JP2970479B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、地震や風による
建物や倉庫ラックなどの構造物の振動（動揺）を抑制す
る制振装置に関し、特に、構造物の上部に固定したケー
ブルにより構造物の振動変位を地盤に設置したダンパに
伝達する方式の制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制振装置としては特開昭
４−１７６９７４号公報（E04H 9/02,E04B 1/34 ）に開
示されたものがある。高層ビルなどの構造物が地震や風
により水平方向に揺れる振動について、１次モードの振
動変位がもっとも大きくなる構造物頂部付近にケーブル
を固定し、そのケーブルを滑車により折れ線状に案内し
て地盤に設置したダンパに連結する。その際、構造物に
対称的に２系統のケーブルを配設し、構造物が振動によ
り往復で変位するときに、両ケーブルが交互に緊張する
ような力学的に相補的な関係をつくりだす。また、せん
断変形により運動エネルギーを吸収する積層ゴム式のダ
ンパを構造物直下の地盤に設置し、両ケーブルの端部を
ダンパの両端にそれぞれ連結し、ケーブルの張力により
ダンパがせん断変形するように構成する。つまり、構造
物の振動変位を両ケーブルを介して往復でダンパに伝達
し、構造物の振動エネルギーをダンパにより吸収する。

【０００３】この方式の制振装置の性能向上を図るため
に、本発明者らは先につぎのような改良技術を開発し
た。それは、ダンパの入力段に回転ドラムを設け、構造
物の振動変位をこのドラムの往復回動変位に変換する機
構を含んだものである。つまり、前述のように構造物の
振動変位を伝える前記のケーブルを回転ドラムに巻き付
けておき、ケーブルの張力により前記ドラムを回転さ
せ、その回転運動に対して適当なダンパ作用を与える構
成である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】高層ビルなどの制振を
対象としているので、構造物の振動変位をダンパに伝え
る前記ケーブルには数千トンもの張力が発生する。この
ケーブルの配設方向を折れ線状に変換する滑車にも当然
きわめて大きな荷重が加わる。数千トン級の大荷重が滑
車に加わると、その軸受に作用するラジアル方向の荷重
も膨大なものになるので、滑車を円滑に回転させること
が困難になる。滑車の回転が円滑でないとケーブルと滑
車との間できわめて大きな摩擦が発生し、構造物の振動
変位がダンパに伝わりにくくなるだけでなく、滑車が破
損しやすくなる。滑車の軸受にかかるラジアル方向の荷
重を小さくするには、滑車で方向変換されたケーブルの
挟み角度を大きくすればよいが、それでは望ましいレイ
アウトになるようにケーブルを大きく方向変換できない
ことになる。

【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、ケーブルと滑車との摩擦を
小さくして構造物の振動変位をダンパに効率よく伝達で
きるようにするとともに滑車の破損を防止するようにし
た制振装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこでこの発明では、構
造物の上部に固定したケーブルを滑車により折れ線状に
案内して地盤に設けたダンパに連結し、構造物の振動変
位を前記ケーブルを介して前記ダンパに伝達して振動エ
ネルギーを吸収する制振装置において、前記滑車とし
て、前記ケーブルと接してその方向変換をガイドする円
筒面に、前記ケーブルと直交する軸を中心にそれぞれ回
転自在な多数のローラを配設したマルチローラ型滑車を
用いた。このマルチローラ型滑車としては、固定ブラケ
ットに対して回転自在に取り付けられた大径の回転体の
円周に沿って多数のローラが当該回転体の回転軸と平行
な軸を中心に回転自在に配設された二重回転式の構成も
採れる。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明による制振装置の全体的
な概略構成の２つの例を図１（ａ）（ｂ）に示してい
る。地盤１上に高層・超高層の構造物２が構築されてい
る。１次モードの振動において振動変位がもっとも顕著
に現れる構造物２頂部付近の左右２箇所にそれぞれケー
ブル３ａと３ｂの一端が固定されている。この一対のケ
ーブル３ａと３ｂは斜め下方に向けてたすき掛け状に交
差して構造物２の基部へと導かれ、構造物２の基部の左
右両端それぞれに配設された滑車４に掛け回されて、構
造物２の基部の中央へと案内され、つぎに説明するダン
パ５に連結されている。

【０００８】図１（ａ）の実施例のダンパ５は地盤１に
回転自在に支持された回転ドラム５１を備える。一対の
ケーブル３ａと３ｂの端部がそれぞれ回転ドラム５１の
周囲に巻き付けられている。地震や風によって構造物２
が左右に振動する場合に、一対のケーブル３ａと３ｂが
交互に緊張・弛緩するように、力学的に相補的な関係に
なっている。つまり、図１（ａ）において構造物２が右
側へ動揺するときはケーブル３ａが緊張してケーブル３
ｂが弛緩し、また構造物２が左側へ動揺するときはケー
ブル３ｂが緊張してケーブル３ａが弛緩する。一方のケ
ーブル３ａが緊張したとき、その張力でケーブル３ａが
回転ドラム５１をに回転させつつ回転ドラム５１から引
き出され、同時に弛緩した他方のケーブル３ｂが回転ド
ラム５１に巻き取られる。また反対に、ケーブル３ｂが
緊張したときは、ケーブル３ｂの張力で回転ドラム５１
は反対方向に回転し、ケーブル３ｂが回転ドラム５１か
ら引き出されると同時に、弛緩した他方のケーブル３ａ
が回転ドラム５１に巻き取られる。

