JP3769150B2

JP3769150B2 - Dynamic absorber for a three-story house

Info

Publication number: JP3769150B2
Application number: JP23715899A
Authority: JP
Inventors: 豊彦東田; 宗男小谷
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 1999-08-24
Filing date: 1999-08-24
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-08-24
Also published as: JP2001059362A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重量鉄骨Ｈ型鋼により鉄骨躯体を構成し、交通振動を低減すべく振動抑制装置である動吸振器を配した三階建て住宅の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人口の密集化および地価の高騰等により、市街地の狭小地に２世代、若しくは３世代住宅を目的とした三階建て住宅が建設される傾向がある。
人口の密集化は、建設作業の増加、工場および事業所周辺の宅地化、交通量の増加を招き、振動公害が問題視されてきている。振動公害は主に、建設作業、工場、事業所、道路交通を発生源とするものである。これらの振動が建物に伝達され建物内の住人に違和感を与える場合がある。
構造物に加わる振動を低減する方法としては、特開平９−１３７４０号公報に示す基礎と構造物の間に減衰装置を配するものや、特開平１０−８２２０８号公報に示す建物の屋上に振動制御を配置するものも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、ラーメン工法の鉄骨構造躯体を用いた三階建て住宅は周知とされているが、これらはマンションや集合住宅等のような、多数の家族が居住するような建物に関するものであり、一戸建ての三階建て住宅の場合には、それに見合ったコストと、構造の三階建て住宅の設計とプランニングが必要となってくるのである。
前述の特開平９−１３７４０号公報に示す技術では、十分な振動除去を行うのが困難であり、地震による建物への負荷を軽減できても、交通振動などの振動公害に適応するのは困難である。
【０００４】
さらに、特開平１０−８２２０８号公報に示す技術では、ビルなどの質量の大きな建物の振動制御を行うものであり、振動制御を住宅に配設しただけでは、住宅のようなビルよりはるかに質量の小さい建物において、特に交通振動等の微振動を除去するのは困難である。
上記のように、従来の技術では立地条件に左右されず、自由な居住空間の設計ができ、住人が快適に生活を行える住宅を建設するのは困難である。
【０００５】
本発明は、様々な形状、バリエーションの住宅に対して、居住空間の設計に制限を与えることなく、耐振動構造を実現するための動吸振器の最適配置方法に関するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明が解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための構成を説明する。
【０００７】
交通振動などにより住宅に振動が伝達した場合には、住宅の躯体構造だけでなく、内装および外装が、揺れに抵抗する。このため、住宅に配設する動吸振器は、住宅の躯体構造のみならず、該動吸振器を配設する住宅の外装および内装の構造を考慮して配設することにより、制振を効率的に行える。
以下に、住宅の躯体構造、外装、および内装の構成を考慮して、効率的に動吸振器の制振効果を発揮するための動吸振器の配置構造を示す。
【０００８】
一階・二階・三階の通し梁１ａ・１ｂ・１ｃを主体として、該通し梁１ａ・１ｂ・１ｃの上下に一階・二階・三階の分断柱１２・１５・１６を接続する、鉄骨構造により躯体を構成した梁勝ちラーメン構造の三階建て住宅において、前記通し梁１ａ・１ｂ・１ｃの上下に接合する分断された柱である一階柱１２と二階柱１５と三階柱１６を、各階において必要な数の柱を配設し、上方階へ行くに連れて分断柱の数を少なくし、各階における住宅のバランスを取り、水平方向に対するバランスおよび剛性を高くし、振動を水平に受け止め可能に構成し、該梁勝ちラーメン構造の三階建て住宅の上部に動吸振器２６を配設し、該動吸振器２６は、住人が感じやすい２〜５Ｈｚの周波数の住宅の揺れを低減すべく構成し、建物の形状が一方向に長くなっており、長手方向ＬＤと短手方向ＳＤが存在する場合に、該動吸振器２６は短手方向ＳＤへの振動を吸収すべく、平面視において住宅の重心とラップする位置より短手方向ＳＤへ重心ライン上で配置をずらして配設したものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
図１は三階建て住宅の構成を示す俯瞰図、図２は本発明に用いる住宅の通し梁１ａと、一階柱１２と二階柱１５の部分の柱・梁接合部を構造を示す斜視図、図３は住宅の振動の受け止め方を示した模式図、図４は動吸振器の作動構成を示す模式図、図５は動吸振器の制振機構を示す模式図、図６は屋上に動吸振器を配置した住宅を示す斜視図、図７は同じく平面図、図８はペントハウスのある屋上に動吸振器を配置した住宅を示す斜視図、図９は同じく平面図、図１０は短手方向の一端に開口部のある住宅に動吸振器を配設した斜視図、図１１は長手方向の一端に開口部のある住宅に動吸振器を配設した斜視図、図１２は同じく平面図、図１３は長手方向の一端側の間仕切幅が大きい住宅の間取り図である。
