JPH03107076A

JPH03107076A - 建築物の振動抑制装置

Info

Publication number: JPH03107076A
Application number: JP24309289A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ito; 大輔伊藤; Hiroshi Sakuma; 弘佐久間
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1989-09-19
Filing date: 1989-09-19
Publication date: 1991-05-07

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〕本発明は容器に入った液体のスロツシング現象を利用し
て建物の振動を抑制する振動抑制装置に関するもので、
比較的低層の建築物を対象としている。

〔従来の技術〕

動制振器（ダイナξツクダンパー）の一種として、いわ
ゆるスロッシングダンパーがある。スロッシングとはタ
ンク内の液体が地震などにより振動したときに見られる
現象で、内部の液体が共振状態となると、容器の側壁に
大きに力がかかり、構造設計上の問題となっている．ス
ロッシングダンパーはこの現象を逆に有効利用するもの
で、前述の動制振器として液体容器を用いたものである
。

特開昭６２−１０１７６４号公報にはスロッシングダン
パーの基本原理とともに、構造物の所定位置に構造物の
固有周期と同一の周期で、位相差を伴って振動する液体
を貯留する貯留タンクを設け、この液体の振動によって
構造物の振動を抑制する振動抑制装置が開示されている
。

この改良装置としては特開昭６３−　４００６４号公報
に貯留タンクの内面に液体の振動減衰を調整する複数の
調整部材を突出させたものが開示され、特開昭６３−１
８１８６６号公報には構造物の壁内に複数の貯留室を設
け、並列する貯留室間に連通路を形威した制振壁構造が
開示されている。また、特開昭６３−１８１８６６号公
報には上記貯留タンクとして、垂直方向および水平方向
に連設可能な複数個の箱状タンクを用いた振動抑制装置
が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の振動抑制装置は主として高層ビルあるい
は塔状構造物など固有周期の長い建物に対する風あるい
は地震による建物の揺れを対象としたもので、振動を早
期に減衰させる効果が大きい。また、振幅も比較的大き
く、建物の減衰も小さいため、振動抑制装置の減衰はあ
まり必要ではない。そして、通常、数＋ｃｏ＋〜数ｍの
貯留タンクが１個または複数個設置される。

しかし、中低層の建物では固有周期が短いため、建物の
固有周期と容器内の液体の固有周期を合わせるためには
、容器の寸法を小さくせざるを得ない。また、建物自体
の減衰も比較的大きいため、制振効果を挙げるためには
通常、建物の有効質量に対する液体の有効質量が０．５
〜３％程度、さらに振動抑制装置の減衰が３〜１０％程
度必要であることから、非常に多くの容器を設置し、か
つ液体に上記の減衰性能を与えることが求められる。

また、設置スペースの効率化のために装置が屋外に設置
される場合も多いため、内部の液体が凍結してしまう恐
れもある。このように、建物への固定方法、維持管理、
コストなどに関し多くの問題が生ずる。

本発明は上述のような問題点の解決を図ったものである
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の建築物の振動抑制装置は、装置を構或する多数
個の容器の内部に貯留した液体の固有振動数が建物の固
有振動数とほぼ等しくなるよう寸法および液体の量を調
整し、建物の所定位置に設置される。

容器１つの寸法は数ｃｍ〜１０数ｃａｍ程度の内径と数
ｃＩＩ１程度の深さを有するもので、内部に貯留する液
体としては水に加え、粘性を高めるための増粘剤および
凍結防止のための不凍液を添加するものである。また、
装置の中低層建物への設置位置としては、屋根あるいは
屋上といった建物頂部が適し、一次モードにおける振動
を効果的に抑えることができる．〔作　用〕不凍液および増粘剤を添加した液体を用いているため、
屋外に設置しても凍結の恐れがなく、また増粘剤の添加
量を調整することで、最適な減衰を得ることが可能とな
り、制振効果が一段と高まる。

個々の容器は比較的小さい寸法であるため、貯留した液
体も中低層建築の短い固有周期とほぼ一致する短い固有
周期で振動し、建物の振動を吸収することができる。こ
のとき、スロッシングダンパーとしての液体の有効質量
は、個々の容器の液体の有効質量の総和として与えられ
る。

