JPH04133044U

JPH04133044U - 衝撃式制振装置

Info

Publication number: JPH04133044U
Application number: JP5029391U
Authority: JP
Inventors: 一志小川
Original assignee: 川崎重工業株式会社
Priority date: 1991-06-03
Filing date: 1991-06-03
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2005-08-09
Also published as: JPH0735147Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化が可能で且つ重錘の固有振動周期を簡単
に調整し得る衝撃式制振装置を提供する。【構成】構造物１の振動面に直交する方向に支軸部材４
を設け、支軸部材４にロッド部材５をその途中部で回動
自在に設け、ロッド部材５の下端側部分に第１重錘６を
設け、ロッド部材５の上端側部分に第２重錘７を設け、
この制振装置の固有振動周期を構造物１の固有振動周期
の２倍に設定し、第１重錘６と構造物１との衝突を介し
て制振する。この制振装置においては、ロッド部材５の
長さを変えることなく第１・第２重錘６・７の大きさや
支軸部材４からの距離を変えることで、その固有振動周
期を変えることができるから、小型化を図ることが出来
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は衝撃式制振装置に関し、特に塔状構造物や橋桁の振動を抑制するのに適した衝撃式制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

長大吊橋の主塔、高層ビル、煙突、展望塔、各種鉄塔類又は塔状の機械装置などは、その高さの割に横断面の寸法が小さく比較的剛性が低いので、地震や風などの外力によって振動しやすい。従来より、塔状構造物の振動を制振する技術として、油圧ダンパ方式、同調質量ダンパ方式或いはスライディングブロック方式などの制振装置が知られているが、最近では、構造物と重錘とを衝突させることにより構造物の振動を制振するようにした衝撃式制振装置が、制振性能及びメイテナンス性に優れているため種々提案され実用化されている。例えば、本願発明者は、実願平２−２７６００号において、重錘の所定の固有振動周期を構造物の固有振動周期の約２倍に設定することにより、制振効果を著しく高めた衝撃式制振装置を提案した。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

前記本願出願人の出願（実開平２−２７６００号）に係る衝撃式制振装置においては、重錘の固有振動周期をＴは、重錘を吊設するリンクの長さをＬ、重力加速度をＧとすると、Ｔ＝２π（Ｌ／Ｇ）^1/2で決定され、リンクの長さＬを調整することにより重錘の固有振動周期Ｔを簡単に設定することができる。しかし、この制振装置においては、構造物の固有振動周期が長い場合にはそれに応じてリンクの長さＬを長くしなければならないので、制振装置自体が大型化するという問題がある。例えば、重錘の固有振動周期Ｔを５秒に設定する場合には、リンクの長さＬを6.2 ｍもの長さに設定しなければならない。制振装置のリンク長を抑えるため、例えば図８に示すように、リンク１００と重錘１０１からなる振子を倒立状に構造物１０２に付設し、リンク１００と構造物１０２とにバネ部材１０３を設けることも考えられるが、この場合、重錘１０１とバネ部材１０３とのバランス上振子が力学的に不安定になりやすいという問題がある。加えて、構造物が建設途上の場合には、建設工事の進行に伴って構造物の固有振動周期が変化するが、前記制振装置においては、リンクの長さを変更したり、バネ部材を使用している場合には、バネ部材の取付位置やバネ部材を交換して重錘の固有振動周期を調整しなければならず、調整作業が非常に煩雑になるという問題がある。

【０００４】本考案の目的は、制振装置を小型化出来且つ重錘の固有振動周期を簡単に調整し得る衝撃式制振装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

請求項１に係る衝撃式制振装置は、構造物の振動に応動して振動する重錘を構造物に衝突させることにより、構造物の振動を制振するようにした衝撃式制振装置において、前記構造物の振動面に直交する方向に支軸部材を設け、前記支軸部材にロッド部材をその途中部で回動自在に設け、前記ロッド部材の一端側部分に第１重錘を構造物に衝突可能に設け、ロッド部材の他端側部分に第２重錘を設けたものである。

【０００６】請求項２に係る衝撃式制振装置は、請求項１の衝撃式制振装置において、第１・第２重錘の少なくとも一方の質量を調整することにより、第１重錘の固有振動周期を調整するように構成したものである。

【０００７】請求項３に係る衝撃式制振装置は、請求項１の衝撃式制振装置において、第１・第２重錘と支軸部材で支持されるロッド部材の途中部との間の距離の少なくとも一方の距離を調整することにより、第１重錘の固有振動周期を調整するように構成したものである。

