JPH0579221A - 建築構造物の振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体の振動の減衰率をに高めることができ、
タンクへの液体の適正な注入が簡単かつ円滑になされ、
単一の金型を用いたブロウ成形法によってタンクの全構
成部分が同時成形できる、建築構造物の振動抑制装置を
提供する。 【構成】 建築構造物の所定の位置に設置されるタンク
を同心円上にある内側壁、外側壁及び隔壁によって複数
の円環状の貯留室に分割し、各貯留室の底壁を外側の貯
留室から内側の貯留室になる程高くなるように所定の高
さに設定し、いずれかの貯留室に液体の注入口を設け、
各隔壁に連通開口を同一の高さに設けるか、各隔壁の最
下部に連通開口を設け、建築構造物の固有振動周期と同
一の振動周期で、かつ所要の位相差を伴って振動するよ
うに液体を各貯留室に貯留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地震や風などの外力に
よって励起される振動を抑制するために建築構造物に設
置される振動抑制装置である。

【０００２】

【従来の技術】近年の建築構造物は高層化が進み、外力
に対して柔軟な構造に設計されているので、風や地震な
どに対して振動し易くなっている。この揺れを抑制し、
建築構造物の居住性を改善するために、各種の振動抑制
装置が提案されている。

【０００３】特開昭６２−１０１７６４号公報には、平
底短円筒形のタンクを建築構造物の所定の位置に設置
し、建築構造物の固有振動周期と同一の振動周期で、か
つ、建築構造物の固有振動と所要の位相差を伴って振動
する液体をタンク内に貯留して成る振動抑制装置が開示
されている。

【０００４】この液体の振動を利用した方式の振動抑制
装置は、タンク内の液体が建築構造物と同一の周期でか
つ所要の位相差で振動することにより建築構造物の振動
を抑制するものであるから、振動抑制装置の作用により
建築構造物の振動が抑制された段階で、液体の振動が一
定レベルまで減衰されていない時には、振動抑制装置そ
れ自体が逆に加振器として作用してしまうことになる。

【０００５】タンク内の液体は、タンク壁面との摩擦、
衝突あるいは液体自身の粘性抵抗に振動エネルギーを消
費されて、振動が減衰されるものであるが、液体として
は一般に水が使用されるため、液体の粘性による振動減
衰は小さい。また、タンクは内壁面に凹凸のない平底短
円筒形に形成されているため、タンク壁面との摩擦等に
よる振動減衰にも一定の限界がある。

【０００６】タンク内液体の振動の減衰率を所定レベル
に調整確保する方策として、タンク壁面に突起物を付設
し、液体が突起物に突き当たって抵抗を受けるときの圧
力損失によって、振動の減衰を行うようにした振動抑制
装置が特開昭６３−４００６４号公報に開示されてお
り、タンク底壁よりメッシュ部材を突設し、液体がメッ
シュ部材の間隙を通過するときの圧力損失によって、振
動の減衰を行うようにした振動抑制装置が特開平１−１
３１７６３号公報に開示されている。

【０００７】また、可撓性のある浮揚性棒状体をタンク
底壁に植設し、振動エネルギーを棒状体を屈曲移動に消
費させることによって、振動の減衰を行うようにした振
動抑制装置が特開平１−１３１７６９号公報に開示され
ており、ポリプロピレン等の浮体粒子をタンク内の液面
に撒布浮遊させ、粒子同士の衝突、摩擦、粒子と液体の
摩擦により振動エネルギーを消費させることによって、
振動の減衰を行うようにした振動抑制装置も提案されて
いる（日本建築学会学術講演梗概集（中国）１９９０年
１０月）。

【０００８】しかしながら、タンク内壁に突起物を設け
たり、タンク底壁にメッシュ部材や棒状体を植設するこ
とは、液体の振動に対する減衰作用はともかくとして、
タンクの製作加工の手間と費用を嵩張らせるだけでな
く、液体の振動時の挙動に複雑となるため、建築構造物
の振動に対する液体の抑制作用の解析が複雑となる難点
がある。浮体粒子等の撒布にも同様な問題がある。

【０００９】他方、特開平１−１３１７６８号公報に
は、タンク自体の形状を工夫することによって、液体の
振動の減衰率を高めた振動抑制装置が開示されている。
この振動抑制装置では、同心円状に配置された複数個の
タンクは円環状に形成されており、各タンク内に貯留さ
れる液体の深さは外側のタンクから内側のタンクに向か
う程浅くなるように所定深さに調整されている。

【００１０】液体が振動する時、液体は各タンクの側壁
に沿って周方向に移動する。振動エネルギーは、前記平
底短円筒形タンクと同様にンク側壁との摩擦や衝突によ
って消費されるだけでなく、周方向の一方向から来た液
体が周方向の他方向から来た液体と衝突することによっ
ても消費される。そのため、液体の振動減衰が早い。

