JPH01315567A - 構造物における制振装置の配置構造 - Google Patents

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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、風及び地震等に起因する構造物のねじり振動
をも効果的に抑えることの出来る制振装置に関する。

（ｂ）、従来の技術 最近、構造物の上部に、開放水面を有する液体の注入さ
れた液体槽からなろ制振装置を設置して、地震や風等に
起因する構造物の水平振動を防止せんとする提案がなさ
れている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、いずれ
も、単に構造物に生じろ水平方向の振動を防止せ八とす
るものであり、構造物の重心と剛心とのズレに起因する
、構造物の不均等ネジリ振動に対してどのように対処す
るかを開示したものは無かった。

なお、特開昭６３−４００６４等には、構造物の重心と
剛心とのズレに起因して、構造物に首振り運動が生じ、
そうした振動を抑止するために、円形タンク内に、タン
ク周方向に発生する液体の流動を防止するための調整部
材を設けた例が示されている。しかし、構造物に生じる
不均等振動は、必ずしも首振り運動とは限らず、剛心を
中心とした往復ネジリ振動であることも多く、そうした
場合、単に円形タンク内に、該タンク内の液体の周方向
の流動を阻止する調整部材を設けただけでは、十分な効
果を発揮できな（なる危険性が有る。

本発明ｌよ、前述の欠点を解消すべく、剛心を中心とし
た往復ネジリ振動に対して制振効果を発揮することが出
来ろ構造物におけろ制振装置の配置構造を提供すること
を目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、波動方向に長手方向（ＷＤ）を有する
形で形成された膚平な波動水面（５ｆ）を有する、液体
の注入された液体槽（５ａ）を有し、該液体槽（５ａ）
に前記液体の揺動を減衰する減衰部材（５ｃ、５ｄ、５
ｅ）を設けた制振装置（５）を有し、該制振装置を前記
構造物（１）の上部に、該構造物（１）の剛心（Ｇ）か
ら離れた側に、その反対側よりも多数設置するようにし
て構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面におけろ対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ）
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、揺れの大きな側には反
対側よりも多くの制振装置（５）が配置され、振動エネ
ルギ吸収能力がそれだけ強く発揮されるように作用する
。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明が適用された構造物の一例を示す図、 第２図は制振装置の一配置例を示す斜視図、第３図は制
振装置の一実施例を示す平面図、第４図は第３図の制振
装置の正断面図、第５図ば制振装置の別の実施例を示す
平面図、第６図は第５図の制振装置の正断面図、第７図
は割振装置の更に別の実施例を示す平面図、 第８図は第７図の制振装置の正断面図、第９図は制振装
置の別の配置例を示す斜視図、第１０図は第９図の平面
図、 第１１図は制振装置の更１ζ別の配置例を示す平面図、 第１２図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１３図は制振装置が用いられろ構造物の別の例を示す
正面図、 第１４図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１５図は割振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１６図は制振装置の更に別の例を示す正断面図、 第１７図は本発明による制振装置の配置構造の一例を示
ｒ平面図、 第１８図は本発明によろ制振装置の配置構造の別の例を
示す平面図、　　　　　　　　−第１９図は制振装置の
更に別の例を示す正断面図である。

構造物である超高層建物１は、第１図に示すように、地
上２に立設された構造体３を有しており、構造体３の頂
部３ａには制振装置５が複数個設置されている。制振装
置５は、第２図に示すように、互いに直角に交わる形で
２個設置されており、各制振装置５は、第３図及び第４
図に示すように、上部に蓋体５ｇの設けられた平面形状
が長方形の液体槽５ａを有している。各液体槽５ａには
、水又は水と同程度かそれよりも大なる粘性を有する液
体５ｂが注入されており、それ等注入された液体５ｂに
より液体槽５ａには、第２図に示すように、当該液体５
ｂが揺動する波動水面５ｆが扁平形状としての長方形状
に形成されろ。更に液体槽５ａの、第３図左右両側には
ステンレス、ビニロン、高性能繊維等からなる減衰部材
としてのメツシュ５Ｃが、第４図上下２段に亙り設置さ
れており、更に第４図中央部にはメツシュ５Ｃが図中上
下方向に設置されている。また、液体槽５ａの上部で蓋
体５ｇの両側には、消波装置５ｈ。

