JP2022181129A

JP2022181129A - 防振基礎

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Publication number: JP2022181129A
Application number: JP2021087989A
Authority: JP
Inventors: 治吉田; Osamu Yoshida
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2022-12-07
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: JP7596929B2

Abstract

【課題】簡単な構成で特定の振動数における防振効果を高めることが可能な防止基礎を提供することである。
【解決手段】床部材２から地盤に設置された下部構造体３に伝わる上下方向の振動を減少させる防振基礎１であって、第１バネ部材６によって下部構造体３に上下方向に相対移動自在に支持され、床部材２の上下方向の振動が入力される浮基礎本体４と、第２バネ部材９によって浮基礎本体４に上下方向に相対移動自在に連結された浮基礎連結体５と、を有することを特徴とする防振基礎１。
【選択図】図１

Description

本発明は、床部材から地盤に設置された下部構造体に伝わる上下方向の振動を減少させる防振基礎に関する。

例えば大きな振動を発生する機器が設置される工場、縦ノリ振動が生じるライブハウスなどにおいて、床部材から地盤に設置された下部構造体に伝わる上下方向の振動を減少させるために、下部構造体にバネ部材によって上下方向に相対移動自在に支持された浮基礎とも呼ばれる防振基礎を採用することが提案されている。

このような防振基礎として、従来、下部構造体との間に、バネ部材と並列に回転慣性質量ダンパーを設けることで、例えばライブハウスで生じる縦ノリ振動などの特定の振動数における防振効果を高めるようにしたものが知られている（例えば特許文献1参照）。

特許第４９３６１７４号公報

しかし、上記従来の防振基礎に用いられる回転慣性質量ダンパーは、下部構造体に対する防振基礎の上下方向の移動によって回転体が回転されて回転慣性を生じる構成であるため、高価で設計も複雑なものであり、防振基礎のコストを高めてしまうという問題点があった。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で特定の振動数における防振効果を高めることが可能な防止基礎を提供することにある。

本発明の防振基礎は、床部材から地盤に設置された下部構造体に伝わる上下方向の振動を減少させる防振基礎であって、第１バネ部材によって前記下部構造体に上下方向に相対移動自在に支持され、前記床部材の上下方向の振動が入力される浮基礎本体と、第２バネ部材によって前記浮基礎本体に上下方向に相対移動自在に連結された浮基礎連結体と、を有することを特徴とする。

本発明の防振基礎は、上記構成において、前記浮基礎本体が、複数の前記第１バネ部材に支持されるとともに一対の前記第１バネ部材の間において前記浮基礎連結体を支持する梁部材であり、一対の前記第１バネ部材の間で上下方向に撓むことで前記第２バネ部材として機能するように構成されているのが好ましい。

本発明によれば、簡単な構成で特定の振動数における防振効果を高めることが可能な防止基礎を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る防振基礎の構成を概略で示す図である。図１に示す防振基礎の振動モデルを模式的に示す図である。浮基礎連結体を備えていない比較例の防振基礎の振動モデルを模式的に示す図である。実施例の防振基礎の振動減衰特性を比較例の防振基礎の振動減衰特性と比較して示す特性線図である。図１に示す防振基礎の変形例に係る防振基礎の構成を概略で示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係る防振基礎１について、図面を参照しつつ詳細に例示説明する。

図１に示す防振基礎１は、建築物などの床部材２から地盤に設置された下部構造体３に伝わる上下方向の振動を減少させるためのものである。

防振基礎１は、例えば大きな振動を発生する機器が設置される工場、縦ノリ振動が生じるライブハウスなどの、床部材２に上下方向の振動が加わる用途に用いられる建築物に適用することができる。本実施の形態では、防振基礎１は、ライブハウスの床部材２に適用されている。

