特許 6573105 ＴＭＤ機構

(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】6573105

(24)【登録日】2019年8月23日

(45)【発行日】2019年9月11日

(54)【発明の名称】ＴＭＤ機構

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20190902BHJP

   F16F 15/04 20060101ALI20190902BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20190902BHJP

【ＦＩ】

   F16F15/02 C

   F16F15/04 P

   E04H9/02 341C

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-142011(P2015-142011)

(22)【出願日】2015年7月16日

(65)【公開番号】特開2017-25943(P2017-25943A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】磯田 和彦

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２４２４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５７５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０６８２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４１０２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｆ １５／０２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｆ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

構造物の振動を低減するためのＴＭＤ機構において、
前記構造物の上方に設けられた錘体と、
前記構造物と前記錘体との間に設けられた中間構造体と、
前記中間構造体と前記構造物との間に設けられて第１免震層を形成する複数の第１免震支承と、
前記中間構造体と前記錘体との間に設けられて第２免震層を形成する複数の第２免震支承と、
前記錘体の振動を減衰させる減衰部と、を有し、
前記複数の第１免震支承は、それぞれの中心軸線方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を規制するとともに前記中心軸線方向と直交する方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を許容し、
前記複数の第２免震支承は、それぞれの中心軸線方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を規制するとともに前記中心軸線方向と直交する方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を許容し、
一の水平方向を中心軸線方向とする仮想円弧面を第１仮想円弧面とし、前記一の水平方向に直交する仮想鉛直面を第１仮想鉛直面とし、該第１仮想鉛直面内において前記第１仮想円弧面の中心軸線と直交する仮想鉛直線を第１仮想鉛直線とすると、前記複数の第１免震支承は、前記第１仮想円弧面に沿って配置されるとともに、それぞれの中心軸線が前記第１仮想鉛直面内に配置されて前記第１仮想鉛直線と前記第１仮想円弧面との交点を通るような向きに配置され、
前記一の水平方向を中心軸線方向とし前記第１仮想円弧面の上側に配置された仮想円弧面を第２仮想円弧面とし、前記一の水平方向に直交する仮想鉛直面を第２仮想鉛直面とし、該第２仮想鉛直面内において前記第２仮想円弧面の中心軸線と直交する仮想鉛直線を第２仮想鉛直線とすると、前記複数の第２免震支承は、前記第２仮想円弧面に沿って配置されるとともに、それぞれの中心軸線が前記第２仮想鉛直面内に配置されて前記第２仮想鉛直線と前記第２仮想円弧面との交点を通るような向きに配置され、
前記第１仮想円弧面と前記第２仮想円弧面とは半径の値が等しく、
前記第１仮想円弧面および前記第２仮想円弧面は、一方が鉛直方向上側に突出し、他方が鉛直方向下側に突出していることを特徴とするＴＭＤ機構。

【請求項2】

前記錘体の軌道上に前記構造物に支持された緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＴＭＤ機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、構造物の振動を低減するためのＴＭＤ（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ）機構に関する。

【背景技術】

【0002】

構造物（建物）の頂部（上部）に設置する制振装置として、ＴＭＤ機構（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ：動吸振機構）が知られている（例えば、特許文献１参照）。これは、構造物に「ばねと減衰を介して錘を支持する装置」を設置して、ばねおよび錘による振動数を構造物の固有振動数に同調させることで、この振動数近くでの振動エネルギーをこの装置が大きく揺れることで吸収して、構造物の揺れを低減するものである。
このＴＭＤ機構は、定常振動に対する揺れの低減効果が大きいことから、従来から風揺れ対策や交通振動対策に使われてきたが、近年では超高層建物の長周期地震動対策としても適用されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−１４１０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

構造物は、Ｘ方向（一の水平方向）の固有振動数とＹ方向（一の水平方向に直交する他の水平方向）の固有振動数とが異なる場合が多い。このような構造物にＴＭＤ機構を同調させるためには、ＴＭＤ機構のＸ方向の固有振動数とＹ方向の固有振動数とを変える必要があり、ばね定数をＸ方向とＹ方向とで異なるように設定する必要がある。しかしながら、ＴＭＤ機構のばねは一般的に積層ゴムや吊り材を用いているため、方向によってばね定数を変えることは装置を複雑化させてしまうことから難しいという問題があった。

