JP2005054360A - 制振装置、バネ体取り外し方法及び建築構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】建築構造物への取付後もバネ体を容易に取り外して振動系の固有振動数の調整が可能な制振装置と、この制振装置からバネ体を取り外すバネ体取り外し方法、及びこの制振装置を備えた建築構造物を得る。
【解決手段】ベースプレート２４の中央に挿通孔４０が形成され、この周囲にコイルスプリング４２が配置されている。挿通孔４０を通してコイルスプリング４２をベースプレート４２の下側へ取り出すことができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制振装置、バネ体取り外し方法及び建築構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から制振装置の一例として、建物（建築構造物）の天井裏などに取り付けられ、水平方向の振動を減衰させるもの（いわゆるＴＭＤ：Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄｕｍｐｅｒ）がある。たとえば特許文献１には、図６に示すように、底板１０４と上板１０６との間に積層ゴム１０８、ダンパー用ゴム及び補助バネ１１２（バネ体）を配置すると共に、上板１０６にウエイト１１４が固着された制振装置１０２が記載されている。この制振装置１０２では、ウエイト１１４の固有振動数を、建物振動時に想定される振動数と同調させることで、振動のエネルギーを吸収するようになっている。
【０００３】
ところで、このような制振装置では、時間の経過などによりバネ体の弾性が変化してしまうことがあり、これを調整する必要がある。しかし、図６に示した制振装置では、一旦建物に取り付けてしまうと、補助バネ１１２の取り外しが困難（実質的に不可能）であるために、取付後のウエイト１１４の固有振動数の調整も困難であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２４８７７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、建築構造物への取付後もバネ体を容易に取り外して振動系の固有振動数の調整が可能な制振装置と、この制振装置からバネ体を取り外すバネ体取り外し方法、及びこの制振装置を備えた建築構造物を得ることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、建築構造物に取り付けられる下板と、前記下板と平行に配置される上板と、前記上板に取り付けられたウエイトと、前記上板と前記下板との間に配置され、これらの相対移動を可能とする支持部材と、前記上板と前記下板とに掛け渡され、これらの相対移動によって弾性変形すると共に前記ウエイトを含む振動系の固有振動数を調整可能とするバネ体と、前記下板に形成され、前記バネ体を前記上板と反対側に挿通可能とする挿通孔と、を有することを特徴とする。
【０００７】
なお、ここでいう「建築構造物」としては、地盤に直接的に、あるいは他の部材を介して間接的に立設されている構造物であればよく、戸建住宅、オフィスビル、病院、集合住宅、美術館、公会堂、学校、庁舎、神社仏閣、橋梁、競技場、照明灯等を挙げることができる。
【０００８】
本発明では、ウエイトとバネ体とを含んで構成される振動系の固有振動数を、バネ体によって調整することができる。したがって、この固有振動数を、想定される建築構造物の振動数と同調させることで、建築構造物の振動を抑制することができる。さらに、下板と上板との相対移動が許容され、このエネルギーを、たとえば変形部材の変形によって吸収することも可能となる。
【０００９】
下板には、挿通孔が形成されており、この挿通孔を通じて、下板の下側（上板と反対側）すなわち建築構造物側へと、バネ体を容易に取り出すことができる。取り出し後、バネ体の弾性等を調整することで、振動系の固有振動数を調整できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記バネ体を前記上板に対して固定するネジ部材と、前記下板に形成され、前記上板の反対側から前記ネジ部材に接触して回転可能とする作業孔と、を有することを特徴とする。
【００１１】
ネジ部材により、バネ体を上板に対して確実に固定できる。また、下板に形成された作業孔からネジ部材を回転させることで、容易にネジ部材を緩めることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記挿通孔から前記バネ体までの距離が２００ｍｍ以下とされていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、挿通孔から手や工具等を差し入れて行う作業をさらに容易に行うことが可能になる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３に記載の発明において、前記下板から立設され、前記上板又は前記ウエイトとの間に対向するストッパ壁と、前記ストッパ壁にねじ込まれ先端が前記上板又は前記ウエイトに接触するストッパボルトと、を有することを特徴とする。
