JP2023158715A - 振り子型の制振装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制振性能を確保しつつ、質量体の揺動範囲を小さくして、躯体をコンパクトに実現する。【解決手段】振り子型の制振装置１０Ａは、支持フレーム２０と、支持フレーム２０から下方側に向かって延びるように設けられた、可撓性を有する吊材２５と、吊材２５に吊り下げられ、支持フレーム２０に対して揺動自在に設けられた質量体３０と、質量体３０に一方端が取り付けられ、かつ支持フレーム２０に他方端が取り付けられる減衰装置４０と、吊材２５の中間部において、支持フレーム２０に対して相対移動不能に、吊材２５から間隔をあけて設けられ、質量体３０が揺動したときに吊材２５が接触して、吊材２５のより上側の揺動範囲を制限する、揺動制限部５０と、を備える【選択図】図１

Description

本発明は、振り子型の制振装置に関する。

高層建築物等に、ＴＭＤ（チューンド・マス・ダンパー）と称される、支持フレームに吊材の上端が取り付けられ、吊材の下端が質量体に取り付けられた制振装置が、設けられることがある。ＴＭＤは、地震や強風等により建物に振動が生じた際には、支持架構から吊材で吊り下げられた質量体が振り子運動をすることによって、振動を減衰する。
例えば、特許文献１には、支持架構に吊材の上端が取り付けられ、吊材の下端が質量体に取り付けられた制震装置の吊材支持構造が、開示されている。この吊材支持構造において、支持架構には、吊材の上端が貫通する受圧部材が固定され、受圧部材には、上下方向に延在する吊材挿通孔が形成され、吊材挿通孔の壁面は、下方に行くに従って徐々に広がるような回転体形状を有し、質量体の揺れに際して、吊材は壁面に沿って変形する。
また、特許文献２には、支持架構から吊材で吊り下げられた質量体が振り子運動をすることによって建物の振動を減衰させる制震装置が開示されている。この制振装置においては、並置される複数の吊材と質量体とを連結させる連結部材と、複数の吊材を含む第１の鉛直面に直交する第１の軸線を中心として連結部材を各吊材に回転自在に接続する第１の接続部と、第１の鉛直面に対して垂直な第２の鉛直面に直交する第２の軸線を中心として連結部材を質量体に回転自在に接続する第２の接続部と、を備えている。
更に、特許文献３には、支持架構に吊材の上端が取り付けられ、吊材の下端が質量体に取り付けられた制震装置が開示されている。この制振装置においては、支持架構側及び質量体側の少なくとも一方には、第１の水平方向に平行に延在する吊材移動規制部が固定され、吊材移動規制部の間の溝部に吊材を挿通させることにより、第１の水平方向に吊材の移動を許容し、第１の水平方向に対して直交する第２の水平方向に吊材が当たって屈曲することで、吊材の移動が規制される。

特許文献１～３に開示されたような構成の制振装置においては、質量体を揺動させるためのスペースが、吊材の長さに相応する分だけ必要となり、制振装置自体も大型化しがちである。これに伴い、建物の躯体側にも、制振装置を設置するためのスペースを、相応に確保する必要がある。
制振性能を確保しつつ、質量体の揺動範囲を小さくして、躯体をコンパクトに実現することが望まれている。

特開２０１４－２２８１３１号公報 特開２０１４－２２７８０４号公報 特開２０１４－２２７８０５号公報

本発明が解決しようとする課題は、制振性能を確保しつつ、質量体が変位する範囲を小さくして、躯体をコンパクトに実現することが可能な、振り子型の制振装置を提供することである。

