JP2005336900A - 上下制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、微振動、大地震時の振動双方に効果的に作用するとともに経済的、且つ、実用的な制振装置を提供する。
【解決手段】本発明の制振装置は、構造物の床又は梁に設置する上下配置の水平部材２、２と、各水平部材２、２を連結する直立柱３、３とを有するベースフレーム１と、直立柱３により回転軸５を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアーム４と、アーム４に添設したウェート移動具８によりアーム４に沿って移動可能に配置したウェート６と、下側の水平部材２とアーム４との間にばね取付金具１５を介して予め撓ませた状態で設けた第１のバネ９と、アーム４と上側の水平部材２との間にばね取付金具１５を介して予め撓ませた状態で、且つ、第１のバネ９と対向配置に設けた第２のバネ１０と、アーム４と下側の水平部材２との間で、且つ、アーム４の自由端又は軸支端の近傍位置に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパ１１と、ウェート６のアーム４に対する位置決めを行うウェート固定材７、固定金具１８とを有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、上下制振装置に関し、詳しくは、建物床や渡り廊下等に地震及び歩行振動等により生じる上下振動を的確に低減する上下制振装置に関するものである。

従来、微動振動用と地震対策用の付加質量型制振装置は、その振動対象に応じて別々の装置で行われてきた。

歩行振動等の微動振動と地震時のウェートの振幅が比較的大きい振動を一つの装置で対応する上下制振装置として、例えば以下の装置が知られている。

すなわち、特許文献１には、付加質量体をばねで支持するとともに、減衰手段として床と付加質量体との間に粘弾性材を配置した床制振システムが開示されている。

また、特許文献２には、ウェートの上下変位の減衰材として粘性ダンパとオイルダンパとを併用して、微動振動には粘性ダンパが、地震時には粘性ダンパとオイルダンパが各々作用するように構成した建造物用制振装置が開示されている。

特許文献１の床制振システムの場合、上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性材を用いることによって、微動振動及び地震時の比較的大きな振動に対しても有効な減衰手段を有しているといえる。
しかし、建物床に適用する場合を考慮すると、床の固有振動数は、一般的に低くても３．５Ｈｚ以上、通常は６Ｈｚ以上である。この場合、ウェートを直接バネで支持するとバネの静たわみは固有振動数によって決定される。

すなわち、バネの静たわみ：δ、固有振動数：ｆ（Ｈｚ）、重力加速度：ｇ（ｍ／ｓ）とすると、δ＝ｇ／（２πｆ）²となる。
例えば、固有振動数ｆ＝３．５（Ｈｚ）の場合、δ＝２０．３ｍｍ、固有振動数ｆ＝６（Ｈｚ）の場合、δ＝６．９ｍｍとなる。

建物床に設置した制振装置の大地震時の付加質量体変位は、±３０乃至５０ｍｍ程度となることが多く、上述した静たわみの値を超えることことになり、地震時には十分に対応できないことが分かる。

また、特許文献１の床制振システムの場合、振動数の調整方法は開示されていないが、付加質量体の増減やバネの交換で実施するものと推定される。
このような方法では、きめ細かく調整することが困難であり、煩雑な労力が要求されるものと推定される。

また、付加質量体をバネと粘弾性材で支持しているものであるから、ロッキング等の発生を完全に抑えることは難しい。
この結果、対象床の振動数とロッキング振動数が近いような場合、上下方向の振動を効果的に制振できないと推定される。

特許文献２の場合、減衰手段として、ウェートの上下変位を粘性ダンパとオイルダンパとを併用して抑えるように構成されていて、微動振動には粘性ダンパを、地震時には粘性ダンパとオイルダンパを各々作用させるものであるが、バネの静たわみが地震時の動変位を超えてしまい、地震時に十分対応できないことは特許文献１の場合同様である。

更に、粘性ダンパは、ウェートの変位が大きくなると抵抗板に付着した粘性体が上昇し、粘性体の油漏れを起こしてしまう。また、減衰材を２種類併用することは装置が大きくなり、経済面でも不経済となる。更に、地震終了後には、オイルダンパを中立位置に戻す等の手間が必要となる。
特開平１０−２５２２５３号公報 特開平０９−３２８９２６号公報

解決しようとする問題点は、微振動、大地震時の振動双方に効果的に作用するとともに、経済的、且つ、実用的な制振装置が存在しない点である、

本発明の上下制振装置は、構造物の床又は梁に設置する水平部材と直立柱とを有するベースフレームと、前記直立柱により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアームと、前記アームに沿って移動可能に配置したウェートと、前記水平部材とアームとの間に設けた第１のバネと、前記アームと水平部材との間に設けた第２バネのバネと、前記アームと水平部材との間に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパ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、水平部材上にアーム、ウェート、第１バネのバネ、第２バネのバネ、粘弾性ダンパを配置した構成で、ウェートの位置調整によりロッキング等の不要な振動を回避しつつ上下制振装置の振動数を連続的に、且つ、簡略に調整することができ、第１バネのバネ、第２バネのバネの撓みの適切な設定により大地震時の大きな振動変位を減衰させることができ、更に粘弾性ダンパによっても歩行振動のような微振動から大地震時の大きな振動まで幅広く効果的に減衰させるることができ、取り扱いが容易であり、経済面でも優れた新規な上下制振装置を提供することができる。

