JPH01318672A - 照明を兼用した構造物の振動抑制装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、地震や風等によって構造物に引き起こされ
る振動を抑制し、かつ照明の機能も兼備する照明を兼用
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、高強度材料の開発、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ィに富んだ構造と
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する可能性がある。

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
が構造物内部に居住する人間に不必要な不安感を与える
と共に、構造物の躯体に許容範囲以上の応力を付与する
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、前述のタンク内に貯留される液体の総質量は
構造物の１１５０〜１／１００程度の質量でなければそ
の制振効果を大きく確保できないが、このような大量の
液体を貯留するタンクの設置箇所を確保するのは必ずし
も容易でない。従って、建築物の平面計画上その設置箇
所に柔軟性があ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、設置箇所
の柔軟性を有する振動抑制装置の提供を目的としている
。

「課題を解決するための手段」 そこでこの発明は、構造物の所定の位置に複数鋼の照明
を吊持し、この照明を、外方に向って取り付けられた照
明器具と中空密閉構造のタンクとを備えたもので構成す
ると共に、このタンクの内部に、所定の振動周期で、か
つ、前記構造物の振動と所要の位相差を伴って振動する
液体を貯留したような照明を兼用した構造物の振動抑制
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図はこの発明の第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ｌは、建築物（構造物）２の
天井３からワイヤ４．４、・・・を介して吊持された複
数個の照明５．５、・・・から概略構成されている。す
なわち、照明５はワイヤ４の長さηで決定される所定の
固有振動周期をもって建築物２に対して水平方向に振動
自在となるように設置されている。そして、振動抑制装
置ｌ全体としては、これら照明５、・・・の固有振動周
期が複数種類存在するようＩこ、照明５、・・・を吊持
するワイヤ４、・・・の長さａが異ならせた状態でそれ
ぞれの照明５が吊持されている。この照明５の固有振動
周期は建築物２の特性によって適宜選択すれば良いが、
建築物２の固有振動周期付近の振動周期を有する照明５
の割合が卓越すべきことは言うまでもない。

この照明５は、第１図ないし第２図に示すように外形球
状に形成され、その上半分には中空密閉構造のタンク６
が、またその下半分には下方に向けて設置された照明器
具７が設けられている。

このタンク６の内部には液体８が高さＨだけ貯留され、
かつ、この液体８表面におけるタンク６の半径はＲとさ
れている。このタンク６の半径Ｒ及び液体８の貯留高さ
Ｈは、タンク６内に貯留された液体８の振動周期がタン
ク６の固有振動周期と同一の振動周期となるような値に
予め設定されている。さらに、これらＲ及びＨは、タン
ク６．６、・・・内に貯留された液体８．８、・・・の
総質量が建築物２の質量の１１５０〜１／１００の範囲
内ともなるように設定されている。

なお、前記タンク６は、長期使用においても腐蝕されな
い材質（例えばプラスチック製）で形成されることが好
ましく、同様に、前記液体８は、長期使用においても蒸
発しにくい粘性液体（例えば油）であることが好ましい
。しかしながら、これらタンク６及び液体８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。また、前記照明器具７に電源を
供給する電源コードは図示されていないが、強度的に十
分満足するものであれば前記ワイヤ５を兼用したような
ものが好ましい。

次に、以上のような構成を有する振動抑制装置ｌの作用
について説明する。

前記建築物２と照明４、タンク６、液体８とを含む振動
系は、第５図に示すような振動モデルに近似、簡略化す
ることができる。なお、以下の説明においては、１つの
照明４、すなわち１つのタンク６及びこのタンク６内に
貯留された液体８についての現象のみ議論するが、振動
抑制装置１全体としての振舞はこれらの重畳現象として
記述できることはいうまでもない。

この振動モデルは、ばね定数Ｋ。のばねＩＩＡ及び減衰
率ｈ０のダッシュボット１３Ａを介して、質量Ｍ０の物
体１２Ａが支持されてなる振動系Ａ（建築物２の振動モ
デル）と、ばね定数に、のばね１１Ｂ及び減衰率り、の
ダッシュポット１３Ｂを介して、質量Ｍ１の物体１２Ｂ
が支持されてなる振動系Ｂ（照明４、すなわちタンク６
の振動モデル）と、ばね定数に２のばねＩＩＣ及び減衰
率ｈ２のダッシュポット１３Ｃを介して、質量Ｍ２の物
体１２Ｃが支持されてなる振動系Ｃ（タンク６内の液体
８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１２Ａに
加わる地震や風等の外力によって振動系Ａが振動系Ｂの
固有振動周期と路間−の振動周期で振動を開始すると、
振動系Ｂはｌ／４周期の位相遅れをもって共振するから
、これら振動系Ａ・Ｂの振動周期が一致した点において
、その振動周期における振動系Ａの振動を抑制すること
ができる。同様に、振動系Ｂ−Ｃの振動周期が一致され
ていれば、振動系Ｃは振動系Ｂに対してｌ／４の位相遅
れをもって共振し、これにより振動系Ｂの振動、ひいて
は、振動系Ａの振動を抑制することができる。

