JPH05141463A - 積層ゴム及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置 - Google Patents
積層ゴム及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置Info
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- JPH05141463A JPH05141463A JP3300408A JP30040891A JPH05141463A JP H05141463 A JPH05141463 A JP H05141463A JP 3300408 A JP3300408 A JP 3300408A JP 30040891 A JP30040891 A JP 30040891A JP H05141463 A JPH05141463 A JP H05141463A
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- F16F1/36—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers
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- F16F1/403—Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers consisting of a stack of similar elements separated by non-elastic intermediate layers characterised by the shape of the non-elastic interengaging parts between the elements
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- B60G2204/4504—Stops limiting travel using cable or band to prevent extension
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 長周期で、大きな水平変形能力を有し、かつ
座屈が生じない中空の積層ゴム、及び該積層ゴムを用い
た長周期の構造物に適し、騒音等の問題の少ない振動制
御装置を提供する。 【構成】 リング状に形成した中空のゴム２に、リング
状の鋼板３を水平に複数枚埋め込み、中空の積層ゴム１
を形成する。積層ゴム１の上下方向中央部から上下方向
両端部にかけて、水平断面におけるリングの幅を連続的
に広げ、座屈し難い形状とする。積層ゴムの上下端には
鋼板からなる接合プレート６を一体的に設け、上下の構
造体にボルト接合等により据え付ける。
座屈が生じない中空の積層ゴム、及び該積層ゴムを用い
た長周期の構造物に適し、騒音等の問題の少ない振動制
御装置を提供する。 【構成】 リング状に形成した中空のゴム２に、リング
状の鋼板３を水平に複数枚埋め込み、中空の積層ゴム１
を形成する。積層ゴム１の上下方向中央部から上下方向
両端部にかけて、水平断面におけるリングの幅を連続的
に広げ、座屈し難い形状とする。積層ゴムの上下端には
鋼板からなる接合プレート６を一体的に設け、上下の構
造体にボルト接合等により据え付ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構造物の振動を抑制する
ための免震構造あるいはダイナミックダンパー等の振動
制御装置に用いるための積層ゴム及び該積層ゴムを用い
た構造物の振動制御装置に関するものである。
ための免震構造あるいはダイナミックダンパー等の振動
制御装置に用いるための積層ゴム及び該積層ゴムを用い
た構造物の振動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、上部構造等への地震入力の低減を
図るための免震構造として、積層ゴム支承を用いた構造
が種々開発されている（「開花宣言した“免震ビル”モ
デル施設がいっせいに登場」、日経アーキテクチュア１
９８６年７月１４日号、第５４頁〜第７５頁参照）。従
来の積層ゴム支承として最も一般的なものは、鋼板とゴ
ムを交互に重ね、上部構造または基礎等の下部構造に据
え付けるための接合プレートを上下に設けたものであ
る。この他、高減衰ゴムを使用したものや、鉛プラグの
ダンパーを内在させたもの等がある。