本発明者らは、構造物に設置する、振り子型の制振装置として、想定外の巨大地震が発生した際に、吊材に吊り下げられた質量体の壁面等への衝突を防止し、質量体の応答変位を制限する方法を考案した。具体的には、振り子型の制振装置では、支持フレームから横架材を延ばし、当該横架材に曲面形状を有する揺動制限部を設けることで、質量体の応答変位が所定値を超えようとした際には吊材が揺動制限部に接触するために、吊材の上側の揺動範囲を制限しつつ、一定の減衰性能を確保できる点に着眼して、本発明に至った。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の振り子型の制振装置は、構造物に設置する、振り子型の制振装置であって、支持フレームと、前記支持フレームから下方側に向かって延びるように設けられた、可撓性を有する吊材と、前記吊材に吊り下げられ、前記支持フレームに対して揺動自在に設けられた質量体と、前記質量体に一方端が取り付けられ、かつ前記支持フレームに他方端が取り付けられる減衰装置と、前記吊材の中間部において、前記支持フレームに対して相対移動不能に、前記吊材から間隔をあけて設けられ、前記質量体が揺動したときに前記吊材が接触して、前記吊材のより上側の揺動範囲を制限する、揺動制限部と、を備えることを特徴とする。
このような構成によれば、地震や強風等により構造物が揺れると、支持フレームが構造物の揺れに伴って変位する。質量体は支持フレームから吊材によって吊り下げられているので、慣性により、変位する支持フレームに対して揺動する。この質量体の揺動は、減衰装置によって減衰される。これにより、構造物の揺れが減衰される。
ここで、揺動制限部は、支持フレームに対して相対移動不能に設けられているため、支持フレームが変位する際には、支持フレームとともに変位する。この揺動制限部は、吊材の中間部から間隔をあけて設けられている。したがって、構造物が揺れて、質量体が揺動する際には、吊材の中間部と、揺動制限部との間隔が、近接または離間するように、吊材は、揺動制限部に対して変位する。
このような構成においては、構造物の揺れが小さい場合には、質量体が揺動しても、吊材は揺動制限部に接触しない。構造物の揺れが大きくなると、吊材の中間部が揺動制限部に接触し、吊材の、揺動制限部よりも上側の揺動範囲が制限される。吊材の中間部が揺動制限部に接触すると、質量体は、吊材が揺動制限部に接触した方向に更に移動しようとする。ここで、吊材は可撓性を有するため、吊材が曲がり、吊材の揺動制限部よりも下側の長さを半径として、質量体は揺動する。このようにして、構造物の揺れが大きい場合に、質量体は、吊材の全長ではなく、これより小さな、吊材の揺動制限部よりも下側の長さを半径として揺動するため、質量体が変位する範囲が限られる。
その結果、制振性能を確保しつつ、質量体が変位する範囲を小さくして、躯体をコンパクトに実現することが可能な、振り子型の制振装置を提供することができる。

本発明の一態様においては、前記揺動制限部は、前記支持フレームから延びる横架材の中間部に設けられ、曲面形状をなす接触部を備えており、前記質量体が揺動したときに、前記吊材が前記接触部に接触することで、前記揺動制限部より上方側の前記吊材の揺動範囲が制限される。
このような構成によれば、揺動制限部は、横架材を介して支持フレームに支持されている。揺動制限部の接触部は、横架材の中間部に設けられている。接触部を曲面形状とすることで、吊材が接触部に接触する際の、吊材の損傷や破断を抑制することができる。したがって、吊材の耐久性を高めることができる。

本発明の一態様においては、本発明の振り子型の制振装置は、前記支持フレームの内側に設けられた１以上の内部フレームを備え、前記支持フレーム、１以上の前記内部フレーム、及び前記質量体は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の前記吊材によって外側から内側へと段階的に吊り支持され、前記支持フレームが最も外側の前記内部フレームを吊り支持するように設けられた前記吊材に対し、前記揺動制限部が設けられている。
このような構成によれば、支持フレーム、１以上の内部フレーム、及び質量体は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の吊材によって外側から内側へと段階的に吊り支持されている。これにより、構造物が揺れるに伴って支持フレームが変位すると、その内側に設けられた１以上の内部フレームと、質量体が、段階的に変位する。支持フレームと質量体との変位が減衰装置によって減衰されることで、構造物の振動が抑えられる。
最も外側の内部フレームの変位が一定以上に大きくなった際には、最も外側の内部フレームを吊り支持している吊材が、揺動制限部に接触し、吊材の、揺動制限部よりも上側の揺動範囲が制限される。これにより、内部フレームと質量体が変位する範囲を小さくすることができる。
また、支持フレーム、１以上の内部フレーム、及び質量体が、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、段階的に吊り支持される構造により、内部フレームを設けない場合に比べると、躯体を小さくすることができる。
このようにして、躯体をコンパクトに実現することが可能な、多段の振り子型の制振装置を提供することができる。

本発明によれば、制振性能を確保しつつ、質量体の揺動範囲を小さくして、躯体をコンパクトに実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る振り子型の制振装置の構成を示す断面図である。 図１の振り子型の制振装置の構成を示す平断面図であり、図１のＩ―Ｉ矢視断面図である。 図１の制振装置の揺動制限部を示す平面図である。 図３の揺動制限部の縦断面図である。 実施形態に係る振り子型の制振装置に相当する動作モデルの縦断面図である。 図５の動作モデルの平断面図である。 比較例における、単振り子の変位を示す図である。 検討例１における、単振り子の変位を示す図である。 検討例２における、単振り子の変位を示す図である。 検討例３における、単振り子の変位を示す図である。 検討例４における、単振り子の変位を示す図である。 上記実施形態の第１変形例における揺動制限部の端面の形状を示す断面図である。 上記実施形態の第２変形例に係る振り子型の制振装置の構成を示す断面図である。 図１０の振り子型の制振装置の構成を示す平断面図である。 上記実施形態の第３変形例に係る振り子型の制振装置の構成を示す断面図である。