５ｈが設けられ、消波装置５ｈは鉄屑、砕石、金属切粉
等をブロック状に形成した多孔質部材又は、第１９図に
示すように、メツシュ５ｋを水平方向に複数個重ねた形
で設けて構成したメツシュ集合体等から構成されている
。

超高層建物１は、以上のような構成を有するので、地震
や強風等により構造体３が揺れ動くと、頂部３ａに設置
された制振装置５も揺れ動く。すると、該制振装置５内
の液体５ｂが、第３図及び第４図に示すように、構造体
３の振動に同期する形で、波動水面５ｆの長手方向ＷＤ
に揺動する。

即ち、液体５ｂの揺動周期（液体５ｂの揺動周期は、第
３図及び第４図に示すように、液体槽５ａの長辺方向長
さＬｌ及び液体５ｂの静止状態における液高Ｌ３によっ
て決定される）を超高層建物１の１次固有振動周期と一
致させろことにより、液体５ｂは超高ＩＩ建物１の振動
によって容易に揺動を開始し、その波動により超高ｒｆ
Ｊ建物１の振動エネルギを吸収する。液体５ｂが揺動す
ると、該揺動により、液体５ｂは、矢印ＡＲに示すよう
に、液体槽５ａ内に設置されたメツシュ５Ｃを、第４図
上下方向に通過する形となり、その際に液体５ｂとメツ
シュ５Ｃとの間に作用する粘性抵抗は、該液体５ｂの移
動を制限する方向に作用する。これにより、液体５ｂは
その揺動が減衰されて、振動エネルギの吸収能力が向上
する。

また、構造体３の揺れが所定の値以上になると、制振装
置５内の液体５ｂの波高も高くなり、第４図に示すよう
に、＄　５　ｉの頂部５Ｊが蓋部５ｇに達するようにな
る。しかし、波の頂部５Ｊが直接蓋部５ｇにぶつかって
跳ね返ると、液体５ｂの周期に乱れが生じ、適正な制振
効果を発揮することが不可能となる。しかし、波５１の
頂部５】が生じる液体槽５ａの波動方向両側には消波装
置５ｈ、ｓｈが設置され、該消波装置５ｈに波５１がぶ
つかることにより波５１は、消波装置５ｈ内の多孔質部
材の多数の孔内に分散される形で流入し、そのエネルギ
ーが効果的に吸収され、槽内の波動周期を混乱させろよ
うな跳ね返りによる波が生しろことは無い。更に蓋部５
ｇに波が直接光たることにより、蓋部５ｇに過大な圧力
が生じて蓋部５ｇが変形してしまうことも未然に防止す
ることが出来る。従って、制振装置５による振動の吸収
動作は円滑に行われる。

なお、上述の実施例は、液体槽５ａ内に設ける減衰部材
としてメツシュ５Ｃを用いた場合について述べたが、減
衰部材としては、液体槽５ａ内の液体５ｂの揺動を減衰
させろことが出来る限り、どのような形態、形状のもの
、又、どのような設置態様でもよ（、例えば、メツシュ
５Ｃを、第５図及び第６図に示すように、’ｔＷ体槽５
ａを第６図縦方向に区切る形で複数個設置してもよい。

更に、第１６図及び第１９図に示すように、メツシュ５
Ｃを液体槽５ａの縦方向及び横方向に適宜組み合わせな
形で設けろことも当然可能である。

また、メツシュ５Ｃに限らず、例えば、第７図及び第８
図に示すように、液体槽５ａに、液体５ｂの波動方向、
即ち図中左右方向に区切った形で隔壁５ｄを設け（波動
水面５ｆは複数に分割されろ）、該隔壁５ｄに突起５ｅ
を多数、液体５ｂの揺動形態に適合した形に（即ち、例
えば、第８図に示すように、中央部が凹んだ形に）植設
し、該突起５ｅと液体５ｂ間に生じる粘性抵抗により液
体５ｂの振動を減衰させるようにすることも当然可能で
ある。更に、鋼の切粉状のものや、プラスチック成型品
等を液体槽５ａ内に減衰部材として設置することも出来
る。