図るための免震構造として、積層ゴム支承を用いた構造
が種々開発されている（「開花宣言した“免震ビル”モ
デル施設がいっせいに登場」、日経アーキテクチュア１
９８６年７月１４日号、第５４頁〜第７５頁参照）。従
来の積層ゴム支承として最も一般的なものは、鋼板とゴ
ムを交互に重ね、上部構造または基礎等の下部構造に据
え付けるための接合プレートを上下に設けたものであ
る。この他、高減衰ゴムを使用したものや、鉛プラグの
ダンパーを内在させたもの等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、免震構造に用い
られている中実の積層ゴムは高さと同程度の変形能力が
得られるが、せん断剛性を低くするためには径を非常に
小さくしなければならず、大変形と低せん断剛性の両者
を同時に実現することは困難であった。
られている中実の積層ゴムは高さと同程度の変形能力が
得られるが、せん断剛性を低くするためには径を非常に
小さくしなければならず、大変形と低せん断剛性の両者
を同時に実現することは困難であった。
【０００４】また、図１０に示すように、積層ゴム１を
リング状に形成し、その内部を中空とすることにより、
せん断剛性が低く、変形能力が大きくなるようにしたも
のも考えられている。この場合、長周期で、せん断剛性
の低い積層ゴムが可能となるが、中空とすることで座屈
耐力が低くなるという問題がある。
リング状に形成し、その内部を中空とすることにより、
せん断剛性が低く、変形能力が大きくなるようにしたも
のも考えられている。この場合、長周期で、せん断剛性
の低い積層ゴムが可能となるが、中空とすることで座屈
耐力が低くなるという問題がある。
【０００５】さらに、通常の積層ゴムを小型化した小要
素積層ゴムを、上下の接合プレートを介して多段に連結
することで、変形能力が大きく、かつせん断剛性の低い
積層ゴム支承を実現する機構が知られているが、要素数
が非常に多くなるという問題がある。
素積層ゴムを、上下の接合プレートを介して多段に連結
することで、変形能力が大きく、かつせん断剛性の低い
積層ゴム支承を実現する機構が知られているが、要素数
が非常に多くなるという問題がある。
【０００６】また、免震構造以外の用途としては、例え
ばダイナミックダンパー等の受動型の振動制御装置（以
下、ＤＤと呼ぶ）におけるバネ要素、さらにアクチュエ
ーターの油圧力あるいは電磁力等による制御力を加え、
構造物の振動を能動的に抑制する能動型の振動制御装置
におけるバネ要素あるいは支持装置として、積層ゴムを
用いることが考えられる。これらの振動制御装置におい
ては、通常、バネの固有周期を構造物の固有周期に同調
させるか、あるいは構造物の固有周期より長い周期（支
持装置として用いる場合等）に設定しており、またコン
パクトな装置で大きな制振効果を得るためには大きなス
トロークが必要となる。例えば、特開平１−２７５８６
６公報に記載された能動型の振動制御装置では、建物の
固有周期より長い周期を得るため、支持装置としてのバ
ネの代わりに吊り材を用いて重りを吊り支持し、これを
地震等に対する建物の応答に応じてアクチュエーターで
加振する構成としている。しかし、吊り方式ではストロ
ークが大きくなると、上下方向の動きも大きくなるとい
う問題がある。また、制振の対象となる構造物の固有周
期が長くなると、上述したようにそれに見合う周期を持
った積層ゴムの使用が難しくなる。さらに、能動型の振
動制御装置のようにアクチュエーターで重りを振動させ
る場合、その駆動に起因する振動が構造物に伝わり、振
動制御装置設置階近傍では騒音や不快な振動が伝わると
いった問題もある。
ばダイナミックダンパー等の受動型の振動制御装置（以
下、ＤＤと呼ぶ）におけるバネ要素、さらにアクチュエ
ーターの油圧力あるいは電磁力等による制御力を加え、
構造物の振動を能動的に抑制する能動型の振動制御装置
におけるバネ要素あるいは支持装置として、積層ゴムを
用いることが考えられる。これらの振動制御装置におい
ては、通常、バネの固有周期を構造物の固有周期に同調
させるか、あるいは構造物の固有周期より長い周期（支
持装置として用いる場合等）に設定しており、またコン
パクトな装置で大きな制振効果を得るためには大きなス
トロークが必要となる。例えば、特開平１−２７５８６
６公報に記載された能動型の振動制御装置では、建物の
固有周期より長い周期を得るため、支持装置としてのバ
ネの代わりに吊り材を用いて重りを吊り支持し、これを
地震等に対する建物の応答に応じてアクチュエーターで
加振する構成としている。しかし、吊り方式ではストロ
ークが大きくなると、上下方向の動きも大きくなるとい
