JP6710086B2 - 建築構造物用の制振装置 - Google Patents

Description

本発明は、住宅等の建築構造物に対する副振動系を構成して、主振動系たる建築構造物に対して動的吸振効果を発揮し得る制振装置に関するものである。

一般住宅等の建築構造物では、交通振動や風等の外力が加振力として作用することによって振動が発生する場合がある。特に、近年では、一般住宅でも二階建てや三階建てが多くなってきており、それらの住宅では、構造上、二階や三階の水平方向振動が大きくなり易いために、交通振動による微震動が、例えば就寝時における不快音や不快振動等の原因として問題となってきている。

ところで、建築構造物の振動低減装置としては、従来、高層ビルやタワー等の高層建築物の揺れを軽減するためのダンパ装置が、幾つか提案されており、例えば、特開平８−３３８４６７号公報（特許文献１）には、付加質量を建築構造物に対して多段積層ゴムで弾性支持せしめた構造のダンパ装置が開示されている。これらのダンパ装置は、水平方向で一つの副振動系を構成することにより、建築構造物に惹起される水平方向の振動に対して低減効果を発揮するようになっている。

ところが、これら従来のダンパ装置では、副振動系に設定された固有振動数と、主振動系としての建築構造物において防振すべき振動の周波数との間にずれがあると、有効な振動低減効果が発揮されなくなるという問題があったのである。

このような問題に対処するために、本出願人は、特許第４２３２８１１号公報（特許文献２）において、互いに異なる固有振動数にチューニングした複数の分割副振動系を採用した建築構造物用の制振装置を提案した。建築構造物に対する副振動系として固有振動数が異なる複数の分割副振動系を採用することで、例えば固有振動数が僅かに異なる類似した家屋に対しても同じ副振動系を採用することで効率化を図ることが可能になる。また、例えば環境の変化などで建築構造物の固有振動数が多少変化した場合でも安定した制振効果を得ることが可能になる。

一方、人が感じる揺れは、人の感覚によるものであり、敏感に振動を感じる周波数域と振動を感じ難い周波数域が存在する。それ故、たとえ機械的な振動エネルギー強度が低くても、人が敏感に振動を感じる周波数域では振動が問題となりやすいし、一方、人が振動を感じ難い周波数域では、たとえ機械的な振動エネルギー強度がある程度大きくても問題となりにくい。

しかしながら、従来の制振装置では、このような人の感覚を殆ど考慮することなく、機械的な振動エネルギーの低減を目的としているに過ぎなかったのである。それ故、構造的に倒壊するような振動レベルの揺れに対する制振ではなく、例えば道路横などに建築された一般家屋のように、日常生活で問題になりやすい振動レベルの揺れに対して、人の不快さを軽減して生活の快適性を向上させるような建築構造物用の制振装置としては、未だ改良の余地があったのである。

特開平８−３３８４６７号公報 特許第４２３２８１１号公報

ここにおいて、本発明は上述の如き事情を背景としてなされたものであって、その解決課題とするところは、人の感覚を考慮して建築構造物における振動を一層効率的に軽減し得る、新規な構造の建築構造物用の制振装置を提供することにある。

以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体の記載および図面に記載の発明思想に基づいて認識されるものである。

本発明の第一の態様は、建築構造物に対してマス部材をバネ部材で弾性支持せしめることにより、該建築構造物を主振動系とした副振動系を構成する制振装置において、建築構造物の固有振動数Ｆ０に対してｆ１＜ｆ２≦Ｆ０≦ｆ３＜ｆ４の関係式で表される各固有振動数が設定された４種類の分割副振動系によって前記副振動系が構成されており、且つ以下の（式１）および（式２）を何れも満足するようにチューニングされている建築構造物用の制振装置を、特徴とする。
ｆ３−ｆ２ ＜ ｆ２−ｆ１ ・・・（式１）
ｆ３−ｆ２ ＜ ｆ４−ｆ３ ・・・（式２）

