JPH03110268A - 建物用制振装置のストッパ装置 - 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、高層ビルやタワー等の風や地震等による揺れ
を低減する建物用制振装置のストッパ装置に関する。

〔従来の技術〕

高い建物の主として強風時の建物振動を抑制する手段と
して、通常建物の一次固有周ｊｌＪｌ　（例えば、２〜
６秒）に合わせて設計される制振装置を使用する場合が
ある。

この種の制振装置は、建物にばねを介して質量を取付け
ることにより、該建物のばね系に連成する付加ばね系を
設け、付加ばね系の固有振動数（振動周期）が建物の固
有振動数（例えば、２〜６秒）と略同じになるように設
定することにより、建物の揺れを打ち消す振動を発生さ
せて吸振効果を得ようとするものである。

このような制振装置は、例えば、特開平１−１０５８７
９号に開示されている。

第７図は上記制振装置を備えた建物の模式的立面図であ
り、同図において、地盤１上にはタワー状の建物２が構
築されており、該建物２の最上階に建物用制振装置３が
設置されている。

建物２としては、例えば、−辺が１０〜２５ｍ程度の正
方形、長方形または菱形などの断面を有し、高さが６０
〜１５０ｍに達する鉄骨構造で作られ、風圧を受けて例
えば２秒程度の振動周期および数ｍの振幅で揺れる建物
を典型例として挙げることかできる。

前記制振装置３は、建物２に弾性支持手段（水平ばね手
段）４を介して主ｔｆｆ１部５を取付けることにより、
建物２の振動を打ち消すような振動波形を生成し、該建
物２の揺れを低減するように構成されている。

前記弾性支持手段４は、建物２に対して主質量部５を水
平変位可能に弾性支持するものである。

第８図は前記弾性支持手段４の正面図であり、第９図は
第８図中の線ＩＸ−ＩＸに沿った横断面図である。

第８図および第９図において、制振装置３は積層弾性体
１１の主に横弾性を利用した弾性支持手段４と該弾性支
持手段４の上に取付けられた主質量部５とで構成されて
いる。

前記弾性支持手段４は、図示の例では、複数個（４個）
の積層弾性体１１の上下端を連結する安定板１２により
複数段（４段）に積み重ねた多段式弾性体ユニットで構
成されている。

各安定板１２はそれぞれ剛体の連結板であり、座屈を生
じることなく弾性変位する範囲、すなわち、水平方向変
位能力を増大させるためのものである。

なお、場合によっては、前記弾性支持手段４は１個の積
層弾性体１１で構成することもできる。

前記積層弾性体１１は、ゴム等のゴム状弾性材のエラス
トマー材の層１４と金属板や硬質プラスチック板などの
補強板１５とを交互に一体的に積層した構造をしており
、通常、その上下端に取付は孔１６を有するフランジプ
レート１７．１７が焼付けや接着等で一体に固着されて
いる。

このような積層弾性体１１は、縦方向には高いぼね定数
を有し、水平方向には比較的小さいばね定数を有してい
る。

第１０図は前記制振装置３の振動モードを模式的に示し
、この制振装置３は、強風時あるいは地震時に、図示の
ように水平方向に２次元的に変位することにより、その
動吸振効果で建物２の振動を低減するものである。

ところで、前記弾性支持手段４（制振装置３）の水平変
位は５０〜１５０ｃｍ程度を目安にするが、大地震時に
はさらに大きな変位が発生し、設計変位を越える場合が
ある。

このような場合には、多段積層ゴムを用いた制振装置で
は、積層ゴムが過大変形によって座屈を起こし、荷重支
持能力を失ってしまうことが考えられる。

したがって、上記積層弾性体１１を利用した弾性支持手
段４から成る制振装置３では、水平変位を一定範囲に規
制するためのストッパ装置が必要となる。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕第１１図は従来
の制振装置のストッパ装置の一例を示す模式的正面図で
あり、同図において、建物２には、制振装置３の周囲に
配置されたストッパ２１が固定されている。

このストッパ２１は、制振装置３が水平方向に大きく変
位した時、その先端部に取付けたゴム等の緩衝材２２に
主質量部５を衝突させることにより、該制振装置３の変
位を制限するように構成されている。

