JP2005188272A - 制振装置及び建築構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】 より広い周波数帯域で確実な振動減衰効果を発揮できる制振装置と、この制振装置を備えた建築構造物を得る。
【解決手段】 制振装置２２は、２つのマスユニット１８を有している。２つのマスユニット１８には、磁気ダンパ５２が掛け渡されており、金属板５６と磁石部材５４とが矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向に相対移動すると、相対移動のエネルギーが渦電流に伴って熱として散逸されると共に、相対移動を妨げる方向の力が作用する。２つのマスｙニット１８は、固有振動数のわずかに異なるように設定されており、エネルギー吸収可能な振動数の範囲（帯域）が、従来のものと比較して広くなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、制振装置及び建築構造物に関する。

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。

このＴＭＤを適用する場合、建物の固有振動数をあらかじめ推定し、これに合わせてＴＭＤの固有振動数を一致させたり、固有振動数の最も近いものを選定したりしておく等のチューニングを行っておく必要がある。

ところが、チューニング精度を向上させても、建物の固有振動数には推定誤差が残るので、ＴＭＤの固有振動数が建物の固有振動数から外れてしまうことがある。特に大きく外れた場合には、振動減衰効果が低下してしまう事態も生じる。

これに対し、非特許文献１には、「動吸振器は最適設計されたとき優れた吸振性能を発揮するが、固有振動数や減衰の変動に敏感に反応し、設計時の条件が崩れると吸振性能が大きく減退する欠点を持つ。二重動吸振器によって、この欠点を改善することができる。」と記載されている。すなわち、ＴＭＤを２つ（あるいはそれ以上）配置することで、広い周波数帯域で制振効果を発揮できるようになり、上記した不具合を解消することができる。

しかし、ＴＭＤを単に複数配置した構成では減衰可能な周波数帯域には限界があり、より広い周波数帯域での確実な減衰効果が求められる。
機械設計便覧編集委員会 編、「機械設計便覧 第３版」、丸善株式会社、平成４年３月１０日発行、ｐ．５１０

本発明は上記事実を考慮し、より広い周波数帯域で確実な振動減衰効果を発揮できる制振装置と、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。

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支持部材と、前記支持部材によって建築構造物の振動で移動可能に支持されるマス部材と、を含んで構成され、それぞれの固有振動数が異なるように設定された複数のマスユニットと、 前記マスユニット間に配置されマスユニットどうしの相対変位によるエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、を有することを特徴とする。

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。

請求項１の制振装置では、建築構造物が振動すると、複数のマスユニットのマス部材は慣性によってその場に留まろうとする。

複数のマスユニットは、それぞれの固有振動数が異なるように設定されている。したがって、特定の振動数で振動する建築構造物に対し、マスユニットどうしが、互いに相対変位する。そして、この相対変位のエネルギーが、マスユニット間に配置されたエネルギー吸収部材によって吸収される。

このように、マスユニットの固有振動数をあらかじめ異なるように設定し、さらにマスユニットの相対変位のエネルギーを吸収するように構成することで、従来よりも広い周波数帯域で振動減衰効果を発揮できる。マスユニットの固有振動数は、たとえば１つのマスユニットでは、建築構造物の固有振動数よりもわずかに大きく、他のマスユニットではわずかに小さくなるようにすれば、建物の固有振動数が大きい方にずれても、あるいは小さいほうずれても、これに対応して振動を減衰できる。

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、前記エネルギー吸収部材が、２つのマス部材のうちの一方のマス部材に配置されて磁力線を生じさせる磁石部材と、マス部材の他方に配置されると共に一部が前記磁力線と交差するように配置された金属板と、を備えた磁気ダンパであることを特徴とする。

すなわち、請求項１のエネルギー吸収部材としては、たとえば粘弾性ダンパ（粘性流体や弾性体を使用したもの）であってもよいが、請求項２に記載のように、磁気ダンパをしようすることが好ましい。この磁気ダンパでは、マスユニット（マス部材）が相対変位すると、金属板の一部（磁力線と交差している部分）に渦電流が生じ、相対変位のエネルギーが熱として散逸されると共に、相対変位と反対の方向に力が作用する。したがって、マスユニットの相対変位の方向性がなくなり、いずれの方向の相対変位でもエネルギー吸収できる。