【００１１】しかしながら、この振動抑制装置では、複
数のタンクは互いに完全に独立して構成されており、液
体のタンクへの注入が別個になされるので、液体の貯留
量を所定深さに調整するには、注入途中で液体の深さを
何度も計測し、不足の場合には液体を所要量だけ追加
し、過剰の場合には液体を所要量だけ抜き取る必要があ
るため、注入作業が複雑となって円滑かつ能率良く行な
うことができない。

【００１２】これら複数個の円環状タンクは直径におい
て相互に相違しており、あるタンクの成形用金型を別の
タンクの成形に使用することができないため、金型を別
個独立に複数準備する必要があり、製造設備のコスト負
担が嵩むことになる。また、１セットの円環状タンクの
組み合せを得るには、複数種類の金型を用いて複数回の
成形作業を重ねる必要があるため、製造工程が煩雑であ
り、コスト高となる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、液体の振動の減衰率を容易に高めることができ、
また、タンクへの液体の適正な注入が簡単かつ円滑にな
されると共に、選択により一種類の金型を用いたブロウ
成形法によってタンクの全構成部分が同時成形できる、
建築構造物の振動抑制装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以下、添付図面中の参照
符号を用いて説明すると、第１の発明の振動抑制装置で
は、建築構造物１の所定の位置に設置されるタンク２
を、タンク２の垂直軸線を中心とする同心円上に配置し
た内側壁４、外側壁５及び隔壁６によって、複数の円環
状の貯留室７に分割する。各貯留室７の底壁８を外側の
貯留室から内側の貯留室になる程高くなるように所定の
高さに設定し、いずれかの貯留室７に液体３の注入口１
１を設け、各隔壁６に連通開口９を同一の高さに設け
る。

【００１５】第２の発明の振動抑制装置では、建築構造
物１の所定位置に設置されるタンク２を、タンク２の垂
直軸線を中心とする同心円上に配置した内側壁４、外側
壁５及び隔壁６によって、複数の円環状の貯留室７に分
割する。各貯留室７の底壁８を外側の貯留室から内側の
貯留室になる程高くなるように所定の高さに設定し、い
ずれかの貯留室７に液体３の注入口１１を設け、底壁８
に近接した隔壁６の最下部に連通開口９を設ける。

【００１６】各貯留室７の底壁８の高さの相互間に設定
される差は、各貯留室７に貯留された液体３が、建築構
造物１の固有振動周期と同一の振動周期で所要の位相差
をもって同一挙動で振動するように、各貯留室７の内径
と外径および連通開口９の高さを考慮して、公知の速度
ポテンシャル理論やハウスナー理論等に基づく所定の算
出式によって決定される。

【００１７】

【作用】第１の発明では、タンク２の各貯留室７への液
体３の注入は、いずれかの特定の貯留室７に設けた注入
口１１から行われる。該特定の貯留室７に注入された液
体３は、隔壁６の連通開口９まで注入が進んだとき、該
連通開口９から隣の貯留室７に流れ込み、該貯留室７に
注入される。以下、同様にして順次に隣の貯留室７への
注入が開始され、各貯留室７内の液体３の液面が連通開
口９にて同一レベルに揃った時に、液体３の注入が終了
する。

【００１８】第２の発明では、タンク２の各貯留室７へ
の液体３の注入は、いずれかの特定の貯留室７に設けた
注入口１１から行われる。例えば、注入口１１を設けた
貯留室７が最も外側の貯留室７である場合には、外側の
貯留室７への注入が進んで、液面が連通開口９まで到達
したとき、液体３は該連通開口９から内側にある隣の貯
留室７に流れ込み、最も外側の貯留室７への注入と該隣
の貯留室７への注入が並行的に行われる。

【００１９】該隣の貯留室７への注入が進み、より高い
位置にある連通開口９まで液面が到達したとき、液体３
は該連通開口９から更に内側にある隣の貯留室に流れ込
み、最も外側の貯留室７への注入と内側に隣接するの２
つの貯留室７への注入が並行的になされる。以下、同様
に隔壁６の最下部の連通開口９を通して、最も内側の貯
留室７まで液体３の注入が順次開始され、各貯留室７内
の液体３の液面が所要のレベルに到達した時点で液体３
の注入が終了する。

【００２０】地震や風等の外力によって建築構造物１が
振動するとき、タンク２内の液体３は、液体３は各貯留
室７の側壁に沿って周方向に移動する。振動エネルギー
は、貯留室７の側壁との摩擦、衝突によって消費される
と共に、周方向の一方向から来た液体３が周方向の他方
向から来た液体３と衝突することによっても消費され
る。その結果、液体３の振動が早期に減衰する。

