JP4170872B2

JP4170872B2 - 建物の周波数調整制振装置

Info

Publication number: JP4170872B2
Application number: JP2003340502A
Authority: JP
Inventors: 康宏大竹
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: JP2005105675A

Description

この発明は、建物に設置され建物に伝搬する交通振動等を吸収する建物の周波数調整制振装置に関する。

従来、ＴＭＤと略称される建物の周波数調整制振装置が用いられている。この種の周波数調整制振装置は、装置が持つ固有振動数を建物の固有振動数に合わせることによって、建物に伝搬する交通振動等を吸収する制振機能を有する装置である。ところで、建物の固有振動数は個々にばらつきがあるため、周波数調整制振装置を設置する建物ごとに、周波数調整制振装置の固有振動数を調整する必要がある。
図１０は、この種の建物の周波数調整制振装置の従来例の概略を示す平面図である。この周波数調整制振装置３１は、方形枠状の基台３２の対向する一対の枠辺３２ａ，３２ａ間に、他の枠辺３２ｂと平行に一対の板ばね３３，３３を掛け渡し、これら板ばね３３で重り部材３４を水平移動可能に支持したものである。この周波数調整制振装置３１の重り部材３４に枠辺３２ａと平行な方向の振動が加わると、板ばね３３がその振動を吸収して、建物の制振に寄与する。この周波数調整制振装置３１の場合、装置が設置される建物の固有振動数に周波数調整制振装置３１の固有振動数を合わせる調整方法として、周波数調整制振装置３１の設置現場において、図１１のように板ばね３３と基台３２との間に付加ばね３５を付加したり、図１２のように固有振動数が合うように重り部材３４を増減することが行われていた。

しかし、図１１のように周波数調整制振装置３１に付加ばね材を付加して固有振動数を調整する調整方法では、装置の設置現場において、調整後に不要な付加ばね３５が発生してしまい、不経済である。また、図１２のように重り部材３４を増減する調整方法の場合も、現場に不要な重り部材３４が発生してしまい不経済であるばかりか、重量物である重り部材３４の増減作業は容易ではなく、現場での調整作業としては不向きなものとなる。

この発明の目的は、現場での固有振動数の調整時に、不要な重り部材やばね部材を発生させることなく、その調整作業を容易に行うことのできる建物の周波数調整制振装置を提供することである。

この発明の建物の周波数調整制振装置は、基台と、この基台に主支持ばねを介して水平移動自在に支持された重り部材と、複数枚のゴム状弾性部材を積層してなり上記重り部材と基台との間に介在して上記重り部材の水平移動を規制する積層ゴムとを備えたものである。
この構成によると、積層ゴムを付加ばねとして用いるため、そのゴム状弾性部材の積層枚数あるいは実質作用枚数を変えることで、ばね定数の調整が行える。そのため、現場での固有振動数の調整に、不要な重り部材やばね部材を発生させることなく、その調整作業を容易に行うことができる。

上記ゴム状弾性部材は、ゴム材の他にアスファルト等の粘弾性体を用いても良い。粘弾性体を用いると、付加ばねとしての作用の他に、付加減衰機能を兼ねることができる。

この発明において、各層のゴム状弾性部材の間に介在する複数枚の層間介在板と、任意枚数の上記層間介在板を相互に固定する層間結合機構とを設けている。
この構成の場合、任意枚数の層間介在板を層間結合機構で相互に固定することで、その固定された層間介在板の間のゴム状弾性部材は弾性機能が作用せず、積層ゴムの作用する実質枚数が変わる。これにより、ばね定数を可変設定でき、固有振動数の調整作業をより容易に行うことができる。

