JPH03239836A - 制振装置 - Google Patents

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１ 本発明は吊り橋のタワー、超高層ビルディング、タワー
、鉄塔等の構造物の上部に取り付けてこれら構造物の風
荷重（空気力）による振動や、地震による振動振幅を抑
えて早期に振動を減衰させるために用いる制振装置に関
するものである。

［従来の技術］ 従来、この種構造物の制振装置としては、たとえば、第
７図に示す如く、構造物ａの頂部に、内部を横方向に金
網すにより多数に仕切っであるタンクＣを設置し、該タ
ンクＣ内に水等の液体ｄを所要量大れた構成とし、構造
物ａの揺れを、タンクＣ内の液体ｄが金網すを通過しな
がら左右へ移動することによるスロッシング現象により
制振するようにしたもの〔「ビルディングタワーＪ　　
（１９８８年１２月発行）や、日本建築センター情報交
流会新建築構造技術セミナーにおける「制振、免震構造
建築物の技術開発について」と題するテキスト〈昭和６
３年１０月　財団法人　日本建築センター発行）〕かあ
り、あるいは、第８図に示す如く、構造物ａの頂部に、
上下方向に多層に積層してなる積層ゴムｅを設置し、該
積層ゴムｅの上端に錘りｆを支持させた構成とし、構造
物ａの揺れを、積層ゴムｅを介して錘りｆが振動するこ
とにより制振するようにしたもの、が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来方式のうち、タンクＣ内の液体ｄを
スロッシングさせる第７図に示す例の場合、 〈Ｄ　制振用の錘りとして液体ｄを使用しているため、
装置全体か大型化すること、 ０　タンクＣ内にて液体ｄが金網すを介して移動するが
、その減衰率を変化させるのが困難であること、 ０　構造物ａの固有周期に装置自体の固有周期を同調さ
せることが困難であること、 ０　応答性か悪いこと、 （イ）大ストロークが不可能であること、等の問題があ
り、一方、積層ゴムｅと錘りｆを組み合わせた第８図に
示す例の場合、 （Ｄ　錘りｆを積層ゴムｅで支えているため、装置のマ
スをあまり大きくできないこと、０　減衰率は積層゛ゴ
ムによって決まってしまうので、減衰率を任意に変える
ことができないこと、 （ト）構造物ａの固有周期に装置自体の固有周期を同調
させることが難しいこと、 ０　積層ゴムｅが劣化するため、寿命が短いこと、 （７）大振幅がとれないこと、 等の問題がある。

そこで、本発明は、上記従来方式のもつ諸問題点を解決
し、構造物に与えられる振動エネルギーを錘りの運動エ
ネルギーに変え、それを効率よく減衰することにより構
造物の振動を少なくしようとするものである。

［課題を解決するための手段１ 本発明は、上記課題を解決するために、ベース上に自在
に回動てきるように立てた複数本の支柱と該各支柱の上
端を回動自在に取り付けた上部構造材とを平行四辺形運
動が行えるように組み立ててなる外側フレームを構成し
、且つ上記外側フレームの上部構造材に上端を回動自在
に取り付けて吊下げ支持させた複数本の支柱と該各支柱
の下端を回動自在に取り付けた下部構造材とを上記外側
フレームの運動方向と同じ方向へ平行四辺形運動ができ
るように組み立ててなる内側フレームを構成し、上記内
側フレームの下部構造材上に錘りを取り付けると共に、
内側フレームの運動を制御する減衰機を具備させ、更に
、運動方向に対峙する外側フレームの各支柱間及び内側
フレームの各支柱間に、それぞれスプリングを斜めに張
設してなる構成とする。

［作　　用］ 構造物に揺れエネルギーが与えられると、外側フレーム
と内側フレームが構造物に対して９０度遅れて動く。こ
の外側フレームと内側フレームと内側フレーム上の錘り
の動きが減衰機で制御され、この制御された上記錘りの
動きが構造物を制振させるようになる。このように、構
造物に与えられた揺れエネルギーが錘りの運動エネルギ
ーに変換され、このエネルギーが減速機により間接的に
消費されるため、構造物の揺れを効果的に抑えることが
できる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、外
力を受けて振動する構造物１の頂部にベース２を設け、
該ベース２上に回動自在に立てた複数本の支柱５と該支
柱５上の上部構造材とを平行四辺形運動が行えるように
組み立ててなる外側フレーム３を構成し、該外側フレー
ム３の上部構造材に上端を回動自在に支持させて吊り下
げた複数本の支柱６と該支柱６の下端に支持される下部
構造材とを平行四辺形運動が行えるように組み立ててな
る内側フレーム４を構成し、該両フレーム３，４の運動
方向か同じ方向となるようにして、内側フレーム４に、
構造物制振体としての鍾り７を取り付け、構造物１に揺
れか発生したときに、錘り５か外側フレーム３を介し内
側フレーム４と一体に左右方向へ振動させられるように
することにより構造物１の揺れが抑えられるようにする
。

