持構造体３は、４本の柱材１１ａと、柱材１１ａ間に所定の間隔で水平に架け渡された水平材１１ｂと、水平材１１ｂ間に斜めに架け渡された斜材１１ｃと、を有するトラス型の鉄塔である。支持構造体３は、図２に示すように、被支持構造体２の周囲に補強材１１ｄが配置されている。補強材１１ｄは、水平材１１ｂと同一平面で、かつ水平材１１ｂに囲われる領域に配置されている。補強材１１ｄは、水平材１１ｂと同一平面において、水平材１１ｂに対して、略４５度傾いた角度で筒身２ａ、２ｂの周囲に配置されている。補強材１１ｄの端部は、水平材１１ｄまたは交差する補強材１１ｄに固定されている。支持構造体３は、図２及び図３に示すように補強材１１ｄの筒身２ａに対面する位置に配置され、かつ、筒身側金物１３と対面する位置に鉄塔側金物１４が配置されている。また支持構造体３は、補強材１１ｄの筒身２ｂと対面する位置の一部が筒身２ｂと接し、締結機構や溶接により連結されている。これにより、支持構造体３は、筒身２ｂを固定している。

本実施形態の減衰ユニット２０は、４つの減衰器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを有する。４つの減衰器２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、配置位置が異なるのみで同様の構造である。以下、配置に関係のない点について説明する場合、減衰器２１として説明する。５減衰器２１は、各片持ち梁１２と支持構造体３との間、より具体的には、筒身側金物１３と鉄塔側金物１４との間に配置されている。減衰器２１は、筒身側金物１３を介して片持ち梁１２と連結され、鉄塔側金物１４を介して支持構造体３と連結されることで、片持ち梁１２と支持構造体３との両方によって連結される。つまり塔状構造物１は、筒身２ａが４つの減衰器２１を介して支持構造体３に支持されている。減衰器２１は、オイルダンパーである。ここで、オイルダンパーとは、所定の方向に加わる力を液体の移動により減衰させる機構であり、例えば、シリンダー内に封入されたオイル等の液体中でピストンを移動させ、ピストンに設けられたオリフィスを通してオイルを流動させることによって流体減衰を発揮させる。

なお、本実施形態の減衰ユニット２０は、４つの減衰器２１ａ〜２１ｄを配置した構成としたが、減衰器２１の配置数はこれに限定されるものではなく、適宜変更することができる。

次に、上記構成を有する制震構造の塔状構造物１の作用について説明する。本実施形態の制震構造の塔状構造物１は、地震が発生すると振動する。この時、被支持構造体２と支持構造体３と、より具体的には、筒身２ａと支持構造体３とは、固有周期や振動モードなどの振動特性が異なるため、異なる挙動で振動する。このように、筒身２ａと支持構造体３とが異なる挙動で振動すると、筒身２ａと支持構造体３とが振動する方向（振動方向）が長手方向となる向きに配置された減衰器２１を固定する筒身側金物１３と鉄塔側金物１４との距離が変化する。減衰器２１は、筒身側金物１３と鉄塔側金物１４との距離または当該方向の力が一定以上の速度で変化すると力を打ち消す方向の力を発生させる。つまり、被支持構造体２と支持構造体３との間に設置した減衰器２１が作動する。減衰器２１が作動すると、振動エネルギーが熱エネルギー等に変換されて吸収されるため、被支持構造体２と支持構造体３の両者の揺れを抑制する。なお、減衰器２１は、速度のない力また速度が一定より低い速度で変化する力、つまり静的な力が作用した場合、その力を打ち消す力が小さくまたは無視できる状態となり、その力に応じて、伸縮する。

次に、図４から図６を用いて、図１に示す塔状構造物を対象とする制震性能試験方法に用いる試験装置ユニットについて説明する。図４は、図１に示す搭状構造物を対象とした制震性能検証試験方法に用いる試験装置ユニットの概略構成の一例を示す立面図である。図５は、図４に示す搭状構造物の頂部付近における静的荷重付与装置取付階の概略構成の一例を示す平面図である。図６は、図５に示す静的荷重付与装置取付階における静的荷重付与装置（油圧ジャッキ）の概要図である。

