JPH11247927A - 梁の振動抑制構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 梁の断面寸法を大きくせずに、しかも、梁の
周囲の他の構造材又は構造部分に構造的に依存させるこ
となく、振動を効果的に抑制できる梁の振動抑制構造の
提供。 【解決手段】 床梁２の振動動作部である長さ方向中央
部に、不動体としての添板４，４が、接着剤からなる減
衰材５，５を介して接着され、この添板４，４が、梁２
の振動不動作部である梁端部にケーブル６，７にて連結
されて、不動状態に保持されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、建築物の
床などに用いられる鉄骨梁などの梁の振動抑制構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、住宅等の建築物に用いられる階
上の床梁５１は、図７に示すように、その両端を柱５
２，５２に支持させて備えられるが、梁５１のスパンが
大きいような場合、床の自重や積載荷重により、梁５１
の撓みが大きくなることから、設計規準では、梁５１
を、その撓みがスパンの１／３００以下となるように設
計することが定められている。

【０００３】その一方、床梁５１には、上記のような撓
みに関する問題のほか、振動に関する問題もあり、床梁
５１の振動で居住者に不快感を起こさせない居住性に優
れた設計をしておく必要がある。そのため、設計者は、
振動抑制という配慮から、過去の経験的知識に基づき、
梁５１の撓みが、上記のような設計規準値を大きく下回
る、スパンの１／４００〜１／５００の範囲となるよう
な設計を行っているというのが現状である。

【０００４】そして、上記のような設計は、従来より、
梁５１の断面寸法、例えばＨ型鋼による鉄骨床梁５１で
はフランジ５１ｂ，５１ｂやウェブ５１ａの肉厚寸法な
どを大きくすること、あるいはまた、梁と、梁の周囲に
存在する他の構造材や構造箇所との間にゴム体等による
減衰材を介在させることなどによって対応してきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、梁５１の断面
寸法を大きくすることによる対応では、確かに撓みや振
動は抑制されるものの、その一方で、梁５１の重量を大
きなものにしてしまい、コストの上昇を招くなどの問題
を派生する。

【０００６】また、上記のような減衰材を用いた振動抑
制機構では、振動抑機構が、梁とは別の周囲の他の構造
材又は構造部分に依存して据え付けられるものであるた
め、振動抑機構の据付けには、周囲の他の構造材又は構
造部分との関係を考慮した設計と施工を行わなければな
らず、その設計と施工が非常に厄介であった。また、梁
の周囲に、振動抑制機構の据付けのための、梁とは別の
他の構造材又は構造部分が存在しないような場合は、上
記のような振動抑制機構を用いることができなかった。

【０００７】本発明は、上記のような技術背景の中で、
梁の断面寸法を大きくせずに、しかも、梁の周囲の他の
構造材あるいは構造部分に構造的に依存させることな
く、効果的に振動を抑制することができる、梁の振動抑
制構造を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題は、梁の振動動
作部に直接又は間接的に不動体が減衰材を介して連結さ
れ、かつ、該不動体が、減衰材による減衰作用を梁の振
動動作部に及ぼす不動状態となるように、梁の振動不動
作部に直接又は間接に連結されてなることを特徴とする
梁の振動抑制構造によって解決される。

【０００９】上記の減衰材は、不動体による不動拘束作
用と、梁の振動動作部の振動作用とを同時に受けた際
に、粘弾性や粘性あるいは弾力性等による変形抵抗作用
によって、梁の振動動作部の振動を減衰させていく性質
を有するものをいう。

【００１０】即ち、この振動抑制構造では、梁の振動動
作部に直接又は間接的に不動体が減衰材を介して連結さ
れていることにより、梁の振動動作部が振動動作をする
と、その振動動作部が減衰材による減衰作用を受け、こ
の減衰作用によって、梁の振動動作部の振動動作が速や
かに減衰されて、梁の振動が抑制される。このような振
動抑制機構を採用することにより、梁そのものの断面寸
法を大きくしなくとも、振動を効果的に抑制することが
できる。

