JP3835143B2

JP3835143B2 - 制振装置

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Publication number: JP3835143B2
Application number: JP2000267099A
Authority: JP
Inventors: 満蔭山
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2020-09-04
Also published as: JP2002081493A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、質量体、弾性支承体および減衰部材を備えたＴＭＤを設けて制振対象物を制振するようになった制振装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から各種制振装置が提案されるが、その中にＴＭＤ（チューンドマスダンパー）構造の制振装置がある。このＴＭＤは質量体と弾性支承体と減衰部材とを備えて構成され、制振対象物に弾性支承体を介して質量体を取り付けるとともに減衰部材を作用させ、これらからなる振動系の共振周波数領域（制振領域）を予め制振対象物の固有振動数に同調させるようになっている。これによって制振対象物の振動で質量体が加振され、この加振された質量体の振動が遅延されて制振対象物に伝達されることにより、制振対象物の振動を相殺して制振できるようになっている。
【０００３】
ところで、制振対象物が建物である場合、この建物は一般的に平面形状が扁平な長方形となるものが多く、この場合、建物には短辺方向に平行的に揺動する並進振動および上下軸周りに回転方向に揺動する捻れ振動が励起され、これら並進振動および捻れ振動の双方を制振することが望ましい。ここで、上記並進振動として建物の短辺方向を限定する理由としては、その短辺方向の固有振動数が長辺方向に比べて低くなり、強風や地震などの振動外力が建物に入力された場合には、当該短辺方向が揺れ易くなるためである。
【０００４】
そして、このように並進振動と捻れ振動の双方の振動モードを制振する場合、上記ＴＭＤはそれぞれの振動モードに対応して個々に設ける必要があり、並進振動を制振するためのＴＭＤと捻れ振動を制振するためのＴＭＤの２基が設けられることになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建物を制振するに必要なＴＭＤの質量体の質量は、減衰定数で約３．５％の減衰付加を行うものとして、最低限で建物の有効質量のほぼ１％程度の大質量を必要とする。このため、並進振動と捻れ振動の２つの振動モードを制振するには２基のＴＭＤを設ける必要があることから、１つの振動モードを制振する場合の２倍の付加質量が必要となる。
【０００６】
このため、それぞれの質量体の製作コストが大幅に増大するのは勿論のこと、有効質量の１％程度とした最低限の質量では大地震などの大振幅振動の入力時に質量体の移動距離を著しく大きくする必要があるが、その大きな移動距離を確保することはスペース的および構造的に困難となるため、大地震では質量体の移動をストッパーやブレーキで規制するのが一般的である。この場合、移動が規制された質量体は建物の単なる重りとして作用することになり、ＴＭＤが通常設置される屋上部分の荷重が増大されて地震時の揺動量がより増幅されることになる。
【０００７】
従って、大地震時の質量体を移動規制する場合を考慮した場合、建物屋上階に設置するＴＭＤの該質量体は可能な限り軽量化することが望ましい反面、強風や許容振幅内に収まる地震程度でＴＭＤが備える本来の制振機能を発揮するためには、質量体を可能な限り重量化することが望ましく、両者の間には質量体に対して相反する要求が生ずることになる。
【０００８】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、固有振動数が異なる２つの振動モードに対し、２つに分けた１対のＴＭＤを独立して作用させたり、一体的に作用させたりすることにより、各ＴＭＤの質量体の全体的な質量和を低減しつつ各振動モードに必要とする質量を確保し、もって２つの振動モードを効果的に制振する制振装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明の請求項１に記載の制振装置は、質量体、弾性支承体および減衰部材からなるＴＭＤを備え、並進振動モードと捻れ振動モードの２つの振動モードが励起される制振対象物を制振するための制振装置であって、