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、前記磁石部材及び前記金属板のそれぞれが、マス部材を平面視したときの重心に取り付けられていることを特徴とする。

これにより、マス部材のねじり振動が防止されると共に、安定性を維持することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記磁石部材が、Ｎ極又はＳ極として作用する磁石本体部と、前記磁石本体部を相対的に一定の位置で保持する磁石保持部と、を含んで構成されていることを特徴とする。

磁石本体部が、磁石保持部によって相対的に一定の位置で保持されるので、磁石本体部の間の磁界を安定して維持できる。

請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記マス部材の少なくとも一部が、前記磁石保持部を兼ねていることを特徴とする。

これにより、実質的にマス部材に直接的に磁石本体部が取り付けられることになるので、磁石本体部を大きくしても、マスユニットはその影響を受けない。磁石本体部を大きくできるので、磁束密度の小さい磁石等であっても磁石本端部として使用できる。また、磁力線と交差する金属板としても、面積や厚みを大きくすることが可能であり、比抵抗の小さな金属を使用する等、使用可能な材料が多くなる。さらに、マスユニット自体の高さを低くすることが出来るので、より狭いスペースへの設置も可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記マスユニットの少なくともも１つが、固有振動数を調整可能なバネ体を備えていることを特徴とする。

したがって、バネ体の物性（ばね定数や長さなど）を変えることで、容易にマスユニットの固有振動数を調整することができる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の発明において、前記マスユニットが２つとされていることを特徴とする。

すなわち、本発明においてマスユニットの数は複数であれば特に限定されないが、２つであっても広い周波数帯域で確実な振動減衰効果を発揮することができ、３つ以上とする必要はない場合が多い。マスユニットを２つとすることで、構成を簡易にできる。

請求項８に記載の発明では、地盤に固定され、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の制振装置を有することを特徴とする。

この建築構造物では、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の制振装置を有しているので、従来よりも広い周波数帯域で振動が減衰される。

本発明は上記構成としたので、より広い周波数帯域で確実な振動減衰効果を発揮できる。

図１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２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。

制振装置２２は、２つのマスユニット１８を備えている。制振装置２２は、２つのマスユニット１８に共通で、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、マスユニット１８のそれぞれに対応して、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、上端が中間プレート２６に、下端がベースプレート２４にそれぞれ固定されている。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体３０がせん断変形し、この相対移動のエネルギーを吸収する。なお、積層ゴム体３０の数は、ベースプレート２４、中間プレート２６、後述するウエイト３８及び磁気ダンパ５２を確実に支持できれば限定されないが、安定的に支持するためには３つ以上とすることが好ましい。

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が図示しないボルト等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（慣性）によって、一定の場所に留まろうとする。

中間プレート２６とベースプレート２４との間には、コイルスプリング４２（図２参照）が配置されている。コイルスプリング４２の一端は中間プレート２６に、他端はベースプレート２４に固定されており、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とを含む振動系５０が構成されている。振動系５０は、特定の固有振動数を有しているが、この固有振動数は、コイルスプリング４２の弾性（バネ定数や、コイルスプリングの巻き数など）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たり、所定の値に調整したりすることで、建物本体１４の振動を抑制できる。

２つのマスユニット１８には、磁気ダンパ５２が掛け渡されている。磁気ダンパ５２は、一方のマスユニット１８のウエイト３８に固定される磁石部材５４と、他方のマスユニット１８のウエイト３８に固定される金属板５６を含んで構成されている。

磁石部材５４は、磁石のＮ極５４ＮとＳ極５４Ｓとが上下に位置するように配置されており、この間の空間ＭＦに、鉛直方向（マスユニット１８が振動する平面の法線方向）の磁力線が発生している。また、磁石部材５４の中間部分５４Ｍ（Ｎ極５４ＮとＳ極５４Ｓをつなぐ部分）は、他方のマスユニット１８から遠い側に位置しており、空間ＭＦは、マスユニット１８側及びその右側、左側には開放されている。なお、Ｎ極５４ＮとＳ極５４Ｓとが本発明における磁石本体部を構成し、中間部分５４Ｍが、本発明のいける磁石保持部を構成している。

