特開 2023-36293 チューンドマスダンパー、チューンドマスダンパーの設計方法、プログラム、及び、チューンドマスダンパーの設計システム

(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】P2023036293

(43)【公開日】2023-03-14

(54)【発明の名称】チューンドマスダンパー、チューンドマスダンパーの設計方法、プログラム、及び、チューンドマスダンパーの設計システム

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/02 20060101AFI20230307BHJP

【ＦＩ】

F16F15/02 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021143274

(22)【出願日】2021-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 理都子

(72)【発明者】

【氏名】青山 優也

(72)【発明者】

【氏名】三輪田 吾郎

【テーマコード（参考）】

3J048

【Ｆターム（参考）】

3J048AA02

3J048AD07

3J048BC02

3J048BD08

3J048BF04

3J048BF08

3J048CB03

3J048CB22

3J048DA01

3J048EA38

(57)【要約】

【課題】粘弾部材を用いつつも目標固有振動数に合わせ易いチューンドマスダンパー等を提供する。
【解決手段】制振対象物の上方又は下方に配置された質量体が、前記制振対象物の上下振動に同調して上下振動することにより、前記制振対象物の前記上下振動を抑制するチューンドマスダンパーであって、前記制振対象物に直接的又は間接的に設けられて前記質量体を支持する粘弾性部材と、前記粘弾性部材と並列に設けられるとともに、前記粘弾性部材よりも前記質量体の重心から離れた位置に配置されて前記質量体を支持する少なくとも３つの弾性部材と、当該チューンドマスダンパーの固有振動数を調整可能とする調整用ばねと、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

制振対象物の上方又は下方に配置された質量体が、前記制振対象物の上下振動に同調して上下振動することにより、前記制振対象物の前記上下振動を抑制するチューンドマスダンパーであって、
前記制振対象物に直接的又は間接的に設けられて前記質量体を支持する粘弾性部材と、
前記粘弾性部材と並列に設けられるとともに、前記粘弾性部材よりも前記質量体の重心から離れた位置に配置されて前記質量体を支持する少なくとも３つの弾性部材と、
当該チューンドマスダンパーの固有振動数を調整可能とする調整用ばねと、
を有することを特徴とするチューンドマスダンパー。

【請求項2】

請求項１に記載のチューンドマスダンパーであって、
前記調整用ばねの弾性率は、前記弾性部材より小さいことを特徴とするチューンドマスダンパー。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のチューンドマスダンパーであって、
前記調整用ばねは、取り外し可能に設けられていることを特徴とするチューンドマスダンパー。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記粘弾性部材の弾性率は、前記チューンドマスダンパーの振動数及び前記粘弾性部材が受ける面圧に依存し、
前記質量体の質量と、前記粘弾性部材の形状及び特性と、前記弾性部材及び前記調整用ばねの特性と、仮設定した前記チューンドマスダンパーの第一固有振動数及び前記粘弾性部材が受ける第一面圧に基づいて、前記チューンドマスダンパーの第二固有振動数及び第二面圧を計算する計算ステップと、
計算した前記第二固有振動数及び前記第二面圧が、前記第一固有振動数及び前記第一面圧の許容誤差範囲内か否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とするチューンドマスダンパーの設計方法。

【請求項5】

請求項４に記載のチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記判定ステップにおいて、前記第二固有振動数及び前記第二面圧が、前記第一固有振動数及び前記第一面圧の許容誤差範囲内に含まれないと判定したときに、前記第二固有振動数及び前記第二面圧を最適化手法により修正し、修正した修正第二固有振動数及び修正第二面圧を、新たな前記第一固有振動数及び新たな前記第一面圧として前記計算ステップと前記判定ステップとを繰り返す収束計算を実行し、前記新たな前記第一固有振動数及び前記新たな前記第一面圧の前記許容誤差範囲内に含まれる収束固有振動数及び収束面圧を求めることを特徴とするチューンドマスダンパーの設計方法。

【請求項6】

請求項５に記載のチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記チューンドマスダンパーは、複数の前記調整用ばねを設置可能であり、
前記チューンドマスダンパーの固有振動数は、前記調整用ばねの数により調整可能であり、
前記許容誤差範囲内に含まれる前記第二固有振動数及び前記第二面圧または前記収束固有振動数及び前記収束面圧が求められた条件において、前記調整用ばねの数を異ならせて前記計算ステップと前記判定ステップとを実行し、前記調整用ばねの数により調整可能な固有振動数の上限値と下限値を計算する調整可能範囲計算ステップを有することを特徴とするチューンドマスダンパーの設計方法。

【請求項7】

請求項６に記載のチューンドマスダンパーの設計方法であって、
計算した前記上限値と前記下限値との間に、前記調整用ばねにより調整可能とすべき目標固有振動数の目標調整範囲が含まれるか否かを判定する調整範囲判定ステップを有することを特徴とするチューンドマスダンパーの設計方法。

