JPH11351316A - 建物の振子型制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、構造が簡単で交通振動のような微
小振動に対して制振作用が発揮出来、振動方向をＸ方向
とＹ方向に規定して重錘が回転したり８の字運動するこ
とを防止して制振性能が効果的に発揮出来、ダンパーに
よる抵抗力の強さの調整が容易で建物の振動の減衰率を
容易に制御することが出来る建物の振子型制振装置を提
供することを可能にすることを目的としている。 【解決手段】 フレーム１の天井部１ｃに懸垂用吊具４
を介して重錘３が吊り下げられ、重錘３のＸ，Ｙ方向の
端面３ａ，３ｂに立設されたシャフト５の先端部に固定
されたバネ受け部材６とフレーム１の側部１ａ，１ｂと
の間にプレート７が配置され、該プレート７とバネ受け
部材６との間にコイルバネ７が配置される。プレート７
にボール11を転動自在に保持した受体10が固定され、該
ボール10をフレーム１の側部１ａ，１ｂの外面1a2 ，1b
2 に固定した滑り板12に転動自在に当接して構成したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は中低層住宅等の建物
において、例えば、建物の周囲を走行する自動車や建物
の周囲で行われる建設工事による微小振動や住宅内の歩
行による微小振動或いは風による微小振動等の周波数が
２〜５Hz程度の比較的周期の短い微小振動（以下、「交
通振動」という）に好適な建物の振子型制振装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から超高層ビル等の高層建築物等で
地震や風等による大振動を制御する各種の制振装置が提
案されている。例えば、特開昭63-114773 号公報（第１
公知例）に開示された技術では建物に固定されたフレー
ム内に架設されたレールに沿って付加マス（重錘）が移
動可能に配置され、該レールと同じ方向でフレームと付
加マスとの間にバネが設けられている。更にフレーム内
で付加マスの下部には粘性液体槽が配置されており、付
加マスに固定された抵抗板が粘性液体中に浸されてい
る。そして、建物の振動時にレールに沿って移動する付
加マスは抵抗板が粘性液体中を移動する際に発生する抵
抗力により振動が減衰し、建物の振動を減衰させるよう
になっている。

【０００３】また、特開昭63-254247 号公報（第２公知
例）に開示された技術では付加質量（重錘）が複数本の
吊り材によって吊り下げられ、付加質量の下部には粘性
流体槽が配置されており、付加質量に固定された抵抗板
が粘性流体中に浸されている。そして、建物の振動時に
吊り材に垂下された付加質量の振り子振動によって移動
する抵抗板が粘性流体中を移動する際に発生する抵抗力
により振動が減衰し、建物の振動を減衰させるようにな
っている。

【０００４】また、特開平2-289770号公報（第３公知
例）に開示された技術では振動周期の長い搭状構造物に
対応するためにウエイト（重錘）が複数の多段吊り枠に
より吊り下げられ、これによりウエイトの周期を長くす
ると共に各吊り枠の間に設けられたバネとダンパーによ
り振動が減衰し、構造物の振動を減衰させるようになっ
ている。

【０００５】また、交通振動に有効に作用し得る建物の
制振装置としては特開平3-87477 号公報（第４公知例）
に開示された技術が提案されている。この技術では重錘
の振動に対する摩擦の影響を極力小さくするために重錘
を吊り材で吊り下げ、水平方向または斜め方向に配置し
たバネにより重錘と架台とを連結し、重錘の下面より突
出させたロッドが粘弾性流体槽中の粘弾性流体に浸され
ている。そして、建築物の微小振動時に吊り材に垂下さ
れた重錘振動によって移動するロッドが粘弾性流体中を
移動する際に発生する抵抗力により振動が減衰し、建物
の微小振動を減衰させるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
第１公知例では、付加マスがレールに沿って摺動して移
動する構成であるため付加マスが振動する際の摩擦抵抗
が大きく、地震等の大振動では良いが、交通振動のよう
な微小振動では制振作用が発揮出来ないという問題があ
る。

