JPH04347280A - 建物の制振装置 - 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】

【０００１】

【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制振装置に関するもの
である。

【０００２】

【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。

【０００３】このような制振装置としては、例えば、特
開昭６３ー１７１９６５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成したものが知られている。

【０００４】

【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。

【０００５】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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の建物の制振装置は、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
なる第１の制振機構を建物の床上の少なくとも２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すると
共に、この第１の制振機構と同一構造を有する第２の制
振機構をその円柱状ころ部材が上記第１の制振機構のこ
ろ部材と直交する方向に配した状態にして床上の少なく
とも２個所に固定し、これらの第１、第２の制振機構上
に夫々ウエイト部材を載置、固定してなる構造を有する
ものである。

【０００７】

【作用】建物に、第１制振機構における挟圧部材の円弧
面方向の振動外力が作用した場合、所定周期の位相遅れ
でもって該第１制振機構のウエイト部材が同一方向に振
動を開始し、このウエ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。 又、建物に前記振動方向に直交する振動外力が作用した
場合には、第１制振機構に対して直交方向に配設した第
２制振機構によって上記同様に制振作用を行わせる。従
って、これらの第１、第２の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。

【０００８】この場合、両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彎曲度のラック
を形成する一方、ころ部材の両端部に該ラックに噛合す
るピ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じさせることなくウエイト部材を
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入するリング状の
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動させることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１において、Ａ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
図２に示すように、床Ｃ上の中央適所の２個所に近接状
態で並設した第１の制振機構Ａ１、Ａ１と、この第１制
振機構Ａ１に対して直交する方向に向けて床Ｃ上の中央
適所の２個所に近接状態で並設した第２の制振機構Ａ２
、Ａ２と、第１の制振機構Ａ１、Ａ１の上面間、及び第
２の制振機構Ａ２、Ａ２の上面間に架設状態に載置、固
定しているウエイト部材Ａ３とから構成されている。

【００１０】第１制振機構Ａ１と第２制振機構Ａ２とは
その構造は同一であり、図３〜図５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。

【００１１】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４、図５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と同一彎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に噛合したピニオン６を形成、又は一体に設
けておくものである。

【００１２】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、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成している。

【００１３】このように構成した制振機構Ａ１、Ａ２に
おいて、第１の制振機構Ａ１は図２に示すように、その
ころ部材３を同一方向（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、第２の制振機構Ａ２は、そのころ部材３を第１
の制振機構Ａ１のころ部材３に対して直角方向（図にお
いては建物Ｂの左右方向）に向いた状態にして該下部挟
圧部材１を床Ｃ上に固定させてある。

【００１４】そして、第１の制振機構Ａ１、Ａ１の上部
挟圧部材２、２の上面間、及び第２の制振機構Ａ２、Ａ
２の上部挟圧部材２、２の上面間に夫々ウエイト部材Ａ
３を架設状態に載置、固定しているものである。なお、
これらのウエイト部材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。

【００１５】このように建物Ｂの最上層階の床Ｃ上の中
央に設置された制振装置は建物全体の１００　分の１程
度の重量を有し、且つ振動時にウエイト部材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、制振機構Ａ
１、Ａ２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＝２π平方根〔２（Ｒ−ｒ）／ｇ〕（ｇ：重力加速度
）

【００１６】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Ａ１、Ａ２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の横断面形状が細長ければ、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。

【００１７】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が左右方向に振動すると
、第１制振機構Ａ１　　Ａ１間上のウエイト部材Ａ３も
所定周期の位相遅れでもって揺動を開始する。即ち、ウ
エイト部材Ａ３の揺動は、第１制振機構Ａ１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。この揺動によ
って建物Ｂの振動エネルギーがウエイト部材Ａ３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。

【００１８】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を設けた第１制振機構Ａ２を介し
て建物Ｂの制振作用を行わせる。従って、これらの第１
及び第２制振機構Ａ１、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。

【００１９】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。

【００２０】このため、図３に示すように、制振装置Ａ
を構成している第１及び第２の制振機構Ａ１、Ａ２のウ
エイト部材Ａ３と床Ｃ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９を、その作動方向をウエ
イト部材Ａ３の揺動方向に向けた状態にして配設し、こ
れらのオイルダンパー９によって上述したような変動振
動を吸収するように構成してある。

【００２１】なお、以上の実施例においては、第１及び
第２制振機構Ａ１、Ａ２は、夫々、床Ｃ上の２個所に配
設したが、少なくとも３個所以上に夫々並列させて配設
し、第１並設制振機構Ａ１、Ａ１の上部挟圧部材上間、
及び第２並設制振機構Ａ２、Ａ２の上部挟圧部材上間に
夫々１個のウエイト部材Ａ３を上載、固定してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の制振装置によれば
、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第１の制振機構を建物の
床上の少なくとも２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、この第１の制振機構と同一構造
を有する第２の制振機構をその円柱状ころ部材が第１の
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
床上の少なくとも２個所に固定し、これらの第１及び第
２の制振機構上に夫々ウエイト部材を載置、固定してな
る構造を有するものであるから、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、建物の前後方向の揺れを一方の制振機構によっ
て、左右方向の揺れを他方の制振機構によって、夫々の
ウエイト部材を上下挟圧部材の凹曲面ところ部材を介し
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
るものである。

【００２３】さらに、制振機構の上下挟圧部材の凹曲面
ところ部材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。又、ウエイト部材とし
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成し、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１】制振装置を設置した建物全体の簡略正面図、

【
図２】その簡略平面図、

【図３】ウエイト部材を上載した第１又は第２制振機構
の簡略正面図、

【図４】その要部の拡大縦断正面図、

【図５】その拡大縦断側面図。

【符号の説明】

Ａ　　制振装置 Ｂ　　建物 Ｃ　　最上層の床 Ａ１　　第１制振機構 Ａ２　　第２制振機構 Ａ３　　ウエイト部材 １　　上部挟圧部材 ２　　下部挟圧部材 ３　　ころ部材 ４　　円弧面 ５　　ラック ６　　ピニオン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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第１の制振機構を建物
   の床上の少なくとも２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、この第１の制振機構と同一構
   造を有する第２の制振機構をその円柱状ころ部材が第１
   の制振機構のころ部材と直交する方向に配した状態にし
   て床上の少なくとも２個所に固定し、これらの第１及び
   第２の制振機構上に夫々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. 【請求項２】　　第１及び第２の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第１、第２の
   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. 【請求項３】　　第１及び第２の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彎曲度のラックを形
   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. 【請求項４】　　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。