JPH05172183A - 構造物の除振装置 - Google Patents
構造物の除振装置Info
- Publication number
- JPH05172183A JPH05172183A JP34132991A JP34132991A JPH05172183A JP H05172183 A JPH05172183 A JP H05172183A JP 34132991 A JP34132991 A JP 34132991A JP 34132991 A JP34132991 A JP 34132991A JP H05172183 A JPH05172183 A JP H05172183A
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- vibration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 建物等の構造物の定常波振動を除去する。
【構成】 振動する構造物本体のスラブ2と同位相で振
動するようにスラブ2の下面から4本の支柱3を延設す
る。この支柱3により剛体フレーム5を水平を保持する
ように吊持する。さらに剛体フレーム5上の梁中央位置
に設置された粘性ダンパ6との流体接触により振動減衰
する重錘8をスラブ2から片持ち梁7で吊持して付加振
動体を構成する。このとき剛体フレーム5に伝達された
強制外力に対して付加振動体の位相遅れがπとなるよう
に片持ち梁7の梁長および重錘8の重量を設定する。
動するようにスラブ2の下面から4本の支柱3を延設す
る。この支柱3により剛体フレーム5を水平を保持する
ように吊持する。さらに剛体フレーム5上の梁中央位置
に設置された粘性ダンパ6との流体接触により振動減衰
する重錘8をスラブ2から片持ち梁7で吊持して付加振
動体を構成する。このとき剛体フレーム5に伝達された
強制外力に対して付加振動体の位相遅れがπとなるよう
に片持ち梁7の梁長および重錘8の重量を設定する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は構造物の除振装置に係
り、特に粘性減衰器を備え、強制外力に対して位相遅れ
がπとなるように設定された振り子構造をなす除振装置
に関する。
り、特に粘性減衰器を備え、強制外力に対して位相遅れ
がπとなるように設定された振り子構造をなす除振装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年その数が増加している半導体製造工
場、バイオ関連工場等の先端技術産業施設では振動を嫌
う精密機器が多く設置されている。これらの精密機器を
精度良く稼働させるために各施設ではミクロン単位の微
小振動を抑制する防振対策をとる必要性が高まってきて
いる。ところで、精密機器に伝達される振動源としては
以下が知られている。 常時微動、道路、交通、建設工事等のように施設外部
から地盤を介して伝達される周波数、振幅ともに不規則
な非定常ランダム振動。 施設内部の建設設備、生産設備等から躯体構造を介し
て伝達される規則的な定常波振動。 作業等により発生する衝撃動荷重による衝撃波振動。 よって、防振設計等の対策は上述の各振動に代表される
外乱を適宜予測して総合的にすすめることが重要であ
る。これらのうち、の定常波振動は施設内で連続的に
発生し、その振動数は特定振動数である。したがってこ
の振動を防止すれば、設置された精密機器へ及ぼす定常
的な影響を確実に除去することができる。
場、バイオ関連工場等の先端技術産業施設では振動を嫌
う精密機器が多く設置されている。これらの精密機器を
精度良く稼働させるために各施設ではミクロン単位の微
小振動を抑制する防振対策をとる必要性が高まってきて
いる。ところで、精密機器に伝達される振動源としては
以下が知られている。 常時微動、道路、交通、建設工事等のように施設外部
から地盤を介して伝達される周波数、振幅ともに不規則
な非定常ランダム振動。 施設内部の建設設備、生産設備等から躯体構造を介し
て伝達される規則的な定常波振動。 作業等により発生する衝撃動荷重による衝撃波振動。 よって、防振設計等の対策は上述の各振動に代表される
外乱を適宜予測して総合的にすすめることが重要であ
る。これらのうち、の定常波振動は施設内で連続的に
発生し、その振動数は特定振動数である。したがってこ