【０００７】また、第２、第３、第４公知例では、付加
質量、ウエイト或いは重錘の振動方向が規制されない構
成であるので該付加質量、ウエイト或いは重錘が回転し
たり８の字運動し易く、このような場合には制振性能が
効果的に発揮出来ないという問題がある。また、第３公
知例ではウエイトを複数の多段吊り枠により吊り下げる
ので構成が複雑になるという問題がある。

【０００８】また、第１、第２、第４公知例では、振動
を制限するダンパーとして抵抗板やロッドが粘性液体、
粘性流体、粘弾性流体中を移動することで発生する抵抗
力により振動を減衰するように構成したものであるが、
該ダンパーによる抵抗力の強さの調整が困難であるため
振動の減衰率を容易に制御することが出来ないという問
題があり、粘性体は温度依存性があるため屋上に設置す
る場合等は性能に変動があるため性能の安定性が低下す
るという問題があった。また、第３公知例のダンパーに
も抵抗力の強さを調整する機構は設けられていないため
振動の減衰率を制御することが出来なかった。

【０００９】本発明は前記課題を解決するものであり、
その目的とするところは、構造が簡単で交通振動のよう
な微小振動に対して制振作用が発揮出来、振動方向をＸ
方向とＹ方向に規定して重錘が回転したり８の字運動す
ることを防止して制振性能が効果的に発揮出来、ダンパ
ーによる抵抗力の強さの調整が容易で建物の振動の減衰
率を容易に制御することが出来る建物の振子型制振装置
を提供せんとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明に係る建物の振子型制振装置は、建物に固定す
るフレームに吊り下げられた重錘と、該重錘と前記フレ
ームとの間に設けられたバネ体を備えた建物の振子型制
振装置において、前記フレームの側部が平断面方形の枠
状に形成され、前記重錘のＸ方向及びＹ方向の端部と前
記フレームの側部との間に夫々水平に前記バネ体が設け
られて該重錘のＸ方向及びＹ方向の移動が可能とされ、
前記バネ体は前記フレームの側部の長手方向に沿って移
動可能とされた制限体を介して該フレームの側部に支持
されていることを特徴とする。

【００１１】上記構成によれば、重錘がフレームに吊り
下げられたことで重錘の振動を拘束する抵抗を極力小さ
くして周波数が２〜５Hz程度の比較的周期の短い交通振
動等の微小振動に対して制振作用を発揮することが出来
る。

【００１２】また、平断面方形の枠状に形成されたフレ
ームの側部と重錘のＸ方向及びＹ方向の端部との間に夫
々水平に張架されたバネ体により該重錘のＸ方向及びＹ
方向の移動が可能とされ、更にバネ体が重錘のＸ方向ま
たはＹ方向の移動に追従して平行移動し、フレームの側
部の長手方向に沿って移動可能とされた制限体により該
重錘のＸ方向及びＹ方向の移動が制限されるため重錘の
振動方向が該重錘のＸ方向及びＹ方向の移動のみに規定
されるので重錘が不要な回転力を実質的に受けないため
重錘が回転したり８の字運動することを防止して制振性
能が効果的に発揮出来、該バネ体の本数や材質、巻き数
或いは径等を変更することで重錘の固有振動数を調整す
ることが出来る。

【００１３】また、Ｘ方向とＹ方向の両方に制振作用を
発揮することが出来るので１つの制振装置で２方向の微
小振動に対応出来、建物に設置する制振装置の数を削減
することが出来る。

【００１４】また、前記制限体が基部と、該基部と前記
フレームの側部とに夫々設けられた受体と、該受体の間
に挟持された転動体と、前記受体による前記転動体の挟
持力を調整するバネ手段を有し、該バネ手段が前記重錘
の移動に対するダンパー調整機構を構成する場合にはダ
ンパーによる抵抗力の強さの調整をダンパー調整機構と
なるバネ手段により調整して建物の振動の減衰率を容易
に制御することが出来る。

【００１５】即ち、バネ手段により受体による転動体の
挟持力を調整することで基部とフレームの側部とに夫々
設けられた受体と、該受体の間に挟持された転動体との
間に作用する転がり摩擦を制御して建物の振動の減衰率
を容易に制御することが出来る。

