JP7027222B2 - Vibration control device for beams and floors - Google Patents
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Description
本発明は、梁や床等の大スパンの構造物に対する歩行者や車両の移動により生じる振動を抑制するための制振装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device for suppressing vibration caused by movement of a pedestrian or a vehicle with respect to a structure having a large span such as a beam or a floor.
従来、複数の階層を備えて構築される大スパン架構建物の制振構造として、特許文献1に記載されるものが知られている。この制振構造は、一階層を形成する梁部材あるいは床部材の端部側に下端を接続して斜設される方杖材と、方杖材の上端と一階層の上の他階層との間に、付加振動系として直列に配設されて方杖材と他階層の梁部材あるいは床部材を接続する回転慣性質量ダンパー及びばね部材とを備えて構成される。付加振動系の周期は、梁部材あるいは床部材の周期と同調させることを特徴とするものである。
Conventionally, as a vibration damping structure of a large span frame building constructed with a plurality of floors, the one described in
上記従来の制振装置は、制振構造部を構成するために、上下の床に対し機器要素を通して接続する必要があるから、装置の設置に制約がある。
したがって、本発明は、装置の設置に大きな制約がなく、構造簡易な制振装置を提供することを目的としている。
Since the conventional vibration damping device needs to be connected to the upper and lower floors through equipment elements in order to form the vibration damping structure portion, there are restrictions on the installation of the device.
Therefore, it is an object of the present invention to provide a vibration damping device having a simple structure without major restrictions on the installation of the device.
以下、添付図面の符号を参照して説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
上記課題を解決するための、本発明の制振装置1は、柱Cの接合面C1に固定される第1の取り付け部材2と、当該第1の取り付け部材2に接合面C1と平行で水平の支持軸4により回転自在に支持されるギアボックス5と、当該ギアボックス5内において支持軸4に固着される受動小歯車6と、第1の取り付け部材2に固着され支持軸4に連結される回転軸7aを有するロータリダンパ7と、ギアボックス5内に支持軸4と平行に固着される固定軸8と、当該固定軸8に固着され受動小歯車6に噛み合ってギアボックス5と一体に支持軸4を中心に公転する駆動大歯車9と、梁Bに固着される第2の取り付け部材3と、一端側において第2の取り付け部材3に接合面C1と直交する水平方向に所定範囲で移動自在に支持される支持部材10と、当該支持部材10の他端側において固定軸8と同心上で回転自在に支持される連結軸12と、連結軸12に回転自在に支持されギアボックス5に固定される支持アーム11とを具備する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the reference numerals of the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
In order to solve the above problems, the
本発明の制振装置においては、歯車機構と回転型ダンパの採用により、減衰力が増幅されて梁・床に伝えられるので、小型で制振効果が大きく、設置も容易である。 In the vibration damping device of the present invention, the damping force is amplified and transmitted to the beam / floor by adopting the gear mechanism and the rotary damper, so that the vibration damping device is small in size, has a large damping effect, and is easy to install.
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1ないし図4において、制振装置1は、柱Cの垂直の接合面C1に対して一端側において水平に接続された梁Bの上下方向の振動を抑制するための制振装置であり、柱Cと梁Bとの間に介設される。制振装置1は、一端側において柱Cの垂直の接合面C1に第1の取り付け部材2を介して接続され、他端側において梁Bの下面B1
に第2の取り付け部材3を介して接続される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIGS. 1 to 4, the