【請求項8】

請求項７に記載のチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記調整範囲判定ステップにおいて、前記上限値と前記下限値との間に、前記目標固有振動数の目標調整範囲が含まれないと判定した場合には、前記粘弾性部材の形状及び特性と、前記弾性部材及び前記調整用ばねの特性と、を変更することを特徴とするチューンドマスダンパーの設計方法。

【請求項9】

請求項４乃至請求項８のいずれかに記載のチューンドマスダンパーの設計方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

【請求項10】

請求項９に記載のプログラムを記憶する記憶装置と、
前記プログラムを実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記質量体の質量と、前記粘弾性部材の形状及び特性と、前記弾性部材及び前記調整用ばねの特性と、仮設定した前記チューンドマスダンパーの前記第一固有振動数及び前記粘弾性部材が受ける前記第一面圧に基づいて、前記チューンドマスダンパーの前記第二固有振動数及び前記第二面圧を計算し、
計算した前記第二固有振動数及び前記第二面圧が、前記第一固有振動数及び前記第一面圧の前記許容誤差範囲内か否かを判定することを特徴とするチューンドマスダンパーの設計システム。

【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ー、チューンドマスダンパーの設計方法、プログラム、及び、チューンドマスダンパーの設計システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、制振対象物（例えば、建物の床等）の上下振動を抑制する装置として、質量体と弾性部材と減衰部材を備え、制振対象物の上下振動に同調して、略逆位相の上下振動を質量体がすることにより、制振対象物の上下振動を抑制するチューンドマスダンパー（以下、ＴＭＤとも言う）が知られている。

【0003】

また、特許文献１のように、質量体を支持する粘弾性部材と、粘弾性部材と並列に設けられるとともに、粘弾性部材よりも質量体の重心から離れた位置に配置されて、質量体を支持する少なくとも３つの弾性部材と、を有するＴＭＤも知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－７５０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のように質量体を支持する粘弾性部材は、弾性率が、振動数や振動振幅、質量体から受ける面圧に依存するので、粘弾性体と共に質量体を支持している弾性体と質量体の重量とのバランスにより粘弾性体の弾性率が変化してしまい、ＴＭＤの固有振動数と制振しようとする目標固有振動数とが相違してしまう虞があった。

【0006】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、粘弾部材を用いつつも目標固有振動数に合わせ易いチューンドマスダンパー、チューンドマスダンパーの設計方法、プログラム、及び、チューンドマスダンパーの設計システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる目的を達成するため、本発明のチューンドマスダンパーは、制振対象物の上方又は下方に配置された質量体が、前記制振対象物の上下振動に同調して上下振動することにより、前記制振対象物の前記上下振動を抑制するチューンドマスダンパーであって、
前記制振対象物に直接的又は間接的に設けられて前記質量体を支持する粘弾性部材と、
前記粘弾性部材と並列に設けられるとともに、前記粘弾性部材よりも前記質量体の重心から離れた位置に配置されて前記質量体を支持する少なくとも３つの弾性部材と、
当該チューンドマスダンパーの固有振動数を調整可能とする調整用ばねと、
を有することを特徴とする。

【0008】

このようなチューンドマスダンパーによれば、質量体を支持している弾性部材より弾性率が低い調整用ばねによりチューンドマスダンパーの固有振動数を調整することが可能である。このため、粘弾部材を用いつつも目標固有振動数に合わせ易いチューンドマスダンパーを提供することが可能である。

【0009】

かかるチューンドマスダンパーであって、
前記調整用ばねの弾性率は、前記弾性部材より小さいことを特徴とする。
このようなチューンドマスダンパーによれば、調整用ばねの弾性率は、弾性部材より小さいので、調整用ばねにより、チューンドマスダンパーの固有振動数を微調整することが可能である。

【0010】

かかるチューンドマスダンパーであって、
前記調整用ばねは、取り外し可能に設けられていることを特徴とする。
このようなチューンドマスダンパーによれば、調整用ばねを、取り外す、取り付ける、または、数を増やすなどしてチューンドマスダンパーの固有振動数を調整することが可能である。

【0011】

また、上記チューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記粘弾性部材の弾性率は、前記チューンドマスダンパーの振動数及び前記粘弾性部材が受ける面圧に依存し、
前記質量体の質量と、前記粘弾性部材の形状及び特性と、前記弾性部材及び前記調整用ばねの特性と、仮設定した前記チューンドマスダンパーの第一固有振動数及び前記粘弾性部材が受ける第一面圧に基づいて、前記チューンドマスダンパーの第二固有振動数及び第二面圧を計算する計算ステップと、
計算した前記第二固有振動数及び前記第二面圧が、前記第一固有振動数及び前記第一面圧の許容誤差範囲内か否かを判定する判定ステップと、
を有することを特徴とする。

【0012】

このようなチューンドマスダンパーの設計方法によれば、例えば、チューンドマスダンパーにおける構成部材の諸元及び仮設定した第一固有振動数及び第一面圧に基づいて計算した第二固有振動数及び前記第二面圧が、第一固有振動数及び第一面圧の許容誤差範囲内か否を判定するので、第一固有振動数及び第一面圧に対する誤差が許容範囲に含まれているか否かを判定することが可能である。

