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技術 制振装置および建物の制振構造

出願人 株式会社熊谷組
発明者 石橋久義長谷川清光
出願日 1999年3月19日 (21年9ヶ月経過) 出願番号 1999-075614
公開日 2000年9月26日 (20年3ヶ月経過) 公開番号 2000-266112
状態 拒絶査定
技術分野 異常な外部の影響に耐えるための建築物 防振装置
主要キーワード 各棒部材 振動対象 横断面形 基本構想 両取付板 油圧ダンパー 各取付板 横振動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年9月26日)のものです。
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図面 (9)

課題

建物上階における振動および上階から下階に伝達される振動の双方を低減することができる制振装置および制振構造を提供すること。

解決手段

制振装置(18,28)は、棒部材(36)と、棒部材の一端部に取り付けられ、棒部材の長手方向に関して動作可能であるダンパー(38)と、棒部材に取り付けられ、棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパー(40)とを備え、さらに、棒部材の他端部に取り付けられた長さ調整部材(42)を備え得る。制振装置は建物の上階および下階(12,22)間に上下に向けて、または、同一階の互いに相対する両梁(32,34)間に水平に配置される。

概要

背景

従来、複数の階層を有する建物上階における縦方向振動、例えば電動ポンプコンプレッサ工作機械等(振動発生源)の稼働により生じる前記上階の振動を低減するための制振装置として、棒部材と該棒部材の一端部に取り付けられたダンパとからなるものと、共振現象を利用する同調質量ダンパーからなるものとが提案されている。

ダンパーを有する前者の制振装置は上下両階の間に上下方向に向けて配置されかつその上下両端部において上下両階にそれぞれ固定され、また、前記同調質量ダンパからなる後者の制振装置は前記上階の床上に設置される。

前者の制振装置によれば、そのダンパの作動により上階の振動が減衰される。また、後者の制振装置によれば、上階に生じた特定の周波数の振動が緩和される。

しかし、前者の制振装置にあっては、上階の振動の一部が下階に伝達されるという問題がある。また、後者の制振装置については、前者の制振装置における振動伝達問題は生じないが、特定の周波数の振動以外の振動を低減することができず、また、床面上に設置される制振装置が該床面上における作業性や居住性の低下を招くという問題があった。

概要

建物の上階における振動および上階から下階に伝達される振動の双方を低減することができる制振装置および制振構造を提供すること。

制振装置(18,28)は、棒部材(36)と、棒部材の一端部に取り付けられ、棒部材の長手方向に関して動作可能であるダンパー(38)と、棒部材に取り付けられ、棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパー(40)とを備え、さらに、棒部材の他端部に取り付けられた長さ調整部材(42)を備え得る。制振装置は建物の上階および下階(12,22)間に上下に向けて、または、同一階の互いに相対する両梁(32,34)間に水平に配置される。

目的

本発明の目的は、建物の上階における振動および上階から下階に伝達される振動の双方を低減することができる制振装置および制振構造を提供することにある。また、本発明の他の目的は、特定の周波数の振動およびそれ以外の振動の双方の低減を図ることができかつ上階における作業性や居住性の低下をきたさない制振装置および制振構造を提供することにある。

効果

実績

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請求項1

棒部材と、該棒部材の一端部に取り付けられ、前記棒部材の長手方向に関して動作可能であるダンパーと、前記棒部材に取り付けられ、該棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパーとを含む、制振装置

請求項2

さらに、前記棒部材の他端部に取り付けられた長さ調整部材を含む、請求項1に記載の制振装置。

請求項3

一線上に互いに間隔をおいて配置された一対の棒部材と、両棒部材間において前記一線上に配置されかつ両棒部材に取り付けられた、前記棒部材の長手方向に関して動作可能であるダンパーと、前記両棒部材のいずれか一方に取り付けられ、該棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパーとを含む、制振装置。

請求項4

さらに、前記両棒部材の少なくとも一方の端部に取り付けられた長さ調整部材を含む、請求項3に記載の制振装置。

請求項5

建物上階および下階間に上下に向けて配置された請求項ないし4のいずれかに記載の制振装置を含み、前記制振装置は、その両端部において上下両階に固定されている、建物の制振構造。

請求項6

建物の任意の階の一対の梁間に水平に配置された請求項1ないし4のいずれかに記載の制振装置を含み、前記制振装置が、その両端部において両梁に固定されている、建物の制振構造。

