JPH01312172A

JPH01312172A - 構造物の振動抑制装置

Info

Publication number: JPH01312172A
Application number: JP14260088A
Authority: JP
Inventors: Takanori Sato; 孝典佐藤
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1989-12-15
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2729231B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野−１この発明は、地震や風等によって構造物に引き起こされ
る振動を抑制するようにした構造物の振動抑制装置に関
するものである。

「従来の技術及びその課題」近年の建築・土木構造物は、高強度飼料の開発、工作技
術の進歩、並びに電算機による構造解析技術の発展等の
要因により、大型化、形式の多様化、軽量化が為される
と共に、外力に対してフレキシビリテイに富んだ構造と
なっている。そして、このように軽量で柔軟な構造物に
おいては、その固有振動数が低く、内部の振動減衰も小
さくなる傾向があるため、地震や風等の外力の影響によ
り予期し得ない種々の振動が発生ずる可能性がある。

特に、前述の如く、構造物の大型化に伴って、外力によ
って励起される振動の振幅も大きくなるため、この振動
か構造物内部に居住する人間に不必要な不安感を与えろ
と共に、構造物の躯体に許容範囲以上の応力を（＝１与
する恐れすらあった。

そこで、本願発明者は、特願昭６０−２４１０４５号明
細書において、構造物の所定の位置に、この構造物の固
有の振動周期と同一の周期で、しかも所要の位相差を伴
って振動する液体を貯留するタンクを設け、この液体の
振動によって前記構造物の振動を抑制することのできる
振動抑制装置を提案し、前述の問題を解決している。

ところで、通常の建築物等の構造物は、その断面形状が
長方形をしており、従って、その固有周期も構造物の振
動方向によって異なる場合が多い。

特に、前述の如く、構造物の形式の多様化に伴って構造
物の振動性状も複雑化しているため、複数の振動周期に
柔軟に対応しうる振動抑制装置の実現が望まれていた。

この発明は、前記事情に鑑み、先に本願発明者が提案し
た振動抑制装置を発展させてなされたもので、複数の固
有振動周期を有する構造物の振動を有効に減衰させるこ
とが可能な振動抑制装置の提供を目的としている。

「課題を解決するだめの手段」そこでこの発明は、構造物の所定の位置にタンクを設（
Ｊると共に、このタンクの内部をそれぞれが少なくとも
相異なる２つの内径を有する複数の室に区切り、さらに
これら各室の内部に、前記複数の内径に沿う方向におけ
る前記構造物の固有振動周期とそれぞれ同一の振動周期
で、かつ、これら構造物の固有振動とそれぞれ所要の位
相差を伴って振動する液体を貯留したような構造物の振
動抑制装置を構成して、前記課題を解決している。

「実施例」以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図ないし第３図（Ｊこの発明の第１実施例である振
動抑制装置を示す図である。図中、符号１は振動抑制装
置であり、この振動抑制装置１は、風によって引き起こ
されろ振動に対して最も効果があるとされる高層建築物
（構造物）２の屋上に設置されている。この建築物２は
、例えばその断面形状が略長方形状に形成され、平面」
二で２方向に卓越した固有振動周期を有するような建築
物である。

この振動抑制装置１は、ゴム等の弾性体と銅板との積層
構造からなる支持台３と、この支持台３」二に載置され
たタンク４と、このタンク４内に貯留された液体５とか
ら概略構成されている。

前記タック４は、建築物２の飲料水、防火用水又は冷暖
房設備用水等を貯留するための角筒状のタンクであり、
その上部が開放された構造とな。

ている。より詳細に言えば、このタンク４は、その断面
形状が略長方形状に形成されており、その内部に垂直方
向に延在する隔壁６．６、・・が設（Ｊられることで、
上部が開放された複数の室７．７、・に区切られている
。これら室７、　は、その断面形状が異なる２種類の室
７ａ、７ｂ、　　・に分類され、その長辺方向及び短辺
方向に沿う内径は、それぞれａ５、ｂ＋（ａ＋＞ｂ＋）
及びａ２、ｂ２（ａ、＞ｂ、）とされている。さらに、
これら各室７ａ、７ｂには、その比重及び室の内径ａ＋
ｓＥ）＋及び２７、ｂ２に応じて液面高さ（第２図中ト
■１、Ｈ２）等が適宜調節されることで、その長辺方向
及び短辺方向に沿う振動周期かそれぞれ同一方向にお＋
Ｊろ建築物２の固有振動周期と同一の振動周期となるよ
うな条件で、液体５．５、　がそれぞれ貯留されている
。そして、これら液体５．５、　は、これらを足し合わ
せた総質里が建築物の質量の１１５０〜Ｉ／１００の範
囲内となるように室７ａ、７ｂ内への貯留量が調整され
ている。