【0013】

かかるチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記判定ステップにおいて、前記第二固有振動数及び前記第二面圧が、前記第一固有振動数及び前記第一面圧の許容誤差範囲内に含まれないと判定したときに、前記第二固有振動数及び前記第二面圧を最適化手法により修正し、修正した修正第二固有振動数及び修正第二面圧を、新たな前記第一固有振動数及び新たな前記第一面圧として前記計算ステップと前記判定ステップとを繰り返す収束計算を実行し、前記新たな前記第一固有振動数及び前記新たな前記第一面圧の前記許容誤差範囲内に含まれる収束固有振動数及び収束面圧を求めることを特徴とする。

【0014】

このようなチューンドマスダンパーの設計方法によれば、判定ステップにおいて、第二固有振動数及び第二面圧が、第一固有振動数及び前記第一面圧の許容誤差範囲内に含まれないと判定したときには、第二固有振動数及び第二面圧を修正し、修正した修正固有振動数及び修正第二面圧を、新たな第一固有振動数及び新たな第一面圧として計算ステップと判定ステップとを繰り返す収束計算を実行するので、最初に仮設定した第一固有振動数及び前記第一面圧に基づいて計算した結果が許容誤差範囲内に含まれない場合であっても、収束固有振動数及び収束面圧を求めることが可能である。

【0015】

かかるチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記チューンドマスダンパーは、複数の前記調整用ばねを設置可能であり、
前記チューンドマスダンパーの固有振動数は、前記調整用ばねの数により調整可能であり、
前記許容誤差範囲内に含まれる前記第二固有振動数及び前記第二面圧または前記収束固有振動数及び前記収束面圧が求められた条件において、前記調整用ばねの数を異ならせて前記計算ステップと前記判定ステップとを実行し、前記調整用ばねの数により調整可能な固有振動数の上限値と下限値を計算する調整可能範囲計算ステップを有することを特徴とする。

【0016】

このようなチューンドマスダンパーの設計方法によれば、調整可能範囲計算ステップにおいて、調整用ばねの数を変えることにより調整可能な固有振動数の上限値と下限値を計算するので、調整用ばねの本数を変更することにより調整可能なチューンドマスダンパーの固有振動数、すなわち調整可能な範囲を確認することが可能である。

【0017】

かかるチューンドマスダンパーの設計方法であって、
計算した前記上限値と前記下限値との間に、前記調整用ばねにより調整可能とすべき目標固有振動数の目標調整範囲が含まれるか否かを判定する調整範囲判定ステップを有することを特徴とする。

【0018】

このようなチューンドマスダンパーの設計方法によれば、計算した上限値と下限値との間に、調整用ばねにより調整可能とすべき目標固有振動数の目標調整範囲が含まれるか否かを判定するので、調整用ばねにより目標固有振動数の目標調整範囲に調整可能か否かを確認することが可能である。このため、設置現場で調整用ばねの数を調節することにより、所望の性能を発揮するチューンドマスダンパーを容易に設置することが可能である。

【0019】

かかるチューンドマスダンパーの設計方法であって、
前記調整範囲判定ステップにおいて、前記上限値と前記下限値との間に、前記目標固有振動数の目標調整範囲が含まれないと判定した場合には、前記粘弾性部材の形状及び特性と、前記弾性部材及び前記調整用ばねの特性と、を変更することを特徴とする。

【0020】

このようなチューンドマスダンパーの設計方法によれば、上限値と下限値との間に、調整用ばねにより調整可能とすべき目標固有振動数の目標調整範囲が含まれないと判定した場合には、粘弾性部材の形状及び特性と、弾性部材および調整用ばねの特性と、を変更するので、新たに設定した、弾性部材の形状及び特性と、調整用ばねの特性とにより、所望の性能を発揮させるチューンドマスダンパーを設計することができる。

【0021】

また、チューンドマスダンパーの設計方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。
このようなプログラムをコンピュータで実行することにより、所望の性能を発揮させるチューンドマスダンパーを設計することができる。

【0022】

また、上記プログラムを記憶する記憶装置と、
前記プログラムを実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記質量体の質量と、前記粘弾性部材の形状及び特性と、前記弾性部材及び前記調整用ばねの特性と、仮設定した前記チューンドマスダンパーの前記第一固有振動数及び前記粘弾性部材が受ける前記第一面圧に基づいて、前記チューンドマスダンパーの前記第二固有振動数及び前記第二面圧を計算し、
計算した前記第二固有振動数及び前記第二面圧が、前記第一固有振動数及び前記第一面圧の前記許容誤差範囲内か否かを判定することを特徴とするチューンドマスダンパーの設計システムである。

【0023】

このようなチューンドマスダンパーの設計システムによれば、上記プログラムを実行して、所望の性能を発揮させるチューンドマスダンパーを設計することができるチューンドマスダンパーの設計システムを提供することが可能である。

