JP5316882B2

JP5316882B2 - Beam vibration reduction mechanism

Info

Publication number: JP5316882B2
Application number: JP2009259004A
Authority: JP
Inventors: 徹也半澤; 和彦磯田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2009-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: JP2011106091A

Description

本発明は建物や各種構造物の構造躯体としての梁、特に大スパン梁を対象として上下方向の振動を低減させるための機構に関する。 The present invention relates to a mechanism for reducing vertical vibration for a beam as a structural frame of a building or various structures, particularly a large span beam.

建物の梁や床では剛性の不足や外乱振動との共振などによって居住者が不快快を覚える振動障害が生じる場合がある。
これに対処するための従来技術としてはＴＭＤ（Tunned mass damper）がある。これはたとえば特許文献１に床制振システムとして開示されているように、制振対象の床に対して付加質量体（錘）を弾性体および減衰手段を介して設置してその固有周期を制振対象の梁や床の振動周期に対して同調するように設定するものであり、このＴＭＤ自体が大きく振動することによって梁や床の振動を共振現象で相殺してその減衰低減を図るものである。 In the building beams and floors, there may be vibration disturbances that cause residents to feel uncomfortable due to lack of rigidity or resonance with disturbance vibrations.
As a conventional technique for dealing with this, there is TMD (Tunned mass damper). For example, as disclosed in Patent Document 1 as a floor damping system, an additional mass body (weight) is installed on the floor to be damped through an elastic body and damping means to control its natural period. It is set so as to synchronize with the vibration period of the beam or floor to be vibrated, and this TMD itself vibrates greatly to cancel the vibration of the beam or floor by the resonance phenomenon and reduce the attenuation. is there.

特開平１０−２５２２５３号公報JP-A-10-252253

特許文献１に示されるような従来一般のＴＭＤを梁や床を対象とする振動減衰機構として利用する場合、充分な振動低減効果を得るためには付加質量を充分に大きくする必要があり、必然的に大型大重量でコスト高とならざるを得ない。
また、振動低減を目的とするとはいえ梁や床にあまり大きな質量を付加することは応力が増加することから基本的に好ましいことではないし、ＴＭＤが大型大重量になるほど設置位置や設置スペースに関しての制約も大きくなるので、通常は付加質量を500kg〜1ton程度に制限することが現実的であり、したがって振動低減効果にも自ずと限界がある。 When a conventional general TMD as shown in Patent Document 1 is used as a vibration damping mechanism for beams and floors, it is necessary to increase the added mass sufficiently in order to obtain a sufficient vibration reduction effect. In other words, it must be large and heavy and costly.
Although it is intended to reduce vibrations, it is basically not preferable to add too much mass to the beam or floor because the stress increases. The larger the TMD, the larger the weight and the installation position and the installation space. Since the restrictions also increase, it is usually realistic to limit the added mass to about 500 kg to 1 ton, and therefore there is a limit to the vibration reduction effect.

上記事情に鑑み、本発明は従来一般のＴＭＤのように大きな付加質量を必要とすることなく優れた振動低減効果が得られる有効適切な機構を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an effective and appropriate mechanism capable of obtaining an excellent vibration reduction effect without requiring a large additional mass as in the case of a conventional general TMD.