【０００８】

【作用】

請求項１に係る衝撃式制振装置においては、その固有振動周期は、第１・第２重錘の質量と、支点となる支軸部材で支持されるロッド部材の途中部から第１・第２重錘までの距離との関数となる。従って、ロッド部材の長さを変えずに、第１・第２重錘の質量及び／又は支軸部材から第１・第２重錘までの距離を変えることにより、制振装置の固有振動周期を変えることが出来る。つまり、構造物の比較的大きな固有振動周期の振動を抑制する場合にも、ロッド部材の長さを比較的短く設定した小型の制振装置で制振することが出来る。

【０００９】請求項２に係る衝撃式制振装置においては、基本的に請求項１と同様の作用が得られる。加えて、例えば、建設途上の構造物のように、建設工事の進行に伴って構造物の固有振動周期が変化する場合に、第１・第２重錘の少なくとも一方の質量を調整することで、第１・第２重錘の固有振動周期（制振装置の固有振動周期）を簡単に調整することができる。

【００１０】請求項３に係る衝撃式制振装置においては、基本的に請求項１と同様の作用が得られる。加えて、例えば、建設途上の構造物のように、建設工事の進行に伴って構造物の固有振動周期が変化する場合に、第１・第２重錘と支軸部材で支持されるロッド部材の途中部との間の距離の少なくとも一方の距離を調整することで、第１・第２重錘の固有振動周期（制振装置の固有振動周期）を簡単に調整することができる。

【０００１１】

【考案の効果】

請求項１に係る衝撃式制振装置によれば、その固有振動周期が第１・第２重錘の質量及び支軸部材から第１・第２重錘までの距離で決定されるので、制振装置の小型化を図ることが出来ること、第１・第２重錘の質量及び／又は支軸部材から第１・第２重錘までの距離を変えることで制振装置の固有振動周期を容易に変えることが出来ること、などの効果が得られる。

【００１２】請求項２に係る衝撃式制振装置によれば、基本的に請求項１と同様の効果が得られる。加えて、第１・第２重錘の少なくとも一方の質量を調整することにより、第１重錘の固有振動周期を簡単に調整することが出来るので、建設途上の構造物のように固有振動周期が順次変動する構造物の振動を抑制するのに適した制振装置が得られる。

【００１３】請求項３に係る衝撃式制振装置によれば、基本的に請求項１と同様の効果が得られる。加えて、第１・第２重錘と支軸部材で支持されるロッド部材の途中部との間の距離の少なくとも一方の距離を調整することにより、第１重錘の固有振動周期を簡単に調整することが出来るので、建設途上の構造物のように固有振動周期が順次変動する構造物の振動を抑制するのに適した制振装置が得られる。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面に基いて説明する。本実施例は高さの高い塔状構造物の為の衝撃式制振装置（以下、ＩＭＤと略称する）に本考案を適用した場合の一例である。図１に示すように、紙面直交方向に吹く風のカルマン渦列の作用で矢印Ａ方向に振動する塔状構造物１の上端近傍部にＩＭＤ２が付設されている。ＩＭＤ２について説明すると、塔状構造物１の右壁部１ａには前後１対のブラケット３が設けられ、前後のブラケット３には支軸部材４が前後方向向きに装着され、支軸部材４には所定長さのロッド部材５がその途中部で回動自在に支持され、ロッド部材５の下端部には第１重錘６が装着され、ロッド部材５の上端部には第１重錘６よりも質量の小さい第２重錘７が装着され、ブラケット３の下側の塔状構造物１の右壁部１ａには硬質ゴム製のクッション材８が固着されていて、第１重錘６とクッション材８とが衝突するようになっており、塔状構造物１が振動していないときには、第１重錘６はクッション材８と当接しているか又は僅かな間隔で対向している。塔状構造物１は特定の風速のときにカルマン渦列による励振力と共振してその固有振動数Ｔ₀で矢印Ａ方向へ振動し、第１重錘６は振動する塔状構造物１と衝突して左右方向に振動する。第１重錘６の固有振動周期Ｔは、第１・第２重錘６・７の質量を夫々Ｍ・ｍ、支軸部材４から第１・第２重錘６・７までの距離を夫々Ｈ・ｈ、重力加速度をＧとすると、Ｔ＝２π〔（ＭＨ²＋ｍｈ²）／（ＭＨ− ｍｈ）・Ｇ〕^1/2で決定され、第１・第２重錘６・７の固有振動周期Ｔは、第１・第２重錘６・７の質量Ｍ・ｍ及び距離Ｈ・ｈを設定することにより、塔状構造物１の固有振動周期Ｔ₀の約２倍となるように設定されている。但し、ＭＨ＞ｍｈに設定することが必要である。