【発明の効果】

【0024】

本発明によれば、粘弾部材を用いつつも目標固有振動数に合わせ易いチューンドマスダンパー、このチューンドマスダンパーの設計方法、このチューンドマスダンパーの設計方法を実行するプログラム、及び、このチューンドマスダンパーの設計システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本実施形態のＴＭＤ２０が設けられた床１の構造を示す伏図である。

【図2】図１のＡ－Ａ矢視図である。

【図3】図１のＢ－Ｂ矢視図である。

【図4】図１のＣ－Ｃ矢視図である。

【図5】ＴＭＤ２０の概略縦断面図である。

【図6】図５中のＢ－Ｂ断面図である。

【図7】動的弾性率の振動数依存性を示す図である。

【図8】弾性率の振幅依存性を示す図である。

【図9】弾性率（ＳＰ１０）の面圧依存性を示す図である。

【図10】弾性率（ＳＰ３０）の面圧依存性を示す図である。

【図11】弾性率（ＳＰ１００）の面圧依存性を示す図である。

【図12】ＴＭＤ２０による制振効果を示す図である。

【図13】コンピュータシステム３０を示すブロック図である。

【図14】ＴＭＤ２０の設計方法を示すフロー図である。

【図15】ＴＭＤ２０の設置の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ説明する。
＝＝＝実施形態＝＝＝
最初に本実施形態で基本となるチューンドマスダンパー（以下、ＴＭＤという）及びＴＭＤが設置される床構造の概要について説明する。

【0027】

＜床構造について＞
図１は、本実施形態のＴＭＤ２０が設けられた床１直下の構造を示す平面図である。図２は、図１のＡ－Ａ矢視図であり、図３は、図１のＢ－Ｂ矢視図であり、図４は、図１のＣ－Ｃ矢視図である。なお、図１～図４において、水平面で直交する２方向（２つの水平方向）のうちの一方をＸ方向とし、他方をＹ方向とする。また、ここでは、本実施形態のＴＭＤ２０を立方体の概略図で示している（詳細の構成は図５参照）。

【0028】

本実施形態の床構造は、床１と、梁３と、Ｔ字部材５と、連結部材７と、ＴＭＤユニット１０とを備えている。
床１（制振対象物に相当）は、コンクリート製の構造床であり、建物の所定階（例えば３階）の床である。

【0029】

梁３は、床１を支承する梁（既存梁）であり、床１の下に設けられている。図１、図２において、梁３はＹ方向に沿って２本平行に配置されている。梁３はＨ形鋼であり、上下一対の上フランジ３ａ及び下フランジ３ｂと、上フランジ３ａと下フランジ３ｂを繋ぐウェブ３ｃとを有している。そして、図２に示すように、梁３の上フランジ３ａの上面が床１の下面に接合されている。

【0030】

Ｔ字部材５は、断面（ここでは水平断面）がＴ字状の鋼製部材である。図１、図４に示すように、Ｔ字部材５の端面は、梁３のウェブ３ｃに接合されている。より具体的には、Ｔ字部材５の端面は、梁３のウェブ３ｃのうち、他方の梁３と対向する側の面に接合されている。これにより、Ｔ字部材５は、梁３から内側（２本の梁３の間の空間）に突出している。

【0031】

連結部材７は、図２に示すように、略台形形状の鋼製の板材であり、Ｔ字部材５の突出部分を挟むように、Ｔ字部材５のＹ方向の両側にボルト等で固定されている。連結部材７は、ＴＭＤユニット１０のＴＭＤ受梁１２を、Ｔ字部材５に連結するための部材である。なお、連結部材７は、例えば、Ｔ字部材５の片側だけに配置されていてもよいし、あるいは、Ｔ字部材５と連結部材７を一体に構成してもよい。

【0032】

＜ＴＭＤユニット１０について＞
ＴＭＤユニット１０は、床１の下方において２本の梁３の間に設けられている。本実施形態のＴＭＤユニット１０は、ＴＭＤ受梁１２と、台座１４と、ＴＭＤ２０とを備えている。

【0033】

ＴＭＤ受梁１２は、図３に示すように、ＴＭＤ２０の荷重を受ける梁であり、Ｙ方向に間隔を空けて、Ｘ方向に沿って２本平行に設けられている。すなわち、２本のＴＭＤ受梁１２は、梁３に対して垂直に設けられている。本実施形態のＴＭＤ受梁１２は、梁３よりもサイズの小さいＨ形鋼であり、上下一対の上フランジ１２ａ及び下フランジ１２ｂと、上フランジ１２ａと下フランジ１２ｂとを繋ぐウェブ１２ｃとを備えている。

【0034】

図２に示すように、上フランジ１２ａの長手方向（Ｘ方向）の両端部は、連結部材７の形状に合わせてカットされており、上フランジ１２ａは、下フランジ１２ｂよりも長さが短い。これにより、２つの連結部材７（Ｔ字部材５を挟む連結部材７）の間に、下側からＴＭＤ受梁１２のウェブ１２ｃの端部を挿入することが可能である。そして、ＴＭＤ受梁１２のウェブ１２ｃは、２つの連結部材７の間に挿入されてボルト等で連結部材７と接合される。

