JP2014047539A - 振動抑制吊構造 - Google Patents

Abstract

【課題】天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動エネルギー吸収吊構造において、吊ボルト間の筋交いを無くして設置自由度を高めた上で吊ボルトの累積塑性変形を抑える。
【解決手段】吊ボルトの基端部に上下ブラケット１６，１７を組み合わせた連結具１５を設け、上ブラケット１６の第一係合板部２４に下ブラケット１７の第二係合板部３１を上方から係合させ、上下ブラケット１６，１７を第二係合板部３１の揺動ガイド面１８に沿って相対揺動可能にすると共に、上ブラケット１６における第一係合板部２４の外側で立ち上がる下部円筒部２３ａとその内側に位置する下ブラケット１７の外ガイド壁部３３との間に、前記相対揺動した下ブラケット１７を突き当てて撓みを生じさせるエネルギー吸収体１９を介装する。
【選択図】図４

Description

本発明は、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造に関する。

従来、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器が、大地震等により落下することがあった。原因を検討すると、吊ボルトの根元（基端部、天井スラブに固定される上端部）に応力が集中し、該根元の降伏後に塑性変形が累積して吊ボルトの根元が破断に至ることがわかった。このような吊ボルトの破断を防止するために、一対の吊ボルトの一方の根元と他方の先端部（吊設備機器に固定される下端部）との間に筋交いを設け、各吊ボルトの変形を抑えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２０８６８７号公報

上述のように筋交い等の振れ止め材を設けると、吊ボルトの変形を飛躍的に抑えることができるが、例えば梁跨ぎで吊設備機器を配置するような場合、筋交いを設けることが困難な場合がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、吊ボルト間の筋交いを無くして設置自由度を高めた上で吊ボルトの変形を抑えることを課題とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、前記吊ボルトの前記天井スラブ側の基端部に、前記吊設備機器に固定されるボルト本体を吊り下げる連結具を備え、前記連結具が、前記天井スラブに取り付けられると共に第一係止部を形成する上ブラケットと、前記ボルト本体に取り付けられると共に前記第一係止部に上方から係合する第二係止部を形成する下ブラケットとを有し、前記第一及び第二係止部の一方が、前記第一及び第二係止部の他方側に凸の湾曲状をなす揺動ガイド面を形成し、前記上下ブラケットが、前記揺動ガイド面に沿って相対揺動可能とされ、前記上ブラケットにおける前記第一係止部の外側から上方に立ち上がる立壁部の内側に、前記相対揺動した前記下ブラケットを突き当てて前記相対揺動を減衰させるエネルギー吸収体が保持されることを特徴とする。

この構成によれば、地震等により吊設備機器が振動した際、吊ボルトの基端部では上ブラケットに対する下ブラケットの動きが揺動ガイド面に沿う揺動となり、かつこの揺動がエネルギー吸収体により減衰されることで、吊設備機器の振動エネルギーの一部を吸収できる。すなわち、吊ボルトの基端部に作用する曲げモーメントを低減して吊ボルトの基端部の変形を低減した上で、吊設備機器の振動エネルギーを吸収して振動を軽減できる。エネルギー吸収体は、合成ゴム等の弾性体や粘弾性体、摩擦ダンパー等の減衰材が考えられる。
また、複数の吊ボルト間に筋交いを設ける場合と比べて、梁跨ぎで吊設備機器を配置するような場合でも設置自由度が高く、振動対策を容易に実施できる。

本発明において、前記第一及び第二係止部の一方の前記揺動ガイド面と、前記第一及び第二係止部の他方との間に、前記上下ブラケットを相対揺動自在とする転動体が介装される構成であれば、上下ブラケットの相対揺動をよりスムーズにし、吊ボルトの基端部に作用する曲げモーメントをより一層低減できる。
本発明において、前記下ブラケットにおける前記ボルト本体を貫通させるボルト貫通部と前記ボルト本体との間に、ボルト動エネルギー吸収体が介装される構成であれば、下ブラケットに対するボルト本体の移動をボルト動エネルギー吸収体の撓み等により許容しつつ、ボルト動エネルギー吸収体によっても吊設備機器の振動エネルギーを吸収できる。

本発明によれば、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、吊ボルト間の筋交いを無くして設置自由度を高めた上で吊ボルトの変形を抑えることができる。

本発明の第一実施形態における振動抑制吊構造の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 上記振動抑制吊構造の吊ボルトの連結具の斜視図である。 上記連結具のボルト軸方向に沿う断面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 上記連結具の水平方向の動きに対する作用を示す図４に相当する断面図である。 上記連結具の鉛直方向の動きに対する作用を示す図４に相当する断面図である。 本発明の第二実施形態における図４に相当する断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