【００１０】
図１および図２において、本発明に用いる三階建て住宅のラーメン工法について説明する。
基礎２５上には柱１２が立設されており、該柱１２上には通し梁１ａが固設されている。そして、通し梁１ａの上には柱１５が立設されており、柱１５の上端には通し梁１ｂが横設されている。さらに、通し梁１ｂ上には柱１６が立設されており、柱１６の上端には通し梁１ｃが横設されている。
本発明に用いる三階建て住宅のラーメン工法は、図１において、その要部が図示されているように、通し梁１ａ・１ｂ・１ｃを主体とする構成としている。通し梁１ａ・１ｂ・１ｃを主体として、一階柱１２と二階柱１５と三階柱１６は、分断された柱であり、図２の如く、通し梁１ａの上下に接合される構造であるので、一階柱１２の上に、二階柱１５があり、二階柱１５の上に三階柱１６がある必要がない。各階で必要な柱の本数を決めるので、上方階へ行くに連れて、分断柱の数を少なくすることが出来るのである。
【００１１】
次に、本発明に用いる住宅の耐振動構成について説明する。
まず、梁勝ち構造による耐振特性について、図３を用いて説明する。
バランスの悪い住宅２１ｂにおいては、振動を受けた場合には、建物にねじれが生じやすい。この場合に発生する振動にはねじれの要素が加わるため、振動の成分が多くなるとともに、時間的な変化が複雑であり、振動を抑制することが困難である。また、住宅にかかる負荷が大きい。
梁勝ち構造の住宅２１では、各階において必要な数の柱を配設し、各階における住宅のバランスを取りやすい構成になっている。梁に沿って柱が配設されるため、水平方向に対するバランスおよび剛性が高く、振動を水平に受け止めることが容易となる。
これにより、住宅の受ける振動を単純化でき、該振動を容易に抑制することができる。また、住宅の受ける負荷を軽減でき、住宅の耐久性を向上できる。
【００１２】
住宅の上部には、図４に示す如く動吸振器２６が配設されており、振動源から地盤を介して住宅に伝達される振動が動吸振器２６により解消されるものである。このとき、動吸振器２６は住宅の揺れに対して最適に調整されている。
動吸振器２６による振動の解消機構について説明する。
図４（ａ）に示す状態の住宅に、図４（ｂ）に示すような振動が伝達されると図４（ｃ）に示すように住宅が揺れ始める。住宅が揺れることにより、動吸振器２６に揺れが伝達され、図４（ｄ）に示すように、動吸振器２６が伝達された揺れを利用した慣性力を住宅に与えるため、図４（ｅ）に示すように住宅の揺れを解消できるのである。
【００１３】
次に、動吸振器の構成について説明する。
動吸振器は、一般的に弾性部材Ｓ、減衰部材Ｄおよび質量体Ｍにより構成されており、その結合方法は図５（ａ）に示す、弾性部材Ｓ、減衰部材Ｄおよび質量体Ｍを直線的に接続することも可能である。また、図５（ｂ）に示す、弾性部材Ｓと減衰部材Ｄを並列に接続して、質量体Ｍに接続する方法などがある。また、一般に、質量対Ｍの質量は住宅の１パーセントとされている。
さらには、図５（ａ）および（ｂ）に示す１方向の振動を吸収する動吸振器を２つ配設し、前後左右方向の振動を吸収させることも可能である。
もしくは、図５（ｃ）に示す、１つの質量体Ｍに前後左右方向にそれぞれ一対の弾性部材Ｓおよび減衰部材Ｄを接続し、１つの動吸振器により、前後左右方向の振動を吸収することもできる。１つの質量体に前後左右方向に作用する一対の弾性部材Ｓおよび減衰部材Ｄを接続したものを用いることにより、動吸振器の配置スペースを小さくでき、設置が容易になる。
本発明は動吸振器を特に限定するものではなく、住宅に配置可能であり、交通振動などの振動を効率的に吸収できるものであれば良い。
【００１４】
前述の、動吸振器は一般的に弾性部材、減衰部材および質量体により構成されるため、一定の周波数特性を有する。周波数特性は、質量体が変位しやすい周波数であり、弾性部材および減衰部材の特性（弾性係数、摩擦係数もしく粘度）を変化させることにより、調節できるものである。
また、減衰部材により、振動を摩擦力もしくは粘性抵抗を通じて熱エネルギーに変換して、振動の低減を行うため、該減衰部材が作動するための、ある程度のストロークを必要とするものである。また、質量体に発生する慣性力によって振動を打ち消すためにも、ある程度のストロークが必要となる。
このため、動吸振器により吸収を行う振動は、ある程度周期の大きいものとなる。振動公害の対象範囲は、一般に１〜８０Ｈｚのものとされている。動吸振器はこの範囲の周波数において、特に、住人が感じやすい２〜５Ｈｚの周波数に対応するものであれば良い。この範囲において、住宅の揺れが動吸振器により低減されるものである。
【００１５】
次に、本発明に係る動吸振器２６の配設位置について説明する。
図６はフラット屋根の住宅の屋上３１に動吸振器２６を配置した一実施例であり、動吸振器２６を住宅のもっとも高い位置に配設している。振動伝達により住宅に発生する振幅は、基礎部より上方になるにつれて大きくなる。このため、動吸振器２６を住宅のもっとも高い位置に配設することにより、住宅に伝播される振動を効率的に吸収することができる。
