JP2503356Y2 - 構造物の制振装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は長大吊橋の主塔や高層ビルさらに、煙突や展
望塔などの超高構造物の制振装置に関するものである。

〔従来技術〕

長大吊橋の主塔や高層建築物（高層ビル、展望塔、無
線塔など）は、その高さの割に横断面の寸法が小さく比
較的剛性が低いので、地震や風の外力によって振動しや
すい。この振動を抑制する技術としては、構造材料や継
手構造の工夫によって構造物の内部減衰を大きくする技
術、構造設計において構造物の質量や剛性を大きくした
り風圧を受けにくい構造物の外部形状とすることによっ
て対処する技術と、制振装置を構造物に設置して構造物
の振動を抑制する技術とが知られている。

上記制振装置としては、構造物に応じて種々のものが
提案されており、例えば構造物の外部の地上に傾斜滑動
台を配設し、構造物の上部からワイヤロープを張設し、
このワイヤロープの下端に連結した重錘を傾斜滑動台に
滑動自在に配設してなるスライディングブロック方式制
振装置（実開昭61−26706号公報参照）、構造物の外部
の地上に起伏自在の案内板を配設し、構造物の上部から
ワイヤロープを張設し、このワイヤロープの下端に連結
した重錘を案内板上に滑動自在に配設し、上記重錘を油
圧ダンパを介して案内板の下部に連結してなる油圧ダン
パブロック方式制振装置（特開昭60−126473号公報参
照）、構造物の近くに支持塔を立設し、支持塔に振子を
枢支し、振子の上端を緩衝機構を有する連結具を介して
構造物に連結してなる同調質量ダンパ方式制振装置（特
開昭61−137974号公報参照）、構造物の上部に重錘を吊
設し重錘をバネと油圧ダンパを介して構造物に連結して
なる同調質量ダンパ式制振装置、構造物の上部に重錘を
移動可能に設けるとともに重錘をスプリングや油圧ダン
パを介して構造物に連結してなる同調質量ダンパ方式制
振装置、などが提案されている。

更に、上記質量ダンパ方式制振装置以外に、吊橋の照
明塔などに好適の制振装置として、外装管とその内部に
吊設されたチェーンとからなり、構造物の振動時にチェ
ーンを外装管に衝突させることにより構造物の振動エネ
ルギを吸収して制振するようにした制振装置も実用化さ
れている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記スライディングブロック方式制振装置や油圧ダン
パブロック方式制振装置は、構造物の上部より斜めにワ
イヤロープを張設するので広いスペースを要することか
ら、構造物に付属の恒久的制振装置として適さず、主に
架設中の構造物に適用される。

構造物に付属の恒久的制振装置としては、同調質量ダ
ンパ方式制振装置が適しており、一般にこれが用いられ
ている。

ところで、同調質量ダンパ方式制振装置では、かなり
大型の重錘を構造物に配設することが必要であるだけで
なく、同調質量ダンパが作動するときの重錘の振幅は一
般に構造物の振幅より大きくなることから、構造物の内
部空間の制約あるいは構造物内部に他の設備を設置する
必要性などにより、同調質量ダンパ方式制振装置におい
ては、その設置場所の確保に困難を生じるという問題が
有り、時として構造物の外部に設置しなければならない
こともある。更に、油圧ダンパを備えたものでは、経年
変化により油圧ダンパの性能低下が著しいので油圧ダン
パの信頼性を確保することが難しいという問題がある。

一方、外装管内にチェーンを吊設してなる制振装置で
は、チェーンの作動性があまり明確になっていないため
にその都度、実機テストをする必要があることや、大型
構造物の制振装置に適用する場合チェーンの重量が過大
となること、などの問題がある。

