JPH01105878A - 建物用動吸振装置 - Google Patents

建物用動吸振装置

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JPH01105878A
JPH01105878A JP26123887A JP26123887A JPH01105878A JP H01105878 A JPH01105878 A JP H01105878A JP 26123887 A JP26123887 A JP 26123887A JP 26123887 A JP26123887 A JP 26123887A JP H01105878 A JPH01105878 A JP H01105878A
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laminated
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洋二 水津
Nobuo Masaki
信男 正木
Takashi Fujita
隆史 藤田
Hiroshi Kurabayashi
浩 倉林
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高層ビルやタワー等の柔構造建物の地震や風に
よる揺れを低減する建物用動吸振装置に関する。
〔従来の技術〕
高層ビルや各種のタワーなどの高い建築物では、震動エ
ネルギーを吸収して耐震強度を向上させるため柔構造方
式が採用されている。
しかし、この柔構造方式では、強風時や地震時で揺れる
だけではなく、常態時においても揺れが大きくなって居
住性が害される場合がある。
そこで、常態時の震動振幅を減少させて居住性を向上さ
せ瓜とともに、強風時や地震時においても建物の全体変
形を減少させうる手段として、建物にばねを介して付加
質量を取付けて副ばね系を連成させ、建物から成る主ば
ね系と前記側ばね系とで固有振動数(振動周期)が路間
じになるよう設定することにより、建物の揺れを打ち消
す振動を発生させて吸振効果を実現する動吸振装置(ダ
イナミックダンパー)を設けることが提案されている。
第16図は従来のこの種の建物用動吸振装置の構造を示
す。
第16図において、建物31上(例えばタワーの頂部)
に所定方向(Y方向)に水平に設置したレール32に沿
って移動可能な下部質量33と、該下部質量33上で所
定方向(X方向)に水平に設置したレール34に沿って
移動可能な上部質量35とを設け、各質量33.35は
Y方向およびX方向に張設されたスプリング等から成る
ばね部材で保持されている。また、各質量33.35は
それぞれ摩擦係数が小さなローラで滑動可能に支持され
ている。
こうして、建物31のY方向の振動(揺れ)に対しては
Y方向のばねと上下両方の質J]33.35で構成され
る副ばね系による動吸振効果が得られ、X方向の振動(
揺れ)に対してはX方向のばねと上部質量35から成る
副ばね系による動吸振効果が得られる2次元の建物用動
吸振装置が構成されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記従来の建物用動吸振装置では、付加質量3
3.35をローラベアリングで支持するとともにレール
32.34に沿ってガイドするので、静摩擦係数が大き
く、大きな外力(地震力、風力)にした応答できず、学
風時の揺れを抑えて居住性を向上させるのには不充分で
あった。
なお、付加質量を浮かして支持し静摩擦係数を小さくす
る方法として、磁気浮上方式あるいは油圧浮上方式等を
採用することは可能であるが、これらの浮上方式は複雑
で大がかりな装置を必要とし、経済上の問題がある。
また、上記従来の動吸振装置では、平面内での質量33
.35の運動を自由にするため、互いに直交するレール
に沿って移動する2段重ねの質量にする必要があり、装
置が大型で複雑になるという問題、並びにX方向の質量
とY方向の質量が異なった値になり、方向性のない−様
な吸振効果を得るのが難しいという問題があった。
さらに、−旦設置した後では質量やばねを変更したり調
整することが難しく、実際の揺れ(振動)に最適な吸振
効果を得る特性に設定にするのが困難であるという問題
もあった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記従来技術の問題に鑑みなされたものであり
、静摩擦力をなくして小さな外力に対しても応答可能で
あり、しかも構造が簡単で、設置後の吸振特性の調整も
容易に行いうる建物用動吸振装置を提供することを目的
とする。
本発明は、エラストマー層と補強板とを交互に積層した
構造の積層弾性体の横弾性をばねとして利用し、建物の
所定位置に該積層弾性体を介して付加質量を取付ける建
物用動吸振装置により、上記目的を達成するものである
〔実施例〕
以下第1図〜第15図を参照して本発明を具体的に説明
する。
第1図は本発明による動吸振装置を備えた建物の模式的
立面図である。
地盤1上にはタワー状の建物2が構築されており、該建
物2の最上階の室内に本発明による動吸振装置3が取付
けられている。
建物2としは、例えば、−辺が10〜25mの正方形、
長方形または菱形の断面を有し、高さが60〜150m
に達する°鉄骨構造で作られ、風圧を受ける時例えば2
秒程度の振動周期および数mの振幅で揺れるものが多い
第2図は前記動吸振装置3の正面図であり、第3図は第
