JP7756554B2 - 防振構造 - Google Patents

Description

本発明は、防振構造に関する。

特許文献１には、分離される構造体の機械的な原因による振動振幅を減衰およびフィルタリングする方法に関する技術開示されている。この先行技術では、構造体に付与される非常に広範な周波数帯域および振幅範囲の機械応力に、構造体に伝達されるフィルタリングされた振動波の減衰をもたらすことによって、減衰に組み合わされた入射振動波のフィルタリングを実施することを特徴としている。

特許文献２には、プレス装置などの振動が発生する機器が載置されて、該機器の振動を低減させることができる防振部材に関する技術が開示されている。この先行技術では、上部に機器が載置される機器載置部と、支持部と機器載置部との間に介装され上下方向に重ねられた複数の皿ばねと、該複数の皿ばねの上下方向以外の変位および変形を拘束して支持する皿ばね支持部と、を備えることを特徴としている。

特許文献３には、人工フォノニックメタマテリアルを構築するための人工フォノニック結晶の単位セルに関する技術が開示されている。

特許５１０５８７５号 特開２０１３－５３７２０号公報 特開２０１９－５２２１５１号公報

防振部材は、スプリングやゴムを用いて軸方向の剛性を小さくすることで防振性能を発揮させることが多い。しかし、スプリングやゴムは、軸方向に対するせん断剛性及び曲げ剛性も小さい。よって、例えば、地震時に防振部材で吊り下げられている天井等の水平変位等が大きくなる。

本発明は、上記事実を鑑み、軸方向に対する防振効果を発揮しつつ、曲げ方向及びせん断方向の力が作用した場合の曲げ変形及びせん断変形が小さい防振構造を提供することが目的である。

第一態様は、防振部材と、前記防振部材の軸方向の両側に接合され同軸上に配置された支持部材と、で構成された防振構造であって、前記防振部材の軸方向の剛性が、前記支持部材の軸方向の剛性よりも小さく、前記防振部材の曲げ剛性及びせん断剛性が、前記支持部材の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上である、防振構造である。

第一態様に記載の防振構造では、一方の支持部材と他方の支持部材との間の軸方向の振動に対しては、防振部材の軸方向の剛性を支持部材の軸方向の剛性よりも小さくすることで防振性能が発揮される。また、一方の支持部材と他方の支持部材との間に曲げ方向及びせん断方向の力が作用した場合に対しては、防振部材の曲げ剛性及びせん断剛性が支持部材の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上とすることで、剛性が同等よりも小さい場合と比較し、曲げ変形及びせん断変形が小さくなる。

ここで、「防振部材の軸方向の剛性が支持部材の軸方向の剛性よりも小さい」とは、防振部材と支持部材とで構成された防振構造の軸方向の剛性が、防振構造が支持部材のみで構成されていると仮定した場合の軸方向の剛性よりも小さいことを意味している。

また、「防振部材の曲げ剛性及びせん断剛性が支持部材の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上」とは、防振部材と支持部材とで構成された防振構造の曲げ剛性及びせん断剛性が、防振構造が支持部材のみで構成されていると仮定した場合の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上であることを意味している。

防振構造に複数の防振部材がある場合は、複数の防振部材全体を一つの防振部材とみなした場合の鉛直方向の軸心を防振部材の軸心とする。

第二態様は、前記防振部材は、一方の前記支持部材に接合されると共に他方の前記支持部材に接続された軸部が内部に設けられた筒体と、前記筒体内に軸方向に間隔をあけて複数枚設けられ、中心部が前記軸部に接合されると共に外縁部が前記筒体の内周面に接合された面材と、を有している、第一態様の防振構造である。

