1800噸平衡錘使超高層建筑長周期晃動減半

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日本鹿島公司與三井不動產公司合作，開發出了一種減振技術。通過在超高層建筑的屋頂上設置帶巨大平衡錘的鐘擺式裝置，可使長周期地震動等晃動的幅度減半。目前該技術已達到實用水平。將在三井不動產運營的東京都新宿區新宿三井大廈上首次採用（圖1）。

在屋頂設置超大型減振裝置。實際上，各個架子的外圍都有外罩。工期為2013年8月中旬到2015年4月。

兩公司將在55層高的大廈屋頂上，安裝合計重量為1800噸、相當於整棟建筑重量約3％的平衡錘。通過搭建6組鋼結構架子，分別用長8米的鋼制繩索吊起300噸的平衡錘（圖2）。平衡錘的最大擺幅約為2米，可朝任意方向自由擺動。平衡錘的周圍安裝有油液緩沖器，當發生超出設計范圍的地震時，可以使平衡錘平穩減速，防止造成過大的變形和損壞。

新宿三井大廈的固有周期為5.4∼5.7秒左右。繩索的長度根據固有周期倒算來決定。工程總投資金額約為50億日元。

在現有建筑物上採用該技術，基本上無需加強建筑物的結構。通過在屋頂和架子之間新設橫梁，平衡錘的荷重就可直接傳遞給大廈的芯柱。

晃動持續時間減至6分之1

以往也有類似的技術，就是在超高層建筑的屋頂上安裝一個50噸左右的平衡錘，使其與建筑物的晃動方向呈反向擺動，從而抵御強風晃動等。

但卻沒有技術可讓吸收長周期地震動及直下型地震動等巨大能量所需的巨大平衡錘能夠大幅度、安全地擺動。

因此，鹿島等利用高度限制方面還有一定富余的樓頂，設計出一種可用繩索吊起的鐘擺式平衡錘。並組合使用了可追蹤大變形的特殊油液緩沖器。如果改變平衡錘的數量和吊起長度，則可用於多種高度及形狀的建筑。

三井不動產稱，在東日本大地震的長周期地震動中，新宿三井大廈水平方向單側幅度最大1米的晃動持續了2分鐘。通過採取此次的對策，擺幅最大可縮小至40厘米，持續時間可縮短至20秒左右。

兩公司最初討論了在建筑外周的窗邊設置油液緩沖器來減振的方法。但這樣會減小租戶房間的有效實用面積，施工也會產生影響，並且會影響景觀等，因此最終放棄了這一想法。通過在屋頂設置平衡錘，即使隻在5∼10層的低層核心位置周圍設置油液緩沖器，也可獲得減振效果。（作者：瀨川滋，日經能源環境網 供稿）