技術分野

0001

本発明は、振動発生源を有する、建物の階層の振動を低減するための制振装置および制振構造に関する。

背景技術

0002

従来、複数の階層を有する建物の上階における縦方向の振動、例えば電動ポンプコンプレッサ工作機械等(振動発生源)の稼働により生じる前記上階の振動を低減するための制振装置として、棒部材と該棒部材の一端部に取り付けられたダンパとからなるものと、共振現象を利用する同調質量ダンパーからなるものとが提案されている。

0003

ダンパーを有する前者の制振装置は上下両階の間に上下方向に向けて配置されかつその上下両端部において上下両階にそれぞれ固定され、また、前記同調質量ダンパからなる後者の制振装置は前記上階の床上に設置される。

0004

前者の制振装置によれば、そのダンパの作動により上階の振動が減衰される。また、後者の制振装置によれば、上階に生じた特定の周波数の振動が緩和される。

0005

しかし、前者の制振装置にあっては、上階の振動の一部が下階に伝達されるという問題がある。また、後者の制振装置については、前者の制振装置における振動伝達問題は生じないが、特定の周波数の振動以外の振動を低減することができず、また、床面上に設置される制振装置が該床面上における作業性や居住性の低下を招くという問題があった。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明の目的は、建物の上階における振動および上階から下階に伝達される振動の双方を低減することができる制振装置および制振構造を提供することにある。また、本発明の他の目的は、特定の周波数の振動およびそれ以外の振動の双方の低減を図ることができかつ上階における作業性や居住性の低下をきたさない制振装置および制振構造を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る制振装置は、棒部材と、該棒部材の一端部に取り付けられ、前記棒部材の長手方向に関して動作可能であるダンパーと、前記棒部材に取り付けられ、該棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパーとを備える。本発明の他の制振装置は、さらに、前記棒部材の他端部に取り付けられた長さ調整部材を備える。

0008

本発明のさらに他の制振装置は、一線上に互いに間隔をおいて配置された一対の棒部材と、両棒部材間において前記一線上に配置されかつ両棒部材に取り付けられた、前記棒部材の長手方向に関して動作可能であるダンパーと、前記両棒部材のいずれか一方に取り付けられ、該棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパーとを備える。本発明のさらに他の制振装置は、さらに、前記両棒部材の少なくとも一方の端部に取り付けられた長さ調整部材を備える。

0009

本発明の制振構造では、前記制振装置が建物の上階および下階間に上下に向けて配置されており、前記制振装置はその両端部において前記上下両階に固定されている。

0010

さらに、本発明の他の制振構造にあっては、前記制振装置が建物の上下階間の代わりに任意の階の相対する一対の梁間に水平に配置され、前記制振装置はその両他端部において前記両梁に固定されている。

0011

本発明によれば、前記建物の上階に生じる上下方向(縦方向)の振動については、上下両階に関して配置される制振装置およびこれを含む制振構造により、また、前記建物の上階に生じる水平方向(横方向)の振動については、該上階の互いに相対する両梁に関して配置される制振装置およびこれを含む制振構造により、それぞれ低減することができる。

0012

縦方向または横方向の振動は、前記棒部材の長手方向すなわち前記振動方向に動作可能である前記ダンパーにより低減され、また、前記振動のうち特定の周波数の振動については、前記棒部材の長手方向に動作可能である同調質量ダンパーにより低減される。すなわち、前記振動の低減が前記ダンパーおよび前記同調質量ダンパーの双方により行われる。

0013

このため、前記ダンパーまたは前記同調質量ダンパーのいずれか一方のみで行う振動低減の場合と比べて、上階における縦方向の振動と、該上階から下階に伝達される縦方向の振動との双方を大幅に低減することができる。また、上階における横方向の振動についての大幅な低減が可能である。

0014

また、前記同調質量ダンパーは制振装置内に組み込まれ、該制振装置は上下両階間あるいは両梁間に設置されることから、従来における床スラブ上への配置に伴って生じる該床スラブ上の作業性や居住性の低下を回避することができる。制振装置は、これが設置される両階または両梁間の間隔に合わせて、その長さ調整部材によりその全長を容易に変更、調整することができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

図1を参照すると、複数の階層を有する建物10の上階の床スラブ12上に、電動ポンプ、コンプレッサ、工作機械等(振動発生源)14が据え付けられており、振動発生源14の稼働により、床スラブ12に縦振動(上下方向の振動)が生じる(矢印16を参照)。

