JP2000266111A - 建築物用制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 戸建て住宅の梁や屋根等に設置される建築物
用制振装置において、部品点数を減らして装置の低コス
ト化を達成する。 【解決手段】 建築物の設置面に固定された固定部材１
０とウエイト部材１２との間に、ウエイト部材１２に復
元力を付与すると共にその振動を減衰させる高減衰積層
ゴム１１を設ける。ウエイト部材１２の一部を着脱自在
な複数の調整用ウエイト１８で構成し、調整用ウエイト
１８の搭載個数を調整することにより、ウエイト部材１
２の固有振動数を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物用制振装置
に係り、特に、住宅等の小規模建築物に対し好適な制振
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開平８−１２８２２８号公
報や特開平８−１２８２２９号公報に開示されているよ
うに、戸建て住宅等で生じる強風や交通振動に起因する
不快な揺れ（微少振動）を減少させることを目的に、小
規模建築物に対し特に好適な制振装置が提案されてい
る。

【０００３】上記特開平８−１２８２２９号公報に開示
された装置は、棒状のウエイトを複数個の積層ゴムを介
してブラケットに支持し、この積層ゴムの復元力でウエ
イトを微少振動させるように構成されている。また、ウ
エイトの振動を減衰させるために、ウエイトとブラケッ
トとの間に減衰材を設けている。更に、ウエイトの固有
振動数を微調整可能なように、ウエイトとブラケットと
の間に補助ばねを設けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記装置で
は、ウエイトとブラケットとの間に、積層ゴムだけでな
く減衰材を設ける必要があったため、部品点数が多く、
コスト低減が難しかった。加えて、ウエイトの固有振動
数を調整するために補助ばねを設ける必要があったた
め、部品点数が更に増加し、コスト低減が一層困難にな
っていた。また、補助ばねは、経年劣化が大きく、その
弾性特性が時間の経過によって変化しやすいため、ウエ
イトの固有振動数も時間が立つにつれて変化するという
不都合があった。

【０００５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、部品点数を減らし、
装置全体のコスト低減を図ることにある。

【０００６】

【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、弾性部材をウエイト部材に復元力及び減
衰力の双方を付与するように構成し、更に、ウエイト部
材の固有振動数を、ウエイト部材自体の重量を調整する
ことにより調整することとした。

【０００７】具体的には、本発明は、建築物に設置さ
れ、該建築物の水平方向の振動を低減する建築物用制振
装置であって、所定の固定面に立設された弾性部材と、
水平方向に振動自在なように上記弾性部材上に固定され
たウエイト部材とを備え、上記弾性部材は、上記ウエイ
ト部材に水平方向の復元力を付与すると共に該ウエイト
部材の振動を減衰させる減衰力を付与するように、高減
衰積層ゴムで構成され、上記ウエイト部材は、該ウエイ
ト部材全体の重量を変化させることにより該ウエイト部
材の固有振動数を変化させるように、着脱自在な固有振
動数調整用ウエイトを備えていることとしたものであ
る。

【０００８】上記高減衰積層ゴムのゴム層は、損失係数
が０．０５〜０．１５の範囲内にあるゴム材によって形
成されていることが好ましい。

【０００９】上記事項により、建築物が加振されると、
ウエイト部材が高減衰積層ゴムの復元力を受けつつ水平
方向に変位し、この高減衰積層ゴムの変位によって振動
エネルギーが減衰されて建築物の振動が抑制される。こ
のように、ウエイト部材は高減衰積層ゴムから復元力だ
けでなく減衰力をも受けるので、減衰材を別個に設ける
必要がなくなる。また、ウエイト部材は着脱自在な固有
振動数調整用ウエイトを備えているので、当該調整用ウ
エイトの着脱によりウエイト部材全体の重量が自由に変
更され、その固有振動数が容易に調整されることにな
る。そのため、固有振動数を調整するために補助ばねを
別個に設ける必要がなくなる。従って、減衰材及び補助
ばねを削減することができ、部品点数が低減する。

