JPH0238669A - 構造物の制振構造及び制振方法 - 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、地震や風等で構造物に生じる振動を効果的に
抑制することが出来ろ構造物の制振構造及び制振方法に
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貯溜さ
れたタンクからなる制振装置を設置し、該貯溜された液
体の振動周期を構造物の固有周期とほぼ一致させろこと
により、地震等に際して生じる、構造物の振動を、装置
内で生じる液体のスロッシングにより吸収せんとする提
案がなされている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点このように、タ
ンクに貯溜された肢体の波動方向が、１方向になるよう
にタンクを形成すると、その振動の吸収性能に指向性を
持たせることが出来、タンク内に渦等が生じることが無
く、制振効果を高めることが可能となるが、単一の装置
で２方向の振動を吸収することが出来なくなる。これで
は、通常、水平２方向に分割される地震等の振動を吸収
するには、２台の装置が必要となり、貯溜すべき液体の
重量も当然２倍となる。

また、制振装置は、構造物の上部に設置されることから
、制振装置に貯溜される液体の重量の多寡は、構造物の
構造設計に大きな影響を与丸、時には、制振装置を設置
するために、構造強度を一段と強化しなければならなく
なる不都合が生じることもある。

本発明は、前述の欠点を解消すべ（、単一の制振方向を
有する制振装置を用いて、内部に貯溜される液体の重量
を単に２倍にすること無く、複数方向の制振性能を発挿
せさることの出来ろ構造物の制振構造及び制振方法を提
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、内部に液体（６）が貯溜された願事な
開放水面を有し、該開放水面の長手方向に生じる波動に
よ今、当該長手方向の振動を減衰する制振装Ｗ（３）に
おいて、前記制振装置（３）を、構造体（２）の平面形
状の対角線上に、前記長手方向が前記対角線の方向と平
行となるように設置して構成される。

また、本発明は、構造体に主として生じる振動の方向に
対して、基準点（ＸＡ）を中心に正逆方向に所定角度ズ
レな第１及び第２の基準線（５８）上に、一方向に制振
性能を発揮しうる制振装置（３）を配置し、それ等制振
装置（３）により、前記振動を、前記基準線上の振動に
分解した形で吸収するようにして構成されろ。

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ろものではない。以下のｒ　（ｅ）
　、作用」の欄についても同様である。

（，１゜作用 上記した構成により、本発明は、各制振装置（３）には
、構造物（１）に作用する振動の、基準線である対角線
（２ａ）方向の成分が作用するように作用する。

（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図は本発明による構造物の制振構造の一実施例を示
す平面図である。

第２図は制振装置の一例を示す斜視図、第３図は制振装
置内の液体の波動態様を示す図である。

超高層建物、タワー等の構造物１は、第１図に示すよう
に、平面形状が四角形の構造体２を有しており、構造体
２の屋上等の頂部には、構造体２の対角線２ａ、２ａ上
に、該対角線２ａ、２ａの交点ＸＡを中心にした形でそ
れぞれ複数（本実施例では、おのおの３個）個の制振装
置３からなる制振装置集合体５が放射状に設けられてい
る。

各制振装置３は、第２図に示すように、平面形状が長方
形の箱上に形成されたタンク３ａを有しており、タンク
３ａの上面には板状の蓋体３ｂが、タンク３ａ内の液体
貯溜空間３Ｃを外部に対して密閉する形で設けられてい
る。タンク３ａの液体貯溜空間３ｃ内には水または水と
同程度の粘性を有する液体６が、タンク３ａの高さより
も低い高さＨｌまで封入貯溜されており、液体６は、そ
の上面にタンク３ａの内部形状に一致した長方形状、即
ち扁平な形状の開放水面６ａを有している。また、タン
ク３ａ内の液体貯溜空間３ｃには、タンク３ａの長手方
向、即ち液体６の波動方向である矢印Ａ、Ｂ方向と直角
に、複数（本実施例の場合、４枚）枚の減衰部材として
のメツシュアが、縦方向に設置されており、更にそれ等
メツシュアの両側の、タンク３ａの波動方向両側には、
同様に減衰部材としＣのメツシュ９が、タンク３ａの側
壁３ｂと、側壁３ｂ側のメツシュアを接続する形で水平
方向に、複数（本実施例の場合、両側に各３枚、計６枚
）枚設置されている。