【００１６】また、重錘のＸ方向及びＹ方向の移動を制
限する制限体がダンパー調整機構を兼ねるのでダンパー
を別途用意する必要がなく、部品点数を削減してコスト
の削減を図ると共に構造が簡単でコンパクトに出来る。

【００１７】また、前記バネ体の剛性がＸ方向とＹ方向
とで異なるように予め設定されているか、またはＸ方向
とＹ方向との少なくとも一方が調整可能とした場合には
建物の振動特性に合わせてその制振特性を調整すること
が出来る。

【００１８】

【発明の実施の形態】図により本発明に係る建物の振子
型制振装置の一実施形態を具体的に説明する。図１は本
発明に係る建物の振子型制振装置の構成を示す平面説明
図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本発明に係る建
物の振子型制振装置の構成を示す側面説明図、図４は本
発明に係る建物の振子型制振装置の具体的構成を示す側
面説明図、図５は制限体の構成を示す拡大図である。

【００１９】図において、１は中低層住宅等の建物２の
屋上や天井或いは上階等の建物２の上部に固定して設置
されるフレームであり、該フレーム１の側部１ａ，１ｂ
が平断面方形の枠状に形成されている。

【００２０】また、フレーム１の天井部１ｃには所定の
重量を有する重錘３を吊り下げるためのワイヤーやチェ
ーン等から成る懸垂用吊具４の一端部が支持され、該懸
垂用吊具４の他端部に重錘３が接続されている。

【００２１】重錘３は建物２の大きさ、高さ及び形状に
対応して所定の重量を有して構成されており、その形状
は枠状に形成されたフレーム１の形状に対応して６面体
の平板状でフレーム１の内部で重錘３の振動方向となる
図のＸ方向及び該Ｘ方向に直交するＹ方向に所定の振幅
で振動し得る大きさで構成されている。

【００２２】重錘３のＸ方向の端面３ａ及びＹ方向の端
面３ｂには該Ｘ，Ｙ方向に夫々延長され、フレーム１の
側部１ａ，１ｂにＹ，Ｘ方向に夫々形成された貫通長穴
1a1，1b1 に挿通されて先端が該フレーム１の側部１
ａ，１ｂから夫々突出したシャフト５が立設されてお
り、該シャフト５のフレーム１の側部１ａ，１ｂよりも
外側所定位置にはバネ受け部材６が固定されている。

【００２３】また、シャフト５のフレーム１の側部１
ａ，１ｂとバネ受け部材６との間にはＹ，Ｘ方向に夫々
延びる基部となるプレート７がシャフト５に対してＸ，
Ｙ方向に夫々移動可能に配置されている。

【００２４】図４及び図５に示すように、プレート７の
外面７ａにはシャフト５の外周に嵌挿されて該シャフト
５に沿って摺動可能なバネ受け部材８が固定されてお
り、シャフト５の端部に固定されたバネ受け部材６とプ
レート７の外面７ａに固定されたバネ受け部材８との間
で、且つシャフト５の外周部には所定のバネ定数を有す
るコイルバネ９が自然長よりも所定の長さだけ収縮させ
た状態で嵌挿されて水平に設けられている。

【００２５】一方、プレート７の内面７ｂの所定位置に
は受体10が固定されており、該受体10により転動自在に
保持されたボール11がフレーム１の側部１ａ，１ｂの外
面1a2 ，1b2 に固定された滑り板12に転動自在に当接し
ている。

【００２６】コイルバネ９は重錘３のＸ方向及びＹ方向
の端部となるバネ受け部材６とフレーム１の側部１ａ，
１ｂとの間に夫々水平に設けられるバネ体と、受体とな
る受体10と滑り板12とによる転動体であるボール11の挟
持力を調整するバネ手段を兼ねている。

【００２７】また、プレート７の下方に対応する位置に
はフレーム１の底板を構成する滑り板12が配置されてお
り、プレート７の下部に固定された受体10に転動自在に
保持されたボール11が滑り板12に転動可能に当接してい
る。