第二態様に記載の防振構造では、一方の支持部材と他方の支持部材との間の軸方向の振動に対しては、他方の支持部材に接合された軸部を介して、筒体内に軸方向に間隔をあけて複数枚設けられた面材が軸方向に面外変形することで、防振性能が発揮される。また、一方の支持部材と他方の支持部材との間に曲げ方向及びせん断方向の力が作用した場合に対しては、他方の支持部材に接合された軸部を介して、外縁部が筒体に接合された面材が抵抗することで、曲げ変形及びせん断変形が小さくなる。

第三態様は、前記防振部材は、軸方向の剛性が前記支持部材よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が前記支持部材と同等以上となるように肉抜きされ、剛性に異方性を持つ肉抜き構造体である、第一態様に記載の防振構造である。

第三態様に記載の防振構造では、一方の支持部材と他方の支持部材との間の軸方向の振動に対しては、軸方向の剛性を支持部材よりも小さくなるように肉抜きされた防振部材によって防振性能が発揮される。また、一方の支持部材と他方の支持部材との間に曲げ方向及びせん断方向の力が作用した場合に対しては、曲げ剛性及びせん断剛性が支持部材と同等以上となるように肉抜きされた防振部材によって、剛性が同等よりも小さい場合と比較し、曲げ変形及びせん断変形が小さくなる。

本発明によれば、防振構造は、軸方向に対する防振効果を発揮しつつ、軸方向に対する曲げ変形及びせん断変形を小さくすることができる。

本発明の第一実施形態の吊部材を用いた吊り天井の正面図である。 本発明の第一実施形態の吊部材の防振部材の軸方向に沿った断面図である。 本発明の第一実施形態の吊部材の防振部材の斜視図である。 （Ａ）は比較例の吊部材の応力分布図であり、（Ｂ）は第一実施形態の吊部材の応力分布図である。 本発明の第一実施形態の吊部材の防振特性を示すグラフである。 本発明の第二実施形態の吊部材の防振部材を構成するユニットの斜視図である。 本発明の第二実施形態の吊部材の防振部材を構成する構造体の斜視図である。 本発明の第二実施形態の吊部材の防振部材の斜視図である。 本発明の第二実施形態の第一変形例の構造体の斜視図である。 本発明の第二実施形態の第二変形例の構造体の斜視図である。 本発明の第三実施形態の防振装置の上に設備機器を固定した正面図である。 本発明の第三実施形態の防振装置を模式的に示す平面図である。 既存の防振部材を用いた吊部材の正面図である。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態の防振構造の一例としての吊部材について説明する。なお、水平方向の直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とし、それぞれ矢印Ｘ及び矢印Ｙで示す。Ｘ方向及びＹ方向と直交する鉛直方向をＺ方向として、矢印Ｚで示す。また、防振部材は、後述する吊材として使用されている状態における方向である。

［構造］
本実施形態の吊部材の構造について説明する。

図１に示す吊り天井１０は、吊部材５０と、スラブ２０に吊部材５０で吊られたＴバー３０と、Ｔバー３０に接合された天井材３２と、を有して構成されている。Ｔバー３０は、平面視格子状に組まれている。なお、吊り天井１０の構造は、一例であってこれに限定されるものではない。

防振構造の一例としての吊部材５０は、支持部材の一例として上側吊材５２及び下側吊材５３と、防振部材１００と、で構成されている。上側吊材５２、下側吊材５３及び防振部材１００は鉛直方向の軸心が一致、すなわち同軸上に設けられている。本実施形態における軸方向は鉛直方向である。

本実施形態における上側吊材５２及び下側吊材５３は、同じ太さの鋼製の棒材とされている。なお、上側吊材５２は、上端部がスラブ２０に固定されると共に下端部５４（図２参照）が防振部材１００に接合されている。下側吊材５３は、上端部５５（図２参照）が防振部材１００に接合されると共に下端部がＴバー３０に連結されている。

図１及び図２に示す防振部材１００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定されている合成樹脂製の部材である。