しかし、このような従来のストッパ機構では、制振装置
３の周りにストッパ２１を配置せねばならず、設置スペ
ースを大きくとる必要があり、また、かなり高い位置（
建物２から高さｈの位置）にストッパ反力が作用するた
め、ストッパ２１の強度を増やしてやる必要があり、全
体として構造が大型になるという技術的課題があった。

第１２図は従来の制振装置の安定板■２の間に設けたス
トッパ装置の例を示す部分平面図であり、第１３図は第
１２図中の中央部縦断面図である。

第１２図および第１３図において、制振装置３内の上下
に隣接する安定板１２．１２の層間に、突起２４と該突
起２４が充分な隙間をもって嵌入する凹部２５とを設け
、制振装置３が大きく変位して上下の安定板１２．１２
の相対変位が一定以上になると、前記突起２４が前記凹
部２５の内周面に接合されたゴム状の緩衝材２６に衝当
するように構成されている。

しかし、このような従来のストッパ機構では、安定板１
２の各層間に収まるのでコンパクトではあるが、主質量
部５を直接止める方式ではなく、弾性支持手段４の内部
で制振装置３の変位を抑えようとするので、制振装置３
に転倒モーメントが発生し、多段式積層ゴムから成る弾
性支持手段４を座屈させようとする力が生じるという技
術的課題があった。

本発明は、上記従来の技術的課題に追みてなされたもの
であり、コンパクトな構造で、しかも、安全確実に制振
装置を制動させることができる、信頼性に優れた建物用
制振装置のストッパ装置を提供することを目的とする。

〔課題解決のための手段］ 本発明は、エラストマー層と補強板とを交互に積層した
積層弾性体から成る弾性支持手段を介して、建物に主質
量部を取付けた建物用制振装置のストッパ装置において
、ばねおよびダッシュポンドを介して天井部に連結され
たワイヤを前記主質量部に連結することにより、前記建
物に対する前記主質量部の水平変位が一定以下に制限さ
れる構成により、コンパクトな構造で、しかも、安全確
実に制振装置を制動させることができる、信頼性に優れ
た建物用制振装置のストッパ装置を提供するものである
。

〔実施例〕

以下、第１図〜第６図を参照して本発明を具体的に説明
する。

第１図は本発明による建物用制振装置のストッパ装置の
一実施例の縦断面図（第２図中の線ＩＩ）であり、第２
図は第１図の模式的平面図である。

第１図および第２図において、建物２の制振装置３は、
該建物２に対し、弾性支持手段４を介して、主質量部５
を取付けることにより構成されている。

なお、第１図中の８は前記制振装置３が設けられた階層
の天井部を示す。

前記弾性支持手段４は、第８図および第９図の場合と同
様、複数個（４個）の積層弾性体１１の上下端を連結す
る安定板１２により複数段（８段）に積み重ねた多段式
積層弾性体で構成されている。

こうして、エラストマー層１４と補強板１５とを交互に
積層した積層弾性体１１から成る弾性支持手段４を介し
て、建物２に主質量部５を取付けた建物用制振装置３が
構成されている。

そこで、前記主質量部５は本発明によるストッパ装置３
０を介して前記建物２の天井部８に連結されている。

図示の例では、第２図に示すごとく、前記ストッパ装置
３０は、直方体の主ｆｆ１部５の四隅部に２組づつ、合
計８組が配置されている。

各ストッパ装置３０は、ばね３１とダッシュボット３２
を介して天井部８に連結されたワイヤ３３を、前記主質
量部５に連結することにより、前記建物２に対する前記
主質量部５の水平変位を一定以下に制限するように構成
されている。

第３図および第４図は前記ストッパ装置３０の動作を示
す部分立面図であり、第３図は弾性支持手段４の横変位
がほぼ零の時の状態を示し、第４図は弾性支持手段４の
横変位がほぼ最大に達し、制動力が発生して横変位をス
トップさせようとする瞬間の状態を示す。

平常の状態、すなわち、建物に対する主質量部５の水平
変位がほぼ零の時には、一端がばね３１およびダッシュ
ボット３２を介して天井部８に連結され、他端が主質量
部５に連結された各ワイヤ３３は、第３図に示すように
、所定量の垂み（弛み）を持って配設されている。