本考案の目的は、構造物の外壁面近くの外部空間を有
効活用して設置出来、かつ維持管理の必要な油圧ダンパ
の使用を廃し、簡単な機構でありながら制振性能に優れ
た制振装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る構造物の制振装置は、重錘を用いて構造
物の振動を制振するようにした構造物の制振装置におい
て、上記重錘は、構造物の外部に配設され且つ構造物の
外壁面に所定の隙間を空けて沿う形状であって上下に貫
通する構造物の周囲を全面的にまたは部分的に囲むよう
に環状に形成され、上記重錘は張力部材または圧縮リン
クとコイルバネにより構造物に支持され、上記重錘の内
面と構造物の外面との少なくとも一方に、振動エネルギ
ー吸収用の複数の緩衝材が付設され、上記構造物と重錘
間にほぼ水平方向に向けて対称に配置された少なくとも
１対のバネ部材であって構造物と重錘とに連結されたバ
ネ部材が設けられ、上記構造物の振動に応動して振動す
る重錘を、複数の緩衝材を介して構造物に衝突させるこ
とにより、構造物の振動エネルギを吸収するとともに、
バネ部材を介して構造物の振動をエネルギを吸収するよ
うに構成したものである。

尚、上記緩衝材は、例えばゴム、ポリウレタン等で構
成してもよい。

〔作用〕

本考案に係る構造物の制振装置においては、重錘が構
造物の外部に配設され且つ構造物の外壁面に沿う形状で
あって上下に貫通する構造物の周囲を全面的又は部分的
に囲むように環状に形成されているので、構造物の外壁
面の近くの外部の空間を有効活用して重錘を配設するこ
とが可能となる。加えて、環状の重錘は比較的薄い厚さ
のものでも、大きな質量のものに形成できるので構造物
の外壁面外へ大きく突出することもない。

更に、構造物が振動するときに、重錘と構造物とは複
数の緩衝材を介して衝突し、その衝突により構造物の振
動エネルギが吸収され、構造物が制振されることにな
る。また、構造物が振動するときに、構造物と重錘間に
ほぼ水平方向に向けて対称に配置された少なくとも１対
のバネ部材を介して構造物の振動エネルギが吸収され、
構造物が制振されることになる。

〔考案の効果〕

本考案に係る構造物の制振装置によれば、以上説明し
たように、重錘が構造物の外部に配設されるので、構造
物の内部の有用な高価なスペースを何ら犠牲にすること
なく配設することが出来る。特に、環状の重錘は塔状構
造物の外面との間に所定の空間を設けており、環状の重
錘はその空間の範囲で振動し、その範囲を越えると塔状
構造物と衝突する。従って、環状の重錘の振動範囲は構
造物の外面との間の空間に限定され、同調質量ダンパに
おける重錘の振動スペースの確保といった問題は解消さ
れる。

しかも、環状の重錘はその質量の割に比較的薄い厚さ
のものに形成できるので、構造物の外壁面外へ大きく突
出することもないため、外観上も余り不利になることも
ない。

加えて、従来の同調質量ダンパのように維持管理の必
要なダンパを使用することを廃し、重錘を設けるだけの
簡易な構造である。

上記重錘の内面と構造物の外面との少なくとも一方
に、振動エネルギー吸収用の複数の緩衝材を付設し、こ
れらの緩衝材を介して、重錘と構造物とを衝突させるの
で、これら複数の緩衝材により、振動エネルギー吸収作
用が強化されるうえ、重錘と構造物との衝突に伴う騒音
を低減させることができる。

また、構造物と重錘間にほぼ水平方向に向けて対称に
配置された少なくとも１対のバネ部材を設けたので、構
造物が振動するときに、上記少なくとも１対のバネ部材
を介して構造物の振動エネルギが吸収され、構造物が制
振されることになるから、制振性能を一層高めることが
できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基いて説明する。

本実施例に係る構造物の制振装置は、吊橋の主塔や展
望塔や煙突などの塔状構造物の振動を抑制する為の制振
装置である。

第１図・第２図に示すように、塔状構造物１は前後方
向（第１図にて紙面直交方向）に細長い矩形状断面の鋼
製の筒状体で、基本的に前側板２と後側板３と左側板４
と右側板５とからなり、これら側板２〜５の内面側には
防撓材や横断状のガセット板などが取付けられるが図示
省略してある。上記塔状構造物１の上端近くの部分に
は、制振装置Ｄが設けられ、この制振装置Ｄは重錘６と
この重錘６を吊持する４本のリンク７と各リンク７の上
端を支持する枢支ブラケット９と重錘６の左右の内側に
付設された緩衝ゴム10とを備えている。但し、この緩衝
ゴム10はこの制振装置Ｄに必須のものではなく、省略可
能なものである。