【００１５】
したがって、たとえば制振装置の搬送中などは、ストッパボルトの先端を上板又はウエイトに接触させることで、上板及びウエイトの下板に対する過度のずれを抑制できる。しかも、ストッパボルトのねじ込み量を増減することで、ストッパ壁と上板又はウエイトとの間隙の製造誤差があっても、上記のずれを確実に抑制可能となる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、建築構造物の被取付部材に下板が取り付けられた請求項１〜請求項４のいずれかに記載の制振装置から、前記バネ体を取り外すバネ体取り外し方法であって、前記被取付部材のうち、前記挿通孔に対応する箇所を部分的に除去し、その後、前記挿通孔を通して前記バネ体を建築構造物側に取り出すことを特徴とする。
【００１７】
これにより、制振装置を建築構造物に取り付けた状態であっても、容易にバネ体を取り外すことができ、バネ体とウエイトとを含んで構成される振動系の固有振動数を調整できる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の制振装置と、地盤に固定されると共に、前記制振装置の下板が、被取付部材に取り付けられた構造物本体と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この建築構造物では、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の制振装置を有しているので、地盤に固定された構造物本体の振動を抑制できる。
【００２０】
しかも、構造物本体の被取付部材（たとえば天井パネルなど）のうち、制振装置の挿通孔に対応する部分を取り外せば、挿通孔からバネ体を容易に取り外し可能となる。そして、バネ体を取り外して弾性等を調整し、振動系の固有振動数を調整できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２には、本発明の第１実施形態の制振装置２２が示されている。また、図３には、この制振装置２２が、建築構造物の一例である戸建住宅１２に適用された状態が示されている。建物本体１４の天井１６は天井梁１６Ｈとその下側の天井パネル１６Ｐとで構成されており、本発明に係る被取付部材となっている。
【００２２】
制振装置２２は、建物本体１４の天井梁１６Ｈに固定されるベースプレート２４を有している。ベースプレート２４の上方には、ベースプレート２４と平行に中間プレート２６が配置され、さらに中間プレート２６に上面にトッププレート２８が重ねられて固定されている。ベースプレート２４と中間プレート２６との間には、積層ゴム体３０が配置されている。積層ゴム体３０は、金属板とゴムとを厚み方向に積層た積層ゴム本体３２と、さらにその積層方向端部（上端及び下端）に固着された２枚の取付プレート３４（図２では図示省略）とを有しており、取付プレート３４がそれぞれ、中間プレート２６及びベースプレート２４に固定されている。トッププレート２８とベースプレート２４とが水平方向に相対移動すると積層ゴム本体３２がせん断変形し、この相対移動のエネルギーを吸収する。
【００２３】
トッププレート２８の上面には、ウエイト３８が配置され、中間プレート２６、トッププレート２８及びウエイト３８がボルト６８で一体的に固定されている。ウエイト３８は所定の質量を有しており、建物本体１４が水平方向に振動しようとしたとき、その質量によって、一定の場所に留まろうとする。
【００２４】
ベースプレート２４の中央には、正方形状の挿通孔４０が形成されており、この挿通孔４０の各辺よりも平面視にて外側位置には、各辺に２つずつ、合計で８つのコイルスプリング４２が配置されている。それぞれの辺に対応した配置された２つのコイルスプリング４２は、これらの間において、下フック４４を介して取付プレート４６で連結されている。取付プレート４６は下側取付ボルト４８によってベースプレート２４に固定されている。これに対し、コイルスプリング４２の外側端部は、上フック５４を介して取付プレート５６に連結されており、さらにサブプレート５２によって、２つのコイルスプリング４２が一体化されて、スプリングユニット６８が構成されている。コイルスプリング４２は、取付プレート５６及びサブプレート５２を介して、上側取付ボルト５８により中間プレート２６に固定されている。
【００２５】
このようにして、コイルスプリング４２が中間プレート２６とベースプレート２４との間に配置されることで、積層ゴム体３０、ウエイト３８、トッププレート２８、中間プレート２６とコイルスプリング４２とを含み、特定の固有振動数を有する振動系５０が構成される。そして、この振動系５０の固有振動数が、コイルスプリング４２の弾性（バネ定数や、コイルスプリング自体の長さ）を変更することで、調整されるようになっている。固有振動数を建物本体１４の想定される振動数と同調させることで、建物本体１４の振動を抑制できる。
【００２６】
ここで、挿通孔４０の形状は、図４（Ｃ）に示すように、建物本体１４の内部、すなわちベースプレート２４よりも下側から作業者がコイルスプリング４２に手や工具等をのばし、コイルスプリング４２をベースプレート２４の下側へと取り出すことが可能な形状とされている。