本態様に従う構造とされた建築構造物用の制振装置では、４種類の分割副振動系によって複数の固有振動数が設定されることにより、主振動系たる建築構造物における防振すべき振動周波数と副振動系の固有振動数との同調について許容範囲が与えられる。それ故、例えば、同等の建築構造物が複数存在する場合には、建築構造物毎の振動特性を個別に正確に測定することなく、実質的に同じ制振装置を適用することも可能になり、設計や施行の容易化等が図られ得る。

しかも、本態様では、４つの分割副振動系の固有振動数を上式で表される特定の相互関係をもって設定したことにより、後述する実施形態の実験結果に示されているように、人の感覚を考慮して振動レベルを一層効率的に低減せしめることが可能になる。それ故、単に機械的な振動エネルギーの低下を目的とするチューニングを行った場合に比して、例えば副振動系を構成するマス質量を抑えつつ有効な振動低減効果を達成することも可能になる。また、人の感覚に沿った振動低減がより効率的に実現可能となって、数値データとして示された機械的な振動レベルの低減効果に対する人の感覚的な評価のずれが抑えられることで、制振装置の信頼性の向上なども図られ得る。

ところで、本発明における４種類の分割副振動系における各固有振動数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４は、好適には以下の（式３）と（式４）の少なくとも一方を満足するように設定される。

ｆ２−ｆ１ ＝ ｆ４−ｆ３ ・・・（式３）
ｆ２−ｆ１ ＜ ｆ４−ｆ３ ・・・（式４）

一般家屋などの建築構造物では、固有振動数Ｆ０の高周波側では、人の振動に対する感覚が低周波側に比して劣る傾向にある。一方、分割副振動系の固有振動数に対して高周波側では、副振動系の反共振作用によって振動レベルが大きくなる傾向にある。このような状況下において、上記（式３）又は（式４）に従うチューニングを採用した場合には、ｆ２−ｆ１＞ｆ４−ｆ３とした場合に比して、高周波側における制振効果の向上が図られ得る。

また、本発明における建築構造物用の制振装置では、分割副振動系において以下の（式５）に従うチューニングが好適に採用される。
０（Ｈｚ） ≦ ｆ３−ｆ２（Ｈｚ） ≦ ０．５（Ｈｚ） ・・・（式５）

上記（式５）に従うチューニングを採用することで、特に問題になりやすい建築構造物の固有振動数における大きな振動をより効果的に低減することが可能になる。その結果、建築構造物において振動レベルの最大値を効率的に低く抑えるチューニングが実現可能となる。それ故、例えば特定周波数での振動レベルが大きな問題になっているようなケースでは、上記（式５）に従うチューニングが特に好適に採用され得ることとなる。

更にまた、本発明における建築構造物用の制振装置では、分割副振動系において以下の（式６）に従うチューニングが好適に採用される。
０．２（Ｈｚ） ≦ ｆ４−ｆ１（Ｈｚ） ≦ １．７（Ｈｚ） ・・・（式６）

上記（式６）に従うチューニングを採用することで、建築構造物の固有振動数における振動レベルの抑制と、周辺周波数域の振動レベルの低減とが、より効果的に両立して実現可能となる。それ故、例えば建築構造物の固有振動数と制振装置のチューニング周波数とのずれが発生した場合にも、振動レベルの抑制効果をより効果的に維持することが可能となる。

本発明に従う構造とされた建築構造物用の制振装置では、人が感じやすい周波数の振動を効果的に軽減させることができる。

本発明の一実施形態としての制振装置の建築構造物への装着状態を示す概略図である。 図１に示された制振装置を構成する一つの分割副振動系の要部を示す説明図である。 本発明の実施例として、複数種類のチューニングを施した制振装置について建築構造物に対する制振特性をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。 本発明の別の実施例として、複数種類のチューニングを施した制振装置について建築構造物に対する制振促成をシミュレーションで求めた結果を示すグラフである。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１には、本発明に従う構造とされた建築構造物用の制振装置１０を、木造や軽量鉄骨，重量鉄骨，鉄筋コンクリートなどの一般構造で築造された３階建の建築構造物としての住宅１２に装着した状態の概略が示されている。かかる制振装置１０は、それぞれ独立した複数個のマス部材としての分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、それらの分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄをそれぞれ弾性支持する各複数のバネ部材としてのゴムマウント１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄから構成されている。各分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがそれぞれ複数個のゴムマウント１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄによって、住宅１２に対して弾性支持されることにより、互いに独立した複数個の分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが形成されている。これらの各分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄによって、住宅１２により構成される主振動系に対して、副振動系が構成されている。なお、本実施形態では、図示されているように、全ての分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが、３階建住宅１２における３階の構造部材１８で支持されて装着されている。

