JP3075550B2 - 制振装置用てこ機構及び構造体 - Google Patents

制振装置用てこ機構及び構造体

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JP3075550B2 JP05282566A JP28256693A JP3075550B2 JP 3075550 B2 JP3075550 B2 JP 3075550B2 JP 05282566 A JP05282566 A JP 05282566A JP 28256693 A JP28256693 A JP 28256693A JP 3075550 B2 JP3075550 B2 JP 3075550B2
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伸夫 山口
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地震や風圧等による構
造物の揺れを制振できる制振装置用てこ機構及び構造体
に関する。
【0002】
【従来の技術】構造設計の分野では、構造物の柱や梁等
を強固にして地震等の衝撃力に耐えることができる耐震
構造に対し、構造物の揺れ自体を制振する制振装置が提
案されている。
【0003】この制振装置は、通常、構造物の任意の階
に設けられた差動てこの先端へ回転自在に錘を取り付
け、地震等の揺れによる錘の運動をてこ比によって増幅
し、大きな慣性力を発生させる。この慣性力によって、
地震等の揺れによって生じる構造物の水平方向への相対
変形を相殺し、構造物の揺れを制振する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
制振装置では、差動てこは一般にアームで構成されてい
るため、差動てこの先端に取り付けられた錘の円弧運動
を防止するパンタグラフ等を設置し、錘の鉛直方向の運
動を阻止する必要があった。このため、従来の制振装置
は、機構が複雑で設置スペースが大きくなるという不都
合を生じていた。
【0005】本発明は上記事実を考慮して、簡単な機構
で構造物に生じる任意方向の揺れを抑制することができ
る制振装置用てこ機構及びを提供することが目的であ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の制振装
置用てこ機構は、一端が同一位置で第1の振動体に回転
可能に連結される一対の第1のリンクと、一端が同一位
置で補助質量に回転可能に連結され、かつ、他端の各々
が第1のリンクの他端の各々に回転可能に連結される一
対の第2のリンクと、一端が第2のリンクをL対M(L
>M)に内分する点で、かつ、第1のリンク側連結点に
近い点に各々回転可能に連結され、かつ、他端が同一位
置で第2の振動体に回転可能に連結される一対の第3の
リンクと、を有する少なくとも一対のリンク装置を備え
ている。
【0007】請求項2に記載の制振装置用てこ機構は、
一端が第1の振動体に回転可能に連結される第1のリン
クと、一端が第1の振動体に回転可能に連結されると共
に、他端が第1のリンクの他端に回転可能に連結され、
かつ、その連結点と同一位置で補助質量に回転可能に連
結される第2のリンクと、一端が第1のリンクをL対M
(L>M)に内分する点で、かつ、第1の振動体側連結
点に近い点に回転可能に連結される第3のリンクと、一
端が第2のリンクをL対M(L>M)に内分する点で、
かつ、補助質量側連結点に近い点に回転可能に連結され
ると共に、他端が第2の振動体に回転可能に連結され、
かつ、その連結点と同一位置で第3のリンクの他端に回
転可能に連結される第4のリンクと、を有する少なくと
も一対のリンク装置を備えている。
【0008】請求項3に記載の構造体は、柱と梁の接合
部に請求項1又は請求項2に記載の制振装置用てこ機構
を介在させている。
【0009】
【作用】本発明に係る制振装置用てこ機構によれば、地
震等によって振動力が作用すると、補助質量がその振動
力の作用方向へ移動する。このとき、第1の振動体から
伝達された振動力は、第2のリンク上の長さLとMのて
こ比から、増幅されて差動てこ力として補助質量に伝達
される。そのため、第1及び第2の振動体の変位量は、
補助質量へ差動てこ力によって増幅されて大きな変位量
として伝わり、第1及び第2の振動体の動きに同調する
補助質量の振り子としての運動が、付加質量として第1
及び第2の振動体に加わるため見かけ上の質量を増加さ
せる。
【0010】これによって、第1及び第2の振動体の固
有周期を伸ばすと共に、振動入力低減効果を生み、第1
及び第2の振動体の振動時の応答を低減させることがで
きる。
【0011】また、請求項1に記載の制振装置用てこ機
構は、第1乃至第3のリンクと補助質量を備えているに
過ぎず、簡単な機構によって、第1及び第2の振動体に
伝達される揺れを抑制することができる。同様に、請求
項2に記載の制振装置用てこ機構も、第1乃至第4のリ
ンクと補助質量を備えているに過ぎず、簡単な機構で制
振が可能である。
【0012】さらに、請求項3に記載の構造体によれ
ば、柱から梁へ伝達される振動力が減衰され、構造体に
作用する振動力が小さくなる。これによって、構造体の
揺れが制振される。
【0013】
【実施例】図1乃至図3には、第1実施例に係る制振装
置用てこ機構が適用された制振装置10が示されてい
る。
【0014】図1及び図2に示すように、この制振装置