本発明は、構造物に設置する、振り子型の制振装置である。具体的には、振り子型の制振装置は、支持フレームと、前記支持フレームから吊り下げる吊材と、前記吊材に吊り下げられる質量体と、前記質量体と支持フレームを連結する減衰装置と、前記支持フレームから延びる揺動制限部と、を含んで構成される。前記揺動制限部は、質量体が吊り下げられた吊材の揺動範囲を制限するものである。
以下、添付図面を参照して、本発明による振り子型の制振装置を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る振り子型の制振装置の構成を示す縦断面図を図１に示す。図２は、図１の振り子型の制振装置の構成を示す平断面図であり、図１のＩ―Ｉ矢視断面図である。
図１、図２に示されるように、振り子型の制振装置１０Ａ（以下、単に制振装置１０Ａと称する）は、支持フレーム２０と、吊材２５と、質量体３０と、減衰装置４０と、揺動制限部５０と、を備えている。この制振装置１０Ａは、ビルディング、マンション、タワー構造物等の高層の構造物に設置される。本実施形態において、制振装置１０Ａは、平面視矩形状に形成されている。制振装置１０Ａは、平面視矩形状に限らず、平面視円形、平面視多角形状等であってもよい。
支持フレーム２０は、構造物の床や屋上等の設置面１に設置される。支持フレーム２０は、縦部材２１と、横部材２２と、を有している。縦部材２１は、設置面１から上方に向かって縦方向に延びるように設けられている。縦部材２１は、例えば、平面視矩形で上下方向に延びる、角筒状であってもよい。縦部材２１は、設置面１から上方に延びる複数本の支柱状であってもよい。横部材２２は、縦部材２１に支持されて横方向に延びるように設けられている。横部材２２は、縦部材２１上に設けられた平板状であってもよいし、縦部材２１上に、例えば平面視井桁状等に組まれていてもよい。この支持フレーム２０は、構造物の設置面１に固定されており、地震や強風等によって構造物が揺れた際には、構造物と一体に変位する。

質量体３０は、支持フレーム２０に、吊材２５を介して吊下げされている。質量体３０は、平面視矩形の板状のベース部材３１と、ベース部材３１に固定された質量体本体３２と、を有している。質量体３０は、構造物の構造、剛性、重量等の様々な特性に基づいて、その重量が設定されている。
吊材２５は、ベース部材３１の四隅に配置されている。各吊材２５は、支持フレーム２０の横部材２２に上端が連結されている。吊材２５は、横部材２２から下方側に延びるように設けられている。吊材２５は、鋼索等、可撓性を有した線状の材料によって形成されている。吊材２５の下端部は、ベース部材３１の隅部に連結されている。質量体３０は、複数本の吊材２５によって吊り下げられることで、地震や強風等によって構造物が揺れた際に、構造物の揺れに応じて、支持フレーム２０に対して揺動可能に構成されている。
減衰装置４０は、質量体３０の揺れを減衰する。図２に示されるように、減衰装置４０は、例えば、質量体３０のベース部材３１の周囲に複数配置されている。減衰装置４０は、質量体３０を中心として、平面視したときに回転対称性を有するように、設けられている。すなわち、減衰装置４０は、質量体３０を中心とした周方向に、同等の間隔をあけて設けられている。本実施形態では、減衰装置４０は、質量体３０の四辺の各辺に沿って配置されている。各減衰装置４０は、例えば、オイルダンパー等からなる。減衰装置４０は、質量体３０と支持フレーム２０との間に配置されている。減衰装置４０の一方端は、質量体３０にピン接合により取り付けられている。減衰装置４０の他方端は、支持フレーム２０に対してピン接合によって取り付けられている。

