JPH08178792A - ロッキング振動試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風などで揺れる超高層ビルの上階部分の動き
を小規模で簡単な装置で模擬的に発生する。 【構成】 比較的大きな間隔をおいて取り付けられた複
数の車輪２が下面に突設された試験台１を設け、この試
験台１を山形傾斜面５ａ，５ｂの上に搭載し、この山形
傾斜面の頂部を前記複数の車輪２で大きく跨ぐ配置関係
とし、適宜なアクチュエータ９により試験台１を前記山
形傾斜面上で走行させてロッキング運動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、風などで揺れる超高
層ビルの上階部分の動きを小規模で簡単な装置で模擬的
に発生できるようにしたロッキング振動試験装置に関
し、超高層ビルの上階での揺れを人がどのように感じる
のかを模擬体験する目的などで使用される。

【０００２】

【従来の技術】現在、国内の高層ビルの最高高さは約３
００ｍであるが、６００〜１０００ｍ以上の超々高層ビ
ルの実現に向けて官・民レベルで研究開発が進められて
いる。この研究課題の１つに、地震や台風によりビルが
揺れるとき室内の人は揺れをどのように感じるのかを調
べることがある。図１に示すように超々高層ビルが基部
を中心に揺れるとき、その上階部分は水平運動と上下運
動が規則的に組み合わさった傾倒揺動運動となり、その
周期および振幅は相当大きくなる。例えば、１０〜２０
秒ほどの周期で１ｍ以上の振幅の揺れが頻繁に発生する
ものと想定される。このような揺れを人がどのように感
じるのかを調査することは、超々高層ビルを設計する上
で重要なポイントの１つである。

【０００３】従来からビルの振動をシミュレーションす
るために各種の振動試験装置が開発されている。例えば
特開昭５６−９０２３２号公報に開示されているよう
に、適宜なアクチュエータにより試験台に水平振動を加
えるとともに、試験体を試験台上に搭載したバネおよび
ダンパにより支持することにより上下振動を許容する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の振動試験装置
は、前述したように上下の振動は、水平振動の結果生じ
るランダムな振動であって、水平振動と上下振動とが規
則的に組み合わされた傾倒揺動運動を発生することはで
きなかった。

【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、風などで揺れる超高層ビル
の上階部分の動きを小規模で簡単な装置で模擬的に発生
できるようにしたロッキング振動試験装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明のロッキング振
動試験装置は、比較的大きな間隔をおいて取り付けられ
た複数の車輪が下面に突設された試験台を設け、この試
験台を山形傾斜面の上に搭載し、この山形傾斜面の頂部
を前記複数の車輪で大きく跨ぐ配置関係とし、適宜なア
クチュエータにより前記試験台を前記山形傾斜面上で走
行させてロッキング運動させるものである。ここで、前
記山形傾斜面を平面的には直線をなすレールにより構成
し、前記試験台をこのレールに沿って往復走行させるよ
うに構成できる。また、前記山形傾斜面をほぼ四角錐に
組み合わせた４枚のパネルで構成し、前記試験台の４個
の球状車輪をそれぞれ前記各パネルの上に載せ、前記試
験台を往復または旋回または周遊走行させるように構成
できる。また、前記試験台を適宜な吊り上げ手段により
上方に引っ張り、前記各車輪が前記山形傾斜面から浮き
上がらない範囲で前記各車輪にかかる重量を低減するよ
うに構成できる。また、前記山形傾斜面にはその傾斜角
度を可変設定するための角度調整機構を付設できる。ま
た、超高層ビルの室内を模した試験室を前記試験台の上
に防振ゴムを介して搭載できる。

【０００７】

【作用】前記山形傾斜面の頂部を前記複数の車輪で大き
く跨ぐ配置関係を保って、前記試験台を前記山形傾斜面
上で走行させると、ある車輪が傾斜面を上ると別の車輪
が傾斜面を下り、したがって試験台が傾く。反対方向に
走行させると試験台は反対に傾く。このように水平運動
と傾倒運動とが規則的に組み合わされ、ロッキング振動
する超高層ビルの上階部分の動きのように、揺動中心ま
での距離が数百メートル以上で周期も振幅も非常に大き
い傾倒揺動運動を模擬的に発生できる。

【０００８】

【実施例】図２〜図４にこの発明の一実施例によるロッ
キング振動試験装置の構成を示している。この実施例の
試験台１は長方形の平面形状で、その下面の四隅近くに
それぞれ車輪２が突設されている。また試験台１の上に
は防振ゴム３を介してビル室内に模した内装の箱形の試
験室４が搭載されている。

