JP4991583B2 - 制振装置及び制振建物 - Google Patents

Description

本発明は、交通振動や強風時または地震時などにおける建物の振動を減衰させる制振装置及び同制振装置を備えた制振建物に関するものである。

従来、交通振動や強風時または地震時などにおける建物の振動を減衰させるために、建物の最上階などに設置されるパッシブ型の制振装置が多く実施されている（例えば特許文献１等を参照）。
特開平１０−８７７０号公報

しかしながら、上記した従来の制振装置は、建物の水平方向の振動のみを減衰させる構成とされており、建物の上下方向の振動は減衰できる構成ではなかった。

また、この従来の制振装置は、通常、建物の最上階などに設置しなければならないので、同制振装置の設置場所は他の用途に利用することができず、建物の設計の自由度を低くしていた。

そこで、本発明は、建物の上下方向の振動も減衰できるとともに、建物の設計の自由度を高くできる制振装置及び同制振装置を備えた制振建物を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の第１の制振装置は、建物本体に設置される制振装置であって、前記建物本体に、一側が回転支持部により回転可能に支持され、他側が滑動支持部により滑動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材と、前記下側部材の上面に減衰部材を介して設けられた上側部材と、前記回転支持部と前記滑動支持部との間において、前記下側部材の上面で滑動可能に、前記上側部材と接合して設けられた錘とを備えていることを特徴とする。

ここで、前記下側部材は、長尺で平板状の部材であり、前記回転支持部が、当該下側部材の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられた回転軸であり、前記滑動支持部は、当該下側部材の他方の短尺側の端辺近傍の下面側に設けられた滑動支持軸であるとよい。

また、本発明の第２の制振装置は、建物本体に設置される制振装置であって、前記建物本体に、一側が回転支持部により回転可能に支持され、他側が揺動支持部により揺動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材と、前記下側部材の上面に減衰部材を介して設けられた上側部材と、前記回転支持部と前記揺動支持部との間において、前記下側部材の上面で滑動可能に、前記上側部材と接合して設けられた錘とを備えていることを特徴とする。

ここで、前記下側部材は、長尺で平板状の部材であり、前記回転支持部が、当該下側部材の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられた回転軸であり、前記揺動支持部は、当該下側部材の他方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられ、揺動支持腕を介して当該下側部材を支持しているとよい。

また、前記上側部材は、長尺の平板状の部材であり、前記下側部材よりも、薄肉で幅狭且つ短尺であるとよい。

さらに、第１の制振装置において、前記錘は、前記回転支持部と前記滑動支持部との間の略中央部に設けられているとよい。

また、第２の制振装置において、前記錘は、前記回転支持部と前記揺動支持部との間の略中央部に設けられているとよい。

ここで、前記錘の下部にレールが設けられ、前記下側部材の上面には前記レールが滑動可能な車輪が設けられていてもよい。

また、前記錘の下部に車輪が設けられ、前記下側部材の上面には前記車輪が滑動可能なレールが設けられていてもよい。

さらに、第１の制振装置において、前記減衰部材は、前記回転支持部と前記滑動支持部との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられているとよい。

また、第２の制振装置において、前記減衰部材は、前記回転支持部と前記揺動支持部との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられているとよい。

また、前記減衰部材は、その下面が前記下側部材の上面に設けた受け台の上面に固定され、その上面に前記上側部材の下面が固定されていてもよい。

さらに、本発明の制振建物は、上記したいずれかの制振装置を備えていることを特徴とする。

具体的には、離し置きした建物ユニットを含むユニット建物における離間部に、上記したいずれかの制振装置が設置されているとよい。

このような本発明の第１の制振装置は、建物本体に、一側が回転支持部により回転可能に支持され、他側が滑動支持部により滑動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材と、下側部材の上面に減衰部材を介して設けられた上側部材と、回転支持部と滑動支持部との間において、下側部材の上面で滑動可能に、上側部材と接合して設けられた錘とを備えた構成とされているので、建物が上下方向へ振動した際は、従来技術とは異なり、下側部材が錘の慣性力により撓んで曲げ変形するため、上側部材と下側部材との上下位相差によって、減衰部材に回転方向の剪断変形が生じ、建物の上下方向の振動を減衰させることができる。また、建物が水平方向へ振動した際には、錘の慣性力により、上側部材と下側部材との水平位相差によって、従来技術と略同様に、減衰部材に水平方向の剪断変形が生じ、建物の水平方向の振動を減衰させることができる。こうして、交通振動や強風時または地震時などにおける建物の水平方向の振動だけでなく、上下方向の振動も減衰させることができる。

