JPH03169984A

JPH03169984A - 建物の制振装置

Info

Publication number: JPH03169984A
Application number: JP30836189A
Authority: JP
Inventors: Susumu Otsuka; 大塚　将; Yasuhiro Oka; 靖弘岡
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1989-11-28
Publication date: 1991-07-23
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH086490B2

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において、建物に発生する振動
を抑制する割振装置に関するものである。

〔従来の技術〕

高層の建物においては地震時や強風時における揺れの周
期が長く、地震や強風がおさまった後においてもしばら
くの間続いて悪感や恐怖感を与えるので、近年、高層建
物の揺れ幅の最も大きい最上層部に周期が建物全体の固
有振動周期に一致する制振装置を設置することが行われ
ている。

このような制振装置としては、例えば、特開昭６３−１
７１９６５号公報に記載されているように、高層建物の
最上部に液体を収容した槽を設置し、地震或いは強風に
よる振動外力によって建物が振動を開始した際に、所定
周期の位相遅れでもって液体を振動させることにより建
物の振動エネルギーを吸収させて建物の揺れを抑制する
ように構威したものが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記のような液体槽よりなる制振装置に
よれば、槽内に貯溜された液体の振動周期は、槽の寸法
や容量、液体の質量等によって変化するために、水平方
向に振動する建物のどの方向に対しても該建物の固有振
動周期と一致させるように液体の振動周期を設定するこ
とが困難である。

又、制振装置は建物全体の１００分の１程度の重量に設
計するのが好ましいが、液体を使用すると、装置全体が
大型化して広い設置場所を必要とする上に、液体が変質
或いは蒸散した場合には所定の固有振動周期が得られな
くなるという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消し、簡単な構造によっ
て精度のよい制振作用を奏することができる建物の制振
装置の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達或するために本発明の請求項■に記載した
建物の制振装置は、地表に対して水平方向に振動する建
物の床上に設置して建物の振動を減衰する制振装置であ
って、対向面に所定半径の円弧面を有する上下挟圧部材
間にこれらの円弧面で挟圧された状態で転勤する所定径
の円柱状ころ部材を介在させてなる下部制振機構を建物
の床上の少なくとも三個所にそれらのころ部材を同一方
向に向けた状態で固定し、この下部制振機構と同一構造
を有する上部制振機構をその円柱状ころ部材が下部制振
機構のころ部材と直交する方向に配した状態にして各下
部制振機構上に固定し、これらの上部制振機構上にウェ
イト部材を載置、固定してなることを特徴とするもので
ある。

又、このような制振装置としては、請求項■に記載して
いるように、対向面を球面の凹所に形成している上下挟
圧部材間にこれらの凹所の球面により挟圧された状態で
転勤する球体を介在させてなる制振機構を建物の床上の
少なくとも三個所に固定し、これらの制振機構上にウェ
イト部材を載置、固定した構造とすることもできる。

〔作　　　用〕

請求項のに記載の制振装置によれば、建物に左右方向の
振動外力が作用した場合、所定周期の位相遅れでもって
ウェイト部材が同一方向に振動を開始し、該ウェイト部
材を支持した上部挟圧部材がころ部材を介して下部挟圧
部材の円弧面上を揺動することにより建物の振動エネル
ギーを吸収して制振するものである。

建物に前記左右方向に直交する前後方向の振動外力が作
用した場合には、上記上下挟圧部材からなる制振機構に
そのころ部材を直交する方向に向けて重合状態で配設し
ている同一構造を有する別な制振機横によって上記同様
に制振作用を行わせる。

従って、上下制振機構により建物に作用する水平面にお
けるいずれの方向の振動も制振し得るものである。

この場合、制振機構における上下挟圧部材の円弧面の両
端縁部に該円弧面と同一湾曲度のラックを形成する一方
、ころ部材の両端部に該ラックに噛合するビニオンを形
成しておくことにより、挟圧部材ところ部材間にスリッ
プを生しさせることなくウェイト部材を確実に揺動させ
ることができ、さらに、上下挟圧部材の円弧面の適所に
その円弧方向に沿って弧状溝を設けると共にころ部材の
外周面に該弧状溝に嵌人するリング状の突条を設けてお
けば、ころ部材を上下挟圧部材の円弧面の彎曲方向に正
確に転勤させることができる。

このように、上下挟圧部材の対向面を円弧面に形成し、
その対向円弧面間に円柱形状のころ部材を介在させて制
振機構を構威した場合には、この制振機構を上下一対使
用して互いにそのころ部材が直交するように上下に重合
、配設する必要があるが、請求項■に記載しているよう
に、上下挟圧部材の対向面を球面の凹所に形成し、この
凹所間に球体を介在させて制振機構を構威している場合
にはこの制振機構によって建物に作用する水平方向の前
後左右いずれの方向の振動も制振することができるもの
である。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、第ｌ図にお
いて、（＾）は建物（Ｂ）の最上層階の床（Ｃ）上の中
央に設置された本発明の制振装置である。