本発明は、振動を抑制すべき対象の梁に組み付けられて該梁の上下方向の振動を抑制するための機構であって、前記梁の長さ方向中間部に設置されて該梁の上下方向の振動により作動する回転慣性質量タンパーと、前記梁の側部において下に凸の折れ線状をなすように張設されて両端部がそれぞれ前記梁の端部において該梁の上部に対して連結されるとともに中間部が前記回転慣性質量ダンパーに連結されることにより、前記梁の曲げ変形を前記回転慣性質量ダンパーに対して伝達するための斜材と、前記斜材を緊張するための付加バネとにより構成されてなり、前記回転慣性質量ダンパーと前記斜材と前記付加バネとにより構成される付加振動系の固有振動数を主振動系としての前記梁の固有振動数に同調させ、かつ、前記梁の端部に対する前記斜材の両端部の連結点を該梁の梁端よりも梁中央側にずらした位置に設定することにより、該連結点と梁端との間に所定の離間距離を確保してなることを特徴とする。 The present invention is a mechanism for suppressing vibration in the vertical direction of the beam, which is assembled to the beam to be suppressed in vibration, and is installed in the middle portion in the longitudinal direction of the beam. A rotary inertia mass tamper that is actuated by the vibration of the beam, and is stretched so as to form a downwardly bent line at the side of the beam, and both ends are connected to the upper part of the beam at the end of the beam, respectively. And an intermediate part connected to the rotary inertia mass damper, an oblique member for transmitting bending deformation of the beam to the rotary inertia mass damper, and an additional spring for tensioning the oblique member. The natural frequency of the additional vibration system composed of the rotary inertia mass damper, the diagonal member and the additional spring is synchronized with the natural frequency of the beam as a main vibration system, and Against the end of the beam A predetermined separation distance is secured between the connecting point and the beam end by setting the connecting point at both ends of the diagonal member to a position shifted from the beam end toward the center of the beam. It is characterized by.

本発明においては、前記回転慣性質量ダンパーと前記斜材と前記付加バネとにより構成される付加振動系の全てを、前記梁の側部において該梁の梁成の範囲に納まるように設置することが好ましい。 In the present invention, all of the additional vibration system constituted by the rotary inertia mass damper, the diagonal member, and the additional spring is installed so as to be within the beam forming range of the beam at the side of the beam. Is preferred.

本発明によれば、回転慣性質量ダンパーが備える質量の錘の数百倍以上もの回転慣性質量が得られるから、小形軽量の機構でありながら大質量の付加質量による通常のＴＭＤを設置する場合と同等の制振効果が得られ、梁に大きな負荷がかかることもない。
特に斜材を梁の梁端よりも梁中央側に連結することにより、梁端部に梁貫通孔や各種設備類を設置するためのスペースを確保できるし、斜材の勾配（水平に対する傾斜角）を大きくとれるので斜材の所要断面を小さくすることができる。 According to the present invention, a rotational inertial mass that is several hundred times greater than the mass of the mass provided by the rotational inertial mass damper can be obtained, so that a normal TMD with a large additional mass is installed while being a small and lightweight mechanism. The same vibration control effect can be obtained and a large load is not applied to the beam.
In particular, connecting diagonal members closer to the center of the beam than the beam ends can secure space for installing beam through-holes and various equipment at the beam ends. ) Can be increased, the required cross section of the diagonal material can be reduced.

また、回転慣性質量ダンパーと斜材と付加バネの全てを梁成の範囲内に設置することにより、本発明の振動低減機構を設置するための格別のスペースを確保する必要はないし、有効天井高が小さくなり階高を大きくする必要も生じない。 Moreover, it is not necessary to secure a special space for installing the vibration reducing mechanism of the present invention by installing all of the rotary inertia mass damper, the diagonal member, and the additional spring within the range of the beam formation. There is no need to increase the floor height.

本発明の基礎となった振動低減機構を示す図である。It is a figure which shows the vibration reduction mechanism used as the foundation of this invention. 本発明の実施形態である振動低減機構を示す図である。It is a figure which shows the vibration reduction mechanism which is embodiment of this invention. 同、応答解析ケースを示す図である。It is a figure which shows a response analysis case. 同、応答解析結果を示す図である。It is a figure which shows a response analysis result similarly. 同、応答解析結果を示す図である。It is a figure which shows a response analysis result similarly.

本発明の振動低減機構の実施形態を説明するに先立ち、まず本発明の基礎となった振動低減機構について図１を参照して説明する。これは本出願人が先に特願２００８−２０４２１６において提案したものである。 Prior to describing the embodiment of the vibration reduction mechanism of the present invention, the vibration reduction mechanism that is the basis of the present invention will be described with reference to FIG. This was previously proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 2008-204216.

