JPH1136664A - 動吸振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動周期を長周期化させることができ、而も構
造体に設置後の周期調整を容易にできるようにする。 【解決手段】付加質量２を用いて構造体３の振動を抑え
るもので、構造体３の上面３ａに固定された第１の積層
ゴム支承体４と、第１の積層ゴム支承体４の固定位置Ｆ
から所定距離だけ離間された付加質量２の下面２ａに固
定された第２の積層ゴム支承体５と、第２の積層ゴム支
承体５の下面５ａに固定され構造体３に対して転動可能
に当接される転がり支承体６と、１個の回り対偶を有す
る２個のリンク７１，７２から成り、一方のリンク７１
が第１の積層ゴム支承体４および他方のリンク７２が第
２の積層ゴム支承体５にそれぞれ固定されたリンク連結
機構７とを備えている。なお、リンク連結機構７は、連
結された２個のリンク７１，７２の長さを調整するリン
ク長調整手段７４を有するものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は動吸振器に係り、
特に、高層ビル、高層タワー、または大型客船等に用い
られる動吸振器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、高層ビル、高層タワー等の風
揺れや、豪華客船等のローリング、ピッチングに対する
居住性を向上させるために動吸振器が用いられている。
この動吸振器は付加質量を振動させることにより高層ビ
ル、高層タワーや豪華客船等に生ずる振動を抑えるもの
で、ばねマス系の振動を利用したＴＭＤ（Tuned Mass D
amper）や、液体の揺動を利用したＴＬＤ（Tuned Liqui
d Damper）がある。

【０００３】ＴＭＤは、例えば図５（ａ）に示すよう
に、付加質量２０を積層ゴム２１で支持するもので、建
物２２の最上部２２ａに設置されている。このようなＴ
ＭＤは建物２２に水平方向の力が加わると、付加質量２
０が建物２２の変位方向とは逆方向に変位する。したが
って、付加質量２０が振動しながら建物２２に生じてい
る力を打ち消すことができる。

【０００４】また、ＴＬＤは図５（ｂ）に示すように、
付加質量としての水３０を容器３１に収容するもので、
建物３２上に設置されている。この場合、水３０と容器
３１とがダンパを兼ねている。このようなＴＬＤは建物
３２に水平方向の力が加わると、容器３１内の水３０が
共振して振動エネルギーを建物３２から水３０の振動と
して吸収する。即ち、水３０の摩擦や衝突によって振動
エネルギーを消費することができるので、建物３２に生
じている力を打ち消すことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＴＭＤ
は積層ゴムをせん断で用いているために変形量を大きく
するには、段数を増やしたり横断面積を大きくしなけれ
ばならなかった。また、建物にＴＭＤを設置後、周期を
調整するには、段数を増減したりばね要素の交換、増減
などをしなければならないので、工数が増える難点があ
った。さらに、ＴＭＤは、建物が揺れ始めた後に重りと
しての付加質量が反応し、振動が定常状態になって初め
て制御効果が表れるので、防振動作に時間がかかる。こ
のため、地震のような非定常外乱に対して初期には効果
が小さくなるので、一般的には揺れやすい構造の風揺れ
抑制用としてのみ使用されている。

【０００６】一方、ＴＬＤは微小な振動にも感度よく作
動し、また、周期調整は容器の大きさと水深で行うこと
ができる。これにより、揺れの固有振動数を同調させる
と共に適度に減衰させることができる。さらに、減衰は
水深の変化、ネット・棒・仕切板の設置、高粘性液の使
用、浮遊物の混入などによって制御することができる。

【０００７】しかしながら、ＴＭＤと比較すると、重り
としての水の比重が鋼材の約八分の一と小さいので、容
積が大きくなる難点があった。なお、重りとして使用さ
れる液体は水以外でも鋼材の比重より小さいので容積は
大きくなる。本発明は、このような従来の難点を解決す
るためになされたもので、振動周期を長周期化させるこ
とができ、而も構造体に設置後の周期調整が容易になる
動吸振器を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明の動吸振器は、付加質量を用いて構造体の振動
を抑える動吸振器において、構造体の上面に固定された
第１の積層ゴム支承体と、第１の積層ゴム支承体の固定
位置から所定距離だけ離間された付加質量の下面に固定
された第２の積層ゴム支承体と、第２の積層ゴム支承体
の下面に固定され構造体に対して転動可能に当接される
転がり支承体と、１個の回り対偶を有する２個のリンク
から成り、一方のリンクが第１の積層ゴム支承体および
他方のリンクが第２の積層ゴム支承体にそれぞれ固定さ
れたリンク連結機構とを備えたものである。

