JP4971759B2 - マスダンパー及びそれを用いた梁の制振構造 - Google Patents

Description

本発明は、マスダンパー及びそれを用いた梁の制振構造に関する。

建物の高所に設置され、交通振動等の建物の水平振動をマスのパッシブな水平振動により制振するようになされたチューンドマスダンパーは、従来より提供されている。
特開２００５−２８２８１５号公報

ところで、住宅等において、キャンチバルコニーの出を大きくしたり、キャンチルームを設定したり、床スパンを長大化するような場合、鉛直方向の振動を制振する技術が必要になるが、これまで、鉛直方向の振動をマスのパッシブな振動により制振するようになされた実用的なマスダンパーは、提供されていない。

本発明は、上記のような問題点に鑑み、鉛直方向の振動をマスのパッシブな振動により効果的に制振することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができるマスダンパー等を提供することを課題とする。

上記の課題は、板面を水平にした板バネの一方の側が制振対象物の側に固定されると共に、該板バネのもう一方の側に制振用マスが取り付けられ、制振対象物が鉛直方向に振動すると、制振用マスが鉛直方向にパッシブに振動して、制振対象物の前記鉛直振動が制振されるようになされていることを特徴とするマスダンパーによって解決される（第１発明）。

このマスダンパーでは、このように、制振対象物の鉛直方向の振動をマスのパッシブな振動により効果的に制振することができる。しかも、板面を水平にした板バネと制振用マスとでそれを実現するものであるから、簡素な構造での実現が可能である。加えて、板バネの板面は水平であるので、制振用マスが水平方向に振動することはなく、鉛直方向の振動のみを制振することができて、水平振動時に無用な振動障害等の弊害を生じさせることもない。

また、上記の課題は、板面を水平にした第１板バネの一方の側が制振対象物の側に固定されると共に、該第１板バネのもう一方の側に第１制振用マスが取り付けられ、板面を水平にした第２板バネの一方の側が第１制振用マスに固定されると共に、該第２板バネのもう一方の側に第２制振用マスが取り付けられ、制振対象物が鉛直方向に振動すると、第１，第２の制振用マスが鉛直方向にパッシブに振動して、制振対象物の前記鉛直振動が制振されるようになされていることを特徴とするマスダンパーによっても解決される（第２発明）。

このマスダンパーにおいても、第１発明のマスダンパーと同様に、制振対象物の鉛直方向の振動を第１，第２のマスのパッシブな振動により効果的に制振することができる。特に、制振対象物の鉛直方向の振動の振動数に幅があるような場合であっても、それらの鉛直振動を、第１、第２の制振用マスによって効果的に制振することができる。しかも、板面を水平にした第１，第２の板バネと、第１，第２の制振用マスとでそれを実現するものであるから、簡素な構造での実現が可能であり、加えて、第１，第２の板バネの板面は水平であるので、第１，第２の制振用マスが水平方向に振動することはなく、鉛直方向の振動のみを制振することができて、水平振動時に無用な振動障害等の弊害を生じさせることもない。

第２発明において、第２制振用マスは、第１板バネの前記一方の側と第１制振用マスとの間のスペースを利用して配置されているとよい（第３発明）。この場合は、第１板バネの前記一方の側と第１制振用マスとの間に必然的に生じるスペースを第２制振用マスの配置スペースとして利用していることで、マスダンパーをコンパクトに構成することができる。
制振対象物が、対のフランジとこれらフランジをつなぐウェブとを備えた形鋼梁からなる場合は、第１乃至第３発明のいずれか一に記載のマスダンパーが、該梁の対のフランジとウェブで囲まれた内部に設置されているとよい（第４発明）。この構造によれば、対のフランジとウェブで囲まれたデッドスペースを有効利用して、マスダンパーを梁外に張り出させることなく、あるいは、張り出しを小さく抑えて設置することができて、他との取り合い関係を良好なものにすることができる。なお、梁は、Ｈ形鋼であってもよいし、溝形鋼であってもよく、要は、対のフランジとこれらフランジをつなぐウェブを備えたものからなっていればよい。

本発明のマスダンパーは、以上のとおりのものであるから、鉛直方向の振動をマスのパッシブな振動により効果的に制振することができ、しかも、それを簡素な構造で実現することができる。また、制振用マスの振動水平振動時に無用な振動障害等の弊害を板バネで防いで簡素な構造で水平振動時の無用な振動障害等の弊害の発生を防ぐことができる。