【0005】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、固有振動数がＸ方向とＹ方向とで異なる構造物に対して、同調させることができるＴＭＤ機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明に係るＴＭＤ機構は、構造物の振動を低減するためのＴＭＤ機構において、前記構造物の上方に設けられた錘体と、前記構造物と前記錘体との間に設けられた中間構造体と、前記中間構造体と前記構造物との間に設けられて第１免震層を形成する複数の第１免震支承と、前記中間構造体と前記錘体との間に設けられて第２免震層を形成する複数の第２免震支承と、前記錘体の振動を減衰させる減衰部と、を有し、前記複数の第１免震支承は、それぞれの中心軸線方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を規制するとともに前記中心軸線方向と直交する方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を許容し、前記複数の第２免震支承は、それぞれの中心軸線方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を規制するとともに前記中心軸線方向と直交する方向の前記中間構造体と前記構造物との相対変位を許容し、一の水平方向を中心軸線方向とする仮想円弧面を第１仮想円弧面とし、前記一の水平方向に直交する仮想鉛直面を第１仮想鉛直面とし、該第１仮想鉛直面内において前記第１仮想円弧面の中心軸線と直交する仮想鉛直線を第１仮想鉛直線とすると、前記複数の第１免震支承は、前記第１仮想円弧面に沿って配置されるとともに、それぞれの中心軸線が前記第１仮想鉛直面内に配置されて前記第１仮想鉛直線と前記第１仮想円弧面との交点を通るような向きに配置され、前記一の水平方向を中心軸線方向とし前記第１仮想円弧面の上側に配置された仮想円弧面を第２仮想円弧面とし、前記一の水平方向に直交する仮想鉛直面を第２仮想鉛直面とし、該第２仮想鉛直面内において前記第２仮想円弧面の中心軸線と直交する仮想鉛直線を第２仮想鉛直線とすると、前記複数の第２免震支承は、前記第２仮想円弧面に沿って配置されるとともに、それぞれの中心軸線が前記第２仮想鉛直面内に配置されて前記第２仮想鉛直線と前記第２仮想円弧面との交点を通るような向きに配置され、前記第１仮想円弧面と前記第２仮想円弧面とは半径の値が等しく、前記第１仮想円弧面および前記第２仮想円弧面は、一方が鉛直方向上側に突出し、他方が鉛直方向下側に突出していることを特徴とする。

【0007】

本発明では、複数の第１免震支承は、一の水平方向を中心軸線方向とする第１仮想円弧面に沿って配置されることにより、一の水平方向に直交する第２水平方向（Ｘ方向）に対して傾斜配置され、一の水平方向（Ｙ方向）に対しては傾斜せずに配置される。このため、第１免震支承のばね定数をＸ方向とＹ方向とで異なる値とすることができる。
また、複数の第２免震支承は、Ｙ方向を中心軸線方向とする第２仮想円弧面に沿って配置されることにより、Ｘ方向に対して傾斜配置され、Ｙ方向に対しては傾斜せずに配置される。このため、第２免震支承のばね定数をＸ方向とＹ方向とで異なる値とすることができる。
そして、ＴＭＤ機構は、第１免震支承および第２免震支承のばね定数それぞれをＸ方向とＹ方向とで異なる値に設定できることにより、固有振動数がＸ方向とＹ方向とで異なる構造物に対しても、Ｘ方向の振動およびＹ方向の振動の両方に同調させることができる。

【0008】

また、第１免震層および第２免震層の２つの免震層が上下２段に配置されているため、免震層が１段のみの場合と比べて、これらの免震層を形成する複数の第１免震支承および第２免震支承のそれぞれ１つあたりの変形量を半減することができるとともに、免震層が１段のみの場合よりも構造物の長周期化を図ることができる。
また、第１仮想円弧面および第２仮想円弧面は、一方が鉛直方向上側に突出し、他方が鉛直方向下側に突出していることにより、第１仮想円弧面および第２仮想円弧面の半径と第１免震支承および第２免震支承の水平剛性とを所定の値に設定することで、錘体を鉛直軸線回りに回転させずに略並進運動させることができる。