の振動を防止すれば、設置された精密機器へ及ぼす定常
的な影響を確実に除去することができる。
【0003】このように特定周波数で加振された機械等
の振動体が支持固定された機械基礎や構造物スラブに小
さな質量とバネ体とで形成される付加振動体を取り付け
て、この付加振動体を加振源機械の振動数にほぼ一致さ
せて逆位相に共振させることで上記振動体を除振(振動
体の振動を取り除くという意味で以下「除振」と記
す。)する除振装置が提案されている。
の振動体が支持固定された機械基礎や構造物スラブに小
さな質量とバネ体とで形成される付加振動体を取り付け
て、この付加振動体を加振源機械の振動数にほぼ一致さ
せて逆位相に共振させることで上記振動体を除振(振動
体の振動を取り除くという意味で以下「除振」と記
す。)する除振装置が提案されている。
【0004】図6は除振装置の一例を示したものであ
る。この除振装置50は振動体である機械等が設置され
たスラブ51の下面にコイルバネ52を介して吊持され
ている。また、このコイルバネ52の下端には積層鉄板
53が着脱自在に取り付けられており、付加振動体を構
成している。したがって、この除振装置50は付加振動
体の振動数調整を積層鉄板53の枚数およびコイルバネ
52のバネ定数を調整して行うようになっている。な
お、このときこの除振装置の力学的等価モデルとしては
1層スラブの水平振動が卓越する振動体としての1質点
系振動モデルに上記付加振動体が連成する2質点系振動
モデルで解析が可能である。
る。この除振装置50は振動体である機械等が設置され
たスラブ51の下面にコイルバネ52を介して吊持され
ている。また、このコイルバネ52の下端には積層鉄板
53が着脱自在に取り付けられており、付加振動体を構
成している。したがって、この除振装置50は付加振動
体の振動数調整を積層鉄板53の枚数およびコイルバネ
52のバネ定数を調整して行うようになっている。な
お、このときこの除振装置の力学的等価モデルとしては
1層スラブの水平振動が卓越する振動体としての1質点
系振動モデルに上記付加振動体が連成する2質点系振動
モデルで解析が可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
除振装置ではコイルバネと重錘のみで構成されており、
付加振動体の減衰作用を生じさせる構成が設けられてい
ない。このため付加振動体の減衰効果を期待できない。
また、解析時にスラブ側の振動体の減衰係数C1 はゼロ
として考えることができるが、付加振動体の減衰係数C
2 を考慮することができず、除振装置の設計上も精度良
い装置設計が行えないという問題がある。
除振装置ではコイルバネと重錘のみで構成されており、
付加振動体の減衰作用を生じさせる構成が設けられてい
ない。このため付加振動体の減衰効果を期待できない。
また、解析時にスラブ側の振動体の減衰係数C1 はゼロ
として考えることができるが、付加振動体の減衰係数C
2 を考慮することができず、除振装置の設計上も精度良
い装置設計が行えないという問題がある。
【0006】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、付加振動体に構造物の振動
に対して確実な減衰効果を生じさせることができる構造
物の除振装置を提供することにある。
術が有する問題点を解消し、付加振動体に構造物の振動
に対して確実な減衰効果を生じさせることができる構造
物の除振装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はスラブ下面から延設された複数の支柱に水
平を保持して吊持され構造物本体と同位相で振動する剛
体フレームと、この剛体フレーム上の所定位置に配置さ
れた減衰器との流体接触により振動減衰する重錘を上記
スラブから片持ち梁で吊持した付加振動体とを備え、上
記剛体フレームに伝達された強制外力に対して上記付加
振動体の位相遅れがπとなるように上記片持ち梁の梁長
を設定したことを特徴とするものである。
に、本発明はスラブ下面から延設された複数の支柱に水
平を保持して吊持され構造物本体と同位相で振動する剛
体フレームと、この剛体フレーム上の所定位置に配置さ
れた減衰器との流体接触により振動減衰する重錘を上記
スラブから片持ち梁で吊持した付加振動体とを備え、上
