JPH04161678A - 建物の制振装置 - 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） 本発明は地震時や強風時において、建物に発生する振動
を抑制する制振装置に関するものである。

（従来の技術） 高層の建物においては地震時や強風時における揺れの周
期が長く、地震や強風がおさまった後においてもしばら
くの閲読いて悪感や恐怖感を与えるので、近年、高層建
物の揺れ幅の最も大きい最上層部に周期が建物全体の固
有振動周期に一致する制振装置を設置することが行われ
ている。

このような制振装置としては、例えば、特開昭６３−１
７１９６５号公報に記載されているように、高層建物の
最上部に液体を収容した槽を設置し、地震或いは強風に
よる振動外力によって建物が振動を開始した際に、所定
周期の位相遅れでもって液体を振動させることにより建
物の振動エネルギーを吸収させて建物の揺れを抑制する
ように構成したものが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような液体槽よりなる制振装置に
よれば、槽内に貯溜された液体の振動周期は、槽の寸法
や容量、液体の質量等によって変化するために、水平方
向に振動する建物のどの方向に対しても該建物の固有振
動周期と一致させるように液体の振動周期を設定するこ
とが困難である。

又、制振装置は建物全体の１００分の１程度の重量に設
計するのが好ましいが、液体を使用すると、装置全体が
大型化して広い設置場所を必要とする上に、液体が変質
或いは蒸散した場合には所定の固有振動周期が得られな
（なるという問題点があった。

このため本願発明者等は、対向面に所定半径の円弧面を
有する上下挟圧部材間に所定径の円柱状ころ部材を介在
させてなる制振機構を建物の床上に設置すると共に、こ
の制振機構の上部挟圧部材上にウェイトを載置して、該
ウェイトの揺動する周期を建物全体の固有振動周期に一
致させるようにし、建物の水平方向の源振作用を効果的
に発揮させるように構成した装置を開発した。

しかしながら、建物の固有振動周期は、設計時と建物竣
工時とではスラブや仕上材の剛性、積載荷重の見込み違
い等によって変化し、そのため、ウェイトの揺動周期と
一致しなくなって振動の減衰機能が低下することになる
。

このため、制振装置を建物の竣工後に設置すればよいが
、それでは施工期間が長期に亘り、工費が高くなるとい
う問題点がある。

本発明はこのような問題点を解消し、簡単な構造によっ
てウェイトの揺動周期を微調整可能にして精度のよい制
振作用を奏することができる建物の制振装置の提供を目
的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の建物の制振装置は、
対向面に所定半径の円弧面を有する上下挟圧部材間に所
定径の円柱状ころ部材を介在させてなる制振機構を建物
の床上に設置すると共に、この制振機構の上部挟圧部材
上にウェイトを載置して建物の水平方向の振動を減衰す
る装置において、上記円柱状ころ部材にはずみ車を付設
した構造を有するものである。

（作　　　用） 地震等によって建物が振動すると、ウェイトが所定周期
の位相遅れでもって同一方向に振動を開始し、該ウェイ
トを支持した制振機構の下部挟圧部材がころ部材を介し
て下部挟圧部材の円弧面上を揺動することにより建物の
振動エネルギーを吸収して制振するものである。

この際、ころ部材と一体的にはずみ車が回転し、その慣
性モーメントの大きさによってウェイトの固有周期が変
化することになり、従って、建物床上に建物の築造と並
行して割振機構を設置したのち、上記はずみ車の慣性モ
ーメントを調整してウェイトの振動周期を建物の固有振
動周期に一致させれば精度のよい制振作用を発揮させる
ことができる。

なお、はずみ車の慣性モーメントの調整は、その質量や
半径を変更することによって容易に行う−ことができる
ものである。

（実　施　例） 本発明の実施例を図面９二ついて説明すると、第１図に
おいて、（Ａ）は建物（Ｂ）の最上層階の床（Ｃ）上の
中央に設置された本発明の制振装置である。

二〇制振装置（Ａ）は第２図に示すように、床（Ｃ）上
の平面三角形状の頂部位置となるような少なくとも三個
所に配設された下部制振機構（ＡＩ）と、各下部制振機
構（Ａ１）上に重ね合わせ状態に配設された上部制振機
構（Ａ２）と、これらの上部制振機構（Ａ２）上に架設
状態で載置されたウェイト（Ａ、）とから構成されてい
る。

下部制振機構（Ａｔ）と上部制振機構（Ａ２）とはその
構造は同一であり、第３図に示すように、対向面が所定
半径ｒ２の同一円弧面（４）に形成された上下挟圧部材
（１）（２）間に所定半径ｒ１の円柱状ころ部材（３）
を挟圧状態に介在させてなるものである。