金属板５６は、金属によって長尺状に形成されており、一端５６Ａが、取付プレート５８を介して他方のマスユニット１８のウエイト３８に固定されている。金属板５６の他端５６Ｂは、磁石部材５４の空間ＭＦ内で、磁石部材５４のＮ極５４Ｎ、Ｓ極５４Ｓ及び中間部分５４Ｍに接触しないように位置している。したがって、金属板５６の他端５６Ｂ側は、空間ＭＦ内の磁力線と交差している。そして、金属板５６の他端５６Ｂは空間ＭＦ内において、中間部分５４Ｍに接離する方向（矢印Ｘ方向）及びこれと直交する左右方向（矢印Ｙ方向）に移動可能であるが、移動によって金属板５６内に渦電流が生じる。すなわち、金属板５６と磁石部材５４とが矢印Ｘ方向又は矢印Ｙ方向に相対移動すると、相対移動のエネルギーが渦電流に伴って熱として散逸されると共に、相対移動を妨げる方向の力が作用する。このように、本発明では、複数のマスユニット１８が、磁気ダンパ５２によって減衰連結されていることになる。

なお、磁石部材５４及び金属板５６の取付位置は、これらの相対移動が許容される位置であれば限定されないが、それぞれのマスユニット１８を平面視したときの重心あるいは重心近傍とすれば、マスユニット１８の不用意なねじり振動が防止できる。

このような構成とされた本実施形態の制振装置２２では、建物本体１４の固有振動に対応させて、２つの振動系５０のそれぞれの固有振動数が設定されるが、建物本体１４の固有振動数に対し一方の振動系５０の固有振動数はわずかに大きくなり、他方の振動系５０の固有振動数はわずかに小さくなるように設定されている。なお、振動系５０の固有振動数の設定は、上記したように、コイルスプリング４２の弾性を調整することによって行うことも可能であり、ウエイト３８の重量や積層ゴム体３０の物性を調整することによって行うことも可能である。

制振装置２２が天井梁１６Ｈに設置された建物本体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、それぞれのマスユニット１８のウエイト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とが建物本体１４に対して水平方向に相対移動する。ここで、振動系５０のそれぞれの固有振動数がわずかに異なっているので、振動系５０どうしも相対的に振動する。この相対的な振動（相対移動）により、金属板５６の他端５６Ｂ側が、空間ＭＦ内で磁力線を横切る方向（矢印Ｘ方向、矢印Ｙ方向又はこれらを合成した方向）に移動するため、金属板５６内に渦電流が発生する。これにより、金属板５６と磁石部材５４との相対移動、すなわち、マスユニット１８どうしの相対移動のエネルギーが熱として散逸され（エネルギー吸収され）、さらにこの相対移動を妨げる方向の力が作用する。

一般に、従来の制振装置では、振動系の固有振動数を、建物自体の固有振動数と一致させる（あるいはなるべく近似させる）ようにしているが、実際には、建物の固有振動数には推定誤差が残るので、制振装置の振動系の固有振動数が建物の固有振動数から外れてしまうことがあり、特に大きく外れた場合には、振動減衰効果が低下してしまう。

これに対し本実施形態では、建物本体１４の固有振動数に対し一方の振動系５０の固有振動数をわずかに大きくし、他方の振動系５０の固有振動数をわずかに小さくしている。これにより、エネルギー吸収可能な振動数の範囲（帯域）が、従来のものと比較して広くなり、上記の推定誤差や、振動系５０のチューニングの誤差などがあっても、確実にエネルギー吸収可能となる。

表１及び図３には、想定した建物本体の固有振動数に対する実際の誤差と、振動低減率との関係が、本実施形態の制振装置２２（表及びグラフ中では「２マス連結」と表示）と、従来の１つのみマスユニットを有するもの（表及びグラフ中では「１マス」と表示）及び３つのマスを連結することなく配置したもの（表及びグラフ中では「３マス」表示）とで示されている。