次に、本発明の実施最良形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す第１実施形態のマスダンパー１は、キャンチバルコニーのキャンチ梁や、スパンを長大化した床梁などの鉛直方向の振動を制振するもので、梁２は、上下のフランジ２ａ，２ａとこれらフランジをつなぐウェブ２ｂを備えたＨ形鋼からなっており、マスダンパー１は、梁２の上下のフランジ２ａ，２ａ間のウェブ２ｂで仕切られた一方の側の空間スペース３ともう一方の側の空間スペース３のそれぞれに設置されている。

該マスダンパー１は、ウェブ２ｂで仕切られた上記の空間スペース３内に収まり可能なサイズの箱形のケース４の内部に組み込まれ、該ケース４を上記の空間スペース３に設置して梁２と一体化することで、梁２に組み込むことができるようになされている。

該ケース４内には、マスダンパー１を構成するため、梁２の延びる方向における一方の側の側壁４ａの内面の上端側に、板面を水平にした帯板状の第１板バネ５の一方の側としての一端が固定で取り付けられ、該第１板バネ５は、もう一方の側としての他端が、梁２の延びる方向におけるもう一方の側の側壁４ｂに向けて延ばされ、一端固定、他端フリーの片持ち状態に備えられている。

そして、第１板バネ５のフリーな他端側の下方スペースを利用して、方形盤状の第１制振用マス６が、主マスとして、盤面を垂直にすると共に板バネ５の延びる方向に向けられて配置され、その上端部が第１板バネ５のフリーな他端側に取り付けられ、鉛直方向に振動することができるようになされている。

また、第１板バネ５の前記一端側、即ちケース４の一方の側の側壁４ａと、第１制振用マス６との間のスペース１０を利用して、板面を水平にした帯板状の第２板バネ７の一方の側としての一端が、第１板バネ５の下方であって、第１制振用マス６の上端寄りの高さ位置において、第１制振用マス６に固定で取り付けられ、もう一方の側としてのフリーな他端の下面側に、副マスとして機能する第２制振用マス８の上端部が取り付けられ、該第２制振用マス８が、ケース４の前記一方の側の側壁４ａと第１制振用マス６との間のスペース１０において、鉛直方向に振動することができるようになされている。

９は減衰機構で、スペース１０において、第１制振用マス６の側に一体的に取り付けられた容器９ａに粘性体９ｂが入れられ、該粘性体９ｂ中に、第２制振用マス８から一体的に延ばされた脚９ｃが浸けられたものからなっている。

上記のマスダンパー１は、そのケース４を、梁２の、ウェブ２ｂで仕切られた左右の空間スペース３，３のそれぞれに設置し、ボルト等により梁２に固定して一体化することで梁２に組み付けられる。そして、梁２が鉛直方向に振動すると、第１，第２の制振用マス６，８が鉛直方向にパッシブに振動して、梁２の鉛直方向の振動が制振される。特に、梁２の鉛直方向の振動の振動数に幅があるような場合であっても、それらの振動数の鉛直振動を、第１、第２の制振用マス６，８による直列多重型形式の構造によって効果的に制振することができる。

しかも、板面を水平にした第１，第２の板バネ５，７と、第１，第２の制振用マス６，８とでそれを実現するものであるから、簡素な構造での実現が可能である。

加えて、第１，第２の板バネ５，７の板面は水平であるので、第１，第２の制振用マス６，８が水平方向に振動するのを板バネ５，７が阻止し、鉛直方向の振動のみを制振することができて、水平振動時に無用な振動障害等の弊害を生じさせることもない。しかも、水平振動時の無用な振動障害等の弊害を、第１、第２の制振用マス６，８を鉛直方向に振動させる水平な第１、第２の板バネ５，７で阻止するようにしたものであり、水平振動時の無用な振動障害等の弊害を、簡素な構造により阻止することができる。

そして、第２制振用マス８は、第１制振用マス６を第１板バネ５に取り付けることによってケース４の前記一方の側の側壁４ａと第１制振用マス６との間に必然的に生じる空間スペース１０を利用して、該スペース１０内に、第２板バネ７と共に配置されているので、マスダンパー１を板バネ５，７の延びる方向においてコンパクトに構成することができる。

