JP3807163B2

JP3807163B2 - Damping device for building structure

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Publication number: JP3807163B2
Application number: JP25228299A
Authority: JP
Inventors: 高内山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2006-08-09
Anticipated expiration: 2019-09-06
Also published as: JP2001074089A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、住宅等の建築構造物に対する副振動系を構成して、主振動系たる建築構造物に対して動的吸振効果を発揮し得る制振装置に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
一般住宅等の建築構造物では、交通振動や風等の外力が加振力として作用することによって振動が発生する場合がある。特に、近年では、一般住宅でも二階建てや三階建てが多くなってきており、それらの住宅では、構造上、二階や三階の水平方向振動が大きくなり易いために、交通振動による微震動が、例えば就寝時における不快音や不快振動等の原因として問題となってきている。
【０００３】
ところで、建築構造物の振動低減装置としては、従来、高層ビルやタワー等の高層建築物の揺れを軽減するためのダンパ装置が、幾つか提案されており、例えば、特開平８−３３８４６７号公報には、付加質量を建築構造物に対して多段積層ゴムで弾性支持せしめた構造のダンパ装置が開示されている。これらのダンパ装置は、水平方向で一つの副振動系を構成することにより、建築構造物に惹起される水平方向の振動に対して低減効果を発揮するようになっている。
【０００４】
ところが、これら従来のダンパ装置では、副振動系に設定された固有振動数と、主振動系としての建築構造物において防振すべき振動との間にずれがあると、有効な振動低減効果が発揮されなくなるという不具合があった。特に、ダンパ装置のバネ部材をゴム弾性体で形成すると、ばね定数が温度依存性を有するために、有効な制振効果を安定して得ることが難しく、例えば、一般住宅で屋根裏にダンパ装置を収容配置しようとすると、屋根裏の温度は零下数十度から６０〜７０℃に亘る略１００℃もの範囲で変化するために、基準温度（例えば、２０℃）でチューニングしても、目的とする制振効果を安定して得ることは、到底、望めなかったのである。加えて、建築構造物は、躯体構造だけでなく、基礎の状態や、設備や備品等によっても振動特性が異なることから、予測的に設定した副振動系のチューニングがずれてしまうおそれがあり、それによっても、目的とする制振効果を得ることが難しいという問題があった。
【０００５】
なお、このような問題に対処するために、例えば、実質的に独立した複数の副振動系を構成し、それら各副振動系を、互いに異なる周波数域にチューニングすることにより、建築構造物において防振すべき振動の周波数が変動した場合でも、何れかの副振動系による制振効果が有効に発揮されるようにすることも、考えられる。ところが、複数の副振動系を設置する場合には、各副振動系による制振効果が有効に発揮されるように、全ての副振動系をチューニングすることが極めて面倒で時間がかかるといった不具合があったのである。
【０００６】
また、前述の如き問題に対処し、ダンパ装置による制振効果を有効に得るには、例えば、建築構造物の振動特性を、その施工完了後に各個別に実測する事も考えられるが、作業が極めて煩雑となり、特に一般住宅等では、決して実用的ではなかったのである。
【０００７】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、建築構造物の振動特性の固有値のバラツキが有利に吸収され得て、温度変化等によってチューニング周波数（同調）にずれがあった場合でも、建築構造物毎の個別測定等を要することなく、良好な制振効果を安定して得ることが可能とされる、新規な構造の制振装置であって、しかも、副振動系におけるチューニングが容易な制振装置を提供することにある。
【０００８】
【解決手段】
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体の記載および図面に記載の発明思想に基づいて認識されるものである。
【０００９】
本発明の第一の態様は、建築構造物に対してマス部材をバネ部材で弾性支持せしめることにより、該建築構造物に対する副振動系を構成する制振装置において、前記マス部材を、質量が同一の複数の分割マスによって構成すると共に、それら各分割マスを、前記バネ部材によって前記建築構造物に対して互いに独立して弾性支持せしめて、互いに異なる周波数域にチューニングされた複数の分割副振動系を構成すると共に、該建築構造物の防振すべき固有振動数：ｆ０に対する該分割副振動系の固有振動数：ｆａの比の値が０．６・ｆ０≦ｆａ≦１．７・ｆ０の範囲内で且つ該建築構造物の固有振動数：ｆ０に対して低周波側と高周波側とにそれぞれ存在するように複数の該分割副振動系を設け、且つそれら複数の分割副振動系における固有振動数：ｆａの値が互いに等比数列をなすように設定したことを、特徴とする。
【００１０】
このような第一の態様に従う構造とされた制振装置においては、複数の分割副振動系によって複数の固有振動数が設定されることにより、建築構造物における防振すべき振動への副振動系の同調が正確でなかった場合や、温度変化等に伴う同調のずれが発生した場合等でも、建築構造物に対して全体として良好なる制振効果が発揮され得る。それ故、例えば、建築構造物毎の振動特性を個別に正確に測定することなく、有効な制振効果を安定して得ることも可能となるのであり、それによって、設計や施工の容易化も実現可能となる。また、各分割マスは、ゴムマウントによって弾性支持されることから、独立して任意の場所に設置可能であり、建築構造物に対する装着場所の設定に関して大きな自由度が確保され得る。従って、かかる制振装置にあっては、例えば一般住宅等にも、有利に採用され得て、大きな温度変化に晒される場合でも、安定した防振効果を得ることが可能となるのである。
【００１１】
しかも、かかる制振装置においては、各副振動系をチューニングするに際して、建築構造物の防振すべき固有振動数に基づいて、各副振動系の固有振動数が一義的に決定され得、また、各副振動系のマス部材の質量が同一に設定されることから、各副振動系のバネ部材のバネ定数が一義的に決定される。そこにおいて、特に、本態様のチューニング設定に従えば、副振動系のチューニング周波数域に現れる建築構造物における振動加速度の複数のピーク値を互いに略同じに設定することが出来るのであり、それによって、広い周波数域に亘って有効な制振効果が発揮され得るのである。
【００１２】
また、複数の分割副振動系の各固有振動数が、建築構造物の防振すべき固有振動数よりも低周波側と高周波側の両方に、それぞれ位置するように設定されることから、副振動系の主振動系に対するチューニング特性の変化に対して、より有効な振動低減効果を得ることが可能となる。なお、建築構造物の防振すべき固有振動数は、一般に、基準となる条件（例えば、最も頻繁に生ずる条件）下で求められた建築構造物の防振すべき振動周波数として設定される。
【００１３】
なお、複数の副振動系における各分割マスの質量は、それら複数の分割マスの合計質量が最適質量となるように設定することが望ましく、それによって、制振装置全体としての重量を抑えつつ、有効な制振効果を得ることが可能となる。具体的には、複数の分割マスの合計質量としてのマス部材の最適質量の好ましい値は、例えば、主振動系たる建築構造物の運動方程式と副振動系たる分割副振動系の運動方程式との連立方程式において、主振動系の振幅と副振動系を構成する分割マスの振幅（主振動系と副振動系の相対変位の絶対値）を、それぞれ、要求される値以下にするという条件を与えることによって、主振動系の等価質量に対する質量割合として、決定することが出来るが、その際、建築構造物の耐荷重強度等も考慮されるべきである。
【００１４】
また、本態様に係る制振装置を一般住宅等に設置する場合には、最上階の天井部分に支持せしめて、屋根裏に収容配置することが望ましい。このような構成を採用すれば、一般住宅における制振装置の設置スペースを有利に確保することが出来ると共に、振動モード的にも優れた制振効果を得ることが出来る。更にまた、本態様に係る制振装置を一般住宅等に設置する場合には、複数の分割副振動系の少なくとも一つを、他の分割副振動系とは異なる構造部材によって支持せしめるようにしても良く、それによって、建築構造物の耐荷重強度の制限内で、全体として大きな質量のマス部材を有利に装着することが可能となるのである。なお、構造部材としては、建築構造物の構造や種類等に応じて、建築構造物における各種の構成部材（強度部材）が採用される。特に、最適質量を複数の分割マスに分割設定した場合には、複数の構造部材によって、最適質量のマス部材を有利に分担支持せしめることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の第二の態様は、前記第一の態様に係る制振装置において、前記建築構造物の防振すべき固有振動数：ｆ０に対する前記分割副振動系の固有振動数：ｆａの比の値が０．６・ｆ０≦ｆａ≦１．７・ｆ０の範囲内で、該分割副振動系を奇数個設けると共に、その中央の固有振動数を有する分割副振動系の固有振動数を、該建築構造物の防振すべき固有振動数に設定したことを、特徴とする。このような本態様に従えば、基準となる条件下での建築構造物の防振すべき固有振動数に対して、中央の固有振動数を有する分割副振動系による制振効果が極めて有効に発揮され得るのであり、特に、建築構造物の防振すべき固有振動数の変化が、小さい範囲の場合や、一時的な期間の場合等に、特に有効である。
【００１６】
また、本発明の第三の態様は、前記第一又は第二の態様に係る制振装置において、前記各分割副振動系におけるバネ部材を、それぞれ、該分割マスに対する取付方向を変更することによって、該分割副振動系における水平方向のばね定数を調節することの出来る可変ゴムマウントを含んで構成したことを、特徴とする。
【００１７】
このような本態様に係る制振装置においては、可変ゴムマウントの分割マスに対する取付方向を変更することによって、分割副振動系における固有振動数を調節することが出来る。それ故、例えば、複数の分割副振動系において、同一のゴムマウントを採用しても、各分割副振動系の固有振動数を異なる値に調節することが出来る。また、可変ゴムマウントの取付方向に応じて、分割副振動系のばね定数を設定可能であることから、建築構造物の防振しようとする振動に応じて、各分割副振動系の固有振動数を高精度にチューニングすることが出来、それによって、優れた制振効果を容易に得ることが可能となるのである。なお、可変ゴムマウントの取付方向を変更する場合には、分割副振動系の水平方向における弾性主軸の方向が変化しないように、それら可変ゴムマウントの取付方向を変更することが、チューニング作業性および分割副振動系の動的安定性等の点から、より望ましい。なお、分割副振動系における弾性主軸とは、分割副振動系に対して、その軸に沿って荷重が入力された際に、荷重の入力方向と、ゴムマウントの弾性変形に伴うマス部材の変位方向とが一致し、且つ分割マスに回転乃至は角変位が生じないような軸をいう。
【００１８】
なお、かかる第三の態様において採用される可変ゴムマウントの構造は、何等、限定されるものでない。具体的には、例えば、マス部材側に取り付けられる第一の取付部材と、建築構造物側に取り付けられる第二の取付部材を、ゴム弾性体によって弾性的に連結した構造のマウントであって、そのゴム弾性体に肉抜穴や貫通スリット等を設けることによって軸直角方向のばね特性に異方性を付与したり、ゴム弾性体で連結される第一の取付部材と第二の取付部材の対向面を傾斜させることによって軸直角方向の異方性を付与したり、特開平８−３３８４６７号公報等に記載されているような傾斜板をゴム弾性体内に埋設固着することによって軸直角方向の異方性を付与すること等によって、軸直角方向のばね特性を中心軸回りにおいて異方性としたゴムマウントを、その略中心軸方向に分割マスの重量が及ぼされる状態で装着せしめて、分割マスに対する取付方向を中心軸回りで変更することによって、分割マスにおける水平な弾性主軸方向でのばね定数を調節可能とした構造のゴムマウント等が採用可能である。或いはまた、特開平１０−８２４４９号公報等に記載されているように、軸直角方向のばね特性が、中心軸回りの全方向で同一とされたゴムマウントを用い、該ゴムマウントの分割マスへの取付角度を鉛直方向乃至は水平方向で変更することにより、分割マスにおける水平な弾性主軸方向でのばね定数を調節可能として可変ゴムマウントを構成することも可能である。
【００１９】