動吸振器２６の振動吸収力を最大限活用するためには、このようにフラット屋根の住宅の屋上３１に配置する他、屋上の床下に収納することも可能であるし、また、勾配屋根の住宅においては、小屋裏や屋根上など様々な配置が可能であり、同様の効果が得られるものである。
【００１６】
また、図６及び図７で示す住宅のように、建物の形状が一方向に長くなっている場合、建物は長手方向ＬＤに比べると短手方向ＳＤへの揺れに弱く、振動を受けやすい。このため、短手方向ＳＤの建物の振動を優先的に吸収することが望ましい。そこで、このような住宅の屋上に、１方向の振動を吸収する動吸振器配２６を配設するのであれば、動吸振器２６は短手方向ＳＤへの振動を吸収するよう配置（若しくは、設定）している。
このような構成とすることにより、一方向の振動を吸収する動吸振器を一台設置することで、優先的に吸収する必要のある短手方向ＳＤの振動を効率よく吸収できる構成となる。つまり、高層ビルやマンションとは異なり、一戸建ての住宅においては耐振動構造に多大なコストを掛けるわけにはいかないので、本発明のように、最小限の構成において高い効果を発揮するような動吸振器の配置方法が重要となるのである。もちろんコスト面での支障がない場合、若しくは、住宅の構造上、短手方向ＳＤ及び長手方向ＬＤの両方向への振動を充分に吸収する必要がある場合には、前述の如く、動吸振器２６を２台設置して、短手方向ＳＤ及び長手方向ＬＤの両方向への振動を吸収するよう構成してもよい。
【００１７】
さらに、住宅の振動を最も効率的に吸収し、建物の揺れを低減させるためには、動吸振器２６の配置は、平面視において建物の重心とラップする位置が望ましい。そこで、前述した図６、図７で示した実施例においては、動吸振器２６を屋上３１の重心位置Ｇに配置するよう構成している。
このようにして、動吸振器２６を住宅の最も高い位置である屋上等に設置することが可能であり、且つ、平面視において建物の重心とラップする重心位置Ｇに配置可能な場合であれば、動吸振器２６が振動を吸収する最適な位置に配置されることとなる。ところが、建物の屋上はまた、様々な用途に利用される場合がある。例えば、図８で示すように、建物の屋上３１にペントハウス４０が設けられている場合がある。（他にも、給水・排気装置などを収容するために設けた塔屋、倉庫、若しくはガーデニングスペース等が屋上３１に設けられる場合が考えられる。）
【００１８】
この場合、ペントハウス４０の上部、内部、若しくは下部に動吸振器２６を設置することが可能な場合には、前述の如く動吸振器２６を最適な位置に配置可能となるが、それが不可能な場合には、図８及び図９で示すように、動吸振器２６を重心位置Ｇから短手方向ＳＤに偏心させるようにしている。つまり、前述の如く、住宅は長手方向ＬＤに比べて短手方向ＳＤへの揺れを受けやすいため、動吸振器２６は短手方向ＳＤの振動を吸収すべく設定されているので、短手方向ＳＤへ重心ライン上で配置をずらすことで、動吸振器２６の配置は重心位置Ｇから外れるが、重心ライン上に設置するため振動の吸収ロスが殆どない構成としているのである。
【００１９】
このように構成することにより、様々な用途に利用可能な屋上スペースに制約を加えることなく、動吸振器２６が配置可能となり、且つ、充分な耐振動構造を実現することが可能となった。このため、耐振動構造を備えた機能面と、屋上スペースを有効利用可能な快適性の両方を兼ね備えた住宅が提供可能となり、また、前述の如く、住宅が振動を受けやすい短手方向の振動を吸収する最小限の構成で動吸振器２６を構成しているので、経済性にも優れた住宅を提供可能としているのである。
【００２０】
次に、図１０乃至図１２を用いて住宅の一部に開口空間が形成されている場合の動吸振器の配設位置の決定方法について説明する。
まず、図１０の如く、住宅の短手方向ＳＤの一端に開口部４１Ｓが形成されている場合は、前述した実施例と同様に、動吸振器２６を重心位置Ｇより短手方向ＳＤにずらして配設すればよい。このような配置を行うことにより、開口部４１Ｓの形成によって振動をさらに受けやすい構造となる住宅において、短手方向ＳＤの振動を充分に吸収することが可能となる。
【００２１】
また、図１１の如く、住宅１階部の長手方向ＬＤの一端に開口部４１Ｌが形成されている場合を考える。この場合においても、住宅は短手方向ＳＤへの振動を受けやすい構造となり、さらに開口部４１Ｌが形成されている一端側において、耐振動要素が少なくなるため剛心位置が開口と反対側の一端側にずれ、ねじれが発生する。つまり、図１２で示すように、開口部４１Ｌが設けられている一端側４２は逆側４３に比べて内装および外装が少ないので、住宅に伝達される振動に対して揺れを抑制する効果が少なくなり、振動吸収体の減少により一端側４２は振動が大きくなっているのである。そこで、本発明においては、動吸振器２６を図で示すように、重心位置Ｇより開口部４１Ｌ側に寄せて配置するようにしている。
【００２２】
このような配置とすることで、短手方向ＳＤに対する振動及びねじれ振動を効率的に吸収し、さらに開口部４１Ｌの形成により耐振動構造を強化する必要のある一端側４２に重点を置いた動吸振器２６の配置構造となり、全体として耐振動構造に優れた構成となるのである。
また、住宅の間取りにより長手方向ＬＤの一端側で耐振動要素が少なくなる場合がある。つまり、図１３で示すように、住宅の一端側４２は、逆側４３に比べると間仕切幅が大きくなっているため、住宅に伝達される振動に対して揺れを抑制する効果が少なくなり、一端側４２は振動が大きくなっているのである。この場合にも図１２で示した実施例と同様に、動吸振器２６を重心位置Ｇより一端側４２に寄せて配置するようにしている。