図１において符号１はＨ形鋼からなる振動低減対象の梁であり、２はその梁１の上部に一体に形成されたスラブ、３は柱であり、４は梁１の上下振動を低減するべく梁１の側部に組み付けられた振動低減機構（本発明の基礎となった振動低減機構）である。 In FIG. 1, reference numeral 1 is a beam to be reduced in vibration made of H-shaped steel, 2 is a slab integrally formed on the upper part of the beam 1, 3 is a column, and 4 is to reduce vertical vibration of the beam 1. Therefore, a vibration reduction mechanism (vibration reduction mechanism which is the basis of the present invention) assembled to the side of the beam 1.

振動低減機構４は、主振動系としての梁１に対して付加振動系として付加されるものであって、梁１の曲げ変形による上下振動によって作動する回転慣性質量ダンパー５と、梁１の上下振動を回転慣性質量ダンパー５に伝達してそれを作動させるための斜材６と、斜材６を緊張してプレストレスを導入するための付加バネ７とにより構成されている。 The vibration reduction mechanism 4 is added as an additional vibration system to the beam 1 as the main vibration system, and includes a rotary inertia mass damper 5 that operates by vertical vibration caused by bending deformation of the beam 1, and the vertical movement of the beam 1. It is composed of a diagonal member 6 for transmitting vibration to the rotary inertia mass damper 5 and operating it, and an additional spring 7 for tensioning the diagonal member 6 and introducing prestress.

回転慣性質量ダンパー５は、梁１の上下振動をボールねじ機構を介して小質量のフライホイールの回転運動に変換し、それにより生じる回転慣性質量を付加質量として利用してＴＭＤとして機能せしめることにより制振効果を得る構成のものである。
この回転慣性質量ダンパー５は、梁１としてのＨ形鋼の中央部においてそのウェブに溶接されたブラケット８により支持されて下向きに設置されており、ボールねじ軸９の先端部が梁１の下フランジを貫通してその下方に突出せしめられている。 The rotary inertia mass damper 5 converts the vertical vibration of the beam 1 into a rotary motion of a small mass flywheel through a ball screw mechanism, and uses the resulting rotary inertia mass as an additional mass to function as a TMD. It has a configuration for obtaining a vibration control effect.
This rotary inertia mass damper 5 is supported downward by a bracket 8 welded to its web at the center of the H-shaped steel as the beam 1, and the tip of the ball screw shaft 9 is below the beam 1. It penetrates the flange and protrudes downward.

斜材６は梁１の上下振動を回転慣性質量ダンパー５に伝達してそれを作動させるもので、その素材としては充分な引張強度を有する各種の引張材（たとえば図示例のような帯鋼の他、丸鋼、鋼管等の鋼材、あるいはＰＣ鋼線等の弦材）が用いられ、その両端が梁１の梁端（柱３との接合部）の上部に連結されるとともに、中央部が回転慣性質量ダンパー５のボールねじ軸９に対して連結されることにより、全体として下に凸の折れ線状（扁平なＶ状）をなすように張設されている。 The diagonal member 6 transmits the vertical vibration of the beam 1 to the rotary inertia mass damper 5 and operates it. Various tensile materials having sufficient tensile strength (for example, strip steel as shown in the figure) are used. In addition, steel materials such as round steel and steel pipes, or chord materials such as PC steel wires are used, and both ends thereof are connected to the upper part of the beam end of the beam 1 (joint portion with the column 3), and the center portion is By being connected to the ball screw shaft 9 of the rotary inertia mass damper 5, the rotary inertia mass damper 5 is stretched so as to form a downward bent line shape (flat V shape) as a whole.

