JPH0338386B2 - - Google Patents
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- JPH0338386B2 JPH0338386B2 JP25994086A JP25994086A JPH0338386B2 JP H0338386 B2 JPH0338386 B2 JP H0338386B2 JP 25994086 A JP25994086 A JP 25994086A JP 25994086 A JP25994086 A JP 25994086A JP H0338386 B2 JPH0338386 B2 JP H0338386B2
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- Japan
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- dynamic vibration
- vibration absorber
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
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Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は地震や風等、建物に作用する振動外
力の影響を低減させるための動吸振器に関するも
のである。
力の影響を低減させるための動吸振器に関するも
のである。
動吸振器（ダイナミツクダンパー）は構造物の
振動を抑える目的で、第３図のモデルに示すよう
に付加マスａをバネｃとダンパーｄで構造物ｂに
つなげたもので、付加マスａの方に振動を吸収さ
せることにより、構造物ｂの振動を低減させる装
置である。
振動を抑える目的で、第３図のモデルに示すよう
に付加マスａをバネｃとダンパーｄで構造物ｂに
つなげたもので、付加マスａの方に振動を吸収さ
せることにより、構造物ｂの振動を低減させる装
置である。
風や地震等、非定常的な振動を受ける建物への
適用例としては千葉ポートタワーの例が知られて
いる（日経アーキテクチユア1986年５月５日号、
日経マグロウヒル社、136頁〜141頁）。
適用例としては千葉ポートタワーの例が知られて
いる（日経アーキテクチユア1986年５月５日号、
日経マグロウヒル社、136頁〜141頁）。
第４図ａ〜ｅは千葉ポートタワーの頂部に設置
された動吸振器の図であり、図中Ｘ方向のレール
２６に沿つて摺動する質量M1の第１付加マス２
１とＹ方向のレール２７に沿つて摺動する質量
M2の第２付加マス２２を、それぞれＸ方向、Ｙ
方向のバネ２４，２５（バネ定数KX、KY）で支
持し、それぞれ第２付加マス２２および建物に固
定された基礎フレーム２３につないである。建物
が加振されると、建物と共振して第１付加マス２
１は第２付加マス２２上のレール２６に沿つて摺
動し、所定の減衰定数CXを与えるダンパー２８
によりエネルギーを吸収して振動を減衰させる。
ダンパー２８は第１付加マス２１の側面に設けた
ラツク２９と円筒状の容器に設けたピニオン３０
と噛み合わせによりピニオン３０が回転し、これ
に接続した抵抗板（鉛直方向）に対する容器内の
粘性流体の抵抗によつて振動を減衰させるように
なつている。Ｙ方向についても同様に、建物の振
動と共振して第２付加マス２２が、基礎フレーム
２３上のレール２７に沿つて摺動し、所定の減衰
定数CYを与えるダンパー３１によりエネルギー
を吸収して振動を減衰させる。
された動吸振器の図であり、図中Ｘ方向のレール
２６に沿つて摺動する質量M1の第１付加マス２
１とＹ方向のレール２７に沿つて摺動する質量
M2の第２付加マス２２を、それぞれＸ方向、Ｙ
方向のバネ２４，２５（バネ定数KX、KY）で支
持し、それぞれ第２付加マス２２および建物に固
定された基礎フレーム２３につないである。建物
が加振されると、建物と共振して第１付加マス２
１は第２付加マス２２上のレール２６に沿つて摺
動し、所定の減衰定数CXを与えるダンパー２８
によりエネルギーを吸収して振動を減衰させる。
ダンパー２８は第１付加マス２１の側面に設けた
ラツク２９と円筒状の容器に設けたピニオン３０
と噛み合わせによりピニオン３０が回転し、これ
に接続した抵抗板（鉛直方向）に対する容器内の
粘性流体の抵抗によつて振動を減衰させるように