より詳細には、各分割副振動系１７を構成する分割マス１４は、図２にも示されているように、金属等の高比重材で形成されており、例えば鉄系や鉛系の金属等で形成されたものが好適に採用される。この分割マス１４の形状は特に限定されるものでないが、一般に、板形状のものが好適に採用される。特に、本実施形態の分割マス１４は、同一の略矩形平面形状を有する複数枚の鋼板１９等を、厚さ方向に重ね合わせて、ボルト等の締結具で相互に連結固定することによって構成されており、分割マス１４を厚さ方向に分解することで搬送や設置の労力軽減が図られている。

分割マス１４の質量は、装着される主振動系たる住宅１２の質量や振動状態、構造強度等を考慮して適宜に設定されるが、全ての分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを構成する分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの合計質量が、防振すべき住宅１２の防振すべき振動に応じた最適質量を与えるように設定されることが望ましい。具体的には、例えば、主振動系たる住宅１２と一つの副振動系からなる２自由度系を考え、この系の運動方程式から主振動系の共振曲線を求めることにより、一般の動的吸振器における最適設計法に従って、最適質量を求めることが出来る。

すなわち、かかる２自由度系の運動方程式に基づいて、主振動系の振幅が要求される値以下になるように、且つ副振動系を構成するゴムマウント１６の振幅（主振動系と副振動系の相対変位の絶対値）が許容値以下となるように、主振動系と副振動系の質量比（μ）を求めることによって、副振動系における分割マス１４の最適質量を決定することが出来る。なお、その際、住宅１２の耐荷重強度も考慮する必要があり、住宅１２の耐荷重強度による制限から、分割マス１４の最適質量が決定される場合もある。

また、その際、分割マス１４の最適質量は、全ての分割マス１４の合計質量として与えられるものであることから、各分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの荷重を異なる構造部材に分担支持させることによって、即ち、住宅１２を構成する多数の構造部材のうちの異なる構造部材にそれぞれの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを装着して、各分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを異なる構造部材で支持せしめることによって、分割マス１４の荷重の集中的作用を回避して、住宅１２の耐荷重強度上の理由による分割マス１４の荷重制限を緩和することも可能である。因みに、一般的な軽量鉄骨や木造の軸組構造による２〜３階建の住宅の場合では、全ての分割副振動系における分割マス１４の合計質量として、１００〜１０００ｋｇ程度、或いはそれ以上の質量が設定される。

そして、本実施形態では、このようにして求められた最適質量を全体として与えるように、複数の分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの質量が設定されている。ここにおいて、複数の分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、相互に同一の質量となるように設定されている。具体的には、最適質量が８００ｋｇの場合に、分割マス１４の質量が何れも２００ｋｇとされる。特に、同一の材質と形状を有する複数の分割マス１４によって最適質量を等分割することが望ましく、それによって、分割マス１４の製造の容易性やコスト性が向上され得る。

また、これら各分割マス１４は、それぞれ、複数個のゴムマウント１６によって、住宅１２の構造部材１８に対して弾性支持されており、それによって、互いに独立した４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが構成されている。そして、これら複数の分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおいては、その固有振動数が互いに同一とはされておらず、各別に異なる複数の固有振動数が設定されている。

なお、分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが装着される構造部材としては、建築構造物の構造や種類等に応じて、建築構造物における各種の構成部材（強度部材）が採用される。特に、最適質量を複数の分割マスに分割設定した場合には、複数の構造部材によって、最適質量のマス部材を有利に分担支持せしめることが可能となる。

