JP7102230B2 - 制振装置および制振装置の改造方法 - Google Patents

Description

本発明は、制振装置および制振装置の改造方法に関する。

建物や煙突などの構造物の頂部に設置され、構造物の振動を抑制する制振装置は、主として振動体、復元力機構、水平剛性機構で構成される。

構造物の振動の原因としては地震などが考えられるが、大きな地震や長周期地震が発生した場合、振動体は大きく水平方向に振動することになり、振動体を取り囲むフレームに振動体が衝突することが考えられる。このとき、その衝撃を吸収するために、振動体の周囲に防舷材が設けられることがあるが、許容を超えた過大な振動が発生した場合、防舷材だけでは衝撃を十分に吸収できない可能性がある。

特許文献１には、許容を超えた振動が発生した場合に、制振対象物と制振装置との固定を解除することで、フレームとフレームに収容された振動体との衝突を避けて、フレームや振動体などの損傷を防止することが開示されている。

特開２０１６－５３３８１号公報

特許文献１においては、振動が許容範囲内に収束した場合、制振対象物と制振装置とが再び固定されて制振機能が回復するが、制振対象物と制振装置との間に残留変位が発生することが記載されている。この残留変位は、振動が完全に収束した後に、ジャッキなどで解消可能とされているが、仮に、残留変位が生じている状態で許容範囲内の振動が継続した場合、制振対象物に対して正常な制振機能が確保されないおそれがある。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであって、過大な振動が発生した場合でも、振動体を取り囲むフレーム構造の損傷を防止できる制振装置および制振装置の改造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の制振装置および制振装置の改造方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係る制振装置は、側面に防舷材が設けられた振動体と、該振動体の側方において、前記防舷材に対向するように配置された可動フレームを有するフレーム構造と、前記振動体をステージに対して支持する復元力機構と、前記ステージに設置され、前記可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材とを備える。

本態様に係る制振装置によれば、可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材によって、側面に防舷材が設けられた振動体が過大な振動によって可動フレームに衝突した場合でも、防舷材で吸収しきれなかった衝撃を、可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材によって吸収できる。このため、衝突時のフレーム構造の損傷を防止できる。仮に、側面に防舷材が設けられ振動体が外乱によって設計上の許容範囲を超えて水平方向に振動した場合、周囲のフレーム構造に衝突する可能性がある。振動体が周囲のフレーム構造に衝突すると、振動体の周囲に設けられた防舷材によってある程度の衝撃が吸収されるが、過大な振動が発生した場合には、衝撃が防舷材によって十分に吸収されないことでフレーム構造が損傷するおそれがある。

また、本発明の一態様に係る制振装置は、前記可動フレームを水平方向に復元力を有しつつ変位可能に前記ステージに対して支持する鉛直支持部材を備える。

本態様に係る制振装置によれば、可動フレームを下方から安定的に支持をして水平方向に変位させることができる。

また、本発明の一態様に係る制振装置の前記鉛直支持部材は、積層ゴムとされていることが好ましい。

本態様に係る制振装置によれば、可動フレームは積層ゴムによって水平方向に変位可能に支持されているので、防舷材で吸収しきれなかった振動体の衝撃を、衝撃吸収部材のみならず、積層ゴムによっても吸収することができる。

本発明の一態様に係る制振装置の改造方法は、側面に防舷材が設けられた振動体と、該振動体の周囲に配置された複数のフレーム部材を有するフレーム構造と、前記振動体をステージに対して支持する復元力機構と、を備えた制振装置の改造方法であって、複数の前記フレーム部材の一部を可動フレームとし、前記可動フレームを水平方向に復元力を有しつつ変位可能に前記ステージに対して支持する鉛直支持部材を設置して、前記可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材を前記ステージに設置する。

本態様に係る制振装置の改造方法は、前記フレーム部材の一部を可動フレームとし、可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材を設置することを特徴とする。これによれば、既設の制振装置に対して、衝突時のフレーム構造の損傷を防止できる制振装置への改造工事が可能となる。

本発明に係る制振装置および制振装置の改造方法によれば、過大な振動が発生した場合でも、振動体を取り囲むフレーム構造の損傷を防止できる。

本発明の一実施形態に係る制振装置の平面図である。 図１の切断線Ｉ－Ｉにおける縦断面図である。

以下に、本発明に係る制振装置および制振装置の改造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る制振装置１は、鉛直方向とされるＺ軸方向に延びる構造物１０の頂部付近に設けられたステージ１２上に設置されている。ステージ１２は、構造物１０に対して固定されており、Ｚ軸に対して垂直に交わる水平面（図１においてＸ－Ｙ平面）に沿って設けられている。

制振装置１は、可動フレーム２４を有するフレーム構造２０と、フレーム構造２０に取り囲まれた振動体１６を備えている。

フレーム構造２０が有する可動フレーム２４は、振動体１６の側方にそれぞれ設置されており、図１の場合、平面形状が矩形の振動体１６の各側面（４面）に対向して、振動体１６を取り囲むように環状とされた一式の可動フレーム２４が設置されている。

振動体１６の側面には、衝撃を吸収する防舷材１７がそれぞれ１つずつ設けられている。図２に示すように、各防舷材１７は、可動フレーム２４の上部の側面に対向するように設けられている。

図２に示すように、フレーム構造２０が有する可動フレーム２４に包囲された振動体１６は、複数の復元力機構１８によってステージ１２に対して支持されている。復元力機構１８は、振動体１６の下面とステージ１２との間に設けられている。復元力機構１８は、例えば、Ｚ軸方向（鉛直方向）に積層された積層ゴムとされる。