【００１１】しかも、不動体は、梁の振動不動作部に直
接又は間接に連結されて不動状態となるようにされてい
る。即ち、梁には、振動の際に「腹」となる振動動作部
と、「節」となる振動不動作部とが存在する。この
「節」となる振動不動作部を利用して、不動体が、不動
状態に保持されたものである。従って、梁そのものに、
上記のような振動抑制機構のすべてを備えさせることが
できて、梁の周囲に存在する他の構造材や構造箇所に振
動抑制機構の取付け箇所を確保しなければならないとい
うような他への依存性が排除される。

【００１２】従って、このような他への依存性排除の構
造によって、振動抑制機構を予め梁に組み込んでから、
梁の施工を行うというようなことも可能となる。また、
施工した梁あるいは既設の梁に対して振動抑制機構を後
付けするような場合においても、そのための設計と施工
を梁のみを考慮の対象として行えばよく、後付けのため
の設計・施工を容易に行うことができる。また、梁の周
囲の構造材や構造箇所に従来のような振動抑制機構を取
り付けることができるような部分を確保できないような
場合でも、本発明構造によれば対応が可能であり、その
ような梁の振動を断面寸法を大きくすることなく効果的
に抑制することが可能となる。

【００１３】上記構成において、減衰材が接着剤からな
り、不動体がこの接着剤によって梁の振動動作部に直接
又は間接的に接着されている構造とすることにより、接
着機能によって減衰材の組込みを容易に行うことがで
き、減衰材を層状形態にてスペース的に有利に組み込む
ことが可能となり、更に、量的にわずかな減衰材にて振
動抑制を有効的に行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。以下に挙げる実施形態は、住宅等の
建築物の床梁に適用した場合のものである。

【００１５】図１に示す第１実施形態の構造において、
１，１は柱、２は階上用など床梁である。床梁２は、Ｈ
型鋼を用いた鉄骨梁によるものであり、その両端が柱
１，１にボルト等にて接合されて、両端支持状態に保持
されている。

【００１６】本実施形態では、この床梁２の振動抑制の
ため機構が、次のような態様において組み込まれてい
る。即ち、床梁２の振動動作部である長手方向中央部に
おいて、上下のフランジ２ｂ，２ｂ間の、ウェブ２ａを
挟む一方の空間部内に、鉄製のリブプレート３が、フラ
ンジ２ｂ，２ｂ及びウェブ２ａと直交するように、溶接
等にて固着して一体的に取り付けられており、このリブ
プレート３の両面に、不動体としての鉄製等の添板４，
４が、減衰材５，５を介して連結されている。

【００１７】本実施形態における減衰材５，５は、添板
４とリブプレート３とを接着し、かつ、接着後も振動減
衰に必要な粘弾性や高粘性、弾力性を維持しうる性質を
有する接着剤からなっており、そのような接着剤とし
て、例えば、ゴム系接着剤や、上記のような性質を有す
る各種樹脂系接着剤などが用いられる。

【００１８】上記のような減衰材５，５を介して添板
４，４をリブプレート３に接着し、そして、添板４，４
を不動状態に保持することにより、床梁２は、その振動
時に、減衰材層５，５による振動減衰作用を受け、振動
を抑制される。

【００１９】このように添板４，４を不動状態に保持す
るため、次のような不動体保持構造が採用されている。
即ち、リブプレート３には、その上部に第１の通孔３ａ
が明けられると共に、下部に第２の通孔３ｂが開けられ
ている。また、各添板４にも、リブプレート３の通孔３
ａ，３ｂと同芯状に、上下に第１、第２の通孔４ａ，４
ｂが明けられている。

【００２０】そして、リブプレート３、添板４，４の上
側の第１通孔４ａ，３ａ，４ａに、第１のケーブル６が
通され、その両端部が、床梁２の振動不動作部である梁
両端部、のウェブ２ａの下部に連結されて、緊張状態に
張設されている。また、下側の第２通孔４ｂ，３ｂ，４
ｂには、第２のケーブル７が通され、その両端部が、床
梁２の同じく振動不動作部である梁両端部、のウェブ２
ａの上部に連結されて、第１ケーブル６と交差し、緊張
状態に張設されている。