なお、前記タンク４及び隔壁６、・は、長期使用におい
ても腐蝕されない材質（例えばプラスデック製）で形成
されることが好ましく、同様に、前記液体５は、長期使
用においても蒸発しにくい粘性液体（例えば浦）である
ことが好ましい。しかしながら、これらタンク４、隔壁
６、　及び液体５の材質は、施工条件等により適宜決定
されれば良く、前述の材質に限定されることはない。

次に、以」二のような構成を有する振動抑制装置１の作
用について説明する。

前記建築物２と振動抑制装置ｌとを含む振動系は、第４
図に示すような振動モデルに近似、簡略化することかで
きる。なお、以下の説明は、タンク４内の１つの室７ａ
（あるいは７ｂ）の長辺方向あるいは短辺方向における
振動のみについての議論であるが、これら長辺方向及び
短辺方向の振動が同時に生起された場合も、あるいはタ
ンク４全体が振動した場合でも、後述する議論が適用で
きることは明らかである。

この振動モデルは、ばね定数Ｋ。のばね８Ａ及び減衰率
り。のダッシコボッｌ−１０Ａを介して、質量Ｍ。の物
体９Ａが支持されてなる振動系Δ（建築物２の振動モデ
ル）と、ばね定数に１のばね８Ｂ及び減衰率り、のダッ
ンコボソトＩＯＢを介して、質量Ｍ１の物体９Ｂが支持
されてなる振動余丁３（室７ａ（あるいは７ｂ）内の液
体５の振動モデル）とが直列に接続されたようなモデル
である。

そして、このような振動モデルにおいて、物体９Ａに加
わる地震や風等の外力によって振動系へが室７ａ　（７
ｂ）の長辺方向あるいは短辺方向に振動を開始すると、
振動系Ｂは１／４周期の位相遅れをもって振動を開始す
るから、これら振動系Ａ−Ｈの振動周期を一致させるこ
とにより、振動系Ａの振動を抑制することができる。

ここで、物体９Ｂは、物体９Ａの約２％程・度の質量な
ので、前記建築物２の固有振動周期Ｔ。は、構造設計」
二の見地から定められた質量Ｍ。及びばね定数Ｋ。によ
りほぼ一義的に決定される。したがって、前記振動抑制
装置１の振動周期、ずなイつち各々の室７ａ（７ｂ）内
に貯留された液体５の振動周期Ｔ１が建築物２の固有振
動周期Ｔ。に−致するように、この室７ａ（７ｂ）の寸
法、容量及び液体５の貯留量を設定すれば良い。この、
室７ａ（７ｂ）内に貯留された液体５の挙動は、次のよ
うにして解析できる。

スロツシングの第ｊ次の固有振動周期ＴＪと第ｊ次の固
有円振動数ωヨとの関係は、次式で表される。

ＴＪ−２π／ωＪ　　　　　　　　　（１）そして、前
記（１）式において、■１を液体の貯留深さ、９を重力
加速度とすると、前記ω、は次式で与えられる量である
。

ωＪ−５−−ｙ−ｔａｎｈ−（ｋ、・［−Ｉ）−−（２
）さらに、前記（２）式におけるｋＪは、室７ａ（７ｂ
）の幅をユとすれば、次式で与えられる。

Ｌ＋−（２ｊ　　］）π／ａ　　　　・　（３）従って
、以上示した（１）〜（３）式からスロツンンり゛の固
有振動周期ＴＪを求めることができる。特に、前述した
振動抑制のために（Ｊ１１ｊ次のス’Ｘｌ　ツシングに
おける固有振動周期１゛を用いれば良い。