前記制振対象物に互いに間隔を隔てて配置され、並進振動モードと捻れ振動モードのうち、制振対象物の固有振動数が低い方のいずれかの振動モードの固有振動数に同調させて設定された一対のＴＭＤと、制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードにおける一対のＴＭＤそれぞれの質量体の変位を抽出する変位量抽出手段と、一対のＴＭＤの質量体間に介設され、これら一対のＴＭＤを一体として制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードの固有振動数に同調させるために、変位量抽出手段で抽出された変位差に応じたバネ力を質量体間に伝達するバネ部材とを備え、前記変位量抽出手段は、前記一方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる一方の回転体と、該一方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記一方のＴＭＤの質量体に連結されて、該質量体の変位に追従して前記一方の回転体を回転させる一方の第１ケーブルと、前記他方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる他方の回転体と、該他方の回転体に対して巻回される方向が、前記一方の回転体に対する前記一方の第１ケーブルの巻回方向と同一方向になるように該他方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記他方のＴＭＤの質量体に連結されて、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが同方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体と同一方向に回転させ、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが互いに逆方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体とは逆方向に回転させる他方の第１ケーブルとからなり、前記バネ部材は、前記一方の回転体と前記他方の回転体との間に設けられて、両端部が前記一方の回転体及び前記他方の回転体に対して互いに逆向きに巻回される第２ケーブルの途中に設けられ、第２ケーブルに作用する張力に応じてバネ力を変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載の制振装置は、質量体、弾性支承体および減衰部材からなるＴＭＤを備え、並進振動モードと捻れ振動モードの２つの振動モードが励起される制振対象物を制振するための制振装置であって、前記制振対象物に互いに間隔を隔てて配置され、並進振動モードと捻れ振動モードのうち、制振対象物の固有振動数が低い方のいずれかの振動モードの固有振動数に同調させて設定された一対のＴＭＤと、制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードにおける一対のＴＭＤそれぞれの質量体の変位を抽出する変位量抽出手段と、一対のＴＭＤの質量体間に介設され、これら一対のＴＭＤを一体として制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードの固有振動数に同調させるために、変位量抽出手段で抽出された変位差に応じたバネ力を質量体間に伝達するバネ部材とを備え、前記変位量抽出手段は、前記一方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる一方の回転体と、該一方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記一方のＴＭＤの質量体に連結されて、該質量体の変位に追従して前記一方の回転体を回転させる一方の第１ケーブルと、前記他方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる他方の回転体と、該他方の回転体に対して巻回される方向が、前記一方の回転体に対する前記一方の第１ケーブルの巻回方向と逆方向になるように該他方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記他方のＴＭＤの質量体に連結されて、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが同方