＜第一実施形態＞
図１、図２に示すように、本実施形態の振動抑制吊構造１は、建造物の天井スラブ２に複数（四本）の吊ボルト５で空調設備等の吊設備機器７を吊り下げた構成を有する。吊設備機器７は例えば直方体状をなし、その上面８を略水平にして配置される。上面８の外周方には、略水平なフランジ９が例えば全周に渡って設けられる。吊設備機器７の平面視（上面視）の四隅には、それぞれ鉛直方向に延びる吊ボルト５の下端部（先端部）がフランジ９を貫通した状態で該フランジ９に締結固定される。図中符号１１，１２は吊ボルト５の下端部に螺着されてフランジ９を挟んで締め込まれる上下ナットを示す。吊設備機器７は天井スラブ２の下面３から下方に離間して配置され、天井スラブ２の下面３よりも下方に張り出す梁４があってもその下方に配置可能である。

振動抑制吊構造１において、吊設備機器７の平面視長方形状の四隅に位置する計四本の吊ボルト５は、それぞれの天井スラブ２側の基端部（上端部）に、上下ブラケット１６，１７を組み合わせた連結具１５を備える。各吊ボルト５は、天井スラブ２に固定されたアンカーボルト１３と、アンカーボルト１３に取り付けられる連結具１５と、連結具１５に吊り下げられるボルト本体１４とを備えている。

図３、図４に示すように、連結具１５は、アンカーボルト１３を介して天井スラブ２に固定される上ブラケット１６と、ボルト本体１４の上端部に取り付けられて上ブラケット１６に揺動可能に係合する下ブラケット１７と、上下ブラケット１６，１７の相対揺動エネルギーを吸収するべくこられの間に介装されるエネルギー吸収体１９とを有する。

連結具１５は、上ブラケット１６の略水平な第一係合板部２４に、下ブラケット１７の湾曲状の第二係合板部３１を上方から係合させ、第二係合板部３１の下面（揺動ガイド面１８）に沿って上下ブラケット１６，１７を相対揺動可能にすると共に、揺動ガイド面１８の周囲で上下ブラケット１６，１７間に配置されたエネルギー吸収体１９を撓ませることで、上下ブラケット１６，１７の相対揺動エネルギーを吸収可能とする。

上ブラケット１６は、複数の鋼材を溶接や締結具等により一体に結合してなる。上ブラケット１６は、略水平に配置されてアンカーボルト１３を貫通させると共に該アンカーボルト１３にナット１３ａにより固定される上端板部２１と、上端板部２１の水平方向両側から下方に延びる一対の立板部２３と、一対の立板部２３の下方に連なる下部円筒部２３ａと、下部円筒部２３ａの下端に略水平に配置される前記第一係合板部２４とを有する。以下、一対の立板部２３に渡る方向を上ブラケット１６の長手方向ということがある。

図５を併せて参照し、上ブラケット１６の第一係合板部２４は、連結具１５の平面視（吊ボルト５の軸方向視に相当）において、ボルト本体１４と同軸の円形状に形成される。第一係合板部２４の中央には、下ブラケット１７の補強パイプ１４ａよりも大径の円孔２４ａが形成される。上ブラケット１６の上端板部２１は、第一係合板部２４と略同径の円板に対し、前記長手方向と直交する方向の両側を前記長手方向に沿って切り欠いた形状とされる。一対の立板部２３は、ボルト本体１４と同軸で第一係合板部２４よりも小径の円筒に対し、前記長手方向と直交する方向の両側を切り欠いた形状とされる。下部円筒部２３ａは、一対の立板部２３と略同径の円筒状とされる。下部円筒部２３ａの内周面には、円筒状のエネルギー吸収体１９が接着等により固定される。

下ブラケット１７は、上ブラケット１６の第一係合板部２４上であって下部円筒部２３ａの内周方に配置される。下ブラケット１７は、下方（第一係合板部２４側）に凸の湾曲状をなす杯状の前記第二係合板部３１と、第二係合板部３１の中央部を貫通して上方に延出する円筒状の内ガイド壁部３４と、第二係合板部３１の外周部から上方に起立する円筒状の外ガイド壁部３３とを有する。第二係合板部３１の下面である前記揺動ガイド面１８は、第一係合板部２４の円孔２４ａの周縁に上方から摺動可能に当接し、吊設備機器７の垂直荷重を受けた状態で上下ブラケット１６，１７を相対揺動可能とする。

下ブラケット１７は、ボルト本体１４を上下動自在に挿通する補強パイプ１４ａを有する。補強パイプ１４ａは鋼管からなり、下ブラケット１７からボルト本体１４の下端部近傍まで延びる。この補強パイプ１４ａにより、長尺のボルト本体１４の曲げに対する補強がなされる。補強パイプ１４ａの上端部は、例えば内ガイド壁部３４に螺入されることで下ブラケット１７に固定される。内ガイド壁部３４の上端には、ナット２７及びボルト動エネルギー吸収体２８が係止される。

