JPH054529B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高層建築物、橋りよう、鉄塔などの
ような建造物に設置し、地震や、風圧によるその
振動を小さくするために使用される動吸振器に関
するものである。

従来の技術 従来、これらの建造物は、地震や、風圧に対し
て振動しやすくなつていることは、周知のところ
である。このため、居住性や、安全上や、強度上
などの見地から、この振動を小さくするという要
望が強くなつてきている。

既に、このような要望を満たすために 建造物に付加質量を取り付け、付加質量をア
クチユエータ又はリニアモータにより振動させ
ることにより、対象物の振動を抑制するアクテ
イブマスダンパ方式 建造物に、付加質量、コイルばね、オイルダ
ンパなどから成る動吸振器を取り付け、これに
より、対象物の上下方向の振動を抑制する動吸
振器方式 建造物に重力振子による動吸振器を取り付
け、振動を抑制する重力振子式動吸振器方式 などの方式が、提案されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、これらの各方式には、種々の問
題点がある。すなわち、例えば、アクテイブマス
ダンパ方式においては 価格が高いこと 重力が必要であること 保守が必要であること 停電時には、その機能を発揮することができ
ないこと（地震時には、停電の恐れが多い） 高度の制御技術が必要であること Ｘ、Ｙの水平２方向の制御が困難であること などの、また、上下方向動吸振器方式においては 水平方向の振動に対しては有効では無いこと などの問題点である。

そこで、本発明は、従来提案されているものに
おける上記のような問題点を解消し、動力を必要
とすること無く、Ｘ、Ｙの水平２方向に自由に固
有周期を設定することが可能であるなどの特性を
有する新規な動吸振器を得ることを、その目的と
するものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、この目的を達成するために、添付図
面の第１〜４図に示すように、垂直方向に間隔を
置いて相互に直交するように配置された２組の平
行レールRx，Ryとこれらの各組の平行レール
Rx，Ryにそれぞれ移動自在に取り付けられた２
組の直線運動装置２₁，２₃と、これらの直線運動
装置２₁，２₃により支持されて各平行レールRx，
Ryの上を水平に相互に自由に運動自在とされた
２組の枠部材２，３及び構造物などＧの上に固定
設置される枠部材１と、振動を抑制するための付
記質量１０と、固有周期を得るために、それぞ
れ、各レールRx，Ryの組に並列して配置された
２組の引つ張りばねKx，Kyと、引つ張りばね
Kx，Kyに並列に配置されて各部材１，２，３の
減衰作用を行うための減衰器Cx，Cyとから成る
動吸振器を特徴とするものである。

作 用 本発明は、上記のような構成を有しており、下
部の枠部材１を振動を吸収すべき対象物の上に水
平に設置し、上部の枠部材３の上に適当な大きさ
の質量を有する付加質量１０を載せて使用する時
は、その受けるＸ、Ｙ方向に水平振動は、引つ張
りばねKx，Ky及び減衰器Cx，Cyの作用により
減衰されることとなる。

実施例 以下、本発明をその実施例を示す添付図面の第
１〜８１に基づいて詳細に説明する。

まず、本発明による動吸振器は、第１及び２図
に示すように、平面輪郭がほぼ中空正方形状の下
部架台１と、それよりも寸法の小さな同様に中空
正方形状の平面輪郭を有している中間架台２と、
下部架台１とほぼ同様の寸法の平面輪郭を有して
いる上部架台３とが、相互に重なり合わされて構
成されている。

下部架台１には、第３図に示すように、そのＸ
方向の中心線Ｘ−Ｘに対して対称的に平行に１対
のＸ方向のレールRxが、Ｙ方向の２辺の間に間
隔を置いて水平に配置されており、これらのレー
ルRxの上には、中間架台２が、その下面の４隅
に突出して設けられたＸ方向直線運動装置２₁に
より、移動自在に載置されている。その他、これ
らのＸ方向の１対のレールRxの間には、１対の
案内棒Gxが、Ｘ方向の中心線Ｘ−Ｘに対して対
称的に平行に水平に配置されており、これらの案
内棒Gxにより、Ｙ方向の中心線Ｙ−Ｙに対して
対称的に１対のばね取り付け部材５₁が、Ｘ方向
に間隔を置かれて移動自在に配置されており、こ
れらのばね取り付け部材５₁の間には、Ｙ方向に
間隔を置かれた多数のＸ方向の引つ張りばねKx
が、Ｘ方向の中心線Ｘ−Ｘに対して対称的に配置
されており、それらのばねの各端部を、これらの
ばね取り付け部材５₁に、それぞれ、固着されて
いる。また、これらのばね取り付け部材５₁は、
案内棒Gxに取り付けられたストツパS₁によりそ
の相互の方向への接近を阻止され、各引つ張りば
ねKxを常時張力状態に維持するようにしてある。
また、中間架台２の下面からは、Ｙ方向の中心線
Ｙ−Ｙに対して対称的に多数のストツパ部材２₂
が、各ストツパS₁とＹ方向において整列して垂下
されており、各ばね取り付け部材５₁の対向する
面に常時接触するようにしてある。