これは次式で表される。

以上説明したように、この実施例の振動抑制装置１によ
れば、地震や風等の外力によって建築物２に励起される
振動を抑制づ−ることかできる。特に、この実施例の振
動抑制装置１ては、各々の室７ａ、７ｂ、　の長辺方向
及び短辺方向にお（Ｊる液体５．５、・の振動周期がそ
れぞれ同一方向における建築物２の固有振動周期と−・
致しているので、各室７ａ、７ｂににりこれら固有振動
周期の異なる２方向の振動をそれぞれ有効に抑制するこ
とができ、従って、これらが複雑に重畳した実際の振動
においても有効に振動抑制を行うことかできる。

「発明の変形実施例」この発明の構造物の振動抑制装置は、その細部か前記実
施例に限定されず、種々の変形例が可能である。以下、
図面を参照してこの発明の変形実施例について説明する
。

第５図は、この発明の第２実施例である構造物の振動抑
制装置を示す図である。なお、以下の説明において、前
記第１実施例と同一の構成要素については同一の符号を
４＝Ｊシ、その説明を省略する。

この実施例においては、振動抑制装置１のタンク４が３
種類の断面形状を有する複数の室７ａ、７１）及び７ｃ
、・・に分割されている。そして、これら各々の室７ａ
、７ｂ及び７ｃ、　内には、その長径方向及び短径方向
に沿う振動周期がそれぞれ同一方向における建築物２の
固有振動周期と同一の振動周期となるような条件で、液
体５．５、が貯留されている。

従って、この実施例でも前記第１実施例と同様に、室７
ａ、７ｂ及び７ｃの長径方向及び短径方向における建築
物２の振動がこれら室７ａ、７ｂ及び７ｃによりそれぞ
れ有効に減衰され、効果的な振動抑制効果を得ることが
できる。

一方、第６図に示すこの発明の第３実施例たる振動抑制
装置１は、第１実施例にお（Ｊるタンク４の−Ｊ一部を
閉塞して密閉構造とし、ざら？こ水平方向に延在する隔
壁６’　、６′、　により第１実施例にお（Ｊろ室７ａ
、７ｂを水平方向に区切って小室７ｄ、　を多数形成た
ような構成である。この装置１でも、前記第１、第２実
施例と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、
タンク４の形状、設置個数、及び室７ａ、　の形状、設
置個数は任意であり、建築物２の形状や振動性状等を考
慮して適宜決定されれば良い。

「発明の効果−１以上詳細に説明したように、この発明によれば、構造物
の所定の位置にタンクを設（Ｊると共に、このタンクの
内部をそれぞれが少なくとｔＪｌ・Ｈ異なる２つの内径
を有する複数の室に区切り、さらにごれら各室の内部に
、前記複数の内径に沿う方向における前記構造物の固有
振動周期とそれぞれ同一＝の振動周期で、かつ、これら
構造物の固有振動とそれぞれ所要の位相差を伴って振動
する液体を貯留したような構造物の振動抑制装置を構成
したので、これら室の各々により固有振動周期の異なる
方向の振動をそれぞれ有効に抑制することができ、従っ
て、これらが複雑に重畳した実際の振動においても有効
に振動抑制を行うことかできる。よって、この発明によ
れば、複数の固有振動周期を有する構造物の振動を打効
に減衰さ且ろことか可能な振動抑制装置を実現オろこと
かできろ。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の第１実施例である構造
物の振動抑制装置を示す図であって、第１図は平面図、
第２図は第１図のｒＪ　−Ｈ’線に沿う矢視断面図、第
３図は建築物の屋上に設置された状態を示す概略図、第
４図は構造物及び振動抑制装置の振動モデルを示す概略
図、第５図はこの発明の第２実施例である構造物の振動
抑制装置を示す平面図、第６図は同第３実施例である構
造物の振動抑制装置を示す断面図である。Ｉ　　振動抑制装置、２・・・・・建築物（構造物）、
４　・・・タンク、５・　液体、７・・室。

Claims

【特許請求の範囲】

構造物の所定の位置にタンクが設けられていると共に、
このタンクの内部はそれぞれが少なくとも相異なる２つ
の内径を有する複数の室に区切られ、これら各室の内部
には、前記複数の内径に沿う方向における前記構造物の
固有振動周期とそれぞれ同一の振動周期で、かつ、これ
ら構造物の固有振動とそれぞれ所要の位相差を伴って振
動する液体が貯留されていることを特徴とする構造物の
振動抑制装置。