【００１５】次に、ＩＭＤ２の作用について図２に基いて説明する。塔状構造物１の振動が始まり、塔状構造物１が実線Ｋで示すように右方に揺動すると、クッション材８を介して第１重錘６は鎖線Ｗで示すように右方に弾きとばされて右方に移動する（ステップ１）。その後、塔状構造物１は最大振幅位置を経て中立位置に戻りはじめるが、第１重錘６は右方へ移動し続ける（ステップ２）。その後、搭状構造物１は中立位置を通過して左方に揺動し、最大振幅位置を経て中立位置に向かうが、このとき第１重錘６は最大振幅位置を経て中立位置へ向かって移動する。そして、このとき塔状構造物１の移動方向と第１重錘６の移動方向とは正反対になっている（ステップ３）。このステップ３の直後、第１重錘６とクッション材７とは中立位置において相対向的に衝突する。この衝突時、塔状構造物１の移動速度と第１重錘６の移動速度は夫々最大で移動方向が正反対であるから、第１重錘６の運動エネルギーが塔状構造物１の振動を減衰させるのに有効に作用する。前記中立位置における衝突後、重錘６は再び右方へ弾きとばされ、その後前記同様の衝突サイクルが繰返され搭状構造物１の振動が減衰していくことになる。このように、所定長さのロッド部材５を用い、第１・第２重錘６・７の質量Ｍ・ｍ及び支軸部材４から第１・第２重錘６・７までの距離Ｈ・ｈ即ちロッド部材５の支持位置を設定することにより、第１・第２重錘６・７の固有振動周期Ｔを構造物の固有振動周期の２倍の所定の固有振動周期に設定することができ、構造物１の固有振動周期Ｔ₀が長い場合にも、ロッド部材５の長さを長く設定する必要がないので、ＩＭＤ２を小型に構成することが出来る。また、ＩＭＤ２の有効質量は（ＭＨ²＋ｍｈ²）／Ｈ²となり、第１・第２重錘６・７の質量効果が加算されるので、ＩＭＤ２は実用性に優れた制振装置となる。ちなみに、図３の比較例に示すような質量マス同調式の制振装置ＴＭＤにおいては、第１・第２重錘６Ｂ・７Ｂの質量をＭ・ｍ、支軸部材４から第１・第２重錘６Ｂ・７Ｂまでの距離をＨ・ｈとすると、有効質量は（ＭＨ²−ｍｈ²）／Ｈ²となり、第１・第２重錘６Ｂ・７Ｂの質量効果が相殺されるので、制振装置ＴＭＤは実用的なものにはなり得ない。尚、前記衝撃式制振装置は、構造物の内部に設けることもある。

【００１６】次に、前記実施例の変形例について説明する。尚、前記実施例と同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。図４に示す変形例のＩＭＤ２Ａは、片持梁１０の制振に適用したものである。片持梁は架設途上の橋桁であっても良い。支軸部材４の左右両側において、ロッド部材５Ａと片持梁１０には夫々バネ部材１１・１２が設けられ、ロッド部材５Ａの支持位置と第１・第２重錘６Ａ・７Ａの質量とは、第１・第２重錘６Ａ・７Ａが片持梁１０の固有振動周期の約２倍の固有振動周期で振動するように且つ支軸部材４回りの回転モーメントがバランスするように設定されている。図５に示す変形例のＩＭＤ２Ｃは、ロッド部材５Ｃを非直線状に形成したものである。ロッド部材５Ｃの支持位置と第１・第２重錘６Ｃ・７Ｃの質量とは、第１重錘６Ｃが搭状構造物１の固有振動周期の約２倍の固有振動周期で振動するように設定されている。

