JPS63297673A - 動吸振屋根 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は動吸振器の付加マスとして置き屋根の質量を
利用し、建物に作用する振動外力の影響を低減させる動
吸振屋根に関するものである。

〔従来の技術〕

動吸振器（ダイナミックダンパー）は構造物の振動を抑
える目的で、付加マスをバネとダンパーで構造物につな
げたもので、付加マスの方に振動を吸収させることによ
り、構造物の振動を低減させる装置である。

風や地震等、非定常的な振動を受ける建物への適用例と
しては千葉ポートタワーの例が知られている（日経アー
キテクチュア１９８６年５月５日号、日経マグロウヒル
社、１３６頁〜１４１頁）。

第５図（ａ）〜（ｅ）は千葉ポートタワーの頂部に設置
された動吸振器の図であり、図中Ｘ方向のレール２６に
沿って摺動する質量Ｍ、の第１付加マス２１とＹ方向の
レール２７に沿って摺動する質量Ｍ２の第２付加マス２
２を、それぞれＸ方向、Ｙ方向のバネ２４．２５　（バ
ネ定数ＫＸ＋ＫＶ）で支持し、それぞれ第２付加マス２
２および建物に固定された基礎フレーム２３につないで
ある。建物が加振されると、建物と共振して第１付加マ
ス２１は第２付加マス２２上のレール２６に沿って摺動
し、所定の減衰定数ＣＸを与えるダンパー２８によりエ
ネルギーを吸収して振動を減衰させる。ダンパー２８は
第１付加マス２１の側面に設けたラック２９と円筒状の
容器に設けたピニオン３０との噛み合わせによりピニオ
ン３０が回転し、これに接続した抵抗板（鉛直方向）に
対する容器内の粘性流体の抵抗によって振動を減衰させ
るようになっている。Ｙ方向についても同様に、建物の
振動と共振して第２付加マス２２が、基礎フレーム２３
上のレール２７に沿って摺動し、所定の減衰定数Ｃｖを
与えるダンパー３１によりエネルギーを吸収して振動を
減衰させる。

機械の分野における動吸振器の設計において、主振動系
の振幅倍率の最大値を最小にするためには、動吸振器と
主振動系に次のような関係があればよいことが知られて
いる（「動吸振器の実用性（１）Ｊ、背戸−登、機械の
研究第３６巻筒４号、１９８４年、第４７７頁〜第４７
８頁）。

ωＲ／Ω７＝　□　　　・・・・・・　（１）１十μ ζ＝　　μ　　　１＋μ　　　　・・・・・・　（２）
ここで、 Ω７＝ｒて７Ｗ　：主振動系の固有振動数ω７＝、ｒ玉
；７石−：吸振器系の固有振動数μ　＝ｍ／Ｍ：吸振器
系と主振動系の質量比ぐ　＝ｃ／２ＥｉＴ　：吸振器系
の減衰率上記の千葉ポートタワーの例では建物の固有周
１１Ｊ４（−次）　ノ計算値、Ｘ方向２．３秒（実測２
゜３秒）、Ｙ方向２．７秒（実測２．３秒）に対し、Ｘ
方向についてのＸＮＭ　＋　＝　Ｌ　Ｏｔで、建物の有
効質量１２０分の１（μ＝１／１２０）、バネ定数Ｋ　
ｘ　＝　０．０８１　ｔ／　ｃｍ、固有周期２．２秒と
し、Ｙ方向についての質量Ｍｌ＋Ｍｚ　＝１５．４ｔで
、建物の有効質量の８０分の１（μ＝　１／８０）、バ
ネ定数Ｋ　ｖ　＝０．０９３ｔ／　ｃｍ、固有周期２．
６秒としている。

〔発明が解決しようとする問題点］ 従来の動吸振器は付加マスとして鋼材等を用いているが
、建物の振動を減衰させるという機能以外は建物の機能
と無関係であり、外観あるいはスペース上は不利な要因
となっている。

ところで、雪や熱対策あるいは屋根意匠等のために、建
物本体上に置きＭ根を設置する場合がある。この種の屋
根は直射日光にさらされるので建物本体に比べて熱によ
る変形量が大きく建物本体との間に熱応力が生じる。こ
の発明は、この置き屋根の重量を動吸振器の付加マスと
して利用し、支持構造を工夫することにより、置き屋根
を動吸振器として活用することと同時に置き屋根と本建
物間の熱応力を低減することを図ったものである。

〔問題点を解決するための手段〕

以下、この発明の概要を図面の符号を用いて説明する（
第１図参照）。

この発明では置き屋根２の重量を付加マスと考え、置き
屋根２が建物本体１と共振するように、建物本体１の固
有周期に応じて剛性をコントロールした支持装置３によ
り置き屋根２を支持し、かつ置き屋根２の振動を吸収す
るため、支持装置３と一体または別体のダンパーを設け
る。

