特許 6521751 制振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6521751

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】制振装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20190520BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20190520BHJP

【ＦＩ】

   F16F15/02 C

   E04H9/02 341A

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-115447(P2015-115447)

(22)【出願日】2015年6月8日

(65)【公開番号】特開2017-2952(P2017-2952A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2018年3月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091904

【弁理士】

【氏名又は名称】成瀬 重雄

(72)【発明者】

【氏名】欄木 龍大

(72)【発明者】

【氏名】長島 一郎

(72)【発明者】

【氏名】木村 雄一

(72)【発明者】

【氏名】青野 英志

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０７５１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０５８７１０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

枠体と、
第１の錘を有し、かつ、建物の水平方向の揺れを減衰させるための第１のＴＭＤと、
前記第１の錘における上面に設置され、かつ、前記第１の錘における上下固有振動数に同調して当該第１の錘における上下振動を減衰させる第２のＴＭＤとを備え、
前記第２のＴＭＤは、第２の錘と、当該第２の錘を支持するバネ部材と、前記第２の錘における上下振動のエネルギーを吸収する吸収装置とを有する制震装置であって、
前記枠体に取り付けられ、かつ、前記第１の錘を吊持して振り子にする吊持部材をさらに備え、
前記第２の錘は、
収納部に収納され、かつ、水平方向において前記収納部の内壁との間にガイドローラを挟持することで、
水平方向への移動が拘束されて上下方向にのみ変位自在であることを特徴とする制震装置。

【請求項2】

第１のＴＭＤが備える第１の錘の外周部に、上下方向および水平１方向に作動し、上記第１のＴＭＤの上下固有振動数に同調して上記錘の上下振動を低減させるとともに、上記第１のＴＭＤのねじれ固有振動数に同調して上記第１のＴＭＤのねじれ振動を低減させる第２のＴＭＤを設置したことを特徴とする制振装置。

【請求項3】

前記第１の錘に凹部を形成し、当該凹部内に上記第２のＴＭＤを配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の制振装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チューンド・マス・ダンパ（ＴＭＤ）を利用した制振装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

先の東日本大震災の発生を受けて、南海トラフ沿いの海溝型巨大地震の想定震源域が見直され、大振幅で繰り返し回数の多い長周期・長時間の地震動の発生が危惧されている。そして、固有周期の長い超高層ビルは、長周期地震動によって建物が共振して応答が大きくなるという特徴があるため、設計当初に想定していなかった長周期・長時間地震動によって、構造物の被害や内部設備の損傷などが生じるおそれがある。

【0003】

このような長周期・長時間地震動に対する超高層建物の振動制御技術としては、建物の構造体内に鋼材ダンパーやオイルダンパーなどのエネルギー吸収装置を設置して応答を低減させる方法が一般的である。

【0004】

しかしながら、上記従来の振動制御技術にあっては、鋼材ダンパーやオイルダンパー等に生じる変位や速度が小さく、個々のダンパーではエネルギーを充分に吸収することができないために、期待される制振効果を得るためには多くのダンパーを設置する必要があり、建築計画上の制約になっていた。

【0005】

また、既存の超高層建物を制震補強する場合にも、上記ダンパーの設置工事のために、建物の利用者が一時退避する必要があり、経済的な損失も高かった。

【0006】

この課題を解決するために、従来、強風等に起因する建物の微小振動に対する制振技術として用いられてきた風揺用ＴＭＤ（チューンド・マス・ダンパー）を大型化・大ストローク化して、地震の大振幅の揺れの制御にまで適用範囲を広げた各種の地震用ＴＭＤが開発されている（例えば、特許文献１）。

【0007】

上記地震用ＴＭＤによれば、設置場所が建物の屋上あるいは最上層階になるために、建物の計画自由度を高めることが可能になるとともに、既存の超高層建物を制振補強する際にも、当該建物を使用したままで工事を行うことができるという利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１１−２７１３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、従来の地震用ＴＭＤは、図８（ａ）に示すように、大きな錘５０をワイヤーや鋼棒５１で懸垂した振り子型の装置が一般的である。このような地震用ＴＭＤによれば、錘５０の吊り長さを調整してＴＭＤの周期を建物５２の水平方向の固有周期に同調させることにより、ＴＭＤを共振させて建物の振動エネルギーを効率的にＴＭＤに集め、当該ＴＭＤに設置したオイルダンパーなどのエネルギー吸収装置５３で吸収して上記建物５２の揺れを抑制するものである。

【0010】

また、上記地震用ＴＭＤにおいては、上下地震動によって、錘５０が上下方向に振動して浮き上がりを生じ、これによりＴＭＤの性能劣化や破損が生じることを防止するために、建物５２とＴＭＤの錘５０とを上下方向にオイルダンパー５４で接続することにより、上記錘５０の上下方向の振動を低減させている。

【0011】

しかしながら、上記地震用ＴＭＤにあっては、地震時に錘５０が水平方向に大きく揺動するために、上下方向のオイルダンパー５４として、錘５０の動きに追従可能な大きなストロークのものを用いる必要がある。