付加バネ７は構造的には回転慣性質量ダンパー５と並列に配置されるもので、斜材６を緊張して所定の張力（プレストレス）を導入することによりその座屈を防止し、かつこの付加バネ７の剛性の調整により振動低減機構４全体の固有振動数の設定を行うためのものである。
その付加バネ７としては皿バネが用いられていて、図１（ｂ）,（ｃ）に示すように回転慣性質量ダンパー５のボールねじ軸９の先端部に取り付けたストッパー１０と梁１の下フランジとの間に付加バネ７を介装することにより、その弾性付勢力によってボールねじ軸９を介して斜材６を下方に引き込むことにより、それに所定のプレストレスを導入するようになっている。 The additional spring 7 is structurally arranged in parallel with the rotary inertia mass damper 5, and prevents the buckling by tensioning the diagonal member 6 and introducing a predetermined tension (prestress). This is for setting the natural frequency of the entire vibration reducing mechanism 4 by adjusting the rigidity of the additional spring 7.
As the additional spring 7, a disc spring is used. As shown in FIGS. 1B and 1C, the stopper 10 attached to the tip of the ball screw shaft 9 of the rotary inertia mass damper 5 and the beam 1 are provided below. By inserting the additional spring 7 between the flange and the flange 6, the slanting member 6 is drawn downward through the ball screw shaft 9 by its elastic biasing force, thereby introducing a predetermined prestress into the diagonal member 6. .

そして、上記の振動低減機構４では、回転慣性質量ダンパー５と斜材６と付加バネ７とにより構成される付加振動系の固有振動数を、主振動系としての梁の１次固有振動数に同調させることにより、この振動低減機構４がＴＭＤとして機能して梁１およびその上部に一体に形成されているスラブ２に対する優れた振動低減効果が得られるものである。
このような構成の振動低減機構４では、回転慣性質量ダンパー５が備えるフライホイールの実際の質量は充分な振動低減効果を得るために必要とされる回転慣性質量（付加質量）の数百分の１以下で済むから、特許文献１に示される従来一般のＴＭＤによる場合のように大きな付加質量を設置する必要はなく、梁１やスラブ２に大きな負荷がかかることはない。 In the vibration reduction mechanism 4 described above, the natural frequency of the additional vibration system constituted by the rotary inertia mass damper 5, the diagonal member 6 and the additional spring 7 is changed to the primary natural frequency of the beam as the main vibration system. By tuning, the vibration reducing mechanism 4 functions as a TMD, and an excellent vibration reducing effect can be obtained for the beam 1 and the slab 2 formed integrally therewith.
In the vibration reduction mechanism 4 having such a configuration, the actual mass of the flywheel included in the rotary inertia mass damper 5 is several hundreds of the rotary inertia mass (additional mass) required to obtain a sufficient vibration reduction effect. Since 1 or less is sufficient, it is not necessary to install a large additional mass as in the case of the conventional general TMD disclosed in Patent Document 1, and a large load is not applied to the beam 1 or the slab 2.

このように上記の振動低減機構４は従来一般のＴＭＤに比較して充分に有効なものではあるが、これには以下の点で改善するべき余地があった。
すなわち、この種の梁１の梁端部は梁貫通孔の設置スペースや各種設備類を設置するためのスペースとして活用されることも多いが、上記の振動低減機構４では斜材６の両端部を梁１の梁端（柱３との接合部）に対して連結していることから、そこに梁貫通孔や各種設備類を設置した場合には斜材６との干渉が不可避であり、したがって梁端部全体を斜材６の設置スペースとしてしか活用できず、そこに梁貫通孔や他の設備類を設置することができないのでその点で不便である。 As described above, the vibration reduction mechanism 4 is sufficiently effective as compared with the conventional general TMD, but there is room for improvement in the following points.
That is, the beam end portion of this type of beam 1 is often used as a space for installing a beam through hole or a space for installing various facilities. In the vibration reducing mechanism 4, both end portions of the diagonal member 6 are used. Is connected to the beam end of the beam 1 (joint portion with the column 3), and when the beam through hole and various facilities are installed there, interference with the diagonal member 6 is inevitable. Therefore, the entire beam end portion can be used only as an installation space for the diagonal member 6 and a beam through hole and other equipment cannot be installed there, which is inconvenient.