図３は、図１の制振装置の揺動制限部を示す平面図である。図４は、図３の揺動制限部の縦断面図である。
揺動制限部５０は、各吊材２５に対応して配置されている。図３、図４に示すように、揺動制限部５０は、吊材２５の上下方向の中間部において、吊材２５の揺動範囲を制限する。揺動制限部５０は、横架材５１と、接触部５２と、を有している。図２に示すように、横架材５１は、縦部材２１から水平方向に延びている。横架材５１は、互いに反対側に位置する縦部材２１間に架設されて設けられている。このように架設されて設けられた横架材５１の中間部には、図３、図４に示すように、接触部５２が接合されている。これにより、横架材５１は、接触部５２を支持している。
接触部５２は、平面視環状に形成されている。吊材２５は、接触部５２の内側に挿通されている。これにより、接触部５２は、吊材２５を囲うように設けられている。地震等が生じていない通常状態で、自重により鉛直上下方向に延びている吊材２５は、環状の接触部５２の中央部に挿通されている。通常状態において、接触部５２は、吊材２５から水平方向に間隔をあけて設けられている。接触部５２は、上下方向において、吊材２５の上端と下端との間の中間部に対応する位置に配置されている。例えば、吊材２５の上端から吊材２５の長さの２割だけ低い位置よりも下方で、吊材２５の上端から吊材２５の長さの８割だけ低い位置よりも上方の範囲を中間部とし、この中間部のいずれかの位置に、接触部５２は設けられ得る。
接触部５２は、径方向内側に配置された吊材２５を向く端面５２ｆを有している。端面５２ｆは、上下方向の中間部が、径方向内側の吊材２５に向けて曲面状に突出する湾曲面とされている。このように、接触部５２は、曲面形状をなしている。
地震や強風等によって構造物が揺れると、質量体３０は、吊材２５の上端を中心として揺動する。揺動制限部５０は、質量体３０とともに揺動する吊材２５の中間部が、接触部５２に接触することで、揺動制限部５０より上側の部分２５Ｔの、吊材２５の揺動範囲を制限する。

図５は、実施形態に係る振り子型の制振装置に相当する動作モデルの縦断面図である。図６は、図５の動作モデルの平断面図である。
図５、図６に示されるように、上記したような振り子型の制振装置１０Ａの動作モデルにおいて、地震や強風等により構造物が揺れると、支持フレーム２０が構造物の揺れに伴って変位する。質量体３０は支持フレーム２０から吊材２５によって吊り下げられているので、慣性により、変位する支持フレーム２０に対して揺動する。この質量体３０の揺動は、減衰装置４０によって減衰される。これにより、構造物の揺れが減衰される。
ここで、揺動制限部５０は、支持フレーム２０に対して相対移動不能に設けられているため、支持フレーム２０が変位する際には、支持フレーム２０とともに変位する。この揺動制限部５０は、吊材２５の中間部から間隔をあけて設けられている。したがって、構造物が揺れて、質量体３０が揺動する際には、吊材２５の中間部と、揺動制限部５０との間隔が、近接または離間するように、吊材２５は、揺動制限部５０に対して変位する。
このような構成においては、構造物の揺れが小さい場合には、図５において、状態Ａ１に示すように、質量体３０が揺動しても、吊材２５は揺動制限部５０に接触しない。構造物の揺れが大きくなると、状態Ａ２に示すように、吊材２５の中間部が揺動制限部５０に接触し、吊材２５の、揺動制限部５０よりも上側の部分２５Ｔにおける揺動範囲が制限される。吊材２５の中間部が揺動制限部５０に接触すると、質量体３０は、吊材２５が揺動制限部５０に接触した方向に更に移動しようとする。ここで、吊材２５は可撓性を有するため、吊材２５が曲がり、吊材２５の揺動制限部５０よりも下側の長さを半径として、質量体３０は揺動する。このようにして、構造物の揺れが大きい場合に、質量体３０は、吊材２５の全長ではなく、これより小さな、吊材２５の揺動制限部５０よりも下側の長さを半径として揺動するため、質量体３０が変位する範囲が限られる。

このような質量体３０の揺動は、減衰装置４０によって減衰される。上記のように、減衰装置４０は、平面視したときに回転対称性を有するように設けられているため、質量体３０が揺動する方向に関わらず、減衰装置４０は質量体３０の揺動を、効率的に減衰させる。
また、減衰装置４０は、その両端が、支持フレーム２０と質量体３０の各々にピン接合されているため、質量体３０の運動を妨げにくい。