【0009】

また、複数の第１免震支承は、第１仮想円弧面に沿って配置されるとともに、それぞれの中心軸線が第１仮想鉛直面内に配置されて第１仮想鉛直線と第１仮想円弧面との交点を通るような向きに配置され、複数の第２免震支承は、第２仮想円弧面に沿って配置されるとともに、それぞれの中心軸線が第２仮想鉛直面内に配置されて第２仮想鉛直線と第２仮想円弧面との交点を通るような向きに配置されている。これにより、第１免震層および第２免震層に一の水平方向に延びる軸線回りの回転が生じた場合でも、すべての第１免震支承の鉛直変位が同一の値となるとともに、すべての第２免震支承の鉛直変位が同一の値となる。このため、ＴＭＤ機構を支承反力が変動しない構成とすることができる。

【0010】

また、アスペクト比（構造物の幅に対する高さの比）の大きい構造物の場合、ロッキングによる曲げ変形が大きくなる。このため、構造物の頂部の床が回転してＴＭＤ機構の構造物への固定されている部分も回転することになる。
本発明では、構造物の曲げが卓越する方向を第１免震支承および第２免震支承が傾斜配置される方向（Ｘ方向）とすることにより、構造物のロッキングに対しても、第１免震層および第２免震層により錘体が一の水平方向に延びる軸線回りに回動することができる。このため、錘体が傾斜して横力によって大きく変位することを防止できる。

【0011】

また、本発明に係るＴＭＤ機構では、前記錘体の軌道上に前記構造物に支持された緩衝材が設けられていることが好ましい。
このような構成とすることにより、想定外の過大な地震力によって錘体が想定外に移動しようとした場合に、緩衝体が錘体と緩衝し、錘体の移動量を規制することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、固有振動数がＸ方向とＹ方向とで異なる構造物に対して、同調させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態によるＴＭＤ機構の一例を示す図である。

【図2】図１の分解斜視図である。

【図3】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図4】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図5】本発明の実施形態によるＴＭＤ機構をモデル化した図である。

【図6】本発明の実施形態によるＴＭＤ機構の挙動を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態によるＴＭＤ機構について、図１乃至図６に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態によるＴＭＤ機構１は高層建物（構造物）１１の頂部の床に設けられている。
ＴＭＤ機構１は、高層建物１１の頂部の床に固定された固定部２と、固定部２の上側に設けられた錘体３と、固定部２と錘体３との間に設けられた中間構造体４と、中間構造体４と固定部２との間に設けられた複数の第１免震支承５，５…と、中間構造体４と錘体３との間に設けられた複数の第２免震支承６，６…と、錘体３の振動を減衰させる減衰部７と、を有している。
複数の第１免震支承５，５…は、中間構造体４と固定部２との間に第１免震層５０を形成していて、複数の第２免震支承６，６…は、中間構造体４と錘体３との間に第２免震層６０を形成している。

【0015】

図１および図２に示すように、固定部２は、高さ寸法が所定の値に設定された部材で、平面視形状が矩形状に形成されている。固定部２の上面２１は、鉛直方向上側に突出する円弧面に形成され、複数の第１免震支承５，５…が接続されている。固定部２の下面２２は、平坦面に形成され、高層建物１１（図１参照）の頂部の床に当接している。固定部２の上面２１の円弧面の軸線は水平方向に延在している。この軸線に直交する水平方向（図１の左右の方向）をＸ方向とし、軸線の延在方向（図１の紙面に直交する方向、一の水平方向）をＹ方向とする。

【0016】

錘体３は、高さ寸法が所定の値に設定された部材で、平面視形状が固定部２よりも大きい矩形状に形成されている。錘体３の下面３１は、鉛直方向下側に突出する円弧面に形成され、第２免震支承６，６…が接続されている。錘体３の下面３１の円弧面の軸線はＹ方向に延在している。
錘体３の下面３１の円弧面の半径寸法と、固定部２の上面２１の円弧面の半径寸法とは、略同じ半径寸法に設定されている。

【0017】

中間構造体４は、高さ寸法が所定の値に設定された部材で、平面視形状が固定部２と略同じ矩形状に形成されている。中間構造体４の下面４１は、鉛直方向上側に窪んだ（突出する）円弧面に形成され、複数の第１免震支承５，５…が接続されている。中間構造体４の下面４１の円弧面の軸線はＹ方向に延在している。
中間構造体４の上面４２は、鉛直方向下側に窪んだ（突出する）円弧面に形成され、複数の第２免震支承６，６…が接続されている。中間構造体４の上面４２の円弧面の軸線はＹ方向に延在している。