ここで、「防振部材１００の軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さい」とは、上側吊材５２と下側吊材５３との間に防振部材１００が接合された吊部材５０全体の軸方向の剛性が、上側吊材５２及び下側吊材５３を構成する鋼材の棒材のみで構成されている吊部材８００（図４（Ａ）参照）の軸方向の剛性よりも小さいことを意味している。

また、「防振部材１００の曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上」とは、上側吊材５２と下側吊材５３の間に防振部材１００が接合された吊部材５０全体の曲げ剛性及びせん断剛性が、上側吊材５２及び下側吊材５３を構成する鋼材の棒材のみで構成されている吊部材８００（図４（Ａ）参照）の曲げ剛性及びせん断剛性軸方向の剛性と同等以上であることを意味している。

図２に示すように本実施形態の防振部材１００は、筒体１１０と軸部１２０と面材１３０とを有して構成されている。なお、本実施形態では、筒体１１０は円筒形であり（図３参照）、軸部１２０は円柱状であるが、これに限定されるものではない。例えば、筒体は角筒形で、軸部は角柱状であってもよい。

筒体１１０は、筒状の側壁部１１２と天井部１１４とを有している。天井部１１４には、軸方向に沿ったネジ穴１４２が形成された接合部１４０が軸心上に形成されている。

筒体１１０の内部には、面材１３０と軸部１２０とが設けられている。軸部１２０は、筒体１１０内の軸心上に設けられ、内部には軸方向に沿ってネジ穴１４３が形成されている。

円板状の面材１３０は、筒体１１０の内部に軸方向に間隔をあけて複数枚設けられている。また、面材１３０の軸心部分には、軸部１２０が貫通するように接合されると共に外縁部１３２が筒体１１０の内周面１１２Ａに接合されている。

なお、図２では、筒体１１０の側壁部１１２、天井部１１４及び面材１３０は、同じ板厚で図示されているが、これに限定されるものではない。例えば、後述するように面材１３０は、面外方向（軸方向）に弾性変形する板バネとして機能するので、面材１３０の板厚を筒体１１０の側壁部１１２及び天井部１１４の板厚よりも小さくしてもよい。

上側吊材５２の下端部５４にはネジが切られており、防振部材１００の接合部１４０のネジ穴１４２に捻じ込むことで、防振部材１００の筒体１１０と接合されている。同様に、下側吊材５３の上端部５５にはネジが切られており、防振部材１００の軸部１２０のネジ穴１４３に捻じ込むことで、防振部材１００の軸部１２０と接合されている。

なお、上側吊材５２及び下側吊材５３と防振部材１００との接合構造は、一例であってこれに限定されるものではない。

本実施形態の防振部材１００は、合成樹脂製とされ、筒体１１０、軸部１２０及び面材１３０が一体となって構成されている。なお、本実施形態の防振部材１００は、３Ｄプリンターによって製造されているが、これに限定されるものではない。例えば、軸方向に見た形状が半円状の部品を製造して、接合して一体化してもよい。

前述したように、防振部材１００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定、例えば、筒体１１０の直径及び板厚等、面材１３０の板厚、枚数及び間隔等が設定されている。

また、別の観点から説明すると、本実施形態の防振部材１００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上である剛性に異方性を持つメカニカルメタマテリアルと言える。

［作用］
次に本実施形態の作用について説明する。

まず、図１３に示す従来の防振部材の一例である防振部材６００を有する吊部材５００について説明する。

本例における従来の防振部材６００は、鋼製のフレーム部６１０とゴム部６２０とを有して構成されている。フレーム部６１０は板材を矩形枠状に成型した構造とされ、天井部６１２と底面部６１３とには、それぞれ貫通穴６１４、６１５が形成されている。フレーム部６１０の底面部６１３の上には、ゴム部６２０が設けられている。ゴム部６２０にも貫通穴６２２が形成されている。