【０００９】またこの実施例においては、前述の山形傾
斜面は平面的には直線をなす２組のレール５ａと５ｂに
より構成される。図２において、左側に配置された１組
のレール５ａ（平行な２本のレールである）は右上がり
に傾斜して設置されており、右側に配置されたもう１組
のレール５ｂ（これも平行な２本のレールである）は左
上がりに傾斜して設置されている。つまり、レール５ａ
の右端側がジャッキ６ａで持ち上げられ、レール５ｂの
左端側がジャッキ６ｂで持ち上げられている。このジャ
ッキ６ａと６ｂによりレール５ａと５ｂの傾斜角度を可
変設定できる。

【００１０】また図２において、試験台１の左側の車輪
２が左側のレール５ａの上に載り、右側の車輪２が右側
のレール５ｂに載り、レール５ａと５ｂからなる山形傾
斜面の頂部を左右の車輪２で大きく跨ぐ配置関係になっ
ている。この状態に試験台１がレール５ａと５ｂに沿っ
て往復走行できる。この走行方向に対して試験台１が横
揺れするのを防止するために、図３に示すように、試験
台１の走行経路の左右にガイド壁７が形成されていると
ともに、試験台１の両側面に横方向に突出した車輪８が
設けられ、この側面車輪８がガイド壁７に当接しながら
試験台１が往復走行する。

【００１１】試験台１をレール５ａ、５ｂに沿って往復
走行させる駆動機構として、図４に示すように、油圧シ
リンダ９をアクチュエータとする押し引き機構を設けて
いる。油圧シリンダ９のピストンロッド先端が試験台１
の端面のブラケット１０に水平な軸を介して回動自在に
結合され、また油圧シリンダ９の基端部が固定台１１の
ブラケット１２のやはり水平な軸を介して回動自在に結
合されている。この軸結合式の関節により試験台１の水
平変位に伴う上下変位を吸収する。

【００１２】油圧シリンダ９はサーボ弁１３を介して油
圧源１４につながっており、約２メートルのストローク
で伸縮する。サーボ弁１３は図示しない制御装置により
電気的に制御され、油圧シリンダ９の伸縮動作は任意の
プログラムに従ったストローク・周期・速度パターンで
制御される。

【００１３】また図２と図３に示すように、コイルスプ
リング１５を途中に備えた４本のワイヤー１６が天井か
ら吊り下げられており、各ワイヤー１６の下端が試験台
１の四隅近くに結ばれて、各ワイヤー１６のコイルスプ
リング１５のバネ力で試験台１が上方に引っ張られてい
る。各スプリング１５による合計の引っ張り力は試験台
１および試験室４の総重量の約３／４に設定されてお
り、試験台１の走行範囲の全体にわたって各車輪２がレ
ール５ａ、５ｂから浮き上がらないように調整されてい
る。この構成により各車輪２にかかる重量が大幅に軽減
され、試験台１の走行駆動力が小さくて済むとともに走
行音や振動が低減する。

【００１４】以上のように構成されたロッキング振動試
験装置について、以下にその動作を説明する。

【００１５】超々高層ビルの上階部分のロッキング振動
を体験しようとする人が図２に示すように試験室４内に
入る。そして、所定のストローク・周期・速度パターン
に従って油圧シリンダ９を伸縮駆動し、試験台１をレー
ル５ａ、５ｂに沿って往復走行させる。図２において、
試験台１が左側へ走行すると、左側の車輪２が左側のレ
ール５ａに沿って斜面を下り、右側の車輪２が右側のレ
ール５ｂに沿って斜面を上り、試験台１は左側に傾く。
試験台１が右側に走行すると、左側の車輪２が左側のレ
ール５ａに沿って斜面を上り、右側の車輪２が右側のレ
ール５ｂに沿って斜面を下り、試験台１は右側に傾く。
このように水平運動と傾倒運動とが規則的に組み合わさ
れ、ロッキング振動する超高層ビルの上階部分の動きの
ように、揺動中心までの距離が数百メートル以上で周期
も振幅も非常に大きい傾倒揺動運動を模擬的に発生でき
る。

【００１６】以上の実施例は２次元的な傾倒揺動運動で
あるが、図５と図６に示す実施例によれば、３次元的な
より現実に近い超高層ビルの揺れを模擬的に発生でき
る。

【００１７】図５は山形傾斜面の平面図である。ここで
は山形傾斜面をほぼ四角錐に組み合わせた４枚のパネル
１７で構成し、試験台１に設けたの４個の球状車輪１８
をそれぞれ各パネル１７の上に載せ、直交２方向に試験
台１を押し引きする２系統のアクチュエータを付加し
（図示省略）、試験台１を各パネル１７上にて往復また
は旋回または周遊走行させる。図６に示すように、パネ
ル１７は直角二等辺三角形で、その頂角部分の下面側に
設けたジャッキ６を上下させることで、パネル１７の底
辺部分をヒンジとしてパネル１７の傾斜角度を可変設定
できる。

