JP5383598B2 - 建物 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の建物では、大梁の小梁が連結されている側とは反対側に設置されたダイナミックダンパによって大梁の振動が低減される。
例えば、2階の床の大梁が振動すると、大梁の振動は大梁から柱や、柱に接続される壁等に伝播したり、空気を介して大梁と対向して配置された部材に伝播することになるが、大梁の振動を抑えることにより、柱、柱に接続される壁、大梁と対向して配置された部材が振動することが抑えられる。
請求項1に記載の建物では、大梁の振動の腹となる位置に小梁が連結されているが、ダンパは小梁と反対側に設置するので、ダンパは振動の振幅が最大となる部分に設置することができ、大梁の振動を効果的に低減することができる。
請求項2に記載の建物では、第1の次数のモードの振動を抑制する第1のダンパと、第1の次数のモードとは振動周波数が異なる第2の次数のモードの振動を抑制する第2のダンパとを備えているので、次数の異なる2種類のモードの振動、一例として、1次振動及び2次振動を低減することができる。
なお、第1のダンパ及び第2のダンパの何れか一方は、小梁と反対側に設置するので、ダンパは振動の振幅が最大となる部分に設置することができ、大梁の振動を効果的に低減することができる。
また、第1のダンパ及び第2のダンパの何れか他方は、小梁が連結される側に設置されるが、該ダンパは大梁の振動の腹となる位置に連結される小梁に近接して設置されるので、振動の振幅が最大となる部分に設置した場合に匹敵する振動低減効果が得られる。
小梁の位置が大梁の長手方向中央部とは異なる位置に連結され、かつ該小梁の連結された位置が振動の腹となる場合、該振動は2次以上のモードの振動である(1次のモードの振動の腹は、大梁の長手方向中央部分)。したがって、大梁の長手方向中央部とは異なる位置に現れる振動の腹となる部分に連結される小梁に近接して設置されるダンパは、2次以上のモードの振動を低減することができる。
また、該ダンパは質量を有しているので、該ダンパを大梁の振動する部位に取り付けることで、大梁の低い次数の振動抑制に効果がある。このため、小梁に近接して設置するダンパは、大梁の振幅が大きい側、即ち、長手方向中央側に取り付けた方が良い。
大梁の長手方向中央部は1次振動の振幅が最も大きくなる位置となるため、大梁の長手方向中央部に小梁が連結されている場合、ダンパは該小梁と干渉しない位置に設置する必要がある。
小梁は、大梁の長手方向中央部に連結されているので、ダンパを大梁の小梁が連結されている側に設置する場合、ダンパは、小梁の大梁長手方向一方側に設置しても、小梁の大梁長手方向他方側に設置しても振動低減効果は変わらないので、請求項5の様に、ダンパは小梁の大梁長手方向一方側または他方側の何れか一方に設置されていれば良い。
請求項5に記載の建物では、2階以上の床大梁にダンパが設置されている。したがって、上階の床大梁の振動がダンパによって抑制され、上階の床大梁の振動が下階の柱や壁、天井等に伝播することが抑えられ、下階で気になる上階の振動音が抑えられる。
桁側の大梁は、妻側の大梁に比較して長くて振動し易いため、桁側の大梁にダンパを設置する方が、妻側の大梁にダンパを設置するよりも大きな振動抑制効果が得られる。
桁側の互いに対向する一方の大梁と他方の大梁の各々にダンパを設置することで、各々の大梁の振動を抑制でき、何れか一方の大梁のみにダンパを設置するよりも、大きな振動抑制効果が得られる。
一方の建物ユニットの大梁と他方の建物ユニットの大梁との隙間にダンパを設置することで、大梁間のデッドスペースを有効活用でき、他部材に干渉することなくダンパを設置することができる。
請求項9に記載のダンパは、ダイナミックダンパであり、大梁が振動することで、重錘が大梁の振動を打ち消す方向に振動し、その結果、大梁の振動が低減される。なお、低減したい振動の周波数に応じて、重錘の質量、弾性体のばね定数が設定される。また、ダイナミックダンパは、構成部材が少なく、簡単な構造で大きな振動抑制効果が得られる。
以下、図面を用いて、本発明の建物の第1の実施形態について説明する。
図1には、複数個の建物ユニット12からなる2階建てのユニット建物10が示されている。