このように、本発明にかかる動吸振器２６の最適配置を行うことにより、最小限の構成で、精度の高い耐振動構造を確保可能となり、一戸建ての住宅に投入可能なコストの中で耐振動構造に優れた住宅が提供可能となった。また、昨今の住宅は機能面だけでなく、あらゆる面でゆとりある設計が望まれているが、本発明の動吸振器２６の配置構成によれば、住宅を様々なバリエーションのある形状としても対応可能であり、住宅のデザインに制約を加えることなく自由な設計の中で耐振動構造を確保可能とした。
【００２３】
上記の動吸振器２６は前述の如く、受け身的に振動を吸収するものであり、受動型のものである。質量体に振動が伝達されて発生する慣性力及び、減衰部材により振動エネルギーを吸収するものである。
しかし、動吸振器としては質量体およびモータにより構成される能動型のものも存在する。この動吸振器はセンサにより住宅に伝達された振動を検知し、この振動を、質量体をモータにより駆動し、変位させることにより、解消するものである。この動吸振器においては、質量体を能動的に駆動するため、該質量体の質量を小さくできる。本実施例においては、動吸振器を受動型のものから能動型のものに取り替えることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので以下のような効果を奏するものである。
一階・二階・三階の通し梁１ａ・１ｂ・１ｃを主体として、該通し梁１ａ・１ｂ・１ｃの上下に一階・二階・三階の分断柱１２・１５・１６を接続する、鉄骨構造により躯体を構成した梁勝ちラーメン構造の三階建て住宅において、前記通し梁１ａ・１ｂ・１ｃの上下に接合する分断された柱である一階柱１２と二階柱１５と三階柱１６を、各階において必要な数の柱を配設し、上方階へ行くに連れて分断柱の数を少なくし、各階における住宅のバランスを取り、水平方向に対するバランスおよび剛性を高くし、振動を水平に受け止め可能に構成し、該梁勝ちラーメン構造の三階建て住宅の上部に動吸振器２６を配設し、該動吸振器２６は、住人が感じやすい２〜５Ｈｚの周波数の住宅の揺れを低減すべく構成し、建物の形状が一方向に長くなっており、長手方向ＬＤと短手方向ＳＤが存在する場合に、該動吸振器２６は短手方向ＳＤへの振動を吸収すべく、平面視において住宅の重心とラップする位置より短手方向ＳＤへ重心ライン上で配置をずらして配設したので、次のような効果を奏するものである。
バランスの悪い住宅２１ｂにおいては、振動を受けた場合には、建物にねじれが生じやすい。この場合に発生する振動にはねじれの要素が加わるため、振動の成分が多くなるとともに、時間的な変化が複雑であり、振動を抑制することが困難である。また、住宅にかかる負荷が大きい。
梁勝ち構造の住宅２１では、各階において必要な数の柱を配設し、各階における住宅のバランスを取りやすい構成になっている。梁に沿って柱が配設されるため、水平方向に対するバランスおよび剛性が高く、振動を水平に受け止めることが容易となる。
これにより、住宅の受ける振動を単純化でき、該振動を容易に抑制することができる。また、住宅の受ける負荷を軽減でき、住宅の耐久性を向上できる。
【００２５】
また、鉄骨構造により躯体を構成した梁勝ちラーメン構造の三階建て住宅において、住宅上部に動吸振器を配設し、該動吸振器を住宅の短手方向の振動を吸収するよう設定し、長手方向の一端側が振動に抵抗する要素が少ない場合には、平面視において住宅の重心とラップする位置より動吸振器を該一端側にずらして配設したので、短手方向の振動を効率よく吸収するとともに、動吸振器を最適な位置に配置することとなり、耐振動構造に優れた構成となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】三階建て住宅の構成を示す俯瞰図。
【図２】本発明に用いる住宅の通し梁１ａと、一階柱１２と二階柱１５の部分の柱・梁接合部を構造を示す斜視図。
【図３】住宅の振動の受け止め方を示した模式図。
【図４】動吸振器の作動構成を示す模式図。
【図５】動吸振器の制振機構を示す模式図。
【図６】屋上に動吸振器を配置した住宅を示す斜視図。
【図７】同じく平面図。
【図８】ペントハウスのある屋上に動吸振器を配置した住宅を示す斜視図。
【図９】同じく平面図。
【図１０】短手方向の一端に開口部のある住宅に動吸振器を配設した斜視図。
【図１１】長手方向の一端に開口部のある住宅に動吸振器を配設した斜視図。
【図１２】同じく平面図。
【図１３】長手方向の一端側の間仕切幅が大きい住宅の間取り図。
【符号の説明】
２６動吸振器
３１屋上
４０ペントハウス
４１Ｓ（短手方向の）開口部
４１Ｌ（長手方向の）開口部
Ｇ重心位置
ＬＤ長手方向
ＳＤ短手方向[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a three-storied house in which a steel frame is constituted by heavy steel H-shaped steel and a dynamic vibration absorber, which is a vibration suppressing device, is arranged to reduce traffic vibration.