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体と逆方向に回転させ、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが互いに逆方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体と同一方向に回転させる他方の第１ケーブルとからなり、前記バネ部材は、前記一方の回転体と前記他方の回転体との間に設けられて、両端部が前記一方の回転体及び前記他方の回転体に対して互いに逆向きに巻回される第２ケーブルの途中に設けられ、第２ケーブルに作用する張力に応じてバネ力を変化させることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１〜図４は本発明の制振装置の一実施形態を示し、図１は制振対象物にＴＭＤを設置した状態を示す制振装置の正面図、図２はその平面図、図３はＴＭＤを詳細に示す拡大平面図、図４はＴＭＤの１つを拡大して示す側面図である。
【００１２】
即ち、本実施形態の制振装置１０は、並進振動と捻れ振動が励起される建物１１を制振対象物として、該建物１１の屋上階１１ａに１対の第１ＴＭＤ１２および第２ＴＭＤ１３が設置されることにより構成される。上記建物１１は図２に示すように平面形状が扁平な長方形となる一般的な高層ビルであり、該建物１１には特に顕著に現れる振動として並進振動と捻れ振動の２つの振動モードが存在する。並進振動は短辺方向（Ｘ）に平行移動される振動として特定される。つまり、建物１１の固有振動数は短辺方向（Ｘ）が長辺方向（Ｙ）より低く設定されて、風や地震による振動入力により短辺方向（Ｘ）が揺動され易いため、当該短辺方向（Ｘ）の並進振動が制振対象となる。また、上記建物１１は短辺方向（Ｘ）と長辺方向（Ｙ）の長さが異なることから振動入力により、上下方向の軸を中心とする上記捻れ振動が発生するが、この捻れ振動はＸ・Ｙの縦横比が大きくなるに従って顕著になるものである。
【００１３】
本実施形態は基本的には、質量体１５、弾性支承体１４および減衰部材からなるＴＭＤを備え、並進振動モードと捻れ振動モードの２つの振動モードが励起される建物１１を制振するための制振装置であって、建物１１に互いに間隔を隔てて配置され、並進振動モードと捻れ振動モードのうち、建物１１の固有振動数が低い方のいずれかの振動モードの固有振動数に同調させて設定された一対の第１および第２ＴＭＤ１２，１３と、建物１１の固有振動数が高い方の振動モードにおける一対のＴＭＤ１２，１３それぞれの質量体１５の変位を抽出する変位量抽出手段１７と、一対のＴＭＤ１２，１３の質量体１５間に介設され、これら一対のＴＭＤ１２，１３を一体として建物１１の固有振動数が高い方の振動モードの固有振動数に同調させるために、変位量抽出手段１７で抽出された変位差に応じたバネ力を質量体１５間に伝達するバネ部材１８とを備えて構成され、また必要に応じて変位量抽出手段１７には、質量体１５の変位を減少させてバネ部材１８に伝達するための倍力手段としての回転体１９が設けられる。
【００１４】
上記第１ＴＭＤ１２および第２ＴＭＤ１３は、それぞれ図１に示したように弾性支承体１４と、該弾性支承体１４に揺動自在に支持される質量体１５、並びに図示しない減衰部材とを備えて構成される。弾性支承体１４は図４に示すように小さな積層ゴム１４ａが鋼板１４ｂを介して複数積層された多段積層ゴムとして構成され、上記屋上階１１ａに基板１６を介して固定される。質量体１５は厚肉ｔとなる矩形平板状のコンクリートブロック体として形成され、制振しようとする上記建物１１の有効質量に見合った質量を備えるようになっている。
【００１５】
そして、上記矩形状の質量体１５はその四隅部分に配置される上記弾性支承体１４によって安定的に支持され、建物１１の揺動（振動）が弾性支承体１４と質量体１５、並びに減衰部材とで構成される振動系に入力されると、該質量体１５は建物１１の屋上階１１ａに対して相対的に揺動運動されるようになっており、該振動系の共振周波数を制振しようとする建物１１の各種振動モードの固有振動数に同調させることにより、その振動モードを制振することができる。また、上記質量体１５と建物１１との間には、該質量体１５の揺動を減衰するために上述したダンパーなどの図外の減衰部材が設けられる。
【００１６】
ここで、本実施形態では上記第１ＴＭＤ１２と上記第２ＴＭＤ１３とを、建物１１の並進振動の振動方向（Ｘ）に対して直角方向、つまり長辺方向（Ｙ）に所定距離Ｌを離隔して配置する。そして、これら第１，第２ＴＭＤ１２，１３の各質量体１５の質量を従来設定されていた質量の半分、つまり従来の質量体では必要最小限の質量として建物１１の有効質量の１％程度の質量に設定されるが、本実施形態では上記各質量体１５の質量が建物１１の有効質量の０．５％程度に設定される。