【０００９】このように構造物２の振動による左右の往
復変位がケーブル３ａ・３ｂを介して回転ドラム５１に
伝達され、ドラム５１の往復の回動変位に変換される。
回転ドラム５１と一体に回動変位する回転系には４本の
支持軸５２が放射状に配設され、その支持軸５２の先端
部分にオモリ５３が取り付けられている。さらに、オモ
リ５３と地盤１とが油圧ダンパ５４を介して連結されて
いる。オモリ５３は制振装置全体の固有振動周波数を適
宜に調整するために付加されており、油圧ダンパ５４は
回転ドラム５１とともに往復回動するオモリ５３の運動
エネルギーを吸収する。これにより構造物２の振動エネ
ルギーを吸収して制振効果を発揮する。

【００１０】また図１（ｂ）の実施例のダンパ５は、地
盤１の平面上にローラ５５を介して走行自在なオモリ５
６と、このオモリ５６の運動エネルギーを吸収するよう
にオモリ５６と地盤１とを連結する油圧ダンパ５７とを
備えている。前記の両ケーブル３ａ・３ｂの端部がオモ
リ５６の両側に結合されており、構造物２の振動変位に
伴ってケーブル３ａ・３ｂが交互に緊張・弛緩を繰り返
すと、それに連動してオモリ５６が左右に往復運動し、
その運動エネルギーが油圧ダンパ５７で吸収される。こ
れにより構造物２の振動エネルギーを吸収して制振効果
を発揮する。なお、オモリ５６は制振装置全体の固有振
動周波数を適宜に調整するために付加されている。

【００１１】この発明では図１（ａ）（ｂ）に示すよう
な制振装置において、ケーブル３ａ・３ｂの方向変換用
の滑車４として、図２（ａ）または図２（ｂ）に示すよ
うなマルチローラ型滑車を用いる。

【００１２】図２（ａ）に示すマルチローラ型滑車４
は、地盤１に全体を固定するためのブラケット４１と、
このブラケット４１に固定的に取り付けられたドラム４
２と、この滑車に所定のレイアウトでケーブル３（前記
の３ａ・３ｂに相当）を掛け回すときにケーブル３と接
する部分の円筒面に小さな所定間隔をおいて配設された
多数のローラ４３とからなる。各ローラ４３はケーブル
３と直交方向の軸を中心にそれぞれ回転自在に軸受（図
示省略）を介してドラム４２に取り付けられている。ケ
ーブル３は多数のローラ４３に接して摺動することにな
る。したがって、ケーブル３から多数のローラ４３に力
が分散して加わるので、１つひとつのローラ４３に加わ
る荷重は小さくなる。その結果、各ローラ４３の軸受に
それぞれ加わるラジアル方向荷重は従来に比べて大幅に
小さくなり、そのため各ローラ４３の円滑な回転が補償
され、ケーブル３との摩擦がきわめて小さくなる。

【００１３】図２（ｂ）に示すかマルチローラ型滑車４
は、ブラケット４１に対して軸受４４を介してドラム４
５を回転自在に取り付け、このドラム４５の円周面全体
に図２（ａ）の実施例と同様な多数のローラ４３を所定
間隔をおいて配設している。つまり、各ローラ４３がケ
ーブル３に接して回転するだけでなく、各ローラ４３の
取り付け母体であるドラム４５自体が各ローラ４３の回
転軸と平行な軸を中心に回転自在なので、ケーブル３の
動きに対する抵抗力はさらに小さくなる。

【００１４】

【発明の効果】この発明の制振装置では、構造物の振動
変位をダンパに伝えるケーブルを所定のレイアウトでガ
イドする滑車として、前記ケーブルと接してその方向変
換をガイドする円筒面にそれぞれ回転自在な多数のロー
ラを配設したマルチローラ型滑車を用いたので、各ケー
ブルから滑車に加わる大荷重が多数の各ローラに分散す
るので、１つひとつのローラ軸受にかかる荷重は充分に
小さくなり、したがって各ローラは円滑に回転してケー
ブルの動きを妨げない。滑車とケーブルの摩擦が小さく
なるので、滑車が破損する可能性は大幅に低下し、信頼
性が向上する。ケーブルの動きが円滑になるので、構造
物の振動変位をダンパに効率よく伝達でき、設計通りの
制振性能を実現できる。なお、各ローラの取り付け母体
であるドラム自体が回転自在な二重回転構造にすれば、
ケーブルの動きに対する抵抗力はさらに小さくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の制振装置の２つの例の全体構成の概
略図である。

【図２】この発明の要部をなすマルチローラ型滑車の２
つの例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 構造物 ３ａ・３ｂ ケーブル ４ 滑車 ４１ ブラケット ４２ ドラム（固定式） ４３ ローラ ４４ 軸受 ４５ ドラム（回転式） ５ ダンパ ５１ 回転ドラム ５２ 支持軸 ５３ オモリ ５４ 油圧ダンパ ５５ ローラ ５６ オモリ ５７ 油圧ダンパ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の上部に固定したケーブルを滑車
   により折れ線状に案内して地盤に設けたダンパに連結
   し、構造物の振動変位を前記ケーブルを介して前記ダン
   パに伝達して振動エネルギーを吸収する制振装置におい
   て、前記滑車として、前記ケーブルと接してその方向変
   換をガイドする円筒面に、前記ケーブルと直交する軸を
   中心にそれぞれ回転自在な多数のローラを配設したマル
   チローラ型滑車を用いたことを特徴とする制振装置。
2. 【請求項２】 請求項１におけるマルチローラ型滑車
   は、固定ブラケットに対して回転自在に取り付けられた
   大径の回転体の円周に沿って多数のローラが当該回転体
   の回転軸と平行な軸を中心に回転自在に配設された二重
   回転式の滑車であることを特徴とする制振装置。