この発明において、上記重り部材および上記基台にそれぞれ設けられて上記積層ゴムを積層方向に挟む重り側受け部および基台側受け部を設け、上記層間結合機構が、上記重り側受け部、基台側受け部、および各層間介在板に互いに整合して設けられたねじ孔と、これらのねじ孔に螺合する調整ボルトとでなるものとしている。
この構成の場合、調整ボルトを何枚の層間介在板に渡って螺合させるかによって、積層ゴムの作用する実質枚数が変わる。そのため、固有振動数の調整をより一層容易に行うことができる。また調整ボルトを、重り側受け部から基台側受け部に渡って螺合させると、重り部材を揺れないように固定できるため、建物に据えつけるまでの運搬や取扱が行い易い。

この発明の建物の周波数調整制振装置は、基台と、この基台に主支持ばねを介して水平移動自在に支持された重り部材と、複数枚のゴム状弾性部材を積層してなり上記重り部材と基台との間に介在して上記重り部材の水平移動を規制する積層ゴムとを備え、各層のゴム状弾性部材の間に介在する複数枚の層間介在板と、任意枚数の上記層間介在板を相互に固定する層間結合機構とを設け、上記重り部材および上記基台にそれぞれ設けられて上記積層ゴムを積層方向に挟む重り側受け部および基台側受け部を設け、上記層間結合機構が、上記重り側受け部、基台側受け部、および各層間介在板に互いに整合して設けられたねじ孔と、これらのねじ孔に螺合する調整ボルトとでなるため、現場での固有振動数の調整に不要な重り部材やばね部材を発生させることなく、その調整作業を容易に行うことができる。

この発明の第１の実施形態を図１〜図６と共に説明する。この建物の周波数調整制振装置Ａは、図１（Ａ）〜（Ｃ）に平面図、正面図および断面図で示すように、基台２に主支持ばね１を介して重り部材４を水平移動自在に支持し、積層ゴム式付加ばね機構３を設けたものである。重り部材４は矩形状とされ、矩形枠状とされた基台２内に配置されている。主支持ばね１は板ばねからなり、基台２の一対の対向する枠辺２ｂ，２ｂ間に２枚が平行に掛け渡され、重り部材４の両側面にボルト５１によって固定されている。板ばねからなる主支持ばね１の両端は、アングル材等からなる固定具５２により、基台２の枠辺２ｂ上に固定されている。基台２の一対の枠辺２ａ，２ａは例えば山形鋼からなり、基台２の他の一対の枠辺２ｂ，２ｂは例えばＨ形鋼からなる。積層ゴム式付加ばね機構３は、重り部材４と基台２の枠辺２ａ，２ａとの間にそれぞれ介在して複数個（ここでは４個）設けられている。なお、積層ゴム式付加ばね機構３を省略した状態の周波数調整制振装置Ａの斜視図を図２に示す。

図１において、各積層ゴム式付加ばね機構３は、上記枠辺２ａに設けられた断面Ｌ字状の基台側受け部５と、この基台側受け部５に対向して重り部材４の側面に設けられた断面Ｌ字状の重り側受け部６と、これら両受け部５，６で挟まれる積層ゴム７と、層間結合機構８とで構成される。
基台側受け部５は、その一片５ａを基台２の枠辺２ａにボルト等で固定して、他片５ｂが基台２の他の枠辺２ｂに対向する姿勢となるようにしている。重り側受け部６は、その一片６ａを重り部材４の側面にボルト等で固定して、他片６ｂが基台２の枠片２ｂ（つまり基台側受け部５の他片５ｂ）に対向する姿勢となるようにしている。

図３（Ａ）に拡大して示すように、積層ゴム７は、ゴムあるいはアスファルト等の粘弾性体からなる複数枚のゴム状弾性部材９が一方向に積層されたものである。各層のゴム状弾性部材９の間には鋼板などからなる複数枚の層間介在板１０が介在させてあり、ゴム状弾性部材９は層間介在板１０に接着固定されている。ゴム状弾性部材９は、図３（Ｂ）に断面図で示すように、層間介在板１０の両側辺に縦長に偏らせて配置されている。この積層ゴム７が、そのゴム状弾性部材９の積層方向を基台枠辺２ｂに対向する方向に向けて、基台側受け部５の他片５ｂと重り側受け部６の他片６ｂとで挟まれる位置に配置される。積層ゴム７における積層方向の一端のゴム状弾性部材９は基台側受け部５の他片５ｂに接着固定され、積層ゴム７における積層方向の他端のゴム状弾性部材９は重り側受け部６の他片６ｂに接着固定されている。すなわち、積層ゴム７は、基台側受け部５の他片５ｂと重り側受け部６の他片６ｂとで挟まれて、両受け部５，６に接着固定されている。この積層ゴム７により、重り部材４の水平移動が規制される。なお、ゴム状弾性部材９の積層方向は、例えば、重り部材４の水平移動自在な方向と直交する方向とされる。