記剛体フレームに伝達された強制外力に対して上記付加
振動体の位相遅れがπとなるように上記片持ち梁の梁長
を設定したことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、振動する構造物本体のスラブ
と同位相で振動するように上記スラブ下面から複数の支
柱を延設して剛体フレームを水平を保持するように吊持
し、この剛体フレーム上の所定位置に配置された減衰器
との流体接触により振動減衰する重錘を上記スラブから
片持ち梁で吊持して付加振動体を構成し、さらに上記剛
体フレームに伝達された強制外力に対して上記付加振動
体の位相遅れがπとなるように上記片持ち梁の梁長を設
定するようにしたので、付加振動体の振動方向は、振動
体による強制外力の入力に対して反対方向となり、強制
外力が打ち消されるように作用し、構造物に作用する定
常波振動は急速に減少する。
と同位相で振動するように上記スラブ下面から複数の支
柱を延設して剛体フレームを水平を保持するように吊持
し、この剛体フレーム上の所定位置に配置された減衰器
との流体接触により振動減衰する重錘を上記スラブから
片持ち梁で吊持して付加振動体を構成し、さらに上記剛
体フレームに伝達された強制外力に対して上記付加振動
体の位相遅れがπとなるように上記片持ち梁の梁長を設
定するようにしたので、付加振動体の振動方向は、振動
体による強制外力の入力に対して反対方向となり、強制
外力が打ち消されるように作用し、構造物に作用する定
常波振動は急速に減少する。
【0009】
【実施例】以下本発明による除振装置の第1の実施例を
図1乃至図3を参照して説明する。図1は、本発明によ
る除振装置を鉄骨造2階建の建物に設けた例を示したも
のである。図1において、除振装置1は2階(2F)の
スラブ下面2から吊持され、1階(1F)のスペース内
に設置されている。この除振装置1はスラブ下面2に上
端部が剛に固着された支柱3、3…の下端に水平を保持
して吊持された剛体フレーム5と、この剛体フレーム5
上の所定位置に配置された減衰器6と、減衰器6との流
体接触により振動減衰する片持ち梁7と重錘8とからな
る付加振動体9とから構成されている。
図1乃至図3を参照して説明する。図1は、本発明によ
る除振装置を鉄骨造2階建の建物に設けた例を示したも
のである。図1において、除振装置1は2階(2F)の
スラブ下面2から吊持され、1階(1F)のスペース内
に設置されている。この除振装置1はスラブ下面2に上
端部が剛に固着された支柱3、3…の下端に水平を保持
して吊持された剛体フレーム5と、この剛体フレーム5
上の所定位置に配置された減衰器6と、減衰器6との流
体接触により振動減衰する片持ち梁7と重錘8とからな
る付加振動体9とから構成されている。
【0010】剛体フレーム5は、吊持された梁スパンの
中央撓みが微小となる程度の曲げ剛性を有する4本のH
型鋼を接合した枠体構造からなり、各接合部はねじりに
対しても十分な剛性を保持している。このように剛体フ
レームは全体として高い剛性を有しているので、作用す
る振動に対して同位相で振動する。また剛体フレーム5
は上述のように支柱3、3…により吊持されているが、
両者は長孔を有する取付プレートを介してボルト接合に
より微調整できるように接合されている。これにより剛
体フレーム5の水平状態の保持及び付加振動体9の梁7
の長さ調整に対応した剛体フレームの位置調整が行え
る。
中央撓みが微小となる程度の曲げ剛性を有する4本のH
型鋼を接合した枠体構造からなり、各接合部はねじりに
対しても十分な剛性を保持している。このように剛体フ
レームは全体として高い剛性を有しているので、作用す
る振動に対して同位相で振動する。また剛体フレーム5
は上述のように支柱3、3…により吊持されているが、
両者は長孔を有する取付プレートを介してボルト接合に
より微調整できるように接合されている。これにより剛
体フレーム5の水平状態の保持及び付加振動体9の梁7
の長さ調整に対応した剛体フレームの位置調整が行え
る。
【0011】さらに剛体フレーム5の梁のほぼ中央位置
には減衰器としての粘性ダンパ6が取り付けられてい
る。この粘性ダンパ6は内部に高粘性流体が封入されて
おり、この高粘性流体の間を粘性ダンパ6の上部に配置
された重錘の下方から延出した複数のフィンが移動する
ことにより重錘8の粘性減衰を生じさせるようになって