〔実施例〕

次に、図示した実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例として、多数個の容器を一体
的に或形した一体型の容器を用いた場合の例を示したも
ので、本体はプラスチック製の６角形の窪みを有する連
続体として一体戒形され、各窪みが個々の容器２を構威
している。個々の容器２内には液体３が入っており、容
器２の寸法および液体３の深さを調整することにより、
容器２内の液体３の振動の固有周期が建物の固有周期と
ほぼ一致するようにする。液体３は水を主体としテオリ
、１０〜４０％程度のエチレングリコールと、０．１〜
２％程度の繊維素グリコール酸ナトリウムを含んだ溶液
である。エチレングリコールにより不凍性を、繊維素グ
リコール酸ナトリウムにより粘性を与えている。中低層
建築物の場合、容器２の寸法は前述のように数ｃｍ＝１
０数ｃｎｔ程度の内径と数ｃａｍ程度の深さとなる。

本実施例のように各容器２の平断面を６角形とした場合
、最も空隙の少ない配列で、方向による差を吸収するこ
とができる。また、方向によって建物の固有周期が異な
る場合も多いため、第２図に示すようにＸ，Ｙ２方向の
直径Ｄ＋，　Ｄｚを変えることにより、より制振効率を
高めることができる。

また、第３図および第４図に示すように容器２の底面を
傾斜面４または凹凸面５としたり、あるいは突起、仕切
りなどを設けることにより、さらに液体３の振動の減衰
を促すことも考えられる。

液体３の有効質量を建物の有効質量の１％前後にするた
めには、容器２を数百あるいは数千個以上設ける必要が
ある。したがって、一体化した１つの振動抑制装置１が
例えば１００個の容器２を有するとすれば、これを数十
あるいは数百並列させたり、積み重ねるなどして設置す
ることになる。

第５図は個々の容器２の平断面を矩形とした場合の例を
示したものである。第６図はその鉛直断面を示したもの
であるが、図に示すように、隣接する容器２間に連通管
６を設けることにより、液体３の水位を簡単に一定に保
つことができ、また液体３を均一に注入することができ
る。

第７図は個々の容器の平断面を円形とした場合の例を示
したものである．なお、円筒状容器を用い、４階建ての
比較的低層の建物（固有振動数２．９｝１ｚ）を想定し
た場合の個々の容器の寸法および個数などの一例を挙げ
ると、内径８５ｍｍ、水深２５問（水量約１４０ｃｃ）
で、６０００個の容器を用い、液量は全体で約８４０ｋ
ｇとなる。

また、本振動抑制装置１の耐久性上、容器２を密閉する
ことが必要となるが、第９図に示すように、本実施例で
は多数個の容器２を一体的に或形してあるため、第８図
のように各容器２“に個別に蓋７゜を設ける手間が省け
、まとめて外周部で密閉することができる。

第１０図は本発明の他の実施例として缶詰型の容器を使
用した場合の例を示したもので、平断面が円形で、内部
に水を主体とし、ｌＯ〜４０％程度のエチレングリコー
ルと、０．１〜２％程度の繊維素グリコール酸ナトリウ
ムを添加した液体１０を封入した缶詰状の容器９を複数
個（図の例では５０個）箱状のフレーム８に嵌め込んだ
様子を示したものである．第１１図および第１２図に示
す個々の容器９の寸法および液体１０の深さを調整する
ことにより、容器９内の液体１０の振動の固有周期が建
物の固有周期とほぼ一致するようにする。中低層建築物
の場合、この値は前述のように数ｃｍ〜１０数ｃｍ程度
の内径と数ｃｍ＋程度の深さとなる。