請求項４乃至６記載の発明によれば、直方体状のベースフレームを含む構成で、ウェートの位置調整によりロッキング等の不要な振動を回避しつつ上下制振装置の振動数を連続的に、且つ、簡略に調整することができ、第１バネのバネ、第２バネのバネの撓みの適切な設定により大地震時の大きな振動変位を減衰させることができ、更に粘弾性ダンパによっても歩行振動のような微振動から大地震時の大きな振動まで幅広く効果的に減衰させるることができ、取り扱いが容易であり、経済面でも優れた新規な上下制振装置を提供することができる。

微振動、大地震時の振動双方に効果的に作用するとともに、経済的、且つ、実用的な制振装置を提供するという目的を、構造物の床又は梁に設置する上下配置の水平部材と、各水平部材を連結する直立柱とを有するベースフレームと、前記直立柱により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアームと、 前記アームに添設したウェート移動具によりアームに沿って移動可能に配置したウェートと、前記下側の水平部材とアームとの間に拘束金具を介して予め撓ませた状態で設けた第１のバネと、前記アームと上側の水平部材との間に拘束金具を介して予め撓ませた状態で、且つ、前記第１のバネと対向配置に設けた第２のバネと、前記アームと水平部材との間で、且つ、前記アームの自由端又は軸支端の近傍位置に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパと、前記ウェートのアームに対する位置決めを行う位置決め具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）
本実施例１の上下制振装置は、図１に示すように、構造物の床２０（又は梁）に設置した上下配置の水平部材２、２と、複数本（例えば２本）の直立柱３とを有し、全体として直方体状を呈するベースフレーム１と、一方の直立柱３により回転軸５を介して一端を上下方向に回転可能に支持し、且つ、自由端側を他方の直立柱３側に臨ませたアーム４と、前記アーム４に添設したウェート移動具８によりこのアーム４に沿って移動可能に配置したウェート６と、前記下側の水平部材２とアーム４の自由端近傍位置の下面との間にばね取付金具１５を介在させつつ予め撓ませた状態で設置した第１のバネ９と、前記アーム４の自由端近傍位置の上面と前記上側の水平部材２との間に、ばね取付金具１５を介在させつつ予め撓ませた状態で設置した前記第１のバネ９と対向配置の第２バネのバネ１０と、前記アーム４と水平部材２との間に配置され、上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパ１１とを有している。

前記ウェート６は、その側面に外周にネジを刻設した位置決め具を構成するウェート固定材７の一端をナット止めにて取り付け、このウェート固定材７の他端側を、前記アーム４に取り付けた位置決め具を構成する固定金具１８を貫通させて突出させ、ウェート固定材７に螺合した一対の締め付けナット１６、１７を前記固定金具１８の両側にネジ締めすることで、前記アーム４に対する位置決め固定が可能となっている。

前記粘弾性ダンパ１１は、図２に示すように、例えば高分子材料等を用いて形成した例えば直方体状のダンパ本体１２と、このダンパ本体１２の一面に添設されるとともに前記アーム４に上端部をボルト１９を用いて固定した上支持具１３と、ダンパ本体１２の他面に添設されるとともに前記水平部材２に下端部をボルト１９を用いて固定した下支持具１４とを具備している。

次に、本実施例１の上下制振装置の作用を説明する。
本実施例１の上下制振装置において、前記アーム４は、一方の直立柱３により回転軸５を介して一端を上下方向に回転可能に支持され、且つ、自由端側を他方の直立柱３側に臨ませており、前記ウェート６は、前記アーム４に添設したウェート移動具８によりこのアーム４に沿って移動可能に配置されているので、このウェート６のアーム４に対する位置を変えることで、上下制振装置の振動数を連続的に、且つ、簡略に調整することができる。

また、前記ウェート６は、前記アーム４とともにその回転変位の方向が回転軸５を支軸とする上下方向に限定されるので、ロッキング等の不要な振動を回避できる。

前記第１バネのバネ９、第２バネのバネ１０の撓みを、予め大地震時に想定される振動変位以上の範囲となるように設定することで、第１バネのバネ９、第２バネのバネ１０を予め撓ませた範囲内で撓ませつつ大地震時の大きな振動変位を減衰させることができる。