【００２８】フレーム１の側部１ａ，１ｂに設けられた
貫通長穴1a1 ，1b1 の短径はシャフト５の外径よりも十
分大きく構成されており、これによりフレーム１の天井
部１ｃから懸垂用吊具４により吊り下げられた重錘３が
Ｘ，Ｙ方向に振動する際にシャフト５が貫通長穴1a1 ，
1b1 の内面に接触することなく移動してシャフト５と貫
通長穴1a1 ，1b1 の内面との間に摩擦抵抗が生じないよ
うになっている。

【００２９】これにより、例えば、建物の周囲を走行す
る自動車や建物の周囲で行われる建設工事による微小振
動や住宅内の歩行による微小振動或いは風による微小振
動等の周波数が２〜５Hz程度の比較的周期の短い微小振
動（以下、「交通振動」という）に対して効果的に制振
作用を発揮することが出来る。

【００３０】また、建物２に対して上述したような交通
振動が作用した時、コイルバネ９の弾性力により重錘３
がＸ，Ｙ方向に所定の振動数で振動するようになってい
る。

【００３１】コイルバネ９の材質、本数、巻き数、径或
いはバネ受け部材６の固定位置を変更することで重錘３
の固有振動数を調整することが出来、建物２の大きさ、
高さ及び形状に対応して重錘３の固有振動数を適宜調整
することで制振動作を制御することが出来る。

【００３２】また、コイルバネ９の材質、本数、巻き
数、径或いはバネ受け部材６の固定位置を変更すること
で受体10及び滑り板12によるボール11の挟持力を調整し
てボール11の転がり摩擦による抵抗力を調整して重錘３
のＸ，Ｙ方向の振動の減衰率を調整することが出来る。

【００３３】また、バネ体となるコイルバネ９の剛性を
Ｘ方向とＹ方向とで異なるように予め設定するか、また
はＸ方向とＹ方向との少なくとも一方を調整可能に構成
することにより建物２の振動特性に合わせてその制振特
性を調整することが出来る。

【００３４】本実施形態では、重錘３の端面３ａ，３ｂ
に固定され、フレーム１の側部１ａ，１ｂの長手方向に
沿って移動可能なシャフト５、該シャフト５の先端部に
固定されたバネ受け部材６、シャフト５に嵌挿され、該
シャフト５に対して軸方向に摺動可能に設けられたプレ
ート７、プレート７に固定された受体10、該受体10に転
動自在に保持され、且つフレーム１の側部１ａ，１ｂの
外面1a2 ，1b2 に固定された滑り板12に転動自在に当接
するボール11等によりコイルバネ９をフレーム１の側部
１ａ，１ｂに夫々支持する制限体を構成し、該コイルバ
ネ９は重錘３のＸ，Ｙ方向の移動に対するダンパー調整
機構の役割を果たすものである。

【００３５】滑り板12はそのＸ，Ｙ方向の中心が重錘３
が静止した状態でボール11が当接する位置に設定されて
おり、該滑り板12のＸ，Ｙ方向の長さは重錘３のＸ，Ｙ
方向の振幅が最大限に振れた時にボール11が滑り板12に
依然当接し得る長さに設定されており、ボール11が当接
する表面にバフ掛け等により研磨された滑動性能を有す
るステンレス板等により構成されている。

【００３６】受体10により回転自在に保持された転動体
となるボール11は硬質プラスチックや金属等により構成
され、滑り板12に対して転がり摩擦係数が極めて小さく
耐摩耗性及び転動性に優れたものが採用されており、こ
れによって、微小振動である交通振動に対して効果的に
制振作用を発揮することが出来る。

【００３７】尚、本実施形態では転動体としてボール11
を採用したが、他の転動体としてローラやコロ等の回転
軸を中心に回転する回転体を用いて構成しても良い。こ
の場合、プレート７の側部に設けられ、フレーム１の側
部１ａ，１ｂに設けられた滑り板12に回転自在に当接す
るローラやコロ等の回転軸はＸ方向及びＹ方向に直交す
る方向（上下方向）に配置され、プレート７の下部に設
けられ、フレーム１の底板を構成する滑り板12に回転自
在に当接するローラやコロ等の回転軸は夫々が対向する
滑り板12の長手方向に直交する方向に配置され、夫々の
回転体が滑り板12に当接して重錘３のＸ，Ｙ方向の振動
に伴って滑り板12上を回転する。