【0035】

台座１４は、ＴＭＤ２０を載置するための台である。台座１４は、平面形状が矩形（正方形）であり、Ｙ方向の両端部がＴＭＤ受梁１２の下フランジ１２ｂの上面にボルト等で接合されている。これにより、台座１４は、ＴＭＤ受梁１２、連結部材７、Ｔ字部材５、梁３を介して、床１に対して固定されている。

【0036】

ＴＭＤ２０は、床１の上下振動を抑制するための装置であり台座１４の上に設けられている。本実施形態のＴＭＤユニット１０には、ＴＭＤ２０と台座１４の組み合わせがＸ方向に２つ並んで設けられている。但し、これには限らず、ＴＭＤ２０と台座１４の組み合わせが１つだけ設けられていてもよいし、３つ以上設けられていてもよい。

【0037】

＜ＴＭＤ２０の構成について＞
図５及び図６は、本実施形態のＴＭＤ２０の説明図である。図５は、ＴＭＤ２０の概略縦断面図であり、図６は、図５中のＢ－Ｂ断面図である。なお、図５中では、コイルばね２６、２７等のＴＭＤ１０の一部の構成を側面視で示している。

【0038】

本実施形態のＴＭＤ２０は、床１（制振対象物）の下方に配置されている。より具体的には、床１の下方において床１に対して固定された台座１４の上に設けられている。つまり、ＴＭＤ２０は、床１に対して間接的に設けられている。そして、基本的に、このＴＭＤ２０では、床１の下方に設けられた質量体（後述する質量体２２）が、床１の上下振動に同調して略逆位相の上下振動をすることにより、床１の上下振動を抑制する。
本実施形態のＴＭＤ２０は、質量体２２と、粘弾性部材２４と、弾性部材としてのメインばね２６と、調整用ばね２７と、を有している。

【0039】

質量体２２は、例えば平面視略矩形形状の鋼製等の金属製部材であり、この例では、所定厚さの一枚の矩形鋼板が使用されている。但し、これには限らず、例えば、質量が足りない場合には、複数枚の矩形鋼板を積層して使用しても良いし、必要な質量を確保できればコンクリートその他の各種素材を用いることもできる。

【0040】

粘弾性部材２４は、粘性（減衰成分）と弾性（はね成分）の両方の性質を有する部材である。本実施形態では粘弾性部材２４として、発泡性ポリウレタン素材で減衰性能が高い「シロダンプ（登録商標）」を用いている。本実施形態の粘弾性部材２４の形状は直方体であり、その平面形状は矩形である。但し、粘弾性部材２４の形状はこれには限定されない。例えば、立方体でもよい。また、平面形状が円形や多角形でもよい。粘弾性部材２４は、床１の下方において床１に対して固定された台座１４の上に設けられて、質量体２２を支持している（質量体２２と台座１４との間に介挿されている）。なお、本実施形態では、粘弾性部材２４は、質量体２２の平面中心Ｃ２２又はその近傍位置に配置されており、粘弾性部材２４の平面中心は、質量体２２の重心の平面位置ＰＧ２２に一致している。

【0041】

メインばね２６は、例えば鋼製の線材を所定方向（図では鉛直方向）に沿った中心軸回りに螺旋状に旋回してなる部材（コイルばね）であり、特に圧縮方向の荷重を受けるのに用いられる圧縮コイルばねである。よって、質量体２２を下側から支持する場合に好適である。本実施形態のＴＭＤ２０には、メインばね２６は、質量体２２の四隅部にそれぞれ（すなわち４つ）設けられている。より具体的には、メインばね２６は、床１に対して固定された台座１４の上に、粘弾性部材２４と並列に４つ設けられている（台座１４と質量体２２との間に互いに並列に介挿されている）。そして、これら４つのメインばね２６は、それぞれの位置において、質量体２２を支持している。但し、これには限られず、メインばね２６は、少なくとも３つあればよく、この場合、安定して質量体２２を支持することができる。

【0042】

図５及び図６に示すように、本実施形態では、粘弾性部材２４を平面視略矩形形状の質量体２２の平面中心Ｃ２２又はその近傍位置に配しているとともに、粘弾性部材２４を周囲から囲むように４つのメインばね２６を質量体２２の四隅部にそれぞれ配置している。すなわち、各メインばね２６は、それぞれ、粘弾性部材２４よりも質量体２２の重心の位置ＰＧ２２から水平方向に関して遠い位置（離れた位置）に配置されている。

【0043】

換言すると、質量体２２の重心の平面位置ＰＧ２２と４つのメインばね２６の平面中心２６Ｃとの水平方向の距離Ｌ２６は、当該重心の平面位置ＰＧ２２と粘弾性部材２４の平面中心Ｃ２４との水平方向の距離（不図示）よりも大きくなっている。