ここで、下側部材が、長尺で平板状の部材であり、回転支持部が、下側部材の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられた回転軸であり、滑動支持部は、下側部材の他方の短尺側の端辺近傍の下面側に設けられた滑動支持軸である場合は、下側部材を容易に可撓とすることができるとともに、その部材量を必要最小限に近くできるので、経済的に実施できる。

また、このような本発明の第２の制振装置は、建物本体に、一側が回転支持部により回転可能に支持され、他側が揺動支持部により揺動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材と、下側部材の上面に減衰部材を介して設けられた上側部材と、回転支持部と揺動支持部との間において、下側部材の上面で滑動可能に、上側部材と接合して設けられた錘とを備えた構成とされているので、第１の制振装置と略同様に、建物が上下方向へ振動した際は、従来技術とは異なり、下側部材が錘の慣性力により撓んで曲げ変形するため、上側部材と下側部材との上下位相差によって、減衰部材に回転方向の剪断変形が生じ、建物の上下方向の振動を減衰させることができる。また、建物が水平方向へ振動した際には、錘の慣性力により、上側部材と下側部材との水平位相差によって、従来技術と略同様に、減衰部材に水平方向の剪断変形が生じ、建物の水平方向の振動を減衰させることができる。こうして、交通振動や強風時または地震時などにおける建物の水平方向の振動だけでなく、上下方向の振動も減衰させることができる。

ここで、下側部材が、長尺で平板状の部材であり、回転支持部が、下側部材の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられた回転軸であり、揺動支持部は、下側部材の他方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられ、揺動支持腕を介して下側部材を支持している場合は、下側部材を容易に可撓とすることができるとともに、その部材量を必要最小限に近くできるので、経済的に実施できる。

また、上側部材が、長尺の平板状の部材であり、下側部材よりも、薄肉で幅狭且つ短尺である場合は、上側部材の部材量を必要最小限に近くできるので、より経済的に実施できる。

さらに、第１の制振装置において、錘が、回転支持部と滑動支持部との間の略中央部に設けられている場合は、建物が上下方向へ振動した際に、下側部材の応力が最も大きい部分に錘の慣性力が働き、曲げ変形が最も大きくなり、上側部材と下側部材との上下位相差が最も大きくなって、減衰部材に生じる回転方向の剪断変形が最も大きくなるので、建物の上下方向の振動を最も大きく減衰させることができる。

また、第２の制振装置において、錘が、回転支持部と揺動支持部との間の略中央部に設けられている場合も、建物が上下方向へ振動した際に、下側部材の応力が最も大きい部分に錘の慣性力が働き、曲げ変形が最も大きくなり、上側部材と下側部材との上下位相差が最も大きくなって、減衰部材に生じる回転方向の剪断変形が最も大きくなるので、建物の上下方向の振動を最も大きく減衰させることができる。

ここで、錘の下部にレールが設けられ、下側部材の上面にはレールが滑動可能な車輪が設けられている場合は、建物が水平方向へ振動した際に、錘の下部に働く摩擦力が低減され、錘の慣性力がより効率的に働き、上側部材と下側部材との水平位相差が大きくなって、減衰部材に生じる水平方向の剪断変形が大きくなるので、建物の水平方向の振動をより大きく減衰させることができる。

また、錘の下部に車輪が設けられ、下側部材の上面には車輪が滑動可能なレールが設けられている場合も、建物が水平方向へ振動した際に、錘の下部に働く摩擦力が低減され、錘の慣性力がより効率的に働き、上側部材と下側部材との水平位相差が大きくなって、減衰部材に生じる水平方向の剪断変形が大きくなるので、建物の水平方向の振動をより大きく減衰させることができる。

さらに、第１の制振装置において、減衰部材が、回転支持部と滑動支持部との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられている場合は、１つの減衰部材を設けて実施する場合に比べて、最大約２倍の制振性能を発揮できるので、本発明の制振装置の構成を最大限に近く活かすことができる。

また、第２の制振装置において、減衰部材が、回転支持部と滑動支持部との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられている場合も、１つの減衰部材を設けて実施する場合に比べて、最大約２倍の制振性能を発揮できるので、本発明の制振装置の構成を最大限に近く活かすことができる。

また、減衰部材が、その下面が下側部材の上面に設けた受け台の上面に固定され、その上面に上側部材の下面が固定されている場合は、比較的高価な減衰部材を、必要な厚さ分だけ設け、残る部分を安価な材料から成る受け台とすればよいので、さらに経済的に実施できる。