層間結合機構８は、上記積層ゴム７における層間介在板１０のうち任意枚数の層間介在板１０を相互に固定する機構であり、基台側受け部５の他片５ｂ、重り側受け部６の他片６ｂ、および各層間介在板１０に互いに整合して設けられたねじ孔１１，１２，１３と、これらのねじ孔１１〜１３に螺合する調整ボルト１４とで構成される。

このように構成された周波数調整制振装置Ａは、例えば図５に示すように、鉄道軌道１６や道路１７の近隣地に設置された建物１８に設置され、鉄道軌道１６や道路１７で電車や自動車の通過に伴い発生して建物１８に伝搬する交通振動を吸収低減する役割を担う。建物１８における周波数調整制振装置Ａの好適な設置場所は、例えば図６に示すように、伝搬する振動の影響を大きく受ける屋根裏部屋１８ａ等の建物上部である。
図７は、屋根裏部屋に上記周波数調整制振装置Ａを設置した設置構造の一例を示す。この例では、屋根裏部屋の床１９を、合板１９ａと根太１９ｂで構成し、この床上に上記周波数調整制振装置Ａを設置している。その設置においては、基台枠辺２ａに設けられた取付孔１５（図１）を利用して、床１９にねじ止め等により固定する。

次に、上記構成の周波数調整制振装置Ａを現場の建物１８に設置した後での固有振動数調整作業について説明する。周波数調整制振装置Ａの各積層ゴム式付加ばね機構３における各層の層間介在板１０は現場に搬入されて設置されるまで、層間結合機構８によって図３（Ａ）のように相互に固定されている。すなわち調整ボルト１４を、重り側受け部６、全層間介在板１０、および基台側受け部５のねじ孔１１〜１３に螺合させることにより、全層間介在板１０が相互に固定されると共に、重り部材６に対して重り部材４も固定される。これにより、現場への搬送・搬入途中に基台２に対して重り部材４が移動しないので、装置の故障などを回避して安全に搬送・搬入できる。

設置現場では、設置完了後、上記固定状態から、調整ボルト１４を抜出し側に回して、基台側受け部５および一部の層間介在板１０のねじ孔１１，１３への螺合を解除することで、図３（Ｃ）のように一部の層間介在板１０を移動自在とする。このように移動自在とする層間介在板１０の枚数を変更することにより、積層ゴム式付加ばね機構３における積層ゴム７のばね定数を調整できる。これにより、周波数調整制振装置Ａの固有振動数を微調整して建物１８の固有振動数に合わせることができ、重り部材４および主支持ばね１により構成される周波数調整制振装置Ａの制振効果を高めることができる。

このように、この建物の周波数調整制振装置Ａでは、基台２に水平移動自在に重り部材４を支持させ、この重り部材４と基台２との間に、ゴム状弾性部材９が積層された積層ゴム７を介在させて重り部材４の水平移動を規制するようにしているので、現場での固有振動数の調整に不要な重り部材やばね部材を発生させることなく、その調整作業を容易に行うことができる。とくに、各層のゴム状弾性部材９の間に介在する複数枚の層間介在板１０と、任意枚数の層間介在板１０を相互に固定する層間結合機構８とを設けているので、固有振動数の調整作業をより一層容易に行うことができる。