また、斜材６の両端を梁端に対して連結していることから梁１の軸方向に対する斜材６の勾配（つまり水平に対する傾斜角）は小さく、したがって梁１の上下振動を回転慣性質量ダンパー５に対して確実に伝達するためにはその剛性を充分に高めておく必要があり、そのためには斜材６の所要断面を充分に大きくしておく必要がある。 Further, since both ends of the diagonal member 6 are connected to the beam end, the gradient of the diagonal member 6 with respect to the axial direction of the beam 1 (that is, the inclination angle with respect to the horizontal) is small. In order to reliably transmit to the damper 5, it is necessary to sufficiently increase its rigidity. For this purpose, it is necessary to sufficiently increase the required cross section of the diagonal member 6.

さらに、回転慣性質量ダンパー５を構成しているボールねじ軸９を梁１の下フランジよりも突出させてそこに付加バネ７としての皿バネを介装していることから、その分だけ梁下有効寸法が小さくなってしまうという問題もある。 Further, since the ball screw shaft 9 constituting the rotary inertia mass damper 5 is protruded from the lower flange of the beam 1 and a disc spring as an additional spring 7 is interposed there, a corresponding amount is provided below the beam. There is also a problem that the effective dimension becomes small.

本発明は上記の振動低減機構４における上記の問題点を解消するもので、以下、図２を参照して本発明の振動低減機構の実施形態を説明する。
なお、図２に示す本実施形態の振動低減機構は図１に示したものをベースとしてそれを改良したものであるので、両者に共通する要素については共通の符号を付して詳細な説明は省略する。 The present invention solves the above-mentioned problems in the vibration reduction mechanism 4, and an embodiment of the vibration reduction mechanism of the present invention will be described below with reference to FIG.
Since the vibration reduction mechanism of the present embodiment shown in FIG. 2 is based on the one shown in FIG. 1, the elements common to both are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. Omitted.

本実施形態の振動低減機構４では、斜材６の両端部を梁１の梁端に連結するのではなく梁端よりも梁中央側にずらした位置に設定した連結点Ｐにおいて連結することとして、その連結点Ｐと梁端との間に所定の離間距離Ｌを確保するようにしている。
これにより梁１の梁端部には斜材６と干渉しないスペースが確保され、図示しているようにそこに梁貫通孔１２を支障なく設けることが可能であるし、必要に応じて各種の設備類を梁端部に設置することも可能である。
そして、斜材６の連結点Ｐを梁端から梁中央側にずらしたことにより、梁１の全長が等しい場合には斜材６の勾配は自ずと大きくなり、したがって回転慣性質量ダンパー５を作動させるための所要剛性を小さくすることができ、その分、斜材６の所要断面を小さくすることも可能である。 In the vibration reduction mechanism 4 of the present embodiment, the both ends of the diagonal member 6 are not connected to the beam end of the beam 1 but are connected at a connection point P set at a position shifted from the beam end toward the beam center side. A predetermined separation distance L is secured between the connection point P and the beam end.
As a result, a space that does not interfere with the diagonal member 6 is secured at the beam end portion of the beam 1, and the beam through hole 12 can be provided there without hindrance as shown in the figure. It is also possible to install equipment at the beam end.
Then, by shifting the connecting point P of the diagonal member 6 from the beam end to the beam center side, the gradient of the diagonal member 6 is naturally increased when the total length of the beam 1 is equal, and thus the rotary inertia mass damper 5 is operated. Therefore, the required rigidity can be reduced, and the required cross section of the diagonal member 6 can be reduced accordingly.

なお、この場合には梁１の上下振動により連結点Ｐも同時に上下方向に変位することにはなるが、梁端部での振幅は中央部での振幅に比べて格段に小さく、離間距離Ｌが数メートル程度であれば後述する解析から明らかなように振動低減効果には殆ど影響がない。 In this case, the connecting point P is also displaced in the vertical direction at the same time due to the vertical vibration of the beam 1, but the amplitude at the beam end is much smaller than the amplitude at the center, and the separation distance L If it is about several meters, the vibration reduction effect is hardly affected, as will be apparent from the analysis described later.

