特開 2023-161781 制振装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023161781

(43)【公開日】2023-11-08

(54)【発明の名称】制振装置

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20231031BHJP

   F16F 1/12 20060101ALI20231031BHJP

   E04H 9/02 20060101ALI20231031BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 C

F16F1/12 Q

E04H9/02 341C

E04H9/02 341E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022072331

(22)【出願日】2022-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】100154726

【弁理士】

【氏名又は名称】宮地 正浩

(72)【発明者】

【氏名】車 創太

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 朋典

(72)【発明者】

【氏名】陶山 春菜

(72)【発明者】

【氏名】藤井 英二

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 庸介

(72)【発明者】

【氏名】飯野 夏輝

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸 純平

(72)【発明者】

【氏名】塩出 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】井上 竜太

(72)【発明者】

【氏名】松永 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】奥出 久人

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀人

(72)【発明者】

【氏名】田垣 欣也

(72)【発明者】

【氏名】山田 達也

(72)【発明者】

【氏名】村上 友規

【テーマコード（参考）】

2E139

3J048

3J059

【Ｆターム（参考）】

2E139AA01

2E139AA05

2E139AB03

2E139AC19

2E139AC41

2E139AC61

2E139BB02

2E139BB09

2E139BB26

2E139BB49

2E139BC04

2E139BC13

2E139BD18

2E139BD33

3J048AD07

3J048BC02

3J048BF04

3J048CB18

3J048CB23

3J048EA38

3J059AA01

3J059AD02

3J059BA01

3J059BB03

3J059BD01

3J059CA01

3J059DA17

(57)【要約】

【課題】制振対象構造物と制振装置の錘部との振動数のズレを容易に解消できるようにして、地震や風などの影響による制振対象構造物の振動を好適に抑制できるようにする。
【解決手段】錘部１１と、錘部１１を上下方向に案内する案内部材１２と、錘部１１を上下方向に移動可能に支持する上下のコイルバネ１３，１４とが備えられた制振装置１０において、案内部材１２は、錘部１１の中央部位を貫通する状態でコイルバネ１３，１４の内部に配置された棒状部材で構成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

錘部と、当該錘部を上下方向に案内する案内部材と、前記錘部を上下方向に移動可能に支持する上下のコイルバネとが備えられた制振装置において、
前記案内部材は、前記錘部の中央部位を貫通する状態で前記コイルバネの内部に配置された棒状部材で構成されている制振装置。

【請求項2】

前記コイルバネは、前記錘部を上下方向から挟む状態で支持する圧縮コイルバネであり、
前記圧縮コイルバネの座屈を防止する座屈防止手段が備えられている請求項１に記載の制振装置。

【請求項3】

前記座屈防止手段は、前記圧縮コイルバネをその上下中間部で上側コイルバネと下側コイルバネとに二分割した上下二分割構造とし、前記上側コイルバネと前記下側コイルバネとの分割端を支持する状態で前記案内部材に上下移動自在に外嵌されるリング状の支持部材を備えることで構成されている請求項２に記載の制振装置。

【請求項4】

前記座屈防止手段は、前記圧縮コイルバネの上下中間部を上下方向に案内可能に支持する状態で前記案内部材に外嵌されたリング状の支持部材で構成されている請求項２に記載の制振装置。

【請求項5】

前記案内部材は、屋根架構の上弦材と下弦材とにわたる束材であり、
上側の前記圧縮コイルバネは、所定の圧縮状態で前記上弦材と前記錘部との間に位置するように前記束材に外嵌され、下側の前記圧縮コイルバネは、所定の圧縮状態で前記下弦材と前記錘部との間に位置するように前記束材に外嵌されている請求項３又は４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、錘部と、当該錘部を上下方向に案内する案内部材と、前記錘部を上下方向に移動可能に支持する上下のコイルバネとが備えられた制振装置に関する。

【背景技術】

【0002】

本発明の背景技術としては、例えば、ドーム屋根（制振対象構造物）におけるトラスばりの上下弦材間にほぼ鉛直に取り付けられるパイプ状の束材の内部に、その上下にわたるコイルばねと、コイルばねのほぼ中央部に取り付けられる錘部としての付加重量とを備え、付加重量をドーム屋根の振動に同調させることで、地震や風などの影響によるドーム屋根の振動を抑制するように構成された制振装置などがある（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平０５－３３２０５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術では、制振対象構造物（ドーム屋根）の振動に同調させる錘部を上下のコイルばねとともに束材の内部に備えることから、制振対象構造物と錘部の振動数にズレが生じている場合には、錘部の重量調整を行うために錘部を束材の内部から取り出す必要がある。そのため、制振対象構造物と錘部との振動数のズレを解消する上においてかなりの手間を要することになり、制振装置にて制振対象構造物の振動を好適に抑制することが難しくなる。