ここでいう「建物周波数のずれ」とは、
建物周波数のずれ＝｛（実測された建物固有周波数−設計上予測される建物固有周波数）／設計上予測される建物固有周波数｝
であり、建物固有周波数の設計値に対する実測値の誤差を表す。

また、「振動低減率」とは、制振装置を設置しない場合の建物応答倍率に対する、制振装置を設置した場合の建物応答倍率の差をデシベルとして表したものであり、具体的には、
振動低減率（ｄＢ）＝２０×ｌｏｇ（制振装置を設置しない場合の建物応答倍率／制振装置を設置した場合の建物応答倍率）
となる。この定義から明らかなように、振動低減率の数値が大きいほど、振動を低減させる効果は大きくなる。たとえば、振動低減率が２０ｄＢでは１／１０、６ｄＢでは１／２となる。

ここで、一般的には、振動低減率が３ｄＢ以上であることが好ましいため、図３のグラフにおいて、この条件を満たす誤差範囲を見ると、１マスの場合や３マスの場合と比較して、本実施形態（２マス連結）は最も広い誤差範囲で振動低減率３ｄＢ以上を達成できている。振動低減率が４ｄＢ以上、５ｄＢとなっている誤差範囲も同様に１マスや３マスの場合よりも本実施形態は最も広い誤差範囲に対応している。

図４には、想定した建物本体の固有振動数に対する実際の誤差と、振動低減率との関係が、２つのマスユニットを連結しない制振装置での臨界減衰比ごとに示されている。「臨界減衰比」とは、「線形粘性減衰を持つ系の実際の減衰係数の臨界減衰係数 に対する比」をいい、「臨界減衰」とは、「減衰抵抗の作用する系の、ある振動モードに対する自由振動において過渡運動が振動的となるか非振動的となるかの境界の粘性減衰の大きさ」をいう。図４のグラフでは、２つのマスユニットを連結しない制振装置として、この臨界減衰比が０．０２、０．０７、０．１５、０．３、０．６の５種類を採りあげている。さらに、図５では、このうち臨界減衰比が０．０７のものと本実施形態のみを取り上げて、推定誤差が±１５％の範囲での臨海減衰比が明確になるように示している。

図４のグラフからわかるように、臨界減衰比が０．０７のものを除き、２マスを連結しないいずれの制振装置においても、たとえば振動低減率４ｄＢでの誤差範囲が狭くなってしまっている。臨界減衰比が０．０７のものは、図５のグラフからもわかるように、誤差が１の近傍において、振動低減率が低下してしまっている。以上から、単に２つのマスユニットを配置したのみでは、広帯域での十分な振動低減効果を得ることができないといえる。これに対し、本実施形態では、振動低減率が４ｄＢ以上、５ｄＢとなっている誤差範囲が広くなっている。たとえば、推定誤差が±１５％の範囲であっても、概ね３ｄＢ以上の振動低減率が得られている。さらに、誤差が１の近傍では、いずれの臨界減衰比のものと比較しても、振動低減率が高くなっており、２つのマスユニット１８を減衰連結した効果が顕著に表れている。

図６及び図７には、本発明の第２実施形態の制振装置１２２が示されている。以下、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

第２実施形態のウエイト１３８は、上ウエイト１３８Ｕと下ウエイト１３８Ｌとに分割されている。一方のマスユニット１１８では、上ウエイト１３８Ｕと下ウエイト１３８Ｌとが、他方のマスユニット１１８から遠い側に位置する中間部１３８Ｍによって連結されており、上ウエイト１３８Ｕと下ウエイト１３８Ｌとの間が、他方のマスユニット１１８側及びその右側、左側に開放されている。

上ウエイト１３８Ｕの下面及び下ウエイト１３８Ｌの上面には、永久磁石１５４が取り付けられている。２つの永久磁石１５４は、異なる極が対向する向きとされており、永久磁石１５４間の空間ＭＦに磁力線が発生している。