試験装置ユニット１００は、静的荷重付与装置４（以下、油圧ジャッキ４とする）４と、自由振動波形を計測するための振動センサー３５ａ，３５ｂ，４５，４５ｂ，５５ａ，５５ｂと、計測した自由振動波形を集約する制御装置６と、を有する。

油圧ジャッキ４は、搭状構造物の頂部付近において、筒身２ａと筒身２ｂとの間に設置され、油圧ジャッキ４の長手方向に水平な強制荷重を筒身２ａと筒身２ｂに加え、筒身２ａと筒身２ｂとを離間させる方向に変形させる。油圧ジャッキ４は、強制荷重を徐々に加えることで、減衰器２１による力の減衰効果を小さくすることができる。

ここで、本実施形態の油圧ジャッキ４は、可動部の先端部と筒身２ｂとの間にかませ物６１が配置されている。かませ物６１は、剛体であり、油圧ジャッキ４で押されても実質的に変形しない物体である。試験装置ユニット１００は、油圧ジャッキ４と筒身２ｂとの間に配置されたかませ物６１を、油圧ジャッキ４と筒身２ｂとの間から外すことで、油圧ジャッキ４が筒身２ａと筒身２ｂに加えている荷重を除去することができる。これにより、試験装置ユニット１００は、油圧ジャッキ４が筒身２ａと筒身２ｂに与えられた油圧ジャッキ４による荷重の瞬間的な除去を簡便に行うことができる。

油圧ジャッキ４は、筒身２ａと筒身２ｂとを離間させる方向に変形させ、その後、かませ物６１を除去すること等により、付与している荷重を除去することで、図５に示す加振方向（図５の左下から右上）に振動を誘起することができる。油圧ジャッキ４は、搭状構造物の頂部付近に配置することで、塔状構造物の下方に油圧ジャッキ４を設置した場合に比べ、小さな力でより大きく変形させることができる。これにより、小さな力で大きな揺れを起こすことができる。

また、試験装置ユニット１００は、油圧ジャッキ４の動作を電動ポンプ６２で制御している。これにより、電動ポンプ６２によって、油圧ジャッキ４が筒身２ａと筒身２ｂに加える荷重のＯＮあるいはＯＦＦを制御することができる。このようにすることで、作業員への負荷が少なく、本発明の制震性能検証試験を簡便に行うことできる。

振動センサー３５ａ，３５ｂ，４５，４５ｂ，５５ａ，５５ｂとは、設置された位置の移動を計測する計測素子である。振動センサー３５ａ，３５ｂ，４５，４５ｂ，５５ａ，５５ｂとは、移動の状態を計測した結果に基づいて、自由振動波形を計測することができる。なお、演算処理は、振動センサー３５ａ，３５ｂ，４５，４５ｂ，５５ａ，５５ｂで行ってもよいし、制御装置６で行ってもよい。

振動センサー３５ａは、筒身側金物１３に設置されている。振動センサー３５ｂは、鉄塔側金物１４に設置されている。振動センサー４５ａは、被支持構造体２の筒身２ａの頂部付近に設置されている。振動センサー４５ｂは、支持構造体３の頂部付近に設置されている。振動センサー５５ａは、筒身２ａの頂部に配置されている。振動センサー５５ｂは、支持構造体３の頂部に配置されている。

制御装置６は、静的荷重付与装置４と振動センサー５に接続されたＰＣ等であり、演算装置と、記憶装置と、を含む。また、制御装置６は、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスやモニタ等の出力デバイスを備えていてもよい。制御装置６は、静的荷重付与装置４の動作制御が可能であるとともに、振動センサーによる自由振動波形の測定結果を収集し、適宜解析を行い、制震性能を検証する。

以下、図７を用いて、図５に示す静的荷重付与装置取付階の概略構成の場合について説明する。図７は、本実施形態に係る制震性能検証試験方法の各工程を示すフローチャートである。本実施形態に係る制震性能検証試験方法は、第１構造体と第２構造体の間に減衰器等を備えた制震構造の塔状構造物において、図７に示す工程で振動を誘起し、その振動を計測することで制震性能を検証する。本実施形態では、筒身２ａが第１構造体となり、筒身２ｂ及び支持構造体３が第２構造体となる。