前記粘弾性ダンパ１１は、上下方向の振動変位でせん断変形して振動の減衰作用を発揮するものであるから、歩行振動のような微振動から大地震時の大きな振動まで幅広く効果的に減衰することができる。また、前記粘弾性ダンパ１１は、特別の保護ケース等を付設する必要がないため、取り扱いが容易であり、経済面でも優れている。

（実施例２）
図３を参照して本発明の実施例２の上下制振装置について説明する。
本実施例２においては、基本的には実施例１の上下制振装置と同様な構成であるが、前記第１のバネ９、第２のバネ１０の配置を、前記アーム４の拘束端近傍位置（軸受近傍位置）で上下対向配置としたことが特徴であり、この他の構成は実施例１の場合と同様である。

本実施例２の上下制振装置によっても、実施例１の上下制振装置の場合と同様な作用、効果を発揮させることができる。

（実施例３）
次に、図４乃至図６を参照して本発明の実施例３について説明する。なお、本実施例３において、図１、図２に示す実施例１の上下制振装置の場合と同一の要素には同一の符号を付して示す。

本実施例３の上下制振装置は、平行配置の一対の水平部材２２、２２と、一対の水平部材２２、２２一端近傍位置を相互に連結する連結部材２３とを有するベースフレーム２１と、前記水平部材２２、２２の一端近傍位置上で回転軸５、５を介して一端を上下方向に回転可能に支持し、且つ、自由端側を水平部材２２、２２に沿って延設した一対のアーム２５、２５と、一対のアーム２５、２５に各々添設したウェート移動具８、８に係合され、アーム２５、２５に沿って各々移動可能に配置した直方体状のウェート２６と、このウェート２６の各アーム２５、２５に対する位置決めを行う一対の位置決め具としての実施例１の場合と同様なウェート固定材７、固定金具１８及び締め付けナット１６、１７と、前記水平部材２２、２２と、アーム２５、２５の自由端側との間に、各々バネ高さ拘束ボルト３１、拘束金具３２を用いて予め撓ませた状態で配置した一対ずつの構成の第１バネのバネ９、第２バネのバネ１０と、前記アーム２５、２５と水平部材２２、２２との間に各々配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる一対の粘弾性ダンパ１１、１１とを有している。

前記拘束金具３２は、図５、図６にも示すように、アーム２５の自由端近傍位置の下方において水平部材２２に下端部を取り付けるとともに、その上端側を水平部材２２の自由端よりも上方に突出した筒状に形成され、その内部に前記第１バネのバネ９を下側、第２バネのバネ１０を上側とした対向配置に収納している。

また、前記第１バネのバネ９と第２バネのバネ１０との間に前記アーム２５の自由端に設けた突出片２５ａを介在させるとともに、拘束金具３２の下端側、上端側に配置した固定板３３ａ、３３ｂに取り付けたバネ高さ拘束ボルト３１を回転調整することで、前記第１バネのバネ９、第２バネのバネ１０の撓み状態を調整可能としている。

前記粘弾性ダンパ１１、１１は、前記アーム２５、２５の各短辺と、対応する水平部材２２、２２の側辺との間に各々配置している。

本実施例３の上下制振装置において、前記アーム２５、２５は、回転軸５、５を介して一端を上下方向に回転可能に支持され、前記ウェート２６は、前記アーム２５、２５に添設したウェート移動具８によりこのアーム２５、２５に沿って移動可能に配置されているので、このウェート２６のアーム２５、２５に対する位置を変えることで、実施例１の場合と同様、上下制振装置の振動数を連続的に、且つ、簡略に調整することができる。

また、前記ウェート２６は、前記アーム２５、２５とともにその回転変位の方向が回転軸５、５を支軸とする上下方向に限定されるので、ロッキング等の不要な振動を回避できる。

前記第１バネのバネ９、第２バネのバネ１０の撓みを、予め大地震時に想定される振動変位以上の範囲となるように設定することで、実施例１の場合と同様、第１バネのバネ９、第２バネのバネ１０を予め撓ませた範囲内で撓ませつつ大地震時の大きな振動変位を減衰させることができる。

更に、前記粘弾性ダンパ１１、１１は、上下方向の振動変位でせん断変形して振動の減衰作用を発揮するものであるから、実施例１の場合と同様、歩行振動のような微振動から大地震時の大きな振動まで幅広く効果的に減衰することができる。また、前記粘弾性ダンパ１１、１１は、特別の保護ケース等を付設する必要がないため、取り扱いが容易であり、経済面でも優れている。

以上説明したように、本発明の実施例１乃至３の上下制振装置によれば、微振動、大地震時の大きな振動の双方に効果的に対応でき、且つ、経済的、実用的な上下制振装置を提供することができる。