【００１７】
従って、上記第１，第２ＴＭＤ１２，１３の各質量体１５の全体的な質量和が建物１１の有効質量の１％程度となって、各質量体１５の共働で建物１１を制振するに必要な本来の質量を得ることができるようになっている。また、各質量体１５を弾性支持する上記弾性支承体１４も第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３で等条件で形成されたものが用いられる。
【００１８】
そして、上記第１，第２ＴＭＤ１２，１３双方の共振周波数を、上記建物１１の並進振動と捻れ振動の固有振動のうち低い方の振動数にそれぞれ同調させるようになっており、本実施形態では並進振動の固有振動数が捻れ振動の固有振動数より低くなっているものとし、上記第１，第２ＴＭＤ１２，１３の共振周波数は上記並進振動の固有振動数に同調される。従って、建物１１の短辺方向（Ｘ）の並進振動は、第１，第２ＴＭＤ１２，１３の共働により効果的に制振される。
【００１９】
一方、上記第１ＴＭＤ１２と上記第２ＴＭＤ１３には、並進振動の固有振動数より高い捻れ振動の発生時に各質量体１５の動きを相対変位差として抽出する変位量抽出手段１７を設け、該変位量抽出手段１７を介して双方の質量体１５を連結するとともに、この変位量抽出手段１７の途中にバネ部材１８を設け、固有振動数が高い方の振動モードで双方の質量体１５の相対変位移動に該バネ部材１８のバネ力変化を付加するようになっている。
【００２０】
上記変位量抽出手段１７は、図３，図４に示すように質量体１５のＸ方向の変位量を取り出す機構として構成され、該質量体１５の変位量が倍力手段としての回転体１９の回転量として取り出される。該回転体１９は基板１６の中央部に固定された支持台２０に回転自在に支持され、該回転体１９に巻回された第１ケーブル２１の両端部が質量体１５の変位取出し枠２２に固定され、該変位取出し枠２２のＸ方向移動によって回転体１９が回転されるようになっている。このとき、上記第１ケーブル２１が回転体１９に巻回される方向は、第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤとで同一方向となっており、それぞれの回転体１９は各質量体１５の等方向の移動に対して同一方向に回転されるようになっている。
【００２１】
上記変位取出し枠２２のＸ方向両端部２２ａ，２２ａは、質量体１５の下面にＹ方向を指向して固定される１対のレール２３，２３に第１リニアベアリング２４を介してＹ方向の相対移動自在に取り付けられるとともに、該変位取出し枠２２のＹ方向両側２２ｂ，２２ｂは上記支持台２０に第２リニアベアリング２５を介してＸ方向に移動自在に支持される。また、上記第１リニアベアリング２４と変位取出し枠２２との取り付け部分は第３リニアベアリング２６介して上下移動自在に取り付けられ、質量体１５の上下変位を吸収するようになっている。
【００２２】
従って、質量体１５のＸ方向の変位に対しては、第１リニアベアリング２４にレール２３が係止されて両者が一体となって変位取出し枠２２を該質量体１５と同一方向に移動して、上記回転体１９を回転する。一方、質量体１５のＹ方向の変位に対しては、変位取出し枠２２は両側の第２リニアベアリング２５に移動規制された状態で、レール２３が第１リニアベアリング２４に対して相対移動するため、変位取出し枠２２はＸ方向およびＹ方向に連れ移動されるのが阻止されて、上記回転体１９は回転されることなく停止状態となる。
【００２３】
上記第１，第２ＴＭＤ１２，１３の各回転体１９にはそれぞれ大径部１９ａと小径部１９ｂとが形成されて、該回転体１９が倍力手段として機能するようになっており、上記第１ケーブル２１が大径部１９ａに巻回されるとともに、各小径部１９ｂは第２ケーブル２７の両端部が巻回されることによって連結される。このとき、各回転体１９の大径部１９ａどうしおよび小径部１９ｂどうしはそれぞれ同径に形成される。そして、上記第２ケーブル２７の両端部は対向する小径部１９ｂに相互に逆巻きとして巻回され、各回転体１９が同一方向かつ同一回転角で回転された場合に、一方の小径部１９ｂで繰り出されると同時に、この繰り出し量が他方の小径部１９ｂで巻き取られるようになっている。
【００２４】