【0044】

よって、これら４つのメインばね２６で質量体２２は安定して支持することが可能である。これにより、質量体２２は安定して上下振動することができ、その結果、質量体２２のロッキング振動を効果的に防ぐことができる。

【0045】

なお、仮に、中央の粘弾性部材２４の剛性が高い（硬い）とロッキング振動が発生しやすい。このため、粘弾性部材２４の剛性は、４つのメインばね２６の剛性の合計よりも小さいことが望ましい。

【0046】

調整用ばね２７は、例えば、メインばね２６と同様に、鋼製の線材を所定方向（図では鉛直方向）に沿った中心軸回りに螺旋状に旋回してなる部材（コイルばね）であり、床１に対して固定された台座１４の上に、粘弾性部材２４及びメインばね２６と同様と並列に配置され、取り外し可能に複数設けられている。本実施形態の調整用ばね２７は、例えば粘弾性部材２４の周りを囲むように円形状に等間隔で並べて配置されている。

【0047】

調整用ばね２７も、特に圧縮方向の荷重を受けるのに用いられる圧縮コイルばねであり、上記４つのメインばね２６とともに質量体２２を支持している。このため、調整用ばね２７を設ける数を異ならせることにより、粘弾性部材２４にかかる面圧を変更し、ＴＭＤの固有振動数をＴＭＤ２０の固有振動数を調整することができる。

【0048】

本実施形態では、調整用ばね２７を最大１０個まで設置可能に構成されている。すなわち、調整用ばね２７の設置可能な最小数は０であり、最大数は１０に設定されている。調整用ばね２７の弾性率は、メインばね２６の弾性率より十分小さく、１個の調整用ばね２７の有無により、ＴＭＤ２０の固有振動数が、例えば、０．２Ｈｚ程度変化するように設定されていることが望ましい。このため、ＴＭＤ２０は、メインばね２６が主に質量体２２を支持しており、調整用ばね２７は介挿する数を増減することにより固有振動数の調整に用いられる。

【0049】

＜ＴＭＤ２０の設置方法について＞
まず、床１を支承する２本の梁３の対向するウェブ３ｃの側面にＴ字部材５、及び、連結部材７を取り付けておく。

【0050】

次に、ＴＭＤユニット１０を形成する。すなわち、上フランジ１２ａの長手方向の両端をカット（図２参照）したＴＭＤ受梁１２を２本平行に配置し、その下フランジ１２ｂに台座１４をボルト等で取り付ける（接合する）。また、台座１４の上に、図６に示すように、粘弾性部材２４と４つのメインばね２６及び所望の固有振動数（目標固有振動数）となるべく設計した数の調整用ばね２７を並列に配置する。さらに、粘弾性部材２４と４つのメインばね２６の上に、所定の質量の質量体２２（例えば、複数枚の矩形鋼板積層させたもの）を配置する。このようにして、ＴＭＤユニット１０を形成する。このとき設置する調整用ばね２７の数等の設計方法については、後述する。

【0051】

そして、形成したＴＭＤユニット１０を床１の下方から上に持ち上げて、Ｔ字部材５を挟む２つの連結部材７の間にＴＭＤ受梁１２のウェブ１２ｃの端部を挿入する。そして、ボルト等で連結部材７とウェブ１２ｃを接合する。これにより、床１に対してＴＭＤユニット１０（ＴＭＤ受梁１２）が固設される。

【0052】

次に、設置したＴＭＤ２０の質量体２２に、例えば加速度ピックアップを取り付け、床１を叩くなどしてＴＭＤ２０の固有振動数を測定する。測定結果に基づいて、目標固有振動数となるように介挿する調整用ばね２７の数を変更する。このため、設計上では、調整ばね２７の設置可能な数の中央値近傍において目標固有振動数となるように設計しておくことが望ましい。例えば、本実施形態の場合には、調整ばね２７の設置可能な数は１０なので、その中央値である５個の調整用ばね２７を介挿したときに、ＴＭＤ２０が目標固有振動数となるように設定しておくと、固有振動数を大きくする側にも、小さくする側にもの調整代が確保できる。このため、設置する現場においてＴＭＤ２０の固有振動数を容易に調整することが可能となる。

【0053】

＜ＴＭＤの設計方法について＞
上述したＴＭＤ２０を用いて床１の振動を減衰させるには、ＴＭＤ２０の固有振動数を床１の固有振動数とほぼ一致させる必要がある。以下では、ＴＭＤ２０の質量体２２の上下振動を床１の上下振動に同調させるための設計方法を、粘弾性部材２４としてシロダンプ２４を用いたＴＭＤを例に挙げて説明する。

【0054】

図７は、動的弾性率の振動数依存性を示す図であり、図８は、弾性率の振幅依存性を示す図であり、図９は、弾性率（ＳＰ１０）の面圧依存性を示す図であり、図１０は、弾性率（ＳＰ３０）の面圧依存性を示す図であり、図１１は、弾性率（ＳＰ１００）の面圧依存性を示す図であり、図１２は、ＴＭＤ２０による制振効果を示す図である。