【0005】

この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、制振対象構造物と制振装置の錘部との振動数のズレを容易に解消できるようにして、地震や風などの影響による制振対象構造物の振動を好適に抑制できるようにする点にある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の第１特徴構成は、錘部と、当該錘部を上下方向に案内する案内部材と、前記錘部を上下方向に移動可能に支持する上下のコイルバネとが備えられた制振装置において、
前記案内部材は、前記錘部の中央部位を貫通する状態で前記コイルバネの内部に配置された棒状部材で構成されている点にある。

【0007】

本構成によると、制振対象構造物の振動に同調させる錘部を外部に露出させた状態で備えることができ、これにより、制振対象構造物と錘部の振動数にズレが生じている場合には、錘部の重量調整を外部から容易に行うことができ、この重量調整により、制振対象構造物と錘部との振動数のズレを容易に解消することができる。
その結果、制振装置の錘部を制振対象構造物の振動に容易に同調させることができ、地震や風などの影響による制振対象構造物の振動を好適に抑制することができる。

【0008】

本発明の第２特徴構成は、前記コイルバネは、前記錘部を上下方向から挟む状態で支持する圧縮コイルバネであり、
前記圧縮コイルバネの座屈を防止する座屈防止手段が備えられている点にある。

【0009】

本構成によると、コイルバネが圧縮コイルバネであることにより、引張コイルバネのように端部を錘部などに連結する必要がないことから、制振装置の設置を容易にすることができるとともに、錘部に対するコイルバネの連結箇所が錘部の重量調整に支障を来す虞を回避することができる。
又、コイルバネが圧縮コイルバネであることで生じる虞あるコイルバネの座屈は座屈防止手段にて防止することができる。
その結果、制振装置の設置を容易にしながら、制振装置の錘部を制振対象構造物の振動に容易に同調させることができ、地震や風などの影響による制振対象構造物の振動をより好適に抑制することができる。

【0010】

本発明の第３特徴構成は、前記座屈防止手段は、前記圧縮コイルバネをその上下中間部で上側コイルバネと下側コイルバネとに二分割した上下二分割構造とし、前記上側コイルバネと前記下側コイルバネとの分割端を支持する状態で前記案内部材に上下移動自在に外嵌されるリング状の支持部材を備えることで構成されている点にある。

【0011】

本構成によると、上下の各圧縮コイルバネを上側コイルバネと下側コイルバネとに二分割した上下二分割構造とすることで、各圧縮コイルバネとしての全長を変えることなく、コイルバネ単体での長さを短くすることができ、これにより、適正なバネ定数を確保しながら、各圧縮コイルバネの座屈をより好適に防止することができる。
そして、各圧縮コイルバネを前述した上下二分割構造としながらも、それらの分割端が案内部材に上下移動自在に外嵌されたリング状の支持部材で支持されることにより、上側コイルバネと下側コイルバネとを錘部の上下動に応じて好適に伸縮させることができる。
しかも、座屈防止手段は、前述したように各圧縮コイルバネを上下二分割構造とし、それらの分割端をリング状の支持部材で支持する構成であることから、上下の圧縮コイルバネにて上下方向から挟み込まれた状態で支持されている錘部に対する外部からの重量調整が座屈防止手段にて阻害される虞を回避することができる。
その結果、各圧縮コイルバネの座屈をより好適に防止しながら、制振装置の錘部を制振対象構造物の振動に容易かつ適正に同調させることができ、地震や風などの影響による制振対象構造物の振動を好適に抑制することができる。

【0012】

本発明の第４特徴構成は、前記座屈防止手段は、前記圧縮コイルバネの上下中間部を上下方向に案内可能に支持する状態で前記案内部材に外嵌されたリング状の支持部材で構成されている点にある。

【0013】

本構成によると、リング状の支持部材により上下の各圧縮コイルバネの支点間距離を短くすることができ、これにより、上下の各圧縮コイルバネを上下に分割することによる構成部品の増加などを招くことなく、各圧縮コイルバネの座屈を防止することができる。
そして、リング状の支持部材は、各圧縮コイルバネの上下中間部を上下方向に案内可能に支持するものであることから、各圧縮コイルバネを錘部の上下動に応じて好適に伸縮させることができる。
しかも、座屈防止手段は、各圧縮コイルバネの上下中間部を案内部材に外嵌されたリング状の支持部材で支持する構成であることから、上下の圧縮コイルバネにて上下方向から挟み込まれた状態で支持されている錘部に対する外部からの重量調整が座屈防止手段にて阻害される虞を回避することができる。
その結果、構成部品の増加などを招くことなく各圧縮コイルバネの座屈を好適に防止しながら、制振装置の錘部を制振対象構造物の振動に容易かつ適正に同調させることができ、地震や風などの影響による制振対象構造物の振動を好適に抑制することができる。

