JPH0689615B2 - 建物用制振装置のストッパ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明、高層ビルやタワー等の風や地震等による揺れを
低減する建物用制振装置のストッパ装置に関する。

〔従来の技術〕

高い建物の主として強風時の建物振動を抑制する手段と
して、通常建物の一時固有周期（例えば、２〜６秒）に
合わせて設計される制振装置を使用する場合がある。

この種の制振装置は、建物にばねを介して質量を取付け
ることにより、該建物のばな系に練成する付加ばね系を
設け、付加ばねの固有振動数（振動周期）が建物の固有
振動数（例えば、２〜６秒）と略同じになるように設定
することにより、建物の揺れを打ち消す振動を発生させ
て吸振効果を得ようとするものである。

このような制御装置は、例えば、特開平１−105879号に
開示されている。

第７図は上記制御装置を備えた建物の模式的立面図であ
り同図において、地盤１上にはタワー状の建物２が構築
されており、該建物２の最上階に建物用制振装置３が設
置されている。

縦物としては、例えば、一辺が10〜25m程度の正方形、
長方形または菱形などの断面を有し、高さが60〜150mに
達する鉄骨構造で作られ、風圧を受けて例えば２秒程度
の周期および数ｍの振幅で揺れる建物を典型例として挙
げることができる。

前記制振装置３は、建物２に弾性支持手段（水平ばね手
段）４を介して主質量部５を取付けることにより、建物
２の振動を打ち消すような振動波形を生成し、該建物２
の揺れを低減するように構成されている。

前記弾性支持手段４は、建物２に対して主質量部５を水
平変位可能に弾性支持するものである。

第８図は前記弾性支持手段４の正面図であり、 第９図は第８図中の線IX−IXに沿った横断面図である。

第８図および第９図において、制振装置３は積層弾性体
11の主に横弾性を利用した弾性支持手段４と該弾性手段
４の上に取付けられた主質量部５とで構成されている。

前記弾性支持手段４は、図示の例では、複数個（４個）
の積層弾性体11の上下端を連結する安定板12により複数
段（４段）に積み重ねた多段式弾性体ユニットで構成さ
れている。

各安定板12はそれぞれ剛体の連結板であり、座屈を生じ
ることなく弾性変位する範囲、すなわち、水平方向変位
能力を増大させるためのものである。

なお、場合によっては、前記弾性支持手段４は１個の積
層弾性体11で構成することもできる。

前記積層弾性体11は、ゴム等のゴム状弾性材のエラスト
マー材の層14と金属板や硬質プラスチック板などの補強
板15とを交互に一体的に積載した構造をしており、通
常、その上下端に取付け孔16を有するフランジプレート
17、17が焼付けや接着等で一体に固着されている。

このような積層弾性体11は、縦方向には高いばね定数を
有し、水平方向には比較的小さいばね定数を有してい
る。

第10図は前記制振装置３の振動モードを模式的に示し、
この制振装置３は、強風時あるいは地震時に、図示のよ
うに水平方向に２次元的に変位することにより、その動
吸振効果で建物２の振動を低減するものである。

ところで、前記弾性支持手段４（制振装置３）の水平変
位は50〜150cm程度を目安にするが、大地震時にはさら
に大きな変位が発生し、設計変位を越える場合がある。

このような場合には、多段積層ゴムを用いた制振装置で
は、積層ゴムが過大変形によって座屈を起こし、荷重支
持能力を失ってしまうことが考えられる。

したがって、上記積層弾性体11を利用した弾性支持手段
４から成る制振装置３では、水平変位を一定範囲に規制
するためのストッパ装置が必要となる。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

第11図は従来の制振装置のストッパ装置の一例を示す模
式的正面図であり、同図において、建物２には、制振装
置３の周囲に配置されたストッパ21が固定されている。

このストッパ21は、制振装置３が水平方向に大きく変位
した時、その先端部に取付けたゴム等の緩衝材22に主質
量部５を衝突させることにより、該制振装置３の変位を
制限するように構成されている。