また、本実施形態の振動低減機構４では、回転慣性質量ダンパー５と斜材６と付加バネ７とにより構成される付加振動系の全てを梁１の梁成の範囲に納まるように設置している。
すなわち、梁１のウェブには上記のブラケット８の下方に他のブラケット１１を溶接してそのブラケット１１にボールねじ軸９を貫通させ、ボールねじ軸９の途中に取り付けたストッパー１０とブラケット１１との間に付加バネ７としての皿バネを介装し、ボールねじ軸９の先端に斜材６を連結することにより、付加バネ７の弾性付勢力により斜材６をボールねじ軸９を介してブラケット１１に対して（つまり梁１に対して）下方に押し下げることで斜材６を緊張して所望のプレストレスを導入するようにしている。
したがって図１に示したもののようにボールねじ軸９の先端部や付加バネ７を梁１の下フランジの下方に設置する必要はなく、この振動低減機構４の全体を完全に梁１の梁成の範囲内に納めることができるから、その分、梁下有効寸法を大きく確保することができる。 Further, in the vibration reduction mechanism 4 of the present embodiment, all of the additional vibration system constituted by the rotary inertia mass damper 5, the diagonal member 6 and the additional spring 7 are installed so as to be within the beam forming range of the beam 1. Yes.
That is, another bracket 11 is welded to the web of the beam 1 below the bracket 8 so that the ball screw shaft 9 passes through the bracket 11, and the stopper 10 and the bracket 11 attached in the middle of the ball screw shaft 9 A disc spring as an additional spring 7 is interposed between them and the diagonal member 6 is connected to the tip of the ball screw shaft 9, so that the diagonal member 6 is moved via the ball screw shaft 9 by the elastic biasing force of the additional spring 7. By pushing downward with respect to the bracket 11 (that is, with respect to the beam 1), the diagonal member 6 is tensioned to introduce a desired prestress.
Therefore, it is not necessary to install the tip of the ball screw shaft 9 or the additional spring 7 below the lower flange of the beam 1 as shown in FIG. 1, and the entire vibration reducing mechanism 4 is completely formed. Therefore, the effective dimension under the beam can be secured to that extent.

以下に、本発明の有効性を確認するための振動解析とその結果を示す。
「解析条件」
解析対象は、H-800×300×16×28×18のＨ形鋼（断面２次モーメントＩ＝309000cm⁴、せん断断面積Aw＝128cm²、自重227kg/m）からなるスパン18mの梁と、スパン18m×奥行き6.4mのスラブ（単位面積重量4750N/m²）の合成梁とする。
この主系の１次固有振動数は6.22050Hz、刺激係数β＝1.31868、有効質量は4.25302E4kg、減衰は一次固有振動数に対し１％の初期剛性比例型とする。 The vibration analysis for confirming the effectiveness of the present invention and the result are shown below.
Analysis conditions
The object of analysis is an H-800 × 300 × 16 × 28 × 18 H-section steel (cross section secondary moment I = 309000cm ⁴ , shear cross section Aw = 128cm ² , own weight 227kg / m) and a span 18m beam, A slab with a span of 18m x depth of 6.4m (unit area weight 4750N / m ² ) will be a composite beam.
The primary natural frequency of this main system is 6.22050 Hz, the stimulation coefficient β = 1.31868, the effective mass is 4.25302E4 kg, and the damping is an initial stiffness proportional type of 1% with respect to the primary natural frequency.

解析ケースは図３に示す以下の５ケースとする。Case2〜5においては斜材６として丸鋼を使用し、そのライズはいずれも700mmとする。
・Case1(図3(a))：ダンパーなし。
・Case2(図3(b))：ダンパーあり。離間距離L＝0。斜材スパン18m。斜材径φ＝150mm。
・Case3(図3(c))：ダンパーあり。離間距離L＝1m。斜材スパン16m。斜材径φ＝126mm。
・Case4(図3(c))：ダンパーあり。離間距離L＝2m。斜材スパン14m。斜材径φ＝103mm。
・Case5(図3(c))：ダンパーあり。離間距離L＝3m。斜材スパン12m。斜材径φ＝82mm。 The analysis cases are the following five cases shown in FIG. In Cases 2-5, round steel is used as the diagonal 6 and its rise is 700 mm.
・ Case 1 (Fig. 3 (a)): No damper.
・ Case2 (Fig. 3 (b)): With damper. Separation distance L = 0. Diagonal span 18m. Diagonal material diameter φ = 150mm.
・ Case3 (Figure 3 (c)): With damper. Separation distance L = 1m. Diagonal span 16m. The diagonal diameter φ = 126mm.
・ Case4 (Figure 3 (c)): With damper. Separation distance L = 2m. Diagonal span 14m. The diagonal diameter φ = 103mm.
・ Case 5 (Fig. 3 (c)): With damper. Separation distance L = 3m. The diagonal span is 12m. The diagonal diameter φ = 82mm.