[0002]
[Prior art]
Due to the dense population and soaring land prices, there is a tendency to build three-story houses for the purpose of second-generation or third-generation houses in narrow areas of the city.
Population density has led to an increase in construction work, residential land around factories and offices, and an increase in traffic, and vibration pollution has been regarded as a problem. Vibration pollution is mainly caused by construction work, factories, offices and road traffic. These vibrations are transmitted to the building and may make the residents in the building feel uncomfortable.
As a method of reducing the vibration applied to the structure, there is a method in which a damping device is arranged between the foundation and the structure shown in Japanese Patent Laid-Open No. 9-13740, or the roof of a building shown in Japanese Patent Laid-Open No. 10-82208. Some are also known to place controls.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Traditionally, three-story houses using a steel frame structure with a ramen construction method are well known, but these are related to buildings where many families live, such as condominiums and apartment houses. In the case of a three-story house, the cost and the design and planning of a three-story house with a structure are required.
With the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-13740, it is difficult to sufficiently remove vibration, and even if the load on the building due to an earthquake can be reduced, it is difficult to adapt to vibration pollution such as traffic vibration. It is.
[0004]
Furthermore, in the technique shown in Japanese Patent Laid-Open No. 10-82208, vibration control is performed on a building having a large mass such as a building. In a small building, it is particularly difficult to remove fine vibration such as traffic vibration.
As described above, in the conventional technology, it is difficult to construct a house where a free living space can be designed and a resident can live comfortably regardless of location conditions.
[0005]
The present invention relates to a method for optimally arranging a dynamic vibration absorber for realizing a vibration-resistant structure without restricting the design of a living space for houses of various shapes and variations.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, a configuration for solving the problem will be described.
[0007]
When vibration is transmitted to a house due to traffic vibration or the like, not only the housing structure of the house but also the interior and exterior resist the shaking. For this reason, the dynamic vibration absorber disposed in the house is arranged not only in the housing structure of the house but also in consideration of the structure of the exterior and interior of the house in which the dynamic vibration absorber is disposed. Can be done.
The arrangement structure of the dynamic vibration absorber for efficiently exhibiting the vibration damping effect of the dynamic vibration absorber in consideration of the structure of the housing structure, the exterior, and the interior will be described below.
[0008]
A steel frame mainly composed of through-beams 1a, 1b, and 1c on the first, second, and third floors, and the divided pillars 12, 15, and 16 on the first, second, and third floors are connected to the upper and lower sides of the through-beams 1a, 1b, and 1c. In a three-storied house with a beam-winning ramen structure that has a frame structure, the first-floor pillar 12, the second-floor pillar 15, and the third-floor pillar 16, which are divided pillars joined to the top and bottom of the through beams 1a, 1b, and 1c, , Arrange the required number of pillars on each floor, reduce the number of dividing pillars as you go to the upper floor, balance the houses on each floor, increase the balance and rigidity in the horizontal direction, and level the vibration The dynamic vibration absorber 26 is arranged on the upper part of the three-storied house having the beam-winning ramen structure. The dynamic vibration absorber 26 reduces the vibration of the house having a frequency of 2 to 5 Hz that is easily felt by a resident. The structure of the building is long in one direction When the longitudinal direction LD and the short direction SD are present, the dynamic vibration absorber 26 is shorter than the position where it overlaps with the center of gravity of the house in plan view so as to absorb the vibration in the short direction SD. The arrangement is shifted to the SD on the center of gravity line .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1 is a bird's-eye view showing the structure of a three-story house, and FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the through beam 1a of the house used in the present invention and the pillar / beam joints of the first-floor 12 and second-floor pillars 15. 3 is a schematic diagram showing how to receive the vibration of the house, FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation configuration of the dynamic vibration absorber, FIG. 5 is a schematic diagram showing the vibration damping mechanism of the dynamic vibration absorber, and FIG. 6 is on the rooftop. FIG. 7 is a plan view, FIG. 8 is a perspective view showing a house with a dynamic vibration absorber arranged on the roof with a penthouse, FIG. 9 is a plan view, and FIG. 10 is a short view. 11 is a perspective view in which a dynamic vibration absorber is disposed in a house having an opening at one end in the hand direction, FIG. 11 is a perspective view in which a dynamic vibration absorber is disposed in a house having an opening in one end in the longitudinal direction, and FIG. FIGS. 13A and 13B are floor plans of a house having a large partition width on one end side in the longitudinal direction.
[0010]
1 and 2, the ramen construction method for a three-story house used in the present invention will be described.
A column 12 is erected on the foundation 25, and a through beam 1 a is fixed on the column 12. A column 15 is erected on the through beam 1 a, and a through beam 1 b is horizontally installed on the upper end of the column 15. Further, a column 16 is erected on the through beam 1 b, and a through beam 1 c is installed on the upper end of the column 16.
The ramen construction method for a three-story house used in the present invention has a structure mainly composed of through beams 1a, 1b, and 1c as shown in FIG. Mainly the through beams 1a, 1b, and 1c, the first-floor column 12, the second-floor column 15, and the third-floor column 16 are divided columns, and are structured to be joined to the top and bottom of the through beam 1a as shown in FIG. Therefore, there is no need for the second-floor pillar 15 on the first-floor pillar 12 and the third-floor pillar 16 on the second-floor pillar 15. Since the number of pillars required on each floor is determined, the number of divided pillars can be reduced as the level goes up.