従って、質量体１５のＸ方向の移動成分によって第１ケーブル２１を介して回転体１９が回転され、そして、この回転によって第２ケーブル２７が該回転体１９に巻き取られる際に、これら第１ケーブル２１と第２ケーブル２７の巻回部分の径差により両ケーブル２１，２７間にてこ比が生ずる。このため、第１ケーブル２１に入力された質量体１５の変位量および変位力（引張り力）は、変位量を小さくかつ変位力（引張り力）を大きくして第２ケーブル２７に出力することができる。
【００２５】
上記第２ケーブル２７の中間部分には上記バネ部材１８が取り付けられ、第１ＴＭＤ１２および第２ＴＭＤ１３の回転体１９の回転量に相対差が生じた場合に、該バネ部材１８のバネ力変化を第２ケーブル２７に付加するようになっている。本実施形態では上記バネ部材１８は圧縮コイルバネによって構成され、初期状態で該バネ部材１８にプレテンションが付加されるようになっており、上記第２ケーブル２７が常時緊張状態に保持される。ところで、本実施形態では初期状態で上記バネ部材１８にプレテンションが付加されたことにより、このプレテンションが変位量抽出手段１７を介して静止状態にある各質量体１５に作用することになるが、このプレテンションが付加された状態で上記第１，第２ＴＭＤ１２，１３の共振周波数が並進振動の固有振動数に同調設定されることになる。
【００２６】
以上の構成により本実施形態の制振装置１０の作用を以下述べると、風や地震による振動外力が建物１１に入力されて短辺方向（Ｘ）の並進振動や捻れ振動が発生した場合、これら２つの振動モードが第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３とによって制振されることになるが、以下各振動モードに応じた制振機能を説明する。
【００２７】
（１）並進振動
建物１１がＸ方向に平行移動されることにより、第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３の各質量体１５はそれぞれ建物１１の有効質量の０．５％に設定されて同一重量となっているため、各質量体１５は同位相をもって往復移動する。すると、それぞれの質量体１５の移動は変位量抽出手段１７の変位取出し枠２２を介してそれぞれの回転体１９を同一方向に同一回転量をもって回転する。このため、各回転体１９の小径部１９ｂに両端部が逆巻きされた第２ケーブル２７は、一方の回転体１９の小径部１９ｂから繰り出されるとともに、この繰り出し量が他方の回転体１９の小径部１９ｂに巻き取られることになり、バネ部材１８にはこれの変形力が作用しない。
従って、第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３の各質量体１５は上記バネ部材１８のばね変化力が作用することなく、初期設定された振動数、つまり上記並進振動に同調される振動数をもって揺動し、かつ、そのときの揺動質量は第１，第２ＴＭＤ１２，１３の各質量体１５の全体的な質量和となるため、必要とする質量、つまり建物１１の有効質量の１％程度の質量を確保して、該並進振動を効果的に制振ことができる。
【００２８】
（２）捻れ振動
建物１１が捻れ変形されることにより第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３の各質量体１５は建物１１に対して逆位相をもって往復移動する。すると、それぞれの質量体１５の移動は変位量抽出手段１７の変位取出し枠２２を介してそれぞれの回転体１９を逆方向に回転するため、第２ケーブル２７の両端部は各回転体１９の小径部１９ｂに同期して巻き取られ、または同期して繰り出される。このため、バネ部材１８には第２ケーブル２７が同期して巻き取られることにより引張り力が作用し、また第２ケーブル２７が同期して繰り出されることにより引張り解除力が作用することになり、つまりは該バネ部材１８が伸縮変形されて、そのときに増減されるバネ力変化が第２ケーブル２７に入力される。すると、そのときのバネ力変化は回転体１９および変位量抽出手段１７を介して各質量体１５に作用し、このバネ部材１８の付加により第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３とを一体とした共振振動数を高めて、固有振動数が高い捻れ振動に同調させることができる。勿論、上記バネ部材１８のバネ定数は捻れ振動の固有振動数に同調するように予め設定されていることはいうまでもない。そして、この場合にあっても両ＴＭＤ１２，１３の逆位相をもって移動される質量体１５は、捻れ振動に対してもそれぞれの質量和が作用するため、建物１１の捻れ振動を制振するに十分な質量、つまり建物１１の有効質量の１％程度を確保することができる。
【００２９】
