JPH0227070A - 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、地震時や強風時の建物の揺れを軽減するため
に設けられた制振装置に関し、さらに詳しくは、建物の
上層部に、制振用の質量物体を揺動自在に支持させてあ
る建物の制振装置に関する。

〔従来の技術〕

上述した建物の制振装置として、従来、第６図に示すよ
うに、質量物体（１”）を１本のリンク（２゛）又は平
行回連リンク機構を介して建物（Ｂ）から吊下げ支持し
、質量物体（１゛）を吊下げ支持した振り子である制振
装置の固有周期を建物（Ｂ）の固有周期にほぼ一致させ
ることによって、質量物体をグイナミックタンパーとし
て機能させ、建物（Ｂ）の振動エネルギーを吸収してそ
の揺れを軽減できるようにしたものが知られている（例
えば、実公昭６２−２９５５４号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上述した従来の構成においては、次のような問
題があった。

つまり、建物の固有周期は、その高さや剛性等に依存し
、一般に高層の建物はど固有周期が長い。そして、高層
建物に上述したクイナミノククンパー式の制振装置を適
用しようとすると、制振装置の固有周期を長くして建物
の固有周期に合わせる必要がある。従来の制振装置では
、質量物体が１本のリンクや平行回連リンク機構を介し
て吊下げ支持されていたから、吊下げ具による吊下げ長
さを長くしたり、或いは、質量物体と建物との間に質量
物体の動きを制限して遅くするだめの周期調節用のハネ
を設けたりして、制振装置の固有周期を調整していた。

そのため、前者の場合には制振装置の設置スペースとし
て特に上下方向に大きなものが必要となり、また、後者
の場合には制振装置の構成が複雑になるとともに周期の
調節が周期調節用のハネとしてハネ係数の適当なものを
選択することで行われることから、その調節を正確に行
いにくい問題があった。

本発明の目的は、上記実情に鑑み、設置スペースの増大
化や構造の複雑化を招来することなく、固有周期を建物
の固有周期に合わせ易い制振装置を提供することにある
。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明による制振装置の特徴構成は、建物の上層階に揺
動自在に支持された質量物体の支持手段を構成するに、
複数の吊下げリンクを介して質量物体を揺動自在に吊下
げ支持する四連リンク機構を、吊下げリンクの建物側へ
の数例支点の間隔と質量物体側への取付支点の間隔とを
異にする状態または各吊下げリンクの長さを異にする状
態に設けることにある。

〔作　用〕

つまり、四連リンク機構が、その建物側への取付支点の
間隔と質量物体側への取付支点の間隔とを異にする状態
または各吊下げリンクの長さを異にする状態に設けられ
ているから、四連リンク機構を構成する一対の吊下げリ
ンクは何れも鉛直姿勢とならずに建物および質量物体に
対して傾斜した姿勢となり、不等辺回連リンク機構を形
成する。

一般に、第３図に示すように、不等辺回連リンク機構に
おいて、図中実線で示す釣合時の吊下げリンクの姿勢を
［ａ］　、　［ｂ］　、　　［α１］［α２］で表し、
図中仮想線で示ず揺動時の吊下げリンクの姿勢の変更量
を［Ｘ、］　、　［Ｘ２］［ｙ＋］　、　　［ｙ２］　
、　　［θｌ］、［θ、］で表すと、［θ１］、［θ、
］はよもに微小量であって［θ２＃Ｏ］　と近（ＩＪす
ることができ、［ｓｉｎθ壬θコ、　［ｃｏｓθ＝１−
’Ａθ２］と近似することができるから、 ７２−Ｌ（（’２Ｓｌ。。２柵。２・、。８゜２）ｊて
求めることができ、運動エネルギー「）Ａ］とポテンン
ヤルエネル−１’−［１１１とは、となる。２つの質点
（ｍ、）、（町）間の距離［、ｚａ’＋ｂ’］力坏変で
ある条件から、（ａ−ｘ、＋ｘ２）２＋（ｂ−ｙ、＋ｙ
２）２＝ａ２＋ｂ２２ａ（ｘ２　　ｘ＋）　＋２ｂ（ｙ
２ｙ＋）　＋　（Ｘ２　　ＸＩ）　２＋（Ｖ２−ｙｌ）
２＝０ であり、第１次近似として、［θ１１．［α２］の２次
以上の項を無視すれば、 ２ａ（Ｃθ２ＣＯ９Ｏ！　２　　Ｒ＋θ、ｃｏｓα＋）
２ｂ（β２θ２Ｓｌｎ　（Ｘ　２　＋Ｉ−＋θ、ｓｉｎ
　ａ　、）　−（］θ２−（−）θ β ｌま ただし、β ａｃｏｓα２−ｂｓ＋ｎα、。

となるので、前記■式は Ｍ−ｍ、Ｒ，２θ＋”（１＋　ｒＫ２）たたし、（Ｔ ＋２θ１（Ｓｌｎαｌ　ｒＫｓ＋ｎα２））と書き替え
られ、運動方程式、 に代入して、 Ｋ′ β１θ１（１＋ｒ　Ｋ２）　＋ｇθ＋　（ｃｏｓ　ａ　
＋　十ｒ−ｃｏｓ　ａ　２）β 十ｇ（ｓｉｎα１−　ｒＫｓｉｎα２）＝０を、初期形
状が釣合状態であるという条件を満足させろために第３
項を［０コとして解いた結果、固有周期［Ｔ］として、 を得る。