Is connected via the
図9において、第1の取り付け部材であるブラケット2の平行一対の支持片2a間に、接合面C1と平行で水平の支持軸4が回転自在に支持される。ギアボックス5は、ブラケット2の支持片2a間において支持軸4上に回転自在に支持される。ギアボックス5内において、支持軸4上に受動小歯車6が固着される。したがって、ギアボックス5と受動小歯車6とは、支持軸4を中心に相対回転自在である。
In FIG. 9, the
図9に示すように、支持軸4の一端側は、ブラケット2の一方の支持片2aを貫通し、カップリング4aを介してロータリダンパ7の回転軸7aに接続される。ロータリダンパ7は、ブラケット2の一方の支持片2aの外側に固着される。
As shown in FIG. 9, one end side of the
ギアボックス5内には、固定部材5aを介して固定軸8が支持軸4と平行に固着される。この固定軸8上に、受動小歯車6と噛み合う駆動大歯車9が固着される。したがって、梁Bの振動による連結軸12(固定軸8)の上下方向の変位に伴い、ギアボックス5が支持軸4を中心に回転すると、駆動大歯車9が、ギアボックス5と一体に、支持軸4を中心に受動小歯車6の周りを公転する。これにより、受動小歯車6が増速されて自転する。この受動小歯車6の回転はロータリダンパ7により制動される。
In the
図1、図3において、第2の取り付け部材3は、梁Bの下面B1に固着される。第2の取り付け部材3は、支持部材10、支持アーム11、連結軸12を介して、ギアボックス5に接続される。したがって、ギアボックス5は、第2の取り付け部材3により、連結軸12を中心に回転自在に支持される。
In FIGS. 1 and 3, the
図5、図6に示すように支持部材10は、梁Bの側方へ水平に延びる水平板部10aと、この水平板部10aから直交方向に下方へ延びる垂直板部10bと、この垂直板部10bを水平に貫通するように固着された軸受部10cとを具備する。軸受部10cに連結軸12が支承される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
第2の取り付け部材3は、固定板部3aと、この固定板部3aとの間に支持部材10の水平板部10aを受ける摺動保持部3bとを具備する。水平板部10aは、摺動保持部3bにより、梁Bの幅方向には固定され、図6における隙間Gの範囲で梁Bの長手方向には移動自在に支持される。
The
図1、図8に示すように、支持アーム11は、中央の軸受部11aと、軸受部11aからギアボックス5の側面に平行に延びる一対のアーム部11bとを具備し、アーム部11bの端部において接続金具11cでギアボックス5の上下の側面に固定される。図9に示すように、軸受部11aは、ギアボックス5の固定軸8と同一軸線上に配置され、支持部材10の軸受部10cと対向して連結軸12を支承する。したがって、ギアボックス5は、固定軸8と同一軸線上の連結軸12を中心に回転自在であると共に、支持軸4を中心に回転自在である。
As shown in FIGS. 1 and 8, the
図10に示すように、制振対象である梁Bに、柱Cとの接合部を中心に上下に揺れる振動が発生すると、ギアボックス5が支持アーム11を介して梁Bと共に振動するが、ギアボックス5は、実質的に支持軸4で柱Cに枢支され、連結軸12で梁Bに枢支されているので、ギアボックス5に回転半径の異なる2つの回転力が作用することになる。このような回転半径の差による回転のズレを吸収するために、支持部材10が、図6における隙間Gの範囲で梁Bの長手方向に移動自在に構成される。したがって、支持軸4や連結軸12に荷重(せん断力)が生じることはない。
As shown in FIG. 10, when the beam B, which is the object of vibration suppression, vibrates up and down around the joint with the column C, the
梁Bの上下方向の振動に伴い、ギアボックス5が連結軸12(固定軸8)を中心に回転しつつ、支持軸4を中心に回転すると、ギアボックス5と一体に駆動大歯車9が受動小歯車6の周りを公転する。これに伴い、駆動大歯車9に噛み合う受動小歯車6が自転する。この自転の速度は、支持軸4を中心とするギアボックス5の回転に対して増速される。受動小歯車6の回転は、支持軸4から回転軸7aを介してロータリダンパ7に伝わり、これにより減衰される。
When the
制振装置1は、梁Bの振動に伴う角度変位によるギアボックス5の回転運動を歯車6,9によりロータリダンパ7へ伝達する構造となっている。ロータリダンパ7の代表的な構造は、軸の回転を粘性体あるいは粘弾性体により制動する構造である。ロータリダンパ7へ入力される回転は歯車機構により増速される。また、増速された回転によりロータリダンパ7が出力する回転方向の減衰力は、歯車機構により増幅されて梁Bへ伝えられる。この歯車機構部の作用により、ダンパ単体で用いた場合と比較して、梁Bに対するより効率的な制振効果が得られる。
The
梁Bの振動に伴う運動を歯車6,9同士で効果的にロータリダンパ7へ伝達するために、梁B側の歯車9は梁Bに固定され、ロータリダンパ7側の歯車6は回転自由に設置される。そして、歯車6,9同士は、リンク(腕)としてのギアボックス5で接続される構造である。
In order to effectively transmit the motion accompanying the vibration of the beam B to the
以上、制振装置1の支持部材10が、梁Bのフランジの下面B1に接続される場合を説明したが、支持部材10の、梁Bへの接続部位は、これに限定されない。例えば、図11、12,13のように梁Bのフランジ部の上面や、梁Bの左右面、あるいは上下左右面に同時に接続して設置することもできる。また、干渉等の問題がなければ、ロータリダンパ7をギアボックス5の片側だけでなく、図14のように両側に配置することで、更に減衰力を向上させることができる。