ここで、質量体３０を含めた吊材２５の全長をＬ、質量体３０が揺動して吊材２５が揺動制限部５０に当接した際における、吊材２５の、揺動制限部５０に当接する位置Ｐよりも上側の部分２５Ｔの長さをＬ_０、吊材２５の中間部が揺動制限部５０に当接したときの吊材２５の鉛直方向に対する傾斜角度をθ_０とする。吊材２５の中間部が揺動制限部５０に当接するまでの、吊材２５の上側の部分２５Ａの水平方向における変位量Ｓ１は、
Ｓ１＝Ｌ_０・ｓｉｎθ_０
となる。
吊材２５において、揺動制限部５０に当接する位置Ｐよりも下側の部分２５Ｂにおける水平方向への最大変位量は、吊材２５（及び質量体３０）の下側の部分の２５Ｂの長さ（Ｌ－Ｌ_０）である。したがって、質量体３０の水平方向における最大変位量Ｓ_ｍａｘは、次の式（１）で表される。
Ｓ_ｍａｘ＝Ｌ_０・ｓｉｎθ_０＋（Ｌ－Ｌ_０） ・・・（１）
これに対し、揺動制限部５０を備えない場合には、質量体３０の水平方向における最大変位量は、質量体３０を含めた吊材２５の全長Ｌである。上記式（１）の値は、この全長Ｌよりも小さい。
このようにして、本実施形態の制振装置１０Ａにおいては、質量体の変位が一定以上に大きくなると、吊材２５の中間部が揺動制限部５０に接触することによって、質量体３０が変位する範囲が限られる。
上記傾斜角度θ_０は、例えば、１５°以上、３０°以下の値とするのが好ましい。

上述したような振り子型の制振装置１０Ａによれば、構造物に設置する、振り子型の制振装置１０Ａであって、支持フレーム２０と、支持フレーム２０から下方側に向かって延びるように設けられた、可撓性を有する吊材２５と、吊材２５に吊り下げられ、支持フレーム２０に対して揺動自在に設けられた質量体３０と、質量体３０に一方端が取り付けられ、かつ支持フレーム２０に他方端が取り付けられる減衰装置４０と、吊材２５の中間部において、支持フレーム２０に対して相対移動不能に、吊材２５から間隔をあけて設けられ、質量体３０が揺動したときに吊材２５が接触して、吊材２５のより上側の揺動範囲を制限する、揺動制限部５０と、を備える。
このような構成によれば、上記のような作用により、制振性能を確保しつつ、質量体３０が変位する範囲を小さくして、躯体をコンパクトに実現することが可能な、振り子型の制振装置１０Ａを提供することができる。

また、揺動制限部５０は、支持フレーム２０から延びる横架材５１の中間部に設けられ、曲面形状をなす接触部５２を備えており、質量体３０が揺動したときに、吊材２５が接触部５２に接触することで、揺動制限部５０より上方側の吊材２５の揺動範囲が制限される。
このような構成によれば、揺動制限部５０は、横架材５１を介して支持フレーム２０に支持されている。揺動制限部５０の接触部５２は、横架材５１の中間部に設けられている。接触部５２を曲面形状とすることで、吊材２５が接触部５２に接触する際の、吊材２５の損傷や破断を抑制することができる。したがって、吊材２５の耐久性を高めることができる。

特に本実施形態においては、支持フレーム２０は、縦方向に延びるように設けられた縦部材２１と、当該縦部材２１に支持されて横方向に延びるように設けられた横部材２２と、を備え、吊材２５は横部材２２に吊り下げられ、揺動制限部５０は、縦部材２１から水平方向に延びる横架材５１と、横架材５１に接合され、吊材２５から間隔をあけて、吊材２５を囲うように設けられ、吊材２５を向く端面５２ｆが、上下方向の中間部が吊材２５に向けて曲面状に突出するように形成された接触部５２と、を備えており、質量体３０が揺動したときに、吊材２５が接触部５２に接触することで、揺動制限部５０より上側の、吊材２５の揺動範囲が制限される。
このような構成によれば、揺動制限部５０は、横架材５１を介して支持フレーム２０に支持されている。揺動制限部５０の接触部５２は、吊材２５から間隔をあけて、吊材２５を囲うように設けられることで、上方から見て環状をなしている。接触部５２において、吊材２５を向く端面５２ｆは、上下方向の中間部が吊材２５に向けて曲面状に突出することで、凸状の湾曲面をなす。接触部５２において、質量体３０の変位が一定以上に大きくなった場合に吊材２５の中間部に接触する端面５２ｆを、上記のような形状とすることで、吊材２５が接触部５２に接触する際の、吊材２５の損傷や破断を抑制することができる。したがって、吊材２５の耐久性を高めることができる。