【００２１】そして、添板４の通孔４ａ，４ｂの孔サイ
ズは、ケーブル６，７の断面サイズとほぼ同等に設計さ
れており、また、リブプレート３の通孔３ａ，３ｂは、
その上下方向におけるサイズが、ケーブル６，７の断面
サイズよりも大きい長円状のルーズ孔に形成され、この
ルーズ孔３ａ，３ｂの高さ方向中間部をケーブル６，７
が通るようになされている。これにより、添板４は、上
側の第１ケーブル６から下向きの力を受けると共に、下
側の第２ケーブル７から上向きの力を受け、これら力の
釣り合いによって、上下方向に不動状態に保持されると
共に、リブプレート３は、ケーブル６，７からの力学的
負荷を受けないようにされている。

【００２２】上記の振動抑制機構は、図１（ハ）に示す
ように、床梁２のウェブ２ａを挟むもう一方の側にも同
様の態様にて備えられている。

【００２３】上記の構造では、図２（イ）（ロ）に示す
ように、振動時、添板４，４は、床梁２の振動不動作部
である梁両端部に連結されたケーブル６，７による拘束
力を受けて不動状態を維持される一方、床梁２の振動動
作部である長さ方向中央部に固着して取り付けられたリ
ブプレート３は、床梁２と一体となって上下方向に振動
するが、リブプレート３と添板４とは減衰材層５を介し
て接着されているため、リブプレート３は減衰材層５に
よる減衰作用を受け、従って、床梁２も減衰材層５によ
る減衰作用を受けて、床梁２の振動が速やかに減衰され
る。従って、居住者は、床梁２の振動による不快感から
開放され、快適に生活することができる。図２（ハ）
は、上記のような振動抑制機構を備えさせた床梁の振動
減衰の状況（実線）と、上記のような振動抑制機構を備
えさせない床梁の振動減衰の状況（点線）とを、比較し
て示したものである。

【００２４】上記の構造によれば、床梁２の振動対策に
おいては、床梁２に上記のような振動抑制機構を組み込
めば振動抑制効果を得られるから、床梁そのものの断面
寸法を大きくしなくともよく、床梁２の重量増加を抑え
てコストを抑えることができる。

【００２５】しかも、不動体である添板４は、床梁２と
一体のリブプレート３に接着して床梁２に保持させ、こ
の添板４を不動状態に保持するために、これをケーブル
６，７を介して床梁２の振動不動作部である梁両端部に
連結させたものであり、振動抑制機構のすべてを、床梁
２それ自体に備えさせたものであるから、床梁２の周囲
に存在する他の構造材や構造箇所に振動抑制機構の取付
け箇所を確保するというような、他への依存性を排除す
ることができる。従って、工場において床梁材に予め上
記のような振動抑制機構を組み込んでおき、そのような
床梁を建築現場にて施工するというような施工法を採る
ことも可能である。また、既設の床梁に対して上記のよ
うな振動抑制機構を後付けするように場合においても、
後付けのための設計と施工は、床梁のみを考慮の対象と
すればよく、床梁２の周囲に存在する他の構造材や構造
箇所を考慮する必要がなく、後付けのための設計・施工
を容易に行うことができる。

【００２６】また、本実施形態では、Ｈ形鋼による梁２
を対象とし、そのフランジ２ｂ，２ｂ間の空きスペース
を利用して振動抑制機構を備えさせたものであるから、
振動抑制機構をスペース的に有利に組み込むことができ
る。

【００２７】更に、不動体である添板４を、リブプレー
ト３を介して間接的に、床梁２に取り付ける構造となさ
れており、添板４は減衰材層５を介してリブプレート３
に接着する構造となされているから、予め添板４を減衰
材層５を介してリブプレート３に接着させ、このリブプ
レート３を床梁２に取り付ける、というような組み込み
方法を採ることもできて、特に、既設の床梁に振動抑制
機構を後付けするような場合には、その工事を容易なも
のにすることができる。

【００２８】また、減衰材５が接着剤からなり、不動体
である添板４をこの接着剤にて梁２の振動動作部がわに
接着して構成されたものであるから、接着機能によって
減衰材５の組込みを容易に行うことができ、また、減衰
材５を層状形態にてスペース的に有利に組み込むことが
可能となり、更に、量的にわずかな減衰材５にて振動抑
制を有効的に行うことができる。