10は、構造物の任意の階に設けられた収容空間12に
設置されている。この収容空間12は、天井部14と床
部16との間に形成されている。この天井部14の四隅
からは、支柱18が立設され、所定の間隔を置いて床部
16を支持している。この支柱18は、水平方向の剛性
と比較して鉛直方向の剛性は非常に大きくなっている。
支柱18の近傍には、天井部14から円柱状の連結部材
20が立設されている。
【0015】図1及び図3に示すように、この連結部材
20には、一対のリンク22が回転可能に連結されてい
る(この連結点は、図3ではA点で示されている。)。
リンク22の他端には、各々リンク24の一端が連結さ
れている。このリンク24は、所定の間隔を置いた2枚
の重合プレートから構成されている。リンク24の他端
は、もう一方のリンク24の他端と回転可能に連結さ
れ、同一位置で連結部材25と回転可能に連結されてい
る(この連結点は、図3ではB点で示されている。)。
この連結部材25は、円柱状に形成され、補助質量体2
6に固定されている。この補助質量体26は、天井部1
4の中央部上に多数配置された球形のコロ28の上に載
置され、コロ28上を摺動可能になっている。
【0016】また、リンク24をL対M(L>M)に内
分する点で、かつ、リンク22側連結点に近い位置に、
リンク30の一端が回転可能に連結されている。このリ
ンク30の他端同士は連結され、同一位置で連結部材3
2に回転可能に連結されている(この連結点は、図3で
はC点で示されている。)。この連結部材32は、床部
16に固定されている(図2参照)。ここで、連結点
A、B、Cは一直線上に位置している(図3中一点鎖線
で示されている。)。
【0017】以上、リンク22、24、30によってリ
ンク装置が構成されているが、本実施例では、図1に示
すように、これと同様構造のリンク装置が、補助質量体
26を中心として対称に4基配置されている。
【0018】次に第1実施例の作用を説明する。図4
(A)に示すように、地震等によって振動が発生する
と、リンク22、24、30によって構成されるリンク
装置を備えた制振装置10には、任意の方向(矢印P方
向)から振動力が作用する。そのため、図4(B)に示
すように、リンク装置の各連結点A、B、Cも矢印P方
向へ移動し、各リンク装置が平面視にて平行四辺形状に
変形する。これに伴って、補助質量体26も矢印P方向
へ移動する。
【0019】このとき、天井部14から伝達された振動
力は、リンク24上の長さLとMのてこ比から、増幅さ
れて差動てこ力として補助質量体26に伝達される。そ
のため、矢印P方向に生じた天井部14の変位量は、補
助質量体26へ差動てこ力によって増幅されて大きな変
位量として伝わり、構造物の動きに同調する補助質量体
26の振り子としての運動が、付加質量として構造物に
加わるため見かけ上の質量を増加させ、結果として構造
物の固有周期を伸ばすと共に、地震入力低減効果を生
み、構造物の地震時の応答を低減させることができる。
【0020】このように制振装置10は、てこ機構を有
する4組のリンク装置と、1個の補助質量体26を備え
ているに過ぎず、簡単な機構によって、任意方向から構
造物に伝達される揺れを抑制することができる。なお、
本実施例では、4組のリンク装置を用いているが、少な
くとも一対のリンク装置を用いれば足りる。
【0021】なお、構造物上部、下部及び補助質量体2
6に変位量を感知するセンサを設置して、駆動手段によ
って、構造物上部及び下部の変位量に応じてリンク2
2、26、30や補助質量体26を作動させて、直接補
助質量体26の変位量を制御しながら運動させれば、ア
クティブな制振機構を構成することができる。
【0022】次に本発明に係る第2実施例を説明する。
図5には、第2実施例に係る制振装置50が柱52と梁
54の継手部56に使用された状態が側面視にて示され
ている。この制振装置50は、継手部56の上下両面に
設置されており、上記第1実施例に係る制振装置10と
同一の構成である。なお、梁54の反対側の継手部にも
第2実施例に係る制振装置50が設置されている。
【0023】この第2実施例に係る制振装置50によれ
ば、柱52から梁54へ伝達される振動力が減衰され、
建築物全体に作用する振動力が小さくなる。これによっ
て、建築物全体の揺れを制振することができる。
【0024】次に本発明に係る第3実施例を説明する。
図6には、第3実施例に係る制振装置60が平面視にて
示されている。この制振装置60は、連結部材62に一
端が回転可能に連結されたリンク64を有する(この連
結点は、図6ではE点で示されている。)。このリンク
64の他端は、リンク66の一端に回転可能に連結さ
れ、同一位置で連結部材68に回転可能に連結されてい
る。この連結部材68は、円柱状に形成され、補助質量
体70に固定されている。リンク66の他端は、連結部
材62と回転可能に連結されている。この連結部材62
は、図示しない構造物の天井部に固定されている。
【0025】一方、リンク64をL対M(L>M)に内
分する点で、かつ、連結部材62側連結点(E点)に近
い点に、リンク72の一端が回転可能に連結されてい
る。また、リンク66をL対M(L>M)に内分する点
で、かつ、連結部材68側連結点(F点)に近い点に、
リンク74の一端が回転可能に連結されている。リンク
72とリンク74は互いに回転可能に連結され、同一位