ところで、このように４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに対してそれぞれ異なる固有振動数を設定するに際して、特に本実施形態では同一の分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが用いられていることから、各分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの相互間で、防振すべき振動方向のばね定数が異なるゴムマウント１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが採用される。

かかるゴムマウント１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとしては、例えば前記特許文献２に示されているように、水平方向のばね定数を鉛直方向に延びるマウント中心軸回りで異方性としたものを採用することで、４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄで同じゴムマウントを採用しつつそれぞれ異なる固有振動数をチューニング設定することが可能になる。

すなわち、図２に示されているように、分割マス１４は、その四角部分などの複数箇所で、住宅１２の構造部材１８に固定されるベース部材２０に対してゴムマウント１６を介して弾性支持せしめられることとなる。ここにおいて、本実施形態のゴムマウント１６は、上板金具２２と下板金具２４が互いに上下方向に離隔して対向配置されていると共に、それら上下板金具２２，２４の対向面間に介装された本体ゴム弾性体２６で弾性的に連結された構造を有している。上下の板金具２２，２４は、左右両側に傾斜対向板部２８，３０を備えており、それら両側の傾斜板部２８，３０の対向面間にそれぞれ本体ゴム弾性体２６，２６が配設されている。また、上下の板金具２２，２４には、各外方に向かって突出する上下の固定ボルト３２，３４が設けられている。上側の固定ボルト３２は、上方に延び出しており、積層構造とされた分割マス１４の締結孔３６に挿通されてナット３８で締付固定されている。なお、上側の固定ボルト３２の下端には、下板金具２４の上面に設けられたストッパ部に対して所定距離を隔てて対向せしめられた当接部が設けられており、上下の板金具２２，２４の相対変位量ひいてはマス金具の変位量を制限するストッパ機構が構成されている。

このような構造とされたゴムマウント１６における軸直角方向（水平方向）のばね定数は、上下方向に延びるマウント中心軸回りで異ならされており、図２の紙面に垂直な方向で最小となる一方、図２の左右方向で最大となる。それ故、４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおいて、同じ分割マス１４を同じゴムマウント１６で弾性支持せしめた場合でも、制振すべき特定の振動方向に対するゴムマウント１６の中心軸回りの傾斜角度を、各分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの相互間で異ならせることにより、各分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの固有振動数を各別に独立してチューニングすることができる。その結果、４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに対して、互いに異なる固有振動数を設定することが可能になる。

ここにおいて、分割副振動系１７ａの固有振動数をｆ１（Ｈｚ）、分割副振動系１７ｂの固有振動数をｆ２（Ｈｚ）、分割副振動系１７ｃの固有振動数をｆ３（Ｈｚ）、分割副振動系１７ｄの固有振動数をｆ４（Ｈｚ）とすると、主振動系である住宅１２の固有振動数Ｆ０（Ｈｚ）に対して、以下の基本関係式を満足するように設定されている。
ｆ１＜ｆ２≦Ｆ０≦ｆ３＜ｆ４

なお、本実施形態において上記の関係式を満足する固有振動数を各分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに設定するに際しては、各分割副振動系１７における分割マス１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの値（質量）が互いに同一とされていることから、それら各分割副振動系１７において複数個のゴムマウント１６で構成するバネ部材の防振すべき振動方向でのばね定数の値によって、設定することができる。具体的には、分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおいて、制振すべき振動方向のばね定数をｋｄ（ａ），ｋｄ（ｂ），ｋｄ（ｃ），ｋｄ（ｄ）とすると、固有振動数は√（ｋｄ／ｍ）で表されるから、下式を満足するばね定数が実現されるように、分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを構成するゴムマウント１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのばね定数が設定されることとなる。
ｋｄ（ａ）＜ｋｄ（ｂ）＜ｋｄ（ｃ）＜ｋｄ（ｄ）