具体的には、まず、第１構造体と第２構造体の間に静的荷重付与装置を設置する（ステップＳ１０）。第１構造体と第２構造体に静的荷重付与装置で強制荷重を加えて（ステップＳ１２）、第１構造体と第２構造体に相対変位を与え（ステップＳ１４）、第１構造体と第２構造体との間の距離を変化させる（ステップＳ１６）。ここまでを第１の工程とする。次に、第１構造体と第２構造体とに与えられた静的荷重付与装置による荷重を除去する（ステップＳ１８）。これを第２の工程とする。さらに、第１構造体と第２構造体に取り付けた複数の振動センサーで自由振動波形を計測する（ステップＳ２０）。これを第３の工程とする。以上、第１から第３の工程により、起振機等を用いる代わりに静的荷重付与装置を用いて、第１構造体と第２構造体の自由振動波形を計測することが可能になる。その後、計測した自由振動波形より対応する振動モードの減衰定数（含む振動数）を求める（ステップＳ２２）。さらに、複数の条件下で求められた減衰定数を比較することで制震性能を検証する（ステップＳ２４）。

ここで、本実施形態の制震性能検証試験は、複数の条件として、減衰器２１を設置した状態で図７のステップＳ１０からステップＳ２２の処理を行い、減衰器２１を取り外した状態で図７のステップＳ１０からステップＳ２２の処理を行い、両者の制震性能を比較する処理を行うことが好ましい。これにより、減衰器２１を設置することで得ることができる制震性能を評価することができる。

図８は、制震性能検証試験方法の工程の一部を示す説明図である。具体的には、図８は、油圧ジャッキ４による処理の工程を示す。以下、図８を用いて、上述したステップＳ１２からステップＳ１８の処理をより詳細に説明する。まず、筒身２ａと筒身２ｂの間に油圧ジャッキ４が設置され、筒身２ａと筒身２ｂに油圧ジャッキ４で強制荷重が加えられている（ステップＳ１００）。なお、図８に示す例では、かませ物６１が用いられている。そして、筒身２ａと筒身２ｂは相対変位を与えられ、破線で示す荷重が加えられる以前の位置から、実線で示す荷重が加えられた後の位置まで変形している（ステップＳ１２０）。なお、図８に示す例では、筒身２ａと筒身２ｂの相対変位量をそれぞれ４０ｍｍ程度、１０ｍｍ程度としている。次に、除荷時に油圧ジャッキ４の可動部の先端部と筒身２ｂとの間に配置されたかませ物６１を除去することで、油圧ジャッキ４による荷重の瞬間的な除去を行うことができる（ステップＳ１４０）。その結果、油圧ジャッキ４と筒身２ｂとの間に配置されたかませ物６１を、油圧ジャッキ４と筒身２ｂとの間から外すことで、油圧ジャッキ４と、筒身２ａ及び筒身２ｂの間には隙間が生じ、筒身２ａと筒身２ｂはそれぞれ自由振動する（ステップＳ１６０）。

以上のように、制震性能検証試験方法は、第１構造体と、これを水平方向に支持する第２構造体の間に減衰器等を備えた制震構造の塔状構造物において、静的荷重付与装置（本実施形態では油圧ジャッキ４）により振動を誘起し、第１構造体と第２構造体の自由振動波形を計測する。さらに、計測された自由振動波形より対応する振動モードの減衰定数（含む振動数）を求め、制震性能（減衰定数）を検証する。さらに減衰器装着時と減衰器取り外し時の減衰定数を比較することで、制震性能（減衰器による増加減衰定数）を検証する。

このように、本実施形態の制震性能検証試験方法は、静的荷重付与装置で第１構造体と第２構造体との相対位置を変化させることで、減衰器２１によって打ち消される力を小さくすることができ、小さい力でより大きく変形させ、大きく自由振動させることができる。したがって、複数の構造体の間に減衰器を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験を小さな動力源で簡便に行うことができる