2図中の線m−mに沿った断面を示す。
第2図および第3図において、動吸振装置3は積層弾性
体(積層ゴムなど)5の横弾性を利用したばねと該ばね
の上に取付けられた付加質M6で構成されている。
図示の例では、複数個(4個)の積層弾性体5の上下端
を連結する安定板7により複数段(4段)に積み重ねた
多段式積層弾性体ユニットが副振動系のばねとして利用
されている。
前記各安定板7は、それぞれ剛体の連結板であリ、地震
や風で横荷重を受けた場合に座屈を生じることなく大き
な水平変位吸収能力を発揮でき、単体の積層弾性体で支
持する場合に比べ単位面積当たりの支持荷重を増大させ
るためのものである。
なお、場合によっては、ばねとして1個の積層弾性体5
のみを使用することも可能である。
第4図は前記積層弾性体5の縦断面を示し、第5図は第
4図中の線V−Vに沿った断面を示す。
第4図および第5図に示す積層弾性体5は、ゴムその他
のエラストマー材の層11と金属板や硬質プラスチック
板などの補強板12とを交互に一体的に積層した構造を
なしており、通常、その上下端に取付孔13を有するフ
ランジプレート14が焼付けや接着等で一体的に固着さ
れている。
このような積層弾性体(積層ゴム支承体)は、縦方向に
は高いぼね定数を有し、横方向には比較的小さいばね定
数を有している。
この第4図および第5図の積層弾性体5はいわゆる中実
(ソリッド)構造になっている。
第6図はモード修正棒を有する動吸振装置3の縦断面図
であり、第7図は第6図中の線■−■に沿った断面を示
す。
第6図および第7図において、各安定板7に共通した所
定位置(図示の例では5箇所)には貫通孔41が形成さ
れ、これらの貫通孔41にはモード修正棒42が挿通さ
れている。
各モード修正棒42の下端は建物2に支点43を介して
枢着され、該モード修正棒の上端は付加質量6に掛止さ
れている。
また、各安定板70貫通孔41はモード修正棒42が隙
間をもって遊嵌するような径で形成されている。
前記モード修正棒42は、多段に積み重ねられた多段式
積層弾性体ユニットの水平方向振動モードの乱れを修正
し、制振効果が低下することを防止するためのものであ
る。
第8図は前記モード修正棒42を有しない動吸振装置3
の振動モードを模式的に示し、第9図は前記モード修正
棒42を有する動吸振装置3の振動モードを模式的に示
す。
第8図および第9図から明らかなごとく、建物2から各
安定板7を貫通して付加質M6へ至るモード修正棒42
を設けることにより、第8図のようなモードの乱れをな
くし、線型性が保持され割振効果の低下を防止しうる建
物用動吸振装置が得られる。
第10図は減衰機構付きの積層弾性体5の縦断面を示し
、第11図は第10図中の線xr−XIに沿った断面を
示す。
第10図および第11図において、複数のゴム状弾性材
のエラストマー層11と複数の金泥板または硬質プラス
チック板の補強板12とを交互に積層して一体化された
MN弾性体5は、中心部に空腔16を有する中空構造に
なっており、空腔16は上下端面にランジプレー)14
.14を焼付けまたは接着等で固着することにより密閉
されてい・る。
然して、第10図および第11図の積層弾性体5では、
フランジプレート14.14の内面すわち中空部16の
上下面には該中空部16内へ突出する突起17.17が
設けられ、密閉された中空部16内には充填材18が封
入されている。
この充填材18は中空形状の積層ゴム5が水平変位する
とき中空部16内で流動変形するが、その時の摩擦抵抗
または弾性抵抗によって内部損失による振動減衰能の向
上を実現するためのものである。
前記充填材としては、水や油等の液体、ゴムやプラスチ
ック等の弾性体、あるいはアスファルトや粘土等の可塑
性体など、流動抵抗または変形抵抗を示す性質の材料で
あれば、種々のものを使用することができる。
第2図において、動吸振装置3の水平ばねを構成する積
層弾性体5としては、第4図のような中実構造の他に第
10図のように内部に振動減衰手段を設けたものなど、
種々のものを使用することができる。
また、必要に応じ外部に振動減衰手段を設けることも自
由にでき、例えば、第2図に示すごとく、各安定板7の
間に水平振動に有効に機能する減衰器(ダッシュポット
)19を連結することができ、場合によっては建物2と
付加(副)質■6との間に減衰器(不図示)を連結する
こともできる。
第2図において、各積層弾性体5はその上下端に設けた
フランジプレート14.14(それらの取付は孔13)
を各安定Fi7にボルト等で締結することにより多段積
層弾性体ユニットに組立てられ、該ユニットの上下端の
安定板7を付加質量6および建物2にボルト締結等で固
定することにより動吸振装置3が建物2に取付けられる
以上説明した実施例によれば、建物用動吸振装置3の付
加質量6支持用のばねとして積層弾性体5 (単体およ
び多段組付は体の双方を含む)の横弾性を使用するので
、吸振動作時に摺動する部がな(なり、静摩擦力を最小
に(はぼ零にすることも可能)することができ、もって
、小さな外力に対する応答性能を向上させることが可能
になった。
このことから、例えば、塔状の建物に動吸振管を取付け
る場合、地震力や台風などの大きな振動外力の他に常態
時の風圧による小さな振動に対しても適格に応答するこ
とができ、建物の揺れを低減させてその居住性の快適化
を図ることができた。
また、積層弾性体5を安定板7などを使用して取付ける
だけで構成されるので、構造が簡単でしかも水平面内(