【0018】

中間構造体４の下面４１の円弧面の半径寸法と、上面４２の円弧面の半径寸法とは、略同じ半径寸法Ｒに設定されている。この半径寸法Ｒは、錘体３の下面３１の円弧面および固定部２の上面２１の円弧面の半径寸法よりも大きい値に設定されている。中間構造体４の下面４１の円弧面を第１円弧面（第１仮想円弧面）１２とし、上面４２の円弧面を第２円弧面（第２仮想円弧面）１３とする。
中間構造体４の下面４１の円弧面の軸線、中間構造体４の上面４２の円弧面の軸線、固定部２の上面２１の円弧面の軸線、および錘体３の下面３１の円弧面の軸線は、すべて鉛直方向に重なる位置に配置されている。
中間構造体４は、固定部２と錘体３との間に配置されると、下面４１が固定部２の上面２１と鉛直方向に間隔をあけて平行に配置され、上面４２が錘体３の下面３１と鉛直方向に間隔をあけて平行に配置されている。

【0019】

複数の第１免震支承５，５…は、それぞれ中間構造体４の下面４１に接合される第１上部支承板５１，５１…と、固定部２の上面２１に接合される第１下部支承板５２，５２…と、第１上部支承板５１，５１…と第１下部支承板５２，５２…との間に介装される第１積層ゴム５３，５３…と、を有している。複数の第１免震支承５，５…は、それぞれ固定部２の上面２１および中間構造体４の下面４１に沿ってＸ方向およびＹ方向に間隔をあけて配列されている。
複数の第１免震支承５，５…は、それぞれの中心軸線方向（第１上部支承板５１と第１下部支承板５２とを結ぶ方向）の中間構造体４と固定部２との相対変位を規制し、それと直交する方向の中間構造体４と固定部２との相対変位を許容するように構成されている。

【0020】

図１に示すように、複数の第１免震支承５，５…は、それぞれの中心軸線がＹ方向に直交する第１仮想鉛直面内に配置されるとともに、この第１仮想鉛直面内において第１円弧面１２の中心軸線１２ａと直交する第１仮想鉛直線１４と、第１円弧面１２と重なる第１仮想円１５と、の交点Ｐ１（以下、第１交点とする）を通るような向きにそれぞれ配置されている。

【0021】

図１および図２に示すように、複数の第２免震支承６，６…は、錘体３の下面３１に接合される第２上部支承板６１，６１…と、中間構造体４の上面４２に接合される第２下部支承板６２，６２…と、第２上部支承板６１，６１…と第２下部支承板６２，６２…との間に介装される第２積層ゴム６３，６３…と、を有している。複数の第２免震支承６，６…は、それぞれ錘体３の下面３１および中間構造体４の上面４２に沿ってＸ方向およびＹ方向に間隔をあけて配列されている。
複数の第２免震支承６，６…は、それぞれ中心軸線方向（第２上部支承板６１と第２下部支承板６２とを結ぶ方向）の中間構造体４と錘体３との相対変位を規制し、それと直交する方向の中間構造体４と錘体３との相対変位を許容するように構成されている。

【0022】

複数の第２免震支承６，６…は、それぞれの中心軸線がＹ方向に直交する第２仮想鉛直面内に配置されるとともに第２仮想鉛直面内において第２円弧面１３の中心軸線１３ａと直交する第２仮想鉛直線１６と、第２円弧面１３と重なる第２仮想円１７と、の交点Ｐ２（以下、交点Ｐ２とする）をそれぞれ通るような向きに配置されている。
第１免震支承５の積層ゴム５３と第２免震支承６の第２積層ゴム６３とは、同じ仕様に設計されている。