床部材２は、例えば鉄筋コンクリート構造とされるが、他の構造であってもよい。下部構造体３は、例えば地盤に打設により固着されたコンクリート製の外基礎とされるが、地盤に固着されて防振基礎１を支持することができるものであれば、他の構造であってもよい。

防振基礎１は、床部材２と下部構造体３との間に設けられており、浮基礎本体４と浮基礎連結体５とを有している。

浮基礎本体４は、第１バネ部材６によって下部構造体３に上下方向に相対移動自在に支持されている。本実施の形態では、浮基礎本体４は、互いに水平方向に間隔を空けて並べて配置された複数の第１バネ部材６によって支持されている。浮基礎本体４は、第１バネ部材６が弾性変形することにより、下部構造体３に対して上下方向に相対移動（振動）することができる。

浮基礎本体４は、例えばコンクリートブロックで構成することができるが、所定の重量を有するものであれば、例えば鋼材製などの他の構成であってもよい。第１バネ部材６は、例えば空気バネ、複数の皿バネを上下方向に重ねた構成のものなど、種々の構成のものを用いることができる。また、防振基礎１は、下部構造体３と浮基礎本体４との間に、例えばオイルダンパー等の第１減衰装置（図２に符合Ｄ１を付して示す）を設けた構成としてもよい。

浮基礎本体４は、複数本の支持柱７により床部材２に連結されており、床部材２の上下方向の振動が入力されるようになっている。例えばライブハウスの観客８が集団でジャンプするなどの所謂縦ノリを行うと、当該縦ノリによる上下方向の縦ノリ振動が床部材２から支持柱７を介して浮基礎本体４に入力される。

浮基礎連結体５は、第２バネ部材９によって浮基礎本体４に上下方向に相対移動自在に連結されている。本実施の形態では、浮基礎連結体５は、床部材２と浮基礎本体４との間に配置され、互いに水平方向に間隔を空けて並べて配置された複数の第２バネ部材９によって浮基礎本体４に連結（支持）されている。浮基礎連結体５は、第２バネ部材９が弾性変形することにより、浮基礎本体４に対して上下方向に相対移動（振動）することができる。なお、浮基礎連結体５には複数の貫通孔５ａが設けられており、床部材２と浮基礎本体４とを連結する複数本の支持柱７は、それぞれ対応する貫通孔５ａを貫通している。

なお、防振基礎１は、浮基礎連結体５を、下部構造体３と浮基礎本体４との間に配置し、第２バネ部材９によって浮基礎本体４の下方に吊り下げ保持させた構成としてもよい。

本実施形態では、浮基礎連結体５を床部材２と浮基礎本体４との間に配置するようにしているので、浮基礎連結体５を第２バネ部材９によって浮基礎本体４の下方に吊り下げ支持させる構成とする場合に比べて、第２バネ部材９の構成を簡素化しつつ浮基礎連結体５を第２バネ部材９によって浮基礎本体４に確実に支持させることができる。

浮基礎連結体５は、例えばコンクリートブロックで構成することができるが、所定の重量を有するものであれば、例えば鋼材製などの他の構成であってもよい。第２バネ部材９は、例えば空気バネ、複数の皿バネを上下方向に重ねた構成のものなど、種々の構成のものを用いることができる。また、防振基礎１は、浮基礎本体４と浮基礎連結体５との間に、例えばオイルダンパー等の第２減衰装置（図２に符合Ｄ２を付して示す）を設けた構成としてもよい。

上記構成を有する本実施の形態の防振基礎１は、図２に振動モデルとしても示すように、床部材２が観客８の縦ノリ振動などの振動を受けて加振力ｆ０で加振されると、当該振動が支持柱７を介して浮基礎本体４に伝達されて浮基礎本体４が第１バネ部材６を弾性変形させて上下方向に振動するとともに、浮基礎本体４の振動が伝達されて浮基礎連結体５が第２バネ部材９を弾性変形させて上下方向に振動することで、床部材２から下部構造体３に伝わる振動すなわち床部材２から下部構造体３に伝わる伝達力ｆを減少させることができる。よって、床部材２に加えられた振動が、地盤を通して周囲の他の建築物などに伝わることを抑制することができる。