（検討例）
上記したような振り子型の制振装置１０Ａについての検討を行ったので、その結果を以下に示す。
制振装置１０Ａを、単振り子として想定し、吊材２５を、長さ６ｍのワイヤーとした。揺動制限部５０を、ワイヤーの上端から０ｍ、２ｍ、４ｍの位置にそれぞれ配置し、正弦波波形の入力を行った場合の応答変位を取得した。入力した正弦波波形は、振幅を０．５～７．５ｍまで、０．５刻みで変更した。また、揺動制限部５０は、吊材２５の中間部が揺動制限部５０に当接するまでの吊材２５の鉛直方向に対する傾斜角度θ_０が、０．３１４ｒａｄ（約１８度）、０．５２３ｒａｄ（約３０度）の２通りとなるように、２種類用意した。また、単振り子が揺動する際の減衰は２０％とした。
このようにして、上記実施形態に対応する、以下の検討例１～４を用意した。
検討例１：吊材の中間部が揺動制限部に当接するまでの傾斜角度が０．３１４ｒａｄとなるようにした揺動制限部を、ワイヤー上端から２ｍの位置に配置
検討例２：吊材の中間部が揺動制限部に当接するまでの傾斜角度が０．３１４ｒａｄとなるようにした揺動制限部を、ワイヤー上端から４ｍの位置に配置
検討例３：吊材の中間部が揺動制限部に当接するまでの傾斜角度が０．５２３ｒａｄとなるようにした揺動制限部を、ワイヤー上端から２ｍの位置に配置
検討例４：吊材の中間部が揺動制限部に当接するまでの傾斜角度が０．５２３ｒａｄとなるようにした揺動制限部を、ワイヤー上端から４ｍの位置に配置
これに対し、比較例として、揺動制限部を設けない構成のものを用意した。

図７Ａは、比較例における、単振り子の変位を示す図である。図７Ｂは、検討例１における、単振り子の変位を示す図である。図７Ｃは、検討例２における、単振り子の変位を示す図である。図８Ａは、検討例３における、単振り子の変位を示す図である。図８Ｂは、検討例４における、単振り子の変位を示す図である。これらいずれの図においても、横軸は入力波の周期であり、縦軸は質量体３０の横方向における最大変位量である。また、図７Ａに例示するように、各図の最も下のグラフＬ１と、最も上のグラフＬ２は、それぞれ、振幅が０．５、７．５のときのものであり、これらの間に段階的に、振幅を０．５刻みで変更した結果が描画されている。
図７Ａに示すように、揺動制限部を備えていない場合には、単振り子の最大変位は、ワイヤーの長さに相当する６ｍであった。これに対し、例えば検討例１においては、最大変位は理論上、式（１）により、２×ｓｉｎ（０．３１４）＋（６－２）＝４．６２ｍとなるが、対応する図７Ｂに示されるように、４．６２ｍ程度で単振り子の最大変位が頭打ちとなった。検討例２～４についても同様に、式（１）により計算される理論値程度で、単振り子の最大変位が頭打ちとなった。
このように、揺動制限部によりワイヤー（吊材）の変位を抑えることによって、質量体が変位する範囲を小さくできることを確認した。

（実施形態の第１変形例）
なお、本発明の振り子型の制振装置は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、接触部５２の端面５２ｆを、端面５２ｆの上下方向の中間部が、径方向内側の吊材２５に向けて曲面状に突出する湾曲面としたが、これに限られない。
図９は、本変形例における揺動制限部の端面の形状を示す断面図である。
図９に示されるように、揺動制限部５０の接触部５２において、吊材２５を向く端面５２ｇは、上端から下端に向かうにつれて内径が漸次拡大し、吊材２５からの間隔が漸次大きくなるように形成されることで、円錐面状をなすようにしてもよい。

すなわち、本変形例においては、支持フレーム２０は、縦方向に延びるように設けられた縦部材２１と、当該縦部材２１に支持されて横方向に延びるように設けられた横部材２２と、を備え、吊材２５は横部材２２に吊り下げられ、揺動制限部５０は、縦部材２１から水平方向に延びる横架材５１と、横架材５１に接合され、吊材２５から間隔をあけて、吊材２５を囲うように設けられ、吊材２５を向く端面５２ｇが、端面５２ｇの上端から下端に向かうにつれて吊材２５からの間隔が漸次大きくなるように形成された接触部５２と、を備えており、質量体３０が揺動したときに、吊材２５が接触部５２に接触することで、揺動制限部５０より上側の、吊材２５の揺動範囲が制限される。
このような構成によれば、揺動制限部５０は、横架材５１を介して支持フレーム２０に支持されている。揺動制限部５０の接触部５２は、吊材２５から間隔をあけて、吊材２５を囲うように設けられることで、上方から見て環状をなしている。接触部５２において、吊材２５を向く端面５２ｇは、端面５２ｇの上端から下端に向かうにつれて吊材２５からの間隔が漸次大きくなるように形成されることで、接触部の端面は、円錐面状をなす。接触部５２において、質量体３０の変位が一定以上に大きくなった場合に吊材２５の中間部に接触する端面５２ｇを、上記のような形状とすることで、吊材２５が接触部５２に接触する際の、吊材２５の損傷や破断を抑制することができる。したがって、吊材２５の耐久性を高めることができる。