【００１０】損失係数が０．０５〜０．１５のゴム材を
用いることにより、ウエイト部材に復元力と減衰力の双
方を付与するのに特に好適な構成が得られる。

【００１１】すなわち、本発明は、主振動系（建築物）
の振動伝達率を入力振動数（交通振動の振動数）の広い
範囲で低くすることを目的とし、積層ゴムのゴム材の損
失係数を、上記目的を達成するのに好適な値に設定する
こととした。ここで、質量比をμ＝（副振動系（制振装
置）の質量）／（主振動系（建築物）の質量）とし、固
有振動数比をｆ＝（副振動系の固有振動数）／（主振動
系の固有振動数）とすると、主振動系の応答（振動伝達
率）は、上記質量比μ及び固有振動数比ｆによって異な
る。

【００１２】ところで、個人住宅等の小規模建築物は、
その重量が比較的軽量である。そのため、最適な損失係
数は従来よりも小さくなる。従来は、例えば、建築物の
重量を５０トン、制振装置の重量を０．５〜１．０トン
とすると、質量比はμ＝０．０１〜０．０５となり、図
４の定数決定線図から、最適の損失係数は０．１〜０．
２５となる。しかし、小規模建築物は軽量であるため、
質量比はμ＝０．００５〜０．０２程度と考えられ、好
適な損失係数は０．０５〜０．１５と考えられる。そこ
で、本発明では、損失係数が０．０５〜０．１５の範囲
内にあるゴム材によって積層ゴムを形成することとし
た。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００１４】＜第１実施形態＞本実施形態に係る制振装
置１は、住宅の天井の梁や屋上に設置可能な装置であ
り、小規模建築物の制振に対し特に好適なものである。
図１〜図３に示すように、本制振装置１は、一対の固定
部材１０，１０と、この固定部材１０，１０上に固定さ
れた４つの高減衰積層ゴム１１と、これら高減衰積層ゴ
ム１１の復元力及び減衰力を受けて減衰振動するよう
に、高減衰積層ゴム１１上に設置されたウエイト部材１
２とを備えている。

【００１５】略長方形の平板状の固定部材１０，１０
は、天井の梁の上面や屋上面等の所定の設置面に固定さ
れている。両固定部材１０，１０は、所定間隔を存して
互いに平行に配置されている。これら固定部材１０，１
０の上面には、その長手方向に沿って２つの高減衰積層
ゴム１１，１１が固定され、固定部材１０の上面は高減
衰積層ゴム１１を立設する固定面を形成している。高減
衰積層ゴム１１は、ウエイト部材１２を水平に支持し、
振動を受けた場合には、ウエイト部材１２に対し水平方
向の復元力を与える弾性部材として機能すると共に、ウ
エイト部材１２の水平方向の振動を減衰させる減衰部材
としても機能する。高減衰積層ゴム１１は、薄い板状ゴ
ムと鉄板とを軸方向に交互に重ね合わせて積層し加硫接
着して円柱状に形成されている。高減衰積層ゴム１１の
ゴムは、損失係数が０．０５〜０．１５の範囲内にある
ゴムで構成されており、ゴム種としては、天然ゴム、イ
ソプレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレン
ゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム等を用いることがで
きる。なお、高減衰積層ゴム１１のゴム層は、ウエイト
部材１２に復元力と減衰力とを付与するものであればよ
いが、損失係数は０．０７〜０．１３であることが更に
好ましく、０．０８〜０．１２がより一層好ましく、
０．９〜０．１１が特に好ましい。

【００１６】損失係数が小さすぎると減衰性が不十分と
なりやすく、応答が大きくなる一方、損失係数が大きす
ぎると永久歪みが生じやすく、復元性が不十分になりや
すい。そこで、本実施形態では、上記のような好適な範
囲内の損失係数を有するゴム材を用いることとした。