なお、各制振装置集合体５の制振装置３は、第１図に示
すように、その長手方向、即ち波動方向が、対角１ｉ２
ａ、２ａに平行になるように設置されている。

構造物１及び制振装置３等は以上のような構成を有する
ので、地震等に際しては、構造体２は、第１図に示すよ
うに、水平方向である互いに直角なＸ及びＹ方向の振動
が合成されたものとして揺れ動くが、例えば、Ｙ軸方向
である矢印Ｃ方向に、構造体２が揺れた場合には、その
振ｌ！ｌｖＹの対角線２ａ、２ａ方向の成分は、ＶＹ、
、ＶＹ２に分解され、それ等振動成分ＶＹ、、ＶＹ２が
、それぞれ、各制振装置集合体５の制振装置３に作用す
る。すると、各制振装置３は、第３図に示すように、内
部に貯溜された液体６が、その波動方向である矢印Ａ、
Ｂ方向、即ち対角線２ａ方向に振動を発生する。液体６
が振動すると、液体６はメツシュア、９を通過する際に
、抵抗を受け、その波動エネルギが減衰される。これに
より、各振動成分ＶＹ１、ＶＹ２は、効果的に吸収され
、減衰される。なお、タンク３ａの両側には、液体６の
波動の頂部６ｂが生じ、従って、該部分が液体６の上下
動の最も激しい部分となる。しかし、当該部分にはメツ
シュ９が、水平方向に平行に複数枚、設置されているの
で、液体６の上下方向の波動を効果的に減衰ずろことが
可能となる。

また、各制振装置３内の液体６の波動により、構造体２
には、Ｘ軸方向の力が作用するが、その方向は、隣接す
る制振装置集合体５Ａ、　５．、及び５、．５ｏにおい
て互いに逆方向で同じ大きさとなるので、互いに打ち消
し合い、結果的に構造体２にはＸ軸方向の力が作用する
ことばない。

ここで、振動ＶＹと振動成分ＶＹ、の発生する対角線２
ａとのなす角度をθとすると、当該対角線２ａ上にあろ
制振装置集合体５Ａ、５ｏが吸収すヘキ振動ＶＹ　（７
）成分は、ＶＹ＝ＶＹ−ＣＯＳθ（（ＶＹ。

０くθく９０°）となる。また、他方の対角線２ａ上の
制振装置集合体５ａ、５ｏが吸収すべき振動ＶＹ　（７
）成分は、ＶＹ　＝ＶＹ　−ＳＩＮθ（（ＶＹ、０＜ｅ
く９０°）となる。仮に、Ｘ、Ｙの直交２方向に、同じ
大きさの振動ＶＹが作用したとすると、各対角線２ａ上
の制振装置集合体５Ａ、５ｏ及び５Ｂ、５０がそれぞれ
吸収すべき振動の最大値は、ＶＹ、＋ＶＹ＝ＶＹ　（Ｃ
ＯＳθ＋ＳＩＮθ）となり、２・ＶＹ以下である。

即ち、振動吸収能力は、各割振装置集合体５に貯溜され
ろ液体６の量に比例する（各制振装置３に貯溜されろ液
体６の量は、その振動数の関係で一定となるので、各集
合体５が貯溜する液体６の量と各集合体５を構成する制
振装置３の個数は比例する形となる。）ことから、この
ように対角線２ａ、２ａ上に、その波動方向を対角線２
ａ、２ａに対して平行にした形で各制振装置３を設置す
ると、互いに直交する方向の振動に対して、それ等の振
動を減衰するに必要な量の合計量の液体６を貯蔵する必
要が無くなｌ）　、ＶＹ　（ＣＯＳθ＋ＳＴＮθ）倍の
肢体６の貯溜量で、同等の制振効果を発揮することが可
能となる。いま、θ＝４５°とすると、１゜４１４・ｖ
Ｙ倍の液体６を貯溜することにより（各対角線２ａ方向
については、０．７０７・ＶＹ倍）、ＸＳＹ方向に生じ
るそれぞれＶＹなる振動を円滑に吸収することが出来ろ
。例えば、各制振装置３を、第１図想像線で示すように
、Ｙ軸及びＸ軸方向にそれぞれ設置すると、各方向の制
振装置３について、振＠ＶＹを減衰するに必要な量の液
体６、従って、制振装置３が必要となり、全体では振％
ＶＹを減衰するに必要な量の倍の液体６が必要となる。