【0055】

（１）シロダンプ２４の剛性評価式について
ＴＭＤ２０の減衰材として用いるシロダンプ２４には、形状係数、温度、振動数、振幅、面圧により、弾性率や損失係数が変化する特性がある。このため、シロダンプ２４をＴＭＤ２０の減衰材として用いる場合、弾性率が変化すると、バネとの荷重分担率が変わって面圧が変化し、鉛直剛性が変わって固有振動数も変化する。したがって、ＴＭＤ２０の固有振動数を適切に評価するためには、シロダンプ２４の各種依存性を定式化した上で収束計算を行う必要がある。

【0056】

損失係数については、形状係数、振幅、面圧による影響は示されていない。一方、温度と振動数の影響については、通常の室内環境として考えられる１５～３０℃の範囲で±１０％程度、床１の一次固有振動数として考えられる３～３０Ｈｚの範囲で±３％程度の変化であるため、本実施形態のＴＭＤ２０の設計においては、１０Ｈｚ、２３℃における代表値を用いることとする。

【0057】

また、弾性率については、温度依存性は１５～３０℃の範囲ではほぼ一定であり、形状係数の影響は想定される範囲で±１０％以内の変化であるため、振動数、振幅、面圧に対する依存性のみを考慮することとした。

【0058】

【0059】

【0060】

（３）振幅依存性について
動的弾性率の振幅依存性に関するメーカー提供値と近似値を図８に示す。メーカー資料では、振動数１０Ｈｚの速度実効値ｖ＝５ｍｍ／ｓ（変位振幅約０．１ｍｍ）を基準として、基準振幅以下で振幅の対数比例、基準振幅以上で振幅比例となっている。
そこで、速度実効値ｖに対する変化率βｖを、ｖが０．０５ｍｍで１．２４、５ｍｍ／ｓで１．０、２５ｍｍ／ｓ以上は０．８、５ｍｍ／ｓの範囲ではｖの自然対数に比例、５ｍｍ／ｓ以上の範囲ではｖに比例するものとし、メーカー提供値と概ね一致するように比例係数を定めた。

【0061】

【0062】

【0063】

【0064】

【0065】

【0066】

ＴＭＤ２０の設計は、以下のような流れでコンピュータシステム３０により実行される。すなわち、以下に説明するＴＭＤ２０の設計方法のＳＴＥＰ１～ＳＴＥＰ６における工程は、コンピュータ３１上で機能可能なプログラムとして構成し、当該コンピュータ３１を含むコンピュータシステム３０により実行される。例えば、図１３のブロック図に示す様に、当該プログラムを記憶する記憶装置３１ｂと制御装置３１ａとを互いに通信可能に備えたコンピュータ３１と入力装置３２及び出力装置３３を備えたコンピュータシステム３０を構成し、以下のＴＭＤ２０の設計方法を実行させる。

【0067】

図１４は、ＴＭＤ２０の設計方法を示すフロー図である。ＴＭＤ２０の設計方法は以下のように実行される。
ＳＴＥＰ１：必要な低減率とコストを勘案して有効質量比を決め、対象スパンの一次有効質量から必要なＴＭＤ２０の振動質量Ｍを求める。

【0068】

ＳＴＥＰ２：設置スペースに収まるように１台あたりの鋼板枚数と設置台数を決め、有効質量比から目標とするＴＭＤ２０の目標固有振動数ｆｏｐｔと減衰定数ｈｏｐｔを求める。このとき目標固有振動数ｆｏｐｔには、設置可能な数の調整用ばねにより調整可能とすべき固有振動数の調整代（目標調整範囲）を設定しておく。

【0069】

ＴＭＤ２０は、対象範囲が広い場合に場所により床の固有振動数がいくらか異なったり、将来のレイアウト変更などで床固有振動数が変わったりする場合があるため、調整用ばね２７の設置する数を変更して固有振動数変えることができることが有効である。例えば、目標固有振動数を８Ｈｚとしたときに、下限値が７Ｈｚ、上限値が９Ｈｚとなるように目標調整範囲を設定すると、調整ばね２７の設置可能な本数が１０本の本実施形態のＴＭＤ２０であれば、概ね、調整ばね２７一本あたりのピッチが０．２Ｈｚとなり、調整ピッチ、調整範囲とも適切な値となる。一方、下限値が７．８Ｈｚ、上限値が８．２Ｈｚであった場合には、調整ばね２７一本あたりのピッチが０．０４Ｈｚとなり、調整範囲が狭すぎて、現場での調整が困難になる。また、逆に上限値と下限値との差が広すぎる場合、または、調整ばね２７の設置可能本数が少なくて調整ピッチが１Ｈｚ刻みなどになる場合も、目標固有振動数ｆｏｐｔに合わせることが困難になる。このため、目標固有振動数ｆｏｐｔに設定する目標調整範囲は、施工現場において設置する調整ばね２７の本数を変えることにより固有振動数を容易に調整できるように、調整設置可能な調整用ばねの数と、調整ばね２７一本あたりのピッチに基づいて設定される。