また、制振装置５の配置態様も、配置場所、求められる
制振性能に応じて適宜選択することが出来る。即ち、液
体５ｂの波動は各制振袋Ｗ５の長手方向に生じるので、
各制振袋ｗ５の波動水面５ｆの長手方向ＷＤを振動を吸
収すべき建物１の少なくとも２方向に向けて設置するこ
とにより、揺れが少なくとも２方向に分解された形で各
制振装置５に作用し、大きな制振効果を発揮させろこと
が出来る。例えば、第９図及び第１０図に示すように、
複数の制振装置５を、その波動水面５ｆの波動形成方向
である長手方向ＷＤが互いに直交する水平２方向に向く
ように配置することも可能である。こうすることにより
、建物１に生じろ直角２方向の揺れを効果的に吸収する
ことが可能となる。更に制振装置５の設置態様としては
、第１１図及び第１５図に示すように、多数の制振装置
５を、建物１の外壁１ａに沿った形で配置することも可
能であり　（第１５図の場合には、建物１の中央部にも
配置している。）、こうした場合（こは、建物１の頂部
３ａにエレベータの機械室等の既存設備が有った場合に
も、そうした既存設備を回避した形で制振装置５を設置
することが可能となり、更に建物空間の有効な利用も図
ることが可能となる。また平面形状が円形の建物１の場
合には、第１２図に示すように、円形の外壁１ａに沿っ
て制振装Ｗ５を多数配置するようにしてもよい。更に第
１４図に示すように、放射状に制振装置５を配置するこ
とも当然可能である。また、振幅の大きくなる建物１の
外壁１ａに沿って制振装Ｍ５を配置すると、制振効果を
大幅に高めることが可能となる。

更に、構造体３の、重心Ｗの位置と、剛心Ｇの位置が、
第１７図に示すように、ズしている場合（第１７図に示
す場合は、重心Ｗの位置は、構造体３の図中上下左右方
向、中央位置にあり、剛心Ｇの位置は、上下方向の中央
位置で、重心Ｗよりもやや図中右方にある）、構造体３
は、剛心Ｇを中心に矢印Ａ、Ｂ方向にネジリ振動を生じ
る。すると、構造体３の振幅は、剛心Ｇから遠ざかる程
、大きくなり、第１７図に示す場合は、図中左方の側面
３ｂのほうが、右方の側面３ｃよりも大きくなる。する
と、側面３ｂの振動エネルギが、側面３Ｃの振動エネル
ギよりも大きくなり、適正に振動を吸収するには、側面
３ｂ側の振動吸収能を側面３ｃ側よりも大きくする必要
が有る。そこで、剛心Ｇより距離Ｌ４なる側面３ｂに設
置する制振装置５の数を、距ｇｌＬ３なる側面３Ｃに設
置する制振装置５の数よりも多くすると、側面３ｂ側の
振動エネルギの吸収量が増大し、結果的に、構造体３の
矢印Ａ、Ｂ方向の振動は、剛心Ｇの左右両側について過
不足無く、円滑に吸収される。

なお、剛心Ｇが、第１８図に示すように、建造物３の左
右方向ばかりか、上下方向にもズしていた場合には（第
１８図に示す場合は、重心Ｗの位置は、構造体３の図中
上下左右方向、中央位置にあり、剛心Ｇの位置は重心Ｗ
よりもやや図中上方でしかも右方にある）、剛心Ｇから
距離Ｌ４、Ｌ　６　ｆ！け離れた側面３ｂ側及び側面３
ｅ側の振幅が大きくなり、従って設置すべき制振装置５
の数は、側面３ｂ、３ｅ側が、剛心Ｇより距離Ｌ３、Ｌ
　５　ｆ！け離れた側面３ｄ、３ｅ側よりも多くする。

