JP2018145981A - Damping device, damping structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制振装置およびこれを用いた制振構造に関するものである。 The present invention relates to a vibration damping device and a vibration damping structure using the same.
建築物の天井構造の一つに吊り天井がある。吊り天井は、天井ボード等の天井部を吊りボルトによって吊り下げたものである。このような吊り天井では、地震時等の揺れを減少させるための制振構造として、ダンパーや減衰材付ブレースを天井部の上に設置することが多い(例えば、特許文献1参照)。 A suspended ceiling is one of the ceiling structures of buildings. The suspended ceiling is obtained by suspending a ceiling portion such as a ceiling board with suspension bolts. In such a suspended ceiling, a damper or a brace with a damping material is often installed on the ceiling as a vibration-damping structure for reducing shaking during an earthquake or the like (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記のような制振構造は大規模になってコストが掛かることが多く、天井の設備機器等との干渉が生じることもあった。 However, the vibration damping structure as described above is often large and costly, and sometimes interferes with ceiling equipment.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構成の制振装置および制振構造を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide a vibration damping device and a vibration damping structure with a simple configuration.
前述した課題を解決するため、第1の発明は、制振装置であって、錘部と、前記錘部が収容される外箱と、前記錘部の下面に設けられるローラまたは摺動部と、前記錘部と前記外箱とを接続する弾性部材と、を具備し、前記錘部は、容器と、前記容器に充填される複数の粒状の錘体を有することを特徴とする制振装置である。 In order to solve the above-described problem, the first invention is a vibration damping device, wherein a weight portion, an outer box in which the weight portion is accommodated, a roller or a sliding portion provided on a lower surface of the weight portion, An elastic member that connects the weight portion and the outer box, and the weight portion includes a container and a plurality of granular weight bodies filled in the container. It is.
第1の発明の制振装置は、バネを取付けた錘部が移動する際に制振機能を発揮し、地震時等の揺れを減少できる。錘部の移動時には、容器内に充填した錘体の移動に伴う摩擦や錘体の衝突によるエネルギー消費がもたらす減衰効果により、揺れを早く収めることができる。この第1の発明によれば、バネと錘部による簡易な構成のTMD(Tuned Mass Damper)制振装置を提供でき、制振装置を小型化できるので天井等への設置が比較的簡便であり、大規模な構成を追加することなく天井等の水平振動を減少させることができる。さらに、錘体により錘部の質量を適切な値に調整することが容易になる。また仮に錘部の容器内に錘体の代わりに液体を充填すると液漏れ等の心配があるが、錘体は粒状の固体であるためそのような心配もない。 The vibration damping device of the first invention exhibits a vibration damping function when the weight portion to which the spring is attached moves, and can reduce shaking during an earthquake or the like. When the weight portion is moved, the shaking can be quickly accommodated by the damping effect caused by the friction caused by the movement of the weight body filled in the container and the energy consumption due to the collision of the weight body. According to the first aspect of the present invention, a TMD (Tuned Mass Damper) vibration damping device having a simple configuration with a spring and a weight portion can be provided, and the vibration damping device can be miniaturized, so that installation on a ceiling or the like is relatively simple. The horizontal vibration of the ceiling or the like can be reduced without adding a large-scale configuration. Furthermore, it becomes easy to adjust the mass of the weight portion to an appropriate value by the weight body. If the container in the weight portion is filled with a liquid instead of the weight body, there is a risk of liquid leakage or the like. However, since the weight body is a granular solid, there is no such concern.
第2の発明は、第1の発明の制振装置を用いた天井の制振構造であって、天井部の上に前記制振装置の前記外箱が固定されることを特徴とする制振構造である。 A second invention is a ceiling damping structure using the damping device of the first invention, wherein the outer box of the damping device is fixed on a ceiling portion. Structure.
前記天井は例えば吊り天井であり、前記制振装置が、吊り天井の天井部の上に固定されることが望ましい。 The ceiling is, for example, a suspended ceiling, and the vibration control device is preferably fixed on a ceiling portion of the suspended ceiling.
