JPS63114774A

JPS63114774A - 建物の制振装置

Info

Publication number: JPS63114774A
Application number: JP26004386A
Authority: JP
Inventors: 浩速水; 相沢　覚
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-19
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPH073127B2

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１例えば超高層又は超々高層ビル、あるいは
軒高はさほど高くないけれども敷地の制限で細長い形状
とされた建物、又は展望塔とか空港管制塔のような塔状
構造物、さらには免震装置を導入した建物など長い周期
の揺れ易い建物の内部に設置され、同建物の揺れに共振
する別異の振動系を構成して建物の振動エネルギを吸収
する制振装置に係り、さらにいえば所望重量の質量ブロ
ックとこれを水平振動が自在に支える積層ゴム脚及び減
衰装置とより成り、かつ重層構造とすることが容易に可
能で建物の複数の固有周期に対し多自由度系で制振効果
を発揮する、建物の制振装置に関する。

従来の技術 ■　ｍ５図に示した制振装置は、千葉ポートタワーに実
施されたもので、基礎フレーム３１上にＹ方向レール３
２．３２を設けてその上にＹ方向の質量ブロック３３を
往復移動自在に設置し、その−側縁部に形成したＹ方向
ラック３５に基礎フレーム３１上の回転式減衰装ｍ３４
（粘性ダンパー）のビニオン３４′が１纏み合わされて
いる。また、前記Ｙ方向の質量ブロック３３上に設けた
Ｘ方向レ−／ｌ／３６．、３６にＸ方向の質量ブロック
３７を往復移動自在に設置し、その−側縁部に形成した
Ｘ方向ラック３８には前記Ｙ方向質量ブロック３３上に
設けた回転式減衰装置３９のビニオン３９′が噛み合わ
されている。

■　第６図に示し九制振装置は、１２０ｍの鉄塔支持型
煙突に実施されたものとして日本建築学会で昭和６０年
１１月に発表されたもので、下端を自在継手４０により
構造物の床に支持されたロッド４１の上端に質量ブロッ
ク４２を取付けている。そして、ロッド４１の中間部に
は水平の直角２方向（Ｘ、Ｙ方向）にオイルダンパー４
３とばね４４を取付け、各々の他端は構造物の床上に固
定した反力ボスト４５に取付けられている。

本発明が解決しようとする問題点（１）　制振装置は建物の揺れに共振する別の振動系で
あり、制振装置が激しく揺れるほど建物の振動エネルギ
を多く吸収して制振効果を奏する。

しかし、従来の上記■の制振装置は、大掛りなメカニカ
ル機構であるためか、構造物が風又は地震等によりかな
り大きく揺れても反応が鈍く、スムーズに振動せず、制
振効果がはかばかしくない。

その割にコスト的には高価な装置となっている。

また、水平のｘ、Ｙ各方向に１自由度の合計２自由度系
の構成であるため、各方向にＩＭｉ類の周期特性しか設
定できない、ところが、一般に建物の振動勢力として大
きい１次、２次の振動エネルギを吸収すると制振効果が
大きいのであり、前記の如＜Ｘ、Ｙに各１自由度系の構
成では、１次周期はともかくとして、２次周期の振動エ
ネルギーを吸収する構成とはとうていなし得す、制振効
果が低いという問題点がある。

その上、バネによる周期の微調整も現場では至難の構成
である。しかるに、建物などの固有振動周期は、設＝［
段階においである程度高い精度の試算はできるものの、
実際値は建物が出来上ってみないとわからないという不
明瞭さがつきまとい。

現場合せの重要性が大きいのに、従来これに対応できな
いという問題点があった。

（ＩＩ）　　次に、上記■に述べた制振装置は、構造が
比較的簡単で安価ではあるけれども、やはり水平のＸ、
Ｙ各方向に１自由度の合計２自由度の構成であり、上記
■の制振装置と同様な問題点がある。

その上、この制振装置の場合は、￥ｔｉブロック４２の
振動振幅（変位量）をさほど大きくはとれない構成なの
で、吸収可能な振動エネルギ量が小さく、大形構造物に
は適用しがたいという問題点もある。

問題点を解決するための手段（第１の発明）上記従来技術の問題点を解決するための手段として、こ
の発明に係る建物のｆｉｊＪ振装殿は１図面の第１図〜
第４図に好適な実施例を示したとおり、建物内に設置し
建物の揺れに共振する別の振動系を構成し建物の振動エ
ネルギを吸収する制振装置において。