【００２７】
図２から分かるように、下側取付ボルト４８及び上側取付ボルト５８の双方とも、ボルトの頭部が下になるように、ベースプレート２４又は中間プレート２６にねじ込まれている。したがって、下側取付ボルト４８は、作業者がベースプレート２４の下側からトルクレンチなどの工具７０を使用して回転させることができる。これに対し、上側取付ボルト５８に対しては、ベースプレート２４の対応する位置に、トルクレンチなどの工具を挿し入れることができる作業孔６０が形成されている（図４（Ｂ）参照）。このため、作業者は、ベースプレート２４の下側から作業孔６０を通して工具を差し入れて、上側取付ボルト５８を回転させることができる。
【００２８】
ベースプレート２４からは、トッププレート２８の４つの角部に対応して、平面視にて略「Ｌ」字状のストッパ壁６２が立設されており、ウエイト３８、トッププレート２８及び中間プレート２６がベースプレート２４に対して水平方向に相対移動すると、これらの少なくとも１つがストッパ壁６２に接触して、相対移動の移動範囲を制限する。ストッパ壁６２の内面には緩衝ゴム６４が貼り付けられており、ウエイト３８、トッププレート２８又は中間プレート２６が当たったときの衝撃を緩和するようになっている。
【００２９】
ストッパ壁６２にはストッパボルト６６が螺合されて貫通されるようになっており、その先端が、ウエイト３８の側面に接触している。これにより、たとえば制振装置２２の搬送中には、ウエイト３８、トッププレート２８及び中間プレート２６がベースプレート２４に対して水平方向に相対移動しようとしても、この相対移動が制限される。ストッパボルト６６は、建物本体１４への据え付け時には取り外される。
【００３０】
次に、制振装置２２の作用、及び振動系５０の固有振動の調整方法について説明する。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態の制振装置２２を戸建住宅１２の建物本体１４に取り付ける前段階では、ストッパボルト６６を適度にストッパ壁６２から突出させ、その先端をウエイト３８に側面に接触させておく。これにより、ウエイト３８、トッププレート２８及び中間プレート２６のベースプレート２４に対する水平方向の相対移動が一定範囲に制限される（実質的に、ほとんど相対移動しないようにすることができる）。しかも、ストッパボルト６６のねじ込み量を変えて突出長を調整することで、ストッパ壁６２とウエイト３８との間隙の変化（たとえば製造上のわずかな誤差）にも対応して、確実に相対移動を抑制できる。また、ストッパボルト６６を緩めるだけで、上記した相対移動の抑制を解除できる。これに対し、従来のように木片をベースプレート２４と中間プレート２６との間に差し挟んで相対移動を抑制した構成では、木片の除去に時間と手間を要していた。
【００３２】
制振装置２２を建物本体１４の天井梁１６Ｈに設置し固定すると、ストッパボルト６６を緩める（あるいは完全に除去する）。ウエイト３８、トッププレート２８及び中間プレート２６は、ベースプレート２４に対して水平方向に相対移動可能となる。
【００３３】
建物本体１４に、いわゆる交通振動や風による振動が作用すると、建物本体１４自体も水平方向に振動しようとするが、ウエイト３８は所定の質量を有しており、その場に留まろうとするため、建物本体１４に固定されたベースプレート２４と、ウエイト３８、トッププレート２８及び中間プレート２６とが水平方向に相対移動する。ここで、積層ゴム体３０、ウエイト３８、ウエイト３８、トッププレート２８、中間プレート２６とコイルスプリング４２とで構成される振動系５０の固有振動数が、コイルスプリング４２の弾性を調整することで、建物本体１４の振動数と同調するように設定されている。また、この相対移動のエネルギーは、積層ゴム体３０の変形によって吸収される。以上により、建物本体１４の振動が減衰される。なお、コイルスプリング４２は、図１から分かるように、直交する２方向に配置されており、建物本体１４の周波数の異方性（方向によって周波数が異なること）に対応して、それぞれの方向ごとに、固有振動数を調整することができる。
【００３４】
時間の経過などにより、コイルスプリング４２の弾性が変化すると、振動系の固有振動数も変化してしまう。ここで、本実施形態の制振装置２２では、以下の手順でコイルスプリング４２を取り外し、その弾性を調整することができる。
【００３５】
まず、図４（Ａ）に示すように、挿通孔４０及び作業孔６０に対応する箇所の天井パネル１６Ｐを部分的に取り外す。そして、下側取付ボルト４８を、トルクレンチなどの工具を使用して緩める。さらに、上側取付ボルト５８も、図４（Ｂ）に示すように、作業孔６０からトルクレンチなどの工具を使用して緩める。
【００３６】
この状態で、挿通孔４０から手や工具などを差し入れて、スプリングユニット６８を取り外し、さらに、図４（Ｃ）に示すように、挿通孔４０を通して建物本体１４内へ取り出すことができる。スプリングユニット６８を取り出した状態で、コイルスプリング４２の弾性（バネ定数や長さなど）を調整できる。調整後は、取り外したのと全く逆の手順で取り付けることができる。
【００３７】