詳述すると、ベース２上の前後、左右の位置に、４本の
支柱５をそれぞれとンシ８により左右方向へ回動自在に
立設し、該各支柱５を一体化するように、対峙する左右
の支柱５の上端を上部構造材としての横材９によりヒン
ジ８を介して左右方向へ回動自在に連結すると共に、該
横材９の両端部間を上部構造材としての縦材１０により
連結して、外側フレーム３を構成し、該外側フレーム３
が上記ベース２を基部として左右方向へ平行四辺形リン
クの如く自在に揺動変位させられるようにする。更に、
上記外側フレーム３の上部構造材としての両縦材１０の
両端部に、上記外側フレーム３の支柱５よりも長さを短
クシた４本の支柱６の各上端をヒンジ１２にて左右方向
へ回動自在に取り付け、該各支柱６を一体化するように
、対峙する左右の支柱６の下端を下部構造材としての横
材１１にヒンジ１２を介して左右方向へ回動自在に連結
すると共に、該横材１１の中央部間を下部構造材として
の水平板１３により連結して、内側フレーム４を構成し
、該内側フレーム４が外側フレーム３に支持されて左右
方向へ平行四辺形リンクの如く自在に揺動変位させられ
るようにする。又、上記内側フレーム４には、水平板１
３の中央部に、鉛の如き比重の大きな錘り１を固定し、
該錘り７か内側フレーム４と一体に単弦振動を行う振り
子の如く振動させられるようにし、且つ該錘り７の振動
周期を構造物１の固有周期と対応させるために、外側フ
レーム３の左右方向に対峙する支柱５間と内側フレーム
４の左右方向に対峙する支柱６間に、それぞれスプリン
グ１４と１５を斜めにクロスさせて配置し、各支柱５と
６に上下方向に沿って多数穿設しておいたスプリング張
設用の孔１６と１７のうちから所要の位置の孔１６と１
７を選定して上記スプリング１４と１５をそれぞれ張設
する。更に、上記内側フレーム４の水平板１３の下面と
上記ベース２との間に、減衰機１９を左右方向に向けて
介装設置し、且つ上記外側フレーム３の任意の支柱５の
下部とベース２との間にも、同様にして減衰機１８を補
助的に介装設置し、錘り７の振動エネルギーによる内側
フレーム４の動きを減衰機１９により、又、外側フレー
ム３の動きを減衰機１８によりそれぞれ制御させられる
ようにする。なお、上記減衰機１８．１９としては、内
部の圧力を変えることにより減衰率を変更できるように
しであるオイルダンパ、あるいは、内部の空気封入圧力
を変えることにより減衰率を変更できるようにしである
空気ダンパ、長さを変えることにより減衰率を変更させ
るようにするばね等、液体、気体、機械力のいずれの方
式のものを採用してもよい。

上記構成とした本発明の制振装置が第４図に示す如き構
造物１の頂部に設置しである状態において、空気力、あ
るいは、地震等により構造物１に揺れが発生すると、そ
の揺れエネルギーは外側フレーム３及び内側フレーム４
を経て鍾り７に伝達されるため、錘り７は外側フレーム
３と内側フレーム４の揺動変位を介し構造物１の揺れに
対して９０度遅れて単弦振動を開始する。

このとき、外側フレーム３とベース２との間には減衰機
１８が、又、内側フレーム３とベース２との間には減衰
機１９がそれぞれ介装させであるため、錘り７を含む外
側フレーム３と内側フレーム４の揺動が減衰機１８．１
９により減衰させられる結果、構造物１の揺れが抑えら
れる。すなわち、本発明においては、構造物１に入って
くる空気力等のエネルギーを錘り７の運動エネルギーに
変換し、これを外側フレーム３と内側フレーム４の変位
を介して減衰１ｉ１８．１９により消費させる、という
間接的なエネルギー消費形式によって構造物１の揺れを
速かに抑えることができる。

上記において、構造物１への制振力は、錘り７の質量、
振動ストロークを選定することにより変更することがで
きる。この際、錘り７としては鉛等の比重の大きなもの
を使用でき、且つ該鍾り７を、内側フレーム４の下部構
造材である水平板１３上に固定してあって重心を低くし
であるため、装置全体を小型化することができて設置ス
ペースを少なくすることができる。又、外側フレーム３
と内側フレーム４を平行四辺形リンクの運動を行わせる
如く変位させるようにしているので大きな振動ストロー
クがとれる。

