JP2005299889A - 構造物用の制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、固有振動数の調整を連続的に、且つ、容易に行うことができ、振動方向を一方向に制限可能で優れた制振機能を有する制振装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る制振装置は、構造物１上に設置されるベース部材２と、ベース部材２の一端側において鉛直上方向に突設した支柱３及び鉛直軸４からなる支持軸体２０と、一端６ａ側に設けた軸受４を前記支持軸体２０の鉛直軸４に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材６と、ベース部材２とその上方の水平部材６との間に配置した水平方向の復元作用を有する積層ゴム体１０と、ベース部材２とその上方の水平部材６との間に配置した水平方向の減衰作用を有する減衰装置１１と、水平部材６に対して低摩擦材８を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装した振動調整用ウェイト７と、を有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば比較的小規模の構造物において強風や交通振動等で発生する振動を効果的に制振する構造物用の制振装置に関する。

従来、住宅等の比較的小規模の構造物に適用して、強風や交通振動等で発生する不快な微小振動を効果的に制振し、居住性の向上を実現するための制振装置が種々提案されている。

この種の制振装置として、特許文献１には、板状のウェイト、ウェイトを支持しつつウェイトに水平方向の復元力を与える積層ゴム、ウェイトの水平方向の振動に対して減衰力を与える減衰材、ウェイトの水平方向の固有振動数を調整する補助バネを備えた建築物制振装置が開示されている。

また、特許文献２には、ウェイトを水平方向の復元力、減衰力を与える高減衰積層ゴムで支持するとともに、板バネでウェイトの振動方向を一方向に制限するように構成した建築物用制振装置が開示されている。

しかし、特許文献１の建築物制振装置の場合、ウェイトの固有振動数の調整を補助バネの本数や種類を変えて行う構成であり、補助バネは、直交する２方向に設けられており、この補助バネのバネ特性の変更は直交する２方向の相互に影響を与えるため、ウェイトの固有振動数を直交する２方向に正確に調整することは容易ではない。また、事前に構造物の正確な固有振動数が分かっていないと対処は難しい。更に、補助バネの本数を変えて固有振動数を調整することから、ウェイトの固有振動数の調整は段階的となり連続的に調整することができない。

特許文献２の建築物用制振装置の場合には、ウェイトの振動方向を板ばねで制限しているため、固有振動数の調整は、ウェイト（プレート）の枚数を変え重量を変更して調整することになる。しかし、ウェイトの重量を変える作業は困難が伴うことが多い。また、ウェイトの重量を軽くした場合には、制振性能が低下することが懸念される。更に、特許文献１の建築物制振装置の場合と同様に、ウェイトの振動数の調整は段階的となるため連続的に調整することができない。
特開平８−１２８２２８号公報 特開２００１−１８２３６８号公報

解決しようとする問題点は、固有振動数の調整を連続的、且つ、容易に行うことができ、更に、振動方向を効果的に一方向に制限できる構造物用の制振装置が存在しない点である。

本発明の構造物用の制振装置は、構造物上に設置されるベース部材と、該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支持軸体と、一端側を前記支持軸体に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の復元作用を有する弾性体と、前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の減衰作用を有する減衰装置と、前記水平部材に対して水平方向に移動可能に嵌装した振動調整体である振動調整用ウェイトと、を有することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
請求項１乃至３記載の発明によれば、強風や交通振動等による振動が作用した際の振動調整用ウェイトの振動方向を一方向に限定することができ、制振要素である積層ゴム体による復元作用、減衰装置による振動の減衰作用を各々効果的に発揮させ、一方向の振動に対する優れた制振機能を実現できるとともに、固有振動数の調整を容易に、且つ、連続的に実行することが可能であり、構造物の振動を考慮した的確な制振機能を発揮させることが可能な制振装置を提供できる。

請求項４、５記載の発明によれば、前記積層ゴム体、減衰装置に代えて、振動の復元作用、減衰作用を有する高減衰積層ゴム体を採用した構成で、請求項１乃至３記載の発明と同様、振動調整用ウェイトの振動方向を一方向に限定し、一方向の振動に対する優れた制振機能を実現できるとともに、固有振動数の調整を容易に、且つ、連続的に実行することが可能であり、構造物の振動を考慮した的確な制振機能を発揮させることが可能な制振装置を提供できる。また、高減衰積層ゴム体の個数を複数個に増やすことで、一層大規模な構造物の制振用として適用可能となる。