第2の発明によれば、第1の発明の制振装置を天井部の上に固定するだけで簡易な構成の制振構造を天井に形成でき、天井部の上の他の設備機器等との干渉も防ぐことができる。制振装置は各種の天井に設けることが可能であるが、大きな揺れが生じやすい吊り天井に設けることで、特に好適に制振効果を発揮させることができる。 According to the second invention, it is possible to form a vibration damping structure with a simple configuration on the ceiling by simply fixing the vibration damping device of the first invention on the ceiling, and other equipment on the ceiling, etc. Interference can also be prevented. Although the vibration damping device can be provided on various ceilings, the vibration damping effect can be particularly preferably exhibited by providing the vibration damping device on a suspended ceiling that is likely to cause large shaking.
本発明によれば、簡易な構成の制振装置および制振構造を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration damping device and a vibration damping structure with a simple configuration.
以下、本発明の実施の形態に係る制振構造1について説明する。図1は制振構造1を示す図である。制振構造1は、前記した吊り天井に設けられる。吊り天井は、天井部3を吊りボルト7によってスラブ9の下面から吊り下げた構成を有する。
Hereinafter, the damping structure 1 which concerns on embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 1 is a view showing a vibration damping structure 1. The damping structure 1 is provided on the above-described suspended ceiling. The suspended ceiling has a configuration in which the
天井部3は例えば各種の天井ボードであり、必要に応じて野縁、野縁受け等も設けられる。制振構造1ではこの天井部3の上に制振装置5が固定される。図示は省略するが、天井部3の上には各種の設備機器等も設置される。
The
図2は制振装置5を示す断面図である。図2(a)は制振装置5の水平方向断面であり、図2(b)は制振装置5の鉛直方向断面である。図2(a)は図2(b)の線A−Aに沿った断面であり、図2(b)は図2(a)の線B−Bに沿った断面である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
制振装置5は、外箱11、錘部13、ローラ15、バネ17等を有する小型のTMD(Tuned Mass Damper)制振装置である。
The
外箱11は略直方体の形状を有する箱体であり、固定具(不図示)等を用いて吊り天井の天井部3の上に固定される。外箱11は例えば金属等によって形成される。
The
外箱11の内部には錘部13が収容される。錘部13は略直方体の形状を有する。錘部13は図2(a)に示すように外箱11内の平面の中央部に配置される。本実施の形態では外箱11の平面を一辺20cm程度の略正方形状とし、錘部13の平面を一辺5cm程度の略正方形状とするが、これに限ることはない。
A
錘部13は吊り天井の揺れに応じて移動し、その際に制振機能を発揮する。錘部13の詳細については後述する。
The
ローラ15は錘部13の下面に設けられる。本実施の形態では、錘部13の下面に脚部14が取付けられ、その下端部にローラ15が設けられる。ローラ15には例えば平面上全ての方向に回転可能な球状のボールローラが用いられ、これにより錘部13が外箱11内を平面上全ての方向に移動可能となる。脚部14とローラ15は、例えば錘部13の下面の四隅近傍のそれぞれに計4組配置される。しかしながら、脚部14とローラ15は少なくとも3組あればよく、その配置も錘部13が転ばなければ特に限定されない。
The
バネ17は、錘部13の外側面と外箱11の内側面とを接続する弾性部材である。本実施の形態では、錘部13の周囲に複数のバネ17が設けられ、各バネ17は、端部にある取付部17aによって外箱11の内側面に取付けられる。図2(a)の例では、4つのバネ17が、錘部13の4つの外側面と各外側面に対向する位置にある外箱11の内側面とをそれぞれ接続している。なお、錘部13と外箱11とが、バネ17を介して接続されれば、バネ17、取付部17aの配置は図示した例には限られない。例えば、容器21の上面に取り付け部を設け、他方、外箱11の上の面に取付部17aを形成し、それらの間にバネ17を設けるように、他の部材を介して間接的に接続されてもよい。