また、特に、第三の態様においては、建築構造物とマス部材の何れか一方に取り付けられる第一の取付部材と他方に取り付けられる第二の取付部材を本体ゴム弾性体で連結した構造のゴムマウントであって、第一の取付部材と第二の取付部材に対して、鉛直方向に延びるマウント中心軸を挟んだ両側において該マウント中心軸に対して略対称となる傾斜方向で対向する一対の傾斜対向面を設けると共に、それら一対の傾斜対向面間に本体ゴム弾性体を配設せしめて、各対向する傾斜対向面間を該本体ゴム弾性体で連結したもの等が、好適に採用され得る。このような構造のゴムマウントにおいては、マウント中心軸に対して直角に延びる二つの直交する軸直角方向のバネ比を十分に大きく設定することが出来るのであり、マウント中心軸回りの回転によって、制振装置のばね定数を一層有利にチューニングすることが可能となる。
【００２０】
さらに、上述の如き可変ゴムマウントを採用する場合には、各分割副振動系において、各分割マスの重心を通って水平方向に延びる２本の直交する対称軸を挟んで、それぞれ対称位置するように、可変ゴムマウントの複数個を配設すると共に、それらの可変ゴムマウントにおける取付方向を、かかる２本の対称軸を挟んで対称となるように設定することが望ましい。このような設定に従えば、各分割副振動系において、複数の可変ゴムマウントの取付方向の変更によるバネ部材全体としてのばね定数の調節が容易となると共に、それら複数の可変ゴムマウントの取付方向を変更，調節した場合でも、分割マスの静的及び動的安定性が有利に維持されることにより、目的とする制振効果を安定して得ることが出来る。なお、可変ゴムマウントのうち各対称軸を挟んで対称位置するもの同志は、互いに同一構造とすることが望ましい。一方、何れの対称軸に関しても対称関係を有しない可変ゴムマウント間では、ばね特性や構造が互いに異なっていても良い。また、可変ゴムマウントにおける取付方向を、２本の対称軸を挟んで対称とする設定は、例えば、何れの対称軸に関しても、その両側で対称位置に配された可変ゴムマウントを、該対称軸に対する傾斜角度が対称的に同じになるように配設することによって、有利に実現され得る。
【００２１】
さらに、そこにおいて、全ての分割副振動系における可変ゴムマウントの配設位置の対称軸としての上記２本の直交する対称軸は、好ましくはその少なくとも１本、より好ましくはそれらの２本の何れもが、建築構造物において防振すべき振動方向となるように設定される。より好ましくは、全ての分割副振動系において、可変ゴムマウントの配設位置の対称軸としての２本の直交する対称軸が、何れも、分割副振動系全体としての水平方向における弾性主軸として設定される。これにより、分割副振動系の安定性が更に向上されて、目的とする制振効果をより安定して得ることが可能になると共に、分割副振動系のチューニングも容易となる。
【００２２】
なお、本態様においては、可変ゴムマウントのみで、副振動系のバネ部材を構成する必要はなく、可変ゴムマウントと、副振動系のばね定数の調節に寄与しないゴムマウントを組み合わせてバネ部材を構成することも可能である。また、可変ゴムマウントを複数用いる場合には、その全ての可変ゴムマウントの取付方向を変更する必要はなく、一部の可変ゴムマウントだけの取付方向を調節することによってチューニングすることも可能である。
【００２３】
また、上述の如き本発明に従う構造とされた制振装置においては、建築構造物の防振すべき固有振動数：ｆ０に対する分割副振動系の固有振動数：ｆａの比の値が０．６・ｆ０≦ｆａ≦１．７・ｆ０の範囲内で且つ該建築構造物の固有振動数：ｆ０に対して低周波側と高周波側とにそれぞれ存在するように複数の該分割副振動系を設け、且つそれら複数の分割副振動系における固有振動数：ｆａの値が互いに等比数列をなすように設定したことによって、副振動系のチューニング周波数域に現れる建築構造物における振動加速度の複数のピーク値を、互いに略同じに、一層有利に設定することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００２５】
先ず、図１には、本発明に従う構造とされた建築構造物用の制振装置１０を、一般の３階建住宅１２に装着した状態の概略が示されている。かかる制振装置１０は、それぞれ独立した複数個の分割マス１４と、それら各分割マス１４を互いに独立して弾性支持するゴムマウント１６から構成されており、各分割マス１４がそれぞれ複数個のゴムマウント１６によって、住宅１２に対して弾性支持されることによって、互いに独立した複数個の分割副振動系１７が形成されている。なお、本実施形態では、図示されているように、全ての分割副振動系１７が、３階建住宅１２における３階の天井を構成する構造部材１８上に装着されている。
【００２６】
より詳細には、各分割副振動系１７を構成する分割マス１４は、図１０，１１にも仮想線で示されているように、金属等の高比重材で形成されており、例えば鉄系や鉛系の金属等で形成されたものが好適に採用される。この分割マス１４の形状は特に限定されるものでないが、一般に、板形状のものが好適に採用され、より望ましくは、矩形平板形状や多角形平板形状，円形平板形状等、幅寸法よりも高さ寸法が小さく且つ高さが一定の板形状であって、平面的に複数の対称軸を有する形状が望ましい。このような形状の分割マス１４を採用することにより、制振装置１０を最上階の天井裏２１等のスペースに収容状態で有利に設置することが出来ると共に、水平方向の変位に際して各ゴムマウント１６に生ぜしめられる角変位を抑えて安定した吸振作用を得ることが可能となる。特に、本実施形態では、高さ寸法が全体に亘って一定とされた、平面矩形の板形状を有する分割マス１４が採用されている。また、かかる分割マス１４を、同一平面形状を有する複数枚の鋼板等を、厚さ方向に重ね合わせて、ボルト等の締結具で相互に連結固定することによって構成することも可能であり、そのようなマス分割構造を採用すれば、制振装置１０の搬送や設置等が一層容易となる。
【００２７】
また、この分割マス１４の質量は、装着される主振動系たる住宅１２の質量や振動状態、構造強度等を考慮して適宜に設定されるが、全ての分割副振動系を構成する分割マス１４の合計質量が、防振すべき住宅１２の防振すべき振動に応じた最適質量を与えるように設定されることが望ましい。具体的には、例えば、主振動系たる住宅１２と一つの副振動系からなる２自由度系を考え、この系の運動方程式から主振動系の共振曲線を求めることにより、一般の動的吸振器における最適設計法に従って、最適質量を求めることが出来る。即ち、かかる２自由度系の運動方程式に基づいて、主振動系の振幅が要求される値以下になるように、且つ副振動系を構成するゴムマウント１６の振幅（主振動系と副振動系の相対変位の絶対値）が許容値以下となるように、主振動系と副振動系の質量比（μ）を求めることによって、副振動系における分割マス１４の最適質量を決定することが出来る。なお、その際、住宅１２の耐荷重強度も考慮する必要があり、住宅１２の耐荷重強度による制限から、分割マス１４の最適質量が決定される場合もある。また、その際、分割マス１４の最適質量は、全ての分割マス１４の合計質量として与えられるものであることから、各分割マス１４の荷重を異なる構造部材に分担支持させることによって、即ち、住宅１２を構成する多数の構造部材のうちの異なる構造部材にそれぞれの分割副振動系１７を装着して、各分割マス１４を異なる構造部材で支持せしめることによって、分割マス１４の荷重の集中的作用を回避して、住宅１２の耐荷重強度上の理由による分割マス１２の荷重制限を緩和することも可能である。因みに、一般的な軽量鉄骨や木造の軸組構造による２〜３階建の住宅の場合では、全ての分割副振動系における分割マス１４の合計質量として、１００〜１０００kg程度、或いはそれ以上の質量が設定される。
【００２８】
そして、本実施形態では、このようにして求められた最適質量を全体として与えるように、複数の分割マス１４の質量が設定されている。ここにおいて、複数の分割マス１４は、相互に同一の質量となるように設定されている。具体的には、最適質量が８００kgの場合に、ｎ個の分割マス１４を採用する際には、各分割マス１４の質量が何れも８００／ｎkgとされる。特に、同一の材質と形状を有する複数の分割マス１４によって最適質量を等分割することが望ましく、それによって、分割マス１４の製造の容易性やコスト性が向上され得る。
【００２９】
また、これら各分割マス１４は、それぞれ、複数個のゴムマウント１６によって、住宅１２の構造部材１８に対して弾性支持されており、それによって、分割マス１４の数だけ、互いに独立した分割副振動系１７が構成されている。ここにおいて、これら複数の分割副振動系１７においては、その固有振動数が互いに同一とはされておらず、各別に異なる複数の固有振動数が設定されている。
【００３０】
ここにおいて、かかる複数の分割副振動系１７の中の一つに設定された最小の固有振動数：ｆmin の、主振動系（住宅１２）において防振すべき振動周波数：ｆ0 に対する比の値が、それら複数の分割副振動系１７の中の一つに設定された最大の固有振動数：ｆmax の、主振動系において防振すべき振動周波数：ｆ0 に対する比の値の逆数となるように設定されている。更に、それら最小および最大の固有振動数を有する分割副振動系１７を含む全ての副振動系１７の固有振動数ｆ1 〜ｆｎは、主振動系において防振すべき振動周波数：ｆ0 に対する比の値：ｆ１／ｆ0 ，・・・，ｆｎ／ｆ0 が、互いに等比数列を構成するように設定されている。
【００３１】
なお、このような共振周波数比を各分割副振動系１７に設定するに際しては、各分割副振動系１７における分割マス１４の値（質量）が互いに同一とされていることから、それら各分割副振動系１７において複数個のゴムマウント１６で構成するバネ部材の防振すべき振動方向でのばね定数の値によっても、設定することができる。具体的には、分割副振動系１７の固有振動数を主振動系（住宅１２）において防振すべき振動周波数：ｆ0 に一致させるに必要とされる該分割副振動系１７におけるバネ定数の値をｋd 0 とすると、複数の分割副振動系１７の中の一つに設定された最小のばね定数の値：ｋd min のかかるｋd 0 に対する比の値が、それら複数の分割副振動系１７の中の一つに設定された最大のばね定数の値：ｋd max のかかるｋd 0 に対する比の値の逆数となるように設定される。更に、それら最小および最大のばね定数を有する分割副振動系１７を含む全ての副振動系１７のばね定数ｋd 1 〜ｋd ｎの前記ｋd 0 に対する比の値：ｋd 1 ／ｋd 0 ，・・・，ｋd ｎ／ｋd 0 が、互いに等比数列を構成するように設定される。
【００３２】
さらに、これら複数の分割副振動系１７における固有振動数の設定範囲は、特に限定されるものでなく、製造誤差や温度変化等に起因する考慮すべき主振動系と分割副振動系のチューニング周波数の相対的なずれ変動幅等に応じて適宜に決定され得るが、好ましくは、住宅１２において防振すべき振動周波数に対する適当な周辺周波数の範囲内に、全ての分割副振動系１７の固有振動数が納まるように設定される。このような設定によって、一般住宅における通常の環境下で予想される主振動系（住宅１２）と分割副振動系１７とのチューニングずれ幅を、有利にカバーすることが出来る。また、複数の分割副振動系１７において、複数の分割副振動系１７の中の一つに設定された最小の固有振動数：ｆmin が、主振動系において防振すべき振動周波数：ｆ0 に対して、好ましくはｆmin ／ｆ0 ≧０．４，更に好ましくはｆmin ／ｆ0 ≧０．６となるように設定されると共に、複数の分割副振動系１７の中の一つに設定された最大の固有振動数：ｆmax が、主振動系において防振すべき振動周波数：ｆ0 に対して、好ましくはｆmax ／ｆ0 ≦２．０，より好ましくはｆmax ／ｆ0 ≦１．７となるように設定される。
【００３３】
すなわち、このような設定条件に従って複数の分割副振動系１７を構成することにより、それらの分割副振動系１７を装着した建築構造物において、振動加速度の周波数特性における複数のピーク値を略同一範囲とすることが出来るのであり、それによって、複数の分割副振動系１７における固有振動数の設定領域とその周辺の周波数範囲に亘って、有効な制振効果が発揮され得ることとなる。なお、このような技術的効果が発揮される理論的根拠は、未だ明確でなく、それを明確にすることは、本発明の目的とするところでないことから、ここでは割愛するが、本発明の技術的効果は、後述する実施例の結果からも明白なところである。
【００３４】
なお、分割副振動系１７の数は、建築構造物において制振効果が要求される周波数範囲や、要求される制振特性の他、分割副振動系１７が装着される建築構造物の構造部材の部材強度等を考慮して、適宜に決定されるものであって何等限定されるものでないが、一般の住宅等においては、好ましくは２〜６個、より好ましくは３〜５個の分割振動系１７が設定される。
【００３５】
因みに、本発明の実施例として、下記〔表１〕に示される如く、躯体重量が３０ton の建築構造物Ａと、躯体重量が３０ton の建築構造物Ｂについて、それぞれ、２個，３個又は４個の分割副振動系１７からなる制振装置１０ａ〜ｅを装着した場合について、それぞれ、建築構造物における振動加速度の周波数特性をシミュレーションで求めた結果を、図２〜６に示す。なお、かかる実施例においては、何れも、躯体減衰比を１．５％とすると共に、各分割副振動系１７における損失係数を１．０とした。
【００３６】
【表１】