【００１７】

【第１別実施例】本実施例のＩＭＤ２Ｄは、建設途上の搭状構造物１Ｄの制振に適用したものである。尚、前記実施例と同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、ロッド部材５Ｄの両端部より少し内側部分に夫々第１主重錘６ｄと第２主重錘７ｄとが設けられ、塔状構造物１Ｄが建設途上であってその固有振動周期が短い場合には、ロッド部材５Ｄの第１主重錘６ｄ側の端部には付加重錘１５が着脱自在に設けられ、第１主重錘６ｄと付加重錘１５とで第１重錘６Ｄが構成され、第１重錘６Ｄの固有振動周期は搭状構造物１Ｄの固有振動周期の約２倍に設定されている。塔状構造物１Ｄの建設工事が進行するに伴い、構造物１Ｄの固有振動周期が長くなった場合には、付加重錘１５をロッド部材５Ｄの第２主重錘７ｄ側の端部に設け、付加重錘１５と第２主重錘７ｄとで第２重錘７Ｄを構成することにより、第１重錘６Ｄ（この場合は第１主重錘６ｄと同じ）及び第２重錘７Ｄの固有振動周期を調整する。このように塔状構造物１Ｄの固有振動周期が変化する場合にも、第１・第２重錘６Ｄ・７Ｄの質量を調整することにより、第１重錘６Ｄの固有振動周期を簡単に調整することが出来る。

【００１８】

【第２別実施例】本実施例のＩＭＤ２Ｅは、建設途上の搭状構造物１Ｅの制振に適用したものである。尚、前記実施例と同様の部材には同一の符号を付して説明を省略する。図７に示すように、第１・第２重錘６Ｅ・７Ｅはロッド部材５Ｅにスライド自在に設けられ、建設途上の塔状構造物１Ｅの固有振動周期の変化に応じて、第１・第２重錘６Ｅ・７Ｅのうちの少なくとも一方のロッド部材５Ｅに対する固定位置、即ち支軸部材４から第１・第２重錘６Ｅ・７Ｅまでの距離を調整することにより、第１重錘６Ｅの固有振動周期を調整するようになっている。尚、符号１６は、第１・第２重錘６Ｅ・７Ｅをロッド部材に固定するためのボルトである。尚、前記各実施例においては、第１重錘の固有振動周期を構造物の固有振動周期の約２倍に設定したが、約２倍以外の適当な約偶数倍に設定しても同様な制振効果を得ることが出来る。また、別実施例においては、第１・第２重錘の両方の質量を調整して第１重錘の固有振動周期を調整したが、第１・第２重錘のどちらか一方の質量を調整して第１重錘の固有振動周期を調整してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る衝撃式制振装置の正面図である。

【図２】図１の衝撃式制振装置の作動説明図である。

【図３】変形例に係る衝撃式制振装置の正面図である。

【図４】比較例に係る質量マス同調式制振装置の正面図
である。

【図５】変形例に係る衝撃式制振装置の正面図である。

【図６】第１別実施例に係る衝撃式制振装置の正面図で
ある。

【図７】第２別実施例に係る衝撃式制振装置の正面図で
ある。

【図８】従来技術に係る衝撃式制振装置の正面図であ
る。

【符号の簡単な説明】

１・１Ｄ・１Ｅ塔状構造物２・２Ａ・２Ｃ・２Ｄ・２Ｅ衝撃式制振装置４支軸部材５・５Ａ・５Ｃ・５Ｄ・５Ｅロッド部材６・６Ａ・６Ｃ・６Ｄ・６Ｅ第１重錘７・７Ａ・７Ｃ・７Ｄ・７Ｅ第２重錘６ｄ第１主重錘７ｄ第２主重錘１０片持梁１５付加重錘

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】構造物の振動に応動して振動する重錘を
構造物に衝突させることにより、構造物の振動を制振す
るようにした衝撃式制振装置において、前記構造物の振
動面に直交する方向に支軸部材を設け、前記支軸部材に
ロッド部材をその途中部で回動自在に設け、前記ロッド
部材の一端側部分に第１重錘を構造物に衝突可能に設
け、ロッド部材の他端側部分に第２重錘を設けたことを
特徴とする衝撃式制振装置。
【請求項２】前記第１・第２重錘の少なくとも一方の
質量を調整することにより、第１重錘の固有振動周期を
調整するように構成したことを特徴とする請求項１に記
載の衝撃式制振装置。
【請求項３】前記第１・第２重錘と支軸部材で支持さ
れるロッド部材の途中部との間の距離の少なくとも一方
の距離を調整することにより、第１重錘の固有振動周期
を調整するように構成したことを特徴とする請求項１に
記載の衝撃式制振装置。