さらに、分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄでは、以下の関係式（式１），（式２）を満足するようにチューニングされている。このような周波数チューニングを採用することにより、一般住宅における通常の環境下で予想される主振動系（住宅１２）と分割副振動系１７とのチューニングずれ幅をカバーすることが出来て、目的とする制振効果を安定して得ることが可能になるのであり、特に、人の振動に対する感受性が周波数域によって異なっていることまで考慮して、人の感覚で把握されて評価される振動レベルを効率的に低減することのできる制振装置が実現可能となるのである。

ｆ３−ｆ２ ＜ ｆ２−ｆ１ ・・・（式１）
ｆ３−ｆ２ ＜ ｆ４−ｆ３ ・・・（式２）

因みに、本発明の実施例として、４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおいて、前述の基本関係式を満たしつつ、上記（式１）及び（式２）の条件を満足するように、下記［表１］の実施例１に記載のチューニングを施した制振装置におけるシミュレーション結果を、図３に示す。また、下記［表１］に比較例１および比較例２として示されているように、４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにおいて、前述の基本関係式は満たすが、上記（式１）又は（式２）の条件を満たさないチューニングを施した制振装置におけるシミュレーション結果を、図３において上記実施例１と併せて示す。なお、図３中においては、実施例１を実線、比較例１を破線、比較例２を一点鎖線で示す。

なお、これらの実施例および比較例では、建築構造物について、躯体重量を３０ｔｏｎ、固有振動数を３Ｈｚ、躯体減衰比を４％とすると共に、各分割副振動系１７における損失係数を１．０とし、水平方向の振動を評価対象とした。また、本発明者は、建築構造物の固有振動数を２Ｈｚや５Ｈｚに設定した場合や、躯体減衰比を２％や６％に設定した場合等を含む多くのシミュレーションを実施したが、得られた結果は同様な傾向を示すものであることから、簡潔な開示で理解を容易とするために特定の実施例と比較例について記載する。

ここにおいて、以下の実施例および比較例では、単に機械的な振動レベルの評価ではなく、人の感覚として認識される振動レベルで評価したものである。即ち、振動に対する人体の感覚は周波数に依存しており、一般的な建築構造物において問題となる共振周波数（固有振動数）が２〜８Ｈｚ程度であることを考慮すると、建築構造物では共振周波数から離れるほど振動に対する人体の感度が低下する傾向にあると考えられる。このような傾向を考慮して、人体の振動感覚を補正した振動レベルとして、建築構造物における振動状態を評価した。

具体的には、このような人体の感覚を考慮した評価手法は、ＩＳＯ２６３１やＪＩＳ
Ｃ １５１０などにも示されている。本実施例および比較例では、ＪＩＳ Ｃ １５１０に応じた補正処理を行うことによって、人体の振動感覚を考慮した振動レベル値を求めた。

図３からわかるように、上記の基本関係式を満たしつつ（式１）及び（式２）の関係式を満たした実施例１の制振装置では、（式１）及び（式２）の関係式を満たさない比較例１や比較例２と比べて、優れた制振効果が発揮され得る。

すなわち、ｆ２−ｆ１とｆ４−ｆ３を何れもｆ３−ｆ２よりも狭い周波数域に設定した比較例１では、振動が大きい建築構造物の共振周波数付近で効率的に制振効果を発揮し得るように想定されるかもしれない。しかし、高周波側における反共振による振動レベルの立ち上がりが早くなり、人体の感覚を考慮した振動レベル評価では高周波側で人体感覚が低下することもあって、実施例よりも制振効果の評価が低くなる。

しかも、比較例１では、制振効果の発揮される周波数域を確保するためにｆ３−ｆ２の周波数範囲を比較的広く設定してｆ４−ｆ１の周波数範囲を確保することの必要性も考えられることから、振動が大きい建築構造物の共振周波数付近における制振効果も有利に確保できるとは言い難い。なお、比較例１において、例えばｆ３−ｆ２の値をより大きくしてｆ４−ｆ１の周波数範囲を確保することで、高周波側での振動レベルの立ち上がりを遅らせると、建築構造物の共振周波数付近の制振効果が低下して要求特性を満たすことが難しくなる。