この制振装置（Ａ）は第２図に示すように、床（Ｃ）上
の平面三角形状の頂部位置となるような少なくとも三個
所に配設された下部制振機構（Ａ，）と、各下部制振機
構（Ａ１）上に重ね合わせ状態に配設された上部制振機
構（Ａ２）と、これらの上部制振機構（１０上に架設状
態で載置されたウェイト部材（Ａ３）とから構威されて
いる。

下部制振機構（Ａ．）と上部制振機構（八２）とはその
構造は同一であり、第３図に示すように、対向面が所定
半径Ｒの同一円弧面（４）に形成された上下挟圧部材（
１）（２）間に所定半径ｒの円柱状ころ部材（３）を挟
圧状態に介在させてなるものである。

なお、振動時に上下挟圧部材（１）（２）がその円弧面
方向にころ部材（３）を介して相対的に揺動する際に、
スリップが生じることなく確実な揺動を行わせるために
、上下挟圧部材（１）（２）の円弧面（４）ところ部材
（３）の周面とを凹凸粗面に形成しておくか、或いは図
に示すように、上下挟圧部材（１）（２）の円弧面（４
）の両端縁に全長に亘って円弧面（４）と同一湾曲度に
形成されたラック（５）を一体に設けておくと共にころ
部材（３）の両端部にこれらのラック（５）に噛合した
ビニオン（６）を形成、又は一体に設けておくものであ
る。

さらに、上下挟圧部材（１）（２）の対向円弧面（４）
　（４）の中央部に弧状溝（７）を形成する一方、ころ
部材（３）の中央部に該弧状溝（７）に遊嵌するリング
状の突条（８）を設けて、上下挟圧部材（１）（２）と
ころ部材（３）とが円弧面（４）の方向に正確に相対移
動が可能となるように構威している。

このように構或された制振機構（Ａｉ）（Ａｚ）におい
て、下部制振機構（Ａ，）はそのころ部材（３）を同プ
方向（図においては建物（Ｂ）の前後方向）に向けた状
態にして下部挟圧部材（１）を床（Ｃ）上に固定してあ
り、これらの下部制振機構（Ａ１）の上部挟圧部材（２
）上に中間板（９）を架設状態に載置、固定し、該中間
板（９）上に上部制振機構（Ａ２）を、そのころ部材（
３）が下部制振機構（Ａ＋）のころ部材（３）に対して
直角方向（図においては建？Ｉ　（Ｂ）の左右方向）に
向いた状態にして各下部制振機構（Ａ，）上に重なるよ
うに該下部挟圧部材（１）を固定させてある。

この場合、中間板（９）は必ずしも必要ではなく、第４
図に示すように、下部制振機構（Ａ　Ｉ）の上側挟圧部
材（２）と上部制振機構（Ｉｈ）の下側挟圧部材（１）
とを一体化した形状、即ち、１つの部材の上下面に互い
に直交する方向に円弧面（４）（４）を形成した中間挟
圧部材００）を下部制振機構（Ａ，）の下側挟圧部材（
１）と上部制振機構（Ａ２）の上側挟圧部材（２）間に
配設した構造としてもよい。

又、上部制振機構（Ａ２）上に架設状態で載置、固定さ
れたウェイト部材（Ａ３）は、所望重量を有する氷蓄熱
槽などの設備機器が用いられる。

そして、このように建物（Ｂ）の最上層階の床（Ｃ）上
の中央に設置されｋ制振装置は建物全体の１００分の１
程度の重量を有し、且つ振動時にウェイト部材（Ａ３）
が揺動する周期を建物全体の揺れの振動周期と一致させ
てある。

この制振装置の固有振動周期Ｔの設定は、制振機横（ａ
ｔ）（Ａｘ）の挟圧部材（１）（２）の円弧面（４）の
半径Ｒところ部材（３）の半径ｒによって次式により決
まる。

Ｔ＝２πＦ丁Ｔ■：Ｔ丁７７（ｇ：重力加速度）又、建物（Ｂ）は横断面長方形状等のように正面側の幅
と側面幅とが異なっている場合、これらの方向に揺れる
建物の固有振動周期が異なるので、夫々の揺れ方向に対
応した上下制振機構（ＡＩ）（ＡＸ）の挟圧部材（１）
（２）の円弧面（４）の半径Ｒところ部材（３）の半径
ｒとを建物の固有振動周期と同一振動周期となるように
設定してある。