本発明は、固有振動数の調整を連続的に、且つ、容易に行うことができ、振動方向を一方向に制限可能とするという目的を、構造物上に設置されるベース部材と、該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支柱及び鉛直軸からなる支持軸体と、一端側に設けた軸受を前記支持軸体の鉛直軸に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の復元作用を有する積層ゴム体と、前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の減衰作用を有する減衰装置と、前記水平部材に対して低摩擦材を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装した振動調整用ウェイトとを有する構成により実現した。

以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
（実施例１）
図１乃至図３は、本発明の実施例１に係る構造物用の制振装置５０を示すものである。

この制振装置５０は、制振対象物である構造物１上に設置される直方体状のベース部材２と、該ベース部材２の一端側において鉛直上方向に突設した支柱３及び鉛直軸４からなる支持軸体２０と、一端６ａ側に嵌着した軸受５を前記支持軸体２０の鉛直軸４に水平方向に回動可能に軸結合した直方体状で前記ベース部材２よりも小寸法の水平部材６と、前記ベース部材２とこのベース部材２の上方の水平部材６における前記軸受５とは反対側を占める他端６ｂ側との間に配置した水平方向の復元作用を有する弾性体である積層ゴム体１０と、前記ベース部材２とこのベース部材２の上方の水平部材６との間に配置した水平方向の制振作用を有する減衰装置１１と、前記水平部材６に対して低摩擦材８を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装した振動調整体である振動調整用ウェイト７と、を有している。

すなわち、前記水平部材６の重量を、前記支持軸体２０と、前記ベース部材２上に配置した積層ゴム体１０とにより支持している。積層ゴム体１０は、鉛直方向に大きな剛性を持ち、水平方向の復元作用を有している。また、前記振動調整用ウェイト７は水平部材６と一体的となり、支持軸体２０の鉛直軸４を回転中心として水平面内で回転運動が可能となっている。前記振動調整用ウェイト７の振動は、強風や交通振動等では±１ｍｍ以下位であり、並進運動とみなすことができる。従って、上述した制振装置５０の構成により、強風や交通振動等に起因する振動を一方向（図２に示すＹ方向）に制限していることになる。すなわち、鉛直方向及び図２に示すＸ方向に関する振動を規制している。

前記減衰装置１１は、粘性体２１のせん断抵抗を利用して水平方向の振動の減衰作用を発揮するものであり、具体的には、図３に示すように、円筒状の有底ケース２３内に円板状の抵抗板２２、粘性体２１を収納するとともに、前記抵抗板２２から蓋体２３ａを貫いて鉛直上方に突設した突出端側にネジ２４ａを設けた連結軸２４を、前記水平部材６の他端６ｂ側を貫通させ、ナット２５、取付金具２６を用いて水平部材６に連結するように構成している。

前記振動調整用ウェイト７は、図１、図２に示すように、水平部材６に添設した低摩擦材８に沿ってこの水平部材６の長さ方向（矢印方向）に連続的に移動可能に嵌合支持されている。なお、低摩擦材８の他、リニアガイドを用いることも可能である。

更に、振動調整用ウェイト７の壁面から水平方向に突設した固定ボルト９を、前記水平部材６に固定した逆Ｌ形状の受金具１２に貫通するとともに、固定ボルト９に螺合した一対のナット１３、１３を受金具１２を挟むようにして締め付け又は締め付け解除することにより、前記振動調整用ウェイト７を水平部材６に対して水平方向のうちのＸ方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に取り付けている。
すなわち、前記振動調整用ウェイト７は、前記支持軸体２０の鉛直軸４からの距離を連続的に変えることができ、これにより、固有振動数の調整を容易に、且つ、連続的に行うことができるようになっている。

また、前記振動調整用ウェイト７は、例えば６枚のウェイト板７ａを鉛直方向に積層し、ボルト１５、ナット１６により一体化した構造としている。なお、図１、図２中、１７は前記構造物１上でベース部材２の下側に敷設される矩形状の敷板材であり、１８は固定ネジ体である。