【００３８】また、シャフト５及びコイルバネ９等の配
置個数は重錘３の端面３ａ，３ｂに他の複数組設けても
良いし、重錘３の端面３ａ，３ｂの中心に１組設けたも
のでも良い。また、ボール11及び滑り板12の配置個数も
同じく複数組設けても良く、その際に滑り板12をＸ，Ｙ
方向の長さが長尺の１部材でフレーム１の側部１ａ，１
ｂの外面1a2 ，1b2 に配置して複数のボール11を転動自
在に当接させる構成でも良い。

【００３９】上記構成において、建物２に交通振動等の
微小振動が発生して重錘３がＸ方向或いはＹ方向に振動
すると、重錘３に固定されたシャフト５がフレーム１の
側部１ａ，１ｂに形成された貫通長穴1a1 ，1b1 に沿っ
て該フレーム１に対して重錘３と一体的にＸ，Ｙ方向に
夫々振動し、該シャフト５に嵌挿されたプレート７も下
部と側部に設けたボール11が夫々の滑り板12に当接転動
してシャフト５と一体的にＸ，Ｙ方向に夫々振動する。

【００４０】上記構成によれば、重錘３がフレーム１の
天井部１ｃに懸垂用吊具４を介して吊り下げられたこと
で重錘３の振動を拘束する抵抗を極力小さくして周波数
が２〜５Hz程度の比較的周期の短い交通振動等の微小振
動に対して効果的に制振作用を発揮することが出来る。

【００４１】また、プレート７を介して平断面方形の枠
状に形成されたフレーム１の側部１ａ，１ｂと重錘３の
Ｘ，Ｙ方向の端部となるバネ受け部材６との間に水平に
張架されたバネ体であるコイルバネ９により該重錘３の
Ｘ，Ｙ方向の移動が可能とされ、該コイルバネ９の本数
や材質、巻き数或いは径等を変更することで重錘３の固
有振動数を調整することが出来る。

【００４２】また、コイルバネ９、受体10、ボール11及
び滑り板12等からなる制限体により該重錘３のＸ，Ｙ方
向の移動が制限されるため重錘３の振動方向が重錘３の
Ｘ，Ｙ方向の移動のみに規定されるので重錘３が回転し
たり８の字運動することを防止して制振性能が効果的に
発揮出来る。

【００４３】また、コイルバネ９が重錘３のＸ，Ｙ方向
の移動に対するダンパー調整機構を兼ねるのでコイルバ
ネ９によりダンパーによる抵抗力の強さを調整して建物
２の振動の減衰率を容易に制御することが出来る。

【００４４】即ち、Ｘ方向及びＹ方向の夫々のコイルバ
ネ９の弾性力を調整することにより受体10と滑り板12と
によるボール11の挟持力を調整することでフレーム１の
側部１ａ，１ｂに夫々設けられた受体となる滑り板12と
プレート７に設けられた受体10及びこれ等に挟持された
ボール11との間に作用する転がり摩擦を制御して建物２
の振動の減衰率を容易に制御することが出来る。

【００４５】また、Ｘ，Ｙ方向の２方向で制振作用を発
揮することが出来るので制振装置の設置数が削減出来、
経済的である。

【００４６】また、重錘３のＸ，Ｙ方向の移動を制限す
る制限体がダンパー調整機構を兼ねるのでダンパーを別
途用意する必要がなく、部品点数を削減してコストの削
減を図ると共に構造が簡単でコンパクトに出来る。尚、
図４中の13は制振装置を保護する外カバーである。

【００４７】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用とを有
するので、重錘がフレームに吊り下げられたことで重錘
の振動を拘束する抵抗を極力小さくして周波数が２〜５
Hz程度の比較的周期の短い交通振動等の微小振動に対し
て制振作用を発揮することが出来る。