（実施形態の第２変形例）
図１０は、本発明の実施形態の第２変形例に係る振り子型の制振装置の構成を示す断面図である。図１１は、図１０の振り子型の制振装置の構成を示す平断面図である。
図１０、図１１に示すように、本実施形態の第２変形例に係る振り子型の制振装置１０Ｂは、支持フレーム２０と、質量体３０と、内部フレーム６０Ａと、減衰装置４０（図１参照）と、揺動制限部５０と、を備えている。
内部フレーム６０Ａは、内部フレーム６０Ａの外周部に形成された外周フレーム部６１と、外周フレーム部６１から上方に立ち上がる支持部６２と、支持部６２の上部に支持された内周フレーム部６３と、を一体に有している。内部フレーム６０Ａは、支持フレーム２０の内側に設けられている。質量体３０は、内部フレーム６０Ａの内側に設けられている。支持フレーム２０と内部フレーム６０Ａ、及び質量体３０は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されており、特に本変形例においては、これらは互いに同軸的に配されている。
内部フレーム６０Ａは、複数で一組をなす吊材２５Ａによって、支持フレーム２０に吊り下げられている。質量体３０は、複数で一組をなす吊材２５Ｂにより、内部フレーム６０Ａの内周フレーム部６３に吊り支持されている。このようにして、質量体３０は、支持フレーム２０から、複数組の吊材２５Ａ、２５Ｂによって、外側から内側へと、段階的に吊り支持されている。
本変形例において、支持フレーム２０が内部フレーム６０Ａを吊り支持する吊材２５Ａに対して、揺動制限部５０が設けられている。

すなわち、本変形例においては、支持フレーム２０の内側に設けられた内部フレーム６０Ａを備え、支持フレーム２０、内部フレーム６０Ａ及び質量体３０は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の吊材２５Ａ、２５Ｂによって外側から内側へと段階的に吊り支持され、支持フレーム２０が内部フレーム６０Ａを吊り支持するように設けられた吊材２５Ａに対し、揺動制限部５０が設けられている。
このような構成によれば、支持フレーム２０、内部フレーム６０Ａ、及び質量体３０は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の吊材２５Ａ、２５Ｂによって外側から内側へと段階的に吊り支持されている。これにより、構造物が揺れるに伴って支持フレーム２０が変位すると、その内側に設けられた内部フレーム６０Ａと、質量体３０が、段階的に変位する。支持フレーム２０と質量体３０との変位が減衰装置４０（図１参照）によって減衰されることで、構造物の振動が抑えられる。
内部フレーム６０Ａの変位が一定以上に大きくなった際には、内部フレーム６０Ａを吊り支持している吊材２５Ａが、揺動制限部５０に接触し、吊材２５Ａの、揺動制限部５０よりも上側の揺動範囲が制限される。これにより、内部フレーム６０Ａと質量体３０が変位する範囲を小さくすることができる。
また、支持フレーム２０、内部フレーム６０Ａ、及び質量体３０が、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、段階的に吊り支持される構造により、内部フレーム６０Ａを設けない場合に比べると、躯体を小さくすることができる。
このようにして、躯体をコンパクトに実現することが可能な、多段の振り子型の制振装置１０Ｂを提供することができる。

（実施形態の第３変形例）
図１２は、本発明の実施形態の第３変形例に係る振り子型の制振装置の構成を示す断面図である。
本第３変形例は、上記第２変形例の、更なる変形例である。図１２に示すように、本実施形態の第３変形例に係る振り子型の制振装置１０Ｃは、支持フレーム２０と、質量体３０と、複数の内部フレーム６０Ａ、６０Ｂと、減衰装置４０（図１０参照）と、揺動制限部５０と、を備えている。
内部フレーム６０Ｂは、内部フレーム６０Ａと同様、内部フレーム６０Ｂの外周部に形成された外周フレーム部６１と、外周フレーム部６１から上方に立ち上がる支持部６２と、支持部６２の上部に支持された内周フレーム部６３と、を一体に有している。
内部フレーム６０Ｂは、内部フレーム６０Ａの内側に設けられている。質量体３０は、内側に位置する内部フレーム６０Ｂの、更に内側に設けられている。支持フレーム２０と内部フレーム６０Ａ、６０Ｂ、及び質量体３０は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されており、特に本変形例においては、これらは互いに同軸的に配されている。
内部フレーム６０Ｂは、複数で一組をなす吊材２５Ｂによって、内部フレーム６０Ａの内周フレーム部６３に吊り支持されている。質量体３０は、複数で一組をなす吊材２５Ｃにより、内部フレーム６０Ｂの内周フレーム部６３に吊り支持されている。このようにして、質量体３０は、支持フレーム２０から、複数組の吊材２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃによって、外側から内側へと、段階的に吊り支持されている。
本変形例において、支持フレーム２０が最も外側の内部フレーム６０Ａを吊り支持する吊材２５Ａに対して、揺動制限部５０が設けられている。