【0012】

また、錘５０が揺動する際に、図８（ｂ）に示すように、錘が原点から離れるに連れて上下方向のオイルダンパー５４が水平方向に傾斜し、この結果オイルダンパー５４の減衰力における上下方向の成分が低下してしまうという問題点もあった。加えて、建物５２と錘５０との間に、上下方向のオイルダンパー５４を設置するための大きなスペースを確保する必要があるという問題点もあった。

【0013】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、建物の水平方向の制振を行うＴＭＤに対して、コンパクトなスペースで効果的に上下振動の発生を抑制することができ、よって制振効果を高めることが可能になる制振装置を提供することを課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明に係る制振装置は、枠体と、第１の錘を有し、かつ、建物の水平方向の揺れを減衰させるための第１のＴＭＤと、前記第１の錘における上面に設置され、かつ、前記第１の錘における上下固有振動数に同調して当該第１の錘における上下振動を減衰させる第２のＴＭＤとを備え、前記第２のＴＭＤは、第２の錘と、当該第２の錘を支持するバネ部材と、前記第２の錘における上下振動のエネルギーを吸収する吸収装置とを有する制震装置であって、前記枠体に取り付けられ、かつ、前記第１の錘を吊持して振り子にする吊持部材をさらに備え、前記第２の錘は、収納部に収納され、かつ、水平方向において前記収納部の内壁との間にガイドローラを挟持することで、水平方向への移動が拘束されて上下方向にのみ変位自在であることを特徴とするものである。

【0015】

また、請求項２に記載の本発明に係る制振装置は、第１のＴＭＤが備える第１の錘の外周部に、上下方向および水平１方向に作動し、上記第１のＴＭＤの上下固有振動数に同調して上記錘の上下振動を低減させるとともに、上記第１のＴＭＤのねじれ固有振動数に同調して上記第１のＴＭＤのねじれ振動を低減させる第２のＴＭＤを設置したことを特徴とするものである。

【0016】

さらに、請求項３に記載の本発明に係る制振装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記第１の錘に凹部を形成し、当該凹部内に上記第２のＴＭＤを配置したことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0017】

請求項１〜３のいずれかに記載の制振装置によれば、建物の水平方向の制振を行う第１のＴＭＤの錘に設けた第２のＴＭＤを上記錘の上下振動に同調させることにより、上記第２のＴＭＤによる付加減衰効果によって、上下地震動により上記錘に生じる上下振動を低減させることができる。

【0018】

請求項１に記載の発明においては、上記第１のＴＭＤの錘に第２のＴＭＤが上下方向にのみ作動するように設置されているために、第２のＴＭＤを第１のＴＭＤの錘と水平方向に一体化させることにより、当該第２のＴＭＤを第１のＴＭＤの錘の一部として利用することができ、よって第１のＴＭＤの制振効果を高めることができる。

【0019】

これに加えて、請求項２に記載の発明によれば、第２のＴＭＤを上記錘の外周部において水平１方向にも作動するように設置し、かつ上記第１のＴＭＤのねじれ固有振動数に同調するように設けているために、第２のＴＭＤによって、上述した第１のＴＭＤの錘に生じる上下振動のみならず、当該第１のＴＭＤに生じるねじれ振動も低減させることが可能になる。

【0020】

さらに、請求項３に記載の発明によれば、第１のＴＭＤの錘に凹部を形成し、この凹部内に上記第２のＴＭＤを配置しているために、第２のＴＭＤの設置スペースを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の第１の実施形態の概略構成を示す正面図である。

【図2】図１の錘部分の拡大図である。

【図3】第１の実施形態の変形例を示す錘部分の拡大図である。

【図4】本発明の第２の実施形態を示す錘部分の平面図である。

【図5】図４のＡ−Ａ線視断面図である。

【図6】第３の実施形態を示す錘部分の平面図である。

【図7】図６のＢ−Ｂ線視断面図である。

【図8】従来のＴＭＤを示すもので、（ａ）は平常時の状態を示す正面図、（ｂ）は地震時の状態を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施形態を示すもので、この制振装置は、水平用ＴＭＤ（第１のＴＭＤ）１と上下用ＴＭＤ（第２のＴＭＤ）１０とから概略構成されたものである。

【0023】

水平用ＴＭＤ１は、建物Ｂの屋上部に設置されて地震時における建物Ｂの水平方向の揺れを低減するためのもので、枠体１ａに錘２がワイヤーや鋼棒３を介して懸垂された振り子型のものである。そして、水平用ＴＭＤ１の錘２と枠体１ａとの間には、錘２の揺動エネルギーを吸収するためのオイルダンパー４が配置されている。そして、この水平用ＴＭＤ１の錘２の上面に、上下用ＴＭＤ１０が設置されている。

【0024】

この上下用ＴＭＤ１０は、水平用ＴＭＤ１の上下固有振動数に同調する質量の錘５がバネ部材６によって錘２上に支持されたもので、錘５と水平用ＴＭＤ１の錘２の上面との間には、錘５の上下動のエネルギーを吸収するためのダンパー等の吸収装置７が設けられている。