さらに、上記ころ部材（３）には、第４図に示すように
、その両端面から突設した中心軸（３ａ）　（３ａ）に
所望の質量と半径を有するはずみ車０３１の中心部を取
り換え自在に固着して、ころ部材（３）と一体回転可能
にしである。

なお、振動時に上下挟圧部材（１）（２）がその円弧面
方向にころ部材（３）を介して相対的に揺動する際に、
スリップが生じることなく確実な揺動を行わせるために
、上下挟圧部材（１）（２）の円弧面（４）ところ部材
（３）の周面とを凹凸粗面に形成しておくか、或いは第
６図に示すように、上下挟圧部材（１）（２）の円弧面
（４）の両端縁に全長に亘って円弧面（４）と同−彎曲
度に形成されたラック（５）を一体に設けてお（と共に
ころ部材（３）の両端部にこれらのランク（５）に噛合
したピニオン（６）を形成、又は一体に設けておいても
よい。

さらに、上下挟圧部材（１）（２）の対向円弧面（４）
（４）の中央部に弧状溝（７）を形成する一方、ころ部
材（３）の中央部に該弧状溝（７）に遊嵌するリング状
の突条（８）を設けて、上下挟圧部材（ＩＨ２）ところ
部材（３）とが円弧面（４）の方向に正確に相対移動が
可能となるように構成している。

このように構成された制振機構（ＡＩ）（ＡＸ）におい
て、下部制振機構（ＡＩ）はそのころ部材（３）を同一
方向（図においては建物（Ｂ）の前後方向）に向けた状
態にして下部挟圧部材（１）を床（Ｃ）上に固定してあ
り、これらの下部制振機構（八〇の上部挟圧部材（２）
上に中間板（９）を架設状態に載置、固定し、該中間板
（９）上に上部制振機構（Ａ２）を、そのころ部材（３
）が下部制振機構（Ａ１）のころ部材（３）に対して直
角方向（図においては建物（Ｂ）の左右方向）に向いた
状態にして各下部制振機構（ＡＩ）上に重なるように該
下部挟圧部材（１）を固定させである。

二の場合、中間板（９）は必ずしも必要ではなく、第５
図に示すように、下部制振機構（Ａ１）の上側挟圧部材
（２）と上部制振機構（Ａ２）の下側挟圧部材（１）と
を一体化した形状、即ち、１つの部材の上下面に互いに
直交する方向に円弧面（４）（４）を形成した中間挟圧
部材０ωを下部制振機構（Ａ、）の下側挟圧部材（１）
と上部制振機構（Ａ２）の上側挟圧部材（２）間に配設
した構造としてもよい。

又、上部制振機構（Ａ２）上に架設状態で載置、固定さ
れたウェイト（Ａ３）は、所望重量を有する氷蓄熱槽な
どの設備機器が用いられる。

そして、このように建物（Ｂ）の最上層階の床（Ｃ）上
の中央に設置された制振装置は建物全体の１００分の１
程度の重量となるように設定されである。

このように構成したので、地震が発生した場合或いは強
風によって建物（Ｂ）が左右方向に振動すると、ウェイ
ｌ−（Ａ３）も所定周期の位相遅れでもって揺動を開始
し、建物（Ｂ）の振動エネルギーがウェイト（ＡＩ）の
振動エネルギーに変換されて建物（Ｂ）の揺れが抑制さ
れるものである。

この場合、ウェイト（Ａ、）の揺動は、建物（Ｂ）の左
右横揺れ方向に円弧面（４）を有する上部制振機構（Ａ
２）によって行われ、該上部制振機構（Ａ２）の上下挟
圧部材（１）（２）がこれらの部材の対向円弧面（４）
（４）間に介在させているころ部材（３）の転勤を介し
て左右方向に相対的に揺動するものである。

同様に、建物（Ｂ）が前後方向に振動した場合、その方
向に円弧面（４）を設けた下部制振機構（Ａ１）を介し
て建物（Ｂ）の制振作用を行わせる。

従って、上下制振機構（ａｔ）（Ａｘ）により建物（Ｂ
）に作用する水平面方向におけるいずれの方向の振動も
制振し得るものである。

ここで、 Ｔ：制振装置の固有振動周期 Ｍ：ウェイトの質量 ｍｌ　：ころ部材の質量 ｍ２　：はずみ車の質量 ｒＩ　：ころ部材の半径 ｒ２　：挟圧部材の円弧面の半径 ｒ：ｒ、−ｒ。