こうすることにより、側面３ｂ、３ｅ側の振動吸収能は
高められ、建造物３の振動はアンバランスを生じろこと
なく円滑に吸収されろ。

また、本発明による制振装置５が適用される構造物とし
ては、柔構造の比較的振動周期の長い構造物が適してお
り、第１図に示すような超高層建物１の他に、例えば第
１３図に示すような鉄骨等からなるタワー６等にも適用
することが出来ることは勿論である。

なお、液体槽５ａ内の液体５ｂの量としては、揺動に寄
与する自由水重量が構造物の重量の０゜５〜２％（自由
水重量が大きいほど割振効果は高い）、減衰部材による
減衰定数が２〜１０％程度で、制振効果を発揮させるこ
とが出来る。

更に、上述の実施例；よ、消波装置５ｈを、液体槽５ａ
の波動方向ＷＤ両側に設けた場合について述べたが、消
波装置５ｈは液体槽５ａの両側に限らず、液体５ｂ中に
常には浸漬されていない限りどのような場所に設けても
よく、液体槽５ａの上部全面又は側壁全面に設けろよう
に構成することも当然可能である。

（ｇ）６発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、波動方向に長
手方向ＷＤを有する形で形成された扁平な波動水面５ｆ
を有する、液体の注入された液体槽５ａを有し、該液体
槽５ａに前記液体の揺動を減衰するメツシュ５Ｃ１隔壁
５ｄ、突起５ｅ等の減衰部材を設けた制振装置を有し、
該制振装置を構造物の上部に、側面３ｂ、３６等の、該
構造物の剛心から離れた側に、その反対側よりも多数設
置するようにして構成したので、剛心Ｇが重心Ｗに対し
て水平面内でズしていた場合でも、その振動エネルギを
出来るだけ均等な状態で吸収することが可能となり、剛
心Ｇを中心としたネジレ振動を有効に吸収することが出
来ろ。

なお、構造物１の平面形状は、第１７図及び第１８図に
示す四角形状に限らず、多角形、円形等どのような形状
でも良い乙とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された構造物の一例を示す図、 第２図は割振装置の一配置例を示す斜視図、第３図は制
振装置の一実施例を示す平面図、第４図は第３図の割振
装置の正断面図、第５図は制振装置の別の実施例を示す
平面図、第６図は第５図の制振装置の正断面図、第７図
は制振装置の更に別の実施例を示す平面図、 第８図（よ第７図の制振装置の正断面図、第９図は制振
装置の別の配置例を示す斜視図、第１０図は第９図の平
面図、 第１１図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１２図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１３図は制振装置が用いられる構造物の別の例を示す
正面図、 第１４図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１５図は制振装置の更に別の配置例を示す平面図、 第１６図は制振装置の更に別の例を示す正断面図、 第１７図は本発明による制振装置の配置構造の一例を示
す平面図、 第１８図は本発明による制振装置の配置構造の別の例を
示す平面図、 第１９図は制振装置の更に別の例を示す正断面図である
。 １・・・・構造物（超高層建物） ５・・・制振装置 ５ａ・・・・液体槽 ５ｂ・・・・液体 ５ｃ　・減衰部材（メツシュ） ５ｄ・・減衰部材（隔壁） ５ｅ・・・減衰部材（突起） ５ｆ・・・・・・波動水面 ６　・−構造物（タワー） ＷＤ・・・・・長手方向 Ｗ・・・・・重心 Ｇ・・剛心 出願人　　　　　三井建設株式会社 第１３図第１図 第２図 第５図　　第３図 第９図 第１０図 第１２図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 重心に対して水平方向にズレた剛心を有する構造物にお
   いて、 波動方向に長手方向を有する形で形成された扁平な波動
   水面を有する、液体の注入された液体槽を有し、該液体
   槽に前記液体の揺動を減衰する減衰部材を設けた制振装
   置を有し、該制振装置を前記構造物の上部に、該構造物
   の剛心から離れた側に、その反対側よりも多数設置する
   ようにして構成した構造物における制振装置の配置構造
   。