なつている。Ｙ方向についても同様に、建物の振
動と共振して第２付加マス２２が、基礎フレーム
２３上のレール２７に沿つて摺動し、所定の減衰
定数CYを与えるダンパー３１によりエネルギー
を吸収して振動を減衰させる。
機械の分野における動吸振器の設計において、
主振動系の振幅倍率の最大値を最小にするために
は、動吸振器と主振動系に次のような関係があれ
ばよいことが知られている（「動吸振器の実用性
(1)」、背戸一登、機械の研究第36巻第４号、1984
年、第477頁〜第478頁）。
主振動系の振幅倍率の最大値を最小にするために
は、動吸振器と主振動系に次のような関係があれ
ばよいことが知られている（「動吸振器の実用性
(1)」、背戸一登、機械の研究第36巻第４号、1984
年、第477頁〜第478頁）。
ωo／Ωo＝１／１＋μ ……(1)
ζ＝√3８（１＋） ……(2)
ここで、
Ωo＝√：主振動系の固有振動数
ωo＝√：吸振器系の固有振動数
μ＝ｍ／Ｍ：吸振器系と主振動系の質量比
ζ＝ｃ／２√：吸振器系の減衰率
上記の千葉ポートタワーの例では建物の固有周
期（一次）の計算値、Ｘ方向2.3秒（実測2.3秒）、
Ｙ方向2.7秒（実測2.3秒）に対し、Ｘ方向につい
ての質量M1＝10tで、建物の有効質量120分の１
（μ＝1/120）、バネ定数KX＝0.081t／cm、固有周
期2.2秒とし、Ｙ方向についての質量M1＋M2＝
15.4tで、建物の有効質量の80分の１（μ＝1/80）、
バネ定数KY＝0.093t／cm、固有周期2.6秒として
いる。
期（一次）の計算値、Ｘ方向2.3秒（実測2.3秒）、
Ｙ方向2.7秒（実測2.3秒）に対し、Ｘ方向につい
ての質量M1＝10tで、建物の有効質量120分の１
（μ＝1/120）、バネ定数KX＝0.081t／cm、固有周
期2.2秒とし、Ｙ方向についての質量M1＋M2＝
15.4tで、建物の有効質量の80分の１（μ＝1/80）、
バネ定数KY＝0.093t／cm、固有周期2.6秒として
いる。
ところで、動吸振器が十分にその機能を発揮す
るためには、理論に則した性能を有するバネ、ダ
ンパーなどの構成要素が必要とされ、これらが用
いられることにより上述の(1)、(2)式で示される関
係が成り立つ。そのためには比較的簡易な構造
で、バネ、ダンパー等が直接的に働き、なるべく
種々の要因に影響を受けないような構造が望まれ
る。さらに特に、バネについては比較的大変位の
ものが必要とさ、しかも理論に則した線形性にす
ぐれた特性が要求される。さらにダンパーは完全
な粘性抵抗を発揮するダンパーであつて、抵抗力
の調整および保守管理がきわめて容易かまたは必
要のない構造が要求される。
るためには、理論に則した性能を有するバネ、ダ
ンパーなどの構成要素が必要とされ、これらが用
いられることにより上述の(1)、(2)式で示される関
係が成り立つ。そのためには比較的簡易な構造
で、バネ、ダンパー等が直接的に働き、なるべく
種々の要因に影響を受けないような構造が望まれ
る。さらに特に、バネについては比較的大変位の
ものが必要とさ、しかも理論に則した線形性にす
ぐれた特性が要求される。さらにダンパーは完全
な粘性抵抗を発揮するダンパーであつて、抵抗力
の調整および保守管理がきわめて容易かまたは必
要のない構造が要求される。
この発明の動吸振器は上述のような観点から、
簡易な構造で調整、保守管理の容易または必要の
ない装置を提供することを目的として開発された
ものである。
簡易な構造で調整、保守管理の容易または必要の
ない装置を提供することを目的として開発された
ものである。
以下、この発明の概要を実施例に対応する図面
の符号を用いて説明する。
の符号を用いて説明する。
この発明の動吸振器は建物に固定した支持装置
９、支持装置９に摺動可能に配された付加マス支
持台２、支持装置９と付加マス支持台２間を連結
するバネ３、支持装置９内に充填された粘性流体
５および付加マス支持台２に取付けた抵抗板６等
からなる。
９、支持装置９に摺動可能に配された付加マス支
持台２、支持装置９と付加マス支持台２間を連結
するバネ３、支持装置９内に充填された粘性流体
５および付加マス支持台２に取付けた抵抗板６等
からなる。
付加マス支持台２には例えば建物重量の1/50あ
るいは1/100程度の質量を有する付加マス１が載
置される。付加マス１としては鋼材あるいは鉛等
の金属が利用できる。なお、設計上は付加マス支
持台２の重量も付加マス１の重量に加える。