【００２９】図３に示す第２実施形態の構造は、不動体
である添板４を、上記のようなリブプレート３を介さず
に直接に、床梁２に接着したものである。即ち、添板４
は、床梁２のウェブ２ａと平行に向けられ、床梁２の振
動動作部である長さ方向中央部において、ウェブ２ａ
に、減衰材層５を介して直接に接着されている。そし
て、第１、第２のケーブル６，７は、その中央部を添板
４に掛止させて、上記と同様の緊張状態に張設され、添
板４を不動状態に保持している。本構造では、リブプレ
ート３を排除して構成部品点数を減少することができる
など、構造の簡素化に寄与することができる。また、減
衰材層５による減衰作用が床梁２の芯部のごく近傍に作
用することとなって、場合によっては、ウェブ２ａを挟
むいずれか一方にのみ振動抑制機構を備えさせるという
ような構造を採用することも可能となる。

【００３０】図４に示す第３実施形態の構造は、不動体
である添板４を、上記のようなリブプレート３を介さず
に直接に、床梁２に接着したものである点で、第２実施
形態と同様であるが、本実施形態では、床梁２のウェブ
２ａの両面に添板４，４が接着されており、添板４，４
の上方への振動動作を規制するために、ウェブ２ａを挟
む一方の側において、添板４の上部とウェブ２ａの一端
の下部がケーブル６ａにて連結されると共に、他方の側
において、添板４の上部とウェブ２ａの他端の下部とが
ケーブル６ｂにて連結されている。また、添板４，４の
下方への振動動作を規制するために、ウェブ２ａを挟む
上記一方の側において、添板４の下部とウェブ２ａの上
記他端の上部とがケーブル７ａにて連結されると共に、
上記他方の側において、添板４の下部とウェブ２ａの上
記一端の上部とがケーブル７ｂにて連結されている。な
お、ケーブル６ａとケーブル６ｂはこれらで一本のケー
ブルであり、ウェブ２ａに設けられた上下方向にルーズ
な孔を通じて連絡されているものである。ケーブル７ａ
とケーブル７ｂについても同様にこれらで一本のケーブ
ルである。このような構造により、減衰材層５，５によ
る減衰作用を床梁２の芯部に作用させることができて床
梁２の振動をウェブ２ａを挟んで左右対称状態に減衰さ
せることができ、しかも、ケーブルの使用長さも減少す
ることができる。

【００３１】なお、図４において、符号６ａ，６ｂ，７
ａ，７ｂをそれぞれ引張りのみならず圧縮力をも支える
互いに相独立した個別の部材とし、これら４本の部材を
それぞれ個別に連結する構成としてもよい。このような
部材として、例えば鋼管や各種型鋼材などが用いられ得
る。

【００３２】図５に示す第４実施形態の構造は、添板４
をケーブルを介して間接的に床梁２に連結するという形
式のものではなく、添板４として、その両端部が床梁２
の振動不動作部である梁両端部近くにまで及びうる長尺
長さのものを用い、その両端部を直接に、床梁２の両端
の振動不動作部にボルト９，９などにて固着して連結さ
せたものである。本実施形態では、ケーブルを排除し得
て部品点数を更に減少するできるなど構造をより一層簡
素化しえ、しかも、床梁２への振動抑制機構の組付けも
手間を要すことなくて極めて容易に行うことができる。