また、上記重り部材４および基台２にそれぞれ設けられて上記積層ゴム７を積層方向に挟む重り側受け部６および基台側受け部５を設け、上記層間結合機構８を、上記重り側受け部６、基台側受け部５、および各層間介在板１０に互いに整合して設けられたねじ孔１１〜１３と、これらのねじ孔に螺合する調整ボルト１４とで構成しているので、層間結合機構８を簡単な構造にできると共に、固有振動数の調整を容易に行うことができ、また上記のように運搬時等の取扱が容易になる。

なお、図３では、積層ゴム７における各層のゴム状弾性部材９の層厚や面積をほぼ同一としたが、このほか図４に示すように各層のゴム状弾性部材９の層厚を積層方向に向けて徐々に変化させたり、面積を変化させても良い。このように構成することで、上記調整において、積層ゴム７のばね定数変更をより自由に行うことができる。また、積層ゴム７におけるゴム状弾性部材９の材質として高減衰ゴムを使用した場合、積層ゴム７が伝搬してくる交通振動に対する減衰機構としての役割の一部を担うことになり、より制振効果が向上する。

また、図６，図７では、上記構成の周波数調整制振装置を建物１８の屋根裏部屋１８ａに設置した例を示したが、天井裏に設置したり屋上に設置しても良い。天井裏に設置する場合、例えば図８のように、隣接する天井梁２０，２０間に山形鋼や溝形鋼からなる架台２１を架け渡し、この架台２１の上に周波数調整制振装置Ａを設置することで、容易に設置できる。また、屋上に設置する場合、例えば図９のように、陸屋根２２の上に直接周波数調整制振装置Ａを設置し、その周波数調整制振装置Ａの上をカバー２３で覆うことで、周波数調整制振装置Ａが風雨に曝されるのを確実に防止することができる。

（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる周波数調整制振装置の平面図、（Ｂ）は同装置の正面図、（Ｃ）は同装置の断面図である。同周波数調整制振装置における積層ばね省略状態を示す斜視図である。（Ａ）は同周波数調整制振装置における積層ゴム式付加ばね機構を示す拡大平面図、（Ｂ）は積層ゴムの断面図、（Ｃ）は積層ゴム式付加ばね機構のばね定数調整状態を示す平面図である。積層ゴム式付加ばね機構の変形例を示す拡大平面図である。周波数調整制振装置が設置される建物の近隣環境を示す説明図である。周波数調整制振装置を建物の屋根裏部屋に設置した例を示す説明図である。屋根裏部屋への周波数調整制振装置の設置構造の一例を示す断面図である。天井裏への周波数調整制振装置の設置構造の一例を示す断面図である。屋上への周波数調整制振装置の設置構造の一例を示す断面図である。従来例の概略構成を示す平面図である。同従来例に対する固有振動数調整方法の一例を示す説明図である。同従来例に対する固有振動数調整方法の他の例を示す説明図である。

符号の説明

Ａ…建物の周波数調整制振装置
１…主支持ばね
２…基台
４…重り部材
５…基台側受け部
６…重り側受け部
７…積層ゴム
８…層間結合機構
９…ゴム状弾性部材
１０…層間介在板
１１〜１３…ねじ孔
１４…調整ボルト

Claims

基台と、この基台に主支持ばねを介して水平移動自在に支持された重り部材と、複数枚のゴム状弾性部材を積層してなり上記重り部材と基台との間に介在して上記重り部材の水平移動を規制する積層ゴムとを備え、各層のゴム状弾性部材の間に介在する複数枚の層間介在板と、任意枚数の上記層間介在板を相互に固定する層間結合機構とを設け、上記重り部材および上記基台にそれぞれ設けられて上記積層ゴムを積層方向に挟む重り側受け部および基台側受け部を設け、上記層間結合機構が、上記重り側受け部、基台側受け部、および各層間介在板に互いに整合して設けられたねじ孔と、これらのねじ孔に螺合する調整ボルトとでなる建物の周波数調整制振装置。
請求項１において、上記ゴム状弾性部材が粘弾性体である建物の周波数調整制振装置。