上記重錘６について説明すると、この重錘６は左右１
対の重錘ブロック6aの前端部同士及び後端部同士を連結
材6bで連結してなる高さの比較的小さな角筒状のもの
で、塔状構造物１に所定の隙間を空けて外嵌状に配設さ
れ、上記各重錘ブロック6aは鋼製又はコンクリート製で
左右の側板４・５の外方に平行に配設される矩形厚板状
のもので、重錘ブロック6aの内面には６枚の緩衝ゴム10
が固着され、緩衝ゴム10と左右の側板４・５間には所定
の比較的小さな隙間が形成されている。各重錘ブロック
6aの上端の前部と後部には夫々左右方向向きのブラケッ
ト８が立設され、各ブラケット８に対応するように重錘
ブロック6aの上方所定高さ位置において左右方向向きの
各枢支ブラケット９が左右の側板４・５に固着され、上
下に対応する枢支ブラケット９とブラケット８とはリン
ク部材７で連結され、リンク部材７の上端部は枢支ブラ
ケット９に対して前後方向の軸心回りに回動自在でまた
リンク部材７の下端部はブラケット８に対して前後方向
の軸心回りに回動自在であり、上記重錘６は４本のリン
ク部材７を介して４組の枢支ブラケット９に左右方向に
揺動自在に吊設されている。

上記前後の連結材6bは、前後の側板４・５の外面に僅
かの隙間を空けて配設され、この前後の連結材6bは鋼製
のアングル部材をトラス状に結合したもので、前後の連
結材6bにより左右の重錘ブロック6aは強力に連結されて
いる。次に、上記制振装置Ｄの作用について説明する。

上記塔状構造物１は左右方向に振動しやすい構造なの
で、上記制振装置Ｄは上記塔状構造物１の左右方向の振
動を減衰させる為のものであり、風荷重の地震荷重が作
用して塔状構造物１が左右に振動し始めると、上記荷重
によりまた塔状構造物１の振動により重錘６が左右方向
に振動し、重錘６が緩衝ゴム10を介して塔状構造物１と
衝突する。この場合、塔状構造物１の振動エネルギーの
一部は重錘６の振動エネルギとして吸収され、また重錘
６の振動エネルギは最終的に熱エネルギとして大気中に
放出されることになる。このように、本実施例の制振装
置Ｄは、基本的には重錘６と構造物１とを衝突させて構
造物１の振動エネルギを大気中へ散逸させることにより
構造物１の振動を制振するようになっている。但し、本
実施例では緩衝ゴム10を設けてあるので、重錘６と構造
物１とは緩衝ゴム10を介して衝突し、構造物１の振動エ
ネルギの一部は緩衝ゴム10を介して熱エネルギとして大
気中へ放出される。このように、緩衝ゴム10を設けるこ
とにより、制振作用を強化し得るだけでなく、重錘６と
構造物１との衝突騒音を低減させることが出来る。

例えば、吊橋の架設中の主塔（上端自由の独立塔）を
対象とした模型実験結果について説明すると、重錘６と
主塔模型との質量比0.012、振動数比0.67とするとき、
この制振装置Ｄより付加される構造減衰（対数減衰率）
は大振幅領域を除いて0.04〜0.09程度であり、制振装置
Ｄとして十分に有効である。第３図・第４図は上記模型
実験により得られたもので、第３図は制振装置Ｄを付設
した場合の主塔模型の自由振動波形を示し、第４図は制
振装置Ｄを付設しない場合の主塔模型の自由振動波形を
示し、制振装置Ｄの効果が明瞭に現われている。

尚、上記実施例の変形例であって、上記重錘６を圧縮
リンク部材と圧縮コイルスプリングとで左右方向に揺動
自在に支持するようにした変形例について、上記実施例
と異なる点についてのみ第５図により説明する。各重錘
6aの下面の前部と後部に左右方向向きのブラケット8aが
固着され、各ブラケット8aの所定距離下方には枢支ブラ
ケット9aが側板４・５に固着され、上下に対応するブラ
ケット8aと枢支ブラケット9aとは圧縮リンク部材7aで連
結され、各圧縮リンク部材7aの上端部はブラケット8aに
対して前後方向の軸心回りに回動自在でまた各圧縮リン
ク部材7aの下端部は枢支ブラケット9aに対して前後方向
の軸心回りに回動自在である。