なお、建物（Ｂ）の横断面形状が綱長ければ、短辺方向
にだけ揺れるので、制振装置としてはその方向の揺れを
吸収する１つの制振機構だけを配設しておけばよい。

このように構戒したので、地震が発生した場合或いは強
風によって建物（Ｂ）が左右方向に振動すると、ウェイ
ト部材（Ａ，）も所定周期の位相遅れでもって描動を開
始し、建物（Ｂ）の振動エネルギーがウェイト部材（Ａ
，）の振動エネルギーに変換されて建物（Ｂ）の揺れが
抑制されるものである。

この場合ウェイト部材（Ａ，）の揺動は、建物（Ｂ）の
揺れ方向に円弧面（４）を有する上部制振機ｆｉ（ｘ２
）によって行われ、該上部制振機構（Ａ２）の上下挟圧
部材（１）（２）がこれらの部材の円弧状ラック（５）
にころ部材（３）のピニオン（６）を噛合させながら該
ころ部材（３）を介して左右方向に相対的に揺動するも
のである。

同様に、建物（Ｂ）が前後方向に振動した場合、その方
向に円弧面（４）を設けた下部制振機構（Ａ１）を介し
て建物（Ｂ）の制振作用を行わせる。

従って、上下制振機構（Ａ＋）（Ａ２）により建物（Ｂ
）に作用する水平面方向におけるいずれの方向の振動も
制振し得るものである。

上記においては、建物（Ｂ）の固有振動周期と同一周期
を有する振動を制振装置（Ａ）によって減衰させること
について述べたが、地震には種々の周波数の振動を含ん
でおり、このような変動振動は建物（Ｂ）を大きく揺ら
すことはないが、居住性を阻害することになる。

このため、最上階の床（Ｃ）と制振装置（Ａ）の中間板
（９）との間、並びにウェイト部材（Ａ３）と中間板（
９）との間に油圧シリンダーの両端を連結してなるオイ
ルダンパー０１）ＯＺを夫々互いに作動方向を直交させ
た状態にして配設し、これらのオイルダンパー００（１
２）によって上述したような変動振動を吸収するように
構威してある。

次に、第５図は本発明の別な制振装置（Ａ゛）を示すも
ので、上記実施例においては、上下挟圧部材（１）（２
）の対向面を円弧面（４）に形成し、その対向円弧面間
に円柱形状のころ部材（３）を介在させてなる制振機構
（ＡＩ）（Ａ２）を上下に配した構造としたが、この制
振装置（Ａ゛）においては、一組の部材によって左右前
後いずれの方向へも揺動可能に構戒しているものである
。

即ち、二〇制振装置（Ａ゛）においては上下挟圧部材（
ｌａ）　（２ａ）の対向面を球面の凹所（４ａ）に形成
し、この凹所（４ａ）　（４ａ）間に球体（３ａ）を介
在させた構造を有するものである。

そして、この制振装置（Ａ′）を建物（Ｂ）の最上階の
床（Ｃ）上の少なくとも三個所に配設して各制振装置（
Ａ゛）の下側挟圧部材（１ａ）を床（Ｃ）上に固定し、
上側挟圧部材（２ａ）間上に架設状態で氷蓄熱槽などの
設備機器からなるウェイト部材（Ａ，）を載置、固体し
て建物（Ｂ）の固有振動周期と同一振動周期になるよう
に構戒してなるものである。

その固有振動周期の設定は、上下挟圧部材（１ａ）（２
ａ）の凹所ク４ａ）の曲面半径Ｒと球体（３ａ）の半径
ｒによって前記式によって決めることができるが、この
場合、建物（Ｂ）が横断面正方形状であれば、第６、７
図に示すように曲面の半径Ｒがどの方向においても同一
の曲率半径に形成し、建物（Ｂ）が横断面長方形状等の
ように正面幅寸法と側面幅寸法とが異なる場合には、第
８、９図に示すように寸法の大きい方向が緩やかな曲面
に、小さい方向に行くに従って徐々に急曲面となるよう
に平面楕円形状に形成しておくものである。

このように構成したので、地震が発生した場合或いは強
風によって建物（Ｂ）が前後左右方向に振動すると、ウ
ェイト部材（Ａ３）も所定周期の位相遅れでもって揺動
を開始して建物（Ｂ）の振動エネルギーがウェイト部材
（八３）の振動エネルギーに変換され、建物（Ｂ）の揺
れが抑制されるものである。