いる。また重錘8は平板状の積層鉄板からなり、その上
面8aのほぼ中心位置においてジョイントプレート10
を介してハイテンションボルト接合により梁7を構成す
る帯板状鉄板に固着されている。この梁7は2階スラブ
(2F)の下面2から取付フランジ11を介して吊持さ
れており、下端7aのジョイントプレート10部分での
長さ調整により重錘8を固定する梁長さを微調整するこ
とができる。
には減衰器としての粘性ダンパ6が取り付けられてい
る。この粘性ダンパ6は内部に高粘性流体が封入されて
おり、この高粘性流体の間を粘性ダンパ6の上部に配置
された重錘の下方から延出した複数のフィンが移動する
ことにより重錘8の粘性減衰を生じさせるようになって
いる。また重錘8は平板状の積層鉄板からなり、その上
面8aのほぼ中心位置においてジョイントプレート10
を介してハイテンションボルト接合により梁7を構成す
る帯板状鉄板に固着されている。この梁7は2階スラブ
(2F)の下面2から取付フランジ11を介して吊持さ
れており、下端7aのジョイントプレート10部分での
長さ調整により重錘8を固定する梁長さを微調整するこ
とができる。
【0012】一方、2階フロアには振動源である機械1
2が設置されている。この機械12は稼働時に水平振動
を生じ、この振動はスラブ2を介して他のフロア(屋上
階R、1階1F)にも伝達される状態にある。したがっ
て2階スラブが建物内の振動体に相当し、この振動体の
質量m2 に対して付加振動体としての除振装置の構造寸
法等が設定されている。このとき付加振動体の質量は重
錘8の質量m3 が相当する。この質量m3 を求めるに
は、まず対象となる建物の解析モデルのせん断系運動方
程式を解き、振動体の質量m2 との質量比μにより設定
した。
2が設置されている。この機械12は稼働時に水平振動
を生じ、この振動はスラブ2を介して他のフロア(屋上
階R、1階1F)にも伝達される状態にある。したがっ
て2階スラブが建物内の振動体に相当し、この振動体の
質量m2 に対して付加振動体としての除振装置の構造寸
法等が設定されている。このとき付加振動体の質量は重
錘8の質量m3 が相当する。この質量m3 を求めるに
は、まず対象となる建物の解析モデルのせん断系運動方
程式を解き、振動体の質量m2 との質量比μにより設定
した。
【0013】本実施例では2階スラブの質量m2 はm2
=167.9tであり、質量比μをμ=0.01とする
と、重錘8の質量m3 はm3 =1.68tとなる。
=167.9tであり、質量比μをμ=0.01とする
と、重錘8の質量m3 はm3 =1.68tとなる。
【0014】付加振動体を設定する際の他のパラメータ
として、片持ち梁の梁長さ(l)と梁の曲げ剛性(E
I)とを変えることもできる。実際には梁長さ(l)
は、除振装置を配置するフロアの階高等の余裕スペース
から判断して設定するようにし、その微調整は上述のジ
ョイントプレート10により行う。本実施例の場合には
l=0.7mとした。また、曲げ剛性(EI)は、梁7
はほとんどが鋼製であり、弾性係数Eはほぼ一定と考え
て良いこと及び梁7のねじりを防止する観点から梁断面
の(幅/厚)比をB/t=10程度に設定している。本
実施例では梁断面の寸法としてB=148mm、t=1
4.8mmに設定した。このように機械12による振動体
の振動数と同調するように付加振動体である片持ち梁の
形状や質量を調整して付加振動体の固有振動数を設定す
ることができる。
として、片持ち梁の梁長さ(l)と梁の曲げ剛性(E
I)とを変えることもできる。実際には梁長さ(l)
は、除振装置を配置するフロアの階高等の余裕スペース
から判断して設定するようにし、その微調整は上述のジ
ョイントプレート10により行う。本実施例の場合には
l=0.7mとした。また、曲げ剛性(EI)は、梁7
はほとんどが鋼製であり、弾性係数Eはほぼ一定と考え
て良いこと及び梁7のねじりを防止する観点から梁断面
の(幅/厚)比をB/t=10程度に設定している。本
実施例では梁断面の寸法としてB=148mm、t=1
4.8mmに設定した。このように機械12による振動体
の振動数と同調するように付加振動体である片持ち梁の
形状や質量を調整して付加振動体の固有振動数を設定す
ることができる。
【0015】この状態で付加振動体の振動位相は外力作