0016

建物10には、前記縦振動の低減のため、制振装置18を含む制振構造20が設けられている。

0017

制振装置18は、建物10の上下階すなわちこれらの床スラブ12,22間に上下に向けて配置され、その両端部において両床スラブ12,22に固定されている。

0018

これに対し、図2に示す建物10の上階の床スラブ12上には、水平移動およびその停止を繰り返す機械、内部に水平移動を繰り返す部品を含む機械等からなる振動発生源24が据えられており、振動発生源24の稼働により、床スラブ12に横振動(水平方向の振動)(矢印26参照)が生じる。振動発生源24には、前記据え付け機械のほか、床スラブ12上を移動する居住者作業者も含まれる。

0019

前記横振動の低減のため、制振装置28を含む制振構造30が建物10に設けられている。

0020

制振装置28は、建物10の前記上階における互いに相対する一対の水平な梁32,34間に水平に配置され、その両端部において両梁32,34に固定されている。

0021

再び図1および図2を参照すると、縦振動低減のための制振装置18および横振動低減のための制振装置28は、共に、同じ構成部材を有する。すなわち、棒部材36と、該棒部材の一端部に取り付けられ、棒部材36の長手方向に関して動作可能であるダンパー38と、棒部材36に取り付けられ、該棒部材の長手方向に関して動作可能である同調質量ダンパー40とを含む。

0022

また、さらに、棒部材36の他端部に取り付けられ該棒部材の長手方向へ移動可能である長さ調整部材42(図3参照)を含むものとすることができる。ダンパー38および棒部材36の一方の端部または長さ調整部材42が、それぞれ、実質的に制振装置18,28の端部を規定する。

0023

長さ調整部材42は、例えば、後記鋼管からなる棒部材36の他端部に固定された板部材(図示せず)を貫通しかつこれに螺合するねじ部材からなる。ねじ部材42をその軸線周りに回転させ、棒部材36の内外に進退させることにより、両床スラブ12,22間または両梁32,34間の距離に合わせて、棒部材36(または制振装置18,28)の全長を実質的に変更することができる。

0024

棒部材36は、例えば、円形または矩形横断面形状を有する鋼管からなる。

0025

ダンパー38は、例えば油圧ダンパー図3)、粘弾性体ダンパー(図4)等からなる。

0026

各制振装置18,28は、複数のボルト穴(図示せず)が設けられた一対の取付板48を介して、建物に取り付けることができる。両取付板48は、前記油圧ダンパーのピストンロッド44(図3)、前記粘弾性体ダンパーの粘弾性体46(図4)等の先端部と、長さ調整部材42の先端部とにそれぞれ固定されている。長さ調整部材42が取り付けられない場合にあっては、取付板48は棒部材36の他端部に直接に固定される。

0027

建物への前記制振装置の取り付けは、予め各床スラブ12,22に設けられた複数のアンカーボルト(図示せず)に各取付板48のボルト穴を通しかつナット(図示せず)を螺合することにより、また、予め各梁32,34に設けられた複数のボルト穴(図示せず)と各取付板48のボルト穴とにボルト(図示せず)を通しかつ該ボルトにナットを螺合することにより、行うことができる。

0028

同調質量ダンパー40は、例えば、棒部材36の一部を除去して形成された空所(図示せず)に配置しかつ固定することができる。

0029

同調質量ダンパー40は、図5図8に示すように、密閉された筒状のケーシング50と、ケーシング50内にその軸線方向へ移動可能に配置された重り52と、重り52に対する減衰手段54および重り52に接続されたばね部材56とからなる。

0030

重り52の重量は、振動対象である床スラブ12と共振可能であるように、床スラブ12の振動についての固有周期の大きさに基づいて定められる。

0031

減衰手段54は粘性流体図5)、油圧ダンパー(図6および図8)等からなる。また、ばね部材56は例えばコイルばねからなる(図5図6および図8)。

0032

図5に示す例では、上下方向に向けられたケーシング50内の重り52が、ケーシング50内に配置され上下方向へ伸びるコイルばね56の上に載置され、コイルばね56の上下両端が重り52の下端とケーシング50の下端とにそれぞれ固定されている。また、重り52は、その上部を残して、その大部分が、ケーシング50に封入された高粘度を有する流体54に浸されている。

0033

したがって、ケーシング50が棒部材36と共に上下方向へ振動するとき、これに遅れて重り52が運動を開始し、コイルばね56の作用下、上下方向へ振動する。このとき、重り52は流体54による粘性抵抗を受け、その振幅が減衰される。

0034

図6に示す例では、粘性流体56の代わりに重り52に対して減衰作用を及ぼす油圧ダンパ54がコイルばね56と反対の側に配置されその両端部が重り52の上端とケーシング50の上端とに固定されている。