又、錘り７の重量を軽くすることができる。

方、減衰率は、減衰機１８．１９を調整することにより
最適な状態として与えることができる。更に、各支柱５
及び６にはそれぞれ多数のスプリング張設用の孔１６及
び１７が設けであるため、これら孔１６及び１γの位置
を選定してスプリング１４及び１５を張設することによ
り、制振装置自体の固有周期を構造物１の固有周期に容
易に同調させることができる。ここで、スプリング１４
のばね定数をに７、スプリング１５のばね定数をに２鍾
り７の周期をに３　とすれば、等価ばね定数は、置の固
有周期は、Ｔ＝にω２　（ω：構造物の固有周期〉とな
る。又、スプリング１４．１５の張設位置を変えると、
ばね定数に１　はｋ　Ｉ’　Ｎ　ｋ２はに２′となるの
で、構造物１の固有周期が変っても容易に対応できる。

次に、第５図は本発明の他の実施例を示すもので、外側
フレーム３の左右の支柱５間にスプリング１４を、内側
フレーム４の左右の支柱６間にスプリング１５をそれぞ
れ斜めにクロスさせて取り付けた方式に代えて、圧縮、
引張両用タイプのスプリング１４と１５をそれぞれ支柱
５間と６間に斜め平行に取り付けたものである。

第５図の実施例の場合にも、上記実施例と同様な作用効
果か奏し得られる。

又、第６図は本発明の更に他の実施例を示すもので、ベ
ース２と外側フレーム３の支柱５の間に減衰機１８を、
又、ベース２と内側フレーム４の水平板１３の間に減衰
機１９をそれぞれ介装設置した方式に代えて、外側フレ
ーム３の左右の支柱５間に減衰機１８を、又、内側フレ
ーム４の左右の支柱６間に減衰機１９をそれぞれ斜め配
置で介装させたものである。

第６図の実施例の場合にも、上記実施例と同様な作用効
果が得られる。

なお、本発明は前記実施例にのみ限定されるものではな
く、たとえば、外側フレーム３側の減衰Ｆ！Ｊ１８は必
ずしも必要なものではないこと、その他車発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の制振装置によれば、錘りの振
動エネルギーを、平行四辺形運動が行える内、外のフレ
ームに伝え、それを減衰機にて制御できるようにした構
成を有するので、次の如き優れた効果を発揮する。

（１）構造物の揺れエネルギーを錘りの運動エネルギー
に容易に変換でき、それを減衰機により最適に減衰させ
ることができるので、構造物の揺れを速かに抑えること
ができる。

（１１）スプリングの張設位置を選定することにより構
造物の固有周期と制振装置の固有周期を完全に一致させ
ることができるので、大きな制振効果が１尋られる。

（１１０錘りは振り子の原理を利用しているので、摩擦
が少なくて動き易く、確実な作動が得られる。

（ハ）錘りには比重の高いものを使用できるためコンパ
クト化が可能であり、したがって、装置全体の設置面積
が小さくて済む。

（Ｖ）　　大ストローク、大重量とすることができるた
め、大型構造物に対しても採用できる。

（ロ）構造が簡単であるため、メンテナンスが容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制振装置の一実施例の概要を示す正面
図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１図の側面図
、第４図は本発明の制振装置の使用状態の一例を示す概
略図、第５図はスプリングの張設方式の他の例を示す概
略図、第６図は減衰機の設置方式の他の例を示す概略図
、第７図及び第８図はいずれも従来装置の例を示す概略
図である。 １・・・構造物、２・・・ベース、３・・・外側フレー
ム、４・・・内側フレーム、５，６・・・支柱、７・・
・錘り、９・・・横材（上部構造材）、１０・・・縦材
（上部構造材〉１１・・・横材（下部構造材）、１３・
・・水平板（下部構造材）　、１４．１５・・・スプリ
ング、１８．１９・・・減衰機。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベース上に自在に回動できるように立てた複数本
   の支柱と該各支柱の上端を回動自在に取り付けた上部構
   造材とを平行四辺形運動が行えるように組み立ててなる
   外側フレームを構成し、且つ上記外側フレームの上部構
   造材に上端を回動自在に取り付けて吊下げ支持させた複
   数本の支柱と該各支柱の下端を回動自在に取り付けた下
   部構造材とを上記外側フレームの運動方向と同じ方向へ
   平行四辺形運動ができるように組み立ててなる内側フレ
   ームを構成し、上記内側フレームの下部構造材上に錘り
   を取り付けると共に、内側フレームの運動を制御する減
   衰機を具備させ、更に、運動方向に対峙する外側フレー
   ムの各支柱間及び内側フレームの各支柱間に、それぞれ
   スプリングを斜めに張設してなることを特徴とする制振
   装置。