各重錘6aの上面の前部と後部に左右方向向きのブラケ
ット12が立設固着され、各ブラケット12に対して所定距
離あけて対応するように構造物１の内部に前後方向向き
のブラケット13が構造物１に固着して設けられ、各対応
するブラケット12と13とには圧縮コイルスプリング11が
介装されている。上記制振装置Daの制振作用は前記実施
例の制振装置Ｄの制振作用と同様なので、説明を省略す
る。但し、コイルスプリング11によっても振動エネルギ
が吸収される。

〈別実施例〉（第６図・第７図） 次に、本考案の別実施例について第６図・第７図に基
いて説明する。

本実施例の塔状構造物1Aは、展望塔やビルディングや
煙突などの円筒状の構造物であり、その上端近くには制
振装置DAが設けられている。

上記制振装置DAは、塔状構造物1Aに遊嵌状に外嵌され
た短円筒状の鋼製或いはコンクリート製の重錘6Aと、こ
の重錘6Aの内周面の上段部材と下段部の円周８等分位置
に固着された緩衝ゴム10Aと、円周４等分位置で重錘6A
と塔状構造物1A間に放射状に水平に介設された４本のコ
イルスプリング11Aと、重錘6Aを吊持する６本のワイヤ7
Aなどを備えている。

上記重錘6Aは塔状構造物1Aに同心状に配設され、緩衝
ゴム10Aと塔状構造物1Aの外壁面間には所定の比較的小
さな隙間が形成されている。上記各コイルスプリング11
Aの内端部と外端部は夫々塔状構造物1Aと重錘6Aとに連
結され、これらコイルスプリング11Aは引張りに対して
も圧縮に対しても効くようになっている。上記ワイヤ7A
は円周６等分位置に配設されてその下端部は重錘6Aの上
端のブラケット8Aに連結されまたその上端部は塔状構造
物1Aの上端部近傍の外壁面に設けられた吊持ブラケット
9Aに連結されている。

上記重錘6Aの質量とワイヤ7Aの長さとコイルスプリン
グ11Aのバネ定数を適宜設定することにより、重錘6Aの
固有振動数を自由に設定することが出来る。

次に、上記制振装置DAの作用について説明する。

上記制振装置DAは方向性を持たず全ての方向の振動を
抑制する効果があり、また塔状構造物1Aの振動エネルギ
の一部はコイルスプリング11Aの歪エネルギ（これは、
最終的には熱エネルギとなって大気中へ消失する）とし
て吸収される。上記以外の作用、塔状構造物1Aと重錘6A
との衝突により振動エネルギを熱エネルギとして散逸さ
せる作用等については前記実施例の作用と同様なので省
略する。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は塔状構造
物と制振装置の縦断正面図、第２図は第１図のII−II線
断面図、第３図は制振装置を付設した主塔模型の自由振
動波形図、第４図は制振装置を付設しない主塔模型の自
由振動波形図、第５図は変形例に係る第１図相当図、第
６図は別実施例に係る塔状構造物と制振装置の縦断面
図、第７図は第６図VII−VII線断面図である。 １・1A……塔状構造物、Ｄ・DA……質量ダンパ方式制振
装置、６・6A……重錘、6a……重錘ブロック、6b……連
結材、７……リンク部材、7a……圧縮リンク部材、7A…
…ワイヤ、11……コイルスプリング。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】重錘を用いて構造物の振動を制振するよう
   にした構造物の制振装置において、上記重錘は、構造物
   の外部に配設され且つ構造物の外壁面に所定の隙間を空
   けて沿う形状であって上下に貫通する構造物の周囲を全
   面的にまたは部分的に囲むように環状に形成され、 上記重錘は張力部材または圧縮リンクとコイルバネによ
   り構造物に支持され、 上記重錘の内面と構造物の外面との少なくとも一方に、
   振動エネルギー吸収用の複数の緩衝材が付設され、 上記構造物と重錘間にほぼ水平方向に向けて対称に配置
   された少なくとも１対のバネ部材であって構造物と重錘
   とに連結されたバネ部材が設けられ、 上記構造物の振動に応動して振動する重錘を、複数の緩
   衝材を介して構造物に衝突させることにより、構造物の
   振動エネルギを吸収するとともに、バネ部材を介して構
   造物の振動エネルギを吸収するように構成したことを特
   徴とする構造物の制振装置。