【００３７】
かかる図２〜６に示された実施例結果からも明らかなように、本発明に従って構成された複数の分割副振動系からなる制振装置においては、何れも、各分割副振動系がチューニングされた広い領域の周波数範囲（躯体の固有振動数：ｆ0 に対する周波数倍率範囲）に亘って、有効な制振効果が発揮され得ることが明らかであり、特に、かかる周波数範囲に発生する複数の振動加速度のピーク値が、互いに略同一に抑えられ、その結果、安定した制振効果が達成されることが認められる。
【００３８】
ところで、このように複数の分割副振動系１７に対してそれぞれ異なる固有振動数を設定するには、例えば、複数の分割副振動系１７の相互間で、ゴムマウント１６における防振すべき振動方向のばね定数を異ならせることによって、チューニングすることが可能である。ここにおいて、特に、本実施形態では、何れの分割副振動系１７においても、それぞれ同一構造とされた複数のゴムマウント１６によってバネ系が構成されて、同一の質量が設定された分割マス１４が弾性支持されている。
【００３９】
かかるゴムマウント１６は、何れも水平方向のばね定数が異方性とされており、本実施形態では、各分割副振動系１７において、それぞれ同一構造のゴムマウント１６が４個採用されている。即ち、かかるゴムマウント１６は、図７〜９に示されているように、第一の取付部材としての第一の取付金具２２と、第二の取付部材としての第二の取付金具２４が、互いに離間して対向配置されていると共に、それら第一の取付金具２２と第二の取付金具２４が、両金具２２，２４の対向面間に介装された本体ゴム弾性体２６で弾性的に連結された構造を有している。
【００４０】
そこにおいて、第一の取付金具２２は、それぞれ鋼鈑のプレス加工などによって形成された矩形平板形状の上板２８と、中央が谷折り状に曲げられＶ字状の下板３０から構成されており、上板２８の下面に下板３０が重ね合わされて、下板３０の両端縁部が上板２８に溶着されることによって、一体的に取り付けられている。また、上板２８の中央には、第一の取付ボルト１８が上方に向かって突設されている。なお、第一の取付ボルト１８は、上下板２８、３０の中央挿通孔３３，３５に下側から挿通されて、軸方向中間部分に一体形成された環状突出部３１が上板２８の下面に溶着されている。また、第一の取付ボルト１８の下端部は、下板３０を貫通して下方に向かって突出せしめられていると共に、その突出先端部に大径のストッパ頭部３７が一体形成されている。
【００４１】
また、第二の取付金具２４は、鋼鈑のプレス加工等によって形成された一枚の矩形平板状を有しており、中央に位置する中央平板部３２を挟んだ長手方向両側が、第一の取付金具２２側（図７中、上側）に向かって斜め上方に立ち上げられた傾斜板部３４，３４とされている。また、第二の取付金具２４における中央平板部３２の中央には、下方に向かって突出する第二の取付ボルト３６が固設されている。更にまた、第一の取付金具２２における下板３０の両側の傾斜板部３８，３８と、第二の取付金具２４における両側の傾斜板部３４，３４は、それぞれ、マウント中心軸４０を挟んだ両側において、該マウント中心軸４０に対して略同一角度だけ傾斜した方向で、全面に亘って略一定の間隙を隔てて対向位置せしめられている。そして、これら両傾斜板部３４，３４と３８，３８の対向面間に、それぞれ、略矩形ブロック形状を有する分割ゴムブロック４２が介装されている。即ち、本実施形態では、これら一対の分割ゴムブロック４２，４２によって第一の取付金具２２と第二の取付金具２４を弾性連結する本体ゴム弾性体２６が構成されている。
【００４２】
すなわち、本実施形態のゴムマウント１６は、二つの独立したゴムブロック４２，４２の単体での弾性主軸４４，４４が、マウント中心軸４０に対して、該マウント中心軸４０を含む一つの平面内で、該マウント中心軸４０に関して対称となるように、該マウント中心軸４０の両側にそれぞれ傾斜されているのであり、それによって、かかるゴムマウント１６は、全体として、図７に示されているように、マウント中心軸４０に沿って延びる鉛直方向の弾性主軸と、図中で紙面に垂直な方向に延びる水平方向の第一の弾性主軸と、図中の左右方向に延びる水平方向の第二の弾性主軸を有している。このような構造とされたゴムマウント１６では、水平方向の第一の弾性主軸の方向で、荷重入力時における本体ゴム弾性体の主たる変形がせん断となって、水平方向におけるばね定数が最小となる一方、水平方向の第二の弾性主軸の方向で、荷重入力時における本体ゴム弾性体２６に圧縮／引張の変形が生ぜしめられて、水平方向におけるばね定数が最大となる。これにより、かかるゴムマウント１６では、水平方向におけるばね定数の最小値と最大値が、互いに直交する方向に設定されている。なお、以下の説明では、ばね定数が最小値となる水平方向（図７において、紙面に垂直な方向）を、ゴムマウント１６における水平基準方向という。
【００４３】
また、各ゴムブロック４２には、弾性主軸４４方向の略中央部分において、ゴムブロック４２の断面よりも一回り大きな平板形状を有する拘束プレート５１が、弾性主軸４４に直交して広がる状態で配設されている。なお、この拘束プレート５１は、少なくともゴムブロック４２よりも硬質の例えば鋼板等の金属材で形成されており、ゴムブロック４２に加硫接着されていると共に、中央部分には、拘束プレート５１を挟んだ両側に分割状態で位置するゴムブロック４２を相互に連結せしめる貫通孔が形成されている。
【００４４】
更にまた、本実施形態のゴムマウント１６においては、第一の取付金具２２と第二の取付金具２４の対向面間の中央部分で、一対の分割ゴムブロック４２，４２間において、中央空所３９が形成されており、そこにストッパ機構が設けられている。かかるストッパ機構は、第二の取付金具２４の中央上面に略門形のストッパ金具４１が重ね合わされて溶着されていると共に、このストッパ金具４１の上底部に設けられたＵ字形の切欠孔４３に対して、第一の取付ボルト１８の下端部分が側方から差し込まれて挿通配置されることにより構成されている。そして、第一の取付ボルト１８やそれに突設されたストッパ頭部３７が、ストッパ金具４１や第二の取付金具２４に当接することによって、第一の取付金具２２と第二の取付金具２４の相対変位量を制限するストッパ機構が構成されている。
【００４５】
このような構造とされたゴムマウント１６は、その第一の取付金具２２が分割マス１４に対して固着されている。なお、特に本実施形態では、図１０に示されているように、高さ寸法が全体に亘って一定とされた一般圧延鋼板を平面矩形の平板状に切断加工した板状分割マス２０の複数枚を重ね合わせて分割マス１４とされている。そして、ゴムマウント１６における第一の取付ボルト３６が上方に長く突出されており、この第一の取付ボルト３６が、重ね合わされた板状分割マス２０の全てに亘って貫設された取付孔４５に挿通されて、先端部に螺着されたナット４７でそれらの板状分割マス２０の全てを束ねるようにして固定している。即ち、本実施形態では、第一の取付ボルト３６によって、複数の板状分割マス２０の締結手段が構成されている。
【００４６】
また、本実施形態では、図１０，１１に示されているように、４個のゴムマウント１６が、矩形平板形状の分割マス１４における四隅部分に対して、それぞれ取り付けられており、それによって、一つの分割副振動系１７が構成されている。また一方、ゴムマウント１６の第二の取付金具２４は、図１０に示されているように、第二の取付ボルト３６により、住宅の最上階の天井の構造部材１８等に取り付けるための取付部材としての固定プレ−ト４９に固着されている。これにより、建築構造物１２の構造部材１８に対して、各分割副振動系１７における分割マス１４が、４個のゴムマウント１６を介して、弾性的に取り付けられているのであり、以て、分割マス１４をマス部材とし、４個のゴムマウント１６をバネ部材とする一つの分割副振動系１７が構成され、この分割副振動系１７が複数設置されることによって、建築構造物１２からなる主振動系に対する副振動系として機能する制振装置（ＴＭＤ）１０が構成されている。
【００４７】
なお、各分割副振動系１７の装着状態下では、分割マス１４が、水平方向に広がる状態で支持されていると共に、各ゴムマウント１６は、何れも、そのマウント中心軸１８が鉛直方向に延びる状態で配設されている。
【００４８】
また、本実施形態の制振装置１０における各分割副振動系１７においては、図１１に示されているように、４個のゴムマウント１６が、分割マス１４において互いに直交して水平方向に延びる２本の対称軸Ｘ，Ｙを挟んで、それぞれ対称位置するように配設されている。なお、本実施形態では、分割マス１４における２本の対称軸Ｘ，Ｙが、何れも、分割マス１４の水平方向に延びる慣性主軸とされている。また、分割マス１４と４個のゴムマウント１６からなる弾性支持系において、その鉛直方向に延びる弾性主軸が、分割マス１４の重心を通るように設定されている。具体的には、図１１において、第一のゴムマウント１６ａと第二のゴムマウント１６ｂおよび第三のゴムマウント１６ｃと第四のゴムマウント１６ｄが、それぞれ、第一の対称軸Ｘに関して互いに対象位置せしめられていると共に、第一のゴムマウント１６ａと第三のゴムマウント１６ｃおよび第二のゴムマウント１６ｂと第四のゴムマウント１６ｄが、それぞれ、第二の対称軸Ｙに関して互いに対象位置せしめられている。
【００４９】
また、これら４個のゴムマウント１６ａ〜ｄは、その取付方向も、分割マス１４の二本の対象軸Ｘ，Ｙを挟んで、それぞれ対称となるように設定されている。具体的には、図１１において、第一の対称軸：Ｘに関しては、第一のゴムマウント１６ａの水平基準方向線４８ａの交角：θxaと第二のゴムマウント１６ｂの水平基準方向線４８ｂの交角：θxbが同一となると共に、第三のゴムマウント１６ｃの水平基準方向線４８ａの交角：θxcと第四のゴムマウント１６ｄの水平基準方向線４８ｄの交角：θxdが同一となるように設定されている。また、第二の対称軸：Ｙに関しては、第一のゴムマウント１６ａの水平基準方向線４８ａの交角：θyaと第三のゴムマウント１６ｃの水平基準方向線４８ｃの交角：θycが同一となると共に、第二のゴムマウント１６ｂの水平基準方向線４８ｂの交角：θybと第四のゴムマウント１６ｄの水平基準方向線４８ｄの交角：θydが同一となるように設定されている。
【００５０】
このように４個のゴムマウント１６ａ〜ｄの取付方向が設定されることにより、ゴムマウント１６ａ〜ｄの取付方向を変更した場合でも、分割マス１４と４個のゴムマウント１６ａ〜ｄで構成された副振動系全体としての水平方向における弾性主軸の方向が、分割マス１４における第一の対称軸：Ｘの方向と、第二の対称軸：Ｙの方向とに維持されるようになっている。そして、これら第一の対称軸：Ｘの方向と、第二の対称軸：Ｙの方向が、それぞれ、制振対象たる住宅などの建築構造物において防振すべき主たる振動の方向、例えば、平面矩形の枠体構造を有する住宅の場合には、各辺に平行な方向となるように、分割副振動系１７の住宅に対する設置方向が決定される。これにより、副振動系を構成する分割副振動系１７に対して、防振すべき２方向の振動が、何れも、該分割副振動系１７における弾性主軸方向に入力されることとなり、それら２方向に入力される各振動に対して、何れも、有効な制振効果が発揮され得るのである。
【００５１】
また、かかる分割副振動系１７においては、上述の如く、マウント中心軸４０の回りで水平方向のばね定数が異方性とされたゴムマウント１６ａ〜ｄをばね部材として採用したことにより、かかるゴムマウント１６ａ〜ｄの取付方向を変更することによって、防振すべき振動の入力方向となる２つの弾性主軸方向（第一の対称軸：Ｘの方向および第二の対称軸：Ｙの方向）でのばね定数が、何れも、変更されるようになっている。具体的には、本実施形態では、各ゴムマウント１６ａ〜ｄの第一の対称軸：Ｘに対する交角：θx の値が小さくなるに従って、分割副振動系１７における第一の対称軸：Ｘの方向でのばね定数が小さく、第二の対称軸：Ｙの方向でのばね定数が大きくなる方向に変更される。その結果、各ゴムマウント１６ａ〜ｄの第一の対称軸：Ｘに対する交角：θx の値を小さくすることによって、分割副振動系１７における第一の対称軸：Ｘの方向での固有振動数を低周波側に、且つ第二の対称軸：Ｙの方向での固有振動数を高周波側に、それぞれ移行させることが出来、また、各ゴムマウント１６ａ〜ｄの第一の対称軸：Ｘに対する交角：θx の値を大きくすることによって、分割副振動系１７における第一の対称軸：Ｘの方向での固有振動数を高周波側に、且つ第二の対称軸：Ｙでの方向の固有振動数を低周波側に、それぞれ移行させることが出来るのである。
【００５２】
それ故、上述の如き構造とされた分割副振動系１７においては、バネ部材としてのゴムマウント１６の何れも交換，変更することなく、防振すべき一つの水平振動の入力方向において、その固有振動数を調節，変更することが出来るのである。即ち、制振装置１０を構成する複数の分割副振動系１７として、同一の分割マス１４と同一のゴムマウント１６を採用することが可能となり、それによっても、各分割副振動系１７に対して異なる固有振動数を設定することが出来ることから、目的とする制振装置１０が、低コストで提供されると共に、極めて優れた設置作業性が実現されるのである。
【００５３】
しかも、上述の如き構造とされた分割副振動系１７の複数個によって制振装置１０を構成した場合には、各分割副振動系１７における各ゴムマウント１６ａ〜ｄの第一の対称軸：Ｘに対する交角：θx の値を異ならせて、それら分割副振動系１７における第一の対称軸：Ｘの方向での固有振動数を、相互に異なる周波数域にチューニングすると、同時に、それら各分割副振動系１７における第二の対称軸：Ｙの方向での固有振動数も、相互に異なる周波数域にチューニングされることから、建築構造物において互いに直交する二つの水平方向の振動に対して、何れも、広い周波数域に亘る有効な制振効果を、容易に且つ有利に得ることが可能となるのである。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定されるものでない。
【００５５】
例えば、本発明の制振装置を構成する分割副振動系において採用されるゴムマウントの構造や、その配設数および配設形態等は、前記実施形態における具体的な記載によって何等限定的に解釈されるものでなく、従来から公知の各種のゴムマウントが、何れも採用可能であり、特に、マウント中心軸に対して直角な方向のばね特性が全方向で一定とされたゴムマウント等も、採用可能である。
【００５６】
さらに、各分割副振動系１７において、分割マス１４の構造部材１８に対する変位に際して減衰力を及ぼし得る減衰器も、必要に応じて採用可能である。
【００５７】
また、制振装置１０の配設位置も、例示の如き最上階の天井部分の他、床下部分等、建築構造物の構造や振動モード等を考慮して、適宜に変更可能である。更にまた、制振装置１０を構成する各分割副振動系１７を、それぞれ異なる箇所に設置することも可能である。
【００５８】
加えて、本発明は、例示の如き３階建の住宅の他、１階建や２階建、或いは４階建以上の住宅、或いは倉庫やビル，タワー等、各種の建築構造物用の制振装置に対して、何れも適用可能であることは、言うまでもない。
【００５９】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更，修正，改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
上述の説明から明らかなように、本発明に従う構造とされた制振装置においては、副振動系におけるチューニング周波数が、主振動系たる建築構造物の防振すべき振動周波数からずれた場合でも、有効な振動低減効果を、安定して得ることが出来るのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての制振装置の建築構造物（住宅）への装着状態を示す概略図である。
【図２】本発明の第一の実施例としての制振装置における振動加速度特性をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。
【図３】本発明の第二の実施例としての制振装置における振動加速度特性をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。
【図４】本発明の第三の実施例としての制振装置における振動加速度特性をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第四の実施例としての制振装置における振動加速度特性をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第五の実施例としての制振装置における振動加速度特性をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。
【図７】図１に示された制振装置を構成する一つの分割副振動系に採用されているゴムマウントを示す正面図である。
【図８】図７に示されたゴムマウントの平面図である。
【図９】図８におけるIX−IX断面図である。
【図１０】図１に示された制振装置を構成する一つの分割副振動系を示す横断面説明図である。
【図１１】図１０に示された一つの分割副振動系の構造を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１０制振装置
１２住宅
１４分割マス
１６ゴムマウント
１７分割副振動系[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a vibration damping device that constitutes a secondary vibration system for a building structure such as a house and can exhibit a dynamic vibration absorption effect for a building structure that is a main vibration system.
[0002]
[Background]
In a building structure such as a general house, vibration may be generated by an external force such as traffic vibration or wind acting as an excitation force. In particular, in recent years, two-story and three-story buildings have been increasing in ordinary houses, and in those houses, horizontal vibration on the second and third floors tends to be large due to the structure. For example, it has become a problem as a cause of unpleasant noise and unpleasant vibration at bedtime.
[0003]
By the way, as a vibration reducing device for a building structure, several damper devices for reducing the shaking of a high-rise building such as a high-rise building or a tower have been proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-338467 Discloses a damper device having a structure in which an additional mass is elastically supported by a multi-layer laminated rubber with respect to a building structure. These damper devices are configured to exhibit a reduction effect with respect to horizontal vibrations induced in the building structure by constituting one sub vibration system in the horizontal direction.
[0004]
However, in these conventional damper devices, if there is a deviation between the natural frequency set for the secondary vibration system and the vibration to be isolated in the building structure as the main vibration system, an effective vibration reduction effect is obtained. There was a problem that it could not be demonstrated. In particular, when the spring member of the damper device is formed of a rubber elastic body, since the spring constant has temperature dependence, it is difficult to stably obtain an effective vibration damping effect. Attempting to place and arrange the attic temperature changes within a range of about 100 ° C. from several tens of degrees below zero to 60 to 70 ° C. Therefore, even if tuning at a reference temperature (for example, 20 ° C.), the target control is achieved. It was impossible to achieve a stable vibration effect. In addition, since the vibration characteristics of building structures differ not only by the frame structure but also by the foundation state, equipment, fixtures, etc., there is a risk that the tuning of the secondary vibration system set predictively will shift. Even in this case, there is a problem that it is difficult to obtain a desired vibration damping effect.
[0005]
In order to cope with such a problem, for example, a plurality of substantially independent sub-vibration systems are configured, and each sub-vibration system is tuned to a different frequency range, thereby preventing the problem in a building structure. Even when the frequency of vibration to be vibrated fluctuates, it is conceivable that the vibration damping effect by any of the sub-vibration systems is effectively exhibited. However, when multiple sub-vibration systems are installed, it is extremely troublesome and time-consuming to tune all the sub-vibration systems so that the vibration control effect of each sub-vibration system can be effectively demonstrated. There was.
[0006]
In addition, in order to deal with the above-described problems and effectively obtain the vibration damping effect by the damper device, for example, the vibration characteristics of a building structure are applied. Craft Although it is conceivable to actually measure each of them after completion, the work becomes extremely complicated, and it is never practical in general houses.
[0007]
[Solution]
Here, the present invention has been made in the background as described above, and the problem to be solved is that variations in eigenvalues of vibration characteristics of building structures can be advantageously absorbed, and temperature changes Even if there is a deviation in the tuning frequency (tuning) due to, etc., a new structure control that can stably obtain a good vibration damping effect without requiring individual measurement for each building structure, etc. Another object of the present invention is to provide a vibration damping device that is easy to tune in a secondary vibration system.
[0008]
[Solution]
Hereinafter, the aspect of this invention made | formed in order to solve such a subject is described. In addition, each aspect described below can be employed in any combination. Further, aspects or technical features of the present invention are not limited to those described below, but are recognized based on the description of the entire specification and the inventive concept described in the drawings.
[0009]
According to a first aspect of the present invention, in the vibration damping device that constitutes a secondary vibration system for a building structure by elastically supporting the mass member with a spring member with respect to the building structure, the mass member has a mass of A plurality of divided sub-vibrations that are tuned to different frequency ranges by being constituted by a plurality of the same divided masses and elastically supporting each of the divided masses with respect to the building structure by the spring members. Configure the system In addition, the value of the ratio of the natural frequency of the divided sub-vibration system: fa to the natural frequency of the building structure to be damped: f0 is in the range of 0.6 · f0 ≦ fa ≦ 1.7 · f0. Further, a plurality of the divided sub-vibration systems are provided so as to exist on the low frequency side and the high frequency side with respect to f0, respectively, and the natural frequencies of the plurality of divided sub-vibration systems: The value of fa is It is characterized in that they are set so as to form a geometric sequence.