次に、上記工程を有する制震性能検証試験方法の作用・効果について説明するために、本発明の比較例として、起振機を用いて制震性能検証を行う振動試験を考える。図９は、比較例の制震性能検証試験を行う場合の、減衰器を備えた制震構造の塔状構造物の概略構成の一例を示す立面図である。図１０は、図９に示す搭状構造物の頂部付近における起振機の設置状況の一例を示す平面図である。

本実施形態と同様の複数の構造体間に減衰器等を備えた制震構造の塔状構造物を対象として起振機を使用する場合、図９及び図１０に示すように、塔状構造物の頂部付近に起振機１５１ａ，１５１ｂを設置して制震性能検証を行う振動試験が考えられる。この場合、減衰器を作動させるために非常に大きな加振能力の起振機が必要となる。起振機は、塔状構造物の下方に設置した場合に比べ、頂部に設置した場合が大きな揺れを起こすことができるが、頂部に設置するには揚重設備や設置スペース、さらには支持するための強度を要する。大型起振機には重錘を往復運動させる慣性加振装置が多い。また、１Ｈｚ未満の低振動数構造物の場合、大ストロークで大きな重錘をコントロールする必要がある。そのため、起振機には大容量の動力源を要する。また振動数が０．５Ｈｚ以下（高さ２００ｍ以上）の塔状構造物が対象になると、起振機を設置することが非常に困難になる。

これに対して、本実施形態の制震性能検証試験は、油圧ジャッキで静的な荷重を付与して、相対変位を発生させるため、振動を発生させる原動機を小さくすることができる。また、設置位置の制約も小さい。つまり、油圧ジャッキは、起振機に比べて小型軽量であるため、試験機材の減少や軽量化が可能になる。さらに、大型起振機が不要になるので、大容量の動力源も不要となる。これにより、簡単に設置することができ、特に起振機を設置することが困難である高さ２００ｍ以上の制震構造の塔状構造物１の制震性能検証も好適に行うことができる。

試験装置ユニット１００は、複数の振動センサーを設置することで、第１構造体と第２構造体の自由振動波形をより確実に計測することができる。具体的には、振動センサー４５ａ、４５ｂを、減衰器２１が連結している筒身側金物１３と鉄塔側金物１４に設置することで、減衰器２１を介して接続している第１構造物と第２構造物の振動を好適に計測することができる。また、振動センサー４５ａ、４５ｂを、それぞれ筒身２ａと支持構造物３の頂部付近に配置することで、塔状構造物の下方に比べ、より大きな揺れが発生する塔状構造物の頂部付近での振動を計測することができ、第１構造体となる筒身２ａと第２構造体となる筒身２ｂ及び支持構造物３の自由振動波形をより確実に計測することができる。また、振動センサー４５ａ、４５ｂを、頂部付近に配置することで、筒身２ａと支持構造物３の頂部に配置することで、計測する揺れをより大きく計測することができ、第１構造体となる筒身２ａと第２構造体となる筒身２ｂ及び支持構造物３の自由振動波形をより確実に計測することができる。なお、振動センサーの数及び配置はこれに限定されるものではなく、適宜変更することができる。振動センサーは、第１構造体の頂部、第２構造体の頂部、第１構造体側の減衰器との連結部、及び、第２構造体側の減衰器との連結部の少なくとも４点に設置された複数の振動センサーで計測を行うことが好ましい。

ここで、かませ物６１は、長さ（油圧ジャッキ４の可動部が移動する方向の長さ）を油圧ジャッキ４で与える相対変位量と同等以上とすることが好ましく、同等とすることがより好ましい。このようにかませ物６１は、長さを所定以上の長さとすることで、かませ物６１を油圧ジャッキ４と筒身２ｂとの間から外した場合に油圧ジャッキ４と筒身２ｂとの間に生じる隙間を、第１構造体と第２構造体の自由振動の最大振幅と同等以上とすることができる。したがって、より確実に自由振動を起こすことができる。