【0025】

ここで、上下用ＴＭＤ１０の錘５は、例えば図２に示すように、角筒状の収納部８内に収納されており、当該収納部８との間にガイドローラ８ａが介装されることにより、水平方向へ拘束されるとともに上下方向にのみ変位自在に設けられている。

【0026】

上記構成からなる制振装置によれば、建物Ｂの水平方向の制振を行う水平用ＴＭＤ１の錘２の上面に上下用ＴＭＤ１０を設置し、この上下用ＴＭＤ１０を水平用ＴＭＤ１の錘２の上下振動に同調させることにより、上下用ＴＭＤ１０による付加減衰効果によって、上下地震動により水平用ＴＭＤ１の錘２に生じる上下振動を低減させることができる。

【0027】

しかも、上下用ＴＭＤ１０の錘５は、収納部８およびガイドローラ８ａによって水平方向に拘束されるとともに上下方向にのみ作動するように設置されている結果、上下用ＴＭＤ１０の錘５が水平用ＴＭＤ１の錘２と水平方向に一体化されているために、水平用ＴＭＤ１の錘２の一部として利用することができ、よって水平用ＴＭＤ１の制振効果を高めることができる。

【0028】

また、図３は、上記第１の実施形態の変形例を示すものである。
この制振装置においては、水平用ＴＭＤ１の錘２の上面に穴部（凹部）９が形成されており、この穴部９内に上記上下用ＴＭＤ１０が収納されている。そして、上下用ＴＭＤ１０の錘５と穴部９内壁９ａとの間にガイドローラ８ａが介装されることにより、上記錘５は水平方向の移動が拘束され、上下方向にのみ移動自在に設けられている。

【0029】

上記構成からなる制振装置によっても、第１の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができるとともに、さらにこの制振装置によれば、水平用ＴＭＤ１の錘２に穴部９を形成し、この穴部９内に上下用ＴＭＤ１０を収納しているために、上下用ＴＭＤ１０の設置用のスペースを低減させることができる。

【0030】

（第２の実施形態）
図４および図５は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１および図２に示した第１の実施形態と同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図４および図５に示すように、この制振装置においては、水平用ＴＭＤ１の錘２が４本のワイヤーまたは鋼棒３によって吊持されているとともに、その４つの鉛直外周面２ａに、それぞれ水平方向に突出する取付台１１が設けられ、各々の取付台１１上に上下用ＴＭＤ１０を収納した有底角筒状の収納部８が配置されている。

【0031】

ここで、各々の上下用ＴＭＤ１０は、上述したように錘５がバネ部材６によって上下方向に変位自在に設けられるとともに、錘２の鉛直外周面２ａと収納部８との間および収納部８の底面と取付台１１との間に介装されたリニアガイド１２によって、水平方向の１方向に移動自在に設けられている。具体的には、図５において錘２の図中上下に位置する上下用ＴＭＤ１０はＸ方向に、錘２の図中左右に位置する上下用ＴＭＤ１０はＹ方向に移動自在に設けられている。

【0032】

そして、これら上下用ＴＭＤ１０は、水平用ＴＭＤ１のねじれ固有振動数に同調する質量に形成されている。

【0033】

上記構成からなる制振装置によれば、第１の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができる。加えて、この制振装置においては、上下用ＴＭＤ１０を水平用ＴＭＤ１の錘２の鉛直外周面２ａに沿って水平１方向にも作動するように設置するとともに、水平用ＴＭＤ１のねじれ固有振動数に同調するように設けているために、上下用ＴＭＤ１０によって、上述した水平用ＴＭＤ１の錘２に生じる上下振動のみならずねじれ振動も低減させることが可能になる。

【0034】

（第３の実施形態）
また、図６および図７は、上記第３の実施形態を示すもので、この制振装置においては、水平用ＴＭＤ１の錘２の４つの鉛直外周面２ａの中央部に、それぞれ上面および当該鉛直外周面２ａに開口する凹部１３が形成されている。そして、この凹部１３の底面１３ａ上に、上下用ＴＭＤ１０が収納されている。

【0035】

これら上下用ＴＭＤ１０も、収納部８と凹部１３の底面１３ａとの間に介装されたリニアガイド１２によって、水平方向の１方向に移動自在に設けられている。

【0036】

したがって、この実施形態に示した制振装置によっても、第２の実施形態に示したものと同様の作用効果を得ることができるとともに、さらに水平用ＴＭＤ１の錘２の外周部に凹部１３を形成し、この凹部１３９内に上下用ＴＭＤ１０を収納しているために、上下用ＴＭＤ１０の設置用のスペースを低減させることができるという効果が得られる。

【符号の説明】

【0037】

１ 水平用ＴＭＤ（第１のＴＭＤ）
２、５ 錘
８ａ ガイドローラ
９ 穴部（凹部）
１０ 上下用ＴＭＤ（第２のＴＭＤ）
１２ リニアガイド
１３ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】