[0011]
Next, the vibration-resistant configuration of the house used in the present invention will be described.
First, the vibration resistance characteristics of the beam winning structure will be described with reference to FIG.
In the unbalanced house 21b, the building tends to be twisted when subjected to vibration. Since the torsional element is added to the vibration generated in this case, the vibration component increases, the temporal change is complicated, and it is difficult to suppress the vibration. In addition, the load on the house is large.
In the house 21 having a beam-winning structure, a necessary number of pillars are arranged on each floor, and the house is easily balanced on each floor. Since the columns are disposed along the beams, the balance and rigidity in the horizontal direction are high, and it is easy to receive vibrations horizontally.
Thereby, the vibration which a house receives can be simplified and this vibration can be suppressed easily. Moreover, the load which a house receives can be reduced and the durability of a house can be improved.
[0012]
A dynamic vibration absorber 26 is disposed in the upper part of the house as shown in FIG. 4, and vibration transmitted from the vibration source to the house through the ground is eliminated by the dynamic vibration absorber 26. At this time, the dynamic vibration absorber 26 is optimally adjusted with respect to the shaking of the house.
A mechanism for eliminating vibration by the dynamic vibration absorber 26 will be described.
When vibration as shown in FIG. 4 (b) is transmitted to the house in the state shown in FIG. 4 (a), the house starts to shake as shown in FIG. 4 (c). As the house shakes, the vibration is transmitted to the dynamic vibration absorber 26, and as shown in FIG. 4D, the dynamic vibration absorber 26 gives the house an inertial force using the transmitted vibration. As you can see, the shaking of the house can be eliminated.
[0013]
Next, the configuration of the dynamic vibration absorber will be described.
The dynamic vibration absorber is generally composed of an elastic member S, a damping member D, and a mass body M, and the coupling method is a straight line connecting the elastic member S, the damping member D, and the mass body M shown in FIG. It is also possible to connect them. Further, there is a method of connecting the elastic member S and the damping member D in parallel and connecting to the mass body M as shown in FIG. Also, in general, the mass to mass is 1 percent of the house.
Furthermore, two dynamic vibration absorbers that absorb vibrations in one direction shown in FIGS. 5A and 5B can be provided to absorb vibrations in the front-rear and left-right directions.
Alternatively, a pair of elastic members S and damping members D are connected to one mass body M shown in FIG. 5C in the front-rear and left-right directions, respectively, and vibrations in the front-rear and left-right directions are absorbed by one dynamic vibration absorber. You can also. By using one mass body in which a pair of elastic members S and damping members D acting in the front-rear and left-right directions are connected, the arrangement space for the dynamic vibration absorber can be reduced, and the installation becomes easy.
The present invention is not particularly limited to the dynamic vibration absorber, and may be any one that can be disposed in a house and can efficiently absorb vibration such as traffic vibration.
[0014]
Since the above-described dynamic vibration absorber is generally composed of an elastic member, a damping member, and a mass body, it has a certain frequency characteristic. The frequency characteristic is a frequency at which the mass body is easily displaced, and can be adjusted by changing the characteristics (elastic coefficient, friction coefficient or viscosity) of the elastic member and the damping member.
Further, since the vibration is reduced by converting the vibration into thermal energy through frictional force or viscous resistance by the damping member, a certain amount of stroke is required for the damping member to operate. In addition, a certain amount of stroke is required to cancel the vibration by the inertial force generated in the mass body.
For this reason, the vibration that is absorbed by the dynamic vibration absorber has a large period. The target range of vibration pollution is generally 1 to 80 Hz. The dynamic vibration absorber is only required to correspond to a frequency of 2 to 5 Hz that is easy for a resident to feel in this range of frequencies. In this range, the vibration of the house is reduced by the dynamic vibration absorber.
[0015]
Next, the arrangement position of the dynamic vibration absorber 26 according to the present invention will be described.
FIG. 6 shows an embodiment in which the dynamic vibration absorber 26 is arranged on the roof 31 of a flat roof house, and the dynamic vibration absorber 26 is arranged at the highest position of the house. The amplitude generated in the house due to the vibration transmission increases as it becomes higher than the base. For this reason, by arranging the dynamic vibration absorber 26 at the highest position of the house, it is possible to efficiently absorb the vibration transmitted to the house.
In order to make maximum use of the vibration absorbing power of the dynamic vibration absorber 26, it can be stored on the rooftop 31 of a flat roof house as described above, or can be stored under the rooftop of the rooftop. In a house, various arrangements such as a hut and a roof are possible, and the same effect can be obtained.
[0016]
6 and 7, when the shape of the building is long in one direction, the building is less susceptible to shaking in the short direction SD than the longitudinal direction LD and is susceptible to vibration. For this reason, it is desirable to preferentially absorb the vibration of the building in the short direction SD. Therefore, if a dynamic vibration absorber arrangement 26 that absorbs vibration in one direction is disposed on the roof of such a house, the dynamic vibration absorber 26 is disposed so as to absorb vibration in the short direction SD (or Setting).