建物の床１上に所望重量の質量ブロック１を積層ゴム脚
２・・・により水平振動が自在に設置し、該質量ブロッ
ク１と建物の床１０との間に減衰ｖｃ置３を設置した。

そして、質量ブロック１の外方位置であって建物の床ｌ
Ｏ上に反力ボスト８を取付け、該反力ボスト８と質量ブ
ロック１との間に周期微調整用のばね７を設置して構成
した。

作　　　　　用所定の剛性とｌａ型的でしなやかな変形性能を発揮する
構成のｔａ層ゴム脚？・・・で支持された質量ブロック
ｌは、建物の軽度の揺れに対しても速やかに反応して激
しく振動する。したがって、建物の揺れに対する感度が
良く、しかも振動エネルギ吸収の効果、即ち制振効果に
優れる。

また、基本的な共振周期特性は積層ゴム脚２の特性（剛
性、変形性能）で設定でき、さらに現場では微調整ばね
７の強さの設定により周期特性の調節をかなり広範囲に
行なえる。即ち、完全に露出している微調整用ばね７の
交換は至極簡単に行なえて施工性が良く、制振効果を十
分に高められる。

質量ブロック１の振動による水平運動エネルギは、水平
運動によって生ずる相対変位を利用した粘性流体利用の
減衰装置３で消費させ低減させるのセある。

（第２の発明）同上の問題点を解決するための手段として、この発明に
係る建物の制振装置は、やはり図面の第１図〜第４図に
好適な実施例を示したとおり、上記第１の発明の構成の
全部を主要部とした上で、多層構造に構成した。即ち、建物内に設置し建物の揺れに共振する別の振動系を構成
し建物の振動エネルギを吸収する制振装置において。

建物の床１上に所望重量の質量ブロック１を積層ゴム脚
２・・・により水平振動が自在に設置し、さらに該質量
ブロック１の上にもさらに質量ブロック１を積層ゴム脚
２・・・により水平振動が自在に設置し、以下同様にし
て所要数の質量ブロック１を積み重ねて重層構造とした
。

そして、最下位の質量ブロック１と建物の床１０との間
、及び各層の質量ブロック１．１の間に減衰装置３を設
置し、た、また、各質量ブロック１の外方であって建物
の床１０上に反力ボスト８を取付け、該反力ボスト８と
各質量ブロックｌとの間に周期微調整用のばね７を設置
して構成した。

なお、上記積層ゴム脚２としては、ゴムシートと鉄板を
互い違いに配置して貼り合せた互層構造のものが実施さ
れる。

また、上記減衰装置３としては、一定の平行隙間をあけ
て対峙せしめた水平運動板の一方を建物の床１０に、他
方は質量ブロック１に取付け、この水平運動板３ｂ、５
の隙間に粘性流体６を満たした構成のものかに実施され
る。

さらに、最上位の質量ブロック１′は、建物の天井梁１
１との間に減衰装置３を有する構成でも実施される。

作　　　　用この第２の発明も、上述した第１の発明と同一の作用を
奏するほか２特に多層構造としたので。

積層ゴム脚２・・・の構造上周期の長いものを作りにく
い欠点が、層数を増やすことによって改善され周期の制
約が解かれて長い周期の建物にも適用可能である。

また、質量ブロック１が２層であると、水工のＸ、Ｙ各
方向に２自由度で全体では４自由度（層数次第では多自
由度）の振動系を構成したことになる、よって、この４
自由度の振動周期特性を建物のＸ、Ｙ各方向の１次周期
、２法用期に合致させることにより、一般に建物の振動
勢力として大きい１次、２次の振動振幅をかなり低減で
き、制振効果が大きいのである。

実　　施　例次に、図面に示した実施例を説明する。

第１図と第２図に示した制振装置は、いわゆるパッシブ
ダンパー型のもので、原理的に激しく揺れるほど建物の
振動エネルギを多く吸収し制振効果があがるので、通常
は第３図のように建物Ａにおいて最も揺れ幅が大きい最
上階に設置し同建物Ａの揺れに共振する別の振動系を構
成するものとして使用される。

