JPH01322074A - 建物の制振装置 - 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〕 本発明は、建物、特に高層や超高層のビルの風や地震等
による振動を制御する技術で、屋上や最上階等、建物の
上層階に制振用の質量物体を設置し、その質量物体を建
物の振動周期と等しい振り子に構成したり、質量物体を
強制的に揺動させるアクチュエータを設けたりすること
で、質量物体を建物と同期してその建物とは反対方向に
揺動させることにより、建物の振動を抑制又は防止する
いわゆる、ダイナミックダンパーを呼ばれている建物の
制振装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のこの種の制振装置としては、 ［１］制振用の質量物体として、それ専用の振り子を設
けたもの（例えば実公昭６２−２９５５４号公報）や、 ［２］制振用の質量物体として建物の躯体の一部を揺動
自在に設けたもの（例えば特開昭６２−２７３３７４号
公報） が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記従来の制振装置によるときは、次のよう
な不都合があった。

［１］の場合は、制振専用の質量物体を設ける関係上、
建物にそれを設置するためのスペースを確保しなければ
ならず、建物の居住空間として利用できるスペースが減
り、スペースの利用効率が低い。

［２］の場合は、建物の躯体の一部を制振用の質量物体
とするため、それ専用の設置スペースが不要であるもの
の、建物にとって最も重要な躯体の設計に制約を受ける
。

他方、今日の建物、特にインテリジェント化された高層
や超高層の建物の空調衛生においては、負荷時のみなら
ず、低負荷時や無負荷時にもヒートポンプ等の熱源を運
転して蓄熱し、その蓄熱で負荷時の空調を補助すること
により、熱源の利用効率を上げることが一般に行われて
いる。そして、例えばそのような蓄熱形式の冷房設備と
しては、蓄熱槽と、その蓄熱槽の蓄熱材を冷媒ガスと熱
交換させることにより冷媒ガスを凝縮させて蓄熱槽によ
る蓄熱冷熱を取出すための熱交換器とを上層階に設置し
、対象空気を冷媒液と熱交換させることにより冷媒液を
蒸発させて対象空気を冷却する空調用熱交換器を前記熱
交換器の設置階よりも下方の階に設置し、前記熱交換器
から空調用熱交換器への冷媒液流下路と空調用熱交換器
から熱交換器への冷媒ガス上昇路とを設けて熱交換器と
空調用熱交換器との間に冷媒自然循環路を形成し、もっ
て、蓄熱槽内の蓄熱冷熱を合理的に取出すようにしたも
のが提案されるに至っている。

本発明の目的は、そのような今日的な蓄熱式の空調衛生
設備に着目して、設備スペース少なく、かつ、躯体設計
をむずかしくさせることなく、建物を制振できる制振装
置を提供する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による建物の制振装置の特徴は、建物の上層部に
、蓄熱槽を建物に対して揺動自在に支持させてある点に
ある。

対象とする建物としては、蓄熱槽と、その蓄熱槽の蓄熱
材を冷媒ガスと熱交換させることにより冷媒ガスを凝縮
させて蓄熱槽による蓄熱冷熱を取出すための熱交換器と
を上層階に設置し、対象空気を冷媒液と熱交換させるこ
とにより冷媒液を蒸発させて対象空気を冷却する空調用
熱交換器を前記熱交換器の設置階よりも下方の階に設置
し、前記熱交換器から空調用熱交換器への冷媒液流下路
と空調用熱交換器から熱交換器への冷媒ガス上昇路とを
設けて熱交換器と空調用熱交換器との間に冷媒自然循環
路を形成してあるものが好ましい。

〔作　用〕

上記の構成によれば、空調衛生設備を合理的に構成する
上で建物の上層部に設置され、また、適当な質量を有す
る蓄熱槽を制振用の質量物体に利用して制振を行うよう
にしたので、空調衛生設備との間で設備スペースを共用
でき、しかも、躯体設計として、蓄熱槽を固定設置する
ものから蓄熱槽を揺動自在に支持するものに改変するだ
けで済む。

〔発明の効果〕

その結果、本発明によれば、設備スペース少なく、建物
のスペースの利用効率を十分に確保し、しかも、躯体設
計の制約が少ない建物の制振装置を提供できるようにな
った。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を示す。