[0010]
In the vibration damping device having the structure according to the first aspect as described above, a plurality of natural frequencies are set by a plurality of divided sub-vibration systems, so that a sub-vibration to a vibration to be damped in the building structure. Even when the synchronization of the system is not accurate or when a synchronization shift occurs due to a temperature change or the like, a good damping effect as a whole can be exerted on the building structure. Therefore, for example, it is possible to stably obtain an effective vibration damping effect without accurately measuring the vibration characteristics of each building structure individually. Craft Can also be realized. In addition, since each divided mass is elastically supported by the rubber mount, it can be installed independently at any location, and a large degree of freedom can be secured with respect to setting the mounting location for the building structure. Therefore, such a vibration damping device can be advantageously employed in, for example, ordinary houses, and can obtain a stable vibration-proofing effect even when exposed to a large temperature change.
[0011]
In addition, in such a vibration damping device, when tuning each sub-vibration system, the natural frequency of each sub-vibration system can be uniquely determined based on the natural frequency to be damped of the building structure. Since the mass of each sub-vibration system mass member is set to be the same, the spring constant of each sub-vibration system spring member is uniquely determined. Therefore, in particular, according to the tuning setting of this aspect, it is possible to set a plurality of peak values of vibration acceleration in the building structure appearing in the tuning frequency range of the secondary vibration system substantially the same, thereby An effective vibration damping effect can be exhibited over a wide frequency range.
[0012]
In addition, each natural frequency of the plurality of divided sub-vibration systems is set so as to be located on both the low frequency side and the high frequency side of the natural frequency of the building structure to be vibration-proofed. A more effective vibration reduction effect can be obtained with respect to changes in tuning characteristics of the vibration system relative to the main vibration system. Note that the natural frequency of the building structure to be vibration-isolated is generally set as the vibration frequency of the building structure to be anti-vibrated obtained under a standard condition (for example, the condition that occurs most frequently).
[0013]
The mass of each divided mass in the plurality of sub-vibration systems is preferably set so that the total mass of the plurality of divided masses is the optimum mass, thereby suppressing the weight of the entire vibration damping device, An effective damping effect can be obtained. Specifically, the preferable value of the optimum mass of the mass member as the total mass of the plurality of divided masses is, for example, the equation of motion of the building structure as the main vibration system and the equation of motion of the divided sub vibration system as the sub vibration system. In the simultaneous equations, a condition is given that the amplitude of the main vibration system and the amplitude of the divided mass constituting the sub-vibration system (the absolute value of the relative displacement between the main vibration system and the sub-vibration system) are less than the required values, respectively. Thus, it can be determined as a mass ratio with respect to the equivalent mass of the main vibration system, and in that case, the load bearing strength of the building structure should be taken into consideration.
[0014]
In addition, when installing the vibration damping device according to this aspect in a general house or the like, it is desirable that the vibration control device be supported on the ceiling of the top floor and accommodated in the attic. By adopting such a configuration, it is possible to advantageously secure an installation space for the vibration control device in a general house, and it is possible to obtain an excellent vibration suppression effect in terms of vibration mode. Furthermore, when the vibration damping device according to this aspect is installed in a general house, etc., at least one of the plurality of divided sub-vibration systems is supported by a structural member different from the other divided sub-vibration systems. As a result, the mass member having a large mass as a whole can be advantageously mounted within the limit of the load bearing strength of the building structure. In addition, as a structural member, the various structural members (strength member) in a building structure are employ | adopted according to the structure, kind, etc. of a building structure. In particular, when the optimum mass is divided into a plurality of divided masses, the mass member having the optimum mass can be advantageously shared and supported by the plurality of structural members.
[0015]
Further, a second aspect of the present invention is the vibration damping device according to the first aspect, The value of the ratio of the natural frequency of the divided sub-vibration system: fa to the natural frequency of the building structure to be isolated: f0 is in the range of 0.6 · f0 ≦ fa ≦ 1.7 · f0, Split secondary vibration system Strange While providing several, the natural frequency of the divided sub-vibration system having the natural frequency in the center, The It is characterized by the fact that it is set to the natural frequency of the building structure to be isolated. According to this aspect, the vibration damping effect by the split sub-vibration system having the center natural frequency is extremely effective against the natural frequency to be vibration-isolated of the building structure under the standard conditions. This is particularly effective when the change in the natural frequency of the building structure to be isolated is in a small range or a temporary period.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the vibration damping device according to the first or second aspect, the spring member in each of the divided sub-vibration systems is changed by changing the mounting direction with respect to the divided mass. A variable rubber mount capable of adjusting a horizontal spring constant in the divided sub-vibration system is included.
[0017]
In such a vibration damping device according to this aspect, the natural frequency in the divided sub-vibration system can be adjusted by changing the direction in which the variable rubber mount is attached to the divided mass. Therefore, for example, even if the same rubber mount is adopted in a plurality of divided sub-vibration systems, the natural frequency of each divided sub-vibration system can be adjusted to a different value. In addition, since the spring constant of the divided sub-vibration system can be set according to the mounting direction of the variable rubber mount, the natural frequency of each divided sub-vibration system can be set according to the vibration to be isolated from the building structure. Can be tuned with a high degree of accuracy, thereby making it possible to easily obtain an excellent vibration control effect. When changing the mounting direction of the variable rubber mounts, changing the mounting direction of the variable rubber mounts so that the direction of the elastic main shaft in the horizontal direction of the split sub-vibration system does not change can be adjusted. It is more desirable from the viewpoint of the dynamic stability of the divided sub-vibration system. The elastic main shaft in the split sub-vibration system refers to the input direction of the load and the displacement of the mass member due to the elastic deformation of the rubber mount when a load is input to the split sub-vibration system along the axis. An axis that coincides with the direction and does not cause rotation or angular displacement in the divided mass.
[0018]
In addition, the structure of the variable rubber mount employed in the third aspect is not limited at all. Specifically, for example, a mount having a structure in which a first attachment member attached to the mass member side and a second attachment member attached to the building structure side are elastically connected by a rubber elastic body, Anisotropy is imparted to the spring characteristics in the direction perpendicular to the axis by providing a hollow hole or a through slit in the rubber elastic body, or the first and second mounting members connected by the rubber elastic body. Anisotropy in the direction perpendicular to the axis is imparted by inclining the facing surface, or an inclined plate as described in JP-A-8-338467 or the like is embedded and fixed in a rubber elastic body. By attaching anisotropy, etc., a rubber mount whose spring characteristics in the direction perpendicular to the axis is anisotropic around the central axis is mounted in a state where the weight of the divided mass is exerted in the direction of the central axis, and divided. trout By changing the mounting direction around the center axis against the rubber mount etc. adjustable and the structure of the spring constant in the horizontal elastic principal axis in the divided mass can be employed. Alternatively, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-82449, etc., a rubber mount in which the spring characteristics in the direction perpendicular to the axis are the same in all directions around the central axis is used, and the divided mass of the rubber mount is obtained. By changing the mounting angle in the vertical direction or in the horizontal direction, the variable rubber mount can be configured such that the spring constant in the horizontal elastic main shaft direction of the divided mass can be adjusted.
[0019]
In particular, in the third aspect, a rubber having a structure in which a first attachment member attached to one of a building structure and a mass member and a second attachment member attached to the other are connected by a main rubber elastic body. A pair of mounts facing the first mounting member and the second mounting member in an inclined direction substantially symmetrical with respect to the mount center axis on both sides of the mount center axis extending in the vertical direction. A structure in which an inclined opposed surface is provided, a main rubber elastic body is disposed between the pair of inclined opposed surfaces, and the opposing inclined opposed surfaces are connected by the main rubber elastic body can be suitably employed. . In a rubber mount having such a structure, the spring ratio in the two perpendicular directions extending perpendicular to the mount center axis can be set sufficiently large, and is controlled by rotation around the mount center axis. It becomes possible to tune the spring constant of the vibration device more advantageously.
[0020]
Further, when the variable rubber mount as described above is adopted, in each divided sub-vibration system, the two symmetric axes extending in the horizontal direction through the center of gravity of each divided mass are respectively positioned symmetrically. In addition, it is desirable to arrange a plurality of variable rubber mounts and set the mounting directions of these variable rubber mounts to be symmetric with respect to the two symmetry axes. According to such a setting, in each divided sub-vibration system, the spring constant of the spring member as a whole can be easily adjusted by changing the mounting direction of the plurality of variable rubber mounts, and the mounting direction of the plurality of variable rubber mounts Even when the value is changed or adjusted, the static and dynamic stability of the divided mass is advantageously maintained, so that the desired vibration damping effect can be stably obtained. In addition, it is desirable that the members of the variable rubber mount that are symmetrically located with respect to each symmetry axis have the same structure. On the other hand, spring characteristics and structures may be different between the variable rubber mounts that do not have a symmetric relationship with respect to any symmetry axis. In addition, the setting of the mounting direction of the variable rubber mount to be symmetric with respect to the two symmetry axes is, for example, that the variable rubber mounts arranged at symmetrical positions on both sides of any symmetry axis are It can be advantageously realized by arranging the tilt angles to be symmetrically the same.
[0021]