すなわち、本変形例においては、支持フレーム２０の内側に設けられた２つの内部フレーム６０Ａ、６０Ｂを備え、支持フレーム２０、２つの内部フレーム６０Ａ、６０Ｂ、及び質量体３０は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の吊材２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃによって外側から内側へと段階的に吊り支持され、支持フレーム２０が最も外側の内部フレーム６０Ａを吊り支持するように設けられた吊材２５Ａに対し、揺動制限部５０が設けられている。
このような構成によれば、支持フレーム２０、２つの内部フレーム６０Ａ、６０Ｂ、及び質量体３０は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の吊材２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃによって外側から内側へと段階的に吊り支持されている。これにより、構造物が揺れるに伴って支持フレーム２０が変位すると、その内側に設けられた１以上の内部フレーム６０Ａ、６０Ｂと、質量体３０が、段階的に変位する。支持フレーム２０と質量体３０との変位が減衰装置４０（図１参照）によって減衰されることで、構造物の振動が抑えられる。
最も外側の内部フレーム６０Ａの変位が一定以上に大きくなった際には、最も外側の内部フレーム６０Ａを吊り支持している吊材２５Ａが、揺動制限部５０に接触し、吊材２５の、揺動制限部５０よりも上側の揺動範囲が制限される。これにより、内部フレーム６０Ａ、６０Ｂと質量体３０が変位する範囲を小さくすることができる。
また、支持フレーム２０、２つの内部フレーム６０Ａ、６０Ｂ、及び質量体３０が、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、段階的に吊り支持される構造により、内部フレーム６０Ａ、６０Ｂを設けない場合に比べると、躯体を小さくすることができる。
このようにして、躯体をコンパクトに実現することが可能な、多段の振り子型の制振装置１０Ｃを提供することができる。

（その他の変形例）
また、上記実施形態の第３変形例では、２つの内部フレーム６０Ａ、６０Ｂを備えるようにしたが、３つ以上の内部フレームを、入れ子状に備えるようにしてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１０Ａ～１０Ｃ 制振装置 ４０ 減衰装置
２０ 支持フレーム ５０ 揺動制限部
２１ 縦部材 ５１ 横架材
２２ 横部材 ５２ 接触部
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ 吊材 ５２ｆ、５２ｇ 端面
３０ 質量体 ６０Ａ、６０Ｂ 内部フレーム

Claims (3)

1. 構造物に設置する、振り子型の制振装置であって、
   支持フレームと、
   前記支持フレームから下方側に向かって延びるように設けられた、可撓性を有する吊材と、
   前記吊材に吊り下げられ、前記支持フレームに対して揺動自在に設けられた質量体と、
   前記質量体に一方端が取り付けられ、かつ前記支持フレームに他方端が取り付けられる減衰装置と、
   前記吊材の中間部において、前記支持フレームに対して相対移動不能に、前記吊材から間隔をあけて設けられ、前記質量体が揺動したときに前記吊材が接触して、前記吊材のより上側の揺動範囲を制限する、揺動制限部と、
   を備えることを特徴とする振り子型の制振装置。
2. 前記揺動制限部は、前記支持フレームから延びる横架材の中間部に設けられ、曲面形状をなす接触部を備えており、
   前記質量体が揺動したときに、前記吊材が前記接触部に接触することで、前記揺動制限部より上方側の前記吊材の揺動範囲が制限されることを特徴とする請求項１に記載の振り子型の制振装置。
3. 前記支持フレームの内側に設けられた１以上の内部フレームを備え、前記支持フレーム、１以上の前記内部フレーム、及び前記質量体は、この順に、外側から内側へと入れ子状に配されて、複数組の前記吊材によって外側から内側へと段階的に吊り支持され、
   前記支持フレームが最も外側の前記内部フレームを吊り支持するように設けられた前記吊材に対し、前記揺動制限部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の振り子型の制振装置。
   

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