【0014】

本発明の第５特徴構成は、前記案内部材は、屋根架構の上弦材と下弦材とにわたる束材であり、
上側の前記圧縮コイルバネは、所定の圧縮状態で前記上弦材と前記錘部との間に位置するように前記束材に外嵌され、下側の前記圧縮コイルバネは、所定の圧縮状態で前記下弦材と前記錘部との間に位置するように前記束材に外嵌されている点にある。

【0015】

本構成によると、屋根架構の束材が制振装置の案内部材に兼用されることで制振装置としての構成の簡素化を図りながら、屋根架構の振動に応じて錘部を束材に沿って鉛直方向に案内することができ、その結果、地震や風などの影響による屋根架構の鉛直振動を好適に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】制振装置を備えた屋根架構などの構成を示す要部の側面図

【図2】第１実施形態での制振装置の構成を示す要部の垂直断面図

【図3】図２のＩＩＩ－ＩＩＩ矢視断面図

【図4】第２実施形態での制振装置の構成を示す要部の垂直断面図

【図5】第３実施形態での制振装置の構成を示す要部の垂直断面図

【発明を実施するための形態】

【0017】

〔第１実施形態〕
以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明に係る制振装置の第１実施形態を図面に基づいて説明する。

【0018】

図１に示すように、本発明に係る制振装置１０は、スタジアムやアリーナなどに設置された大規模な屋根架構３０に備えることで、当該屋根架構３０の鉛直振動を抑制するように構成されている。

【0019】

屋根架構３０は、片持ち梁形式の鉄骨造で、フィールド（図示せず）を囲むように設置された下部構造体４０の上部に備えられたスタンド４１などの上方を覆うように備えられている。
尚、屋根架構３０は、片持ち梁形式のものに限らず、例えばアーチ形式のものなどであってもよい。

【0020】

屋根架構３０には、複数のトラス梁３１が大梁として備えられている。各トラス梁３１は、上弦材３２と下弦材３３とを、それらにわたる複数の斜材３４と束材３５とで連結して構成されている。上弦材３２と下弦材３３と斜材３４と束材３５のそれぞれには円形鋼管が採用されている。
尚、屋根架構３０の大梁としては、上弦材３２と下弦材３３と斜材３４と束材３５のそれぞれに、円形鋼管以外の例えば角形鋼管やＨ形鋼などが採用されたものであってもよい。

【0021】

図２～３に示すように、制振装置１０は、錘部１１と、当該錘部１１を上下方向に案内する案内部材１２と、錘部１１を上下方向に移動可能に支持する上下のコイルバネ１３，１４とが備えられ、錘部１１が屋根架構３０の固有振動数と同調する固有振動数を有するように重量調整されることで、地震や風の影響による屋根架構３０の鉛直振動を抑制するＴＭＤ（チューンド・マス・ダンパー）として機能するように構成されている。

【0022】

制振装置１０は、屋根架構３０の周方向に所定間隔を置いて配置された複数のトラス梁３１のうちの所定のトラス梁３１に備えられている。制振装置１０の案内部材１２には、屋根架構３０の上弦材３２と下弦材３３とにわたる円形鋼管で構成された束材３５が兼用されており、束材３５は、錘部１１の中央部位を貫通する状態で各コイルバネ１３，１４の内部に配置されている。錘部１１の内周部には、束材３５に対する錘部１１の上下摺動を円滑にする摺動部材１５が備えられている。
尚、案内部材１２として、円形鋼管やＨ形鋼などの棒状部材で構成された専用部材を備えるようにしてもよい。摺動部材１５には、スライドベアリングやスライドブッシュなどを採用することができる。

【0023】

上下の各コイルバネ１３，１４には、錘部１１を上下方向から挟む状態で支持する圧縮コイルバネが採用されており、上側の圧縮コイルバネ１３は、所定の圧縮状態で上弦材３２と錘部１１との間に位置するように束材３５に外嵌され、下側の圧縮コイルバネ１４は、所定の圧縮状態で下弦材３３と錘部１１との間に位置するように束材３５に外嵌されている。