Further, in this case, the two orthogonal symmetry axes as the symmetry axes of the arrangement positions of the variable rubber mounts in all the divided sub-vibration systems are preferably at least one of them, more preferably any one of the two. Is set to have a vibration direction to be damped in the building structure. More preferably, in all the divided sub-vibration systems, two orthogonal symmetry axes as symmetry axes of the positions where the variable rubber mounts are arranged are set as elastic main axes in the horizontal direction as the entire divided sub-vibration system. Is done. As a result, the stability of the divided sub-vibration system is further improved, and the intended damping effect can be obtained more stably, and tuning of the divided sub-vibration system is facilitated.
[0022]
In this aspect, it is not necessary to configure the secondary vibration system spring member only with the variable rubber mount, and the spring member is combined with the variable rubber mount and the rubber mount that does not contribute to the adjustment of the spring constant of the secondary vibration system. It is also possible to configure. In addition, when using a plurality of variable rubber mounts, it is not necessary to change the mounting direction of all the variable rubber mounts, and tuning is possible by adjusting the mounting direction of only some of the variable rubber mounts. .
[0023]
Also, The present invention as described above In a vibration control device structured according to Is the ratio of the natural frequency of the divided sub-vibration system: fa to the natural frequency of the building structure to be damped: f0 is in the range of 0.6 · f0 ≦ fa ≦ 1.7 · f0, and A plurality of the divided sub-vibration systems are provided so as to exist on the low-frequency side and the high-frequency side with respect to the natural frequency: f0 of the building structure, and the natural frequency: fa of the plurality of divided sub-vibration systems So that the values form a geometric sequence with each other Setting did Thus, it is possible to set the plurality of peak values of the vibration acceleration in the building structure appearing in the tuning frequency range of the secondary vibration system to be more advantageously set substantially the same.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
First, FIG. 1 shows an outline of a state in which a vibration damping device 10 for a building structure having a structure according to the present invention is mounted on a general three-story house 12. The vibration damping device 10 includes a plurality of independent divided masses 14 and rubber mounts 16 that elastically support the divided masses 14 independently of each other, and each divided mass 14 has a plurality of rubbers. A plurality of divided sub-vibration systems 17 independent of each other are formed by being elastically supported by the mount 16 with respect to the house 12. In the present embodiment, as shown in the figure, all the divided sub-vibration systems 17 are mounted on the structural member 18 constituting the ceiling of the third floor in the three-story house 12.
[0026]
More specifically, the divided mass 14 constituting each divided sub-vibration system 17 is formed of a high specific gravity material such as metal, as shown by phantom lines in FIGS. Those formed of lead metal or the like are preferably employed. The shape of the divided mass 14 is not particularly limited, but generally, a plate-shaped one is preferably employed, and more desirably, a rectangular plate shape, a polygonal plate shape, a circular plate shape, or the like that is higher than the width dimension. A plate shape having a small dimension and a constant height and having a plurality of symmetry axes in a plane is desirable. By adopting the divided mass 14 having such a shape, the vibration damping device 10 can be advantageously installed in a housed state in a space such as the ceiling 21 of the uppermost floor, and each rubber mount 16 is subjected to displacement in the horizontal direction. Therefore, it is possible to obtain a stable vibration absorbing action by suppressing the angular displacement generated in the above. In particular, in the present embodiment, a divided mass 14 having a planar rectangular plate shape whose height dimension is constant throughout is adopted. Moreover, it is also possible to configure the divided mass 14 by stacking a plurality of steel plates having the same planar shape in the thickness direction and mutually connecting and fixing with fasteners such as bolts. If such a mass division structure is adopted, it becomes easier to convey and install the vibration damping device 10.
[0027]
In addition, the mass of the divided mass 14 is appropriately set in consideration of the mass, vibration state, structural strength, etc. of the house 12 as the main vibration system to be mounted, but the divided mass constituting all the divided sub-vibration systems. It is desirable that the total mass of 14 is set so as to give an optimum mass according to the vibration to be vibration-proof of the house 12 to be vibration-proof. Specifically, for example, a two-degree-of-freedom system composed of a house 12 as a main vibration system and a single sub-vibration system is considered, and a resonance curve of the main vibration system is obtained from a motion equation of this system, thereby obtaining a general dynamic vibration absorption. The optimum mass can be determined according to the optimum design method in the vessel. That is, based on the equation of motion of the two-degree-of-freedom system, the amplitude of the rubber mount 16 (the main vibration system and the sub-vibration system) is set so that the amplitude of the main vibration system is less than the required value. By determining the mass ratio (μ) of the main vibration system and the sub-vibration system so that the absolute value of the relative displacement of the sub-vibration system is less than the allowable value, the optimum mass of the divided mass 14 in the sub-vibration system can be determined. . At that time, it is necessary to consider the load bearing strength of the house 12, and the optimum mass of the divided mass 14 may be determined from the limitation due to the load bearing strength of the house 12. At that time, since the optimum mass of the divided mass 14 is given as the total mass of all the divided masses 14, the load of each divided mass 14 is shared and supported by different structural members, that is, the house. By attaching each divided sub-vibration system 17 to a different structural member among the many structural members constituting 12 and supporting each divided mass 14 with a different structural member, the concentrated action of the load on the divided mass 14 is achieved. It is also possible to relax the load limitation of the divided mass 12 due to the reason for the load bearing strength of the house 12. By the way, in the case of a two-story building with a general lightweight steel frame or wooden frame structure, the total mass of the divided masses 14 in all the divided sub-vibration systems is about 100 to 1000 kg or more. Is set.
[0028]
In the present embodiment, the masses of the plurality of divided masses 14 are set so as to give the optimum mass thus obtained as a whole. Here, the plurality of divided masses 14 are set to have the same mass. Specifically, when the optimum mass is 800 kg and n divided masses 14 are employed, the mass of each divided mass 14 is set to 800 / nkg. In particular, it is desirable to equally divide the optimum mass by a plurality of divided masses 14 having the same material and shape, and thereby the ease of manufacturing and cost efficiency of the divided mass 14 can be improved.
[0029]
In addition, each of the divided masses 14 is elastically supported by the plurality of rubber mounts 16 with respect to the structural member 18 of the house 12. A system 17 is configured. Here, in the plurality of divided sub-vibration systems 17, the natural frequencies are not the same as each other, and a plurality of different natural frequencies are set for each.
[0030]
Here, the value of the ratio of the minimum natural frequency: fmin set in one of the plurality of divided sub-vibration systems 17 to the vibration frequency: f0 to be isolated in the main vibration system (house 12) is The maximum natural frequency fmax set in one of the plurality of divided sub-vibration systems 17 is set to be the reciprocal of the ratio value to the vibration frequency f0 to be isolated in the main vibration system. Has been. Further, the natural frequencies f1 to fn of all the sub-vibration systems 17 including the divided sub-vibration system 17 having the minimum and maximum natural frequencies are the values of the ratio to the vibration frequency f0 to be isolated in the main vibration system. : F1 / f0,..., Fn / f0 are set so as to constitute a geometric sequence.
[0031]
When setting such a resonance frequency ratio in each divided sub-vibration system 17, the values (mass) of the divided masses 14 in each divided sub-vibration system 17 are the same. It can also be set by the value of the spring constant in the vibration direction to be damped of the spring member constituted by the plurality of rubber mounts 16 in the vibration system 17. More specifically, the value of the spring constant in the divided sub-vibration system 17 required to make the natural frequency of the divided sub-vibration system 17 coincide with the vibration frequency f0 to be isolated in the main vibration system (house 12). Is kd 0, the value of the ratio of the minimum spring constant set to one of the plurality of divided sub-vibration systems 17: kd min to such kd 0 is the value of the plurality of divided sub-vibration systems 17. The value of the maximum spring constant set to one of the values is set to be the reciprocal of the value of the ratio of kd max to kd 0. Further, the ratio values of the spring constants kd 1 to kdn of all the sub-vibration systems 17 including the divided sub-vibration system 17 having the minimum and maximum spring constants to the kd 0: kd 1 / kd 0,. , Kd n / kd 0 are set to form a geometric sequence.
[0032]
Further, the setting range of the natural frequency in the plurality of divided sub-vibration systems 17 is not particularly limited, and the tuning frequencies of the main vibration system and the divided sub-vibration system to be considered due to manufacturing errors, temperature changes, and the like. However, it is preferable that the natural vibrations of all the divided sub-vibration systems 17 be within a range of an appropriate peripheral frequency with respect to the vibration frequency to be vibrated in the house 12. It is set to fit the number. With such a setting, it is possible to advantageously cover a tuning deviation width between the main vibration system (house 12) and the divided sub vibration system 17 expected in a normal environment in a general house. Further, in the plurality of divided sub-vibration systems 17, the minimum natural frequency: fmin set in one of the plurality of divided sub-vibration systems 17 is less than the vibration frequency: f0 to be damped in the main vibration system. Preferably, fmin / f0≥0.4, more preferably fmin / f0≥0.6, and the maximum characteristic set as one of the plurality of divided sub-vibration systems 17 The frequency fmax is preferably set so that fmax / f0≤2.0, more preferably fmax / f0≤1.7, with respect to the vibration frequency f0 to be isolated in the main vibration system.
[0033]
That is, by configuring a plurality of divided sub-vibration systems 17 according to such setting conditions, a plurality of peak values in the frequency characteristics of vibration acceleration are substantially in the same range in a building structure equipped with these divided sub-vibration systems 17. As a result, an effective damping effect can be exhibited over the natural frequency setting region and the surrounding frequency range in the plurality of divided sub-vibration systems 17. It should be noted that the theoretical basis for such a technical effect is not yet clear, and since it is not the purpose of the present invention to clarify it, it is omitted here. The technical effect is also apparent from the results of Examples described later.
[0034]
The number of divided sub-vibration systems 17 includes the structural range of the building structure to which the divided sub-vibration system 17 is mounted, in addition to the frequency range in which the damping effect is required in the building structure and the required vibration damping characteristics. In consideration of the strength of the member, etc., it is appropriately determined and is not limited at all. However, in a general house or the like, preferably 2 to 6, more preferably 3 to 5 divided vibrations. System 17 is set.
[0035]
By the way, as an example of the present invention, as shown in [Table 1] below, two, three, or four of a building structure A having a housing weight of 30 tons and a building structure B having a housing weight of 30 tons, respectively. FIGS. 2 to 6 show the results obtained by simulating the frequency characteristics of the vibration acceleration in the building structure in the case where the vibration damping devices 10a to 10e composed of the divided sub vibration systems 17 are mounted. In all of these examples, the housing damping ratio was 1.5%, and the loss coefficient in each divided sub-vibration system 17 was 1.0.
[0036]
[Table 1]