【００２１】

【実施例】図示の実施例では、タンク２の内外３列の貯
留室７と中央部の中空円盤部１８はブロウ成形法によっ
てプラスチックで一体成形されている。各貯留室７は、
片側または両側の腹面が中間点より多少上側の部位で若
干膨らんで垂直断面が縦長の略矩形状になった中空リン
グ体に成形され、膨らみ部の先端部において互いに接続
されている。そのため、隔壁６は垂直断面が縦長Ｘ形に
形成されている。連通開口９は該Ｘ形の交差接続部に設
けられ、同一円周上に等角度間隔を置いて非連続に複数
個設けられている。

【００２２】このように連通開口９を複数個設けたとき
には、各貯留室７への液体３の注入が迅速になされる。
非連続的に設ける連通開口９の個数は、隔壁６の構造的
強度を考慮して最少１個まで適宜に増減することがで
き、その開口面積も拡大または縮小することができる。
また、各貯留室７の構造的強度如何によっては、連通開
口９を隔壁６の全円周にわたって連続に形成することも
できる。

【００２３】隔壁６に一定長さの垂直壁部分を設け、該
垂直壁部分に高さ位置を変えて連通開口９を上下複数個
または複数列に設けることもできる。このようにしたと
きには、タンク２の設置後に建築構造物１の固有振動周
期が長くなった場合は、下位側の連通開口９の所まで液
体３を注入することによって、液体３の振動周期を長く
設定する一方、建築構造物１の固有振動周期が短くなっ
た場合は、上位側の連通開口９の所まで液体３を注入す
ることによって、液体３の振動周期を短く設定すること
ができる。即ち、建築構造物１の固有振動周期の変動に
対応して液体３の振動周期を一定範囲内で調整すること
ができる。

【００２４】本実施例では、タンク２の外側の貯留室７
の頂壁１０と内側の貯留室７の頂壁１０と中間の貯留室
７の頂壁１０は、同一平面に揃えられている。タンク２
は３段積みにして建築構造物１の屋上に縦横複数列に配
置されている。液体３としては水が使用されている。液
体３の注入口１１は外側の貯留室７の上部側面に設けら
れており、液体３の蒸発や振動時の漏出を防止するため
に、液体３の注入後に密封される。

【００２５】液体３の注入の進行につれて、液体３に押
された貯留室７内の空気は、注入用ホースと注入口１１
間の隙間から大気中に逃げる。本実施例では空気の脱出
を円滑にして液体３の注入を促進させるために、各貯留
室７に空気逃げ口１６を設けてある。この空気逃げ口１
６は、タンク２の積み重ねに支障とならないように、隔
壁６や内側壁、外側壁６の上部側面に設けられる。注入
口１１を設けた貯留室７については、前記のように注入
口１１の一部が空気逃げ部として働くため、空気逃げ口
１６を別個に設けるのを省略することもできる。

【００２６】連通開口９を隔壁６の途中に設ける第１発
明と、隔壁６の最下部に設ける第２発明のいずれにおい
ても、液体３の注入口１１は、外側、内側あるいは中間
のどの貯留室７に設けても良く、タンク２の積み重ね時
に支障とならないように配慮すれば、側面ではなく頂壁
に設けることもできる。空気逃げ口１６は、液体３の蒸
発を防止するため、液体３の所定の注入が完了した時に
は、注入口１１と同様に密封される。

【００２７】建築構造物１の固有振動周期が変動したと
きには、必要に応じてタンク２内の液体３の貯留量を増
減することによって、液体の振動周期を調整することが
ある。液体３の増加が必要である時には、第１の発明と
第２の発明のいずれにおいても、前記注入口１１の密封
を開いて液体３を所要量だけ各貯留室７に追加する。液
体３の減少が必要である時には、第２の発明では、最も
外側の貯留室７の側面下部に設けた液体抜き口１７を開
封して、過剰分の液体３を各貯留室７から抜き取る。図
示した第１の発明の振動抑制装置では、液体抜き口１７
を最も外側の貯留室７の側面下部に設けただけであるた
め、液体３は最も外側の貯留室７からのみ抜き取られ
る。中間や内側の貯留室７からも液体３を抜き取る場合
には、中間や内側の貯留室７の側面下部または底壁に液
体抜き口を設け、中央部の中空円盤部１８を無くし、該
液体抜き口をタンク２の中央上面側から操作可能にする
方法がある。また、図示のようにタンク２を積み重ねて
使用する場合には、最上層のタンク以外では上面側から
の液体抜き口の開閉操作は不可能であるため、中間や内
側の各貯留室の液体抜き口に通液管の内端部を接続し、
最も外側の貯留室の底壁面に形成した凹部に該通液管を
通し、該通液管の外端部に栓を設けることによって、全
ての貯留室からの液体の抜き取りを行なうことができ
る。