従って、本実施形態の制振装置１０は（１）に述べたように、第１ＴＭＤ１２および第２ＴＭＤ１３の各質量体１５がバネ部材１８のバネ力変化が作用することなく同位相をもって揺動することにより、建物１１の短辺方向（Ｘ）の並進振動を効果的に制振することができるとともに、（２）に述べたように各質量体１５がバネ部材１８のバネ力変化が作用する状態で逆位相をもって揺動することにより、建物１１の捻れ振動を効果的に制振することができる。
【００３０】
また、実際には入力振動により建物１１は並進振動と捻れ振動が共存して現れるが、それぞれの振動モードの振動成分をもって第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３を作動することができるため、各振動モードが共存した場合にもそれぞれを効果的に制振できることになる。また、このように並進振動と捻れ振動が共存した場合に、各質量体１５は同一方向に移動する場合にもそれぞれに位相差が生ずるため、この位相差によってバネ部材１８にバネ力変化が発生して並進振動と捻れ振動の両振動モードを制振することができる。
【００３１】
更に、上記バネ部材１８にはプレテンションが付加されるため第２ケーブル２７は常時緊張状態にあり、捻れ振動の制振時に質量体１５に作用するバネ力変化の応答性を向上して制振性能の向上を図ることができる。
【００３２】
そして、このように並進振動と捻れ振動の２つの振動モードを第１，第２の２つのＴＭＤ１２，１３によって制振できるようになっているが、各ＴＭＤ１２，１３の質量体１５は各振動モードを制振するに必要な質量の半分とし、その半分の質量体１５を共働させることにより目的の質量、つまり建物１１の有効質量の１％程度を確保するようになっている。このため、２つのＴＭＤ１２，１３を設けたにもかかわらず、それらの質量体１５の全体的な質量和は従来設けられる１つのＴＭＤの質量体と同等となり、２つのＴＭＤ１２，１３を建物１１に設置した場合の軽量化を達成することができる。従って、大地震などの大振幅振動の入力時に質量体１５の移動をストッパーやブレーキで規制した場合にも、建物１１の屋上部分に付加される荷重の増大を最小限に抑制することができるため、建物１１の揺動量が増加されるのを抑制することができる。
【００３３】
また、本実施形態では回転体１９に第１ケーブル２１を巻回する大径部分１９ａと、第２ケーブル２７を巻回する小径部分１９ｂを設けたので、これら大径部分１９ａと小径部分１９ｂとの間にてこ比を発生させることができる。従って、第１ケーブル２１に入力された質量体１５の変位量および変位力（引張り力）は、変位量を小さくかつ変位力（引張り力）を大きくして第２ケーブル２７に出力することができるため、バネ部材１８はその変形量を少なくできるためバネ部材１８をより小型化することができる。また、このことは上記てこ比（径比）を適宜設定しておくことにより、建物１１の大きな揺動ストロークにも十分に対応させることができる。
【００３４】
図５は他の実施形態を示し、上記実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べる。即ち、図５は上記図３に対応した拡大平面図で、この実施形態では上記実施形態とは逆に建物１１に発生する並進振動の固有振動数が捻れ振動の固有振動数より高い場合を示し、バネ部材１８のバネ力変化が付加されない状態にある第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３の固有振動数を捻れ振動に同調させるとともに、並進振動にはバネ部材１８のバネ力変化を質量体１５の移動時に作用させるようになっている。
【００３５】
従って、この実施形態では第１，第２，第３リニアベアリング２４，２５，２６で支持された変位取出し枠２２を備えた変位量抽出手段１７と、第１ケーブル２１を巻回する大径部分１９ａおよび第２ケーブル２７を巻回する小径部分１９ｂを備えた回転体１９と、第２ケーブル２７の中間に設けたバネ部材１８とを設けた構成は上記実施形態と同様であるが、第１ケーブル２１が大径部１９ａに巻回される方向は第１ＴＭＤ１２と第２ＴＭＤ１３とで逆にした点が上記実施形態と異なる。
【００３６】
即ち、この実施形態では第１ケーブル２１の大径部１９ａへの巻回方向が逆となることにより、並進振動によって各質量体１５が同位相をもって移動した際に、第２ケーブル２７の両端部は各回転体１９の小径部１９ｂに同期して巻き取りまたは繰り出しされて、バネ部材１８のバネ力変化が質量体１５に作用する。一方、捻れ振動により各質量体１５が逆位相をもって移動した際に、第２ケーブル２７の一端部は一方の回転体１９の小径部１９ｂから繰り出されると同時に、他端部は他方の回転体１９の小径部１９ｂに巻き取られて、質量体１５にはバネ力変化が作用しないようになっている。