エネルギー吸収体１９は、例えばエラストマー等の弾性体からなり、下部円筒部２３ａの内周面に沿って配置される。エネルギー吸収体１９の内周面には、下ブラケット１７の外ガイド壁部３３の外周面が近接する。エネルギー吸収体１９は、下部円筒部２３ａと外ガイド壁部３３との間に挟み込まれるように配置され、上下ブラケット１６，１７の相対揺動時に適宜撓みを生じさせる。本実施形態のエネルギー吸収体１９は、下ブラケット１７の外周方に位置することで、吊設備機器７の垂直荷重を受けない配置とされる。

図６に示すように、地震等により吊設備機器７が振動すると、その水平方向の移動がボルト本体１４及び下ブラケット１７の揺動ガイド面１８に沿う揺動となって連結具１５に伝達される。このとき、エネルギー吸収体１９が上ブラケット１６の下部円筒部２３ａと下ブラケット１７の外ガイド壁部３３との間で圧縮及び復元を繰り返すことで、上ブラケット１６に対する下ブラケット１７の揺動が許容されると共に、吊設備機器７の振動エネルギーの一部が吸収される。これにより、吊設備機器７の振動が軽減されると共に、吊ボルト５の基端部への前記振動の伝達が抑えられる。

なお、下ブラケット１７の外ガイド壁部３３をエネルギー吸収体１９の内周面に接着等により固定し、外ガイド壁部３３と下部円筒部２３ａとの間でエネルギー吸収体１９をせん断変形させることで、振動エネルギーを吸収するようにしてもよい。また、エネルギー吸収体１９を無くし、外ガイド壁部３３と下部円筒部２３ａとの摩擦接触による摩擦ダンパーを構成してもよい。

図３、図４に示すように、ボルト本体１４の上端部は、下ブラケット１７の内ガイド壁部３４の上方で螺着されたナット２７と、該ナット２７と内ガイド壁部３４の上端との間に上下ワッシャを介して挟まれたボルト動エネルギー吸収体２８とにより、内ガイド壁部３４の上端に係止される。ボルト動エネルギー吸収体２８は、例えばエラストマー等の弾性体からなり、ナット２７の座金相当の外径を有してボルト本体１４を挿通する円筒状とされる。

図７に示すように、ボルト本体１４の上端部は、下ブラケット１７に対して上方へ移動自在であり、かつボルト動エネルギー吸収体２８の撓み分だけ下方及び傾き方向への移動が可能である。

これにより、吊設備機器７の振動はボルト本体１４には直接伝達されるが、ボルト動エネルギー吸収体２８の撓みによって下ブラケット１７への前記振動の伝達が抑えられる。ボルト動エネルギー吸収体２８は、吊設備機器７の荷重を受けるが、ボルト本体１４及び下ブラケット１７間で引っ張って用いるのではなく圧縮して用いるため、切断の虞がなく信頼性が高い。

また、下ブラケット１７に吊設備機器７の振動が伝達された場合、上ブラケット１６に対して下ブラケット１７が揺動し、このエネルギーが前述の如くエネルギー吸収体１９の撓みによって吸収される。

これら両エネルギー吸収体１９，２８の変形と復元により、吊設備機器７の振動エネルギーの減衰と吸収がなされ、振動が収束し易く、吊ボルト５の基端部の応力集中が緩和されると共に疲労が抑えられる。

以上説明したように、上記実施形態における振動抑制吊構造１は、吊ボルト５の天井スラブ２側の基端部に、上下ブラケット１６，１７を組み合わせた連結具１５を設け、上ブラケット１６の第一係合板部２４に、下ブラケット１７の第二係合板部３１を上方から係合させ、上下ブラケット１６，１７を第二係合板部３１の揺動ガイド面１８に沿って相対揺動可能にすると共に、上ブラケット１６における第一係合板部２４の外側で立ち上がる下部円筒部２３ａとその内側に位置する下ブラケット１７の外ガイド壁部３３との間に、前記相対揺動した下ブラケット１７を突き当てて撓みを生じさせるエネルギー吸収体１９を介装することで、地震等により吊設備機器７が振動した際、吊ボルト５の基端部では上ブラケット１６に対する下ブラケット１７の動きが揺動ガイド面１８に沿う揺動となり、かつこの揺動がエネルギー吸収体１９の撓みにより減衰されることで、吊設備機器７の振動エネルギーの一部を吸収できる。すなわち、吊ボルト５の基端部に作用する曲げモーメントを低減して吊ボルト５の基端部の変形を低減した上で、吊設備機器７の振動エネルギーを吸収して振動を軽減できる。
また、複数の吊ボルト５間に筋交いを設ける場合と比べて、梁跨ぎで吊設備機器７を配置するような場合でも設置自由度が高く、振動対策を容易に実施できる。