【００１７】各固定部材１０には、ウエイト部材１２の
過大な変位及び脱落を防止するためのストッパー１３が
固定されている。これらストッパー１３は、両高減衰積
層ゴム１１，１１の間に配置され、固定部材１０から上
方に延びる棒状部材で形成されている。各ストッパー１
３は、ストッパー１３の外径よりも大きな内径を有する
ウエイト部材の貫通孔１４を貫通している。ストッパー
１３の上部には、ウエイト部材１２の抜けを防止するた
めに、貫通孔１４の内径よりも大きな外径を有する円板
状の抜き止め部１５が取り付けられている。

【００１８】ウエイト部材１２は、主ウエイト１６、付
加ウエイト１７及び調整用ウエイト１８がボルト１９で
互いに固定されて構成されており、その全体が細長い積
層プレート状に形成されている。主ウエイト１６は、長
手方向長さ（図示のＹ方向）が１．８〜２．０ｍ程度の
平板で形成され、付加ウエイト１７は幅方向長さ（図示
のＸ方向）が主ウエイト１６と等しく、且つ長手方向長
さが０．６〜０．８ｍ程度の平板で形成されている。調
整用ウエイト１８も平板で形成され、図示のＹ方向の長
さは０．０５〜０．２ｍ程度であり、Ｘ方向長さは主ウ
エイト１６と等しい。なお、本実施形態では、主ウエイ
ト１６、各付加ウエイト１７、各調整用ウエイト１８の
重量は、それぞれ１００ｋｇ、４０ｋｇ、５ｋｇであ
る。

【００１９】主ウエイト１６は、両側の上面が両付加ウ
エイト１７の下面に対向するようにして付加ウエイト１
７に固定されている。そして、両付加ウエイト１７は互
いに離隔して配置され、それら付加ウエイト１７，１７
の間に調整用ウエイト１８が設けられている。つまり、
調整用ウエイト１８は、主ウエイト１６の中央部の上面
に固定されている。

【００２０】調整用ウエイト１８は、主ウエイト１６に
対し着脱自在に構成され、その着脱によってウエイト部
材１２の全体の重量が変化するようになっている。そし
て、この重量変化により、ウエイト部材１２の固有振動
数が調整される。

【００２１】高減衰積層ゴム１１は付加ウエイト１７に
固定され、ストッパー１３を貫通させる貫通孔１４は付
加ウエイト１７に形成されている。貫通孔１４は、ウエ
イト部材１２の振動を所定の最大変位以下の範囲内では
制限しないように、その内径がストッパー１３の外径よ
りも大きくなるように形成されている。本実施形態で
は、ウエイト部材１２の振幅は１〜２ｍｍ程度を想定し
ており、ストッパー１３の外径及び貫通孔１４の内径
は、ウエイト部材１２の最大許容変位が５ｍｍになるよ
うに設定されている。

【００２２】このようにウエイト部材１２は主ウエイト
１６、付加ウエイト１７及び調整用ウエイト１８が組み
合わされて一体として構成され、全体的には、４つの角
部が両固定部材１０，１０上に設けられた４つの高減衰
積層ゴム１１によって支持されている。

【００２３】そして、両固定部材１０，１０には、ウエ
イト部材１２の振動を妨害しないようにウエイト部材１
２よりも一回り大きく形成されたケーシング２５が、ウ
エイト部材１２及び高減衰積層ゴム１１を覆うように取
り付けられている。

【００２４】この制振装置１の設置に際しては、予め建
築物の固有振動数を計算しておき、ウエイト部材１２の
固有振動数が当該建築物の固有振動数と等しくなるよう
に、調整用ウエイト１８の着脱を行う。

【００２５】強風や交通振動等により建築物が加振され
た際には、ウエイト部材１２が高減衰積層ゴム１１の復
元力を受けながら水平方向に振動し、同時に、ウエイト
部材１２の振動は、高減衰積層ゴム１１の減衰作用によ
って減衰される。つまり、ウエイト部材１２は、高減衰
積層ゴム１１のみによって、復元力と共に減衰力を受
け、減衰振動を行う。これにより、建築物の振動が緩和
され、制振効果が得られる。