仮に、対角＄１１２ａ、２ａ方向に各３個の割振装置３
を配置した場合に、それと同程度の制振性能ｌｅＸ、Ｙ
軸方向配置で実現しようとすると、各集合体５につき、
４〜５個の制振装置が必要となる。

なお、上述の実施例は、構造体２の平面形状が四角形の
場合について述べたが、本発明は構造体２の平面形状の
対角線２８等の基準線上に、制振装置３を、該制振装置
３の波動方向等の振動減衰方向を前記対角線２ａと平行
に設置する限り、どのような平面形状の構造体２でも良
いことは勿論である。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、内部に液体６
が貯溜された扁平な開放水面を有し、該開放水面の長手
方向に生じる波動により、当該長手方向の振動を減衰す
る制振装置３において、前記制振装置３を、構造体２の
平面形状の対角線上に、前記長手方向が前記対角線の方
向と平行となるように設置して構成したので、各割振装
置３を、構造体２の主なる振動方向である矢印Ｘ、Ｙ方
向に設置する場合に比して、前記２方向への制振性能を
同等に維持しつつ、制振装置３に貯溜する液体６の量を
２倍よりも少なくすることが可能となり、制振装置３を
設置するために構造物１の設計強度を高める等の事態の
発生を極力防止することが出来る。

また、制振装置３の液体６の波動方向両側に、水平方向
等の、前記液体６の上下動を阻止する方向にメツシュ９
等の減衰部材を設けて構成すると、減衰部材が、液体６
の上下動を効果的に減衰するので、制振装置３の制振能
力を大幅に向上させることが可能となる。

また、構造体に主として生じる振動の方向に対して、交
点ＸＡ等の基準点を中心に正逆方向に角度θ、α等の所
定角度ズレな、対角線２ａ１２ａ等の第１及び第２の基
準線上に、一方向に制振性能を発揮しうろ制振装置を配
置し、それ等制振装置により、前記振動を、前記基準線
上の振動に分解した形で吸収するようにして構成すると
、構造体に生じる振動が、分解された各方向成分として
各制振装置に作用するので、各制振装置の制振能力を主
として生じる振動に対応した減衰能力を有さずとも、当
該振動の減衰が可能となり、構造物に設置する制振装置
全体の規模を小型化することが可能となる。

１・・・・・・構造物 ２・・・・・構造体 ２ａ・・・・・・対角線 ３・・・・・制振装置 ６・　・冑夜体 ６ａ・・・・・開放水面 ７．９・・・・・・メツシュ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）、内部に液体が貯溜された扁平な開放水面を有し
   、該開放水面の長手方向に生じる波動により、当該長手
   方向の振動を減衰する制振装置において、 前記制振装置を、構造体の平面形状の対角 線上に、前記長手方向が前記対角線の方向と平行となる
   ように設置して構成した構造物の制振構造。
2. （２）、制振装置の内部に、減衰部材を設置して構成し
   た特許請求の範囲第１項記載の構造物の制振構造。
3. （３）減衰部材がメッシュからなる特許請求の範囲第２
   項記載の構造物の制振構造。
4. （４）、制振装置の液体の波動方向両側に、前記液体の
   上下動を阻止する方向に減衰部材を設けて構成した特許
   請求の範囲第２項記載の構造物の制振構造。
5. （５）、構造体に主として生じる振動の方向に対して、
   基準点を中心に正逆方向に所定角度ズレた第１及び第２
   の基準線上に、一方向に制振性能を発揮しうる制振装置
   を配置し、 それ等制振装置により、前記振動を、前記 基準線上の振動に分解した形で吸収するようにして構成
   した構造物の制振方法。
6. （６）、前記基準線が、構造体の平面形状の対角線であ
   る特許請求の範囲第５項記載の構造物の制振方法。
7. （７）、制振装置が、内部に液体が貯溜された扁平な開
   放水面を有し、該開放水面の長手方向に生じる波動によ
   り、当該長手方向の振動を減衰するようにして構成され
   た特許請求の範囲第５項記載の構造物の制振方法。