（第２の実施形態）
ここで、第１の実施形態は、油圧ジャッキ４を筒身２ａと筒身２ｂとの間に配置したがこれに限定されない。以下、第２の実施形態として、油圧ジャッキ４を配置する位置の他の例について説明する。図１１は、図４に示す搭状構造物の頂部付近における静的荷重付与装置取付階の概略構成の他の例を示す平面図である。油圧ジャッキ４は、搭状構造物の頂部付近において、筒身２ａと支持構造体３との間に設置されている。油圧ジャッキ４は、長手方向に水平な強制荷重を筒身２ａと支持構造体３とを離間させる方向に付与する。これにより、油圧ジャッキ４は、筒身２ａと支持構造体３とを離間させる方向に変形させることができる。これにより、図１１に示す加振方向（図１１の左上から右下）に振動を誘起することができる。このように、減衰器２１を介して接続されている筒身２ａと支持構造体３との間に油圧ジャッキ４を配置して、筒身２ａ（第１構造体）と支持構造体３（第２構造体）に相対変位を発生させることでも、制震性能を評価することができる。また、第２の実施形態のように、第１の実施形態と異なる方向に相対変位を発生させることで、異なる方向における制震性能を評価することができる。

ここで、油圧ジャッキ４を設置する位置は、上記実施形態にも限定されず、減衰器を介して直接または間接的に連結された第１構造体と第２構造体との、制震性能を評価する対象の方向の相対位置を変動させることができればよい。

（第３の実施形態）
ここで、筒身２ａと減衰器を介して連結している構造物との相対位置は、両者を離す方向に移動させることにも限定されない。以下、第３の実施形態として、筒身２ａと筒身２ｂとを近づける方向に移動させる例について説明する。図１２は、図４に示す搭状構造物の頂部付近における静的荷重付与装置取付階の概略構成の変形例を示す平面図である。図１２に示される例では、筒身２ａと筒身２ｂとがテンション材１０１で括られる。テンション材１０１は、鉄線等の伸びにくい線材である。油圧ジャッキ４は、搭状構造物の頂部付近において、テンション材１０１で囲われる領域の内側に配置され、支持構造体３に固定されている。油圧ジャッキ４は、水平な強制荷重を付与し、テンション材１０１で形成されている輪を外側に付勢することで、筒身２ａと筒身２ｂとを接近させる方向（矢印１３０の方向）に変形させることができる。また、本実施形態では、テンション材１０１を切断することで、荷重を除去する。

このように、テンション材を用いることで、テンション材１０１を切断するだけで荷重を除去することができる。なお、本実施形態では、油圧ジャッキ４を用いて、テンション材１０１を変形させたが、筒身２ａと筒身２ｂを括るテンション材１０１を巻き取り機等で巻き取り、テンション材１０１で形成される輪を小さくすることで、筒身２ａと筒身２ｂとを接近させる方向（矢印１３０の方向）に変形させてもよい。

以下、本発明による作用・効果の一例として、減衰器装着時の実施例の数値シミュレーション解析結果を図１３に示す。第１構造体と第２構造体は、油圧ジャッキ４の押し力で離れる方向に変形し、除荷されると、本来は第１構造体と第２構造体が逆方向に振動する逆位相モードが誘起される。しかし減衰器２１があるため、逆位相モードは、大きな減衰が付加されてすぐに消滅し、同位相モードが残る。地震時の揺れで問題になるのは、減衰が付加されにくい同位相の振動モードになるため、減衰器２１による減衰付加を期待している振動モードの自由振動波形を計測することができる。

減衰器を取り外した状態の数値シミュレーション解析結果を図１４に示す。第１構造体と第２構造体は、減衰器装着時と同様に油圧ジャッキの押し力で離れる方向に変形するが、除荷されると、逆位相と同位相の振動モード、さらには高次の振動モードが混在した自由振動波形を呈する。

ここで、第１構造体と第２構造体加速度波形の周波数分析結果に基づき、自由振動波形のバンドパスフィルター処理を行った波形例を図１５Ａ、図１５Ｂに示す。バンドパスフィルター処理を行うことで、同位相の振動成分と逆位相の振動成分が分離され、振動モード毎の自由振動波形を検出することができる。