用に対してπの位相遅れを生じ、振動体の変位X2 は極
小となる。このように付加振動体の位相をπだけ遅らせ
ることで、振動体の強制外力による入力振動を打ち消し
て構造系全体の振動を低減させることができる。なお、
この系には粘性減衰があるため変位はゼロにならないこ
とが知られている。
用に対してπの位相遅れを生じ、振動体の変位X2 は極
小となる。このように付加振動体の位相をπだけ遅らせ
ることで、振動体の強制外力による入力振動を打ち消し
て構造系全体の振動を低減させることができる。なお、
この系には粘性減衰があるため変位はゼロにならないこ
とが知られている。
【0016】次に図2により粘性ダンパ6の構成につい
て詳しく説明する。粘性ダンパ6は剛体フレーム5のほ
ぼ中央位置に固着された直方体の箱形状をなし、この上
面には5枚のフィン20をほぼ等間隔で挿入可能なスリ
ット21が形成されている。このスリット21の近傍に
は図示しないシールパッキンが装着されており、重錘8
の水平振動によりフィン20が粘性ダンパ6内を往復移
動する場合に内部の高粘性流体Lが漏れないようになっ
ている。この高粘性流体Lの種類とフィン枚数等との組
み合わせにより粘性ダンパ6に対して各種の粘性減衰定
数を設定することができる。またフィン20は重錘8の
下面にフランジ22を介して堅固に固着されており、粘
性ダンパ6による粘性抵抗を確実に重錘8が伝達させる
ことができる。
て詳しく説明する。粘性ダンパ6は剛体フレーム5のほ
ぼ中央位置に固着された直方体の箱形状をなし、この上
面には5枚のフィン20をほぼ等間隔で挿入可能なスリ
ット21が形成されている。このスリット21の近傍に
は図示しないシールパッキンが装着されており、重錘8
の水平振動によりフィン20が粘性ダンパ6内を往復移
動する場合に内部の高粘性流体Lが漏れないようになっ
ている。この高粘性流体Lの種類とフィン枚数等との組
み合わせにより粘性ダンパ6に対して各種の粘性減衰定
数を設定することができる。またフィン20は重錘8の
下面にフランジ22を介して堅固に固着されており、粘
性ダンパ6による粘性抵抗を確実に重錘8が伝達させる
ことができる。
【0017】すなわち、図3に示したような矢印方向H
の水平振動が除振装置に作用すると除振装置1の重錘8
を吊した片持ち梁7は位相πだけ遅れて振動方向と反対
方向に撓む。このとき重錘8のフィン20が粘性ダンパ
6内の高粘性流体L部分を横切るので重錘8の変位は粘
性減衰する。
の水平振動が除振装置に作用すると除振装置1の重錘8
を吊した片持ち梁7は位相πだけ遅れて振動方向と反対
方向に撓む。このとき重錘8のフィン20が粘性ダンパ
6内の高粘性流体L部分を横切るので重錘8の変位は粘
性減衰する。
【0018】図4は上述の実施例の重錘の質量を1/4
にして、4個の除振装置をスラブ全体に均等に配置した
変形例を示したものである。このとき重錘30は横置き
の三角柱形状とし、振れ止め効果を高めるようにしてい
る。またこの重錘30の下側には2枚のフィン31、3
1が重錘30の両側に1枚ずつ固着されており、さらに
このフィン31は粘性ダンパ32内に収容されている。
フィン31の枚数は重錘30の質量との関係で決定され
るが、本変形例の場合には2枚のフィン31を1枚ずつ
粘性ダンパ32に収容して、片持ち梁33の撓みの安定
を図っている。この変形例では重錘の質量が減少したた
め梁33や剛体フレーム34の構造寸法も軽量化するこ
とができ、図5に示したように撓みの振幅δは図3の場
合より小さくなり、振動の吸収を早めることができる。
にして、4個の除振装置をスラブ全体に均等に配置した
変形例を示したものである。このとき重錘30は横置き
の三角柱形状とし、振れ止め効果を高めるようにしてい
る。またこの重錘30の下側には2枚のフィン31、3
1が重錘30の両側に1枚ずつ固着されており、さらに
このフィン31は粘性ダンパ32内に収容されている。
フィン31の枚数は重錘30の質量との関係で決定され
るが、本変形例の場合には2枚のフィン31を1枚ずつ
粘性ダンパ32に収容して、片持ち梁33の撓みの安定
を図っている。この変形例では重錘の質量が減少したた
め梁33や剛体フレーム34の構造寸法も軽量化するこ
とができ、図5に示したように撓みの振幅δは図3の場