フレーム部６１０の天井部６１２の貫通穴６１４には上側吊材５２の下端部５４が挿通され、ナット７００によって締結されている。フレーム部６１０の底面部６１３及びゴム部６２０の貫通穴６１５、６２２には下側吊材５３の上端部５５が挿通され、ナット７００によって固定されている。

このような構成の吊部材５００の防振部材６００のゴム部６２０は、上側吊材５２及び下側吊材５３よりも軸方向の剛性が小さく軸方向に弾性変形する。よって、スラブ２０（図１参照）と天井材３２（図１参照）との間で吊部材５００を介して伝達される軸方向の振動は、ゴム部６２０が軸方向に弾性変形することで低減する。

一方で、ゴム部６２０は、上側吊材５２及び下側吊材５３よりも軸方向に対するせん断剛性及び曲げ剛性も小さく、せん断方向（水平方向）及び曲げ方向にも弾性変形する。よって、図１３（Ｂ）に示すように、地震時において、下側吊材５３の軸方向に対する水平方向及び曲げ方向の変位が大きく、天井材３２（図１参照）の横揺れが大きくなる。なお、図１３（Ｂ）は、判り易くするため、実際よりも変位を大きく図示している。

これに対して、図１～図３に示す本実施形態の吊部材５０の防振部材１００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定されている。

よって、スラブ２０（図１参照）と天井材３２（図１参照）との間で吊部材５０を介して伝達される軸方向の振動は、防振部材１００によって低減する。具体的には、防振部材１００の軸方向に間隔をあけて複数枚設けられた面材１３０が軸方向（面外方向）に弾性変形することで、軸方向の振動が低減する。

一方で、防振部材１００の曲げ剛性及びせん断剛性は、上側吊材５２及び下側吊材５３と同等以上になるように設定されている。よって、地震時において、下側吊材５３の軸方向に対する水平方向及び曲げ方向の変位が小さいので、天井材３２（図１参照）の横揺れが小さくなる。具体的には、下側吊材５３に接合された軸部１２０が中心部分に接合された面材１３０が、水平方向の抵抗要素となることで、軸部１２０の水平方向の変位が小さくなる。また、防振部材１００の軸部１２０の上端部と下端部とが面材１３０によって固定されているので、軸部１２０の曲げ方向の変位が小さくなる。

［実験］
次に、本実施形態の吊部材５０の曲げ剛性と軸方向の振動に対する防振効果についての実験について説明する。

図４（Ａ）は比較例の吊部材８００であり、図４（Ｂ）は３Ｄプリンターで製作した本実施形態の防振部材１００を用いた吊部材５０である。

図４（Ａ）の比較例の吊部材８００は、上側吊材５２及び下側吊材５３と同じ鋼製の棒材のみで構成されている。比較例の吊部材８００の軸方向の全長と本実施形態の吊部材５０の軸方向の全長とは同じである。

図４（Ａ）は比較例の吊部材（棒材）８００の上端部を固定して下端部に水平方向に荷重をかけた場合の応力分布と変形量Ｌ１が示されている。図４（Ｂ）は本実施形態の吊部材５０上端部を固定して下端部に水平方向に荷重をかけた場合の応力分布と変形量Ｌ２と、を示している。なお、ドットが密であるほど応力が大きい。そして、この図からわかるように、比較例の吊部材８００の応力分布及び変形量Ｌ１と本実施形態の吊部材５０の応力分布と変形量Ｌ２とは同等であることが判る。

なお、水平荷重の大きさを０～１０Ｎまで実験したが、いずれの場合も応力分布と変形量とは本実施形態の吊部材５０は、比較例の吊部材８００と同等かそれ以上であった。

これから防振部材１００は、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上であることが判る。

図５は、３Ｄプリンターで製作した防振部材１００を用いた吊部材５０の上端部を固定し、下端部に１０ｋｇの錘をぶら下げて、振動試験を行った結果のグラフである。具体的には、上側吊材５２から防振部材１００に入力される振動の大きさと、防振部材１００から下側吊材５３に透過していく振動の大きさの比を計測した結果のグラフである。