更に、中間架台２と下部架台１との間には、そ
れらのＸ方向に対向する各側壁を相互に連結する
各１組のＸ方向用減衰器Cxにより相互に連結さ
れている。

一方、上部架台３の下面には、第４図に示すよ
うに、そのＹ方向の中心線Ｙ−Ｙに対して対称的
に１対のＹ方向のレールRyが間隔を置いて水平
に配置され、これらのレールRyは、中間架台２
の上面の４隅から突出して設けられたＹ方向直線
運動装置２₃により、Ｙ方向に水平に移動自在に
配置されている他、これらの１対のＹ方向のレー
ルRyの間には、同様に、それらの間に平行に且
つＹ方向の中心線Ｙ−Ｙに対して対称的に１対の
案内棒Gyが水平に配置されており、その上には、
１対のばね取り付け部材５₂が、Ｘ方向の中心線
Ｘ−Ｘに対して対称的に間隔を置いて移動自在に
配置されているが、これらのばね取り付け部材５
_２には、Ｙ方向の中心線Ｙ−Ｙに対して対称的に
水平に配置された多数のＹ方向の引つ張りばね
Kyが、それらの各端部において、それぞれ、固
着されている。なお、これらのばね取り付け部材
５₂は、案内棒Gyに取り付けられた各ストツパS₂
によりそれらの相互の方向への接近を阻止され、
これらの引つ張りばねKyを常時張力状態に維持
するようにしている。なお、中間架台２の上面に
は、そのＸ方向の中心線Ｘ−Ｘに対して対称的に
設置された数個のストツパ部材２₄が、ばね取り
付け部材５₂とＸ方向において接触するように配
置されている。なお、上部架台３と中間架台２の
Ｙ方向において対向する各側壁は、それぞれ、１
組のＹ方向用減衰器Cyにより相互に連結されて
いる。

また、第３図に示すように、下部架台１のＸ方
向において対向する側壁には、中間架台２のＸ方
向における最大移動を制限するためのＸ方向の停
止部材１₅が、ほぼＸ方向のレールRxの各端部付
近に適宜に設置されており、同様に、第４図に示
すように、上部架台３には、その中間架台２に対
するＹ方向における最大移動を制限するためのＹ
方向の停止部材３₃が、ほぼＹ方向のレールRyの
各端部付近に適宜に設置されている。

また、Ｘ及びＹ方向のレールRx及びRy並びに
直線運動装置２₁及び２₃としては、ラジアル及び
逆ラジアル荷重を受けることのできる種類のもの
であれば、どのような構造のものであつても良
い。更に、Ｘ及びＹ方向用減衰器Cx及びCyとし
ては、摩擦式ダンパ、あるいは、オイルダンパ、
磁気ダンパ、空気ダンパ、粘性ダンパなどを使用
することができる。

本発明装置は、上記のような構成を有してお
り、この装置は、振動を阻止されるべき建造物な
どＧの適宜な箇所の上に下部架台１を水平に置く
ことにより設置し、その上部架台３の上に適当の
質量W₀を有する付加質量１０を載置して使用す
るものである。