また、ｆ２−ｆ１とｆ４−ｆ３を何れもｆ３−ｆ２と等しく設定した比較例２では、比較例１に比べて振動レベルにおける高周波側の立ち上がりが遅らされて制振効果の向上が認められるものの、未だ、建築構造物の共振周波数付近における振動レベルの低減効果と、広い周波数域の全体に亘る制振効果の確保とを、両立して確保するのに十分とは言い難い。

そして、これら比較例１および比較例２に対して、実施例１では、建築構造物の共振周波数付近における振動レベルを一層効果的に低減させつつ、高周波側における振動レベルの立ち上がりを遅らせ得て、建築構造物の共振周波数を中心とした広い周波数域で優れた制振効果を発揮し得るものであることが、理解されるところである。

なお、実施例１では、以下の（式３）を満足するチューニングを施したものであり、その制振効果を併せて確認した。

ｆ２−ｆ１ ＝ ｆ４−ｆ３ ・・・（式３）

ところで、図３に示されるように振動レベルは高周波側の反共振による立ち上がりが問題になりやすいことに加えて、高周波側に設定された分割副振動系１７ｄの周波数チューニングに伴う高周波側の振動レベルの立ち上がりは、低周波側に設定された分割副振動系１７ａの周波数チューニングに伴う低周波側の振動レベルの立ち上がりに比して、大きな影響を受けやすいことがわかる。かかる観点から、上記（式３）に代えて、以下の（式４）を満足するチューニングも本発明において採用可能であり、そして、かかる（式４）を満足するチューニングを採用することにより、高周波側の立ち上がりをより高周波側へ移行させて遅らせることで制振効果の更なる向上が図られ得ることが理解できる。

ｆ２−ｆ１ ＜ ｆ４−ｆ３ ・・・（式４）

ところで、本発明の制振装置では、建築構造物の共振周波数域における振動レベルの十分な低減と、建築構造物の共振周波数域を中心とした広い周波数域での制振効果の確保とを、一層効果的に両立して達成するために、４種類の分割副振動系における各固有振動数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４を、以下の（式５）や（式６）を満足するように設定することが、より好適である。

０（Ｈｚ） ≦ ｆ３−ｆ２（Ｈｚ） ≦ ０．５（Ｈｚ） ・・・（式５）
０．２（Ｈｚ） ≦ ｆ４−ｆ１（Ｈｚ） ≦ １．７（Ｈｚ） ・・・（式６）

下記［表２］に示すように、前記した基本関係式と（式１），（式２），（式３）の条件を満足するチューニングに加えて、上記（式５）及び（式６）の条件を満足するチューニングを施した制振装置を実施例２、（式５）を満たすが（式６）は満たさないチューニングを施した制振装置を実施例３として、それぞれのシミュレーション結果を、図４に示す。なお、評価装置の条件は、前述の実施例１に従う。また、図４中においては、実施例２を破線、実施例３を一点鎖線で示す。

図４に示された結果から、実施例２および３の何れにおいても、大きな振動が問題となる建築構造物の共振周波数域において、−２．０ｄＢ以下への振動レベルの低減量が発揮されていることがわかる。なお、ｆ４−ｆ１の値が、０．２Ｈｚ未満になると、単一の副振動系を採用した場合と近い特性となり、複数の分割副振動系を採用する本発明の効果が十分に発揮され難くなる傾向となる。なお、実施例２と実施例３を比較してわかるように、ｆ４−ｆ１の値が１．７Ｈｚを越えると、振動レベルの低減効果が全体的に小さくなり、特にｆ４−ｆ１の値が１．９Ｈｚを越えると、４つの周波数チューニングされた分割副振動系の固有振動数間隔が大きくなり過ぎることで、何れかの分割副振動系の固有振動数の間において制振効果が低下して振動レベルが大きくなる領域が発生してしまうおそれがある。

また、ｆ３−ｆ２の値は、例えば建築構造物における条件を考慮して、問題となる共振周波数の変化やチューニングのずれなどに対処し得るように設定することができる。特に、０（Ｈｚ）＜ｆ３−ｆ２（Ｈｚ）とすることで、建築構造物における将来的な共振周波数のずれなどに対して、目的とする制振効果をより安定して発揮させることも可能になる。なお、ｆ３−ｆ２の値が０．５Ｈｚを越えると、最も問題になりやすい建築構造物における共振周波数の振動に対して十分な制振効果が発揮され難くなるおそれがある。