るいは1/100程度の質量を有する付加マス１が載
置される。付加マス１としては鋼材あるいは鉛等
の金属が利用できる。なお、設計上は付加マス支
持台２の重量も付加マス１の重量に加える。
バネ３としては所定のバネ定数を有するコイル
バネ、その他のバネが利用できる。
バネ、その他のバネが利用できる。
バネ３は、この発明においては、付加マスの中
立位置から両方に変位した時、中立位置付近のバ
ネ定数が完全な線形となるよう相対向するバネを
互に必要変位分予め緊張しておく。バネ定数は付
加マス１が共振するように、例えば上述の(1)式等
により算定する。
立位置から両方に変位した時、中立位置付近のバ
ネ定数が完全な線形となるよう相対向するバネを
互に必要変位分予め緊張しておく。バネ定数は付
加マス１が共振するように、例えば上述の(1)式等
により算定する。
粘性流体５内には付加マス支持台２に取付けた
水平な抵抗板６が浸されている。この抵抗板６は
付加マス支持台２に対し、ボルト７およびナツト
８あるいは油圧シリンダー等により昇降可能とさ
れ、抵抗板６の大きさが決まれば第２図に示すよ
うに抵抗板６と支持装置９の底との距離Ｄを調整
することにより粘性抵抗を調整することができ
る。
水平な抵抗板６が浸されている。この抵抗板６は
付加マス支持台２に対し、ボルト７およびナツト
８あるいは油圧シリンダー等により昇降可能とさ
れ、抵抗板６の大きさが決まれば第２図に示すよ
うに抵抗板６と支持装置９の底との距離Ｄを調整
することにより粘性抵抗を調整することができ
る。
この粘性抵抗は抵抗板６と支持装置９の底との
間の隙間に生ずる粘性せん断抵抗であり、粘性せ
ん断抵抗力(F)は、粘性流体の粘性係数（η）、粘
性流体を介して相対運動する二面の面積(A)、その
相対速度（Ｖ）にそれぞれ比例し、二面の隙間距
離(D)に反比例するもので、これを式で示せば次の
とおりである。
間の隙間に生ずる粘性せん断抵抗であり、粘性せ
ん断抵抗力(F)は、粘性流体の粘性係数（η）、粘
性流体を介して相対運動する二面の面積(A)、その
相対速度（Ｖ）にそれぞれ比例し、二面の隙間距
離(D)に反比例するもので、これを式で示せば次の
とおりである。
Ｆ∝η・Ａ（Ｖ／Ｄ）n
減衰率に関しては上述の(2)式等により適当な値
が算定される。ただし、上述の(1)、(2)式は定常振
動に関しては効果が鋭敏であるのに対し、地震動
のような非定常振動ではそれほど鋭敏でないと考
えられ、わずかなずれはあまり問題とならない。
が算定される。ただし、上述の(1)、(2)式は定常振
動に関しては効果が鋭敏であるのに対し、地震動
のような非定常振動ではそれほど鋭敏でないと考
えられ、わずかなずれはあまり問題とならない。
なお、付加マス支持台２上に該付加マス支持台
２の摺動方向と直交する方向に摺動可能な第２の
付加マス支持台を設け、付加マス支持台２とバネ
で連結することにより第４図ａ〜ｅの従来例同
様、二方向の振動に対して減衰効果を与えること
ができる。
２の摺動方向と直交する方向に摺動可能な第２の
付加マス支持台を設け、付加マス支持台２とバネ
で連結することにより第４図ａ〜ｅの従来例同
様、二方向の振動に対して減衰効果を与えること
ができる。
次に、図示した実施例について説明する。
第１図ａ〜ｅはこの発明の一実施例を示したも
ので、建物に固定したフレーム１０とレール１１
からなる支持装置９に対し、付加マス支持台２を
レール１１方向に可動としてある。付加マス支持
台２はフレーム１０端部の立上り部との間を両側
各４本のコイルバネ３で連結し、フレーム１０内
で水平横方向に振動できるようになつている。
ので、建物に固定したフレーム１０とレール１１
からなる支持装置９に対し、付加マス支持台２を
レール１１方向に可動としてある。付加マス支持
台２はフレーム１０端部の立上り部との間を両側
各４本のコイルバネ３で連結し、フレーム１０内
で水平横方向に振動できるようになつている。
付加マス支持台２の中央には鉛直方向のボルト
７およびナツト８で円板状の抵抗板６が水平にか
つ昇降可能に支持され、抵抗板６はフレーム１０
と一体の粘性流体槽４内の粘性流体５中に浸され
ている。粘性抵抗は抵抗板６と粘性流体槽４の底
との距離に反比例する形で得られ、ボルト７の調
整により粘性せん断抵抗力を変えることができ
る。
７およびナツト８で円板状の抵抗板６が水平にか
つ昇降可能に支持され、抵抗板６はフレーム１０
と一体の粘性流体槽４内の粘性流体５中に浸され