【0024】

制振装置１０には、各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を防止する座屈防止手段１６が備えられている。各座屈防止手段１６は、上下の各圧縮コイルバネ１３，１４をそれらの上下中間部で上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとに二等分した上下二分割構造とし、上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとの分割端を支持する状態で束材３５に上下移動自在に外嵌されるリング状の支持部材１７を備えることで構成されている。各支持部材１７は、それらの外周部が上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとで挟持保持されることで、上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとの分割端を支持する状態になっている。
尚、各圧縮コイルバネ１３，１４は、上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとに二等分されるものに限らず、異なる長さで二分割されるものであってもよい。

【0025】

上記の通り、本発明に係る制振装置１０においては、その錘部１１を案内する案内部材１２に屋根架構３０の束材３５が兼用されることで、制振装置１０としての構成の簡素化を図りながら、屋根架構３０の振動に応じて錘部１１を鉛直方向に案内することができる。

【0026】

そして、案内部材１２を兼ねる束材３５が、錘部１１の中央部位を貫通する状態で上下の圧縮コイルバネ１３，１４の内部に配置されていることにより、屋根架構３０の揺れに同調させる錘部１１を外部に露出させた状態で備えることができ、これにより、屋根架構３０と錘部１１の振動数にズレが生じている場合には、錘部１１の重量調整を外部から容易に行うことができ、この重量調整により、屋根架構３０と錘部１１との振動数のズレを容易に解消することができる。

【0027】

更に、制振装置１０のコイルバネとして圧縮コイルバネ１３，１４が採用されていることにより、引張コイルバネのように端部を錘部１１などに連結する必要がないことから、制振装置１０の設置を容易にすることができるとともに、引張コイルバネとの連結箇所が錘部１１の重量調整に支障を来す虞を回避することができる。

【0028】

又、圧縮コイルバネ１３，１４を採用することで生じる虞ある圧縮コイルバネ１３，１４の座屈は、制振装置１０に備えられた座屈防止手段１６にて防止することができる。

【0029】

そして、座屈防止手段１６は、上下の各圧縮コイルバネ１３，１４をそれらの上下中間部で上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとに二等分した上下二分割構造であることから、各圧縮コイルバネ１３，１４としての全長を変えることなく、コイルバネ単体での長さを短くすることができ、これにより、適正なバネ定数を確保しながら、各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を好適に防止することができる。

【0030】

又、座屈防止手段１６は、各圧縮コイルバネ１３，１４を前述した上下二分割構造としながらも、それらの分割端を支持する状態で束材３５に上下移動自在に外嵌されるリング状の支持部材１７を備える構成であることから、上側コイルバネ１３Ａ，１４Ａと下側コイルバネ１３Ｂ，１４Ｂとを錘部１１の上下動に応じて好適に伸縮させることができる。

【0031】

しかも、座屈防止手段１６は、前述したように各圧縮コイルバネ１３，１４を上下二分割構造とし、それらの分割端をリング状の支持部材１７で支持する構成であることから、上下の圧縮コイルバネ１３，１４にて上下方向から挟み込まれた状態で支持されている錘部１１に対する外部からの重量調整が座屈防止手段１６にて阻害される虞を回避することができる。

【0032】

つまり、制振装置１０としての構成の簡素化を図りつつ、制振装置１０の設置を容易にし、かつ、各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を好適に防止しながら、制振装置１０の錘部１１を屋根架構３０の振動に容易かつ適正に同調させることができ、その結果、地震や風などの影響による屋根架構３０の鉛直振動を好適に抑制することができる。

【0033】

〔第２実施形態〕
以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明に係る制振装置の第２実施形態を図面に基づいて説明する。
尚、この第２実施形態で例示する制振装置は、上記の第１実施形態で例示した制振装置とは座屈防止手段の構成が異なるだけであることから、以下においては、座屈防止手段の構成についてのみ説明する。

【0034】

図４に示すように、第２実施形態で例示する制振装置１０の座屈防止手段１８は、各圧縮コイルバネ１３，１４の上下中間部を上下方向に案内可能に支持する状態で案内部材１２を兼ねる束材３５に外嵌されたリング状の支持部材１９で構成されている。各リング部材１９は、それらの外周部が圧縮コイルバネ１３，１４の内周部に摺接する状態で束材３５に溶接接合などによって外嵌固定されている。

【0035】

従って、この座屈防止手段１８によると、リング状の各支持部材１９により上下の各圧縮コイルバネ１３，１４の支点間距離を短くすることができ、これにより、上下の各圧縮コイルバネ１３，１４を上下に分割することによる構成部品の増加などを招くことなく、各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を防止することができる。