地震等に際しては建物本体１より十分質量の小さい置き
屋根２が建物本体１の振動と共振して、振動エネルギー
を吸収し、ダンパーが働く。

従って建物本体ｌの揺れは大幅に低減され、居住性が向
上する。

支持構Ｗ３としては従来、建物の基礎部に用いられてい
る積層ゴム支承あるいは従来の動吸振器に多く見られる
水平バネを備えたもの等が考えられ、また積層ゴム支承
にダンパーとしての鉛柱を埋め込んだもの等も利用する
ことができる。この発明では、これらを共振を生じさせ
るバネ定数を与えるように設計して用いる。また、ダン
パーとしては上述の積層ゴム支承と一体のものの他、粘
性ダンパーや各種弾塑性ダンパー、オイルダンパー等が
利用できる。これら、建物におけるダンパーは上述の積
層ゴム支承と同様、いわゆる免震構造での適用例が多く
、日経アーキテクチュア１９８５年１２月３０日号、日
経マグロウヒル社、３４頁〜４１頁、同１９８６年７月
１４日号、５４頁〜７５頁に種々の例が示されている。

これらの支持装置は剛性が小さいので容易に置き屋根の
熱変形を吸収でき、従って置き屋根、本建物間にほとん
ど熱応力を生じさせない。

〔実　施　例〕

第２図は中心にダンパーとしての鉛柱５を内蔵した公知
の積層ゴム支承４の例を示したものである。このような
支承４を第１図の支持装置３として、例えば建物本体１
０屋上４隅に設置し、置き屋根２を支持させることによ
り置き屋根２が動吸振器として機能する。この場合、支
承４には置き屋根２が所定の周期で共振するような弾性
を有するゴムを使用する必要がある。

第３図は置き屋根３を共振させるための支持装置３とは
別体に設けられるダンパー６（免震構造において公知）
の例を示したものである。

このダンパー６は中央の鋼棒７の塑性変形を利用したも
ので、ブロック８により変形が制限される。

第４図は粘性ダンパー１０を用いた動吸振屋根の一例を
示したもので、置き屋根２の下端、例えばろくぼり部分
を複数の積層ゴム支承９で建物本体１上に支持し、中央
部から垂下させた抵抗板１３を建物本体１上に設置した
粘性流体槽１１の粘性流体１２中に水平に保持する構造
となっている。抵抗板１３の高さを調整することにより
粘性抵抗を変えることができる。

〔発明の効果〕

この発明では地震等で建物が揺れた時の振動を置き屋根
の方で、吸収してしまうので、建物としての居住性にか
かわる部分の揺れは抑制され、快適な生活空間が得られ
る。

従来の動吸振器のように設置スペースを無駄にすること
がなく、置き屋根の機能と動吸振器の機能がともに発揮
される。

置き屋根形式なので、既存の建物にも適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の概要を示す正面図、第２図は支持装
置の一例を示す斜視図、第３図は弾塑性ダンパーの一例
を示す断面図、第４図は積層ゴム支承と粘性ダンパーを
用いた場合の一例を示す断面図、第５図（ａ）、　（ｂ
）、　（Ｃ）、　（ｄ）、　（ｅ）はそれぞれ従来例の
斜視図、下段の水平断面図、Ｙ方向の鉛直断面図、上段
の水平断面図およびＸ方向の鉛直断面図である。 １・・・・・・建物本体、２・・・・・・置き屋根、３
・・・・・・支持装置、４・・・・・・ダンパー内蔵型
積層ゴム支承、５・・・・・・鉛柱、６・・・・・・弾
塑性ダンパー、７・・・・・・鋼棒、８・・・・・・ブ
ロック、９・・・・・・積層ゴム支承、１０・・・・・
・粘性ダンパー、１１・・・・・・粘性流体槽、１２・
・・・・・粘性流体、１３・・・・・・抵抗板第１図　
　　　　第２図 第４図 り 第５図 （ａ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）建物本体と建物本体上の置き屋根が共振するよう
   に建物本体の固有周期に応じて剛性をコントロールした
   支持装置により、前記置き屋根を支持するとともに、前
   記建物本体と置き屋根との間には振動を吸収するための
   ダンパーを前記支持装置と一体または別体に設けてある
   ことを特徴とする動吸振屋根。
2. （２）支持装置は複数の積層ゴム支承である特許請求の
   範囲第１項記載の動吸振屋根。
3. （３）支持装置は水平方向の複数のバネを介して建物本
   体と置き屋根を連結するものである特許請求の範囲第１
   項記載の動吸振屋根。
4. （４）ダンパーは金物の弾塑性履歴特性を利用した弾塑
   性ダンパーである特許請求の範囲第１項、第２項記載の
   動吸振屋根。
5. （５）ダンパーは粘性ダンパーである特許請求の範囲第
   １項、第２項、または第３項記載の動吸振屋根。