一方、例えば共振周波数のずれが将来的にも殆ど予想されないような場合では、ｆ３−ｆ２の値を０にすることで、かかる共振周波数の振動をより効率的に低減させるようなチューニングも可能である。具体例を、実施例４として以下の［表３］に示すと共に、かかる実施例４のシミュレーション結果を、図４中に実施例２，３と併せて実線で示す。

上述のように建築構造物の特性や条件を考慮したチューニングが可能であり、例えば建築構造物の共振周波数点での振動レベルがポイント的に大きな問題になっているような状況であれば、実施例４に示したように、前記（式５）及び（式６）で選択される最小の周波数範囲をそれぞれ設定することにより、かかるポイント的な振動に対して効率的な制振効果を発揮させるチューニングも好適に採用され得る。

以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、これはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定されるものでない。

例えば、前記実施形態では、４種類の固有振動数をもつ４つの分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが採用されていたが、４種類の固有振動数にチューニングされた分割副振動系の少なくとも一つを複数個設置しても良い。具体的には、例えば４種類の固有振動数にチューニングされた分割副振動系１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを各複数個設置することも可能である。

また、本発明の制振装置を構成する分割副振動系において採用されるゴムマウントの構造や、その配設数および配設形態等は、前記実施形態における具体的な記載によって何等限定的に解釈されるものでなく、従来から公知の各種のゴムマウントが、何れも採用可能であり、特に、マウント中心軸に対して直角な方向のばね特性が全方向で一定とされたゴムマウント等も、採用可能である。

さらに、各分割副振動系１７において、分割マス１４の構造部材１８に対する変位に際して減衰力を及ぼし得る減衰器も、必要に応じて採用可能である。

また、制振装置１０の配設位置も、最上階の天井部分の他、床下部分等、建築構造物の構造や振動モード等を考慮して、適宜に変更可能である。更にまた、制振装置１０を構成する各分割副振動系１７を、それぞれ異なる箇所に設置することも可能である。

加えて、本発明は、例示の如き３階建の住宅の他、１階建や２階建、或いは４階建以上の住宅、或いは倉庫やビル，タワー等、各種の建築構造物用の制振装置に対して、何れも適用可能であることは、言うまでもない。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであり、また、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもない。

１０：建築構造物用の制振装置、１２：住宅（建築構造物）、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ：分割マス（マス部材）、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ：ゴムマウント（バネ部材）、１７：分割副振動系

Claims (5)

1. 建築構造物に対してマス部材をバネ部材で弾性支持せしめることにより、該建築構造物を主振動系とした副振動系を構成する制振装置において、
   建築構造物の固有振動数Ｆ０に対してｆ１＜ｆ２≦Ｆ０≦ｆ３＜ｆ４の関係式で表される各固有振動数が設定された４種類の分割副振動系によって前記副振動系が構成されており、且つ下式を何れも満足するようにチューニングされていることを特徴とする建築構造物用の制振装置。
   ｆ３−ｆ２ ＜ ｆ２−ｆ１
   ｆ３−ｆ２ ＜ ｆ４−ｆ３
2. 下式を満足するようにチューニングされている請求項１に記載の建築構造物用の制振装置。
   ｆ２−ｆ１ ＝ ｆ４−ｆ３
3. 下式を満足するようにチューニングされている請求項１に記載の建築構造物用の制振装置。
   ｆ２−ｆ１ ＜ ｆ４−ｆ３
4. 下式を満足するようにチューニングされている請求項１〜３の何れか一項に記載の建築構造物用の制振装置。
   ０ ≦ ｆ３−ｆ２ ≦ ０．５（Ｈｚ）
5. 下式を満足するようにチューニングされている請求項１〜４の何れか一項に記載の建築構造物用の制振装置。
   ０．２ ≦ ｆ４−ｆ１ ≦ １．７（Ｈｚ）

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