第５図に示すように、平面形状がほぼ長方形の高層（又
は超高層）建物（Ｂ）を対象として、その高層建物（Ｂ
）の風による短辺方向の振動を制御する制振装置である
。

前記高層建物（Ｂ）は、蓄熱式の空調設備を備えており
、その空調設備は、建物（Ｂ）の屋上に、蓄熱槽の一例
である氷蓄熱槽（１）と、その氷蓄熱槽（１）にシャー
ベット状の氷を蓄熱材として供給する製氷機（２）と、
前記氷蓄熱槽（１）の蓄熱材を冷媒ガスと熱交換させる
ことにより冷媒ガスを凝縮させて氷蓄熱槽（１）による
蓄熱冷熱を取出すための熱交換器（３）とを配設し、建
物（Ｂ）のうち屋上以外の各階に、対象空気を冷媒液と
熱交換させることにより冷媒液を蒸発させて対象空気を
冷却する冷房用熱交換器（４）と暖房用熱交換器（４”
）と送風ファン（５）とを備えた空調器（Ｃ）を設置し
、前記熱交換器（３）と冷房用熱交換器（４）との間に
冷媒の自然循環路（６）を介装して構成されている。前
記自然循環路（６）は、前記熱交換器（３）から各冷房
用熱交換器（４）へ冷媒液を流下分配する冷媒液流下路
（６Ａ）と、各冷房用熱交換器（４）から熱交換器（３
）へ冷媒ガスを上昇集合させる冷媒ガス上昇路（６Ｂ）
とからなり、冷媒液と冷媒ガスとの比重差を駆動力とし
て冷媒を熱交換器（３）と冷房用熱交換器（４）との間
で循環させるように構成されている。（Ｈ）は、前記暖
房用熱交換器（４″）に温水を供給するための熱源装置
である。

前記氷蓄熱槽（１）は、複数で、第４図に示すように、
並置されており、それらの総重量は、建物重量の２％程
度である。

そして、前記制振装置は、第１図に示すように、ＲＣ造
りの建物躯体（７）に支持フレーム（８）を連設し、こ
の支持フレーム（８）に架台（９）を複数の吊り材（１
０）を介して水平軸周りで建物短辺方向に揺動自在に吊
下げ支持させ、この架台（９）に氷蓄熱槽（１）を搭載
し、前記架台（９）の揺動周期を変更するための周期調
整手段を設け、前記架台（９）と建物躯体（７）との間
に架台（９）の揺動に抵抗を与えるダンパー（１１）を
設けて構成されている。

つまり、吊り材（１０）、架台（９）、氷蓄熱槽（１）
を１つの振子（Ｐ）　とし、その振子周期を建物周期と
同調させることにより、振子（Ｐ）をダイナミックダン
パーとして風による建物（Ｂ）の揺れを抑えるように構
成されている。

前記周期調整手段は、第３図に示すように、振子（Ｐ）
　　と建物躯体（７）との間にバネ（１２）を介装し、
このバネ（１２）のバネ定数を選択することにより、揺
動周期、つまり、振子周期を調整する手段である。

なお、前記バネ（１２）とダンパー（１１）は１つのユ
ニット（１３）として構成されており、また、第１図中
（１４）は、架台（９）の長辺方向位置を規制する規制
具であり、（１５）は、架台（９）の−元以上の振幅で
の揺動を規制するストッパーである。

次にモデルを用いて本発明者が行った制振についての解
析結果を示す。

解析モデルとして、 第６図（リ　に示すように、質量（ｍｓ）が１０ｔｓ２
／ｃｍ、固有周期（Ｔｓ）がｌ、　Ｑｓｅｃ、バネ定数
（Ｋｓ）が３９５ｔ／ｃｍ、減衰定数（ｈｓ）が１％の
建物の単体振動モデル（Ａ）、 第６図（０）に示すように、前記単体振動モデル（Ａ）
に、同調振子（１６）およびダンパー（１７）を付加し
た同調振子付揺動モデル（Ｂ）、第６図（ハ）に示すよ
うに、前記単体振動モデル（Ａ）　に、周期が１．１ｓ
ｅｃで質量が建物の質量の１％の非同調振子（１８）と
、減衰定数が６％のダンパー（１９）とバネ定数が０．
０８４ｔ／ｃｍの調整バネ（２０）とを付加した非同調
振子付振動モデル（Ｃ） の３種を用意した。