【0036】

そして、各支持部材１９は、各圧縮コイルバネ１３，１４の上下中間部を上下方向に案内可能に支持するものであることから、各圧縮コイルバネ１３，１４を錘部１１の上下動に応じて好適に伸縮させることができる。

【0037】

しかも、各座屈防止手段１８は、各圧縮コイルバネ１３，１４の上下中間部を束材３５に外嵌固定されたリング状の支持部材１９にて支持する構成であることから、上下の圧縮コイルバネ１３，１４にて上下方向から挟み込まれた状態で支持されている錘部１１に対する外部からの重量調整が上下の座屈防止手段１８にて阻害される虞を回避することができる。

【0038】

つまり、構成部品の増加などを招くことなく各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を防止しながら、制振装置１０の錘部１１を屋根架構３０の振動に容易かつ適正に同調させることができ、その結果、地震や風などの影響による屋根架構３０の鉛直振動を好適に抑制することができる。

【0039】

〔第３実施形態〕
以下、本発明を実施するための形態の一例として、本発明に係る制振装置の第３実施形態を図面に基づいて説明する。
尚、この第３実施形態で例示する制振装置は、上記の第１実施形態及び第２実施形態で例示した制振装置とは座屈防止手段の構成が異なるだけであることから、以下においては、座屈防止手段の構成についてのみ説明する。

【0040】

図５に示すように、第３実施形態で例示する制振装置１０の座屈防止手段２０は、各圧縮コイルバネ１３，１４の上下中間部を上下方向に案内可能に支持する状態で案内部材１２を兼ねる束材３５に外嵌されたリング状の支持部材２１で構成されている。各リング部材２１は、それらの外周部が圧縮コイルバネ１３，１４にクリップなどの固定具２２を介して固定された状態で束材３５に上下移動自在に外嵌されている。

【0041】

従って、この座屈防止手段２０によると、リング状の各支持部材２１により上下の各圧縮コイルバネ１３，１４の支点間距離を、各圧縮コイルバネ１３，１４の伸縮にかかわらず一定の比率で短くすることができ、これにより、上下の各圧縮コイルバネ１３，１４を上下に分割することによる構成部品の増加などを招くことなく、各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を好適に防止することができる。

【0042】

そして、各支持部材２１は、各圧縮コイルバネ１３，１４の上下中間部を上下方向に案内可能に支持するものであることから、各圧縮コイルバネ１３，１４を錘部１１の上下動に応じて好適に伸縮させることができる。

【0043】

しかも、各座屈防止手段２０は、各圧縮コイルバネ１３，１４の上下中間部を束材３５に上下移動自在に外嵌されたリング状の支持部材２１にて支持する構成であることから、上下の圧縮コイルバネ１３，１４にて上下方向から挟み込まれた状態で支持されている錘部１１に対する外部からの重量調整が上下の座屈防止手段２０にて阻害される虞を回避することができる。

【0044】

つまり、構成部品の増加などを招くことなく各圧縮コイルバネ１３，１４の座屈を好適に防止しながら、制振装置１０の錘部１１を屋根架構３０の振動に容易かつ適正に同調させることができ、その結果、地震や風などの影響による屋根架構３０の鉛直振動を好適に抑制することができる。

【0045】

尚、上記の第３実施形態では、制振装置１０の座屈防止手段２０として、各リング部材２１の外周部が固定具２２を介して圧縮コイルバネ１３，１４に固定されるものを例示したが、これに限らず、各リング部材２１の外周部が圧縮コイルバネ１３，１４にねじ込み可能な雄ネジ状に形成されたものであってもよく、又、各リング部材２１の外周部が圧縮コイルバネ１３，１４にカシメ接合されるものであってもよい。

【0046】

〔別実施形態〕
上記の各実施形態においては、制振装置１０として、上下のコイルバネ１３，１４に圧縮コイルバネが採用されたものを例示したが、これに限らず、上下のコイルバネ１３，１４に引張コイルバネが採用されたものであってもよい。

【符号の説明】

【0047】

１１ 錘部
１２ 案内部材
１３ コイルバネ（圧縮コイルバネ）
１３Ａ 上側コイルバネ
１３Ｂ 下側コイルバネ
１４ コイルバネ（圧縮コイルバネ）
１４Ａ 上側コイルバネ
１４Ｂ 下側コイルバネ
１６ 座屈防止手段（第１実施形態）
１７ 支持部材（第１実施形態）
１８ 座屈防止手段（第２実施形態）
１９ 支持部材（第２実施形態）
２０ 座屈防止手段（第３実施形態）
２１ 支持部材（第３実施形態）
３０ 屋根架構
３２ 上弦材
３３ 下弦材
３５ 束材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】