即ち、建物の床１０上の４ｆｌ所に円柱形状の積層ゴム
脚２・・・を固定して立て、これらにより所望ｆｆ！量
の質量ブロックｌが水平振動が自在に水平に質量ブロッ
ク１は、建物Ａの卓越する振動周期に関する有効質量の
数％以下の質量を有するものとし、その材質は例えばコ
ンクリート製あるいは鋼製容器の中に重量物を詰めた構
成とされている０図示例の質量ブロック１は平面が正方
形状のものとし、その四隅位置が各１木ずつの積層ゴム
脚２・・・で支持されている（第２図）。

積層ゴム脚２は、上部支持板２ａ及び下部支持板２ｂと
、その間に複数のゴム弾性板及び金属板を交互に鉛直方
向に積層して貼り合せ（通常は加ｆＥ接着）一体化した
部分とで構成されている。上部支持板２ａを質量ブロー
２り１の下面にボルトその他の手段で固着し、下部支持
板２ｂは建物Ａの床１０にやはりボルトその他の手段で
固着した構成とされている。ゴム弾性板と金属板を交互
に積層した構成なので、質量ブロック１を安全に支持し
、かつ水平方向に所定の剛性と変形性能を発揮するもの
となっている。よって、その設計如何により、建物の基
本的な振動周期特性に合致する特性が容易に得られる。

なお、図示例の積層ゴム脚２の水平断面は円形であるが
、この限りではなく、四角形あるいは多角形等とするこ
とが可使である。

図中３は上記質量ブロックｌと建物の床Ａとの間に設置
された粘性流体利用の減衰装置である。

質量ブロック１の下面に支持棒３ａを垂直下向きに固定
し、その下端に水平運動板の一つである円板形状の可動
抵抗板５が水平に取付けられている。他方、建物Ａの床
１０上には前記可動抵抗板５と同心円状配置で浅型の容
器３ｂを固定し、該容器３ｂ内に例えばシリコン油、あ
るいはポリイソブチレン、ポリプロピレン、ポリブテン
などの高分子粘性体、又はアスファルトの如き粘性流体
６が収容されている。前記可動抵抗板５と、これに対峙
する容器３ｂの底との間に数１程度の水平方向に平行な
隙間を確保し、同隙間を前記粘性流体６で充満せしめて
いる。つまり、容器３ｂの底がもう一つの水平運動板と
されているのである。

質量ブロック１が水平振動すると、これに伴って可動抵
抗板５が水平圧動をし、容器３ｂの底との間に相苅変位
を生ずるので、ひいては粘性流体６に粘性せん断抵抗力
を生ぜしめ振動エネルギを吸収、減衰するのである。

なお、可動抵抗板５の下面に、容器３ｂの底と当接し滑
動するすべり材を取付けて前記間隙の大きさを一定に保
持すること、及びａ層ゴム脚２の沈下変形を吸収するス
ライド部を支持ＪＰ！５３ａに設けることにより、前記
粘性流体６の粘性せん断抵抗力を常に一定の大きさに保
持する構成にすると、−層好都合である。

次に、前記質量ブロック１の外方の直角４方向の位置で
あって建物Ａの床１０上に反力ボスト８を固定して立設
し、該反力ボスト８とｌニブロック１のばね受はアング
ル９との間に振動周期微調整用のコイルばね７が取付け
られている。該コイルばね７のバネ定数が大きいと質量
ブロック１の振動周期が短かくなり、逆に小さいと長く
なる。

つまり、コイルばね７のバネ定数の選択と交換により、
振動周期の微調整ができるのである。あるいは水平Ｘ、
Ｙ２方向の振動周期の違いも容易に微調整可能である。

ところで、第１図の制振装置の場合、前記質量ブロック
１の上にも積層ゴム脚２・・・を取付け、これにより第
２の質量ブロック１′を水平振動が自在に水平に支持せ
しめた２段の積層構造に構成されている。そして、第１
段目と第２段目の質量ブロック１．１′間に減衰装′１
１３を設置し１反カボスト８とｆｉｆｆｉブロック１′
のばね受はアングル９との間には周期機ｒＡ整用のコイ
ルばね７が取付けられている。いわば同じ構成のくり返
しによる積み上げで重量構造に構成されている。したが
って、必要なら建物Ａの階高の許す限りの多層構造に構
成することができる。

