JP5953175B2 - 振動抑制吊構造 - Google Patents

Description

本発明は、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造に関する。

従来、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器が、大地震等により落下することがあった。原因を検討すると、吊ボルトの根元（基端部、天井スラブに固定される上端部）に応力が集中し、該根元の降伏後に塑性変形が累積して吊ボルトの根元が破断に至ることがわかった。このような吊ボルトの破断を防止するために、一対の吊ボルトの一方の根元と他方の先端部（吊設備機器に固定される下端部）との間に筋交いを設け、各吊ボルトの変形を抑えたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２０８６８７号公報

上述のように筋交い等の振れ止め材を設けると、吊ボルトの変形を飛躍的に抑えることができるが、例えば梁跨ぎで吊設備機器を配置するような場合、筋交いを設けることが困難な場合がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、吊ボルト間の筋交いを無くして設置自由度を高めた上で吊ボルトの変形を抑えることを課題とする。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、前記吊ボルトの前記天井スラブ側の基端部に、前記吊設備機器に固定されるボルト本体を吊り下げる連結具を備え、前記連結具が、前記天井スラブに固定されると共に上向き係止面を形成する上ブラケットと、前記ボルト本体に固定されると共に前記上向き係止面に上方から係合する下向き係止面を形成する下ブラケットと、前記上向き係止面及び下向き係止面の間に挟み込まれて前記上下ブラケットを互いに相対移動自在とする転動体とを有し、前記上ブラケットが、前記天井スラブに固定されたアンカーボルトに固定される上第一板部と、前記上第一板部の両側端から下方に延びる一対の上立板部と、前記一対の上立板部の下端間に渡る上第二板部とを有し、前記下ブラケットが、前記ボルト本体の上端部をナットにより係止する下第一板部と、前記下第一板部の両側端から上方に延びる一対の下立板部と、前記一対の下立板部の上端間に渡る下第二板部とを有し、前記上第二板部が形成する前記上向き係止面及び前記下第二板部が形成する前記下向き係止面の間に前記転動体が挟み込まれることを特徴とする。

この構成によれば、地震等により吊設備機器が振動しても、吊ボルトの基端部では上下ブラケット間の相対移動によって前記振動の伝達を抑制でき、吊ボルトの基端部に作用する曲げモーメントを低減して吊ボルトの基端部の変形を低減できる。
また、複数の吊ボルト間に筋交いを設ける場合と比べて、梁跨ぎで吊設備機器を配置するような場合でも設置自由度が高く、振動対策を容易に実施できる。

本発明において、前記連結具が、前記上下ブラケットの一方に取り付けられて前記相対移動時に前記上下ブラケットの他方を突き当てるエネルギー吸収体を有する構成であれば、上下ブラケットが互いに突き当たるまでこれらの相対移動量を確保でき、かつエネルギー吸収体への突き当てにより吊設備機器の振動エネルギーを吸収できる。エネルギー吸収体は、合成ゴム等の弾性体や摩擦ダンパー等の減衰材が考えられる。

本発明において、前記上向き係止面及び下向き係止面の少なくとも一方に、前記転動体よりも大径の円弧状断面を有して前記転動体を部分的に入り込ませる凹部が形成される構成であれば、転動体の転がり抵抗を低減しつつ転動体を両係止面間の所定位置に保持できる。
本発明において、前記転動体が、少なくとも平面視で三角形状に並ぶ三箇所に配置される構成であれば、複数の転動体による三点以上の支持によって上ブラケットに下ブラケットを安定して支持できる。

本発明において、前記下ブラケットにおける前記ボルト本体を貫通させるボルト貫通部と前記ボルト本体に螺着されたナットとの間に、ボルト動エネルギー吸収体が介装される構成であれば、下ブラケットに対するボルト本体の移動を、ボルト動エネルギー吸収体の撓み等により許容しつつ、吊設備機器の振動エネルギーを吸収できる。
本発明において、前記上下ブラケットが、互いに上下反転した構成を有するものであれば、部品の共用化によるコストダウンを図ることができる。

本発明によれば、天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、吊ボルト間の筋交いを無くして設置自由度を高めた上で吊ボルトの変形を抑えることができる。