液体ｌＯを封入した個々の容器９が建物の振動を抑制す
るが、十分機能させるためには、前述のように液体１０
の有効質量の総和が建物の有効質量の０．５〜３％程度
となるようにする必要がある．液体１０の有効質量を建
物の有効質量の１％前後にするためには、容器９を数百
あるいは数千個以上設ける必要がある。したがって、第
１０図のように１つのフレームに５０の容器を収納する
とすれば、これを数十あるいは数百並列させたり、積み
重ねるなどして設置することになる．ただし、容器９は
必ずしもフレーム８などに収納する必要はなく、また箱
に多数個重ねて詰め込んでおき、これを多数設置したり
することもできる。なお、缶詰状容器を用い、４階建て
の比較的低層の建物（固有振動数２．９Ｈｚ）を想定し
た場合の個々の容器の寸法および個数などの一例を挙げ
ると、内径８５ｍｍ、水深２５ｍｍ　（水量約１４０ｃ
ｃ）で、６０００個の容器を用い、液量は全体で約８４
０ｋｇとなる。

缶詰状容器９の平断面形状は円形に限らず、第１３図お
よび第１４図に示すようにＸ，Ｙ２方向の直径が異なる
楕円、あるいは第１５図に示すような矩形、第７図に示
すような６角形でもよい．Ｘ，Ｙ２方向の径Ｄｘ，Ｄｖ
変え、それぞれ建物のＸ，Ｙ方向の固有周期に合わせる
ことにより、より制振効率を高めることができる。

〔発明の効果〕

■　容器内の液体として、水を主体とした不凍性、粘性
を持たせた液体を用いることで、メンテナンスおよび制
振装置の減衰を適切に与えることができ、優れた制振効
果が得られる。

■　不凍液として、エチレングリコールを、増粘剤とし
て繊維素グリコール酸ナトリウムを用いれば、毒性もな
いため、災害時の飲料水としての用途にも役立つ。さら
に、上記添加剤は安定性にも優れており、制振装置とし
ての耐久性も向上する。

■　多数個の容器を一体的に或形した一体型の装置を用
いた場合、取扱いおよび建物への据付けが容易である。

■　一体型の場合、個々の容器を設置した場合に比べ、
転倒に対する安定性が非常に高く、振動に対し確実に作
用させることができる。

■　一体型の場合、数十個の容器を一度に作製でき、生
産コストも低く抑えることができる．また、容器間の間
隙も最小限に抑えることができ、無駄が少ない。

■　一体型の場合、一体或形された外周部で蓋をするこ
とにより、個々の容器には蓋を設けず、全体として液体
を密閉することができる．■　缶詰状の容器を用いた場
合には、液体を密封するため、液体が蒸発したり、溢れ
たりすることがなく、維持管理の必要性がほとんどなく
なる． ■　中低層建物を考えた場合、缶詰型の容器は寸法的に
も一般の缶詰と大差なく、通常の缶詰の・生産と同様に
製造できるので、量産化が可能である． ■　缶詰型枠の場合、内部の液体が溢れる心配がなく、
取扱いが容易である。

［相］　容器のＸ，Ｙ２方向の径を変え、それぞれ建物
のＸ，Ｙ方向の固有周期に合わせることにより、より制
振効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例において個々の容器の平断面
を６角形として一体或形した場合の装置の概略斜視図、
第２図は個々の容器の平断面の一例を示す平面図、第３
図および第４図は容器の底面形状の変形例を示す鉛直断
面図、第５図は個々の容器の平断面を矩形とした実施例
の斜視図、第６図はその鉛直断面図、第７図は個々の容
器の平断面を円形とした実施例の斜視図、第８図および
第９図は個々の容器が分離されている場合と一体化され
ている場合についての密閉方法の違いを説明するための
鉛直断面図、第１０図は本発明において缶詰状の容器を
用いた他の実施例における装置の設置方法を示す平面図
、第１１図は１つの缶詰状容器の外形を示す平面図、第
１２図はその鉛直断面図、第１３図は缶詰状容器の外形
を楕円状とした場合の平面図、第１４図はその鉛直断面
図、第１５図は容器の外形を矩形とした場合の斜視図、
第１６図は容器の外形を６角形とした場合の斜視図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部に貯留した液体の固有振動数が建物の固有振
動数とほぼ等しくなるよう調整した容器を建物の所定の
位置に設け、該建物の振動を抑制する装置において、前
記液体として不凍液および増粘剤を添加した液体を用い
たことを特徴とする建築物の振動抑制装置。