しかして、上記のように２段の積層構造とした場合、水
平のＸ、Ｙ各方向へ２自由度となり１合計４自由度の振
動系を構成したことになる。したがって、質量ブロック
１．１′の１ａｆｆｉ、及び積層ゴム脚２の剛性と変形
性能、並びにコイルばね７の強さの３特性の組合せを適
正設計することにより、前記４自由度の振動周期特性を
建物Ａの水平Ｘ、Ｙ各方向の１次周期、２次周期とほぼ
合致させることが可能である。かくすると、一般に建物
Ａの振動勢力として大きい１次、２次の振動振幅をかな
り低減できることになり、制振効果に優れるのである。

もっとも、具体的な振動振幅低減量は、減衰装置３の能
力によって決まる。

第２の実施例第４図に示した制振装置は、上位の質量ブロック１′と
上階の梁１１との間に減衰装置３が設置された構成を特
徴とする。減衰装置３の個数が増えた分だけ、振動振幅
を低減する癒力が大きいものとなる。

図中４は上階の梁１１と減衰装置３とのつなぎを容易に
なさしめる高さ：１ｇ１ｍ部材である。

本発明が奏する効果以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この発
明に係る建物の制振装置は、全体の構成が線型的で動き
がスムーズであるから、建物Ａの揺れに敏感に反応して
作動し制振効果に優れる。

また、構造が簡単なので施工及びメンテナンスが容易で
あり、安価である。

次に、この発明の制振装置の場合、コイルばね７の強さ
調整により振動周期の微調整が容易にでき、現場合せが
楽にできるので、出来上った建物Ａの実際の固有振動周
期に合致する特性を確保することが容易であり、固有周
期に対する優れた制振効果を発揮させられる。

しかも、多層構造に構成された制振装置は、層数に比例
して多自由度の振動系を構成するので。

建物Ａの複数の優勢な固有振動周期をねらい打ちして制
振効果を上げることが可１ｍである。

また、重層構造の制振装置は、小形の積層ゴム脚２の短
所を補償して変形量が大きいものとすることができ、周
期の長い大形構造物にも適用可能なものとなるので、適
用範囲が広い。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図はこの発明の制振ｖｃ置の第１実施例を
示した正面図と■−■矢視断面図、第３図は建物へ適用
した場合の立面図、第４図は第２実施例の正面図、第５
図と第６図は従来の制振装置を示した斜視図である。第１図１０ふ第２図第３図第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】【１】建物内に設置し建物の揺れに共振する別の振動系
を構成し建物の振動エネルギを吸収する制振装置におい
て、建物の床（１０）上に所望重量の質量ブロック（１）を
積層ゴム脚（２）・・・により水平振動が自在に設置し
、該質量ブロック（１）と建物の床（１０）との間に減
衰装置（３）が設置されており、質量ブロック（１）の
外方位置であって建物の床（１０）上に反力ボスト（８
）を取付け、該反力ボスト（８）と質量ブロック（１）
との間に周期微調整用のばね（７）が設置されているこ
とを特徴とする建物の制振装置。【２】建物内に設置し建物の揺れに共振する別の振動系
を構成し建物の振動エネルギを吸収する制振装置におい
て、建物の床（１０）上に所望重量の質量ブロック（１）を
積層ゴム脚（２）・・・により水平振動が自在に設置し
、該質量ブロック（１）の上にも質量ブロック（１）を
積層ゴム脚（２）・・・により水平振動が自在に設置し
、以下同様にして所要数の質量ブロック（１）を積み重
ねた重量構造となし、最下位の質量ブロック（１）と建
物の床（１０）との間及び各層の質量ブロック（１）（
１）の間に減衰装置（３）が設置されており、各質量ブ
ロック（１）の外方位置であって建物の床（１０）上に
反力ボスト（８）を取付け、該反力ボスト（８）と各質
量ブロック（１）との間に周期微調整用のばね（７）が
設置されていることを特徴とする建物の制振装置。【３】特許請求の範囲第２項に記載した積層ゴム脚（２
）は、ゴムシートと鉄板を互い違いに配置し貼り合せた
互層構造であることを特徴とする建物の制振装置。【４】特許請求の範囲第２項に記載した減衰装置（３）
は、一定の平行隙間をあけて対峙せしめた水平運動板の
一方（３ｂ）を建物の床（１０）に、他方（５）は質量
ブロック（１）に取付けると共に、この水平運動板（３
ｂ）（５）の隙間に粘性流体（６）を満たした構成であ
ることを特徴とする建物の制制振装置。【５】特許請求の範囲第２項に記載した最上位の質量ブ
ロック（１）は、建物の天井梁（１１）との間に減衰装
置（３）を有していることを特徴とする建物の制振装置
。