さらに、このような本発明の制振建物は、上記したいずれかの制振装置を備えた構成とされているので、上記した制振装置の効果を享受できる。

具体的に、離し置きした建物ユニットを含むユニット建物における離間部に、上記したいずれかの制振装置が設置されている場合は、上記した制振建物の効果に加え、制振装置を、従来技術のように建物の最上階などに設置するのではなく、デッドスペースである建物ユニットの離間部に設置するので、その分建物の設計の自由度を高くできる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面に基づいて説明する。

本実施の形態の制振装置は、図１に例示した建物としてのユニット建物１の建物本体１Ａに設置される。

ここで、ユニット建物１の建物本体１Ａは、６つの建物ユニット１ａ〜１ｆからなり、建物ユニット１ａと１ｂ及び１ｃと１ｄが離し置きされ、これらの桁面間に離間部Ｒを有する２階建ての構成である。

そして、図２及び図３に示すように、制振装置２は、建物本体１Ａの一階部分の天井板２１と２階部分の床板２２との間の離間部分Ｒ１に桁行き方向に設置されている。

具体的には、図４及び図５に示すように、制振装置２は、建物ユニット１ａ，１ｂの天井梁３０，３０のウェブ部に、後側が回転支持部としての回転軸３により回転可能に支持され、前側が滑動支持部としての滑動支持軸４により滑動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられた下側部材５と、下側部材５の上面に減衰部材７，７を介して設けられた上側部材６と、回転軸３と滑動支持軸４との間において下側部材５の上面で滑動可能に上側部材６と接合して設けられた錘８とを備えた構成とされている。

ここで、下側部材５は、鋼製の長尺で平板状の部材であり、その後方短尺側の端辺近傍の上面側に、建物ユニット１ａ，１ｂの天井梁３０，３０に、小径の鋼管３ａをボルト３ｂ，３ｂで取り付けた回転軸３が溶接などで接合されているとともに、その前方短尺側の端辺近傍の下面側に、建物ユニット１ａ，１ｂの天井梁３０，３０に、小径の鋼管４ａをボルト４ｂ，４ｂで取り付けた滑動支持軸４が当接されている。

また、上側部材６は、鋼製の長尺の平板状の部材であり、下側部材５よりも、薄肉で幅狭且つ短尺である（図４及び図５を参照）。

さらに、錘８は、回転軸３と滑動支持軸４との間の略中央部に設けられている（図４及び図５を参照）。

ここで、錘８の下部にレール９，９が設けられ、下側部材５の上面にはレール９，９が滑動可能な４つの車輪１０，・・・が設けられている（図３及び図５を参照）。

また、減衰部材７は、回転軸３と滑動支持軸４との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられている（図４及び図５を参照）。

ここで、減衰部材７には、アクリル系のものが使用されているが、これに限定されない。この減衰部材７としては、アクリル系の他に、スチレン系、ブチルゴム系、又は、これらを複合したものなども好適に使用される。

さらに、減衰部材７，７は、その下面が下側部材５の上面に設けた断面台形状の鋼製の受け台１１の上面に固定され、その上面に上側部材６の下面が固定されている（図５を参照）。

ここで、受け台１１は、鋼製のものに限定されず、合成ゴム製のものなども好適に使用される。

次に、本実施の形態の制振装置及び同制振装置を備えた制振建物の作用効果について説明する。

このような本発明の制振装置は、建物としてのユニット建物１の建物本体１Ａに、一側が回転支持部としての回転軸３により回転可能に支持され、他側が滑動支持部としての滑動支持軸４により滑動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材５と、下側部材５の上面に減衰部材７，７を介して設けられた上側部材６と、回転軸３と滑動支持軸４との間において、下側部材５の上面で滑動可能に、上側部材６と接合して設けられた錘８とを備えた構成とされている。

よって、ユニット建物１が上下方向へ振動した際は、図６に示すように、従来技術とは異なり、下側部材５が錘８の慣性力により撓んで曲げ変形するため、上側部材６と下側部材５との上下位相差によって、減衰部材７，７に回転方向の剪断変形が生じ、ユニット建物１の上下方向の振動を減衰させることができる。

また、ユニット建物１が水平方向へ振動した際には、図７に示すように、錘８の慣性力により、上側部材６と下側部材５との水平位相差によって、従来技術と略同様に、減衰部材７，７に水平方向の剪断変形が生じ、ユニット建物１の水平方向の振動を減衰させることができる。