従って、各吊下げリンクによって構成される単振り子い
対して、他方の単振り子がダンパとして作用することと
なり、互いにその動きを規制するから、不等辺回連リン
ク機構の全体としての周期は、個々の単振り子の周期そ
れぞれよりも長くなる。

そして、建物側の取付支点の間隔と質量物体側の取付支
点の間隔との異同量または吊下げリンクどうしの長さの
異同量を適宜変更ずろことによって、制振装置の周期を
変更することができる。

〔発明の効果〕

その結果、質量物体の吊下げ構造の変更のみによって、
同じ上下方向の設置スペース内においてより周期の長い
制振装置を得ることができるようになり、高層建物に設
置するにあたって、設置スペースの増大化を招来するこ
となく、また、構造の複雑化の要因となる周期調節用の
バネを設ける必要性少なく、制振装置の周期を建物の周
期に合わせ易くなり、吊下げ構造の合理的な改造によっ
て、制振効果に優れた制振装置を、簡単な構成でしかも
設置スペース面で有利に得られるようになった。

〔実施例〕

以下、図面に基ついて、本発明の詳細な説明ずろ。

第２図に示すように、建物（Ｂ）の最上階に、地震時や
強風時にこの建物（Ｂ）　に作用する振動エネルギーを
吸収して建物（Ｂ）の揺れを軽減するための制振装置（
Ｘ）を設けてある。

この制振装置（Ｘ）　は、第１図に示すように、質量物
体（１）を、支持手段を構成する四連リンク機構（２）
を介して、建物（Ｂ）の主要構造物である梁（３）から
、揺動自在に吊下げ支持して構成されている。前記質量
物体（１）は、具体的にはこの建物（Ｂ）の空気調和用
に用いる氷蓄熱槽であって、ＦＲＰ製のタンク（１八）
とそれに対する支持台（ＩＢ）とからなり、支持台（Ｉ
Ｂ）に、前記四連リンク機構（２）を構成する一対の吊
下げリンク（２Ａ）、　（２Ｂ）　の一端が各別に枢着
されることで、四連リンク機構（２）の質量物体り１）
側への取付は支点（２ａ）が形成されている。また、四
連リンク機構（２）の建物（Ｂ）側への取付は支点（２
ｂ）は、前記梁（３）に付設のブラケット（４）に前記
一対の吊下げ具リンク（２Ａ＞、　（２Ｂ）の他端が各
別に枢着されることで形成されている。

そして、前記四連リンク機構（２）は、上述した建物（
Ｂ）側への取付は支点（２ｂ）の間隔（＋、ｂ）が、質
量物体（１）側への取付は支点（２ａ）の間隔（Ｌａ）
よりも大となる状態で設けられ、不等辺回連リンク機構
を構成している。

既に述べたように、不等辺回連リンク機構を介して吊り
下げられた合成振り子の周期［Ｔ］は、 として求められるから、この０式に、上記実施例におけ
る条件、すなわち、 βｌ　＝　ｆ１２＝１ α２ に二１ β−１ ｒ＝１ を代入すれば、 となり、その周期は、質量物体（１）が同じ長さの１本
の吊下げリンクを介して吊下げ支持された構成に比して
長いものとなる。

つまり、この種の制振装置、すなわち、質量物体（１）
を揺動自在に吊下げ支持した構成の制振装置（Ｘ）にお
いては、質量物体（１）の揺動の周期（以下、制振装置
（Ｘ）の周期と称する）を建物（Ｂ）の固有周期とほぼ
同じにすることで、建物（Ｂ）の振動エネルギーを吸収
するものである。建物（Ｂ）の固有周期はその高さや剛
性に依存し、高層の建物（Ｂ）では、−カラに固有周期
が長いから、この種の制振装置（Ｘ）を高層の建物（Ｂ
）　　に適用するには、制振装置（Ｘ）の周期を長くす
る必要がある。

そして、本発明による制振装置（×）においては、その
周期を同じ設置スペース内で１本の吊下げリンクを介し
て吊下げ支持する場合よりも長くできるから、高層の建
物（Ｂ）　に固有周期の長い制振装置（Ｘ）を設置する
ために多くのスペースを取られることを回避できる。

なお、第１図中の（５）は、質量物体（１）の移動を制
御するためのダンパーである。

〔別実施例〕

次に本発明の別の実施例を列記する。

く１〉第４図に示すように、四連リンク機構（２）を、
建物（Ｂ）側への取イ」け支点（２ｂ）の間隔（ｌ、ｂ
）が、質量物体（１）側への取付は支点（２ａ）の間隔
（Ｌａ）よりも小となる状態に設けてもよく、要するに
、四連リンク機構（２）は、それら両間隔（Ｌａ）、　
（Ｉｂ）を異にする状態に設ければよい。また、一対の
吊下げリンク（２Ａ）、　（２ｆ３）　の長さを異にす
る状態に設けてもよく、さらに、対の吊下げリンク（２
Ａ）、　（２Ｂ）の長さと、前記支点間隔（Ｌａ）、（
曲）をきもに異にする状態に設けてもよい。