しかし、このような従来のストッパ機構では、制振装置
３の周りにストッパ21を配置せねばならず、設置スペー
スを大きくとる必要があり、また、かなり高い位置（建
物２から高さｈの位置）にストッパ反力が作用するた
め、ストッパ21の強度を増やしてやる必要があり、全体
として構造が大型になるという技術的課題があった。

第12図は従来の制振装置の安定板12の間に設けたストッ
パ装置の例を示す部分平面図であり、第13図は第12図中
の中央部縦断面図である。

第12図および第13図において、制振装置３内の上下に隣
接する安定板12、12の層間に、突起24と該突起24が充分
な隙間をもって嵌入する凹部25とを設け、制振装置３が
大きく変位して上下の安定板12、12の相対変位が一定以
上になると、前記突起24が前記凹部25の内周面に接合さ
れたゴム状の緩衝性26に衝当するように構成されてい
る。

しかし、このような従来のストッパ機構では、安定板12
の各層間に収まるのでコンパクトではあるが、主質量部
５を直接止める方式ではなく、弾性支持手段４の内部で
制振装置３の変位を抑えようとするので、制振装置３に
転倒モーメントが発生し、多段式積層ゴムから成る弾性
支持手段４を座屈させようとする力が生じるということ
技術的課題があった。

本発明は、上記従来の技術的課題に鑑みてなされたもの
であり、コンパクトな構造で、しかも、安全確実に制振
装置を制動させることができる、信頼性に優れた建物用
制振装置のストッパ装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決のための手段〕

本発明は、エラストマー層と補強板とを交互に積層した
積層弾性体から成る弾性支持手段を介して、建物に主質
量部を取付けた縦物用制振装置のストッパ装置におい
て、ばねおよびダッシュポットを介して天井部に連結さ
れたワイヤを前記主質量部に連結することにより、前記
建物に対する前記主質量部の水平変位が一定以下に制限
される構成により、コンパクトな構造で、しかも、安全
確実に制振装置を制動させることができる、信頼性に優
れた建物用制振装置のストツパ装置を提供するものであ
る。

〔実施例〕

以下、第１図〜第６図を参照して本発明を具体的に説明
する。

第１図は本発明による建物用制振装置のストッパ装置の
一実施例の縦断面図（第２図中の線Ｉ−Ｉ）であり、第
２図は第１図の模式的平面図である。

第１図および第２図において、建物２の制振装置３は、
該建物２に対し、弾性支持手段４を介して、主質量部５
を取付けることにより構成されている。

なお、第１図中の８は前記制振装置３が設けられた階層
の天井部を示す。

前記弾性支持手段４は、第８図および第９図の場合と同
様、複数個（４個）の積層弾性体11の上下端を連結する
安定板12により複数段（８段）に積み重ねた多段式積層
弾性体で構成されている。

こうして、エラストマー層14と補強板15とを交互に積層
した積層弾性体11から成る弾性支持手段４を介して、建
物２に主質量部５を取付けた建物用制振装置３が構成さ
れている。

そこで、前記主質量部５は本発明によるストッパ装置30
を介して前記縦物２の天井部８に連結されている。

図示の例では、第２図に示すごとく、前記のストッパ装
置30は、直方体の主質量部５の四隅部に２組づつ、合計
８組が配置されている。各ストッパ装置30は、ばね31と
ダッシュポット32を介して天井部８に連結されたワイヤ
33を、前記主質量部５に連結することにより、前記建物
２に対する前記主質量部５の水平変位を一定以下に制限
するように構成されている。

第３図および第４図は前記ストッパ装置30の動作を示す
部分立面図であり、第３図は弾性支持手段４の横変位が
ほぼ零の時の状態を示し、第４図は弾性支持手段４の横
変位がほぼ最大に達し、制動力が発生して横変位をスト
ップさせようとする瞬間の状態を示す。

平常の状態、すなわち、建物に対する主質量部５の水平
変位がほぼ零の時には、一端がばね31およびダッシュポ
ット32を介して天井部８に連結され、他端が主質量部５
に連結された各ワイヤ33は、第３図に示すように、所定
量の垂み（弛み）を持って配設されている。