【０００９】このように構成された本発明の動吸振器に
おいて、水平方向に力が加わると付加質量に第２の積層
ゴム支承体を介して固定された転がり支承体が構造体上
を移動する。この際、転がり支承体にリンク連結機構で
連結された第１の積層ゴム支承体と、第２の積層ゴム支
承体とは捩られるので、この第１の積層ゴム支承体およ
び第２の積層ゴム支承体の捩りによるばね作用により原
位置に復帰することができる。この第２の積層ゴム支承
体は、移動する転がり支承体にリンク連結機構で連結さ
れているので、支持物の水平変形量が大きくなり、ま
た、リンクの長さの作用により水平剛性を低下させるこ
とができる。これにより、振動周期を長周期化させるこ
とができる。また、付加質量の鉛直荷重は転がり支承体
が第２の積層ゴム支承体の下面に固定されているので、
第２の積層ゴム支承体と共に転がり支承体で安定した状
態で支持することができる。

【００１０】また、本発明の動吸振器においてリンク連
結機構は、連結された２個のリンクの長さを調整するリ
ンク長調整手段を有することが好ましい。これにより、
第１の積層ゴム支承体および第２の積層ゴム支承体の捩
り剛性を変化させることができるので、付加質量の重さ
を変えることなく周期を調整することができる。また、
構造体には転がり支承体が転動可能に当接される凹曲面
部を設けることが好ましい。これにより、水平方向に移
動した転がり支承体が凹曲面に沿って元の位置、即ち凹
曲面部の最深位置に戻ることができる。したがって、付
加質量は元の位置に完全に戻ることができる。

【００１１】また、本発明の動吸振器においては、転が
り支承体は構造体に対して転動する転動部材を有し、こ
の転動部材は粘性流体に浸漬されているものが好まし
い。これにより、付加質量の振動を減衰させることがで
きる。また、本発明の動吸振器においては、構造体の転
がり支承体による転動範囲部に粘性弾性体をライニング
してもよい。これにより、付加質量の振動を減衰させる
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の動吸振器の実施の
一形態について図面を参照して説明する。本発明の動吸
振器は図１（ａ）、（ｂ）に示すように、付加質量２を
用いて構造体３の振動を抑えるもので、構造体３の上面
３ａに固定された第１の積層ゴム支承体４と、第１の積
層ゴム支承体４の固定位置Ｆから所定距離だけ離間され
た付加質量２の下面２ａに固定された第２の積層ゴム支
承体５と、第２の積層ゴム支承体５の下面５ａに固定さ
れ構造体３に対して転動可能に当接される転がり支承体
６と、第１の積層ゴム支承体４および第２の積層ゴム支
承体５を連結するリンク連結機構７とを備えている。

【００１３】第１の積層ゴム支承体４および第２の積層
ゴム支承体５はゴム層と金属板を層状に多数積層して構
成され、このゴム層には弾性機能に優れた天然ゴムまた
はクロロプレンゴムが用いられる。また、金属板はゴム
層との付着性から、ニッケル板、銅板、黄銅板またはニ
ッケルメッキ、銅メッキ、黄銅メッキを施した鋼板等が
用いられる。なお、付着する際、冷間接着剤を用いても
よい。

【００１４】転がり支承体６には転動部材である例えば
ボールベアリング８が構造体３上で転動可能に保持され
ている。この転がり支承体６のボールベアリング８の支
持点が、第２の積層ゴム支承体５の積層ゴムと重なるよ
うに、軸受１１を介して第２の積層ゴム支承体５に固定
されている。これにより、付加質量２の鉛直荷重を、第
２の積層ゴム支承体５と共に転がり支承体６で、安定し
た状態で支持することができる。このような転がり支承
体６は特定の周期を有していないので、構造体３上を自
由に移動することができる。

【００１５】リンク連結機構７は１個の回り対偶を有す
る２個のリンク７１、７２から成るもので、シャフト７
３にて回動自在に固定されると共に、リンク７１の支持
点７１ａが構造体３の上面３ａに固定された第１の積層
ゴム支承体４の上面４ａに固定され、リンク７２の支持
点７２ａが第２の積層ゴム支承体５および軸受１１間に
固定されている。また、リンク連結機構７は連結された
リンク７１および（または）リンク７２の長さを調整す
るリンク調整手段７４を有している。このリンク調整手
段７４は、本発明の動吸振器の水平剛性が第１の積層ゴ
ム支承体４および第２の積層ゴム支承体５の捩りばね定
数に依存するので、リンク連結機構７のリンク７１およ
び（または）リンク７２の長さを変更することにより捩
り剛性を変化させることが可能になる。即ち、リンク７
１、７２の全長を長くすることにより捩り剛性を低くす
ることができ、リンク７１、７２の全長を短くすること
により捩り剛性を高くすることができる。これは、積層
ゴム支承体の捩り許容角度が同一ならば、リンクの全長
が長い程、水平変形量を大きくできるということを意味
する。