【0070】

ＳＴＥＰ３：振動数依存性のみ考慮した概算で求めたシロダンプ２４の弾性率を用いて、目標減衰ｈｏｐｔを満足するようにシロダンプ２４の面積Ａを決める。また、シロダンプ２４を含めて剛性が目標±１０％程度に収まるようなメインばね２６と調整用ばね２７の種類を仮決めする。

【0071】

【0072】

【0073】

【0074】

【0075】

本実施形態のチューンドマスダンパー（ＴＭＤ）２０によれば、質量体２２を支持しているメインばね２６より弾性率が低い調整用ばね２７を、取り外す、取り付ける、または、数を増やすなどしてＴＭＤの固有振動数を微調整することが可能である。このため、シロダンプ２４のような粘弾部材を用いつつも目標固有振動数に合わせ易いＴＭＤ２０を提供することが可能である。

【0076】

【0077】

【0078】

また、調整可能範囲計算ステップ（ＳＴＥＰ６）において、調整用ばね２７の数を変えることにより調整可能な固有振動数の上限値と下限値を計算するので、調整用ばね２７の本数を変更することにより調整可能なＴＭＤ２０の固有振動数、すなわち調整可能な範囲を確認することが可能である。

【0079】

また、計算した上限値と下限値との間に、調整用ばね２７の数を変えることにより調整可能とすべき目標固有振動数ｆｏｐｔの目標調整範囲が含まれるか否かを判定するので、調整用ばね２７により調整可能な調整代を確保できるか否かを確認することが可能である。このため、設置現場で調整用ばね２７の数を調節することにより、所望の性能を発揮するＴＭＤ２０を容易に設計することが可能である。

【0080】

また、計算した上限値と下限値との間に、調整用ばね２７により調整可能とすべき目標固有振動数ｆｏｐｔの目標調整範囲が含まれないと判定した場合には、弾性率の変動傾向を反映してシロダンプ２４の特性、例えば、弾性率や面積Ａ、及び、メインばね２６と調整用ばね２７の特性、例えば、ばね定数や自由長等を変更するので、新たに設定したシロダンプ２４の形状及び特性と、メインばね２６及び調整用ばね２７の特性とにより、所望の性能を発揮させるＴＭＤ２０を設計することができる。

【0081】

また、上記ＴＭＤ２０の設計方法をコンピュータに実行させることにより、所望の性能を発揮させるＴＭＤ２０を容易に設計することができる。
また、上記プログラムを実行して、所望の性能を発揮させるＴＭＤ２０を設計することができるコンピュータシステム３０を提供することが可能である。

【0082】

図１５は、ＴＭＤ２０の設置の変形例を示す図である。
図１５では、床１の上に二重床ユニット９が設けられた二重床構造となっている。二重床ユニット９は複数の脚部９ａを備えており、この脚部９ａが床１の上面に設置されている。これにより、床１の上方に二重床ユニット９による床（所謂ＯＡ床）が形成されている。

【0083】

この変形例では、ＴＭＤ２０は、床１の上に直接的に設けられている。つまり、粘弾性部材２４と４つの弾性部材２６と複数の調整用ばね２７が床１の上面に並列に配置されており、その上に質量体２２が配置されている。換言すると、床１と質量体２２との間に、粘弾性部材２４と４つの弾性部材２６と複数の調整用ばね２７とが並列に介挿されている。そして、粘弾性部材２４と４つの弾性部材２６と複数の調整用ばね２７とは、それぞれ、質量体２２を支持している。
この場合においても、調整用ばね２７を、取り外す、取り付ける、または、数を増やすなどしてＴＭＤの固有振動数を微調整することが可能である。

【0084】

また、この例では、ＴＭＤ２０は二重床構造のうちの床１（下側の床）の上に設けられているが、これには限られない。例えば、二重床ユニット９によって形成される床（上側の床）の下にＴＭＤ２０を設けても良い。つまり、二重床ユニット９の床の下面に４つの弾性部材２６と粘弾性部材２４と複数の調整用ばね２７とを配置し、その下に質量体２２を設ける（二重床ユニット９の床と質量体２２との間に、４つの弾性部材２６と粘弾性部材２４と複数の調整用ばね２７とを互いに並列に介挿する）ようにしてもよい。但し、この場合、弾性部材２６及び調整用ばね２７として、引張コイルばねを用いることが望ましい。

【0085】

＝＝＝その他の実施形態について＝＝＝
上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。

【符号の説明】

【0086】

１ 床（制振対象物）
２０ チューンドマスダンパー（ＴＭＤ）
２２ 質量体
２４ シロダンプ（粘弾性部材）
２６ メインばね（弾性部材）
２７調整用ばね
３０ コンピュータシステム
３１ コンピュータ
３１ａ 制御装置
３１ｂ 記憶装置
ＳＴＥＰ４ 計算ステップ
ＳＴＥＰ５ 判定ステップ
ＳＴＥＰ６ 調整可能範囲計算ステップ
ＳＴＥＰ７ 調整範囲判定ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】