したがって、これらタンク６及び液体８によって振動を
抑制すべき振動周期、すなわち各々のタンク６内に貯留
された液体８の振動周期Ｔ２が照明３の固有振動周期Ｔ
、に一致するように、このタンク６の寸法、容量及び液
体８の貯留量を設定すれば良い。

ここで、各振動系Ａ、Ｂ、Ｃの振動周期は次式％式％ 従って、振動系ＡＸＢについては、上式に各変数を代入
することで、その振動周期を得ることができる。しかし
ながら、振動系Ｃについては、タンク６内の液体８の質
量Ｍがそのまま振動体として作用する質量Ｍ２とはなら
ず、従って、何等かの理論的解析が必要となる。

貯留タンク内の貯留液の挙動について成立するハウスナ
−（ｌ（ｏｗｎｅｒ）理論によれば、貯留タンク内で移
動可能な自由水有効質量（＠動体として作用する質量）
Ｍ２は、次式で与えられる。

ただし、 Ｈ・・・・・・貯留タンクの底部から水面までの距離Ｒ
・・・・・・貯留タンクの半径 Ｍ・・・・・・貯留タンク内に実際に貯留されている液
体の質量 また、この貯留タンク内の液体の固有振動数ω（いわゆ
るスロツシングの固有振動数）は、次式により与えられ
る。

さらに、（３）式により求められた固有振動数ωにより
、貯留タンク内の液体の振動周期Ｔ、が次式により求め
られる。

２π Ｔ、＝□　　　　　　　　　　・・・・・・（４）そし
て、前記（４）式にて得られる貯留タンク内の液体の振
動周期Ｔ２と照明３（すなわちタンク６）の振動周期Ｔ
１との間に、 Ｔ　Ｉ＝　７２　　　　　　　　　　　　・・・・・・
（５）が成立するように、前述の変数Ｈ，Ｒ，Ｍ、すな
わち貯留タンクの寸法及び液体の貯留量を設定すれば良
いのである。

以上説明したように、この実施例の振動抑制装置ｌ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
振動を抑制することができる。特に、この実施例の照明
４は、タンク６の下部に照明器具７を設けた構成であり
、いわば振動抑制機能と照明機能とを兼備した照明４で
あるから、居室スペースにおいても振動抑制装置１を設
置することが可能となり、その設置箇所に柔軟性をもた
せることができる。しかも、各照明４はワイヤ５により
建築物２の天井３から吊持されているから、日常的に人
間が居住する空間においても容易に設置可能であり、前
述した設置箇所の柔軟性がより向上する。

さらに言えば、この実施例では、振動抑制装置１全体と
して複数個の照明４．４、・・・の固有振動周期が複数
種類存在するように、これら照明４、・・・を吊持する
ワイヤ５、・・・の長さｔが異ならせた状態でそれぞれ
の照明４が吊持されているので、これら相異なるそれぞ
れの照明４、・・・の振動周期において選択的に照明４
、すなわちタンク６が共振し、これにより複数の振動周
期において有効に建築物２の振動抑制を行うことができ
る。しかも、振動抑制装置ｌ全体が複数個のタンク６．
６、・・・及びこれらタンク６、・・・内に貯留された
液体８、・・・に分割された構成であるので、各種の振
動周期を有するタンク６の割合を適宜選択、決定するこ
とで、広範囲な振動周期について所望の振動抑制効果を
得ることができる。

なお、この発明の構造物の振動抑制装置は、その細部が
前記実施例に限定されず、種々の変形例が可能である。

−例として、照明４、タンク６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
定されれば良いことはいうまでもない。また、照明４は
必ずしも建築物２の天井から振動自在に吊持されている
必要はなく、例えば鋼棒等により建築物２に剛に接合さ
れていても良いことは勿論である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、構造物
の所定の位置に複数個の照明を吊持し、この照明を、外
方に向って取り付けられた照明器具と中空密閉構造のタ
ンクとを備えたもので構成すると共に、このタンクの内
部に、所定の振動周期で、かつ、構造物の振動と所要の
位相差を伴って振動する液体を貯留したような照明を兼
用した構造物の振動抑制装置を構成したので、振動抑制
機能と照明機能とを兼備した照明を実現することができ
、これにより、居室スペースにおいても振動抑制装置を
設置することが可能となり、その設置箇所に柔軟性をも
たせることができる。よって、この発明によれば、設置
箇所の柔軟性を有する振動抑制装置を実現することがで
きる。

【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図は正面図、
第２図は第１図のｎ−ｕ　’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
図は地震動の加速度応答スペクトルを示す図、第５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であ
る。 １・・・・・・振動抑制装置、２・・・・・・建築物（
構造物）、４・・・・・・照明、５・・・・・・ワイヤ
、６・・・・・・タンク、７・・・・・・照明器具、８
・・・・・・液体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 構造物の所定の位置に複数個の照明が振動自在に吊持さ
   れ、この照明は、外方に向って取り付けられた照明器具
   と中空密閉構造のタンクとを備え、このタンクの内部に
   は、所定の振動周期で、かつ、前記構造物の振動と所要
   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
   特徴とする照明を兼用した構造物の振動抑制装置。