本発明の実施形態における振動抑制吊構造の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 上記振動抑制吊構造の吊ボルトの連結具の斜視図である。 上記連結具の一部断面を含む正面図である。 図４のＶ−Ｖ断面図である。 上記連結具の水平方向の動きに対する作用を示す図４に相当する正面図である。 上記連結具の鉛直方向の動きに対する作用を示す図４に相当する正面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１，２に示すように、本実施形態の振動抑制吊構造１は、建造物の天井スラブ２に複数（四本）の吊ボルト５で空調設備等の吊設備機器７を吊り下げた構成を有する。吊設備機器７は例えば直方体状をなし、その上面８を略水平にして配置される。上面８の外周方には、略水平なフランジ９が例えば全周に渡って設けられる。吊設備機器７の平面視（上面視）の四隅には、それぞれ鉛直方向に延びる吊ボルト５の下端部（先端部）がフランジ９を貫通した状態で該フランジ９に締結固定される。図中符号１１，１２は吊ボルト５の下端部に螺着されてフランジ９を挟んで締め込まれる上下ナットを示す。吊設備機器７は天井スラブ２の下面３から下方に離間して配置され、天井スラブ２の下面３よりも下方に張り出す梁４があってもその下方に配置可能である。

振動抑制吊構造１において、吊設備機器７の平面視長方形状の四隅に位置する計四本の吊ボルト５は、それぞれの基端部に、上下ブラケット１６，１７を組み合わせた連結具１５を備える。各吊ボルト５は、天井スラブ２に固定されたアンカーボルト１３と、アンカーボルト１３に取り付けられる連結具１５と、連結具１５に吊り下げられるボルト本体１４とを備えている。

図３，４に示すように、連結具１５は、アンカーボルト１３に固定される上ブラケット１６と、ボルト本体１４の上端部に固定される下ブラケット１７と、上ブラケット１６が形成する上向き係止面１６ａ及び下ブラケット１７が形成する下向き係止面１７ａの間に挟み込まれる複数の鋼球１８とを有する。連結具１５は、上ブラケット１６に複数の鋼球（転動体）１８を介して下ブラケット１７を係止し、互いに平行かつ水平な両係止面１６ａ，１７ａに沿って上下ブラケット１６，１７を互いに相対移動自在とする。

上ブラケット１６は、複数の鋼材を溶接や締結具等により一体に結合してなる。上ブラケット１６は、略水平に配置されてアンカーボルト１３を貫通させると共に該アンカーボルト１３にナット２７により固定される長方形状の第一板部２１と、第一板部２１の両側端から下方に延びる一対の立板部２３と、一対の立板部２３の下端間に渡り略水平に延びる長方形状の第二板部２４とを有する。

下ブラケット１７は、上ブラケット１６と同様、複数の鋼材を溶接や締結具等により一体に結合してなる。下ブラケット１７は、上ブラケット１６と同様の構成を上下反転した構成を有する。
すなわち、下ブラケット１７は、略水平に配置されてボルト本体１４の上端部を貫通させると共に該上端部をナット２７及びボルト動エネルギー吸収体２８により係止する長方形状の第一板部２１と、第一板部２１の両側端から上方に延びる一対の立板部２３と、一対の立板部２３の上端間に渡り略水平に延びる長方形状の第二板部２４とを有する。

下ブラケット１７は、ボルト本体１４を上下動自在に挿通する補強パイプ１４ａを有する。補強パイプ１４ａは鋼管からなり、下ブラケット１７の第一板部２１からボルト本体１４の下端部近傍まで延びる。この補強パイプ１４ａにより、長尺のボルト本体１４の曲げに対する補強がなされる。補強パイプ１４ａの上端部は、下ブラケット１７の第一板部２１を貫通してその上方に突出し、この補強パイプ１４ａの上端にナット２７及びボルト動エネルギー吸収体２８が係止される。

図５を併せて参照し、下ブラケット１７は、上ブラケット１６に対して、平面視（吊ボルト５の軸方向視に相当）で略直角をなすように配置される。下ブラケット１７の第二板部２４は、上ブラケット１６の第二板部２４に上方から重なるように配置される。上下ブラケット１６，１７は、それぞれ側面視でループ状をなし、互いに鎖状に繋ぎ合わされる。

上ブラケット１６の第二板部２４における水平な上面（上向き係止面１６ａ）と、下ブラケット１７の第二板部２４における水平な下面（下向き係止面１７ａ）との間には、平面視でボルト本体１４の周囲を等間隔で囲むように配置された例えば六つの鋼球１８が挟み込まれる。