【0023】

図１、図３および図４に示すように、減衰部７は錘体３に接続された一対の錘体接続部７１，７１と、高層建物１１（図１および図４参照）に接続された一対の建物接続部７２，７２と、錘体接続部７１と建物接続部７２との間に介装された４つのオイルダンパ７３，７３，７３…と、を有している。なお、図１では、中間構造体４の前側に配置されたオイルダンパ７３を省略している。
一対の錘体接続部７１，７１は、平面視における錘体３の一対の対角近傍からそれぞれ下方に突出している。一対の建物接続部７２，７２は、高層建物１１の上面の平面視における錘体３の他の一対の対角近傍と鉛直方向に重なる位置からそれぞれ上方に突出している。錘体接続部７１，７１の下端部は高層建物１１の上面とは離間し、建物接続部７２，７２の上端部は錘体３の下面と離間している。錘体接続部７１，７１の下端部近傍と、建物接続部７２，７２の上端部近傍とは水平方向に重なる位置に配置されている。

【0024】

オイルダンパ７３，７３，７３…は、それぞれ対象物の振動を減衰させる所定の減衰力を有する公知の構造のもので、シリンダおよびロッドの軸線方向が水平方向となるように配置されている。本実施形態では、２つのオイルダンパ７３，７３のシリンダおよびロッドの軸線方向がＸ方向となり、他の２つのオイルダンパ７３，７３のシリンダおよびロッドの軸線方向がＹ方向となる向きに配置されている。なお、オイルダンパ７３，７３…は、振動によって錘体３と高層建物１１とが水平方向に相対移動した際に、中間構造体４と接触しないように配置されている。

【0025】

オイルダンパ７３は、軸線方向の一方の端部が錘体接続部７１の下端部近傍に水平面内において相対的に回動可能に接続され、他方の端部が建物接続部７２の上端部近傍に水平面内において相対的に回動可能に接続されている。これにより、オイルダンパ７３が錘体３と高層建物１１との水平方向の変位に追従することができる。

【0026】

本実施形態では、錘体３の軌道上に高層建物１１に支持された緩衝材８が設けられている。緩衝材８は、想定外の過大な地震力によって高層建物１１に対して錘体３が想定外に移動した場合に、錘体３と緩衝することで錘体３の移動量を規制するように構成されている。緩衝材８は、想定外の過大な地震入力時に錘体３が大きく移動した際のフェールセーフ機構として設けられている。

【0027】

続いて、本実施形態によるＴＭＤ機構１の振動特性について説明する。
第１免震層５０および第２免震層６０の２つの免震層が上下２段に配置されていることによるＴＭＤ機構１の振動特性については、免震層を上下２段に傾斜配置した免震構造物の振動特性が記載された「磯田和彦・高橋▼てい▲一・和田章・彦根茂・堀富博・竹内徹 やじろべえ型免震構造の研究（その２：簡易モデルによる振動理論）、日本建築学会大会学術講演梗概集、２０００年９月」（文献１とする）を参照する。文献１では、具体的な振動モデルや固有振動数・固有モードの計算方法が提示されており、構造物頂部から吊り下げられた免震構造物の振動特性を定式化している。

【0028】

また、複数の第１免震支承５，５…は、それぞれ第１円弧面１２に配置されるとともに中心軸線が第１交点Ｐ１を通るような向きに配置され、複数の第２免震支承６，６…は、それぞれ第２円弧面１３に配置されるとともに中心軸線が第２交点Ｐ２を通るような向きに配置されていることによるＴＭＤ機構１の振動特性については、出願人が出願した特開２００２‐２４２４７４を参照する。

【0029】

図５には、本実施形態によるＴＭＤ機構１のモデルを示しており、このモデルでは、第１免震層５０および第２免震層６０の水平剛性をＫ、第１円弧面１２の中心軸線１２ａ（以下、下部回転中心１２ａとする）を中心とする中間構造体４の回転角（傾斜角）をθ_１、第２円弧面１３の中心軸線１３ａ（以下、上部回転中心１３ａとする）を中心とする錘体３の回転角（傾斜角）をθ_２、中間構造体４から錘体３の重心までの寸法をａとしている。
上部回転中心１２ａと下部回転中心１３ａとのＸ方向の相対変位をｕ₁とすると、ｕ₁＝−２Ｒθ_１で示される。上部回転中心１２ａと錘体３とのＸ方向の相対変位をｕ_２とすると、ｕ_２＝ｕ_１＋（Ｒ−ａ）θ_２＝（Ｒ−ａ）θ_２−２Ｒθ_１で示される。
第２免震層６０のばね応力をｆ_１とすると、ｆ_１＝ＫＲθ_１で示される。第１免震層５０のばね応力をｆ_２とすると、ｆ_２＝ＫＲ（θ_２−θ_１）で示される。