【００３３】図６に示す第５実施形態の構造は、添板４
が、ケーブルによらずに、軽量で高剛性のトラス材１０
にて、不動状態に保持されたものである。

【００３４】以上に、本発明の実施形態を示したが、本
発明は、これらに限定されるものではなく、発明思想を
逸脱しない範囲で、各種の変更が可能である。例えば、
上記実施形態では、床梁を振動抑制の対象としている
が、その他、各種構造物の梁に適用されてよい。また、
上記実施形態ではＨ形鋼を対象としているが、それ以外
のものであってもよい。また、本発明は、鉄骨梁を主た
る対象としているが、材質に特段の制限はない。また、
減衰材は、不動体による不動拘束作用と、梁の振動動作
部の振動作用とを同時に受けた際に、粘弾性や粘性ある
いは弾力性等による変形抵抗作用によって、梁の振動動
作部の振動を減衰させていく性質を有するものであれば
よく、上記のような接着剤によるものに限られず、その
他、シート状の減衰材を用い、その一方の面を梁の振動
動作部がわに、もう一方の面を不動体の側にそれぞれ各
種接着剤にて接着した構成となされていてもよいし、梁
の振動動作部と不動体とを塊状のゴム体を介して連結す
る形式に構成されていてもよい。また、上記実施形態で
は、両端支持梁において、その端部を振動不動作部と
し、中央部を振動動作部として取付けを行ったものであ
るが、梁における振動動作部と振動不動作部は、梁の支
持状態などに依存してその位置を異にするものであり、
従って、どこが振動動作部、振動不動作部であるかは、
梁の支持状態等の各種条件に依存して定まるものである
ことはいうまでもない。また、「振動動作部」、「振動
不動作部」の語の概念は、相対的なものにすぎず、「振
動動作部」とは「振動不動作部」よりもよく振動する部
分をいい、「振動不動作部」とは「振動動作部」よりも
相対的に振動しない部分をいうものであり、概念として
広く解釈すべきものである。また、上記実施形態では、
垂直方向の振動を抑制する構造としているが、そのほ
か、水平方向の振動など、抑制しようとする振動の方向
に応じた構造に構成することも可能である。また、上記
実施形態において、添板４をケーブルにて保持するタイ
プのものでは、ケーブルに代えて、鉄筋などのその他の
線材が用いられてもよく、また、不動体の不動保持構造
として、上記以外の各種構造が採用されてよい。

【００３５】

【発明の効果】以上の次第で、本発明の梁の振動抑制構
造は、梁の振動動作部に不動体が直接又は間接的に減衰
材を介して連結されているものであるから、梁の振動動
作部の振動動作が減衰材による減衰作用を受けて速やか
に減衰され、従って、梁そのものの断面寸法を大きくし
なくとも、梁の振動を効果的に抑制することができる。

【００３６】しかも、不動体は、梁の振動不動作部に直
接又は間接に連結されることによって不動状態を維持す
るようになされているから、梁そのものに、上記のよう
な振動抑制機構のすべてを備えさせることができて、他
への依存性を排除することができる。従って、振動抑制
機構を予め梁に組み込んでから梁の施工を行うというよ
うなことも可能となり、また、既設の梁に対して振動抑
制機構を後付けするような場合でも、そのための設計と
施工を梁のみを考慮の対象として容易に行うことがで
き、また、梁の周囲の構造材や構造箇所に従来のような
振動抑制機構を取り付けることができるような部分を確
保できないような場合でも対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示すもので、図（イ）
は全体側面図、図（ロ）は添板取付け部の拡大断面図、
図（ハ）は図（ロ）のＩ−Ｉ線矢視断面図である。

【図２】図（イ）及び図（ロ）は上下の振動動作状態を
示す断面図、図（ハ）は振動の減衰状態を示すグラフ図
である。

【図３】第２実施形態を示すもので、図（イ）は全体側
面図、図（ロ）は添板取付け部の拡大側面図、図（ハ）
は図（ロ）のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。

【図４】第３実施形態を示すもので、図（イ）は全体側
面図、図（ロ）は添板取付け部の拡大側面図、図（ハ）
は図（ロ）のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【図５】第４実施形態を示すもので、図（イ）は全体側
面図、図（ロ）は図（イ）のＩＶ−ＩＶ線断面図であ
る。

【図６】第５実施形態を示すもので、図（イ）は全体側
面図、図（ロ）は図（イ）のＶ−Ｖ線断面図である。

【図７】従来例を示す床梁構造の側面図である。

【符号の説明】

２…床梁 ４…添板（不動体） ５…減衰材層（接着剤）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 梁の振動動作部に直接又は間接的に不動
   体が減衰材を介して連結され、かつ、該不動体が、減衰
   材による減衰作用を梁の振動動作部に及ぼす不動状態と
   なるように、梁の振動不動作部に直接又は間接に連結さ
   れてなることを特徴とする梁の振動抑制構造。
2. 【請求項２】 前記減衰材が接着剤からなり、不動体が
   この接着剤によって梁の振動動作部に直接又は間接的に
   接着されている請求項１に記載の梁の振動抑制構造。