The
図2(b)等に示すように、錘部13は、略直方体の形状を有する容器21の内部に複数の錘体23を充填して構成される。容器21は金属等により形成される箱体である。錘体23は粒状の固体であり、本実施の形態では金属製の球体が用いられる。錘体23は小粒のものであり、その直径は、後述する減衰効果を好適に得るため例えば1mmから10mm程度、より望ましくは1mmから5mm程度とするが、これに限ることはない。
As shown in FIG. 2B and the like, the
錘部13の質量やバネ17の剛性は、吊り天井の振動条件等に合わせて適切な値に定められる。例えば錘部13の質量は、天井部3の質量の1%以上5%以下とすることができる。このように錘部13の質量は過大とならず、例えば天井部3の質量が30kgから50kg程度の場合、1kg以下に抑えることもできる。錘部13の質量の調整は、容器21内に充填する錘体23の数や大きさの調整によって容易に行うことができる。
The mass of the
図3は地震時等に吊り天井が揺れて移動した状態を示したものである。図4は、吊り天井が移動した際の錘部13の移動について、図2(b)と同様の断面を示したものである。
FIG. 3 shows a state in which the suspended ceiling is moved by shaking during an earthquake or the like. FIG. 4 shows a cross section similar to FIG. 2B regarding the movement of the
本実施の形態では、例えば吊り天井が図3の点線に示す初期状態からある加速度で実線で示すように移動すると、制振装置5の錘部13が、吊り天井の移動時の加速度に伴う慣性力によって外箱11内を移動する。例えば吊り天井の加速度(加速度ベクトル)の方向が図4の矢印aに示す方向である場合、錘部13の移動方向は矢印bに示すようにその逆になる。
In the present embodiment, for example, when the suspended ceiling moves from the initial state indicated by the dotted line in FIG. 3 as indicated by the solid line, the
錘部13が外箱11内を移動すると、錘部13の移動先にあるバネ17(図4の右側のバネ17)は収縮し、その反対側のバネ17(図4の左側のバネ17)は伸長する。収縮したバネ17は伸長しようとし、伸長したバネ17は収縮しようとするが、これらの復元力Rは、外箱11に対しては吊り天井の加速度の方向と逆方向に働き(図4の復元力Rのうち、右向きの矢印のものを参照)、外箱11から天井部3に伝達され、天井揺れを減少できる。なお、復元力Rは錘部13に対しても働くが(図4の復元力Rのうち、左向きの矢印のものを参照)、錘部13は外箱11に固定されていないので、上記のように外箱11を介して天井部3に伝達されることはない。
When the
錘部13の移動時には、容器21の内部の複数の錘体23も、錘部13の移動時の加速度に伴う慣性力によって容器21内を移動し、その際の錘体23の摩擦や錘体23同士の衝突によってエネルギーを消費する。これにより、吊り天井の揺れを早期に減衰させることができる。
When the
図5は制振装置5による揺れの減衰効果を示したグラフであり、「粒あり」の実線のグラフは本実施の形態の錘部13のように容器21内に複数の錘体23を充填した場合の減衰特性を示す。一方、「粒無し」の点線のグラフは、上記の錘部13の代わりに、錘部13と同じ質量であるが上記の錘体23を内部に有しない移動体を用いた場合を示す。図5に示すように、容器21内に複数の錘体23を充填した錘部13を用いた場合、前記のエネルギー消費によって揺れが早く収まることがわかる。
FIG. 5 is a graph showing the damping effect of the vibration by the
以上説明したように、本実施の形態に係る制振装置5は、バネ17を取付けた錘部13が移動する際に制振機能を発揮し、地震時等の天井揺れを減少できる。また錘部13の移動時には、容器21内に充填した錘体23の移動に伴う摩擦や錘体23の衝突によるエネルギー消費がもたらす減衰効果により、天井揺れを早く収めることができ、通常のTMD制振装置が有する一般的な減衰器を省略可能である。
As described above, the
このように、本実施の形態によれば、バネ17と錘部13による簡易な構成のTMD制振装置を提供でき、制振装置を小型化できるので天井への設置が比較的簡便であり、大規模な構成を追加することなく天井の水平振動を減少させることができる。
As described above, according to the present embodiment, a TMD vibration damping device having a simple configuration using the
さらに、錘体23により錘部13の質量を適切な値に調整することが容易になる。また仮に容器21内に錘体23の代わりに液体を充填すると液漏れ等の心配があるが、錘体23は粒状の固体であるためそのような心配が無く、天井に設置するのに好適である。
Furthermore, the