【0030】

文献１を参照して、図５に示すＴＭＤ機構１のモデルの振動方程式を振動数域で表示すると下式となる。以下の式では、錘体３の質量をｍ、回転慣性モーメントをＩ_θ、重力加速度をｇとしている。

【0031】

【数1】

【0032】

ここで、ωは角振動数であり、固有値は上記行列の行列式が０となる条件から求められる。
１次および２次の固有角振動数ω_１，ω_２は下式で求められる。

【0033】

【数2】

【0034】

ここで、Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３は、下式で求められる。

【0035】

【数3】

【0036】

よって、１次と２次の固有周期Ｔ_１，Ｔ_２は、下式となる。

【0037】

【数4】

【0038】

式（１）と式（２）とから固有振動モードを求めると、θ_１，θ_２の角度比は下式となる。

【0039】

【数5】

【0040】

また、錘体３の水平移動量は、ｕ_２＝ｕ₁＋（Ｒ−ａ）θ_２＝（Ｒ−ａ）θ_２−２Ｒθ_１となるため、下式が成立する。

【0041】

【数6】

【0042】

これは、錘体３の水平変位ｕ_１と回転角θ_２による変位の比を表しており、｜θ_１／θ_２｜が大きいほど回転角θ_２による変位の比率が小さいことを意味し、錘体３が回転せず並進運動することがわかる。そこで、本実施形態によるＴＭＤ機構１では、振動制御対象とする１次モードに対し、式（６）で求められる比率が概ね５倍以上となるように、下式（７）で示す｜θ_１／θ_２｜≧２．５と設定する。

【0043】

【数7】

【0044】

ここで、ω^２は式２で求まるω_１^２を代入するものとする。
なお、上記の説明は、複数の第１免震支承５，５…および第２免震支承６，６…をそれぞれ傾斜配置したＸ方向に関するものである。Ｙ方向の振動特性については、傾斜の影響がない第１免震支承５，５…と第２免震支承６，６…とを２段重ねしただけものであるため、単に第１免震支承５，５…および第２免震支承６，６…で設定した剛性を１／２とすればよく、式（２）に対応する固有角振動数ω^２と固有周期Ｔは下記となる。

【0045】

【数8】

【0046】

続いて、本実施形態によるＴＭＤ機構１の試算例について説明する。
錘体３は、形状が５ｍ（Ｘ方向寸法）×５ｍ（Ｙ方向寸法）×２．５ｍ（高さ寸法)の質量ｍ＝５００ｔｏｎの鋼材とし、回転慣性モーメントＩ_θ＝１２８０ｔｏｎ．ｍ^２としている。中間構造体４から錘体３の重心までの寸法ａ＝３ｍとし、第１円弧面１２の半径および第２円弧面１３の半径Ｒ＝１８ｍとし、第１免震層５０および第２免震層６０それぞれの総せん断剛性は、Ｋ＝２２００ｋＮ／ｍとする。重力加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓｅｃ^２とする。
なお、複数の第１免震支承５，５…および複数の第２免震支承６，６…がＸ方向に対してを傾斜配置され、Ｙ方向に対しては傾斜せずに配置されている。

【0047】

これらの諸元から上記の式（１）〜（４）でＸ方向の１次固有周期を求めると、Ｔ_１＝４．７１ｓｅｃとなる。
また、｜θ_１／θ_２｜＝２．５３となり、上記の式（７）を満足するので、錘体３はほとんど回転せず並進する。
なお、Ｙ方向には支承の傾斜がないので式（８）よりＴ＝４．２４ｓｅｃとなり、Ｘ方向の方が１割ほど長周期化することがわかる。