ている。粘性抵抗は抵抗板６と粘性流体槽４の底
との距離に反比例する形で得られ、ボルト７の調
整により粘性せん断抵抗力を変えることができ
る。
なお、この装置は一方向のみ作用するので、二
方向の動吸振を考える場合は、建物頂部に、二つ
の動吸振器を直交させて設置するなどする必要が
ある。
方向の動吸振を考える場合は、建物頂部に、二つ
の動吸振器を直交させて設置するなどする必要が
ある。
第５図ａ，ｂおよび第６図ａ，ｂはこの発明の
動吸振器を用いない場合と用いた場合の模型実験
の結果の一例を示したものである。模型は三層の
鉄骨架構（縮小模型）を振動台上に組み上げ、動
吸振器は三層目の頂部に設置し、振動台より加振
して各位置における振動加速度、変位等を測定し
た。第５図ａ，ｂ、第６図ａ，ｂは入力地震波を
エルセントロ波のNS成分150galとした場合であ
り、第３層頂部での加速度を変位である。これら
を比較すると動吸振器を設置した第６図ａ，ｂの
場合では建物の振動の減衰の様子がはつきりあら
われていることがわかる。
動吸振器を用いない場合と用いた場合の模型実験
の結果の一例を示したものである。模型は三層の
鉄骨架構（縮小模型）を振動台上に組み上げ、動
吸振器は三層目の頂部に設置し、振動台より加振
して各位置における振動加速度、変位等を測定し
た。第５図ａ，ｂ、第６図ａ，ｂは入力地震波を
エルセントロ波のNS成分150galとした場合であ
り、第３層頂部での加速度を変位である。これら
を比較すると動吸振器を設置した第６図ａ，ｂの
場合では建物の振動の減衰の様子がはつきりあら
われていることがわかる。
第７図ａ，ｂ，ｃは他の実施例として種々の変
形例を示したものである。
形例を示したものである。
第７図ａの例では付加マス支持台２がレールで
はなく、テフロン（登録商標）板あるいはボール
ベアリングその他のすべり材１４を介して支持装
置９内を摺動するようになつている。また支持装
置９が粘性流体槽を兼ねる構成であり、抵抗板６
自体を大きくすることが可能で、粘性せん断抵抗
力が大きくなる。なお、図中１５は浮き上り防止
材である。
はなく、テフロン（登録商標）板あるいはボール
ベアリングその他のすべり材１４を介して支持装
置９内を摺動するようになつている。また支持装
置９が粘性流体槽を兼ねる構成であり、抵抗板６
自体を大きくすることが可能で、粘性せん断抵抗
力が大きくなる。なお、図中１５は浮き上り防止
材である。
第７図ｂの例は付加マス支持台２がレールでは
なく支持装置９内をすべり材１４を介して摺動
し、粘性流体槽４は支持装置９内に設けられてい
る場合、第７図ｃの例は付加マス支持台２はレー
ル１１に沿つて摺動し、支持装置９が粘性流体槽
を兼ねる場合である。
なく支持装置９内をすべり材１４を介して摺動
し、粘性流体槽４は支持装置９内に設けられてい
る場合、第７図ｃの例は付加マス支持台２はレー
ル１１に沿つて摺動し、支持装置９が粘性流体槽
を兼ねる場合である。
この発明の動吸振器では粘性流体槽が水平振動
する付加マスの直下に位置し、抵抗板と粘性流体
槽の底との間隔で粘性抵抗を調整することがで
き、構造が簡単であり、不確定な要素も少ないの
で、調整、保守管理が容易である。特に粘性抵抗
は抵抗板を上下させることにより簡単に調整でき
るので、気温等の変化にも容易に対処できる。
する付加マスの直下に位置し、抵抗板と粘性流体
槽の底との間隔で粘性抵抗を調整することがで
き、構造が簡単であり、不確定な要素も少ないの
で、調整、保守管理が容易である。特に粘性抵抗
は抵抗板を上下させることにより簡単に調整でき
るので、気温等の変化にも容易に対処できる。
第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれこの発明
の一実施例を示す平面図、抵抗板位置のバネ方向
の縦断面図、レール位置のレール方向の縦断面
図、抵抗板位置のバネと直角方向の縦断面図、お
よび水平断面図、第２図は抵抗板の位置と粘性抵
抗との関係を示す説明図、第３図は動吸振器をモ
デル化した説明図、第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは
それぞれ従来例の斜視図、下段の水平断面図、Ｙ
方向の縦断面図、上段の水平断面図、およびＸ方
向の縦断面図、第５図ａ，ｂおよび第６図ａ，ｂ
は模型実験の結果を示すグラフ、第７図ａ，ｂ，
ｃは他の実施例を示す縦断面図である。 １……付加マス、２……支持台、３……バネ、