合より小さくなり、振動の吸収を早めることができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、減衰器を有する付加振動体の振動が振動体に
よる強制外力に対して位相遅れπとなるように付加振動
体の梁長を設定したので、構造物に作用する定常振動を
急速に低減させることができ、構造物を有害な振動から
確実に遮断することができる等の効果を奏する。
によれば、減衰器を有する付加振動体の振動が振動体に
よる強制外力に対して位相遅れπとなるように付加振動
体の梁長を設定したので、構造物に作用する定常振動を
急速に低減させることができ、構造物を有害な振動から
確実に遮断することができる等の効果を奏する。
【図1】本発明による構造物の除振装置の一実施例を示
した一部分解斜視図。
した一部分解斜視図。
【図2】図1に示した粘性ダンパの構造を示した一部分
解斜視図。
解斜視図。
【図3】図1に示した除振装置の作動状態を示した説明
図。
図。
【図4】図1に示した除振装置の変形例を示した一部分
解斜視図。
解斜視図。
【図5】図4に示した除振装置の作動状態を示した説明
図。
図。
【図6】従来の除振装置の一例を示した正面図。
1 除振装置 2 スラブ 3 支柱 5,34 剛体フレーム 6,32 粘性ダンパ 7,33 片持ち梁 8,30 重錘
Claims (1)
- 【請求項1】スラブ下面から延設された複数の支柱に水
平を保持して吊持され構造物本体と同位相で振動する剛
体フレームと、この剛体フレーム上の所定位置に配置さ
れた減衰器との流体接触により振動減衰する重錘を上記
スラブから片持ち梁で吊持した付加振動体とを備え、上
記剛体フレームに伝達された強制外力に対して上記付加
振動体の位相遅れがπとなるように上記片持ち梁の梁長
を設定したことを特徴とする構造物の除振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34132991A JPH05172183A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 構造物の除振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34132991A JPH05172183A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 構造物の除振装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05172183A true JPH05172183A (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=18345215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34132991A Pending JPH05172183A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 構造物の除振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05172183A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007211415A (ja) * | 2006-02-07 | 2007-08-23 | Toyota Motor Corp | 建物用制振構造及び建物 |
| JP2010071307A (ja) * | 2008-09-16 | 2010-04-02 | Oiles Ind Co Ltd | 動吸振器 |
| EP2824360A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-14 | BAE Systems PLC | Improvements in and relating to vibration control |
| WO2015004425A1 (en) * | 2013-07-12 | 2015-01-15 | Bae Systems Plc | Improvements in and relating to vibration control |
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