その際、ウェイト部材（八，）の揺動は、上下挟圧部材
（ｌａ）　（２ａ）が球体（３ａ）を介して前後左右方
向に相対的に移動することによって行われる。

なお、この制振装置（Ａ”）においては、地震に含んで
いる種々の変動振動に対する減衰装置として鋼棒よりな
るダンパー（Ｉｌａ）の上下端を床（Ｃ）とウェイト部
材（Ａ３）との対向面間に連結、固定しているものであ
る。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の制振装置によれば、ウェイト部材
を上載、固定している制振機構の上下挟圧部材の対向面
に形成している凹曲面間にころ部材或いは球体を挟圧状
態で介在させているので、この制振装置を屋上等に設置
している建物が地震或いは強風等によって揺動した時に
、ウェイト部材を上下挟圧部材の凹曲面ところ部材或い
は球体を介して揺動させて建物の振動を確実に減衰させ
ることができ、しかも建物の前後左右の揺れもころ部材
或いは球体をその方向に転勤可能にしておくことによっ
て吸収し得ると共に上下挟圧部材の凹曲面ところ部材或
いは球体との半径を適宜に設定することによって制振装
置の固有振動周期を建物の前後左右方向の固有振動周期
に容易に一致させることができ、精度のよい制振装置が
簡単に設計することができる．さらに、ウェイト部材としては建物に備えられる氷蓄熱
槽などの設備機器を採用することができて経済的である
ばかりでなく、挟圧部材上に上載して立体的に構威し、
空間を有効に利用することができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は制振装置
を設置した建物全体の簡略正面図、第２図は制振装置の
簡略正面図、第３図はその要部の拡大正面図、第４図は
上下制振機構の変形例を示す斜視図、第５図は本発明の
別な制振装置を示す簡略正面図、第６図は挟圧部材の平
面図、第７図はその一部縦断正面図、第８図は挟圧部材
の変形例を示す平面図、第９図はその一部縦断正面図で
ある。（Ａ）・・・制振装置、（ＡＩ）　（Ｊｈ）・・・上下
制振機構、（Ａ３）・・・ウエイト部材、（Ｃ）・・・
床、（１）（２）・・・上下挟圧部材、（３）・・・こ
ろ部材、（４）・・・円弧面、（５）・・・ラック、（
６）・・・ピニオン、０ω・・・中間挟圧部材、（１０
・・・オイルダンパー（ｌａ）　（２ａ）・・・上下強
圧部材、（３ａ）・・・球体、（４ａ）・・・凹所。ネベ１たき考べＺａ２氷 δ 芝＼

Claims

【特許請求の範囲】

（１）地表に対して水平方向に振動する建物の床上に設
置して建物の振動を減衰する制振装置であって、対向面
に所定半径の円弧面を有する上下挟圧部材間にこれらの
円弧面で挟圧された状態で転動する所定径の円柱状ころ
部材を介在させてなる下部制振機構を建物の床上の少な
くとも三個所にそれらのころ部材を同一方向に向けた状
態で固定し、この下部制振機構と同一構造を有する上部
制振機構をその円柱状ころ部材が下部制振機構のころ部
材と直交する方向に配した状態にして各下部制振機構上
に固定し、これらの上部制振機構上にウエイト部材を載
置、固定してなることを特徴とする建物の制振装置。
（２）上下制振機構における一方の固有振動周期を建物
の正面幅方向の固有振動周期に一致させると共に他方の
固有振動周期を建物の側面幅方向の固有振動周期に一致
するようにこれらの上下制振機構の前記上下挟圧部材の
円弧面半径ところ部材の半径とを設定してなる請求項１
記載の建物の制振装置。
（３）上下制振機構における上下挟圧部材の円弧面の両
端縁部に同一湾曲度のラックを形成する一方、ころ部材
の両端部にこのラックに噛合するピニオンを形成してな
る請求項（１）、（２）記載の建物の制振装置。
（４）上下制振機構における上下挟圧部材の円弧面の適
所にその円弧方向に沿って弧状溝を設けると共にころ部
材の外周面に該弧状溝に嵌入するリング状の突条を設け
てなる請求項（１）、（２）、（３）記載の建物の制振
装置。
（５）地表に対して水平方向に振動する建物の床上に設
置して建物の振動を減衰する制振装置であって、対向面
を球面の凹所に形成している上下挟圧部材間にこれらの
凹所の球面により挟圧された状態で転動する球体を介在
させてなる制振機構を建物の床上の少なくとも三個所に
固定し、これらの制振機構上にウェイト部材を載置、固
定してなることを特徴とする建物の制振装置。
（６）上下挟圧部材の前記対向凹所の球面は、平面楕円
形状に形成されてあり、その長径と短径とを建物の平面
形状における長辺方向と短辺方向の夫々の固有周期に一
致するように設定していることを特徴とする請求項（５
）記載の建物の制振装置。
（７）建物の床と上記ウエイト部材間に振動エネルギー
を吸収するダンパーを付設していることを特徴とする請
求項（１）〜（６）記載の建物の制振装置。