このグラフから１つの明瞭なピークと、ピークが生じている振動数より高い振動数帯域において、振動の大きさが低減されていることが読み取れるので、防振部材１００は軸方向の振動に対して、一質点系の理想的な防振特性を発揮していることが判る。

これから、防振部材１００は、軸方向の振動に対して高い防振効果を有していることが判る。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態の防振構造の一例としての吊部材について説明する。なお、第一実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

［構造］
本実施形態の吊部材の構造について説明する。なお、防振部材以外は、第一実施形態と同じであるので、主に防振部材について説明する。

図８に示す本実施形態の吊部材６０を構成する防振部材２００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定されている樹脂製の部材である。

本実施形態の防振部材２００は、複数のユニット２１０（図６参照）で構成されている。図６に示すユニット２１０は、軸方向に対向して配置された一対の平面視略矩形状の第一プレート２１２と、一対の第一プレート２１２の各辺部２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、２１４Ｄ同士を繋ぎ面外方向に湾曲した第二プレート２２０と、を有している。なお、辺部２１４Ａ、２１４Ｂ、２１４Ｃ、２１４Ｄを区別しないで説明する場合は、単に辺部２１４とする。

第一プレート２１２は、平面視で正方形の角部が円弧状に切りかかれた板状とされ、板厚方向が軸方向である。第二プレート２２０は、板厚方向がＸ方向又はＹ方向とされ、平面視において、第一プレート２１２の中心部側に向かって面外方向に湾曲している。なお、第一プレート２１２の角部は、円弧状に切りかかれていなくてもよい。例えば、第一プレート２１２の角部は、直線上に切りかかれていてもよいし、切りかかれておらず真に矩形状であってもよい。また、第一プレート２１２は、平面視で正方形でなくてもよく、矩形状であればよい。

図７に示すように、ユニット２１０は、軸方向と直交するＸ方向及びＹ方向に並べられ、隣り合う第一プレート２１２の辺部２１４（図６参照）同士が接合している。具体的には、図６に示す辺部２１４Ａと辺部２１４Ｃとが接合し、辺部２１４Ｃと辺部２１４Ｄとが接合している。なお、図７に示すユニット２１０がＸ方向及びＹ方向に並べられたものを構造体２５０とする、

図７の複数のユニット２１０が並べられた構造体２５０の上面２５２を構成する第一プレート２１２（図６参照）と下面２５４を構成する第一プレート２１２（図６参照）とには、図８に示すように、それぞれ上側固定部２６０と下側固定部２７０とが接合されている。

図８に示すように、上側固定部２６０は、平面視矩形状の板状とされ、軸心上にネジ穴（図示略）が形成された上側接合部２６２が設けられている。同様に、下側固定部２７０は、平面視矩形状の板状とされ、軸心上にネジ穴（図示略）が形成された下側接合部２７２が設けられている。

本実施形態の防振部材２００は、複数のユニット２１０で構成された構造体２５０、上側固定部２６０及び下側固定部２７０が一体となっており、全体を３Ｄプリンターによって製造されているが、これに限定されるものではない。例えば、ユニット２１０で構成された構造体２５０を３Ｄプリンターで製造し、上側固定部２６０及び下側固定部２７０と、型成型で製造して接合してもよい。或いは、ユニット２１０のみを３Ｄプリンターで製造し、これらを並べて接合して構造体２５０としてもよい。また、ユニット２１０も３Ｄプリンター以外の方法で製造してもよい。

図８に示すように、上側吊材５２は、ネジが切られた下端部５４が防振部材２００の上側固定部２６０の上側接合部２６２のネジ穴（図示略）に捻じ込まれることで防振部材２００と接合される。同様に、下側吊材５３は、ネジが切られた上端部５５が防振部材２００の下側固定部２７０の下側接合部２７２のネジ穴（図示略）に捻じ込まれることで防振部材２００と接合される。