本実施形態において、上ブラケット１６の第二板部２４の上面（上向き係止面１６ａ）には、鋼球１８の外径よりも大径の円弧状断面を有する凹部１９が、各鋼球１８に対応して複数凹設される。各鋼球１８は、対応する凹部１９内に下部を入り込ませた状態で、上端を下ブラケット１７の第二板部２４の下面（下向き係止面１７ａ）に当接させる。この状態で、両係止面１６ａ，１７ａは互いに離間する。各鋼球１８は、地震等により吊設備機器７が振動した際には、自身の転動により上下ブラケット１６，１７間の両係止面１６ａ，１７ａに沿う全方向の相対移動を許容し、吊ボルト５の基端部への前記振動の伝達を抑える。各鋼球１８は、前記凹部１９内に保持されることで、少ない摩擦抵抗で転動可能である。

ボルト本体１４の上端部は、下ブラケット１７の第一板部２１の上方で螺着されたナット２７と、該ナット２７と補強パイプ１４ａの上端との間に挟まれたボルト動エネルギー吸収体２８とにより、下ブラケット１７の第一板部２１に係止される。ボルト動エネルギー吸収体２８は、例えばエラストマー等の弾性体からなり、ナット２７の座金相当の外径を有してボルト本体１４を挿通する円筒状とされる。図７に示すように、ボルト本体１４の上端部は、下ブラケット１７に対して上方へ移動自在であり、かつボルト動エネルギー吸収体２８の撓み分だけ下方及び傾き方向への移動が可能である。

これにより、地震等により吊設備機器７が振動しても、この振動はボルト本体１４には直接伝達されるが、下ブラケット１７への前記振動の伝達は抑えられる。ボルト動エネルギー吸収体２８は、吊設備機器７の荷重を受けるが、ボルト本体１４及び下ブラケット１７間で引っ張って用いるのではなく圧縮して用いるため、切断の虞がなく信頼性が高い。

図５に示すように、上下ブラケット１６，１７の各第二板部２４の長辺方向の両側には、相手方の第二板部２４を両係止面１６ａ，１７ａに沿って相対移動させるためのスペースＳを空けて、板状のエネルギー吸収体２９が配置される。エネルギー吸収体２９は、例えばエラストマー等の弾性体からなり、立板部２３の内側に接着等により固定される。

エネルギー吸収体２９は、吊設備機器７の振動により上下ブラケット１６，１７が互いに相対移動し、相手方の第二板部２４がスペースＳを越えるほど大きく移動した際に、図６に示すように、移動した第二板部２４の長辺部分を突き当てることで、前記振動のエネルギーの一部を吸収し、吊設備機器７の振動を軽減する。このように、相手方の第二板部２４がエネルギー吸収体２９に突き当たり振動エネルギー吸収がなされることによっても、吊ボルト５の基端部への前記振動の伝達が抑えられ、吊ボルト５の基端部の応力集中が緩和される。

各鋼球１８は、各係止面１６ａ，１７ａ（凹部１９の内面含む）に対して滑らなければ、対応する凹部１９の最深位置に戻る。この場合、上下ブラケット１６，１７が相対移動前の初期位置に自動的に戻される。
鋼球１８は、平面視でボルト本体１４の周囲に等間隔で配置され、上ブラケット１６に下ブラケット１７を安定して係止する。鋼球１８は、少なくとも平面視で三角形状に並ぶ三箇所にあればよい。

なお、下ブラケット１７の第二板部２４の下面（下向き係合面）に各鋼球１８に対応する複数の凹部１９を形成し、各鋼球１８の上部を対応する凹部１９内に入り込ませた状態で、各鋼球１８の下端を上ブラケット１６の第二板部２４の上面（上向き係止面１６ａ）に当接させる構成でもよい。また、上ブラケット１６の第二板部２４の上面及び下ブラケット１７の第二板部２４の下面の両方に各鋼球１８に対応する複数の凹部１９を形成し、各鋼球１８の上下を対応する凹部１９内に入り込ませた構成でもよく、この場合、上下ブラケット１６，１７を相対移動前の初期位置に戻す効果が高まる。