この実施例のように、減衰器装着時の自由振動波形と、減衰器を外した時の自由振動波形より対応する振動モードの減衰定数（含む振動数）を求め、両者を比較することで制震性能を検証することができる。また、自由振動の計測結果に基づいて同位相成分、逆位相成分の両方を解析できることがわかる。これにより、制震性能（減衰器による増加減衰定数）を検証することができる。

また、本実施形態では、制震構造の塔状構造物１は、被支持構造体２と、被支持構造体２を支持する支持構造体３とを備えており、被支持構造体２は煙突筒身や排気筒等、支持構造体３は鉄塔や鋼製外筒等としたが、必ずしも制震構造の塔状構造物は被支持構造体２支持構造体３とを備える必要はなく、複数の建造物等の間に減衰器等が配置されていればよい。また、本実施形態のように被支持構造体２が複数ある場合、被支持構造体が第１構造体と第２構造体に分かれる場合もある。つまり被支持構造体と支持構造体は相対的な関係であり、減衰器を介して直接または間接的に繋がっている一方が第１構造体となり他方が第２構造体となる。

また、本実施形態では、被支持構造体２は２つの筒身からなり、どちらも円筒形状をなしているとしたが、筒身は１つでもよく、その形状も必ずしも円筒形状でなくてもよい。このように、制震構造の複合型塔状構造物を構成する構造物の数及び配置は本実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

また、本実施形態では、支持構造体３を複数の鉄骨を組み合わせた鉄塔構造物としたが、これに限定されない。支持構造体３は、被支持構造体２を支持できればよく、被支持構造体２の周囲を囲う鋼製外筒としてもよいし、被支持構造体２に並列に配置された塔状の構造物であってもよい。また、支持構造体３が外筒の場合、例えば外筒の内壁に所定の間隔をあけて減衰器２１を配置すればよい。

また、本実施形態では、減衰器２１として、速度に比例する力に対向できるオイルダンパーを用いたが、速度のべき乗に力が比例するダンパーを用いてもよい。また、粘性系ダンパーとしては、オイルダンパーの他に、粘性ダンパーや粘弾性ダンパー等を用いてもよい。また、所定荷重に達すると荷重・変形特性が変化する鋼材ダンパー、鉛ダンパー等の履歴系ダンパー又は摩擦系ダンパー等を用いてもよく、その特性が設計的に信頼できるものであれば、これらを減衰器２１として用いてもよい。

また、本実施形態では、被支持構造体２が支持構造体３の頂部付近において減衰器２１とを介して支持構造体３に連結されている構成としたが、必ずしも支持構造体３の頂部付近である必要はなく、支持構造体３において頂部付近よりも下方位置に減衰器２１を配置し、この減衰器２１とを介して被支持構造体２を支持構造体３に連結してもよい。本実施形態では、被支持構造体２を支持構造体３の頂部付近のみで支持した構成としたが、支持構造体３の複数箇所に同様にして減衰器２１を配置し、複数箇所で被支持構造体２を支持してもよい。

以上、本実施形態及びその変形例について説明したが、前述した内容により本実施形態及びその変形例が限定されるものではない。また、前述した本実施形態及びその変形例の構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本実施形態及びその変形例の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更を行うことができる。

１ 搭状構造物
２ 被支持構造体
２ａ 筒身（増設筒身）
２ｂ 筒身（既設筒身）
３ 支持構造体
４ 静的荷重付与装置（油圧ジャッキ）
５ 振動計測器（振動センサー）
６ 制御装置
１１ａ 柱材
１１ｂ 水平材
１１ｃ 斜材
１１ｄ 補強材
１２ 片持ち梁
１３ 筒身側金物
１４ 鉄塔側金物
２０ 減衰ユニット
２１、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 減衰器
３５ａ，３５ｂ、４５ａ，４５ｂ、５５ａ，５５ｂ 振動センサー
６１ かませ物
６２ 電動ポンプ
１００ 試験装置ユニット
１０１ テンション材
１０５ａ，１０５ｂ 振動センサー
１３０ 矢印
１５１ 起振機
１５１ａ，１５１ｂ 起振機