ここで、図６に示すユニット２１０単体では、軸方向（鉛直方向）の変形に対しては、湾曲した第二プレート２２０が面外方向に弾性変形するので剛性が小さい。また、ユニット２１０は、せん断方向の変形に対しては、せん断方向と直交する方向が板厚方向の第二プレート２２０が抵抗するので剛性が大きい。例えば、Ｘ方向のせん断変形に対して、上下の辺部２１４Ｃ同士と上下の辺部２１４Ａ同士を繋ぐ第二プレート２２０が抵抗する。

ユニット２１０の曲げ方向の変形に対しては、第二プレート２２０が弾性変形するため剛性が小さい。例えば、図６におけるＹ軸回りの回転の場合、上下の辺部２１４Ｂ同士を繋ぐ第二プレート２２０及び上下の辺部２１４Ｄ同士を繋ぐ第二プレート２２０が弾性変形するため、曲げ剛性は大きくない。

複数のユニット２１０を並べた構造体２５０では、軸剛性とせん断剛性は配列したユニット２１０のユニット数に対して等倍となる。一方、曲げ剛性に関しては、曲げモーメントの軸から離れるにしたがって曲げ方向の抵抗力が大きくなるため、曲げ剛性はユニット数の等倍以上の剛性を有する。よって、ユニット２１０を多く並べるほど、構造体２５０の軸方向の剛性と曲げ方向の剛性との差が大きくなる。つまり、軸方向にのみ剛性の低い構造体２５０となる。

よって、ユニット２１０の第一プレート２１２及び第二プレート２２０の大きさや板厚等及びユニット２１０を並べる個数等を調整することで、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定することができる。

別の観点から説明すると、防振部材２００、構造体２５０及びユニット２１０は、上下の第一プレート２１２及び四方の湾曲した第二プレート２２０の間が空洞である肉抜き構造である。よって、防振部材２００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３と同等以上となるように肉抜きされ、剛性に異方性を持つ肉抜き構造体であると言える。

或いは、防振部材２００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上である剛性に異方性を持つメカニカルメタマテリアルと言える。

［作用］
次に本実施形態の作用について説明する。

第一実施形態と同様に、図８に示す本実施形態の吊部材６０の防振部材２００は、軸方向の剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が上側吊材５２及び下側吊材５３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定されている。

よって、スラブ２０（図１参照）と天井材３２（図１参照）の間で吊部材６０を介して伝達される軸方向の振動は、防振部材２００によって低減する。具体的には、防振部材２００のユニット２１０の湾曲した第二プレート２２０が弾性変形することで、軸方向の振動が低減する。

一方で、防振部材２００の曲げ剛性及びせん断剛性は、上側吊材５２及び下側吊材５３と同等以上になるように設定されている。よって、地震時において、下側吊材５３の軸方向に対する水平方向及び曲げ方向の変位が小さいので、天井材３２（図１参照）の横揺れが小さくなる。

［変形例］
第二実施形態の構造体の変形例について説明する。

上記実施形態では、複数のユニット２１０がＸ方向及びＹ方向に並んで接合されていたが、これに限定されるものではない。必要とする軸方向の剛性、曲げ剛性及びせん断剛性となるように、２以上のユニット２１０が、接合されていればよい。よって、次に、他の例を変形例として説明する。

（第一変形例）
図９に示すように、第一変形例の構造体２５５は、ユニット２１０が、Ｘ方向及びＹ方向に沿って格子状に並べられて接合されている。更に、Ｘ方向に沿った列のみは、ユニット２１０が積層されている。

（第二変形例）
図１０に示すように、第二変形例の構造体２５７は、ユニット２１０が、Ｘ方向及びＹ方向に並べられ且つＺ方向に積層されて接合されている。別の観点から説明すると構造体２５０がＺ方向に積層された構造である。