図2には1階と2階の境界部分が示されており、図3には2階の床フレーム26の概略構成が平面図にて示されている。また、図4には、床フレーム26の断面図が示されており、図5には床大梁20と床小梁29との連結部分が斜視図にて示されている。
図4及び図5に示すように、床小梁29は、床大梁20の内部に溶接された板金製のブラケット21に溶接されている。
図4に示すように、床大梁20の上面には根太23が取り付けられており、床小梁29及び根太23の上に配置された床材27がビス25で床小梁29及び根太23で固定されている。
そして、上下に対向して配置された天井仕口部28と床仕口部30との間に、柱14の上下端部が溶接により剛接合されて及びボルトにより仮固定されて建物ユニット12が構成される。
また、本実施形態の床フレーム26においては、床大梁22と床小梁29のピッチ寸法、及び床小梁29と床小梁29のピッチ寸法が各々50cmであり、床小梁29は等間隔に配置されている。
次に、本実施形態の振動低減構造の要部について詳細に説明する。
図3、及び図6(A)、(B)に示すように、本実施形態の建物ユニット12では、2階の桁側の床大梁20の上下フランジ間にあるウエブの内側面に複数のダイナミックダンパ32が、L型のブラケット34を介して取り付けられている。ブラケット34は、ボルト35等で床大梁20のウエブに取り付けられている。
弾性体38は第1プレート36と第2プレート40の間に固着されており、第1プレート36は、図示しないネジ等でブラケット34に取り付けられている。また、第2プレート40の上面に、図示しないネジ等で重錘42が固着されている。
本実施形態の弾性体38は円柱状のゴムであるが、バネ性を有していれば材質、形状は特に問わず、金属バネ(コイルバネ、板バネ)等であっても良い。
ダイナミックダンパ32は、振動の腹となる位置(振幅の大となる位置)に設置されるが、振動の腹の最も振幅が大となる位置(ピーク位置)、若しくは振動の腹の最も振幅が大となる位置に近接して設置することが好ましい。
なお、図3において、黒丸は1次モードの振動を低減するためのダイナミックダンパ32を示し、白丸は2次モードの振動を低減するためのダイナミックダンパ32を示している。
また、この床フレーム26では、2次モードの振動の腹のピーク位置P2には床小梁29が取り付けられていないため、2次モードの振動を低減するためのダイナミックダンパ32は、床小梁29と干渉しないので、図3(A)、図6(A)に示すように、床大梁20の内面側に取り付けられている。
本実施形態の1次モードの振動を低減するダイナミックダンパ32は、一例として、重錘42の重量が5.6kgであり、固有振動数が120Hzとなるように弾性体38のバネ定数等が設定されている。
次に、本実施形態のユニット建物10の作用を説明する。
本実施形態では、2階の床材27に衝撃等が入力(矢印F)されると、衝撃により床大梁20が振動するが、床大梁20には1次モードの振動を低減するダイナミックダンパ32と、2次モードの振動を低減するダイナミックダンパ32が床大梁20に設置されており、各々のダイナミックダンパ32は、振動の腹のピーク位置に設置されているので、床大梁20の1次モードの振動及び2次モードの振動が効果的に低減される。
上記実施形態の建物ユニット12では、床フレーム26の長手方向の一方側の床大梁22と他方側の床大梁のピッチ寸法Lが3mのものであったが、建物ユニット12は、例えば、図7〜図12に示すように、「3.5Pユニット」、「4Pユニット」、「4.5Pユニット」、「5Pユニット」、「5.5Pユニット」、「6Pユニット」等、種々の長さの床フレーム26を有するものが考えられる。なお、何れのユニットの床フレーム26においても、床大梁22と床小梁29のピッチ寸法、及び床小梁29と床小梁29のピッチ寸法が各々50cmであり、床小梁29は等間隔に配置されている。
なお、3次モードの振動の腹は3箇所あるので、3箇所の各々にダイナミックダンパ(三角)32を設置することが最も好ましいが、本実施形態のように2箇所に設置してあれば、十分な効果は得られる。
したがって、図11及び図12に示す「5.5Pユニット」、及び「6Pユニット」においては、床大梁20の1次モード、2次モード、3次モード及び4次モードの各振動を効果的に低減することができる。