強風や地震等が発生して建物２が振動すると、弾性支持
手段４上の主質量部５が建物２に対して水平方向に変位
する。

その場合、水平変位がある値に達すると一方のワイヤ33
のたるみが少なくなり、ついには、第４図に示すごと
く、該ワイヤ33の垂みが無くなり、該ワイヤ33に張力が
掛かるようになる。

さらに、水平変位が進むと、ワイヤ33に連結されたばね
１およびダッシュポット32が変位して反力が急激に増大
し、主質量部５に制動力が作用して該主質量部５の変位
が拘束される。

この場合、制振装置３に加わる振動エネルギーは前記ダ
ッシュポット32によって吸収される。

第５図および第６図は水平変位ｘに対する制動力特性の
２例を示すグラフである。

第５図はばね定数が比較的小さいばね31および減衰力が
比較的小さいダッシュポット32を使用する場合を示し、
第６図はばね定数が比較的大きいばね31および減衰力が
比較的大きいダッシュポット32を使用する場合を示す。

以上説明した実施例によれば、建物２に対し、主として
水平方向に弾性変形する弾性支持手段４を介して主質量
部５を取付けた建物用制振装置３における、水平変位を
座屈変位以下に規制するためのストッパ装置30を、ばね
31およびダッシュポット32を介して天井部８に連結され
たワイヤ33を前記主質量部５に連結する構成にしたの
で、前記建物２に対する前記主質量部５の水平変位ｘを
一定以下に制限して弾性支持手段４の座屈を防止するた
めのストッパ装置30を、コンパクトで安全な制動機構で
構成することができ、建物用制振装置のストッパ装置の
信頼性を増大させることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本発明によれば、エラ
ストマー層と補強板とを交互に積層した積層弾性体から
成る弾性支持手段を介して、建物に主質量部を取付けた
建物用性振装置のストッパ装置において、ばねおよびダ
ッシュポットを介して天井部に連結されたワイヤを前記
主質量部に連結することにより、前記建物に対する前記
主質量部の水平変位が一定以下に制限されるように構成
したので、コンパクトな構造で、弾性支持手段の変位を
座屈変位以内で安全確実にストップすることができ、信
頼性を増大し得る建物用制振装置のストッパ装置が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による建物用制振装置のストッパ装置の
一実施例の縦断面図（第２図中の線Ｉ−Ｉ）、第２図は
第１図の平面図、第３図および第４図はそれぞれ第１図
のストッパ装置の水平変位零の時および最大水平変位の
時の状態を示す部分縦断面図、第５図および第６図はそ
れぞれ水平変位に対する制動力の特性を示すグラフ、第
７図は本発明のストッパ装置を使用するのに好適な建物
用制振装置を示す模式的立面図、第８図は第７図中の建
物用制振装置の立面図、第９図は第８図中の線IX−IXに
沿った断面図、第10図は第８図の制振装置の動作を示す
模式的立面図、第11図は従来の建物用制振装置のストッ
パ装置の模式的立面図、第12図は従来の他の形式の建物
用制振装置のストッパ装置の模式的平面図、第13図は第
12図中の線XIII−XIIIに沿った部分断面図である。 ２……建物、３……建物用制振装置、４……弾性支持手
段、５……主質量部、８……天井部、11……積層弾性
体、12……安定板、14……エラストマー層、15……補強
板、30……ストッパ装置、31……ばね、32……ダッシュ
ポット、33……ワイヤ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エラストマー層と補強板とを交互に積層し
   た積層弾性体から成る弾性支持手段を介して、建物に主
   質量部を取付けた建物用制振装置のストッパ装置におい
   て、ばねおよびダッシュポットを介して天井部に連結さ
   れたワイヤを前記主質量部に連結することにより、前記
   建物に対する前記主質量部の水平変位が一定以下に制限
   されることを特徴とする建物用制振装置のストッパ装
   置。