く２〉吊下げリンクは２本以上の複数本設けてもよい。

〈３〉第５図に示すように、支点間隔変更手段によって
四連リンク機構（２）の建物（Ｂ）側への取付支点（２
ｂ）の間隔（Ｌｂ）を変更できるように構成してもよい
。この支点間隔変更手段は、方の取付支点（２ｂＸ）を
形成するブラケット（４×）を、ハンドル（６）で回転
操作される送りイ・ジ機構（７）を介して前記粱（３）
の長平方向に沿って移動自在に設けたものである。なお
、この構成に替えて、建物（Ｂ）側への一対の取付支点
（２ｂ）をともに粱（３）の長平方向に沿って移動でき
るようにしてもよい。さらに、建物（Ｂ）側への取付支
点（２ｂ）の間隔（Ｌｂ）を変更する構成に替えて、或
いは、それに加えて、質量物体（１）側への取付支点（
２ａ）の間隔（Ｌａ）を変更できるように構成してもよ
い。

上述のように構成した場合にあっては、建物（Ｂ）の竣
工後であっても、それら取付支点の間隔（Ｌａ又はＬｂ
）を適宜変更することによって制振装置（Ｘ）の周期を
変えることができるから、実際の建物（Ｂ）の固有周期
が設計時に求められたものとは異なっていた場合の微調
整や、建物（Ｂ）の竣工後に設計段階では考慮されてい
なかった重量機器が設置されることで建物（Ｂ）の固有
周期が変化した場合の微調整等を容易に行うことができ
、この制振装置（Ｘ）　によってより高い制振効果を得
ることが可能になる。

く４〉四連リンク機構（２）を構成する一対の吊下げリ
ンク（２Ａ）、　（２Ｂ）　　は、アングル鋼やチャン
ネル鋼等の鋼材のほか、ワイヤ等を用いることもできる
。また、その吊下げリンク（２Ａ）（２Ｂ）に前述の〈
１〉で述べた微調整を行う目的で、その長さを変更する
ためのターンバックル等の伸縮機構を設けてもよい。

〈５〉先の実施例では、質量物体（１）として空気調和
用の氷蓄熱槽を兼用したものを説明したが、それに替え
て、高架水槽等の他の重量機器を質量物体（１）として
兼用してもよく、さらに、質量物体（１）として独立し
た専用の錘を設けてもよい。

〈６〉先の実施例では、質量物体（１）と建物（Ｂ）と
の間に周期調整用のハネ（５）を設けたものを説明した
が、本発明を実施するにあたって、このハネ（５）を省
略しても構わない。

〈７〉四連リンク機構（２）を構成する一対の吊下げリ
ンク（２Ａ）、　（２Ｂ）　　の質量物体（１）側なら
びに建物（Ｂ）側への取付けの具体的構成は、適宜変更
可能である。例えば、建物（Ｂ）側への取付支点（２ｂ
）をユニバーサルジヨイントや球継手等の自在継手に構
成して質量物体（１）の全方向への揺動を許容するよう
にしてもよい。

また、上述したく３〉の別実施例における四連リンク機
構（２）の取付支点の間隔（Ｌａ又はＬｂ）を変更する
ための具体的構成は、適宜変更可能である。

く８〉先の実施例では、制振装置（×）を建物（Ｂ）の
最上階に設けたものを説明したが、それに替えて、最上
階以外の上層部の階に設けてもよく、或いは、屋上に設
けてもよい。

〈９〉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
の構造に限定されろものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明に係る建物の制振装置の実
施例を示し、第１図は要部の断面図、第２図は建物の一
部切欠正面図、第３図は原理説明図である。第４図およ
び第５図はそれぞれ別の実施例を示し、第４図は第１図
に相当する断面図、第５図は一部の拡大側面図、第６図
は従来例を示す第１図に相当する断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、建物（Ｂ）の上層部に、制振用の質量物体（１）を
   揺動自在に支持させてある建物の制振装置であって、前
   記質量物体（１）の支持手段を構成するに、複数の吊下
   げリンク（２Ａ）、（２Ｂ）を介して質量物体（１）を
   揺動自在に吊下げ支持する四連リンク機構（２）を、吊
   下げリンク（２Ａ）、（２Ｂ）の建物（Ｂ）側への取付
   け支点（２ｂ）の間隔（Ｌｂ）と質量物体（１）側への
   取付け支点（２ａ）の間隔（Ｌａ）とを異にする状態ま
   たは各吊下げリンク（２Ａ）、（２Ｂ）の長さを異にす
   る状態に設けてある建物の制振装置。 ２、前記四連リンク機構（２）の建物（Ｂ）側への取付
   支点（２ｂ）の間隔（Ｌｂ）を変更する支点間隔変更手
   段を設けてある請求項１記載の建物の制振装置。