【００２８】外側の貯留室７の頂壁１０と底壁８には、
タンク２の積み重ね時の位置決め用突起１２と凹部１３
が設けられている。外側の貯留室７の下部側面と中間の
貯留室７の底壁８の間には補強用リブ１４が設けられ、
中間の貯留室７の下部側面と内側の貯留室７の底壁８の
間には、補強用リブ１５が設けられている。なお、タン
ク２の貯留室７に振動減衰手段として浮遊物を付加する
こともできる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように第１発明と第２発明の振動
抑制装置では、同心円上に配置した内側壁４、外側壁５
及び隔壁６によってタンク２を複数の円環状の貯留室７
に分割してあり、液体３がタンク２内で振動するとき、
各貯留室７内の液体３が周方向に移動し、液体３が相反
する二方向から自己衝突を繰り返すため、液体３の振動
の減衰率が大きくなり、地震や風等の外力が消失した
後、建築構造物１の揺れが早期に終息するので、建築構
造物１の居住性が改善される。

【００３０】また、各貯留室７の底壁８を外側の貯留室
から内側の貯留室になる程高くなるように所定の高さに
設定し、各隔壁６に連通開口９を同一の高さに設ける
か、底壁８に近接した隔壁６の最下部に連通開口９を設
けているので、いずれかの貯留室７に設けた注入口１１
から注入された液体３は、該連通開口９を通して各貯留
室７に流れ込んで、液面が同一レベルに揃い、各貯留室
７に対する液体３の適正量の注入が一時に簡単かつ円滑
になされる。

【００３１】複数の円環状の各貯留室７が連通開口９に
よって連続しているため、必要に応じて、一種類の金型
を用いたブロウ成形法によってタンク２の全構成部分を
同時成形することができ、タンク２の製造コストが節減
できる。

【００３２】更に第２の発明では、各連通開口９が隔壁
６の最下部にあるので、各貯留室７内の液面レベルを一
定範囲内で変更することができる。そのため、タンク２
の設置後に建築構造物１の固有振動周期が長くなったと
きには、液面レベルを下げることによって、液体３の振
動周期を長く設定する一方、建築構造物１の固有振動周
期が短くなったときには、液面レベルを上げることによ
って、液体３の振動周期を短く設定することができる。
即ち、建築構造物１の固有振動周期の変動に対応して液
体３の振動周期を一定範囲内で調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る振動抑制装置を設置し
た建築構造物の概略的な正面図である。

【図２】該建築構造物の概略的な平面図である。

【図３】図１のＡ部の拡大図である。

【図４】該振動抑制装置の平面図である。

【図５】該振動抑制装置の縦断面図である。

【図６】本発明の別の実施例に係る振動抑制装置の縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 建築構造物 ２ タンク ３ 液体 ４ 内側壁 ５ 外側壁 ６ 隔壁 ７ 貯留室 ８ 底壁 ９ 連通開口 １０ 頂壁 １１ 注入口 １２ 位置決め突起 １３ 位置決め凹部 １４ 補強用リブ １５ 補強用リブ １６ 空気逃げ口 １７ 液体抜き口 １８ 中空円盤部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築構造物１の所定の位置に設置される
   タンク２と、タンク２の内部に貯留され、建築構造物１
   の固有振動周期と同一の振動周期で、かつ、建築構造物
   １の固有振動と所要の位相差を伴って振動する液体３と
   から成り、地震や風などの外力によって建築構造物１に
   励起される振動を抑制する振動抑制装置であって、タン
   ク２の垂直軸線を中心とする同心円上に配置した内側壁
   ４、外側壁５及び隔壁６によって、タンク２を複数の円
   環状の貯留室７に分割し、各貯留室７の底壁８を外側の
   貯留室から内側の貯留室になる程高くなるように所定の
   高さに設定し、いずれかの貯留室７に液体３の注入口１
   １を設け、各隔壁６に連通開口９を同一の高さに設けた
   ことを特徴とする建築構造物の振動抑制装置。
2. 【請求項２】 建築構造物１の所定の位置に設置される
   タンク２と、タンク２の内部に貯留され、建築構造物１
   の固有振動周期と同一の振動周期で、かつ、建築構造物
   １の固有振動と所要の位相差を伴って振動する液体３と
   から成り、地震や風などの外力によって建築構造物１に
   励起される振動を抑制する振動抑制装置であって、タン
   ク２の垂直軸線を中心とする同心円上に配置した内側壁
   ４、外側壁５及び隔壁６によって、タンク２を複数の円
   環状の貯留室７に分割し、各貯留室７の底壁８を外側の
   貯留室から内側の貯留室になる程高くなるように所定の
   高さに設定し、いずれかの貯留室７に液体３の注入口１
   １を設け、底壁８に近接した隔壁６の最下部に連通開口
   ９を設けたことを特徴とする建築構造物の振動抑制装
   置。