[0037]
As is apparent from the results of the embodiments shown in FIGS. 2 to 6, in each of the vibration damping devices including a plurality of divided sub-vibration systems configured according to the present invention, each divided sub-vibration system is tuned. It is clear that an effective damping effect can be exhibited over a wide frequency range (range of natural frequency of the housing: frequency multiplication range with respect to f0), and in particular, a plurality of vibration accelerations occurring in such a frequency range. It can be seen that the peak values of are substantially the same as each other, and as a result, a stable damping effect is achieved.
[0038]
By the way, in order to set different natural frequencies for the plurality of divided sub-vibration systems 17 in this way, for example, the vibration direction to be isolated in the rubber mount 16 between the plurality of divided sub-vibration systems 17. It is possible to tune by varying the spring constants. Here, in particular, in this embodiment, in any divided sub-vibration system 17, a spring system is configured by a plurality of rubber mounts 16 each having the same structure, and the divided mass 14 having the same mass is set. Elastically supported.
[0039]
Each of the rubber mounts 16 has an anisotropic spring constant in the horizontal direction, and in this embodiment, each of the divided sub-vibration systems 17 employs four rubber mounts 16 having the same structure. That is, the rubber mount 16 has a first mounting as a first mounting member as shown in FIGS. With A metal fitting 22 and a second metal fitting 24 as a second attachment member are disposed so as to face each other at a distance from each other. It has a structure in which it is elastically connected by a main rubber elastic body 26 interposed between 24 opposing surfaces.
[0040]
The first mounting bracket 22 is composed of a rectangular flat plate-shaped upper plate 28 formed by pressing a steel plate or the like, and a V-shaped lower plate 30 bent at the center in a valley fold shape. The lower plate 30 is superimposed on the lower surface of the upper plate 28, and both end edges of the lower plate 30 are welded to the upper plate 28 to be integrally attached. A first mounting bolt 18 projects upward from the center of the upper plate 28. The first mounting bolt 18 is inserted into the central insertion holes 33 and 35 of the upper and