上述した本実施例１に係る制振装置５０によれば、前記水平部材６及び振動調整用ウェイト７の重量を、前記支持軸体２０と、前記ベース部材２上に配置した鉛直方向に大きな剛性を持ち、水平方向に復元作用を有する積層ゴム体１０とにより支持するとともに、前記振動調整用ウェイト７は水平部材６と一体的となり、支持軸体２０の鉛直軸４を回転中心として水平面内でＹ方向への回転運動を可能としている。また、前記振動調整用ウェイト７の振動は、強風や交通振動等では±１ｍｍ以下位であり、並進運動とみなすことができる。

従って、本実施例１に係る制振装置５０においては、強風や交通振動等による振動が作用した際に、前記振動調整用ウェイト７の振動方向を水平方向で、且つ、一方向（図２に示すＹ方向）に制限することができ、これにより、Ｙ方向の振動に対して積層ゴム体１０により効果的に復元作用を発揮させることができる。また、減衰装置１１における粘性体２１のせん断抵抗を利用して、Ｙ方向の振動の減衰作用を効果的に発揮させることができる。
この結果、本実施例１に係る制振装置５０によってＹ方向の振動に対する優れた制振機能を実現できる。

更に、本実施例１の制振装置５０によれば、前記振動調整用ウェイト７を、水平部材６に対して低摩擦材８を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装しているので、振動調整用ウェイト７の水平部材６に対する位置を調整することで、この振動調整用ウェイト７の前記鉛直軸４からの距離を連続的に変えることができ、この結果、制振装置５０の固有振動数の調整を容易に、且つ、連続的に実行することが可能となり、これにより、制振対象物である構造物１の振動を考慮した固有振動数となるように制振装置５０を調整して的確な制振機能を発揮させることができる。

（実施例２）
次に、図４を参照して実施例２に係る構造物用の制振装置５０Ａについて説明する。図４に示す実施例２に係る制振装置５０Ａは、基本的構成は実施例１に係る制振装置５０と同様であるので同一の要素には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。

本実施例２に係る制振装置５０Ａは、実施例１に係る制振装置５０の前記積層ゴム体１０、減衰装置１１に代えて、高減衰積層ゴム体５１を採用したことが特徴である。
すなわち、高減衰積層ゴム体５１は、鉛直方向に大きな剛性を持ち、水平方向（前記図２に示すＹ方向）の復元作用を有し、更に水平方向（前記図２に示すＹ方向）に作用する振動の減衰作用をも発揮するようになっている。
前記高減衰積層ゴム体５１は、例えば、薄い板状ゴム５２と鋼板５３とを交互に積層し、上下両端面に接合用のフランジ部５４、５４を設けることで構成することができる。

実施例２に係る制振装置５０Ａによっても、実施例１に係る制振装置５０の場合と同様、振動調整用ウェイト７の振動方向を一方向（前記図２に示すＹ方向）に制限することができ、強風や交通振動等による振動が作用した際に、前記高減衰積層ゴム体５１によって振動調整用ウェイト７に生じる前記図２に示すＹ方向の振動の減衰作用を効果的に発揮させ、また、Ｙ方向の復元作用も効果的に発揮させることができる。
この結果、本実施例２に係る制振装置５０Ａによっても前記図２に示すＹ方向の振動に対する優れた制振機能を実現できる。

更に、実施例１に係る場合と同様、前記振動調整用ウェイト７の固有振動数の調整を容易に、且つ、連続的に実行することが可能であり、制振対象物である構造物１の振動を考慮した固有振動数となるように制振装置５０Ａを調整して的確な制振機能を発揮させることができる。

（実施例２の変形例）
図５は、実施例２に係る変形例である構造物用の制振装置５０Ｂを示すものである。
この制振装置５０Ｂは、実施例２に係る制振装置５０Ａの構成に加えて高減衰積層ゴム体５１の個数を２個と増加したことが特徴である。
この制振装置５０Ｂによれば、高減衰積層ゴム体５１を２個としたことにより、前記図２に示すＹ方向の振動に対する減衰作用、復元作用を強化でき、制振対象物である構造物１が一層大規模である場合にも適用可能となる。