これに対し、他方のマスユニット１１８では、上ウエイト１３８Ｕと下ウエイト１３８Ｌの間に、長尺状の金属板１５６が配置されている。金属板１５６の一端１５６Ａは、上ウエイト１３８Ｕと下ウエイト１３８Ｌとに挟まれて固定されており（図７参照）、他端１５６Ｂは、空間ＭＦ内で、永久磁石１５４及び中間部１３８Ｍに接触しないように位置している。したがって、第２実施形態でも第１実施形態と同様に、永久磁石１５４と金属板１５６とで磁気ダンパ１５２が構成されている。すなわち、金属板１５６の他端１５６Ｂが空間ＭＦ内において、矢印Ｘ方向及びこれと直交する矢印Ｙ方向に移動すると、金属板１５６内に生じた渦電流によってこの相対移動のエネルギーが熱として散逸されると共に、相対移動を妨げる方向の力が作用する。

なお、永久磁石１５４が設けられたマスユニット１１８では、上ウエイト１３８Ｕと下ウエイト１３８Ｌの間で、且つ中間部１３８Ｍの反対側の端部近傍に、１又は複数の支持棒１５８が固定されている。上ウエイト１３８Ｕには、自重及び永久磁石１５４の磁力によって、中間部１３８Ｍを中心とした矢印Ｒ方向の回転モーメントが作用するが、上ウエイト１３８Ｕは下ウエイト１３８Ｌ上で支持棒１５８で支持されており、不用意に回転したり下ウエイト１３８Ｌに接近したりしないようになっている。

なお、図６では、支持棒１５８を矢印Ｙ方向に均等に３本設け、上ウエイト１３８Ｕを確実に支持できるようにしている。この構成では、金属板１５６に、支持棒１５８の外径よりも十分大きな内径を有する挿通孔１６０を形成し、金属板１５６の移動に支障が出ないようにしている。

また、図６及び図７では図示を省略したが、第２実施形態においても第１実施形態と同様のコイルスプリング４２が備えられており、さらに、必要に応じて、中間プレート２６及びトッププレート２８が備えられて（いずれも図２参照）、振動系１５０が構成されている。そして、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の巻き数など）を変更することで、振動系１５０の固有振動数を調整することができるようになっている。

このような構成とされた第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、建物本体１４８（図２参照）の固有振動数に対し一方のマスユニット１１８の振動系１５０の固有振動数をわずかに大きくし、他方のマスユニット１１８の振動系１５０の固有振動数をわずかに小さくしている。これにより、エネルギー吸収可能な振動数の範囲（帯域）が、従来のものと比較して広くなり、上記の推定誤差や、振動系１５０のチューニングの誤差などがあっても、確実にエネルギー吸収可能となる。

さらに第２実施形態では、一方のマスユニット１１８において、このマスユニット１１８自体（上ウエイト１３８Ｕ、下ウエイト１３８Ｌ及び中間部１３８Ｍ）が、２つの永久磁石１５４を相対的に一定の位置で保持する作用を奏している。換言すれば、本発明におけるマス部材の一部が磁気ダンパ１５２を構成する磁石保持部を兼ねていることになるので、第１実施形態の磁石部材５４（Ｎ極５４Ｎ及びＳ極５４Ｓ）と比較して、永久磁石１５４の大きさ（面積）を広く取ることができる。したがって、永久磁石１５４として、比較的磁束密度の小さいもの（たとえばフェライトなど）であっても適用可能となる。

また、金属板１５６としても、その面積や厚みを大きくすることが可能なので、比抵抗の小さな材料（たとえば鋼材など）を使用可能となる。

さらに、磁気ダンパ１５２自体が本発明におけるマス部材となっているので、マスユニット１１８の高さを低くすることができ、より狭い設置場所への設置が可能となる。

第２実施形態の上ウエイト１３８Ｕ及び下ウエイト１３８Ｌを構成する材料は、所定の質量を有すると共に、形状安定性を有すれば特に限定されないが、透磁率の高い材料を使用すると、永久磁石１５４で発生する磁力線をより妨げなくなるので、好ましい。この条件を満たす材料としては、たとえば、Ｆｅ（ＳＳ４００）等を挙げることができる。