ダンパー諸元は、斜材のバネ剛性Kd＝4.8041E6N/m、ダンパーの減衰係数Cd＝4.6756E4N/M/s、ダンパーの慣性質量md＝2445.7867kgとする。 The damper specifications are: slant spring stiffness Kd = 4.8041E6N / m, damper damping coefficient Cd = 4.6756E4N / M / s, damper inertial mass md = 2445.7867kg.

「解析結果」
梁中央を載荷点とし、3〜9Hzのスウィープ加振（荷重100N）を与え、載荷点での応答加速度を求め、出力、入力波形のスペクトル比を算定し、その結果を図４に示す。縦軸の応答倍率は梁中央部での単位加振力に対する梁中央部の応答加速度であり、単位はcm/s²/Nである。
Case1では6.2Hzに非常に大きなピークが存在しているが、Case2ではそれが激減している。Case3〜5ではその順で次第にスペクトル比の凸部の高さがやや高くなっており、Case2に比べてダンパー効果がやや低下しているものの殆ど差はない。 "Analysis result"
The center of the beam is the loading point, 3-9Hz sweep excitation (load 100N) is applied, the response acceleration at the loading point is obtained, the spectral ratio of the output and input waveforms is calculated, and the result is shown in FIG. The response magnification on the vertical axis is the response acceleration at the center of the beam to the unit excitation force at the center of the beam, and the unit is cm / s ² / N.
In Case 1, there is a very large peak at 6.2Hz, but in Case 2, it is drastically reduced. In Cases 3 to 5, the height of the convex portion of the spectrum ratio gradually increases in that order, and there is almost no difference although the damper effect is slightly lower than in Case2.

歩行荷重波形（塩谷、早川：人の歩行による動的加重の時刻歴モデル（その１，その２）、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造(1)、pp.77-80、1995.8 参照）を梁中央点に与えて、同じく梁中央点での加速度応答を求め、その1/3オクターブバンド解析を行った結果を図５に示す。歩行波形は共振が生じやすいように、固有振動数の倍調波（1/2として3.11Hz）となるように刻み時間を調節して与えた。荷重レベルは二人歩行を想定して原波形の1.5倍とした。
Case1では最大7gal程度と非常に大きな応答となっているが、Case2ではそれが激減している。Case3〜5では次第に応答レベルが大きくなっているが、Case5でも応答レベルはV-50（100人中50人が振動を感知するレベル）程度であり、一般的なオフィスに求められるレベルV-70〜V-90に比べると高い性能を維持していることが分かる。 Walking load waveform (Shioya, Hayakawa: Dynamically weighted time history model by human walking (Part 1, Part 2), Abstracts of Annual Conference of Architectural Institute of Japan, Structure (1), pp.77-80, 1995.8) Is given to the beam center point, the acceleration response at the beam center point is obtained, and the result of 1/3 octave band analysis is shown in FIG. The walking waveform was given by adjusting the step time so that it would be a harmonic of the natural frequency (3.11Hz as 1/2) so that resonance would easily occur. The load level was 1.5 times the original waveform assuming two people walking.
Case 1 has a very large response of about 7 gal, but Case 2 shows a drastic decrease. In Cases 3-5, the response level gradually increases, but even in Case 5, the response level is about V-50 (level at which 50 out of 100 people sense vibration), which is required for general offices V-70 It can be seen that high performance is maintained compared to ~ V-90.