また、下ブラケット１７におけるボルト本体１４の上端部が貫通する部位とボルト本体１４の上端部に螺着したナット２７との間に、ボルト動エネルギー吸収体２８が介装されることで、下ブラケット１７に対するボルト本体１４の相対移動をボルト動エネルギー吸収体２８の撓み等により許容しつつ、ボルト動エネルギー吸収体２８によっても吊設備機器７の振動エネルギーを吸収できる。

＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態について、図８を参照して説明する。
この実施形態は、前記第一実施形態に対して、連結具１５に代わり、上ブラケット１６の第一係合板部２４と下ブラケット１７の揺動ガイド面１８との間に鋼球（転動体）３６を介装した連結具１５’を用いる点で異なり、その他の、前記実施形態と同一構成には同一符号を付して詳細説明は省略する。

連結具１５’において、上ブラケット１６の第一係合板部２４における水平な上面と、下ブラケット１７の下向きの揺動ガイド面１８との間には、連結具１５’の平面視でボルト本体１４の周囲を等間隔で囲むように配置された複数の鋼球３６が挟み込まれる。鋼球３６は、少なくとも前記平面視で三角形状に並ぶ三箇所に配置される。鋼球３６は、不図示の保持器により所定位置に保持される。

この構成によれば、第一実施形態と同様の作用効果に加え、前記上ブラケット１６の第一係合板部２４と下ブラケット１７の揺動ガイド面１８との間に、上下ブラケット１６，１７を相対揺動自在とする鋼球３６が介装されることで、上下ブラケット１６，１７の相対揺動をよりスムーズにし、吊ボルト５の基端部に作用する曲げモーメントをより一層低減できる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、上ブラケット１６の第一係合板部２４に上方（下ブラケット１７の第二係合板部３１側）に凸の湾曲状の揺動ガイド面を形成すると共に、下ブラケット１７の第二係合板部３１を略水平な平坦状に形成し、これら第一及び第二係合板部２４，３１を互いに係合させて上下ブラケット１６，１７を相対揺動可能としてもよい。
エネルギー吸収体１９は、上下ブラケット１６，１７の何れか一方に保持されていればよい。エネルギー吸収体１９の固定は接着に限らず、締結具やブラケット等の固定具を用いてもよい。
上下ブラケット１６，１７間に介装される転動体は、鋼球３６に限らずローラやニードルでもよい。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、各実施形態の構成を適宜組み合わせる等、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 振動抑制吊構造
２ 天井スラブ
５ 吊ボルト
７ 吊設備機器
１４ ボルト本体
１４ａ 補強パイプ（ボルト貫通部）
１５，１５’ 連結具
１６ 上ブラケット
１７ 下ブラケット
１８ 揺動ガイド面
１９ エネルギー吸収体
２３ａ 下部円筒部（立壁部）
２４ 第一係合板部（第一係止部）
２８ ボルト動エネルギー吸収体
３１ 第二係合板部（第二係止部）
３６ 鋼球（転動体）

Claims (3)

1. 天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、
   前記吊ボルトの前記天井スラブ側の基端部に、前記吊設備機器に固定されるボルト本体を吊り下げる連結具を備え、
   前記連結具が、前記天井スラブに取り付けられると共に第一係止部を形成する上ブラケットと、前記ボルト本体に取り付けられると共に前記第一係止部に上方から係合する第二係止部を形成する下ブラケットとを有し、
   前記第一及び第二係止部の一方が、前記第一及び第二係止部の他方側に凸の湾曲状をなす揺動ガイド面を形成し、
   前記上下ブラケットが、前記揺動ガイド面に沿って相対揺動可能とされ、
   前記上ブラケットにおける前記第一係止部の外側から上方に立ち上がる立壁部の内側に、前記相対揺動した前記下ブラケットを突き当てて前記相対揺動を減衰させるエネルギー吸収体が保持されることを特徴とする振動抑制吊構造。
2. 前記第一及び第二係止部の一方の前記揺動ガイド面と、前記第一及び第二係止部の他方との間に、前記上下ブラケットを相対揺動自在とする転動体が介装されることを特徴とする請求項１に記載の振動抑制吊構造。
3. 前記下ブラケットにおける前記ボルト本体を貫通させるボルト貫通部と前記ボルト本体との間に、ボルト動エネルギー吸収体が介装されることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動抑制吊構造。

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