以上説明したように、上記実施形態における振動抑制吊構造１は、吊ボルト５の天井スラブ２側の基端部に、上下ブラケット１６，１７を組み合わせた連結具１５を設け、連結具１５の上下ブラケット１６，１７間に、これらの係止面１６ａ，１７ａ間に挟み込まれて吊設備機器７の荷重を受けると共に上下ブラケット１６，１７を水平方向で相対移動自在とする鋼球１８を介装することで、地震等により吊設備機器７が振動しても、吊ボルト５の基端部では上下ブラケット１６，１７間の相対移動によって前記振動の伝達を抑制でき、吊ボルト５の基端部に作用する曲げモーメントを低減して吊ボルト５の基端部の変形を低減できる。
また、複数の吊ボルト５間に筋交いを設ける場合と比べて、梁跨ぎで吊設備機器７を配置するような場合でも設置自由度が高く、振動対策を容易に実施できる。

また、連結具１５が、上下ブラケット１６，１７の一方に取り付けられて前記相対移動時に上下ブラケット１６，１７の他方を突き当てるエネルギー吸収体２９を有することで、上下ブラケット１６，１７が互いに突き当たるまでこれらの相対移動量を確保でき、かつエネルギー吸収体２９への突き当てにより吊設備機器７の振動エネルギーを吸収できる。

また、下ブラケット１７におけるボルト本体１４の上端部が貫通する部位とボルト本体１４の上端部に螺着したナット２７との間に、ボルト動エネルギー吸収体２８が介装されることで、下ブラケット１７に対するボルト本体１４の相対移動を、ボルト動エネルギー吸収体２８により許容しつつ、吊設備機器７の振動エネルギーを吸収できる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、上下ブラケット１６，１７の係止面１６ａ，１７ａ間に挟み込まれる転動体は、鋼球１８に限らずローラやニードルでもよい。補強パイプ１４ａを無くした場合、下ブラケット１７の第一板部２１の上面とその上方のナット２７との間にボルト動エネルギー吸収体２８が設けられる。
そして、上記実施形態における構成は本発明の一例であり、当該発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

１ 振動抑制吊構造
２ 天井スラブ
５ 吊ボルト
７ 吊設備機器
１４ ボルト本体
１４ａ 補強パイプ（ボルト貫通部）
１５ 連結具
１６ 上ブラケット
１６ａ 上向き係止面
１７ 下ブラケット
１７ａ 下向き係止面
１８ 鋼球（転動体）
１９ 凹部
２８ ボルト動エネルギー吸収体
２９ エネルギー吸収体

Claims (6)

1. 天井スラブに吊ボルトで吊り下げられた吊設備機器の振動を軽減する振動抑制吊構造において、
   前記吊ボルトの前記天井スラブ側の基端部に、前記吊設備機器に固定されるボルト本体を吊り下げる連結具を備え、
   前記連結具が、前記天井スラブに固定されると共に上向き係止面を形成する上ブラケットと、前記ボルト本体に固定されると共に前記上向き係止面に上方から係合する下向き係止面を形成する下ブラケットと、前記上向き係止面及び下向き係止面の間に挟み込まれて前記上下ブラケットを互いに相対移動自在とする転動体とを有し、
   前記上ブラケットが、前記天井スラブに固定されたアンカーボルトに固定される上第一板部と、前記上第一板部の両側端から下方に延びる一対の上立板部と、前記一対の上立板部の下端間に渡る上第二板部とを有し、
   前記下ブラケットが、前記ボルト本体の上端部をナットにより係止する下第一板部と、前記下第一板部の両側端から上方に延びる一対の下立板部と、前記一対の下立板部の上端間に渡る下第二板部とを有し、
   前記上第二板部が形成する前記上向き係止面及び前記下第二板部が形成する前記下向き係止面の間に前記転動体が挟み込まれることを特徴とする振動抑制吊構造。
2. 前記連結具が、前記上下ブラケットの一方に取り付けられて前記相対移動時に前記上下ブラケットの他方を突き当てるエネルギー吸収体を有することを特徴とする請求項１に記載の振動抑制吊構造。
3. 前記上向き係止面及び下向き係止面の少なくとも一方に、前記転動体よりも大径の円弧状断面を有して前記転動体を部分的に入り込ませる凹部が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動抑制吊構造。
4. 前記転動体が、少なくとも平面視で三角形状に並ぶ三箇所に配置されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の振動抑制吊構造。
5. 前記下ブラケットにおける前記ボルト本体を貫通させるボルト貫通部と前記ボルト本体に螺着されたナットとの間に、ボルト動エネルギー吸収体が介装されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の振動抑制吊構造。
6. 前記上下ブラケットが、互いに上下反転した構成を有することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の振動抑制吊構造。

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