また、防振基礎１は、第１バネ部材６によって下部構造体３に支持される浮基礎本体４に、第２バネ部材９によって浮基礎連結体５を支持させた二段構成であるので、図４に示すように、一次振動モードの共振点Ｐ１と二次振動モードの共振点Ｐ２との間に、一次振動モーと二次振動モードの反極点（下向きノッチ）Ｐ３を有する振動減衰特性を有する。したがって、防振基礎１は、反極点Ｐ３を、床部材２に加えられる振動のうち、特に防振効果を高めたい特定の範囲の振動数に一致させるように、浮基礎本体４の重量、浮基礎連結体５の重量、第１バネ部材６のバネ定数、第２バネ部材９のバネ定数を調整し、第１減衰装置Ｄ１及び第２減衰装置Ｄ２を設けた場合には、さらにこれらの減衰力を設定することで、図３に比較例として示す浮基礎連結体５を備えていない一般的な防振基礎２０に対して、防振基礎１の当該特定の振動数における防振効果をより高めることができる。

特に、浮基礎連結体５の重量を浮基礎本体４の重量よりも大きく設定するとともに第２バネ部材９のバネ定数を第１バネ部材６のバネ定数よりも大きく設定することにより、図３に示す比較例の防振基礎２０に対して、より低い振動数において高い防振効果を得ることが可能となる。

なお、図３に示す浮基礎連結体５を備えていない比較例の防振基礎２０は、本実施の形態の浮基礎本体４と浮基礎連結体５との合計の重量を有する浮基礎２１が、本実施形態のものと同一のバネ定数ないし減衰力を有する第１バネ部材６及び第１減衰装置Ｄ１によって下部構造体３に支持された構成のものである。

さらに、本実施の形態の防振基礎１は、一般的な防振基礎２０に対して、浮基礎本体４に第２バネ部材９で浮基礎連結体５を支持させただけの簡単な構成である。したがって、図３に示す比較例の防振基礎２０において、下部構造体３と浮基礎２１との間に、特許文献１に従来技術として記載されている回転慣性質量ダンパーを設けた構成とした場合に比べて、高価で設計が複雑となる回転慣性質量ダンパーを設けることを不要として、防振基礎１をより簡単で安価な構成としつつ、当該振動数の範囲においてより高い防振効果を得るものとすることができる。

本実施の形態では、防振基礎１は、観客８が縦ノリしたときにライブハウスの床部材２に加えられることになる２Ｈｚ～３Ｈｚの縦ノリ振動の範囲に反極点Ｐ３が一致するように、浮基礎本体４の重量、浮基礎連結体５の重量、第１バネ部材６のバネ定数、第２バネ部材９のバネ定数、第１減衰装置Ｄ１及び第２減衰装置Ｄ２の減衰力が設定されている。

より具体的には、本実施の形態の防振基礎１では、図３に示す比較例の防振基礎２０と同一の第１バネ部材６及び第１減衰装置Ｄ１を用いて浮基礎本体４を下部構造体３に支持させるとともに、浮基礎本体４の重量を比較例の防振基礎２０の浮基礎２１の重量よりも小さく（例えば浮基礎２１の重量の１／１０の重量）に設定し、浮基礎連結体５の重量を比較例の防振基礎２０の浮基礎２１の重量よりも小さく（例えば浮基礎２１の重量の９／１０の重量）に設定し、第２バネ部材９のバネ定数を第１バネ部材６のバネ定数よりも高く設定し、第２減衰装置Ｄ２の減衰力を第１減衰装置Ｄ１の減衰力よりも低く設定することで、図４に示すように、反極点Ｐ３が、観客８が縦ノリしたときにライブハウスの床部材２に加えられることになる２Ｈｚ～３Ｈｚの範囲内となるようにしている。