■２　：はずみ車の回転慣性モーメントｇ：重力加速度 とすると、はずみ車０３）を付設した状態における制振
装置の固有振動周期Ｔは、次式により決まる。

この式から明らかなように、制動装置の固有振動周期Ｔ
は、はずみ車０■の回転慣性モーメントＩ２の大きさ、
即ち、はずみ車面の質量や半径の大小によって変化させ
ることができ、建物（Ｂ）並びに制振装置（Ａ）の竣工
後、振動時にウェイ）　（Ａ３）が揺動する周期を所定
質量、半径を有するはずみ車面の装着によって建物全体
の揺れの振動周期と一致させることにより、建物の揺れ
を最小限度となるように設定するものである。

また、建物の経年変化などにより、さらに振動周期の微
調整が必要な場合は、はずみ車（１３１に別途にウェイ
トを装着することにより対応することが可能である。

なお、建物（Ｂ）は横断面長方形状等のように正面倒の
幅と側面幅とが異なっている場合、これらの方向に揺れ
る建物の固有振動周期が異なるので、夫々の揺れ方向に
対応した上下制振機構（ＡＩ）（ＡＸ）の挟圧部材（１
）（２）の円弧面（４）の半径ｒ２ところ部材（３）の
半径ｒ、とを建物の固有振動周期と同一振動周期となる
ように設定するものであり、又、建物（Ｂ）の横断面形
状が細長ければ、短辺方向にだけ揺れるので、制振装置
としてはその方向の揺れを吸収する１つの制振機構だけ
を配設しておけばよい。

さらに、上記においては、建物（Ｂ）の固有振動周期と
同一周期を有する振動を制振装置（Ａ）によって減衰さ
せることについて述べたが、地震には種々の周波数の振
動を含んでおり、このような変動振動は建物（Ｂ）を大
きく揺らすことはないが、居住性を阻害することになる
ので、第２図に示すように、最上階の床（Ｃ）と制振装
置（Ａ）の中間板（９）との間、並びにウェイト部材（
Ａ、）と中間板（９）との間に油圧シリンダーの両端を
連結してなるオイルダンパー０００２１を夫々互いに作
動方向を直交させた状態にして配設し、これらのオイル
ダンパー（ＩＩ）（１２）によって上述したような変動
振動を吸収するように構成しているものである。

（発明の効果） 以上のように本発明の制振装置によれば、対向面に所定
半径の円弧面を有する上下挟圧部材間に所定径の円柱状
ころ部材を介在させてなる制振機構を建物の床上に設置
すると共に二〇制振機構の上部挟圧部材上にウェイトを
載置しているので、建物が地震或いは強風等によって揺
動した時に、ウェイト部材を上下挟圧部材の凹曲面とこ
ろ部材を介して揺動させて建物の振動を確実に減衰させ
ることができるものである。

さらに、本発明の制振装置においては、上記円柱状ころ
部材に、はずみ車を付設しているので、ころ部材と一体
的にはずみ車が回転してその慣性モーメントの大きさに
よってウェイトの固有周期を変化させることができ、従
って、建物床上に制振機構を建物の築造と並行して設置
したのち、上記はずみ車の慣性モーメントを調整するこ
とによってウェイトの振動周期を建物の固有振動周期に
容易且つ正確に一致させることができ、建物全体の剛性
等の変化にも拘わらず、該建物に応じた精度のよい且つ
構造が簡単な制振装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は制振装置
を設置した建物全体の簡略正面図、第２図は制振装置の
簡略正面図、第３図は上下挟圧部材ところ部材との組立
状態図、第４図は上下制振機構の組み合わせ状態を示す
拡大正面図、第５図は本発明の制振装置の変形例を示す
簡略斜視図、第６図は本発明の別な実施例を示す縦断正
面図である。 （Ａ）・・・制振装置、（Ａｔ）（ａｘ）・・・上下制
振機構、（Ａ、）・・・ウェイト、（Ｃ）・・・床、（
１）（２）・・・上下挟圧部材、（３）・・・ころ部材
、（４）・・・円弧面、Ｑ３１・・・はずみ車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、対向面に所定半径の円弧面を有する上下挟圧部
   材間に所定径の円柱状ころ部材を介在させてなる制振機
   構を建物の床上に設置すると共に、この制振機構の上部
   挟圧部材上にウェイトを載置して建物の水平方向の振動
   を減衰する装置において、上記円柱状ころ部材にはずみ
   車を付設したことを特徴とする建物の制振装置。