Although the case where the
この制振装置1の構造と作用を図15の概略的機構説明図について説明する。歯車機構において梁Bの振動により歯車機構へ入力される角速度と歯車機構が出力する角速度の関係を式1に示す。同様にロータリダンパ7が出力する減衰力が歯車機構により出力されて梁Bへ伝わる際の減衰力の関係を式2に示す。
rB:歯車Bのピッチ円半径[m]
ωC:歯車Aに対する腕Cの角速度[rad/s]
rA:歯車Aのピッチ円半径[m]
ZA:歯車Aの歯数
ZB:歯車Bの歯数
MC:腕Cのモーメント[Nm]
歯車機構により、式3に示すように、ロータリダンパ7が出力する減衰力が増幅されて梁Bに伝えられることから、ロータリダンパの小型化も可能となる。
CD:ロータリダンパの減衰係数[Nm・s/rad]
The structure and operation of the
r B : Pitch circle radius of gear B [m]
ω C : Angular velocity of arm C with respect to gear A [rad / s]
r A : Pitch circle radius of gear A [m]
Z A : Number of teeth of gear A Z B : Number of teeth of gear B
MC: Moment of arm C [Nm]
As shown in
CD: Attenuation coefficient of rotary damper [Nm ・ s / rad]
1 制振装置
2 第1の取り付け部材(ブラケット)
2a 支持片
3 第1の取り付け部材
3a 固定板部
3b 摺動保持部
4 支持軸
4a カップリング
5 ギアボックス
5a 固定部材
6 受動小歯車
7 ロータリダンパ
7a 回転軸
8 固定軸
9 駆動大歯車
10 支持部材
10a 水平板部
10b 垂直板部
10c 軸受部
11 支持アーム
11a 軸受部
11b アーム部
11c 接続金具
12 連結軸
1
Claims (2)
前記柱の接合面に固定される第1の取り付け部材と、当該第1の取り付け部材に前記接合面と平行で水平の支持軸により回転自在に支持されるギアボックスと、当該ギアボックス内において前記支持軸に固着される受動小歯車と、前記第1の取り付け部材に固着され前記支持軸に連結される回転軸を有するロータリダンパと、前記ギアボックス内に前記支持軸と平行に固着される固定軸と、当該固定軸に固着され前記受動小歯車に噛み合う駆動大歯車と、前記梁に固着される第2の取り付け部材と、一端側において前記第2の取り付け部材に前記接合面と直交する水平方向に所定範囲で移動自在に支持される支持部材と、当該支持部材の他端側において前記固定軸と同心上で回転自在に支持される連結軸と、当該連結軸に回転自在に支持され前記ギアボックスに固定される支持アームとを具備することを特徴とする梁、床用制振装置。 A vibration damping device for suppressing vertical vibration of a beam connected horizontally at one end to the vertical joint surface of the column.
A first mounting member fixed to the joint surface of the column, a gearbox rotatably supported by the first mounting member by a support shaft parallel to the joint surface and horizontal to the joint surface, and the above-mentioned gearbox in the gearbox. A passive small gear fixed to the support shaft, a rotary damper having a rotary shaft fixed to the first mounting member and connected to the support shaft, and a fixing fixed in the gearbox in parallel with the support shaft. A shaft, a drive gear that is fixed to the fixed shaft and meshes with the passive small gear, a second mounting member that is fixed to the beam, and a horizontal one end side of the second mounting member that is orthogonal to the joint surface. A support member movably supported in a predetermined range in a direction, a connecting shaft rotatably supported concentrically with the fixed shaft on the other end side of the support member, and rotatably supported by the connecting shaft. A beam and floor vibration damping device characterized by having a support arm fixed to a gearbox.
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