【0048】

次に、上述したＴＭＤ機構１の作用・効果について図面を用いて説明する。
上述した本実施形態によるＴＭＤ機構１では、複数の第１免震支承５，５…は、それぞれ第１円弧面１２に沿って配置されることにより、Ｘ方向に対して傾斜配置され、Ｙ方向に対しては傾斜せずに配置される。このため、第１免震支承５，５…のばね定数をＸ方向とＹ方向とで異なる値とすることができる。
また、複数の第２免震支承６，６…は、それぞれ第２円弧面１３に沿って配置されることにより、Ｘ方向に対して傾斜配置され、Ｙ方向に対しては傾斜せずに配置される。このため、第２免震支承６，６…のばね定数をＸ方向とＹ方向とで異なる値とすることができる。
そして、ＴＭＤ機構１は、第１免震支承５，５…および第２免震支承６，６…のばね定数それぞれをＸ方向とＹ方向とで異なる値に設定できることにより、固有振動数がＸ方向とＹ方向とで異なる高層建物１１に対しても、Ｘ方向の振動およびＹ方向の振動の両方に同調させることができる。

【0049】

また、第１免震層５０および第２免震層６０の２つの免震層５０，６０が上下２段に配置されているため、免震層が１段のみの場合と比べて、複数の第１免震支承５，５…および第２免震支承６，６…のそれぞれの変形量を半減することができるとともに、免震層が１段のみの場合よりも高層建物１１の長周期化を図ることができる。
また、第１円弧面１２は上方に突出し、第２円弧面１３は下方に突出していることにより、第１円弧面１２および第２円弧面１３の半径Ｒと、第１免震支承５，５…および第２免震支承６，６…の水平剛性Ｋと、を設定することで、錘体３を鉛直軸線回りに回転させずに略並進運動させることができる。

【0050】

また、複数の第１免震支承５，５…は、それぞれ第１円弧面１２に配置されるとともに中心軸線が第１交点Ｐ１を通るような向きに配置され、複数の第２免震支承６，６…は、それぞれ第２円弧面１３に配置されるとともに中心軸線が第２交点Ｐ２を通るような向きに配置されている。これにより、第１免震層５０および第２免震層６０にＹ方向に延びる軸線回りの回転が生じた場合でも、すべての第１免震支承５，５…の鉛直変位が同一の値となるとともに、すべての第２免震支承６，６…の鉛直変位が同一の値となる。このため、支承反力が変動しない構成とすることができる。

【0051】

また、アスペクト比（構造物の幅に対する高さの比）の大きい高層建物１１の場合、ロッキングによる曲げ変形が大きくなる。このため、図６に示すように、高層建物１１の頂部の床が回転して傾斜して、固定部２も回転することになる。本発明では、高層建物１１の曲げが卓越する方向を第１免震支承５，５…および第２免震支承６，６…が傾斜配置される方向とすることにより、高層建物１１のロッキングに対しても、第１免震層５０および第２免震層６０により錘体３が回動することができる。このため、高層建物１１が曲げ変形しても錘体３が傾斜して横力によって大きく変位することを防止できる。

【0052】

本実施形態では、高層建物１１に支持されて、錘体３が変位する軌道上に錘体３と所定の間隔をあけて配置された緩衝材８が設けられていることにより、想定外の過大な地震力によって錘体３が想定外に移動した場合のおもりの移動量を規制することができる。

【0053】

以上、本発明によるＴＭＤ機構の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記の実施形態では、第１免震支承５，５…は、積層ゴムを用いた積層ゴム支承であるが、固定部２の上面と中間構造体４の下面とがすべり面となって接するすべり支承としてもよい。また、上記の実施形態では、第２免震支承６，６…は、積層ゴムを用いた積層ゴム支承であるが、錘体３の下面と中間構造体４の上面とがすべり面となって接するすべり支承としてもよい。
また、上記の実施形態では、減衰部としてオイルダンパ７３を用いているがオイルダンパ７３以外の減衰機構を用いてもよい。
また、上記の実施形態では、錘体３の過度の変位を規制する緩衝材８が設けられているが、錘体３の過度の変位の虞がない場合などには設けられていなくてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１ ＴＭＤ機構
２ 固定部
３ 錘体
４ 中間構造体
５ 第１免震支承
６ 第２免震支承
７ 減衰部
８ 緩衝材
１２ 第１円弧面（第１仮想円弧面）
１３ 第２円弧面（第２仮想円弧面）
１４ 第１仮想鉛直線
１５ 第１仮想円
１６ 第２仮想鉛直線
１７ 第２仮想円
Ｐ１ 第１交点（交点）
Ｐ２ 第２交点（交点）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】