そして、同調振子付揺動モデル（Ｂ）については、振子
周期、振子の質量（ｍｐ）、ダンパー（１７）の減衰定
数が次頁の表１に示すように異なる複数のものを用意し
た。

表１ 各解析ケースの結果のうち建物（Ｂ）の変位波形を第７
図（イ）〜（す）に、振子（Ｐ）の変位波形を第８図（
イ）〜（チ）に夫々示す。

〔別実施例〕

以下、本発明の別実施例を示す。

〈１〉上記実施例では、蓄熱槽（１）を複数として、平
面視において分散配置させることにより、蓄熱槽（１）
による制振作用を建物の各部に分散してほぼ均等に行わ
せるようにしたが、蓄熱槽（１）は、平面視において建
物の片寄った箇所に設置しても良い。

〈２〉上記実施例では、蓄熱槽（１）として氷蓄熱槽を
示したが、蓄熱槽（１）は、冷水蓄熱槽、温水蓄熱槽で
あっても良い。

く３〉上記実施例では、風による建物（Ｂ）の振動に帯
する制振装置を示したが、本発明は地震による建物（Ｂ
）の振動に帯する制振にも適用できる。

く４〉上記実施例では、蓄熱槽（１）を建物（Ｂ）の屋
上に設置したが、蓄熱槽（１）設置階は、建物（Ｂ）の
上層部であればどこでも良い。

〈５〉上記実施例では、周期調整手段として、バネ（１
２）を用いるものを示したが、周期調整手段としては、
振子の長さを変更する手段であっても良い。

く６〉上記実施例では、蓄熱槽（１）を揺動自在に吊下
げ支持させたが、蓄熱槽（１）は、揺動自在に載置支持
させても良い。

く７〉上記実施例では、建物（Ｂ）の振動に応動して蓄
熱槽（１）を振動させるいわゆるパッシブ式の制振装置
を示したが、蓄熱槽（１）をアクチュエータで駆動揺動
するアクティブ式のものにも本発明は適用できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る建物の制振装置の実施例を示し、第
１図は要部の側面図、第２図は空調系統図、第３図は原
理図、第４図は平面図、第５図は側面図、第６図（イ）
〜（ハ）は解析モデル図、第７図（イ）〜（す）および
第８図（イ）〜（チ）は解析結果を示すグラフそある。 （Ｂ）・・・・・・建物、（１）・・・・・・蓄熱槽、
（３）・・・・・・熱交換器、（４）・・・・・・空調
用熱交換器、（６Ａ）・・・・・・冷媒液流下路、（６
Ｂ）・・・・・・冷媒ガス上昇路、（６）・・・・・・
冷媒自然循環路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、建物（Ｂ）の上層部に、蓄熱槽（１）を建物（Ｂ）
   に対して揺動自在に支持させてある建物の制振装置。 ２、蓄熱槽（１）と、その蓄熱槽（１）の蓄熱材を冷媒
   ガスと熱交換させることにより冷媒ガスを凝縮させて蓄
   熱槽（１）による蓄熱冷熱を取出すための熱交換器（３
   ）とを上層階に設置し、対象空気を冷媒液と熱交換させ
   ることにより冷媒液を蒸発させて対象空気を冷却する空
   調用熱交換器（４）を前記熱交換器（３）の設置階より
   も下方の階に設置し、前記熱交換器（３）から空調用熱
   交換器（４）への冷媒液流下路（６Ａ）と空調用熱交換
   器（４）から熱交換器（３）への冷媒ガス上昇路（６Ｂ
   ）とを設けて熱交換器（３）と空調用熱交換器（４）と
   の間に冷媒自然循環路（６）を形成してある建物におい
   て、前記蓄熱槽（１）を建物（Ｂ）に対して揺動自在に
   支持させてある建物の制振装置。 ３、前記蓄熱槽（１）が氷蓄熱槽である請求項１又は２
   記載の建物の制振装置。 ４、前記蓄熱槽（１）が揺動自在に吊下げ支持されてい
   る請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の制振装置。 ５、前記蓄熱槽（１）の揺動周期を変更するための周期
   調整手段が設けられている請求項１乃至４のいずれかに
   記載の建物の制振装置。