【００４８】また、平断面方形の枠状に形成されたフレ
ームの側部と重錘のＸ方向及びＹ方向の端部との間に夫
々水平に張架されたバネ体により該重錘のＸ方向及びＹ
方向の移動が可能とされ、更にバネ体が重錘のＸ方向ま
たはＹ方向の移動に追従して平行移動し、フレームの側
部の長手方向に沿って移動可能とされた制限体により該
重錘のＸ方向及びＹ方向の移動が制限されるため重錘の
振動方向が該重錘のＸ方向及びＹ方向の移動のみに規定
されるので重錘が不要な回転力を実質的に受けないため
重錘が回転したり８の字運動することを防止して制振性
能が効果的に発揮出来、該バネ体の本数や材質、巻き数
或いは径等を変更することで重錘の固有振動数を調整す
ることが出来る。

【００４９】また、Ｘ方向とＹ方向の両方に制振作用を
発揮することが出来るので１つの制振装置で２方向の微
小振動に対応出来、建物に設置する制振装置の数を削減
することが出来るので経済的である。

【００５０】また、前記制限体が基部と、該基部と前記
フレームの側部とに夫々設けられた受体と、該受体の間
に挟持された転動体と、前記受体による前記転動体の挟
持力を調整するバネ手段を有し、該バネ手段が前記重錘
の移動に対するダンパー調整機構を構成する場合にはダ
ンパーによる抵抗力の強さの調整をダンパー調整機構と
なるバネ手段により調整して建物の振動の減衰率を容易
に制御することが出来る。

【００５１】即ち、バネ手段により受体による転動体の
挟持力を調整することで基部とフレームの側部とに夫々
設けられた受体と、該受体の間に挟持された転動体との
間に作用する転がり摩擦を制御して建物の振動の減衰率
を容易に制御することが出来る。また、前述した公知例
の粘性体と比べて温度変化があっても性能が変化するこ
とがなく性能の安定性が確保される。

【００５２】また、重錘のＸ，Ｙ方向の移動を制限する
制限体がダンパー調整機構を兼ねるのでダンパーを別途
用意する必要がなく、部品点数を削減してコストの削減
を図ると共に構造が簡単でコンパクトに出来る。

【００５３】また、前記バネ体の剛性がＸ方向とＹ方向
とで異なるように予め設定されているか、またはＸ方向
とＹ方向との少なくとも一方が調整可能とした場合には
建物の振動特性に合わせてその制振特性を調整すること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る建物の振子型制振装置の構成を示
す平面説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係る建物の振子型制振装置の構成を示
す側面説明図である。

【図４】本発明に係る建物の振子型制振装置の具体的構
成を示す側面説明図である。

【図５】制限体の構成を示す拡大図である。

【符号の説明】

１…フレーム １ａ，１ｂ…側部 1a1 ，1b1 …貫通長穴 1a2 ，1b2 …外面 １ｃ…天井部 ２…建物 ３…重錘 ３ａ，３ｂ…端面 ４…懸垂用吊具 ５…シャフト ６…バネ受け部材 ７…プレート ７ａ…外面 ７ｂ…内面 ８…バネ受け部材 ９…コイルバネ 10…受体 11…ボール 12…滑り板 13…外カバー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建物に固定するフレームに吊り下げられ
   た重錘と、該重錘と前記フレームとの間に設けられたバ
   ネ体を備えた建物の振子型制振装置において、 前記フレームの側部が平断面方形の枠状に形成され、前
   記重錘のＸ方向及びＹ方向の端部と前記フレームの側部
   との間に夫々水平に前記バネ体が設けられて該重錘のＸ
   方向及びＹ方向の移動が可能とされ、前記バネ体は前記
   フレームの側部の長手方向に沿って移動可能とされた制
   限体を介して該フレームの側部に支持されていることを
   特徴とする建物の振子型制振装置。
2. 【請求項２】 前記制限体が基部と、該基部と前記フレ
   ームの側部とに夫々設けられた受体と、該受体の間に挟
   持された転動体と、前記受体による前記転動体の挟持力
   を調整するバネ手段を有し、該バネ手段が前記重錘の移
   動に対するダンパー調整機構を構成することを特徴とす
   る請求項１に記載の建物の振子型制振装置。
3. 【請求項３】 前記バネ体の剛性がＸ方向とＹ方向とで
   異なるように予め設定されているか、またはＸ方向とＹ
   方向との少なくとも一方が調整可能とされていることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の建物の振子
   型制振装置。