lower plates

28 and 30 from the lower side, and an annular projecting portion 31 integrally formed in the intermediate portion in the axial direction is formed on the lower surface of the upper plate 28. It is welded. The lower end portion of the first mounting bolt 18 penetrates the lower plate 30 and protrudes downward, and a large-diameter stopper head 37 is integrally formed at the protruding tip portion.
[0041]
The second mounting bracket 24 has a single rectangular flat plate formed by pressing a steel plate or the like, and both longitudinal sides sandwiching the central flat plate portion 32 located at the center are first

Inclined plate portions

34 and 34 raised obliquely upward toward the mounting bracket 22 side (upper side in FIG. 7). A second mounting bolt 36 that protrudes downward is fixed to the center of the central flat plate portion 32 of the second mounting bracket 24. Furthermore, the

inclined plate portions

38, 38 on both sides of the lower plate 30 in the first mounting bracket 22 and the

inclined plate portions

34, 34 on both sides of the second mounting bracket 24 sandwich the mount center axis 40, respectively. On both sides, they are opposed to each other with a substantially constant gap across the entire surface in a direction inclined by substantially the same angle with respect to the mount center axis 40. A divided rubber block 42 having a substantially rectangular block shape is interposed between the opposed surfaces of the

inclined plate portions

34, 34 and 38, 38, respectively. That is, in this embodiment, the main rubber elastic body 26 that elastically connects the first mounting bracket 22 and the second mounting bracket 24 is constituted by the pair of divided rubber blocks 42 and 42.
[0042]
That is, in the rubber mount 16 of the present embodiment, the elastic