＜第三実施形態＞
本発明の第三実施形態の防振構造の一例としての防振装置７０について説明する。

［構造］
図１１に示すように、振動源となるモーター等の設備機器８２が、スラブ８０の上に設置された防振装置７０の上に固定されている。

防振装置７０は、複数の防振部材３００、ボルト７４、上側架台７２及び下側架台７３で構成されている。複数の防振部材３００は、鉛直方向の軸心と、上側架台７２及び下側架台７３の鉛直方向の軸心Ｇ（図１２参照）と、が一致、すなわち同軸上に設けられている。

なお、後述するように、平面視において、防振部材３００は矩形の角部に配置されている。「複数の防振部材３００の鉛直方向の軸心」とは、矩形の中心位置である。別の観点から説明すると、複数の防振部材３００全体を一つの防振部材とみなした場合の鉛直方向の軸心が、複数の防振部材３００の軸心Ｇである。

上側架台７２及び下側架台７３は、それぞれ鉄骨材が平面視で矩形枠状に組まれて構成されている（図１２も参照）。これら矩形枠状の上側架台７２及び下側架台７３の角部の間に防振部材３００が設けられている。

本実施形態の防振部材３００は、第二実施形態の第二変形例の構造体２５７（図１０参照）の上下に上側固定部３６０及び下側固定部３７０が設けられた構成となっている。上側固定部３６０は、平面視矩形状の板状の部材で各角部にネジ穴（図示略）が形成されている。同様に下側固定部３７０は、平面視矩形状の板状の部材で各角部にネジ穴（図示略）が形成されている。

上側架台７２は防振部材３００の上側固定部３６０の角部のネジ穴（図示略）にボルト７４を捻じ込ませることで防振部材３００と接合されている。同様に、下側架台７３は防振部材３００の下側固定部３７０の角部のネジ穴（図示略）にボルト７４を捻じ込ませることで防振部材３００と接合されている。

そして、複数の防振部材３００全体で、軸方向の剛性が、ボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性がボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定することができる。

ここで、「複数の防振部材３００全体の軸方向の剛性がボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３の軸方向の剛性よりも小さい」とは、上側架台７２と下側架台７３との間に複数の防振部材３００がボルト７４で接合された防振装置７０全体の軸方向の剛性が、上側架台７２及び下側架台７３と同じ架台がこれらの間に挟まれてボルト７４で接合されている場合の軸方向の剛性よりも小さいことを意味している。

また、「複数の防振部材３００全体の曲げ剛性及びせん断剛性がボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上」とは、上側架台７２と下側架台７３との間に複数の防振部材３００がボルト７４で接合された防振装置７０全体の曲げ剛性及びせん断剛が、上側架台７２及び下側架台７３と同じ架台がこれらの間に挟まれてボルト７４で接合されている場合の曲げ剛性及びせん断剛性軸方向の剛性と同等以上であることを意味している。なお、この場合の曲げ剛性及びせん断剛性は、これらが最も小さくなるボルト７４の接合部位である。

［作用］
次に本実施形態の作用について説明する。

図１１に示す本実施形態の防振装置７０の複数の防振部材３００は、軸方向の剛性がボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性がボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上になるように設定されている。

よって、設備機器８２からスラブ８０に防振装置７０を介して伝達される軸方向（鉛直方向）の振動は、防振部材３００によって低減する。具体的には、防振部材３００のユニット２１０の湾曲した第二プレート２２０が弾性変形することで、軸方向の振動が低減する。