本実施の形態では、このような制振装置5を天井部3の上に固定するだけで簡易な構成の制振構造1を天井に形成でき、天井部3の上の他の設備機器等との干渉も防ぐことができる。また本実施の形態では大きな揺れが生じやすい吊り天井に制振装置5を設けることで、特に好適に制振効果を発揮させることができる。
In the present embodiment, the vibration damping structure 1 having a simple configuration can be formed on the ceiling simply by fixing the
しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば本実施の形態では吊り天井に制振装置5を設けたが、その他の構造の天井に制振装置5を設けてもよい。この場合も、天井部の上に制振装置5を固定することで、同様の制震機能を発揮させることができる。さらには、天井以外の構造体に制振装置5を設けることも可能である。
However, the present invention is not limited to this. For example, in the present embodiment, the
また、ローラ15も前記したボールローラに限らない。例えば脚部14に平面内で回転可能な機構を設けておくことで、ローラ15として平面上一方向に回転する円板状のローラを用いることも可能である。この場合も錘部13が外箱11内を平面上全ての方向に移動できる。
Further, the
さらに、本実施の形態では錘部13の下面にローラ15を設けており、その回転によって錘部13が移動可能であるが、図6の制振装置5aに示すように、ローラ15の代わりに、外箱11内の底面に対して摺動する摺動部16を脚部14aの下端部に設けてもよい。摺動部は例えばテフロン(登録商標)等による滑り加工を施した金属板などにより実現できる。
Further, in the present embodiment, the
また、制振装置5や錘部13の形状は略直方体としているが、これに限ることは無く適宜定めることができる。錘体23も球体に限ることは無く、球体以外の形状であってもよい。
Moreover, although the shape of the damping
さらに、バネ17の配置も前記したものに限らず、制振装置5や錘部13の形状等に応じて適宜定めることができる。またバネ17に代えてその他の弾性部材を用いることも可能である。
Furthermore, the arrangement of the
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, the technical scope of this invention is not influenced by embodiment mentioned above. It is obvious for those skilled in the art that various modifications or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
1………制振構造
3………天井部
5、5a………制振装置
7………吊りボルト
9………スラブ
11………外箱
13………錘部
14………脚部
15………ローラ
16………摺動部
17………バネ
17a………取付部
21………容器
23………錘体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ......... Damping
Claims (3)
錘部と、
前記錘部が収容される外箱と、
前記錘部の下面に設けられるローラまたは摺動部と、
前記錘部と前記外箱とを接続する弾性部材と、
を具備し、
前記錘部は、容器と、前記容器に充填される複数の粒状の錘体を有することを特徴とする制振装置。 A damping device,
A weight part;
An outer box in which the weight portion is accommodated;
A roller or sliding portion provided on the lower surface of the weight portion;
An elastic member connecting the weight part and the outer box;
Comprising
The said weight part has a container and the some granular weight body with which the said container is filled, The damping device characterized by the above-mentioned.
天井部の上に前記制振装置の前記外箱が固定されることを特徴とする制振構造。 A ceiling damping structure using the damping device according to claim 1,
A vibration damping structure, wherein the outer box of the vibration damping device is fixed on a ceiling.
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