2次元)で任意の方向に自由に運動することができ、取
扱い性にすぐれた動吸振装置が得られた。
さらに、複数個の積層弾性体5の上下端を連結する安定
板7により複数段に積み重ねた多段式弾性支持構造にす
れば、段数や各段の積層弾性体の数を増減することによ
り、固有振幅数などのばね特性を容易に調整できるので
、建物の設置後においても吸振効果を適格に調整するこ
とが容易になった。
なお、前記多段式の弾性体組立てユニットにおける段数
は自由に(例えば10段前後)に選定でき、また、同一
段階内の弾性体5の数や配列は自由に設定することがで
きる。
また、積層弾性体5内に形成した空洞16内に設ける減
衰手段としては第10図および第11図の構造以外にも
種々の構造を採用することができる。
第12図は積層弾性体5の減衰手段の他の構造例を示す
縦断面図であり、第13図は第12図中の線層−店に沿
った横断面図である。
第12図および第13図の積層弾性体5は、中空部4内
に設ける突起21.21を中空円筒型にする点で第10
図および第11図の構造と相違しているが、その他の部
分は実質上同じであり、対応する部分をそれぞれ同じ番
号で表示し、それらの詳細説明は省略する。
第14図は振動減衰手段を備えた積層弾性体のさらに他
の構造例を示し、第15図は第14図中の線双−店に沿
った断面図を示す。
第14図および第15図の積層弾性体5においては、内
部に形成した密閉中空部4内に生ゴムなど粘性の高い塑
性材料が22が充填され、さらに該塑性材料22内に埋
め込むようにして複数の円筒状のバイアス金網23が収
容されている。
このように粘性の高い材料22と金網23を充填するこ
とにより、内部損失が大きく微小振動時にも十分な減衰
性能を発揮しうる積層弾性体5が得られる。
以上、第10図〜第15図に例示したような振動減衰手
段を積層弾性体5の内部に設けることにより該積層弾性
体5の振動減衰能を高めることができ、さらに強い振動
減衰能が望まれる場合は、第2図中に示した減衰器19
のように独立した振動減衰手段が取付けられる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなごとく、本発明の建物用動吸振
装置によれば、エラストマー層と補強板とを交互に積層
した構造の積層弾性体の横弾性をばねとして利用し、建
物の所定位置に該積層弾性体を介して付加質量を取付け
るので、静摩擦力をなくして小さな外力に対しても応答
可能であり、しかも構造が簡単で設置後に建物の振動に
合わせて容易に吸振特性を調整しうる建物用動吸振装置
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による動吸振装置を備えた建物の模式的
立面図、第2図は本発明による建物用動吸振装置の正面
図、第3図は第2図中の線m−mから見た横断面図、第
4図は第2図中の積層弾性体の構造例を示す縦断面図、
第5図は第4図の線V−Vから見た横断面図、第6図は
本発明による建物用動吸振装置の他の構造例を示す正面
図、第7図は第6図中の線■−■から見た横断面図、第
8図はモード修正棒なしの動吸振装置の振動モードを示
す模式図、第9図はモード修正棒を有する動吸振装置の
振動モードを示す模式図、第1O図は積層弾性体の他の
構造例を示す縦断面図、第11図は第10図中の線疋−
刈から見た横断面図、第12図は積層弾性体のさらに他
の構造例を示す縦断面図、第13図は第12図中の線x
m−xiから見た横断面図、第14図は積層弾性体のさ
らに別の構造例を示す縦断面図、第15′図は第14図
中の線V−双から見た横断面図、第16図は従来の建物
用動吸振装置の構造を例示する斜視図である。 2−・・−・−・−建物、3・・−・−・−・・動吸振
装置、5・−・・・−・−11−−−−−一一一−−エ
ラストマー層、12・・−・−・−補強板、19−・−
・−減衰手段。 代理人 弁理士  大 音 康 毅 第2図 ! 第3図 第4因 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11因 第12図 第13図 II) 第14図 第15図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エラストマー層と補強板とを交互に積層した構造
    の積層弾性体の水平方向ばね特性を利用し、建物の所定
    位置に該積層弾性体を介して付加質量を取付けることを
    特徴とする建物用動吸振装置。
  2. (2)複数個の積層弾性体の上下端を連結する安定板に
    より複数段に積み重ねた多段式積層弾性体ユニットを、
    前記ばねとして使用することを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の建物用動吸振装置。
  3. (3)前記積層弾性体と並列に減衰手段を組み込むこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    建物用動吸振装置。
  4. (4)前記積層弾性体のエラストマー層として減衰機能
    を有するエラストマーを用いることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項〜第3項のいずれかに記載の建物用動吸
    振装置。
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