By setting it as such a structure, it becomes a structure which can absorb the vibration of the transversal direction SD which needs to absorb preferentially efficiently by installing one dynamic vibration absorber which absorbs the vibration of one direction. In other words, unlike high-rise buildings and condominiums, single-family homes do not cost a great deal of vibration-resistant structures. The arrangement method of the vessel is important. Of course, when there is no problem in cost, or when it is necessary to sufficiently absorb vibrations in both the short direction SD and the long direction LD due to the structure of the house, the dynamic vibration absorber 26 is used as described above. May be configured to absorb vibrations in both the short direction SD and the long direction LD.
[0017]
Further, in order to absorb the vibration of the house most efficiently and reduce the shaking of the building, the arrangement of the dynamic vibration absorber 26 is desirably a position that wraps with the center of gravity of the building in plan view. Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 described above, the dynamic vibration absorber 26 is arranged at the gravity center position G of the rooftop 31.
In this manner, if the dynamic vibration absorber 26 can be installed on the roof or the like that is the highest position in the house and can be disposed at the center of gravity position G that overlaps the center of gravity of the building in plan view. Then, the dynamic vibration absorber 26 is disposed at an optimal position for absorbing vibration. However, the roof of a building may also be used for various purposes. For example, as shown in FIG. 8, a penthouse 40 may be provided on the rooftop 31 of a building. (In addition, there may be a case where a tower, a warehouse, a gardening space, or the like provided for accommodating a water supply / exhaust device is provided on the rooftop 31.)
[0018]
In this case, when the dynamic vibration absorber 26 can be installed at the upper part, inside, or lower part of the penthouse 40, the dynamic vibration absorber 26 can be arranged at the optimum position as described above, but this is impossible. In this case, as shown in FIGS. 8 and 9, the dynamic vibration absorber 26 is eccentric from the center of gravity position G in the lateral direction SD. That is, as described above, since the house is more susceptible to shaking in the short direction SD than in the longitudinal direction LD, the dynamic vibration absorber 26 is set to absorb vibration in the short direction SD. By shifting the arrangement on the center of gravity line to SD, the arrangement of the dynamic vibration absorber 26 deviates from the position of the center of gravity G, but since it is installed on the center of gravity line, there is almost no vibration absorption loss.
[0019]
With this configuration, the dynamic vibration absorber 26 can be disposed without restricting the roof space that can be used for various purposes, and a sufficient vibration-resistant structure can be realized. For this reason, it is possible to provide a house that has both a functional surface having a vibration-resistant structure and a comfort that can effectively use the rooftop space. As described above, the house is susceptible to vibration in the short direction. Since the dynamic vibration absorber 26 is configured with a minimum configuration that absorbs the above, it is possible to provide a house that is excellent in economic efficiency.
[0020]
Next, a method for determining the arrangement position of the dynamic vibration absorber when an open space is formed in a part of the house will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 10, when the opening 41S is formed at one end in the short direction SD of the house, the dynamic vibration absorber 26 is shifted from the center of gravity position G in the short direction SD as in the above-described embodiment. May be arranged. By performing such an arrangement, it is possible to sufficiently absorb the vibration in the short direction SD in a house having a structure that is more susceptible to vibration due to the formation of the opening 41S.
[0021]
Further, as shown in FIG. 11, consider a case where an opening 41L is formed at one end in the longitudinal direction LD of the first floor of the house. Even in this case, the house has a structure that is susceptible to vibration in the short direction SD, and further, since the vibration-resistant element is reduced at one end side where the opening 41L is formed, the rigid position is one end opposite to the opening. It shifts to the side and twist occurs. That is, as shown in FIG. 12, the one end side 42 provided with the opening 41L has less interior and exterior compared to the opposite side 43, and therefore has less effect of suppressing shaking against vibration transmitted to the house. Thus, the vibration on the one end side 42 is increased due to the decrease in the vibration absorber. Therefore, in the present invention, the dynamic vibration absorber 26 is arranged closer to the opening 41L side than the gravity center position G as shown in the figure.
[0022]
Such an arrangement efficiently absorbs vibrations and torsional vibrations in the short direction SD, and further focuses on the one end side 42 that needs to strengthen the vibration-resistant structure by forming the opening 41L. The structure of the vibration absorber 26 is obtained, and the overall structure is excellent in vibration-resistant structure.
In addition, vibration-resistant elements may be reduced on one end side in the longitudinal direction LD due to the layout of the house. That is, as shown in FIG. 13, the one end side 42 of the house has a larger partition width than the opposite side 43, and therefore the effect of suppressing the shaking against vibration transmitted to the house is reduced. The side 42 has increased vibration. Also in this case, similarly to the embodiment shown in FIG. 12, the dynamic vibration absorber 26 is arranged closer to the one end side 42 than the gravity center position G.
As described above, by optimally arranging the dynamic vibration absorber 26 according to the present invention, it is possible to secure a highly accurate vibration-resistant structure with a minimum configuration, and vibration resistance within the cost that can be put into a detached house. Housing with excellent structure can be provided. In addition, modern houses are desired to have a design that is relaxed not only in terms of function but also in all aspects. However, according to the arrangement configuration of the dynamic vibration absorber 26 of the present invention, the house can be formed in various shapes. It is possible to secure a vibration-resistant structure in a free design without any restrictions on the design of the house.
[0023]
As described above, the dynamic vibration absorber 26 passively absorbs vibration and is a passive type. The inertial force generated when vibration is transmitted to the mass body and the vibration energy are absorbed by the damping member.