0035

図7に示す例では、粘弾性体58がケーシング50の内部においてその下端部上に載置され、また、重り52が粘弾性体58上に載置されており、粘弾性体58はその上下両端部において重り52とケーシング50とに固定されている。粘弾性体58は、重り52に対し、粘性抵抗および弾性作用の双方を同時に付与する。

0036

最後に、図8に示す例は、図2に示す制振装置28に組み込まれる同調質量ダンパーであって、図6に示す同調質量ダンパーを水平にしたものと実質的に同一である。

0037

この同調質量ダンパー40では、重り52の移動に対する抵抗を軽減するため、重り52に、ケーシング50の内壁面上をその軸線方向へ転動可能である一対のローラ60が取り付けられている。

0038

ここで図1を参照すると、振動発生源14から床スラブ12に縦の振動16が及ぼされるとき、振動16は制振装置18を介して下方の床スラブ22に伝達される。

0039

この間、制振装置18のダンパー38が縦の振動16を低減し、さらに、振動16のうちの特定の周波数を有する振動が同調質量ダンパー40により低減される。その結果、上階における縦の振動16および下階に伝達される縦の振動16の双方の低減が図られる。

0040

また、同調質量ダンパー40が上下の床スラブ12,22間に配置されることから、これを上方の床スラブ12上に設置する場合と比べて邪魔になりにくく、床スラブ12上における作業性や居住性の低下を最小限とすることができる。

0041

次に図2を参照すると、振動発生源24から床スラブ12に横の振動26が及ぼされるとき、該振動は両梁32,34を介して制振装置28に伝達される。

0042

この間、縦振動に関する制振装置18におけると同様、制振装置28のダンパー38が横の振動26の振幅を減衰し、さらに、振動26のうちの特定の周波数を有する振動の振幅が同調質量ダンパー40により減衰される。その結果、上階における横の振動26の効果的な低減が図られる。

0043

図示の例と異なる変形例として、一対の棒部材間に前記ダンパーを配置しかつこれらに取り付け、また、両棒部材の一方に前記同調質量ダンパを取り付けてなる制振装置(図示せず)がある。

0044

前記両棒部材と前記ダンパーとは一線上に配置される。前記棒部材は、前記した棒部材36と同様のものからなる。前記ダンパーの両端部は両棒部材のそれぞれの端部に固定され、また、前記同調質量ダンパーは前記したと同様にして前記棒部材に取り付けられ、前記ダンパーと前記同調質量ダンパーとは、それぞれ、前記棒部材の長手方向すなわち前記一線の伸長方向に関して動作可能である。

0045

さらに、前記両棒部材の少なくとも一方の端部に前記長さ調整部材を取り付けたものとすることができる。

0046

これらの変形例に係る制振装置は、いずれも、前記したと同様、上下両階間に上下方向に向けて配置しかつその両端部を両床スラブ12,22に固定し、あるいは、両梁32,34間に水平に配置しかつその両端部を両梁32,34に固定することができ、これをもって制振構造とすることができる。これらの変形例にあっては、各棒部材の端部または長さ調整部材が実質的に制振装置の端部を規定する。

0047

なお、前記した適用例に代えて、縦振動に関する制振装置および横振動に関する制振装置の双方を同一の階層12に適用することができる。

0048

本発明の好ましい実施態様について説明したが、本発明は、前記した実施態様に限られず、本発明の目的を達成する基本構想に基づく種々の態様で実施することができる。

図面の簡単な説明

0049

図1縦の振動を低減するための制振装置および制振構造を示す概略図である。
図2横の振動を低減するための制振装置および制振構造を示す概略図である。
図3制振装置の拡大正面図である。
図4他の制振装置の例の拡大部分正面図である。
図5図1に示す制振装置に組み込まれる同調質量ダンパーの一例についての概略的な縦断面図である。
図6図1に示す制振装置に組み込まれる同調質量ダンパーの他の一例についての概略的な縦断面図である。
図7図1に示す制振装置に組み込まれる同調質量ダンパーのさらに他の一例についての概略的な縦断面図である。
図8図2に示す制振装置に組み込まれる同調質量ダンパーの一例についての概略的な縦断面図である。

--

0050

10建物
12,22上階および下階の床スラブ
14,24振動発生源
16,26 縦の振動および横の振動
18,28制振装置
32,34 梁
36棒部材
38ダンパー
40同調質量ダンパー
42 長さ調整部材

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