４……粘性流体槽、５……粘性流体、６……抵抗
板、７……ボルト、８……ナツト、９……支持装
置、１０……フレーム、１１……レール、１２…
…レールガイド、１３……補強リブ、１４……す
べり材、１５……浮き上り防止材。
の一実施例を示す平面図、抵抗板位置のバネ方向
の縦断面図、レール位置のレール方向の縦断面
図、抵抗板位置のバネと直角方向の縦断面図、お
よび水平断面図、第２図は抵抗板の位置と粘性抵
抗との関係を示す説明図、第３図は動吸振器をモ
デル化した説明図、第４図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは
それぞれ従来例の斜視図、下段の水平断面図、Ｙ
方向の縦断面図、上段の水平断面図、およびＸ方
向の縦断面図、第５図ａ，ｂおよび第６図ａ，ｂ
は模型実験の結果を示すグラフ、第７図ａ，ｂ，
ｃは他の実施例を示す縦断面図である。 １……付加マス、２……支持台、３……バネ、
４……粘性流体槽、５……粘性流体、６……抵抗
板、７……ボルト、８……ナツト、９……支持装
置、１０……フレーム、１１……レール、１２…
…レールガイド、１３……補強リブ、１４……す
べり材、１５……浮き上り防止材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 建物に固定した支持装置と、付加マスを載置
し前記支持装置内に摺動可能に配された付加マス
支持台と、前記支持装置と付加マス支持台間を連
結する所定のバネ定数を有するバネと、前記支持
装置内に充填された粘性流体と、前記付加マス支
持台に対し昇降可能にかつ粘性流体中に水平に保
持される抵抗板とからなることを特徴とする動吸
振器。 ２ 支持装置は建物に直接固定したフレームと該
フレームに固定したレールとからなる特許請求の
範囲第１項記載の動吸振器。 ３ 付加マス支持台上には該付加マス支持台の摺
動可能な方向と直交する方向に摺動可能な第２の
付加マス支持台を有する特許請求の範囲第１項記
載の動吸振器。 ４ バネには付加マス支持台の摺動方向に対して
縮む側のバネと伸びる側のバネが同時に働くよう
に予め所定の張力を導入してある特許請求の範囲
第１項記載の動吸振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25994086A JPS63114773A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 動吸振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25994086A JPS63114773A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 動吸振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114773A JPS63114773A (ja) | 1988-05-19 |
| JPH0338386B2 true JPH0338386B2 (ja) | 1991-06-10 |
Family
ID=17341037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25994086A Granted JPS63114773A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 動吸振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63114773A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4100095B2 (ja) * | 2002-08-27 | 2008-06-11 | 鹿島建設株式会社 | 転がり振子、該転がり振子を用いた免震装置および制震装置 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP25994086A patent/JPS63114773A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63114773A (ja) | 1988-05-19 |
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