このように設置された本発明装置は、その上部
架台３の上に載置された付加質量１０の質量W₀
と、上部架台３自体の質量W₁との合計質量W₀＋
W₁が、本装置に対する付加質量となるものであ
るが、この付加質量W₀＋W₁の大きさは、対象構
造物の重量の約1/50〜1/200とし、例えば、Ｘ方
向に水平に振動が加わつた場合における下部架台
１と、中間架台２との間における相対的移動を示
すと、第５図に示すようになる。すなわち、同図
のＡは、停止状態を示すものであるが、この状態
において、中間架台２に図で見て右方への下部架
台１に対する相対移動があつた場合には、同図Ｂ
に示すように、左方のばね取り付け部材５₁は、
ストツパS₁によりその方向への移動を阻止されて
いるので、引つ張りばねKxは右側のばね取り付
け部材５₁が、中間架台２のストツパ部材２₂によ
りその方向にδの距離を移動するにつれ、Ｘ方向
の引つ張りばねKxも、δの伸び量を受けた後、
静止し、中間架台２を停止させ、反対に、図で見
て左方へ中間架台２が下部架台１に対して相対的
に移動した場合には、同様に、右側のばね取り付
け部材５₁は、同じ側のストツパS₁によりその移
動を阻止され、左側のばね取り付け部材５₁は自
由に左側にδの距離を移動し、同量のδのばねの
伸び量を有して停止する。また、このような引つ
張りばねKxの伸びに対し、両方のＸ方向用減衰
器Cxが、それぞれ作用し、この中間架台２、従
つて、上部架台３のＸ方向の下部架台１に対する
相対的な移動を急速に減衰させる。

なお、以上には、下部架台１と中間架台２との
間におけるＸ方向における相対的移動の場合につ
いて説明をしたが、中間架台２に対する上部架台
３のＹ方向の相対移動も、中間架台２及び上部架
台３の間に配置されたＹ方向の引つ張りばねKy
及びＹ方向用減衰器Cyの作用により急速に減衰
されることは、明らかなところである。

この場合、第３図に示したような配置による
と、実用的な大変位のを吸収することが可能であ
る設計となる。これに対し、第６図に示すよう
に、各レールRx，ｙの上に直線運動装置２₁，２
_３を配置すると共に案内棒Gx，ｙの上の各ばね取
り付け部材５₁，₂を、下部ないしは上部架台１，
３の対向する側壁にそれぞれ別個の引つ張りばね
Kx，ｙにより連結することにより、小変位に限
定した場合に適した設計が得られる。ただし、そ
の配置においては、引つ張りばねKx，ｙは、あ
らかじめ、変位分以上の伸びを与えた状態におい
て各直線運動装置２₁，２₃に取り付けるものとす
る。

次に、本発明装置を、搭状建造物に取り付けた
場合における地震等の変位振動の例を、第７図に
示してある。同図において、縦軸には、変位がcm
により、また、横軸には時間がsecにより現され
ており、更に、実線により本発明装置を設置した
場合を、破線により、設置していない場合を、そ
れぞれ、示してあるが、この線図から、本発明装
置の効果は明らかである。

また、第８図は、構造物の層せん断力の効果を
現す線図であるが、同図において、縦軸には層の
階数が、横軸には、最大せん断力がｔにより、そ
れぞれ、現されており、更に、実線により構造体
だけの場合、破線により本発明装置を設置した場
合を、それぞれ、示してあるが、この線図から、
本発明装置の効果が、構造物の層せん断力に対す
る効果も、明りようである。

発明の効果 以上のように、本発明による動吸振器は、付加
質量が、Ｘ、Ｙの両水平方向に自由に動くことが
でき、また、引つ張りばねの調節により、動吸振
器の固有周期と、対象構造物の１次周期とを一致
させることにより、動吸振器を対象構造物に共振
させ、対象構造物の振動エネルギーを動吸振器の
運動エネルギーに変換し、更に、動吸振器に付属
する吸振器により熱エネルギーに変換し、対象構
造物の振動を抑制することが可能となり、従来公
知のものにおける各種の欠点ないしは問題点をす
べて解消した新規は動吸振器を提供するものであ
る。すなわち、本発明の効果を、具体的に列挙す
ると、次のとおりとなる。

