JP2018004055A - 制振システム - Google Patents
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Abstract
Description
このような制振システムによれば、ダンパーの配置を立設部材の周りに集約させることができ、装置の小型化を図ることができる。また、どのような振動に対してもダンパーを機能させることができ、確実に制振対象物の振動を減衰させることができる。
このような制振システムによれば、第2質量体を安定して支えることができ、安全性を高めることができる。
このような制振システムによれば、装置の小型化を図ることができる。
前記支持部材によって支持された第1質量体と、前記上部構造部に対して回動可能に連結され、前記第1質量体を鉛直方向に貫通して吊設した吊設部材と、前記第1質量体の下方であって、前記吊設部材に設けられた第2質量体と、前記第1質量体と前記第2質量体との鉛直方向の相対変位を許容しつつ、水平方向の相対変位を拘束する連結部材と、前記吊設部材の水平方向の振幅を減衰する減衰部材と、を備えることを特徴とする。
このような制振システムによれば、確実に制振対象物の振動を減衰させることができ、また、装置の小型化を図ることができる。
このような制振システムによれば、第2質量体を安定して吊ることができ、安全性を高めることができる。
このような制振システムによれば、装置の小型化を図ることができる。
このような制振システムによれば、第1質量体と第2質量体との位置関係が安定し、また、水平方向の移動を同一とすることが容易となる。
このような制振システムによれば、第1質量体と第2質量体を鉛直方向に相対変位させることができる。
このような制振システムによれば、装置の小型化を図ることができる。
<<全体構成>>
図1は、第1実施形態の制振システム1の全体構成を示す概略説明図である。図2Aは図1のA−A断面図であり、図2Bは図1のB−B断面図であり、図2Cは図1のC−C断面図である。以下の説明では、鉛直方向のことをZ方向とし、Z方向と垂直な面(水平面)において直交する2方向(水平方向)のことをそれぞれX方向、Y方向として説明することがある。
TMD制振装置10は、TMD架台11(下部構造部に相当)と、上部フレーム12(上部構造部に相当)と、第1質量体21と、吊り部材22と、第2質量体31と、立設部材32と、支持アーム33と、連結部材40と、ダンパー50とを有する。
吊り部材22は、第1質量体21を上部フレーム12から吊り下げる部材である。吊り部材22は、上端が上部フレーム12に対して回動可能に連結されており、下端が第1質量体21に対して回動可能に連結されている。吊り部材22は、第1質量体21の角部にそれぞれ(合計4本)設けられている。第1質量体21及び吊り部材22によって、振子(吊り振子)が構成されている。
本実施形態のフェールセーフ装置100は、制振対象物(建物3)とTMD制振装置10との間に設けられている。より具体的には、建物3の頂部と、TMD制振装置10のTMD架台11との間に設けられている。そして、フェールセーフ装置100は、TMD制振装置10の鉛直荷重を建物3に伝達する役割と、TMD制振装置10と建物3との間の水平方向制御力を伝達する役割を担っている。
図5は、第1実施形態のTMD制振装置10の動作の概略説明図であり、図6は、第1実施形態のTMD制振装置10のモデル説明図である。
ここで、前述の通り、第2質量体31は第1質量体21よりも質量が小さく構成されているので、m1−m2>0である。
本実施形態の制振システム1では、吊り振子と倒立振子を用いたTMD制振装置10にフェールセーフ装置100を組み合わせている。これにより、制振システム1(より具体的にはTMD制振装置10)の小型化を図ることができる。以下、この理由について説明する。
式(2)より、この場合の周期Tは吊り振子の長さLにのみ依存することになる。このため、制振対象物となる建物の固有周期が長い場合、長さLを長くする必要がある。例えば、振子の最大振れ角度を30度とし、周期Tを5秒とした場合、振子の長さLは6.2m必要になる。この場合、大地震時にTMDの質量体の揺れ(振幅)は最大±2mに達する。よって、TMD制振装置はその振幅に対応する大きさにする必要がある。
図8Aは、第2実施形態の制振システム1の全体構成を示す概略説明図である。また、図8Bは、平行リンク34の配置を説明するための平面図である。図8Bでは第2質量体31を透過して上から第1質量体21´を見た状態を示している。なお、第1実施形態と同一構成の部分には同一符号を付し説明を省略する。
図9に示すように、平行リンク34は、第1アーム341、第2アーム342、第3アーム343、第4アーム344、及び中間軸345を備えている。
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。