Claims (10)

1. 第１構造体と、第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に直接または間接的に取り付けられた減衰器と、を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験方法であって、
   前記複合型塔状構造物に前記減衰器が装着された状態で、静的荷重付与装置を用いて、前記第１構造体と前記第２構造体の間に強制荷重を加え、前記第１構造体と前記第２構造体に相対変位を与え、前記第１構造体と前記第２構造体との間の距離を変化させる第１の工程と、
   前記第１の工程で前記第１構造体と前記第２構造体とに与えられた前記静的荷重付与装置による荷重を除去する第２の工程と、
   前記第２の工程で荷重が除去された前記第１構造体と前記第２構造体の自由振動波形を計測する第３の工程と、
   を含むことを特徴とする制震性能検証試験方法。
2. 第１構造体と、第２構造体と、前記第１構造体と前記第２構造体との間に直接または間接的に取り付けられた減衰器と、を備えた複合型塔状構造物の制震性能検証試験方法であって、
   前記減衰器装着時に、静的荷重付与装置を用いて、第１構造体と第２構造体の間に強制荷重を加え、前記減衰器に相対変位を与え、前記第１構造体と前記第２構造体との間の距離を変化させる第１の工程と、
   前記第１の工程で前記第１構造体と前記第２構造体とに与えられた前記静的荷重付与装置による荷重を除去する第２の工程と、
   前記第２の工程で荷重が除去された前記第１構造体と前記第２構造体の自由振動波形を計測する第３の工程と、を含み、
   前記減衰器を取り外した状態で、前記静的荷重付与装置を用いて、前記第１構造体と前記第２構造体に強制荷重を加え、前記第１構造体と前記第２構造体に前記減衰器装着時と同程度の相対変位を与え、前記第１構造体と前記第２構造体との間の距離を変化させる第４の工程と、
   前記第４の工程で前記第１構造体と前記第２構造体とに与えられた前記静的荷重付与装置による荷重を除去する第５の工程と、
   前記第５の工程で荷重が除去された前記第１構造体と前記第２構造体の自由振動波形を計測する第６の工程と、
   を含むことを特徴とする制震性能検証試験方法。
3. 前記第２の工程は、前記静的荷重付与装置の先端部に装着したかませ物を除去することで、前記静的荷重付与装置による荷重を除去することを特徴とする請求項１に記載の制震性能検証試験方法。
4. 前記第２の工程及び前記第５の工程の少なくとも一方は、前記静的荷重付与装置の先端部に装着したかませ物を除去することで前記静的荷重付与装置による荷重を除去することを特徴とする請求項２に記載の制震性能検証試験方法。
5. 前記かませ物は、前記相対変位に平行な方向の長さが前記静的荷重付与装置で与える相対変位量以上の長さとすることを特徴とする請求項３または４に記載の制震性能検証試験方法。
6. 前記第１の工程において、前記静的荷重付与装置とテンション材を用いて前記第１構造体と前記第２構造体を接近させる方向に変位を与え、
   前記第２の工程において、前記テンション材を切断させることで前記静的荷重付与装置による荷重を除去することを特徴とする請求項１に記載の制震性能検証試験方法。
7. 前記第１の工程及び前記第４の工程は、前記静的荷重付与装置とテンション材を用いて前記第１構造体と前記第２構造体を接近させる方向に変位を与え、
   前記第２の工程及び前記第５の工程は、前記テンション材を切断させることで前記静的荷重付与装置による荷重を除去することを特徴とする請求項２に記載の制震性能検証試験方法。
8. 前記静的荷重付与装置による荷重のＯＮあるいはＯＦＦを電動ポンプで行うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の制震性能検証試験方法。
9. 前記静的荷重付与装置を前記複合型塔状構造物の頂部付近に位置することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の制震性能検証試験方法。
10. 前記自由振動波形は、前記第１構造体の頂部、前記第２構造体の頂部、前記第１構造体側の前記減衰器との接続部、及び、前記第２構造体側の前記減衰器との接続部の少なくとも４点に設置された複数の振動センサーで検出することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の制震性能検証試験方法。

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