動力を全く必要としないので、維持管理が簡
単且つ容易であること Ｘ、Ｙ方向に異なつた固有周期を簡単に設定
することができること 大きな可動変位を取ることができ、常時、風
圧、台風、大地震に対応することができること 構造が簡単であり、広範な構造物に適用する
ことができること 変位振幅に関係無く、固有周期が一定となる
こと などである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の１実施例を示す正面図、第
２図は、その側面図、第３図は、第１及び２図の
−線による断面図、第４図は、同じく−
線による断面図、第５図は、本発明の作用を示す
説明図、第６図は、本発明の他の実施例の要部を
示す平面図、第７図は、本発明装置を塔状構造物
に取り付けた場合における構造物の変位振動の例
を示す線図、第８図は、第７図の構造物の各層に
おけるせん断力の効果を示す線図である。 １，２，３……下部、中間、上部架台、２₁，
２₃……直線運動装置、１０……付加質量、Cx，
Cy……案内器、Gx，Gy……案内棒、Kx，Ky…
…引つ張りばね、Rx，Ry……水平レール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水平に固定配置された下部架台１に上に、垂
   直方向に相互に間隔を置いて中間架台２及び上部
   架台３をそれぞれ水平に配置し、中間架台２は下
   部架台１に、それらの間に配置されたＸ方向レー
   ルRx及びＸ方向直線運動装置２₁を介して下部架
   台１に対してＸ方向に移動自在に連結され、上部
   架台３は中間架台２に、それらの間に配置された
   Ｙ方向レールRy及びＹ方向直線運動装置２₃を介
   して中間架台２に対してＹ方向に移動自在に連結
   され、また、中間架台２と下部架台１との間及び
   中間架台２と上部架台３との間には、それぞれ、
   Ｘ方向レールRx及びＹ方向レールRyに並列して
   引つ張りばねKx及びKyを配置すると共に中間架
   台２及び上部架台３の減衰作用を行うために各引
   つ張りばねKx及びKyに並列してそれぞれに減衰
   装置Cx及びCyを配置し、更に、上部架台３の上
   には、振動を抑制するための付加質量１０を配置
   して成ることを特徴とする動吸振器。 ２ 中間架台２及び上部架台３のＸ方向及びＹ方
   向の直線運動装置２₁及び２₃が、平面輪郭がほぼ
   正方形状で中空状の中間架台２の４隅の下上にそ
   れぞれ配置され、また、Ｘ方向の直線運動装置２
   _１は、平面輪郭がほぼ正方形状で中空状の下部架
   台１の対向する側壁の間に水平に配置された１対
   のＸ方向レールRxに移動自在に載置され、Ｙ方
   向の直線運動装置２₃は、平面輪郭がほぼ正方形
   状で中空状の上部架台３の対向する側壁の間に水
   平に配置された１対のＹ方向レールRyを移動自
   在に支持すると共にその上面に付加質量１０を搭
   載しており、また、下部架台１の対向する側壁の
   間には前記１対のＸ方向レールRxに平行して１
   対の案内棒Gxを配置し、これらの上に数組の引
   つ張りばねKxを取り付けたばね取り付け部材５₁
   を対向して移動自在に配置すると共にこれらのば
   ね取り付け部材５₁を案内棒Gxに取り付けられた
   ストツパS₁によりそれらの相互の方向への移動を
   阻止するようにし、更に、中間架台２の下面にば
   ね取り付け部材５₁の対向する面に接触するよう
   にストツパ部材２₂を対向して垂下し、また、上
   部架台３の下面にはその対向する側壁間に前記１
   対のＹ方向レールRyに平行して１対の案内棒Gy
   を配置し、これらの上に数組の引つ張りばねKy
   を取り付けたばね取り付け部材５₂を対向して移
   動自在に配置すると共にこれらのばね取り付け部
   材５₂を案内棒Gyに取り付けられたストツパS₂に
   よりそれらの相互の方向への移動を阻止するよう
   にし、更に、中間架台２の上面にばね取り付け部
   材５₂の対向する面に接触するようにストツパ部
   材２₄を対向して配置して成る特許請求の範囲第
   １項記載の動吸振器。 ３ 中間架台２と下部架台１との間及び中間架台
   ２と上部架台３との間にそれぞれ減衰器Cx及び
   Cyを引つ張りばねKx及びKyと並列に配置して
   成る特許請求の範囲第１又は２項記載の動吸振
   器。 ４ Ｘ方向及びＹ方向の直線運動装置２₁，２₃及
   び平行レールRx，Ryが、ラジアル及び逆ラジア
   ル荷重を受け取るような構成となつている特許請
   求の範囲第１、２又は３項記載の動吸振器。 ５ 減衰器Cx，Cyが、摩擦減衰器、オイルダン
   パ、磁気ダンパ、電気ダンパ、粘性ダンパなどか
   ら成り立つている特許請求の範囲第１〜４項のい
   ずれか１項に記載の動吸振器。