これにより、防振基礎１は、観客８が縦ノリしたときにライブハウスの床部材２に加えられることになる２Ｈｚ～３Ｈｚの範囲内において、図３に示す比較例の防振基礎２０及び回転慣性質量ダンパーを備えた従来の防振基礎に比べて、より高い防振効果を発揮して、縦ノリ振動が地盤を通して周囲の他の建築物などに伝わることを効果的に抑制することができる。

図５に変形例として示すように、防振基礎１は、浮基礎本体４が、複数の第１バネ部材６に支持されるとともに一対の第１バネ部材６の間において浮基礎連結体５を支持する梁部材で構成され、一対の第１バネ部材６の間で上下方向に撓むことで第２バネ部材９として機能するように構成されたものとすることもできる。

この変形例の場合、浮基礎本体４は、例えばＨ型鋼などの鋼材製の梁部材で構成されたものとすることができる。また、浮基礎本体４の隣り合う第１バネ部材６の中間位置における上面に支持台１０を設け、浮基礎連結体５を、この支持台１０を介して浮基礎本体４の隣り合う第１バネ部材６の中間位置において支持する構成とすることができる。

このような構成により、床部材２が観客８の縦ノリ振動などの振動を受けて加振されると、当該振動が支持柱７を介して浮基礎本体４に伝達されて浮基礎本体４が第１バネ部材６を弾性変形させて上下方向に振動するとともに、一対の第１バネ部材６の間において浮基礎本体４が上下方向に撓むことで浮基礎連結体５が浮基礎本体４とは異なるモードで振動することで、床部材２から下部構造体３に伝わる振動を減少させることができる。

また、第２バネ部材９として空気バネなどの別部材を用いることを不要として、防振基礎１をより簡単な構成として、そのコストをさらに低減させることができる。特に、浮基礎本体４をＨ型鋼で構成した場合には、そのコストをさらに低減させることができる。

さらに、浮基礎連結体５を、浮基礎本体４の隣り合う第１バネ部材６の中間位置における上面に配置した支持台１０を介して浮基礎本体４の隣り合う第１バネ部材６の中間位置において支持する構成とすることで、浮基礎本体４の撓みにより浮基礎連結体５が効率よく振動することができるようにして、防振基礎１の防振効果をより高めることができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施形態では、防振基礎１を、ライブハウスの床部材２に適用した場合を示すが、例えば大きな振動を発生する機器が設置される工場などの、床部材２に上下方向の振動が加わる用途に用いられる他の建築物の床部材２に適用してもよい。また、防振基礎１は、例えば野外ステージなどの、建築物以外の構造物の床部材２に適用してもよい。

１防振基礎
２床部材
３下部構造体
４浮基礎本体
５浮基礎連結体
５ａ貫通孔
６第１バネ部材
７支持柱
８観客
９第２バネ部材
１０支持台
２０防振基礎
２１浮基礎
Ｄ１第１減衰装置
Ｄ２第２減衰装置
Ｐ１一次振動モードの共振点
Ｐ２二次振動モードの共振点
Ｐ３反極点

Claims

床部材から地盤に設置された下部構造体に伝わる上下方向の振動を減少させる防振基礎であって、
第１バネ部材によって前記下部構造体に上下方向に相対移動自在に支持され、前記床部材の上下方向の振動が入力される浮基礎本体と、
第２バネ部材によって前記浮基礎本体に上下方向に相対移動自在に連結された浮基礎連結体と、を有することを特徴とする防振基礎。
前記浮基礎本体が、複数の前記第１バネ部材に支持されるとともに一対の前記第１バネ部材の間において前記浮基礎連結体を支持する梁部材であり、一対の前記第１バネ部材の間で上下方向に撓むことで前記第２バネ部材として機能するように構成されている、請求項１に記載の防振基礎。