【００１６】このようなリンク調整手段７４は、各リン
ク７１，７２に穿設された各長穴７１ｂ、７２ｂと、各
長穴７１ｂ、７２ｂにシャフト７３を回動自在に固定さ
せるシャフトホルダ７５Ａ、７５Ｂとから成るものであ
る。このシャフトホルダ７５Ａ、７５Ｂは、リンク７
１，７２の各長穴７１ｂ、７２ｂに対して平行に穿設さ
れた固定ボルト用長穴７１ｃ、７１ｄ、７２ｃ、７２ｄ
に、固定ボルト７６にて固定される。ここで、例えばリ
ンク７２の長さを調整する場合には、シャフトホルダ７
５Ｂをリンク７２に固定している固定ボルト７６を緩
め、このシャフトホルダ７５Ｂをリンク７２の長穴７２
ｂに沿って所定位置まで移動させ、固定ボルト７６を固
定させる。これにより、リンク７１，７２の全長を変化
させることができる。

【００１７】また、リンク連結機構７のリンク調整手段
は図２（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の積層ゴム支
承体４の上面４ａに固定されたリンク７１を、第１の積
層ゴム支承体４に対して移動可能にしてもよい。即ち、
リンク７１に第１の積層ゴム支承体４を固定する固定ボ
ルト７７を挿通させるための固定ボルト用長穴７１ｅ、
７１ｆを、リンク７１の長手方向に沿って穿設する。こ
のようなリンク調整手段によれば、第１の積層ゴム支承
体４にリンク７１を固定している固定ボルト７７を緩
め、このリンク７１を固定ボルト用長穴７１ｅ、７１ｆ
に沿って所定位置まで移動させ、固定ボルト７７を固定
させることにより、リンク７１，７２の全長を変化させ
ることができる。

【００１８】なお、構造体３の上面３ａには、転がり支
承体６のボールベアリング８を転動させるための軌道体
９を設けてもよい。このように構成された動吸振器の免
震動作について、以下、説明する。動吸振器は例えば図
３、図４に示すように、１つの円形から成る付加質量２
に対して、第１の積層ゴム支承体４、第２の積層ゴム支
承体５およびリンク連結機構７の組合わせ（以下、「吸
振部」という。）１Ａ、１Ｂ、１Ｃがそれぞれ中心角１
２０度の等間隔で構造体３上に設置されている。具体的
には、吸振部１Ａ、１Ｂ、１Ｃの各第２の積層ゴム支承
体５が付加質量２の下面２ａにそれぞれ中心角１２０度
の等間隔で固定され、各転がり支承体６を固定する各第
１の積層ゴム支承体４が、付加質量２の中心点Ｏ1と各
第１の積層ゴム支承体４の中心点とを結ぶ各直線Ｌ1、
Ｌ2、Ｌ3上に位置するような構造体３上に固定されてい
る。また、各第１の積層ゴム支承体４と各第２の積層ゴ
ム支承体５とを連結するリンク連結機構７が、それぞれ
同一方向に所定角度で屈曲するように設けられている。
なお、吸振部１Ａ、１Ｂ、１Ｃの各転がり支承体６は、
構造体３の上面３ａに固定された軌道体９上に載置され
ている。

【００１９】このように配置された動吸振器において、
水平方向に力が加わると、水平動に対して各吸振部１
Ａ、１Ｂ、１Ｃの転がり支承体６が移動することにより
各リンク連結機構７が屈曲運動するので、この屈曲運動
により各転がり支承体６に各リンク連結機構７で連結さ
れた各第１の積層ゴム支承体４、および各第２の積層ゴ
ム支承体５には捩り変位が与えられる。この際、各転が
り支承体６には復元力が発生しないが、各第１の積層ゴ
ム支承体４および各第２の積層ゴム支承体５の捩りによ
るばね作用により原位置に復帰させることができる。こ
の各第２の積層ゴム支承体５は、移動する各転がり支承
体６に各リンク連結機構７で連結されているので、水平
変形量が大きくなり水平剛性を低下させることができ
る。これにより、振動周期を長周期化させることができ
る。また、第１の積層ゴム支承体４は無負荷状態なの
で、不安要因が除かれ、捩りによるばね作用を安定した
状態で発揮させることができる。

【００２０】また、動吸振器の水平剛性は、第１の積層
ゴム支承体４および第２の積層ゴム支承体５の捩りばね
定数に依存するので、リンク連結機構７のリンク調整手
段７４でシャフト７３の接合位置を移動してリンク７
１、７２の位置長さを変更することにより、捩り剛性を
変化させることができる。これにより、付加質量２を変
えることなく周期を調整することができる。