金属板１５６としても、金属（導体）であれば特に限定されず、本実施形態では上記したように、選択できる材料が多くなっているが、より比抵抗の大きい材料を用いることが好ましい。たとえば、Ａｌ等を挙げることができる。

なお、上記各実施形態では、本発明の制振装置として、２つのマスユニット１８、１１８を磁気ダンパ５２、１５２で連結したものを挙げたが、マスユニット１８の数は２つに限定されない。たとえば図８に示すように、３つのマスユニット１８を平面視にて三角形状に配置し、これらを磁気ダンパ５２で連結してもよい。もちろん、４つ以上のマスユニットを備えた構成でもよい。ただし、マスユニットの数を２つにすると、構造を簡略化でき、低コストで構成できるので好ましい。これらの構成において、マスユニットの総重量が、１つのマスユニットのみを有する従来の制振装置のマスユニットの質量と略等しくなるようにすると、過度の重量増を阻止でき、制振効果も確実に得られるので好ましい。

また、本発明のエネルギー吸収部材としても、上記した磁気ダンパ５２、１５２に限定されないが、磁気ダンパ５２を使用すると、エネルギー吸収の方向性や温度依存性がなくなるので好ましい。エネルギー吸収部材としてはこの他に、いわゆる粘弾性ダンパ等を挙げることができる。

以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。

本実施例では、上記実施形態の制振装置２２を使用して、建物周波数のずれ１０％での応答倍率を評価した。また、制振装置を設けない建物本体（比較例１）、１マスタイプの制振装置を設け建物本体（比較例２）、３マスタイプの制振装置（マス間にエネルギー吸収部材は配置されていない）を設けた建物本体（比較例３）についても、同様の評価を行った。

各条件は、以下に示すように設定した。

＜建物本体＞
質量 ｍ＝５００００ ［ｋｇ］
ばね定数 ｋ₀＝２０００００００ ［Ｎ／ｍ］
減衰係数 ｃ＝５００００ ［Ｎｓ／ｍ］
固有振動数ｆ₀ ［Ｈｚ］
実際の固有振動数 ｆ＝ｆ₀＊ｅ ここでｅは誤差 ［Ｈｚ］
＜１マスモデル（比較例２）＞
ウエイトの質量 ｍ₁＝５００ ［ｋｇ］
減衰係数 ｈ₁＝０．０９
固有振動数（最適同調）ｆ₁＝ｆ₀ ただし ｒ₁＝１＋ｍ₁／ｍ ［Ｈｚ］
ばね定数 ｋ₁＝（２πｆ₁）²ｍ₁ ［Ｎ／ｍ］
＜３マスモデル（比較例３）＞
ウエイトの質量 ｍ₃₁＝１６７；ｍ₃₂＝１６７；ｍ₃₃＝１６７ ［ｋｇ］
固有振動数 ｆ₃₂＝ｆ₀／ｒ₃₂ ただし ｒ₃₂＝１＋ｍ₃₂／ｍ［Ｈｚ］
減衰定数 ｈ₃＝０．０５
ばね定数 ｋ₃₂＝ｆ₃₂＊４＊π²＊ｍ₃₂＊１０００／９８０ ［Ｎ／ｍ］
ｋ₃₁＝ｋ₃₂＊０．８
ｋ₃₃＝ｋ₃₂＊１．２ ［Ｎ／ｍ］
＜２マス連結モデル（本実施例）＞
ウエイトの質量 ｍc₂₁＝３００；ｍc₂₂＝３００ ［ｋｇ］
固有振動数 ｆ_c2c＝ｆ₀／ｒ_c2c ただし ｒ_c2c＝１＋ｍc₂₁／ｍ ［Ｈｚ］
積層ゴムの臨界減衰比 ｈ_c2＝０．０２
積層ゴム剛性比 ｋ_c21r＝０．７４
積層ゴム剛性比 ｋ_c22r＝１．２６
磁気ダンパの減衰 ｃ_c2j＝８００ ［Ｎｓ／ｍ］
磁気ダンパのばね定数ｋ_c2c＝ｆ_c2c ²＊４＊π²＊ｍ_c21＊１０００／９８０［Ｎ／ｍ］
ばね定数 ｋ_c21＝ｋ_c2c＊ｋ_c21r ［Ｎ／ｍ］
ばね定数 ｋ_c22＝ｋ_c2c＊ｋ_c22r ［Ｎ／ｍ］
減衰定数 ｃ_c21＝２＊ｈ_c2＊√（ｍ_c21＊ｋ_c21） ［Ｎｓ／ｍ］
減衰定数 ｃ_c22＝２＊ｈ_c2＊√（ｍ_c22＊ｋ_c22） ［Ｎｓ／ｍ］
以上の条件で解析した結果が図９に示されている。このグラフにおいて、たとえば本実施例の振動低減率は、本実施例での応答倍率のピーク値と比較例１での応答倍率のピーク値との差として定義されている。比較例２、比較例３の振動低減率についても、それぞれの応答倍率のピーク値と比較例１での応答倍率のピーク値との差として定義されている。