フレーム構造２０が有する可動フレーム２４は、ステージ１２に対して、Ｘ－Ｙ方向（水平方向）に変位可能となるように、鉛直支持部材４２によってステージ１２に対して支持されている。すなわち、可動フレーム２４の下面とステージ１２との間に鉛直支持部材４２が配置されている。鉛直支持部材４２は、例えば、積層ゴムなどの水平方向に復元力を有する構造とされる。

本実施形態に係る制振装置１は、図２に示すように、可動フレーム２４の衝撃を吸収する衝撃吸収部材４０を備える。衝撃吸収部材４０は、例えば、オイルバッファ等の緩衝機構とされる。

衝撃吸収部材４０は、その一部が可動フレーム２４の背面側（振動体１６が設置されている側とは反対側の側面）の下部に当接する形態で、ステージ１２に対して固定設置されている。本実施形態の場合、図１に示すように、可動フレーム２４の周囲を８つの衝撃吸収部材４０によって包囲している。これにより、可動フレーム２４を介して伝達される振動体１６からの衝撃を衝撃吸収部材４０によって吸収できる。なお、衝撃吸収部材４０の数は８に限定されるものではない。

また、図２に示すように、可動フレーム２４の上部を下部に対して外側（背面側）に位置するように略クランク状にすることで、対向する可動フレーム２４間の内幅がＺ軸方向（鉛直方向）上側に向かって拡幅するようにしている。つまり、ステージ１２側の内幅を小さく、防舷材１７に対向する部分の内幅を大きくしている。これにより、ステージ１２の大型化を押さえつつ衝撃吸収部材４０を設置することを実現している。

上記構成の制振装置１は、以下のように動作する。
制振装置１が備える振動体１６は、地震や風などの外乱によって構造物１０が振動した際に、構造物１０の振動に同調して振動する。このとき、振動体１６を支持する復元力機構１８が、その減衰効果によって振動体１６の振動エネルギを消費する。結果として、構造物１０の振動エネルギが、振動体１６と復元力機構１８とによって消費され、構造物１０の振動が抑制される。外乱が設計範囲を超えない場合、防舷材１７が側面に設けられた振動体１６は、可動フレーム２４に包囲された範囲内で水平方向に振動する。しかし、外乱が設計範囲を超えた場合、振動体１６の水平方向の振動を復元力機構１８によって吸収しきれずに、振動体１６の側面の防舷材１７が可動フレーム２４に衝突するおそれがある。仮に、防舷材１７が可動フレーム２４に衝突したときの衝撃を防舷材１７で吸収しきれなかった場合、可動フレーム２４の背面に当接した衝撃吸収部材４０が、その衝撃を吸収できる構成となっている。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
可動フレーム２４の衝撃を吸収する衝撃吸収部材４０によって、側面に防舷材１７が設けられた振動体１６が過大な振動によって可動フレーム２４に衝突した場合でも、防舷材１７で吸収しきれなかった衝撃を、可動フレーム２４の衝撃を吸収する衝撃吸収部材４０によって吸収できる。このため、衝突時のフレーム構造２０の損傷を防止できる。

また、可動フレーム２４は、積層ゴムなどの鉛直支持部材４２によって支持されているので、可動フレーム２４を下方から安定的に支持をして水平方向に変位させることができる。さらに、防舷材１７で吸収しきれなかった振動体１６による衝撃を、衝撃吸収部材４０のみならず、鉛直支持部材４２とされた積層ゴムによっても吸収することができる。なお、振動体１６が可動フレーム２４に衝突した後でも、振動体１６や可動フレーム２４は、復元力機構１８や鉛直支持部材４２によって元の位置に戻るので、衝突後（過大な水平方向の振動が発生した後）においても制振機能を保つことができる。

なお、既存の制振装置が備えるフレーム構造が有するフレーム部材の一部を、可動フレーム２４として、さらに、可動フレーム２４の衝撃を吸収する衝撃吸収部材４０をステージ１２に設置することで、既存の制振装置を本実施形態の制振装置１に改造可能である。

１ 制振装置
１０ 構造物
１２ ステージ
１６ 振動体
１７ 防舷材
１８ 復元力機構
２０ フレーム構造
２４ 可動フレーム
４０ 衝撃吸収部材
４２ 鉛直支持部材

Claims (3)

1. 側面に防舷材が設けられた振動体と、
   該振動体の側方において、前記防舷材に対向するように配置された可動フレームを有するフレーム構造と、
   前記振動体をステージに対して支持する復元力機構と、
   前記可動フレームを水平方向に復元力を有しつつ変位可能に前記ステージに対して支持する鉛直支持部材と、
   前記ステージに設置され、前記可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材と、
   を備えることを特徴とする制振装置。
2. 前記鉛直支持部材は、積層ゴムとされている請求項１に記載の制振装置。
3. 側面に防舷材が設けられた振動体と、
   該振動体の周囲に配置された複数のフレーム部材を有するフレーム構造と、
   前記振動体をステージに対して支持する復元力機構と、
   を備えた制振装置の改造方法であって、
   複数の前記フレーム部材の一部を可動フレームとし、
   前記可動フレームを水平方向に復元力を有しつつ変位可能に前記ステージに対して支持する鉛直支持部材を設置して、
   前記可動フレームの衝撃を吸収する衝撃吸収部材を前記ステージに設置することを特徴とする制振装置の改造方法。

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