一方で、防振部材３００の曲げ剛性及びせん断剛性は、ボルト７４を含む上側架台７２及び下側架台７３と同等以上になるように設定されている。よって、地震時において、下側吊材５３の軸方向に対する水平方向及び曲げ方向の変位が小さいので、設備機器８２の横揺れは小さい。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態の防振部材１００、２００、３００では、軸方向に弾性変形する部材（面材１３０又は第二プレート２２０）によって軸方向の剛性を小さくしていたが、これに限定されない。例えば、防振部材は、曲げ力及びせん断力を負担する部材断面が大きく、軸方向の力を負担する部材断面が小さくなるように肉抜きされ、剛性に異方性を持つ肉抜き構造体であってもよい。或いは、防振部材は、仮想の中実体を、曲げ剛性及びせん断剛性が小さくなるよりも軸剛性が小さくなるように肉抜きした剛性に異方性を持つ肉抜き構造体であってもよい。

また、例えば、上記実施形態の防振部材１００、２００、３００は、メカニカルメタマテリアルの技術を用いていたが、これに限定されるものではない。例えば、防振部材は、トポロジー最適化の技術を用いてもよいし、他の技術を用いてもよい。要は、防振部材は、軸方向の剛性が支持部材の軸方向の剛性よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が支持部材の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上であればよい。

また、例えば、上記実施形態の防振部材１００、２００、３００は、合成樹脂製であったが、これに限定されるものではない。例えば、金属製の防振部材であってもよい。

また、例えば、実施形態では、防振部材は、吊り天井及び設備機器の防振装置に用いたがこれに限定されるものではない。例えば、防音室の横揺れを抑制するために防振部材を用いてもよい。具体的には、入れ子構造の外側の部屋の壁と内側の部屋の壁との間に防振部材を設けてもよい。

また、防振部材の軸方向の一方と他方に接合される支持部材の各剛性が異なる場合は、小さい方の剛性を採用する。

また、例えば、上記実施形態の防振部材１００、２００、３００は、合成樹脂製であったが、これに限定されるものではない。例えば、金属製の防振部材であってもよい。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。複数の実施形態及び変形例等は、適宜、組み合わされて実施可能である。

５０ 吊部材（防振構造の一例）
５２ 上側吊材（支持部材の一例）
５３ 下側吊材（支持部材の一例）
６０ 吊部材（防振構造の一例）
７０ 防振装置（防振構造の一例）
７２ 上側架台（支持部材の一例）
７３ 下側架台（支持部材の一例）
７４ ボルト（支持部材の一例）
１００ 防振部材
１１０ 筒体
１１２Ａ 内周面
１２０ 軸部
１３０ 面材
１３２ 外縁部
２００ 防振部材
２１０ ユニット
２１２ 第一プレート
２２０ 第二プレート
２５０ 構造体
２５５ 構造体
２５７ 構造体
３００ 防振部材

Claims (6)

1. 防振部材と、前記防振部材の軸方向の両側に接合され同軸上に配置された支持部材と、で構成された防振構造であって、
   前記防振部材の軸方向の剛性が、前記支持部材の軸方向の剛性よりも小さく、
   前記防振部材の曲げ剛性及びせん断剛性が、前記支持部材の曲げ剛性及びせん断剛性と同等以上である、
   防振構造。
2. 前記防振部材は、
   一方の前記支持部材に接合されると共に他方の前記支持部材に接続された軸部が内部に設けられた筒体と、
   前記筒体内に軸方向に間隔をあけて複数枚設けられ、中心部が前記軸部に接合されると共に外縁部が前記筒体の内周面に接合された面材と、
   を有している、
   請求項１の防振構造。
3. 前記防振部材は、軸方向の剛性が前記支持部材よりも小さく、曲げ剛性及びせん断剛性が前記支持部材と同等以上となるように肉抜きされ、剛性に異方性を持つ肉抜き構造体である、
   請求項１に記載の防振構造。
4. 前記防振部材は、樹脂製とされ、軸方向に弾性変形する、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の防振構造。
5. 前記支持部材は、吊部材を構成する上側吊材及び下側吊材である、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の防振構造。
6. 前記支持部材は、防振装置を構成するボルト、上側架台及び下側架台である、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の防振構造。