本発明は、上述した構造物の床、梁等における制振に適用する場合の他、例えば精密機械器具等における微振動、大地震時の大きな振動制振対策として幅広く適用可能である。

本発明の実施例１の上下制振装置の正面図である。 本発明の実施例１の上下制振装置における粘弾性ダンパの概略断面図である。 本発明の実施例２の上下制振装置の正面図である。 本発明の実施例３の上下制振装置の平面図である。 本発明の実施例３の上下制振装置の正面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ ベースフレーム
２ 水平部材
３ 直立柱
４ アーム
５ 回転軸
６ ウェート
７ ウェート固定材
８ ウェート移動具
９ 第１のバネ
１０ 第２のバネ
１１ 粘弾性ダンパ
１２ ダンパ本体
１３ 上支持具
１４ 下支持具
１５ ばね取付金具
１６ ナット
１７ ナット
１８ 固定金具
１９ ボルト
２０ 床
２１ ベースフレーム
２２ 水平部材
２３ 連結部材
２５ アーム
２５ａ 突出片
２６ ウェート
３１ バネ高さ拘束ボルト
３２ 拘束金具
３３ａ 固定板
３３ｂ 固定板

Claims (6)

1. 構造物の床又は梁に設置する水平部材を有するベースフレームと、
   前記水平部材により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアームと、
   前記アームに沿って移動可能に支持したウェートと、
   前記アームの自由端側に各々予め撓ませた状態で、且つ、前記アームの自由端を間に介在しつつ上下対向配置に設けた第１のバネ及び第２のバネと、
   前記アームと水平部材との間に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパと、
   を有することを特徴とする上下制振装置。
2. 構造物の床又は梁に設置する並列配置の一対の水平部材を有するベースフレームと、
   前記並列配置の水平部材により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持した並列配置の一対のアームと、
   前記各アームに添設したウェート移動具により各アームに沿って移動可能に支持したウェートと、
   前記各アームにバネ高さ拘束ボルト又は拘束金具或いは当該拘束ボルト、拘束金具の両方により各々予め撓ませた状態で、且つ、前記各アームを間に介在しつつ上下対向配置に設けた第１のバネ及び第２のバネと、
   前記各アームと各水平部材との間に各々配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる一対の粘弾性ダンパと、
   前記各ウェートの各アームに対する位置決めを行う一対の位置決め具と、
   を有することを特徴とする上下制振装置。
3. 構造物の床又は梁に設置する並列配置の一対の水平部材を有するベースフレームと、
   前記並列配置の水平部材により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持した並列配置の一対のアームと、
   前記各アームに添設したウェート移動具により各アームに沿って移動可能に支持したウェートと、
   前記各アームにバネ高さ拘束ボルト又は拘束金具或いは当該拘束ボルト、拘束金具の両方により各々予め撓ませた状態で、且つ、前記各アームを間に介在しつつ上下対向配置に設けた第１のバネ及び第２のバネと、
   前記各アームと各水平部材との間に各々配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる一対の粘弾性ダンパと、
   を有することを特徴とする上下制振装置。
4. 構造物の床又は梁に設置する水平部材と直立柱とを有するベースフレームと、
   前記直立柱により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアームと、
   前記アームに沿って移動可能に配置したウェートと、
   前記水平部材とアームとの間に設けた第１のバネと、
   前記アームと水平部材との間に設けた第２バネのバネと、
   前記アームと水平部材との間に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパと、
   を有することを特徴とする上下制振装置。
5. 構造物の床又は梁に設置する上下配置の水平部材と、各水平部材を連結する直立柱とを有するベースフレームと、
   前記直立柱により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアームと、
   前記アームに添設したウェート移動具によりアームに沿って移動可能に配置したウェートと、
   前記下側の水平部材とアームとの間にばね取付金具を介して予め撓ませた状態で設けた第１のバネと、
   前記アームと前記上側の水平部材との間にばね取付金具を介して予め撓ませた状態で、且つ、前記第１のバネと対向配置に設けた第２のバネと、
   前記アームと水平部材との間に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパと、
   を有することを特徴とする上下制振装置。
6. 構造物の床又は梁に設置する上下配置の水平部材と、各水平部材を連結する直立柱とを有するベースフレームと、
   前記直立柱により回転軸を介して一端を上下方向に回転可能に支持したアームと、
   前記アームに添設したウェート移動具によりアームに沿って移動可能に配置したウェートと、
   前記下側の水平部材とアームとの間にばね取付金具を介して予め撓ませた状態で設けた第１のバネと、
   前記アームと前記上側の水平部材との間にばね取付金具を介して予め撓ませた状態で、且つ、前記第１のバネと対向配置に設けた第２のバネと、
   前記アームと水平部材との間で、且つ、前記アームの自由端又は軸支端の近傍位置に配置した上下方向変位でせん断変形して減衰を生じさせる粘弾性ダンパと、
   前記ウェートのアームに対する位置決めを行う位置決め具と、
   を有することを特徴とする上下制振装置。

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