main shafts

44, 44 of the two independent rubber blocks 42, 42 are in a single plane including the mount center axis 40 with respect to the mount center axis 40. Thus, the rubber mount 16 is inclined on both sides of the mount center axis 40 so as to be symmetric with respect to the mount center axis 40, so that the rubber mount 16 as a whole is shown in FIG. In addition, a vertical elastic main shaft extending along the mount center axis 40, a horizontal first elastic main shaft extending in a direction perpendicular to the paper surface in the drawing, and a horizontal second extending in the left-right direction in the drawing. It has an elastic main shaft. In the rubber mount 16 having such a structure, the main deformation of the main rubber elastic body at the time of load input becomes shear in the direction of the first elastic main axis in the horizontal direction, and the spring constant in the horizontal direction is minimized. On the other hand, in the direction of the second elastic main shaft in the horizontal direction, the main rubber elastic body 26 undergoes compression / tensile deformation at the time of load input, and the spring constant in the horizontal direction is maximized. Thereby, in this rubber mount 16, the minimum value and the maximum value of the spring constant in the horizontal direction are set in directions orthogonal to each other. In the following description, the horizontal direction in which the spring constant is the minimum value (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 7) is referred to as the horizontal reference direction in the rubber mount 16.
[0043]
In addition, a restraint plate 51 having a flat plate shape that is slightly larger than the cross section of the rubber block 42 is disposed in each rubber block 42 in a substantially central portion in the direction of the elastic main shaft 44 so as to spread perpendicularly to the elastic main shaft 44. Has been. The restraint plate 51 is formed of a metal material such as a steel plate that is harder than the rubber block 42, and is vulcanized and bonded to the rubber block 42. The restraint plate 51 is sandwiched between the central portions. On both sides, through holes are formed to connect the rubber blocks 42 located in a divided state to each other.
[0044]
Furthermore, in the rubber mount 16 of the present embodiment, a central space 39 is formed between the pair of divided rubber blocks 42 and 42 at the central portion between the opposing surfaces of the first mounting bracket 22 and the second mounting bracket 24. Is formed, and a stopper mechanism is provided there. In this stopper mechanism, a substantially gate-shaped stopper fitting 41 is overlapped and welded to the center upper surface of the second mounting bracket 24, and a U-shaped cutout hole 43 provided in the upper bottom portion of the stopper fitting 41 is provided. On the other hand, the lower end portion of the first mounting bolt 18 is inserted from the side and inserted and arranged. The first mounting bolt 18 and the stopper head 37 projecting from the first mounting bolt 18 abut against the stopper bracket 41 and the second mounting bracket 24, so that the first mounting bracket 22 and the second mounting bracket 24 are connected. A stopper mechanism for limiting the relative displacement amount is configured.
[0045]
The rubber mount 16 having such a structure has a first mounting bracket 22 fixed to the divided mass 14. In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 10, a plurality of plate-like divided masses 20 obtained by cutting a general rolled steel plate having a constant height dimension into a flat rectangular plate. The divided mass 14 is formed by superposing the sheets. A first mounting bolt 36 in the rubber mount 16 protrudes long upward, and the first mounting bolt 36 extends through all of the stacked plate-shaped divided masses 20. The plate-like divided masses 20 are all bundled and fixed by a nut 47 that is inserted through the screw and screwed to the tip. That is, in the present embodiment, the first mounting bolt 36 constitutes a fastening means for the plurality of plate-shaped divided masses 20.
[0046]
In this embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, four rubber mounts 16 are attached to the four corner portions of the rectangular flat plate-shaped divided mass 14, respectively. One divided sub-vibration system 17 is configured. On the other hand, as shown in FIG. 10, the second mounting bracket 24 of the rubber mount 16 is a mounting member for mounting to the structural member 18 or the like of the ceiling on the uppermost floor of the house with the second mounting bolt 36. It is fixed to a fixed plate 49 as Thereby, with respect to the structural member 18 of the building structure 12, the divided mass 14 in each divided sub-vibration system 17 is elastically attached via the four rubber mounts 16. A divided sub-vibration system 17 having the divided mass 14 as a mass member and four rubber mounts 16 as spring members is configured, and a plurality of the divided sub-vibration systems 17 are provided, thereby forming the building structure 12. A vibration damping device (TMD) 10 that functions as a sub vibration system for the main vibration system is configured.
[0047]
Note that, when each divided sub-vibration system 17 is mounted, the divided mass 14 is supported in a state of spreading in the horizontal direction, and each of the rubber mounts 16 has a mount center axis 18 extending in the vertical direction. It is arranged in a state.
[0048]
Further, in each divided sub-vibration system 17 in the vibration damping device 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 11, four rubber mounts 16 extend in the horizontal direction orthogonal to each other in the divided mass 14. The two symmetrical axes X and Y are arranged so as to be symmetric with respect to each other. In the present embodiment, the two symmetry axes X and Y in the divided mass 14 are both inertial main axes extending in the horizontal direction of the divided mass 14. Further, in the elastic support system including the divided mass 14 and the four rubber mounts 16, the elastic main shaft extending in the vertical direction is set so as to pass through the center of gravity of the divided mass 14. Specifically, in FIG. 11, the first rubber mount 16a, the second rubber mount 16b, the third rubber mount 16c, and the fourth rubber mount 16d are respectively positioned relative to each other with respect to the first symmetry axis X. In addition, the first rubber mount 16a and the third rubber mount 16c, and the second rubber mount 16b and the fourth rubber mount 16d are positioned relative to each other with respect to the second symmetry axis Y. Yes.
[0049]
The four rubber mounts 16a to 16d are set so that their mounting directions are symmetrical with respect to the two target axes X and Y of the divided mass 14. Specifically, in FIG. 11, with respect to the first symmetry axis: X, the intersection angle of the horizontal reference direction line 48a of the first rubber mount 16a: the intersection angle of θxa and the horizontal reference direction line 48b of the second rubber mount 16b. : Θxb is the same, and the angle of intersection of the horizontal reference direction line 48a of the third rubber mount 16c: θxc and the angle of intersection of the horizontal reference direction line 48d of the fourth rubber mount 16d: θxd are set to be the same. Yes. For the second symmetry axis Y, the angle of intersection of the horizontal reference direction line 48a of the first rubber mount 16a: θya and the angle of intersection of the horizontal reference direction line 48c of the third rubber mount 16c: θyc are the same. The crossing angle θyb of the horizontal reference direction line 48b of the second rubber mount 16b is set to be the same as the crossing angle θyd of the horizontal reference direction line 48d of the fourth rubber mount 16d.
[0050]
Thus, by setting the mounting direction of the four rubber mounts 16a to 16d, even when the mounting direction of the rubber mounts 16a to 16d is changed, the divided mass 14 and the four rubber mounts 16a to 16d are configured. Further, the direction of the elastic main axis in the horizontal direction as the entire sub-vibration system is maintained in the first symmetry axis: X direction and the second symmetry axis: Y direction in the divided mass 14. . The direction of the first symmetry axis: X and the direction of the second symmetry axis: Y are the main vibration directions to be damped in a building structure such as a house to be damped, for example, a plane. In the case of a house having a rectangular frame structure, the installation direction of the divided sub-vibration system 17 with respect to the house is determined so as to be parallel to each side. As a result, the vibrations in the two directions to be vibration-proofed are input to the divided sub-vibration system 17 constituting the sub-vibration system in the elastic main axis direction in the divided sub-vibration system 17. An effective vibration damping effect can be exhibited for each vibration input in the direction.
[0051]
Further, in the divided sub-vibration system 17, as described above, the rubber mounts 16 a to 16 d having the horizontal spring constant anisotropy around the mount center axis 40 are used as the spring members, and thus the rubber is used. By changing the mounting direction of the mounts 16a to 16d, in two elastic principal axis directions (first symmetric axis: X direction and second symmetric axis: Y direction) which are input directions of vibration to be vibrated These spring constants are all changed. Specifically, in the present embodiment, the direction of the first symmetry axis: X in the divided sub-vibration system 17 as the value of the intersection angle: θx with respect to the first symmetry axis: X of each rubber mount 16a-d decreases. Is changed to a direction in which the spring constant in the direction of Y is small and the spring constant in the direction of the second symmetry axis Y is increased. As a result, the natural frequency in the direction of the first symmetry axis: X in the divided sub-vibration system 17 is reduced by reducing the value of the angle of intersection: θx with respect to the first symmetry axis: X of each rubber mount 16a-d. The natural frequency in the direction of the second symmetry axis: Y can be shifted to the high frequency side on the low frequency side, and the angle of intersection of each rubber mount 16a-d with respect to the first symmetry axis: X : By increasing the value of θx, the natural frequency in the direction of the first symmetry axis: X in the divided sub-vibration system 17 is on the high frequency side, and the natural frequency in the direction of the second symmetry axis: Y. Can be shifted to the low frequency side.
[0052]
Therefore, in the divided sub-vibration system 17 having the above-described structure, the rubber mount 16 serving as a spring member is not replaced or changed, and it is inherent in the input direction of one horizontal vibration to be isolated. The frequency can be adjusted and changed. That is, it is possible to employ the same divided mass 14 and the same rubber mount 16 as the plurality of divided sub-vibration systems 17 constituting the vibration damping device 10. Since different natural frequencies can be set, the target vibration damping device 10 is provided at a low cost, and extremely excellent installation workability is realized.
[0053]
Moreover, when the vibration damping device 10 is configured by a plurality of the divided sub-vibration systems 17 having the above-described structure, the first symmetry axis of each rubber mount 16a to d in each divided sub-vibration system 17: X When the natural frequency in the direction of the first axis of symmetry: X in the divided sub-vibration system 17 is tuned to a different frequency range with different values of the intersection angle θx: Since the natural frequency in the second symmetric axis: Y direction in the system 17 is also tuned to mutually different frequency ranges, any two horizontal vibrations orthogonal to each other in the building structure Thus, an effective vibration damping effect over a wide frequency range can be obtained easily and advantageously.
[0054]
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this is an illustration to the last, Comprising: This invention is not limited at all by the specific description in this embodiment.
[0055]
For example, the structure of the rubber mount employed in the divided sub-vibration system constituting the vibration damping device of the present invention, and the number and arrangement of the rubber mounts State Is not construed as being limited in any way by the specific description in the above embodiment, and any of various conventionally known rubber mounts can be employed, and in particular, a direction perpendicular to the center axis of the mount A rubber mount or the like in which the spring characteristics are constant in all directions can also be used.
[0056]
Furthermore, in each divided sub-vibration system 17, an attenuator that can exert a damping force when the divided mass 14 is displaced with respect to the structural member 18 can be used as necessary.
[0057]
In addition, the arrangement position of the vibration damping device 10 can be changed as appropriate in consideration of the structure of the building structure, the vibration mode, and the like, in addition to the ceiling portion on the top floor as illustrated, the underfloor portion, and the like. Furthermore, the divided sub-vibration systems 17 constituting the vibration damping device 10 can be installed at different locations.
[0058]
In addition, the present invention is applicable to various building structures such as three-story houses as shown, one-story, two-story, or four-story houses, or warehouses, buildings, towers, etc. Needless to say, any of them can be applied to the vibration device.
[0059]
In addition, although not listed one by one, the present invention can be implemented in a mode with various changes, modifications, improvements, and the like based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that all are included in the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.
[0060]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the vibration damping device having the structure according to the present invention, even when the tuning frequency in the secondary vibration system is deviated from the vibration frequency to be isolated from the building structure as the main vibration system, An effective vibration reduction effect can be obtained stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a state where a vibration damping device according to an embodiment of the present invention is attached to a building structure (house).
FIG. 2 is a graph showing a result obtained by simulating vibration acceleration characteristics in the vibration damping device as the first example of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing a result obtained by simulating vibration acceleration characteristics in a vibration damping device as a second example of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a result obtained by simulating vibration acceleration characteristics in a vibration damping device as a third example of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing a result obtained by simulating vibration acceleration characteristics in a vibration damping device as a fourth example of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing a result obtained by simulating vibration acceleration characteristics in a vibration damping device as a fifth example of the present invention.
7 is a front view showing a rubber mount employed in one divided sub vibration system constituting the vibration damping device shown in FIG. 1. FIG.
8 is a plan view of the rubber mount shown in FIG. 7. FIG.
9 is a cross-sectional view taken along the line IX-IX in FIG.
10 is a cross sectional explanatory view showing one divided sub vibration system constituting the vibration damping device shown in FIG. 1; FIG.
11 is a plan view for explaining the structure of one divided sub-vibration system shown in FIG. 10;
[Explanation of symbols]
10 Vibration control device
12 Housing
14 Divided cells
16 Rubber mount
17 Split secondary vibration system

Claims

In the vibration damping device that constitutes the secondary vibration system for the building structure by elastically supporting the mass member with the spring member with respect to the building structure,
The mass member is composed of a plurality of divided masses having the same mass, and each of the divided masses is elastically supported by the spring member independently from each other with respect to the building structure, and tuned to different frequency ranges. And the ratio of the natural frequency of the divided sub-vibration system: fa to the natural frequency of the building structure to be isolated: f0 is 0.6 · f0 ≦ A plurality of the divided sub-vibration systems are provided so as to exist in the range of fa ≦ 1.7 · f0 and on the low frequency side and the high frequency side with respect to the natural frequency of the building structure: f0, and A vibration damping device characterized in that the natural frequency: fa in a plurality of divided sub-vibration systems is set so as to form a geometric sequence.

The value of the ratio of the natural frequency of the divided sub-vibration system: fa to the natural frequency of the building structure to be isolated: f0 is in the range of 0.6 · f0 ≦ fa ≦ 1.7 · f0, 2. The control according to claim 1, wherein an odd number of divided sub-vibration systems are provided, and a natural frequency of the divided sub-vibration system having a natural frequency in the center thereof is set to a natural frequency to be isolated from the building structure. Shaker.

The spring member in each of the divided sub-vibration systems includes a variable rubber mount that can adjust the spring constant in the horizontal direction of the divided sub-vibration system by changing the mounting direction with respect to the divided mass. The vibration damping device according to claim 1 or 2.