【００３７】
従って、第１，第２の２つのＴＭＤ１２，１３は、質量体１５にバネ部材１８のバネ力変化が作用しない状態で捻れ振動に同調してこれを制振する一方、該バネ部材１８のバネ力変化が作用する状態で並進振動に同調してこれを制振することができる。この場合にあっても各質量体１５の質量を従来のものに比較して半分として、上記２つのＴＭＤ１２，１３の質量体１５の全体的な質量和を軽量化することができるため、上記実施形態と同様の機能を発揮することができる。勿論、この実施形態にあっても回転体１９に上記大径部１９ａと小径部１９ｂを設けたことにより、第１ケーブル２１と第２ケーブル２７との間にてこ比を発生させることができる。
【００３８】
ところで、上記各実施形態では変位量抽出手段１７としては、リニアベアリング２４，２５，２６で支持された変位取出し枠２２を設け、これの移動を第１ケーブル２１を介して回転体１９に取り出すようにしたが、その構造は実施例のものに限ることなく質量体１５の移動を取り出すことできる限りにおいて自由に構成することができる。また、本発明の制振装置１０が適用される制振対象物としては、上記各実施形態で述べた建物１１のみに限ることなく、精密機器およびその他の振動を嫌う設備や装置、物品を対象としてもよいことは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の制振装置にあっては、並進振動モードと捻れ振動モードが励起される制振対象物に設けた１対のＴＭＤを固有振動数が低い方の振動モードに同調させたので、各ＴＭＤによって当該振動モードを制振することができる。また、固有振動数が高い方の振動モードに対しては、変位量抽出手段を用いて抽出した質量体の変位差に応じたバネ力を質量体間に伝達するバネ部材によって一対のＴＭＤを一体として作用させて、この振動モードを制振することができる。そして、いずれの振動モードにあっても１対のＴＭＤの共働で制振されるため各ＴＭＤの質量体の質量を半分にでき、ひいては１対のＴＭＤの質量体の全体的な質量和を半分として大幅な軽量化を達成することができる。
【００４０】
また、変位量抽出手段を、一方のＴＭＤの質量体に対応して制振対象物に回転自在に設けられる一方の回転体と、該一方の回転体に巻回されるとともに、両端部が一方のＴＭＤの質量体に連結される一方の第１ケーブルと、他方のＴＭＤの質量体に対応して制振対象物に回転自在に設けられる他方の回転体と、該他方の回転体に一方の第１ケーブルの巻回方向と同一方向又は逆方向になるように巻回されるとともに、両端部が他方のＴＭＤの質量体に連結される他方の第１ケーブルとによって構成し、さらに、一方の回転体と他方の回転体との間に第２ケーブルを設けて、第２ケーブルの両端部を一方の回転体及び他方の回転体に互いに逆向きに巻回し、第２ケーブルの途中にバネ部材を設けたので、固有振動数が高い方の振動モードに対しては、変位量抽出手段の一方の回転体、一方の第１ケーブル、他方の回転体、及び他方の第１ケーブルを介して抽出した両質量体の変位差を、一方の回転体と他方の回転体との間の第２ケーブルに入力させてその変位差に応じてバネ部材を伸縮変形させ、そのバネ力の変化を第２ケーブル、一方の回転体、他方の回転体、一方の第１ケーブル、及び他方の第１ケーブルを介して両質量体に伝達させ、一対のＴＭＤを一体として作用させて、この振動モードを制振することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の制振装置の一実施形態を示すＴＭＤの設置状態の正面図である。
【図２】本発明の制振装置の一実施形態を示すＴＭＤの設置状態の平面図である。
【図３】本発明の制振装置の一実施形態を示すＴＭＤの拡大平面図である。
【図４】本発明の制振装置の一実施形態を示すＴＭＤの拡大側面図である。
【図５】本発明の制振装置の他の実施形態を示す拡大平面図である。
【符号の説明】
１０制振装置
１１建物
１２第１ＴＭＤ
１３第２ＴＭＤ
１４弾性支承体
１５質量体
１７変位抽出手段
１８バネ部材
１９回転体
２７第２ケーブル

Claims

質量体、弾性支承体および減衰部材からなるＴＭＤを備え、並進振動モードと捻れ振動モードの２つの振動モードが励起される制振対象物を制振するための制振装置であって、
前記制振対象物に互いに間隔を隔てて配置され、並進振動モードと捻れ振動モードのうち、制振対象物の固有振動数が低い方のいずれかの振動モードの固有振動数に同調させて設定された一対のＴＭＤと、