図２（イ）に示す第２実施形態のマスダンパー１は、第１板バネ５の一端が、ケース４内の一方の側の側壁４ａの内面の下端側に固定で取り付けられ、第１板バネ５のフリーな他端側の上方スペースを利用して、第１制振用マス６の下端部が第１板バネ５のフリーな他端側に取り付けられている。そして、ケース４の一方の側の側壁４ａと、第１制振用マス６との間のスペース１０を利用して、第２板バネ７の一端が、第１板バネ５の上方であって、第１制振用マス６の下端寄りの高さ位置において、第１制振用マス６に固定で取り付けられ、そのフリーな他端の上面側に第２制振用マス８の下端部が取り付けられている。このように、第１板バネ５や第２板バネ７の配置高さ位置に制限はなく、各種高さ位置に備えられていてよい。その他は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果が奏される。

図２（ロ）に示す第３実施形態のマスダンパー１は、減衰機構９として、容器９ａ内の粘性体９ｂ中に第２制振用マス８を直接浸けた構造のものが採用されている。その他は第１実施形態と同様であり、同様の作用効果が奏される。減衰機構は、このように種々の構造のものが採用されてよく、また、粘性体を用いた減衰の限らず、各種の減衰機構が採用されてよい。

以上に、本発明の実施形態を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明思想を逸脱しない範囲で各種の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、制振対象物が梁である場合を示したが、本発明では、制振対象物は、鉛直方向の振動が問題となるような各種対象物であってよい。

また、上記の実施形態では、板面を水平にした第１板バネ５の一端を固定とし、他端をフリーとし、フリーな他端に第１制振用マス６を取り付けた構造を示しているが、板面を水平にした第１板バネの両端を固定とし、中間部に第１制振用マスを取り付けることで、第１制振用マスを鉛直方向に振動させる構造に構成されていてもよい。第１発明における板バネ及び第２発明における第１板バネの「一方の側」の語、「もう一方の側」の語はそういう意味で解釈すべきものである。その場合、第２発明において、第２制振用マスは、第１板バネの延びる方向において第１制振用マスの両側に必然的に生じるスペースの一方又は両方のそれぞれに備えられていてよい。

また、上記の実施形態では、マスダンパー１をボックス状のケース４内に組み込んでケース４を制振対象物に設置して固定することでマスダンパー１を制振対象物に組み込むことができるようになされている場合を示したが、ケースはフレーム状のケースであってもよいし、ケースに限らず、第１板バネの一端側を固定で取り付ける取付けのベース（ケースを含む）となるようなものであればよいし、また、制振対象物に対して第１板バネの一端側を直接、固定で取り付けることによって制振対象物に組み込まれるようになされたものであってもよい。

更に、第１発明のマスダンパーでは、第２板バネと第２制振用マスが省略され、第１板バネと第１制振用マスによるマスダンパーに構成されていてもよい。

第１実施形態のマスダンパーを示すもので、図（イ）は一部断面正面図、図（ロ）は図（イ）のＩ−Ｉ線断面矢視図である。 図（イ）は第２実施形態のマスダンパーを示す一部断面正面図、図（ロ）は第３実施形態のマスダンパーを示す一部断面正面図である。

符号の説明

１…マスダンパー
２…梁（制振対象物）
５…第１板バネ
６…第１制振用マス
７…第２板バネ
８…第２制振用マス
１０…スペース

Claims (2)

1. 板面を水平にした第１板バネの一方の側が制振対象物の側に固定されると共に、該第１板バネのもう一方の側に第１制振用マスが取り付けられ、板面を水平にした第２板バネの一方の側が第１制振用マスに固定されると共に、該第２板バネのもう一方の側に第２制振用マスが取り付けられ、制振対象物が鉛直方向に振動すると、第１，第２の制振用マスが鉛直方向にパッシブに振動して、制振対象物の前記鉛直振動が制振されるようになされており、
   前記第２制振用マスは、第１板バネの前記一方の側と第１制振用マスとの間のスペースを利用して配置されていることを特徴とするマスダンパー。
2. 制振対象物が、対のフランジとこれらフランジをつなぐウェブとを備えた形鋼梁からなり、請求項１に記載のマスダンパーが、該梁の対のフランジとウェブで囲まれた内部に設置されていることを特徴とするマスダンパーを用いた梁の制振構造。

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