【００２１】なお、円形の付加質量２に対する各吸振部
１Ａ、１Ｂ、１Ｃの設置間隔は中心角１２０度に限らな
い。また、付加質量の形状は円形に限らず、構造体３に
生じている力を打ち消すことができれば、どのような形
状のものでもよい。さらに、付加質量２の振動を減衰さ
せる場合には、積層ゴムの中央部に鉛プラグが圧入され
た鉛プラグ入り積層ゴムや、高減衰積層ゴムを使用す
る。また、転がり支承体６が有するボールベアリング８
をシリコーンオイル等の粘性流体に浸漬させてもよく、
さらに構造体２の転がり支承体６による転動範囲部１０
に高分子材料、粘弾性ゴム等の粘性弾性体をライニング
してもよい（図１）。これにより、転がり運動が減衰さ
れる。なお、これらを併用すれば減衰能力を高めること
ができる。

【００２２】また、構造体２の転がり支承体６による転
動範囲部１０に中心部が最深となる凹曲面部を設けるこ
とにより、水平方向に移動した転がり支承体６が凹曲面
部に沿って元の位置、即ち凹曲面部の最深位置に戻すこ
とができる（図１）。

【００２３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の動吸振
器によれば、リンク連結機構の屈曲運動と共に第１の積
層ゴム支承体および第２の積層ゴム支承体の捩りによる
ばね作用により水平動を免震することができるので、振
動周期を長周期化させることができる。これにより、一
般に周期の長い高層ビルの安全性を高めることができ
る。

【００２４】また、リンク連結機構のリンク長調整手段
でリンク長さを変更することにより捩り剛性を変えるこ
とができるので、付加質量を変えることなく周期を調整
できるようになる。これにより、構造体に設置後の周期
調整が容易になり、また付加質量の増減による施工コス
トを下げることができる。さらに、積層ゴムの水平剛性
ではなく捩り剛性によって支持系の水平剛性が決定され
ることから、変形量が積層ゴムの断面積や厚さに支配さ
れないので大変形を得ることができ、また、水平剛性を
低下させると共に変形時も安定した荷重支持能力を発揮
できるので座屈安定性を得られると共に積層ゴムを小型
化・軽量化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動吸振器の実施の一形態を示す説明図
で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）の部分上面図。

【図２】本発明の動吸振器に使用されるリンク長調整手
段の他の実施例を示す説明図で、（ａ）は側面図、
（ｂ）は下面図。

【図３】本発明の動吸振器の配置状態を示す説明図。

【図４】図３の動吸振器の側面を示す説明図。

【図５】従来の動吸振器を示す図で、（ａ）はＴＭＤの
動作説明図、（ｂ）はＴＬＤのの動作説明図。

【符号の説明】

２・・・・・付加質量 ３・・・・・構造体 ４・・・・・第１の積層ゴム支承体 ５・・・・・第２の積層ゴム支承体 ６・・・・・転がり支承体 ７・・・・・リンク連結機構 ８・・・・・ボールベアリング（転動部材） １０・・・・・転動範囲部 ７１、７２・・・・・２個のリンク ７４・・・・・リンク長調整手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】付加質量を用いて構造体の振動を抑える動
   吸振器において、前記構造体の上面に固定された第１の
   積層ゴム支承体と、前記第１の積層ゴム支承体の固定位
   置から所定距離だけ離間された前記付加質量の下面に固
   定された第２の積層ゴム支承体と、前記第２の積層ゴム
   支承体の下面に固定され前記構造体に対して転動可能に
   当接される転がり支承体と、１個の回り対偶を有する２
   個のリンクから成り、一方の前記リンクが前記第１の積
   層ゴム支承体および他方の前記リンクが前記第２の積層
   ゴム支承体にそれぞれ固定されたリンク連結機構とを備
   えたことを特徴とする動吸振器。
2. 【請求項２】前記リンク連結機構は連結された前記２個
   のリンクの長さを調整するリンク長調整手段を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の動吸振器。
3. 【請求項３】前記構造体には前記転がり支承体が転動可
   能に当接される凹曲面部が設けられたことを特徴とする
   請求項１または２記載の動吸振器。
4. 【請求項４】前記転がり支承体は前記構造体に対して転
   動する転動部材を有し、前記転動部材は粘性流体に浸漬
   されていることを特徴とする請求項１または２記載の動
   吸振器。
5. 【請求項５】前記構造体の前記転がり支承体による転動
   範囲部には粘弾性体をライニングしたことを特徴とする
   請求項１または２記載の動吸振器。