このグラフから明らかなように、本実施例では、応答倍率のピーク値が他の各比較例と比較して最も低くなっている。すなわち、建物周波数のずれが１０％の状態で、振動減衰効果が高いことが分かる。

本発明の第１実施形態の制振装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態の制振装置が適用された戸建住宅を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の制振装置と従来の制振装置とで建物周波数のずれと振動低減率との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態の制振装置と従来の制振装置と建物周波数のずれと振動低減率との関係を示すグラフである。 図４のグラフにおいて、特に臨界減衰比が０．０７の従来の制振装置と本発明の一実施形態の制振装置とを抜き出して示すグラフである。 本発明の第２実施形態の制振装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態の制振装置の概略構成を示す正面図である。 本発明の制振装置においてマスユニットを３つ備えた例を示す概略平面図である。 本発明の実施例と各比較例とで応答倍率と周波数との関係を示すグラフである。

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
１８ マスユニット
２２ 制振装置
２４ ベースプレート
２６ 中間プレート
２８ トッププレート
３０ 積層ゴム体
３８ ウエイト
４２ コイルスプリング
５０ 振動系
５２ 磁気ダンパ
５４ 磁石部材
５６ 金属板
５６Ｂ 他端
５８ 取付プレート
１１８ マスユニット
１２２ 制振装置
１３８ ウエイト
１５０ 振動系
１５２ 磁気ダンパ
１５４ 永久磁石
１５６ 金属板
ＭＦ 空間

Claims (8)

1. 建築構造物に取り付けられる支持部材と、前記支持部材によって建築構造物の振動で移動可能に支持されるマス部材と、を含んで構成され、それぞれの固有振動数が異なるように設定された複数のマスユニットと、
   前記マスユニット間に配置されマスユニットどうしの相対変位によるエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材と、
   を有することを特徴とする制振装置。
2. 前記エネルギー吸収部材が、２つのマス部材のうちの一方のマス部材に配置されて磁力線を生じさせる磁石部材と、マス部材の他方に配置されると共に一部が前記磁力線と交差するように配置された金属板と、を備えた磁気ダンパであることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 前記磁石部材及び前記金属板のそれぞれが、マス部材を平面視したときの重心に取り付けら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. 前記磁石部材が、
   Ｎ極又はＳ極として作用する磁石本体部と、
   前記磁石本体部を相対的に一定の位置で保持する磁石保持部と、
   を含んで構成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の制振装置。
5. 前記マス部材の少なくとも一部が、前記磁石保持部を兼ねていることを特徴とする請求項４に記載の制振装置。
6. 前記マスユニットの少なくともも１つが、固有振動数を調整可能なバネ体を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の制振装置。
7. 前記マスユニットが２つとされていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の制振装置。
8. 地盤に固定され、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の制振装置を有することを特徴とする建築構造物。

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