制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードにおける一対のＴＭＤそれぞれの質量体の変位を抽出する変位量抽出手段と、
一対のＴＭＤの質量体間に介設され、これら一対のＴＭＤを一体として制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードの固有振動数に同調させるために、変位量抽出手段で抽出された変位差に応じたバネ力を質量体間に伝達するバネ部材とを備え、
前記変位量抽出手段は、前記一方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる一方の回転体と、該一方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記一方のＴＭＤの質量体に連結されて、該質量体の変位に追従して前記一方の回転体を回転させる一方の第１ケーブルと、
前記他方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる他方の回転体と、該他方の回転体に対して巻回される方向が、前記一方の回転体に対する前記一方の第１ケーブルの巻回方向と同一方向になるように該他方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記他方のＴＭＤの質量体に連結されて、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが同方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体と同一方向に回転させ、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが互いに逆方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体とは逆方向に回転させる他方の第１ケーブルとからなり、
前記バネ部材は、前記一方の回転体と前記他方の回転体との間に設けられて、両端部が前記一方の回転体及び前記他方の回転体に対して互いに逆向きに巻回される第２ケーブルの途中に設けられ、第２ケーブルに作用する張力に応じてバネ力を変化させることを特徴とする制振装置。
質量体、弾性支承体および減衰部材からなるＴＭＤを備え、並進振動モードと捻れ振動モードの２つの振動モードが励起される制振対象物を制振するための制振装置であって、
前記制振対象物に互いに間隔を隔てて配置され、並進振動モードと捻れ振動モードのうち、制振対象物の固有振動数が低い方のいずれかの振動モードの固有振動数に同調させて設定された一対のＴＭＤと、
制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードにおける一対のＴＭＤそれぞれの質量体の変位を抽出する変位量抽出手段と、
一対のＴＭＤの質量体間に介設され、これら一対のＴＭＤを一体として制振対象物の固有振動数が高い方の振動モードの固有振動数に同調させるために、変位量抽出手段で抽出された変位差に応じたバネ力を質量体間に伝達するバネ部材とを備え、
前記変位量抽出手段は、前記一方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる一方の回転体と、該一方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記一方のＴＭＤの質量体に連結されて、該質量体の変位に追従して前記一方の回転体を回転させる一方の第１ケーブルと、
前記他方のＴＭＤの質量体に対応して前記制振対象物に回転自在に設けられる他方の回転体と、該他方の回転体に対して巻回される方向が、前記一方の回転体に対する前記一方の第１ケーブルの巻回方向と逆方向になるように該他方の回転体に巻回されるとともに、両端部が前記他方のＴＭＤの質量体に連結されて、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが同方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体と逆方向に回転させ、前記一方のＴＭＤの質量体と前記他方のＴＭＤの質量体とが互いに逆方向に変位したときには、前記他方の回転体を前記一方の回転体と同一方向に回転させる他方の第１ケーブルとからなり、
前記バネ部材は、前記一方の回転体と前記他方の回転体との間に設けられて、両端部が前記一方の回転体及び前記他方の回転体に対して互いに逆向きに巻回される第２ケーブルの途中に設けられ、第２ケーブルに作用する張力に応じてバネ力を変化させることを特徴とする制振装置。