なお、このように、挿通孔４０から手や工具などを差し入れてコイルスプリング４２を取り外すためには、挿通孔４０の孔縁からコイルスプリング４２までの距離が短いほうが作業性が高く、好ましい。具体的には、挿通孔４０の孔縁からコイルスプリング４２の中心までの距離Ｌ（図１参照）が２００ｍｍ以下とされていることが好ましい。
【００３８】
上記説明では、ベースプレート２４の中央に挿通孔４０が形成され、この挿通孔４０の周囲にコイルスプリング４２が配置されているものを例に挙げたが、挿通孔４０の形状や位置、数、及びコイルスプリング４２の位置や数は、特に限定されない。たとえば、複数のコイルスプリング４２のそれぞれに対応して、その近傍に挿通孔４０が形成された構成でもよい。ただし、上記したように、ベースプレート２４の中央に挿通孔４０を１つ形成した構成では、ベースプレート２４の加工が容易であり、低コストで製造できるので、好ましい。
【００３９】
また、ストッパ壁６２の位置も上記したものに限定されない。たとえば、図５に示す構成では、制振装置２２の全体的構成は、図１に示したものと同一とされているが、ストッパ壁６２の構造のみが異なっている。すなわち、制振装置２２を平面視したときのウエイト３８の中心線Ｃ１、Ｃ２上にストッパ壁６２を配置し、さらにこの中心線Ｃ１、Ｃ２上にストッパボルト６６が位置するようにしており、ウエイト３８がストッパボルト６６の先端からの押圧力を受けても、この押圧力が回転モーメントとして作用しなくなるようになっている。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、建築構造物への取付後もバネ体を容易に取り外して振動系の固有振動数の調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の制振装置を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態の制振装置を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態の制振装置が適用された戸建住宅を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施形態の制振装置においてバネ体を取り外す工程を（Ａ）〜（Ｃ）へと順に示す説明図である。
【図５】本発明の制振装置の変形例を示す平面図である。
【図６】従来の制振装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１２ 戸建住宅
１４ 建物本体
１６ 天井
１６Ｐ 天井パネル
１６Ｈ 天井梁
２２ 制振装置
２４ ベースプレート（下板）
２６ 中間プレート（上板）
２８ トッププレート（上板）
３０ 積層ゴム体（支持部材）
３８ ウエイト
４０ 挿通孔
４２ コイルスプリング（バネ体）
５０ 振動系
５８ 上側取付ボルト（ネジ部材）
６０ 作業孔
６２ ストッパ壁
６６ ストッパボルト
６８ スプリングユニット
Ｌ 距離

Claims (6)

1. 建築構造物に取り付けられる下板と、
   前記下板と平行に配置される上板と、
   前記上板に取り付けられたウエイトと、
   前記上板と前記下板との間に配置され、これらの相対移動を可能とする支持部材と、
   前記上板と前記下板とに掛け渡され、これらの相対移動によって弾性変形すると共に前記ウエイトを含む振動系の固有振動数を調整可能とするバネ体と、
   前記下板に形成され、前記バネ体を前記上板と反対側に挿通可能とする挿通孔と、
   を有することを特徴とする制振装置。
2. 前記バネ体を前記上板に対して固定するネジ部材と、
   前記下板に形成され、前記上板の反対側から前記ネジ部材に接触して回転可能とする作業孔と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 前記挿通孔から前記バネ体までの距離が２００ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項２に記載の制振装置。
4. 前記下板から立設され、前記上板又は前記ウエイトとの間に対向するストッパ壁と、
   前記ストッパ壁にねじ込まれ先端が前記上板又は前記ウエイトに接触するストッパボルトと、
   を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の制振装置。
5. 建築構造物の被取付部材に下板が取り付けられた請求項１〜請求項４のいずれかに記載の制振装置から、前記バネ体を取り外すバネ体取り外し方法であって、
   前記被取付部材のうち、前記挿通孔に対応する箇所を部分的に除去し、その後、前記挿通孔を通して前記バネ体を建築構造物側に取り出すことを特徴とするバネ体取り外し方法。
6. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の制振装置と、
   地盤に固定されると共に、前記制振装置の下板が、被取付部材に取り付けられた構造物本体と、
   を有することを特徴とする建築構造物。

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