なお、図3(B)に示す例では、1次モードの振動のピーク位置P1が、床大梁20の長手方向中央部分であったが、2次、4次等の偶数のモードではピーク位置が床大梁20の長手方向中央部分とは異なる位置に現れる。
その結果、JIS A 1418−2に規定される重量衝撃音、JIS A 1418−1に規定される軽量衝撃音、歩行者の歩行によって発生する音等を効果的に抑制することができるようになる。
次に、第2の実施形態に係るダイナミックダンパ32を図14、及び図15にしたがって説明する。なお、第1の実施形態と同一構成には同一符合を付し、その説明は省略する。
この突起部44は、第1プレート36の梁長手方向における両端側に設けられており、第1プレート36に弾性体38が固定された部位に相当する範囲内に形成されている。
上記実施形態のユニット建物10は、複数の建物ユニット12からなるユニット建物であったが、本発明はユニット構造の建物だけではなく、鉄骨軸組構造、木造軸組構造等の他の構造の建物にも適用可能であり、例えば、軸組構造の壁内伝播の振動抑制にも効果がある。
本発明の適用される建物は、一般住宅に限らず、商業用施設であっても良い。
上記実施形態のダンパは、弾性体と重錘(質量体)とを含んで構成されたダイナミックダンパであったが、振動を抑制できるものであればダイナミックダンパ以外の公知のダンパを用いることができ、ダンパは電気的に制御を行うアクティブ式ダンパであっても良い。
12 建物ユニット
14 柱
20 床大梁(大梁)
29 床小梁(小梁)
32 ダイナミックダンパ(ダンパ、第1のダンパ、第2のダンパ)
36 第1プレート(第1の部材)
38 弾性体
40 第2プレート(第2の部材)
42 重錘
Claims (9)
- 柱に連結される大梁と、
互いに対向する一方の前記大梁と他方の前記大梁との間に掛け渡される複数の小梁と、
を備えた建物であって、
前記大梁の振動の腹となる位置に連結される前記小梁を備え、
前記大梁には、振動を抑制するダンパが、前記大梁の振動の腹となる位置に連結される前記小梁とは反対側に設置されている建物。 - 第1の次数のモードの振動を抑制する第1のダンパと、
前記第1の次数のモードとは振動周波数が異なる第2の次数のモードの振動を抑制する第2のダンパと、
を備え、
前記第1の次数のモードの振動の腹と、前記第2の次数のモードの振動の腹とが重複する部分では、前記第1のダンパ及び前記第2のダンパの何れか一方が前記大梁の振動の腹となる位置に連結される前記小梁とは反対側に設置され、前記第1のダンパ及び前記第2のダンパの何れか他方が前記小梁が連結される側で、かつ前記大梁の振動の腹となる位置に連結される前記小梁に近接して設置されている建物。 - 前記大梁の長手方向中央部とは異なる位置に現れる前記振動の腹となる部分に連結される前記小梁を有し、
前記大梁の前記小梁が連結されている側で、かつ、前記小梁の大梁長手方向中央部側に近接して設置される前記ダンパを備えている、請求項2に記載の建物。 - 前記大梁の長手方向中央部に連結される前記小梁を有し、
前記大梁の前記小梁が連結されている側で、かつ、前記小梁の大梁長手方向一方側または他方側に設置される前記ダンパを有する、請求項2に記載の建物。 - 前記ダンパの設置される前記大梁が2階以上の床大梁である、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の建物。
- 桁側の前記大梁に前記ダンパが設置されている、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の建物。
- 桁側の互いに対向する一方の前記大梁と他方の前記大梁の各々に前記ダンパが設置されている、請求項6に記載の建物。
- 複数の建物ユニットを連結して構成され、互いに隣接する一方の前記建物ユニットの前記大梁と他方の建物ユニットの前記大梁との隙間に設置される前記ダンパを備えている、請求項1〜請求項7の何れか1項に記載の建物。
- 前記ダンパは、前記大梁との接続に用いられる第1の部材と、前記第1の部材に接続される弾性体と、前記弾性体の前記第1の部材とは異なる位置に接続される第2の部材と、前記第2の部材に接続される重錘と、を備えたダイナミックダンパである、請求項1〜請求項8の何れか1項に記載の建物。
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