【００２６】以上のように、本制振装置によれば、高減
衰積層ゴム１１がウエイト部材１２に対し復元力を与え
るだけでなく減衰力をも付与するため、減衰材を別個に
設ける必要がなくなる。従って、部品点数の低減を図る
ことができ、装置の低コスト化を達成することができ
る。

【００２７】また、ウエイト部材１２の固有振動数を、
調整用ウエイト１８の着脱による調整用ウエイト１８の
搭載個数の調整によって調整することができるので、固
有振動数を調整するための補助ばねを設ける必要がなく
なる。従って、更に部品点数の低減を図ることができ、
装置の低コスト化を一層促進することが可能となる。ま
た、ウエイト部材１２の重量は経年変化が極めて少ない
ため、長年にわたって固有振動数を一定の値に維持する
ことができ、装置の信頼性が向上する。

【００２８】なお、高減衰積層ゴム１１を４つ備えた装
置を説明したが、高減衰積層ゴム１１の個数は４つに限
定されるものではない。

【００２９】上記形態は、設置面２０上に固定部材１
０，１０を設け、高減衰積層ゴム１１をこれら固定部材
１０，１０上に間接的に固定したものであったが、高減
衰積層ゴム１１の固定方法は上記に限定されず、例え
ば、高減衰積層ゴム１１を梁や屋上面等の設置面に直接
固定することも可能である。なお、この場合、設置面自
体が高減衰積層ゴム１１を固定するための固定面とな
る。

【００３０】上記制振装置１は、小型且つ軽量に形成さ
れているので天井裏の梁や屋根に簡易に設置することが
でき、また、微少振動に対しても良好な制振効果を発揮
するため、戸建て住宅等の小規模建築物に対して特に顕
著な効果を発揮する。しかし、制振装置１は、例えば複
数個設置されることにより、小規模建築物だけでなく、
ビルディング等の大規模建築物に対しても効果を発揮す
るものである。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ウエイ
ト部材に復元力を与える部材と減衰材とを別個に設ける
必要がなく、また、ウエイト部材の固有振動数を調整す
るための補助ばねを設ける必要がないので、部品点数の
低減が可能となり、装置の低コスト化を達成することが
できる。また、ウエイト部材の固有振動数の調整を固有
振動数調整用ウエイトの着脱によって行うので、固有振
動数の経年変化がなく、装置の信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る制振装置の内部構造を示す
正面図である。

【図２】第１実施形態に係る制振装置の内部構成を示す
上面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】動吸振器の定数決定線図である。

【符号の説明】

１０ 固定部材 １１ 高減衰積層ゴム １２ ウエイト部材 １３ ストッパー １４ 貫通孔 １５ 抜き止め部 １６ 主ウエイト １７ 付加ウエイト １８ 調整用ウエイト（固有振動数調整用ウエイト） １９ ボルト ２５ ケーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 貴仁 兵庫県神戸市兵庫区明和通３丁目２番15号 バンドー化学株式会社内 Ｆターム(参考） 3J048 BA08 BF02 CB18 EA38 3J059 AE05 BA43 BC06 BC19 GA42

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築物に設置され、該建築物の水平方向
   の振動を低減する建築物用制振装置であって、 所定の固定面に立設された弾性部材と、 水平方向に振動自在なように上記弾性部材上に固定され
   たウエイト部材とを備え、 上記弾性部材は、上記ウエイト部材に水平方向の復元力
   を付与すると共に該ウエイト部材の振動を減衰させる減
   衰力を付与するように、高減衰積層ゴムで構成され、 上記ウエイト部材は、該ウエイト部材の全体の重量を変
   化させることによって該ウエイト部材の固有振動数を変
   化させるように、着脱自在な固有振動数調整用ウエイト
   を備えていることを特徴とする建築物用制振装置。
2. 【請求項２】 高減衰積層ゴムのゴム層は、損失係数が
   ０．０５〜０．１５の範囲内にあるゴム材によって形成
   されていることを特徴とする請求項１記載の建築物用制
   振装置。