置で連結部材76に回転可能に連結されている。この連
結部材76は、図示しない構造物の床部に固定されてい
る。以上、第3実施例に係る制振装置60はリンク6
4、66、72、74によってリンク装置が構成されて
いるが、本実施例では、これと同一構成のリンク装置
が、補助質量体70を中心として対称に4基配置されて
いる。
【0026】上記第3実施例に係る制振装置60によれ
ば、地震等によって振動が発生すると、任意の方向から
振動力が作用する。このとき、伝達された振動力は、リ
ンク64、66上の長さLとMのてこ比から、増幅され
て差動てこ力として補助質量体70に伝達される。その
ため、構造物の天井部の変位量は、補助質量体70へ差
動てこ力によって増幅されて大きな変位量として伝わ
り、構造物の動きに同調する補助質量体70の振り子と
しての運動が、付加質量として構造物に加わるため見か
け上の質量を増加させ、結果として構造物の固有周期を
伸ばすと共に、地震入力低減効果を生み、構造物の地震
時の応答を低減させることができる。なお、その他の構
成、作用効果は、上記第1実施例と同様である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る制振
装置用てこ機構及び構造体は、複数のリンクと1個の補
助質量を有する少なくとも一対のリンク装置を備えた構
成にしたので、簡単な機構で構造物に生じる任意方向の
揺れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る制振装置を示す分解斜視図で
ある。
【図2】第1実施例に係る制振装置が構造物の任意階に
設けられた収容空間に設置された状態を示す側面図であ
る。
【図3】第1実施例に係る制振装置のうち1組のリンク
装置を示す平面図である。
【図4】(A)は、第1実施例に係る制振装置を示す平
面図である。(B)は、任意方向(矢印P方向)から振
動力が第1実施例に係る制振装置に作用した状態を示す
平面図である。
【図5】第2実施例に係る制振装置を示す側面図であ
る。
【図6】第3実施例に係る制振装置を示す平面図であ
る。
【符号の説明】
10 制振装置 14 天井部(第1の振動体) 16 床部(第2の振動体) 22 (第1の)リンク 24 (第2の)リンク 26 補助質量体(補助質量) 30 (第3の)リンク 50 制振装置 52 柱 54 梁 56 継手部(接合部) 60 制振装置 64 (第1の)リンク 66 (第2の)リンク 70 補助質量体(補助質量) 72 (第3の)リンク 74 (第4の)リンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石丸 辰治 埼玉県草加市花栗4丁目11番17号 (72)発明者 新谷 隆弘 千葉県船橋市前原東5丁目8番16号 (72)発明者 山口 伸夫 東京都中央区銀座8丁目21番1号 株式 会社竹中工務店 東京本店内 (72)発明者 林田 敏弘 東京都渋谷区渋谷1丁目16番14号 渋谷 地下鉄ビル 東急建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−321978(JP,A) 特開 平6−235270(JP,A) 特開 平3−163240(JP,A) 特開 平2−300477(JP,A) 特開 昭63−135628(JP,A) 特開 昭56−139366(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16F 15/02 E04H 9/02 341

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一端が同一位置で第1の振動体に回転可
    能に連結される一対の第1のリンクと、 一端が同一位置で補助質量に回転可能に連結され、か
    つ、他端の各々が第1のリンクの他端の各々に回転可能
    に連結される一対の第2のリンクと、 一端が第2のリンクをL対M(L>M)に内分する点
    で、かつ、第1のリンク側連結点に近い点に各々回転可
    能に連結され、かつ、他端が同一位置で第2の振動体に
    回転可能に連結される一対の第3のリンクと、 を有する少なくとも一対のリンク装置を備えた制振装置
    用てこ機構。
  2. 【請求項2】 一端が第1の振動体に回転可能に連結さ
    れる第1のリンクと、 一端が第1の振動体に回転可能に連結されると共に、他
    端が第1のリンクの他端に回転可能に連結され、かつ、
    その連結点と同一位置で補助質量に回転可能に連結され
    る第2のリンクと、 一端が第1のリンクをL対M(L>M)に内分する点
    で、かつ、第1の振動体側連結点に近い点に回転可能に
    連結される第3のリンクと、 一端が第2のリンクをL対M(L>M)に内分する点
    で、かつ、補助質量側連結点に近い点に回転可能に連結
    されると共に、他端が第2の振動体に回転可能に連結さ
    れ、かつ、その連結点と同一位置で第3のリンクの他端
    に回転可能に連結される第4のリンクと、 を有する少なくとも一対のリンク装置を備えた制振装置
    用てこ機構。
  3. 【請求項3】 柱と梁の接合部に請求項1又は請求項2
    に記載の制振装置用てこ機構を介在させた構造体。
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