こうして、交通振動や強風時または地震時などにおけるユニット建物１の水平方向の振動だけでなく、上下方向の振動も減衰させることができる。

ここで、下側部材５が、長尺で平板状の部材であり、回転軸３が、下側部材５の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられており、滑動支持軸４は、下側部材５の他方の短尺側の端辺近傍の下面側に設けられているので、下側部材５を容易に可撓とすることができるとともに、その部材量を必要最小限に近くできるため、経済的に実施できる。

また、上側部材６が、長尺の平板状の部材であり、下側部材５よりも、薄肉で幅狭且つ短尺であるので、上側部材６の部材量を必要最小限に近くできるため、より経済的に実施できる。

さらに、錘８が、回転軸３と滑動支持軸４との間の略中央部に設けられているので、ユニット建物１が上下方向へ振動した際に、下側部材５の応力が最も大きい部分に錘８の慣性力が働き、曲げ変形が最も大きくなり、上側部材６と下側部材５との上下位相差が最も大きくなって、減衰部材７，７に生じる回転方向の剪断変形が最も大きくなるので、ユニット建物１の上下方向の振動を最も大きく減衰させることができる。

ここで、錘８の下部にレール９，９が設けられ、下側部材５の上面にはレール９，９が滑動可能な車輪１０，・・・が設けられているので、ユニット建物１が水平方向へ振動した際に、錘８の下部に働く摩擦力が低減され、錘８の慣性力がより効率的に働き、上側部材６と下側部材５との水平位相差が大きくなって、減衰部材７，７に生じる水平方向の剪断変形が大きくなるので、ユニット建物１の水平方向の振動をより大きく減衰させることができる。

また、減衰部材７が、回転軸３と滑動支持軸４との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられているので、１つの減衰部材７を設けて実施する場合に比べて、最大約２倍の制振性能を発揮できるため、本発明の制振装置２の構成を最大限に近く活かすことができる。

さらに、減衰部材７，７は、その下面が下側部材５の上面に設けた受け台１１，１１の上面に固定され、その上面に上側部材６の下面が固定されているので、比較的高価な減衰部材７，７を、必要な厚さ分だけ設け、残る部分を安価な鋼製又は合成ゴム製などの受け台１１，１１とすればよいため、さらに経済的に実施できる。

また、このような本発明の制振建物は、上記した制振装置２を備えた構成とされているので、本発明の制振装置と同様な作用効果を享受できる。

具体的には、離し置きした建物ユニット１ａ，１ｂを含むユニット建物１における離間部Ｒ１に、制振装置２が設置されているので、上記した本発明の制振建物の効果に加え、制振装置２を、従来技術のように建物の最上階などに設置するのではなく、デッドスペースである建物ユニット１ａ，１ｂの離間部Ｒ１に設置しているため、その分建物としてのユニット建物１の設計の自由度を高くできる。

また、制振装置２を、剛性の弱い建物ユニット１ａ，１ｂの桁行き方向に設置しているので、より高い制振性能を発揮できる。

以下、前記した実施の形態の実施例について、図８〜図１０に基づいて説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例の制振装置２０では、建物ユニット１ａ，１ｂの天井梁３０，３０のウェブ部に、後側が回転支持部としての回転軸３により回転可能に支持され、前側が揺動支持部としてのボルト４０，４０から揺動支持腕４１，４１を介して揺動軸４２により揺動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられた下側部材５と、下側部材５の上面に減衰部材７，７を介して設けられた上側部材６と、回転軸３と揺動軸４２との間において下側部材５の上面で滑動可能に上側部材６と接合して設けられた錘８とを備えた構成とされている。

ここで、下側部材５は、鋼製の長尺で平板状の部材であり、その後方短尺側の端辺近傍の上面側に、建物ユニット１ａ，１ｂの天井梁３０，３０に、小径の鋼管３ａをボルト３ｂ，３ｂで取り付けた回転軸３が溶接などで接合されている。

また、下側部材５の前方短尺側の端辺近傍の下面側に、小径の鋼管の揺動軸４２が溶接などで接合され、この揺動軸４２は、建物ユニット１ａ，１ｂの天井梁３０，３０に、揺動支持部としてのボルト４０，４０とナット４３，４３とで揺動可能とされた揺動支持腕４１，４１に両端を溶接などで接合されている。

すなわち、下側部材５の前方短尺側を揺動支持部としてのボルト４０，４０で揺動可能としたことが、前記実施の形態と主に異なる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、上記実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、上記実施の形態及び実施例では、建物としてユニット建物１を適用したが、これに限定されず、通常の建物においても実施できる。