本発明は、住宅等のような比較的小規模の構造物に適用して好適であるが、実施例１における積層ゴム体１０の個数を例えば２個、４個等と増加した構成とすることで、実施例２に係る制振装置５０Ｂの場合と同様、一層大規模な構造物にも適用可能となる。
また、前記制振装置５０、５０Ａ、５０Ｂのいずれの場合も、複数個の制振装置５０、５０Ａ、５０Ｂを各々Ｘ方向、Ｙ方向に組み合わせて配置することによって、Ｘ方向に配置したものによりＹ方向に制限した制振機能を、Ｙ方向に配置したものによりＸ方向に制限した制振機能を発揮させることができる。

本発明の実施例１に係る制振装置の概略正面図である。 本発明の実施例１に係る制振装置の概略平面図である。 本発明の実施例１に係る制振装置における減衰装置の部分拡大断面図である。 本発明の実施例２に係る制振装置の概略正面図である。 本発明の実施例２に係る制振装置の変形例の概略正面図である。

符号の説明

１ 構造物
２ ベース部材
３ 支柱
４ 鉛直軸
５ 軸受
５ 水平部材
６ 水平部材
６ａ 一端
６ｂ 他端
７ 振動調整用ウェイト
７ａ ウェイト板
８ 低摩擦材
９ 固定ボルト
１０ 積層ゴム体
１１ 減衰装置
１２ 受金具
１３ ナット
１５ ボルト
１６ ナット
２０ 支持軸体
２１ 粘性体
２２ 抵抗板
２３ 有底ケース
２３ａ 蓋体
２４ 連結軸
２４ａ ネジ
２５ ナット
２６ 取付金具
５０ 制振装置
５０Ａ 制振装置
５０Ｂ 制振装置
５１ 高減衰積層ゴム体
５２ 板状ゴム
５３ 鋼板
５４ フランジ部

Claims (5)

1. 構造物上に設置されるベース部材と、
   該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支持軸体と、
   一端側を前記支持軸体に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の復元作用と減衰作用を有する制振要素と、
   前記水平部材に対して水平方向に移動可能に嵌装した振動調整用ウェイトと、
   を有することを特徴とする構造物用の制振装置。
2. 構造物上に設置されるベース部材と、
   該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支持軸体と、
   一端側を前記支持軸体に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の復元作用を有する弾性体と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の減衰作用を有する減衰装置と、
   前記水平部材に対して水平方向に移動可能に嵌装した振動調整体用ウェイトと、
   を有することを特徴とする構造物用の制振装置。
3. 構造物上に設置されるベース部材と、
   該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支柱及び鉛直軸からなる支持軸体と、
   一端側に設けた軸受を前記支持軸体の鉛直軸に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の復元作用を有する積層ゴム体と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の減衰作用を有する減衰装置と、
   前記水平部材に対して低摩擦材を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装した振動調整用ウェイトと、
   を有することを特徴とする構造物用の制振装置。
4. 構造物上に設置されるベース部材と、
   該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支柱及び鉛直軸からなる支持軸体と、
   一端側に設けた軸受を前記支持軸体の鉛直軸に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間に配置した水平方向の復元作用と減衰作用を有する高減衰積層ゴム体と、
   前記水平部材に対して低摩擦材を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装した振動調整用ウェイトと、
   を有することを特徴とする構造物用の制振装置。
5. 構造物上に設置されるベース部材と、
   該ベース部材の一端側において鉛直上方向に突設した支柱及び鉛直軸からなる支持軸体と、
   一端側に設けた軸受を前記支持軸体の鉛直軸に水平方向に回動可能に軸結合した水平部材と、
   前記ベース部材とこのベース部材上方の水平部材との間の複数箇所に配置した水平方向の復元作用と減衰作用を有する高減衰積層ゴム体と、
   前記水平部材に対して低摩擦材を介して水平方向に連続移動可能に、且つ、位置決め可能に嵌装した振動調整用ウェイトと、
   を有することを特徴とする構造物用の制振装置。

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