以上の解析結果から、斜材の連結点Ｐを梁端よりも内側に設定しても充分な振動減衰効果が得られることが確認できた。
したがって本発明の振動低減機構によれば、優れた振動低減効果を発揮し得ることはもとより、梁端部の有効活用が可能であり、また斜材の断面節約も可能である。
また、本発明の振動低減機構の全体を梁成の範囲内に納まるように設置することにより、これを設置することで梁下有効寸法が小さくなることもない。 From the above analysis results, it has been confirmed that a sufficient vibration damping effect can be obtained even if the diagonal connection point P is set inside the beam end.
Therefore, according to the vibration reduction mechanism of the present invention, not only can an excellent vibration reduction effect be exhibited, but the beam end portion can be effectively utilized and the cross section of the diagonal member can be saved.
In addition, by installing the entire vibration reducing mechanism of the present invention so as to be within the beam forming range, the effective size under the beam is not reduced by installing this mechanism.

１梁
２スラブ
３柱
４振動低減機構
５回転慣性質量ダンパー
６斜材
７付加バネ
８ブラケット
９ボールねじ軸
１０ストッパー
１１ブラケット
１２梁貫通孔
Ｐ連結点
Ｌ離間距離 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Beam 2 Slab 3 Column 4 Vibration reduction mechanism 5 Rotary inertia mass damper 6 Diagonal material 7 Additional spring 8 Bracket 9 Ball screw shaft 10 Stopper 11 Bracket 12 Beam through-hole P Connection point L Separation distance

Claims

振動を抑制すべき対象の梁に組み付けられて該梁の上下方向の振動を抑制するための機構であって、
前記梁の長さ方向中間部に設置されて該梁の上下方向の振動により作動する回転慣性質量タンパーと、
前記梁の側部において下に凸の折れ線状をなすように張設されて両端部がそれぞれ前記梁の端部において該梁の上部に対して連結されるとともに中間部が前記回転慣性質量ダンパーに連結されることにより、前記梁の曲げ変形を前記回転慣性質量ダンパーに対して伝達するための斜材と、
前記斜材を緊張するための付加バネとにより構成されてなり、
前記回転慣性質量ダンパーと前記斜材と前記付加バネとにより構成される付加振動系の固有振動数を主振動系としての前記梁の固有振動数に同調させ、
かつ、前記梁の端部に対する前記斜材の両端部の連結点を該梁の梁端よりも梁中央側にずらした位置に設定することにより、該連結点と梁端との間に所定の離間距離を確保してなることを特徴とする梁の振動低減機構。 A mechanism for suppressing vibration in the vertical direction of the beam, which is assembled to a target beam to be suppressed in vibration,
A rotary inertia mass tamper, which is installed at a middle portion in the longitudinal direction of the beam and operates by vibration in the vertical direction of the beam;
It is stretched so as to form a downwardly bent line at the side of the beam, and both ends are connected to the upper part of the beam at the end of the beam, and an intermediate portion is connected to the rotary inertia mass damper. By being connected, an oblique member for transmitting the bending deformation of the beam to the rotary inertia mass damper,
An additional spring for tensioning the diagonal member,
Synchronizing the natural frequency of the additional vibration system constituted by the rotary inertia mass damper, the diagonal member and the additional spring with the natural frequency of the beam as a main vibration system,
And by setting the connecting point of both ends of the diagonal to the end of the beam to a position shifted to the center of the beam from the beam end of the beam, a predetermined distance is provided between the connecting point and the beam end. A beam vibration reduction mechanism characterized by ensuring a separation distance.

請求項１記載の梁の振動低減機構であって、
前記回転慣性質量ダンパーと前記斜材と前記付加バネとにより構成される付加振動系の全てを、前記梁の側部において該梁の梁成の範囲に納まるように設置してなることを特徴とする梁の振動低減機構。 A vibration reduction mechanism for a beam according to claim 1,
All of the additional vibration system constituted by the rotary inertia mass damper, the diagonal member, and the additional spring is installed so as to be within the beam forming range of the beam at the side of the beam. The vibration reduction mechanism of the beam.