However, there is an active type vibration absorber that includes a mass body and a motor. This dynamic vibration absorber detects vibration transmitted to a house by a sensor, and eliminates this vibration by driving a mass body with a motor and displacing it. In this dynamic vibration absorber, since the mass body is actively driven, the mass of the mass body can be reduced. In this embodiment, the dynamic vibration absorber can be replaced from a passive type to an active type.
[0024]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
A steel frame mainly composed of through-beams 1a, 1b, and 1c on the first, second, and third floors, and the divided pillars 12, 15, and 16 on the first, second, and third floors are connected to the upper and lower sides of the through-beams 1a, 1b, and 1c. In a three-storied house with a beam-winning ramen structure that has a frame structure, the first-floor pillar 12, the second-floor pillar 15, and the third-floor pillar 16, which are divided pillars joined to the top and bottom of the through beams 1a, 1b, and 1c, , Install the required number of pillars on each floor, reduce the number of divided pillars as you go to the upper floor, balance the houses on each floor, increase the balance and rigidity in the horizontal direction, and level the vibration The dynamic vibration absorber 26 is arranged on the upper part of the three-storied house having the beam-winning ramen structure. The dynamic vibration absorber 26 reduces the vibration of the house having a frequency of 2 to 5 Hz that is easily felt by a resident. The structure of the building is long in one direction When the longitudinal direction LD and the short direction SD are present, the dynamic vibration absorber 26 is shorter than the position where it overlaps with the center of gravity of the house in plan view so as to absorb the vibration in the short direction SD. Since the arrangement is shifted to the SD on the center of gravity line , the following effects can be obtained.
In the unbalanced house 21b, the building tends to be twisted when subjected to vibration. Since the torsional element is added to the vibration generated in this case, the vibration component increases, the temporal change is complicated, and it is difficult to suppress the vibration. In addition, the load on the house is large.
In the house 21 having a beam-winning structure, a necessary number of pillars are arranged on each floor, and the house is easily balanced on each floor. Since the columns are disposed along the beams, the balance and rigidity in the horizontal direction are high, and it is easy to receive vibrations horizontally.
Thereby, the vibration which a house receives can be simplified and this vibration can be suppressed easily. Moreover, the load which a house receives can be reduced and the durability of a house can be improved.
[0025]
In addition, in a three-story house with a beam-winning ramen structure that has a steel frame structure, a dynamic vibration absorber is disposed at the top of the house, and the dynamic vibration absorber is set to absorb vibrations in the short direction of the house, When there are few elements that resist vibration on the one end side in the longitudinal direction, the dynamic vibration absorber is shifted to the one end side from the position where it overlaps the center of gravity of the house in plan view. In addition to absorption, the dynamic vibration absorber was placed in an optimal position, and the structure was excellent in vibration-resistant structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overhead view showing a configuration of a three-story house.
FIG. 2 is a perspective view showing a structure of a through beam 1a of a house used in the present invention and a column / beam joint portion of a first-level column 12 and a second-level column 15;
FIG. 3 is a schematic diagram showing how to receive vibration of a house.
FIG. 4 is a schematic diagram showing an operational configuration of a dynamic vibration absorber.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a vibration damping mechanism of a dynamic vibration absorber.
FIG. 6 is a perspective view showing a house in which a dynamic vibration absorber is arranged on a rooftop.
FIG. 7 is also a plan view.
FIG. 8 is a perspective view showing a house in which a dynamic vibration absorber is arranged on a rooftop with a penthouse.
FIG. 9 is also a plan view.
FIG. 10 is a perspective view in which a dynamic vibration absorber is disposed in a house having an opening at one end in a short direction.
FIG. 11 is a perspective view in which a dynamic vibration absorber is disposed in a house having an opening at one end in the longitudinal direction.
FIG. 12 is also a plan view.
FIG. 13 is a floor plan of a house having a large partition width on one end side in the longitudinal direction.
[Explanation of symbols]
26 Dynamic Vibration Absorber 31 Rooftop 40 Penthouse 41S (Short Direction) Opening 41L (Longitudinal) Opening G Center of Gravity Position LD Longitudinal Direction SD Short Direction

Claims

A steel frame mainly composed of through-beams 1a, 1b, and 1c on the first, second, and third floors, and the divided pillars 12, 15, and 16 on the first, second, and third floors are connected to the upper and lower sides of the through-beams 1a, 1b, and 1c. In a three-storied house with a beam-winning ramen structure that has a frame structure, the first pillar 12, the second pillar 15, and the third pillar 16 which are divided pillars joined to the top and bottom of the through beams 1a, 1b, and 1c. , Arrange the required number of pillars on each floor, reduce the number of dividing pillars as you go to the upper floor, balance the houses on each floor, increase the balance and rigidity in the horizontal direction, and level the vibration The dynamic vibration absorber 26 is arranged on the upper part of the three-storied house having the beam-winning ramen structure. The dynamic vibration absorber 26 reduces the vibration of the house having a frequency of 2 to 5 Hz that is easily felt by a resident. The shape of the building is long in one direction When the longitudinal direction LD and the short direction SD are present, the dynamic vibration absorber 26 is shorter than the position where it overlaps with the center of gravity of the house in plan view so as to absorb the vibration in the short direction SD. A dynamic vibration absorber for a three-storied house with beam-clad ramen, characterized in that the arrangement is shifted to the SD on the center of gravity line.