また、上記実施の形態及び実施例では、２階建てのユニット建物１としたが、これに限定されず、平屋又は３階建て以上の建物でも実施できる。

さらに、上記実施の形態及び実施例では、制振装置２を建物ユニット１ａ，１ｂの離間部Ｒ１に１つだけ設置して実施したが、これに限定されず、様々な箇所に複数設置して実施してもよい。

また、上記実施の形態及び実施例では、錘８の下部にレール９，９を設け、下側部材５の上面にレール９，９を滑動可能な車輪１０，・・・を設けて実施したが、その逆に、錘８の下部に車輪を設け、下側部材５の上面に車輪が滑動可能なレールを設けて実施してもよい。

本発明の最良の実施の形態の制振装置を備えたユニット建物の概略構成を示す斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図３におけるＣ−Ｃ線矢視図である。 図４におけるＤ−Ｄ線矢視断面図である。 建物が上下方向へ振動した際における制振装置の状態を示す模式図である。 建物が水平方向へ振動した際における制振装置の状態を示す模式図である。 実施例の図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図である。 図８におけるＥ−Ｅ線矢視図である。 図９におけるＦ−Ｆ線矢視断面図である。

符号の説明

１ 建物ユニット（建物）
１Ａ 建物本体
２，２０ 制振装置
３ 回転軸（回転支持部）
４ 滑動支持軸（滑動支持部）
４０ ボルト（揺動支持部）
４１ 揺動支持腕
５ 下側部材
６ 上側部材
７ 減衰部材
８ 錘
９ レール
１０ 車輪
１１ 受け台
Ｒ，Ｒ１ 離間部

Claims (14)

1. 建物本体に設置される制振装置であって、
   前記建物本体に、一側が回転支持部により回転可能に支持され、他側が滑動支持部により滑動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材と、
   前記下側部材の上面に減衰部材を介して設けられた上側部材と、
   前記回転支持部と前記滑動支持部との間において、前記下側部材の上面で滑動可能に、前記上側部材と接合して設けられた錘とを備えていることを特徴とする制振装置。
2. 前記下側部材は、長尺で平板状の部材であり、前記回転支持部が、当該下側部材の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられた回転軸であり、前記滑動支持部は、当該下側部材の他方の短尺側の端辺近傍の下面側に設けられた滑動支持軸であることを特徴とする請求項１に記載の制振装置。
3. 建物本体に設置される制振装置であって、
   前記建物本体に、一側が回転支持部により回転可能に支持され、他側が揺動支持部により揺動可能に支持されて、上下方向へ可撓に、略水平に設けられる下側部材と、
   前記下側部材の上面に減衰部材を介して設けられた上側部材と、
   前記回転支持部と前記揺動支持部との間において、前記下側部材の上面で滑動可能に、前記上側部材と接合して設けられた錘とを備えていることを特徴とする制振装置。
4. 前記下側部材は、長尺で平板状の部材であり、前記回転支持部が、当該下側部材の一方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられた回転軸であり、前記揺動支持部は、当該下側部材の他方の短尺側の端辺近傍の上面側に設けられ、揺動支持腕を介して当該下側部材を支持していることを特徴とする請求項３に記載の制振装置。
5. 前記上側部材は、長尺の平板状の部材であり、前記下側部材よりも、薄肉で幅狭且つ短尺であることを特徴とする請求項２又は４に記載の制振装置。
6. 前記錘は、前記回転支持部と前記滑動支持部との間の略中央部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は５に記載の制振装置。
7. 前記錘は、前記回転支持部と前記揺動支持部との間の略中央部に設けられていることを特徴とする請求項３又は４又は５に記載の制振装置。
8. 前記錘の下部にレールが設けられ、前記下側部材の上面には前記レールが滑動可能な車輪が設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制振装置。
9. 前記錘の下部に車輪が設けられ、前記下側部材の上面には前記車輪が滑動可能なレールが設けられていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の制振装置。
10. 前記減衰部材は、前記回転支持部と前記滑動支持部との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられていることを特徴とする請求項１又は２又は５又は６又は８又は９に記載の制振装置。
11. 前記減衰部材は、前記回転支持部と前記揺動支持部との間の略中央部から略左右対称に２つ設けられていることを特徴とする請求項３又は４又は５又は７又は８又は９に記載の制振装置。
12. 前記減衰部材は、その下面が前記下側部材の上面に設けた受け台の上面に固定され、その上面に前記上側部材の下面が固定されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の制振装置。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の制振装置を備えていることを特徴とする制振建物。
14. 離し置きした建物ユニットを含むユニット建物における離間部に、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の制振装置が設置されていることを特徴とする制振建物。