【００１８】

【発明の効果】この発明によれば、大きなストロークの
水平運動に伴って自動的に傾倒運動が発生する原理なの
で、簡単な設備と簡単な制御で、揺動中心までの距離が
数百メートル以上で周期も振幅も非常に大きいゆっくり
とした傾倒揺動運動を発生できる。したがって、ロッキ
ング振動する超高層ビルの上階部分の動きを模擬的に発
生できるので、超々高層ビルの居住性の評価試験や各種
のシミュレーションを簡単な設備で行うことができ、超
々高層ビルの実現に向けた各種データを収集できる。

【００１９】前記山形傾斜面を平面的には直線をなすレ
ールにより構成し、前記試験台をこのレールに沿って往
復走行させるように構成すれば、２次元的な傾倒揺動運
動であるが、より簡単な設備と制御で実施できる。ま
た、前記山形傾斜面をほぼ四角錐に組み合わせた４枚の
パネルで構成し、前記試験台の４個の球状車輪をそれぞ
れ前記各パネルの上に載せ、前記試験台を往復または旋
回または周遊走行させるように構成すれば、３次元的な
より現実に近い超高層ビルの揺れを発生できる。また、
前記試験台を適宜な吊り上げ手段により上方に引っ張
り、前記各車輪が前記山形傾斜面から浮き上がらない範
囲で前記各車輪にかかる重量を低減するように構成すれ
ば、試験台の走行がきわめてスムーズになり、走行に伴
う無用な騒音や振動を発生しなくなるとともに、試験台
を走行させるアクチュエータのパワーが小さくてもよく
なる。また、前記山形傾斜面にその傾斜角度を可変設定
するための角度調整機構を付設すれば、動作特性をさま
ざまに変化させることができる。また、超高層ビルの室
内を模した試験室を前記試験台の上に防振ゴムを介して
搭載すれば、非常に静かな環境で超高層ビルの居住性の
評価試験を実際に即して正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】超々高層ビルのロッキング振動の形態を示す概
略図である。

【図２】この発明の一実施例によるロッキング振動試験
装置の正面図である。

【図３】同上装置の側面図である。

【図４】同上装置の試験台駆動機構の詳細図である。

【図５】この発明の他の実施例の要部を示す平面図であ
る。

【図６】同上他の実施例における傾斜面形成機構の部分
斜視図である。

【符号の説明】

１ 試験台 ２ 車輪 ３ 防振ゴム ４ 試験室 ５ａ、５ｂ 車輪 ６、６ａ、６ｂ
ジャッキ ７ ガイド壁 ８ 側面車輪 ９ 油圧シリンダ １０ ブラケット １１ 固定台 １２ ブラケット １３ サーボ弁 １４ 油圧源 １５ コイルスプリング １６ ワイヤー １７ パネル １８ 球状車輪

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比較的大きな間隔をおいて取り付けられ
   た複数の車輪が下面に突設された試験台を設け、この試
   験台を山形傾斜面の上に搭載し、この山形傾斜面の頂部
   を前記複数の車輪で大きく跨ぐ配置関係とし、適宜なア
   クチュエータにより前記試験台を前記山形傾斜面上で走
   行させてロッキング運動させることを特徴とするロッキ
   ング振動試験装置。
2. 【請求項２】 前記山形傾斜面は平面的には直線をなす
   レールにより構成され、前記試験台はこのレールに沿っ
   て往復走行されることを特徴とする請求項１に記載のロ
   ッキング振動試験装置。
3. 【請求項３】 前記山形傾斜面は４枚のパネルがほぼ四
   角錐に組み合わされたもので、前記試験台に設けられた
   ４個の球状車輪がそれぞれ前記各パネルの上に載り、前
   記試験台が往復または旋回または周遊走行することを特
   徴とする請求項１に記載のロッキング試験装置。
4. 【請求項４】 前記試験台は適宜な吊り上げ手段により
   上方に引っ張られており、前記各車輪が前記山形傾斜面
   から浮き上がらない範囲で前記各車輪にかかる重量を低
   減するように構成されていることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載のロッキング試験装置。
5. 【請求項５】 前記山形傾斜面にはその傾斜角度を可変
   設定するための角度調整機構が付設されていることを特
   徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のロッキング試
   験装置。
6. 【請求項６】 超高層ビルの室内を模した試験室が前記
   試験台の上に防振ゴムを介して搭載されていることを特
   徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のロッキング振
   動試験装置。