強風や地震等が発生して建物２が振動すると、弾性支持
手段４上の主質量部５が建物２に対して水平方向に変位
する。

その場合、水平変位がある値に達すると一方のワイヤ３
３のたるみが少なくなり、ついには、第４図に示すごと
く、該ワイヤ３３の垂みが無くなり、該ワイヤ３３に張
力が掛かるようになる。

さらに、水平変位が進むと、ワイヤ３３に連結されたば
ね３１およびダッシュボット３２が変位して反力が急激
に増大し、主質量部５に制動力が作用して該主質量部５
の変位が拘束される。

二の場合、制振装置３に加わる振動エネルギーは前記ダ
ッシュポット３２によって吸収される。

第５図および第６図は水平変位Ｘに対する制動力特性の
２例を示すグラフである。

第５図はばね定数が比較的小さいばね３１および減衰力
が比較的小さいダッシュポット３２を使用する場合を示
し、第６図はばね定数が比較的大きいばね３１および減
衰力が比較的大きいダッシュポット３２を使用する場合
を示す。

以上説明した実施例によれば、建物２に対し、主として
水平方向に弾性変形する弾性支持手段４を介して主質量
部５を取付けた建物用制振装置３における、水平変位を
座屈変位以下に規制するためのストッパ装置３０を、ば
ね３１およびダッシュポット３２を介して天井部８に連
結されたワイヤ３３を前記主質量部５に連結する構成に
したので、前記建物２に対する前記主質量部５の水平変
位Ｘを一定以下に制限して弾性支持手段４の座屈を防止
するためのストッパ装置３０を、コンパクトで安全な制
動機構で構成することができ、建物用制振装置のストッ
パ装置の信頬性を増大させることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、エラ
ストマー層と補強板とを交互に積層した積層弾性体から
成る弾性支持手段を介して、建物に主質量部を取付けた
建物用制振装置のストッパ装置において、ばねおよびダ
ッシュポットを介して天井部に連結されたワイヤを前記
主質量部に連結することにより、前記建物に対する前記
主質量部の水平変位が一定以下に制限されるように構成
したので、コンパクトな構造で、弾性支持手段の変位を
座屈変位以内で安全確実にストップすることができ、信
顛性を増大し得る建物用制振装置のストッパ装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による建物用制振装置のストッパ装置の
一実施例の縦断面図（第２図中の線■Ｉ）、第２図は第
１図の平面図、第３図および第４図はそれぞれ第１図の
ストッパ装置の水平変位零の時および最大水平変位の時
の状態を示す部分縦断面図、第５図および第６図はそれ
ぞれ水平変位に対する制動力の特性を示すグラフ、第７
図は本発明のストッパ装置を使用するのに好適な建物用
制振装置を示す模式的立面図、第８図は第７図中の建物
用制振装置の立面図、第９図は第８図中の線ＩＸ−ＩＸ
に沿った断面図、第１０図は第８図の制振装置の動作を
示す模式的立面図、第１１図は従来の建物用制振装置の
ストッパ装置の模式的立面図、第１２図は従来の他の形
式の建物用制振装置のストッパ装置の模式的平面図、第
１３図は第１２図中の線ｘｍ−ｘｍに沿った部分断面図
である。 ２−−−−一建物、３−−−−−−−建物用制振装置、
４−−−−一弾性支持手段、５−−−−−一土質量部、
１１−−一積層弾性体、１２−−−−−一安定板、１４
−−−−一エラストマー層、１５・−・・−補強板、３
０−−−−一・ストッパ装置、３１・−ユニバーサルジ
ヨイント、３２−一一一シャフト、３３−ｍ−−−−す
べり板、３４−−−一ばね部材、３５押し付は板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）エラストマー層と補強板とを交互に積層した積層
   弾性体から成る弾性支持手段を介して、建物に主質量部
   を取付けた建物用制振装置のストッパ装置において、ば
   ねおよびダッシュポットを介して天井部に連結されたワ
   イヤを前記主質量部に連結することにより、前記建物に
   対する前記主質量部の水平変位が一定以下に制限される
   ことを特徴とする建物用制振装置のストッパ装置。