TMD制振装置の構造は前述した実施形態には限られない。例えば、第1実施形態及び第2実施形態のTMD制振装置10の外枠(TMD架台11、上部フレーム12)以外の構成の上下を反転させた構成としてもよい。すなわち、第1質量体21を倒立振子とし第2質量体31を吊り振子としてもよい。そして、上部フレーム12と第2質量体31の間に立設部材32と同様の部材(吊設部材に相当)を設け、その部材と上部フレーム12の突起部(下方に突起させた部分)との間に水平方向にダンパー50を配置してもよい。なお、この場合、第1質量体21とTMD架台11との間には支持アーム33と同様の支持部材を設けて第1質量体21を支持する必要がある。また、吊り部材22に相当する部材は設けてもよいし、当該部材を設けずに第2実施形態のように平行リンク34を設けてもよい。
前述の実施形態では、TMD制振装置10と建物3との間にフェールセーフ装置100を設けていたが、これには限られず、フェールセーフ装置100を設けていなくてもよい。この場合、TMD制振装置10のTMD架台11及び上部フレーム12が建物3の頂部に固定されることになる。
3 建物(制振対象物)
10 TMD制振装置
11 TMD架台(下部構造部)
11A 突起部
12 上部フレーム(上部構造部)
21 第1質量体
21A 突起部
22 吊り部材
31 第2質量体
31A 突起部
32 立設部材
32A ダンパー取付け部
33 支持アーム
40 連結部材
41 レール
42 凹部
43 球体
44 弾性体
45 皿ばね
46 取り付けボルト
50 ダンパー
100 フェールセーフ装置
110 FS架台
120 積層ゴム
130 トリガー機構
131 板材
131a 長穴
132 圧接板材
133 摩擦材
134 座金
135 皿ばね
136 ボルト
137 ナット
Claims (9)
- 制振対象物の頂部に設けられ、前記制振対象物の振動を制御する制振システムであって、
下部構造部と、
前記下部構造部の上方に設けられた上部構造部と、
前記上部構造部から吊られた第1質量体と、
前記下部構造部に対して回動可能に連結され、前記第1質量体を鉛直方向に貫通して立設した立設部材と、
前記第1質量体の上方であって、前記立設部材に設けられた第2質量体と、
前記第1質量体と前記第2質量体との鉛直方向の相対変位を許容しつつ、水平方向の相対変位を拘束する連結部材と、
前記立設部材の水平方向の振幅を減衰する減衰部材と、
を備えることを特徴とする制振システム。 - 請求項1に記載の制振システムであって、
前記下部構造部に対して回動可能に連結され、前記第2質量体を支持する支持部材をさらに備える、
ことを特徴とする制振システム。 - 請求項1に記載の制振システムであって、
前記第1質量体と前記第2質量体を平行に保持する平行保持部材をさらに備え、
前記立設部材が第2質量体を支持する、
ことを特徴とする制振システム。 - 制振対象物の頂部に設けられ、前記制振対象物の振動を制御する制振システムであって、
下部構造部と、
前記下部構造部の上方に設けられた上部構造部と、
前記下部構造部に回動可能に連結された支持部材と、
前記支持部材によって支持された第1質量体と、
前記上部構造部に対して回動可能に連結され、前記第1質量体を鉛直方向に貫通して吊設した吊設部材と、
前記第1質量体の下方であって、前記吊設部材に設けられた第2質量体と、
前記第1質量体と前記第2質量体との鉛直方向の相対変位を許容しつつ、水平方向の相対変位を拘束する連結部材と、
前記吊設部材の水平方向の振幅を減衰する減衰部材と、
を備えることを特徴とする制振システム。 - 請求項4に記載の制振システムであって、
前記上部構造部に対して回動可能に連結され、前記第2質量体を吊る吊り部材をさらに備える、
ことを特徴とする制振システム。 - 請求項4に記載の制振システムであって、
前記第1質量体と前記第2質量体を平行に保持する平行保持部材をさらに備え、
前記吊設部材が第2質量体を吊る、
ことを特徴とする制振システム。 - 請求項1乃至6の何れかに記載の制振システムであって、
前記第1質量体及び前記第2質量体の一方が、前記第1質量体及び前記第2質量体の他方を挟むように設けられている、
ことを特徴とする制振システム。 - 請求項1乃至7の何れかに記載の制振システムであって、
前記連結部材は、前記第1質量体と前記第2質量体との鉛直方向への相対的な移動をガイドするリニアスライダーであり、
前記リニアスライダーは、前記鉛直方向に複数並んで配置されている、
ことを特徴とする制振システム。 - 請求項1乃至8の何れかに記載の制振システムであって、
前記下部構造部と前記制振対象物との間に、前記下部構造部から伝達される力が所定範囲内のときは前記制振対象物に対して前記下部構造部を固定し、前記力が前記所定範囲を超えるときは前記制振対象物に対する前記下部構造部の固定を解除するトリガー機構を備えるフェールセーフ装置が設けられている、
ことを特徴とする制振システム。
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