う問題がある。また、制振の対象となる構造物の固有周
期が長くなると、上述したようにそれに見合う周期を持
った積層ゴムの使用が難しくなる。さらに、能動型の振
動制御装置のようにアクチュエーターで重りを振動させ
る場合、その駆動に起因する振動が構造物に伝わり、振
動制御装置設置階近傍では騒音や不快な振動が伝わると
いった問題もある。
【０００７】本発明は上述のような問題の解決を図った
ものであり、長周期（低せん断剛性）とすることがで
き、大きな水平変形能力を有し、かつ座屈が生じ難い積
層ゴム、及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置
を提供するものである。
ものであり、長周期（低せん断剛性）とすることがで
き、大きな水平変形能力を有し、かつ座屈が生じ難い積
層ゴム、及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置
を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のタイプの
積層ゴムは、積層ゴムを構成するゴムをリング状に形成
して内部を中空とし、内側及び外側の少なくとも一方に
ついて、上下方向中央部から上下方向両端部にかけて水
平断面における幅が徐々に増大するよう上下方向に変断
面としたもの（以下、変断面タイプという）である。据
え付け状態において大きな曲げモーメントの作用する上
下方向両端部に向かって、積層ゴムの幅が内側または外
側に広がることで、積層ゴムとしての座屈耐力が増し、
中空の積層ゴムの変形能力を十分活用することができ
る。
積層ゴムは、積層ゴムを構成するゴムをリング状に形成
して内部を中空とし、内側及び外側の少なくとも一方に
ついて、上下方向中央部から上下方向両端部にかけて水
平断面における幅が徐々に増大するよう上下方向に変断
面としたもの（以下、変断面タイプという）である。据
え付け状態において大きな曲げモーメントの作用する上
下方向両端部に向かって、積層ゴムの幅が内側または外
側に広がることで、積層ゴムとしての座屈耐力が増し、
中空の積層ゴムの変形能力を十分活用することができ
る。
【０００９】また、本発明の第２のタイプの積層ゴム
は、積層ゴムを構成するゴムをリング状に形成して内部
を中空とし、内周面及び外周面の少なくとも一方に上下
方向の突条を複数条形成したもの（以下、突条タイプと
いう）である。上下方向の突条は積層ゴムの座屈に対す
る補剛リブ的な役割を果たし、これにより中空の積層ゴ
ムの変形能力を十分活用することができる。
は、積層ゴムを構成するゴムをリング状に形成して内部
を中空とし、内周面及び外周面の少なくとも一方に上下
方向の突条を複数条形成したもの（以下、突条タイプと
いう）である。上下方向の突条は積層ゴムの座屈に対す
る補剛リブ的な役割を果たし、これにより中空の積層ゴ
ムの変形能力を十分活用することができる。
【００１０】これらの積層ゴムの上下には、通常、鋼板
等からなる水平な接合プレートが設けられており、接合
プレートを利用して上下の構造体にボルト接合する等し
て、積層ゴムの据え付けを行うことができる。
等からなる水平な接合プレートが設けられており、接合
プレートを利用して上下の構造体にボルト接合する等し
て、積層ゴムの据え付けを行うことができる。
【００１１】なお、積層ゴムにおいてゴムと互層をなす
複数の鋼板も、リング状の鋼板を用いることで、ゴム内
に埋め込んだ形で挟み込むことができ、通常の積層ゴム
と同様に製造することができる。また、リング状とせず
に円盤状の鋼板を用い、ゴムの内部の中空部を仕切る形
で挟み込むことも考えられる。円盤状の鋼板を用いた場
合、鋼板をリング状とする場合に比べて局部的な変形が
生じ難く、転倒モーメント等に対してはより安定する。
複数の鋼板も、リング状の鋼板を用いることで、ゴム内
に埋め込んだ形で挟み込むことができ、通常の積層ゴム
と同様に製造することができる。また、リング状とせず
に円盤状の鋼板を用い、ゴムの内部の中空部を仕切る形
で挟み込むことも考えられる。円盤状の鋼板を用いた場
合、鋼板をリング状とする場合に比べて局部的な変形が
生じ難く、転倒モーメント等に対してはより安定する。
【００１２】本発明の振動制御装置は受動型または能動
型の振動制御装置において、上述した変断面タイプある
いは突条タイプの積層ゴムを、バネ要素あるいは支持装
置（中立位置を保つためのバネ等）として用いたもので
ある。
型の振動制御装置において、上述した変断面タイプある
いは突条タイプの積層ゴムを、バネ要素あるいは支持装
置（中立位置を保つためのバネ等）として用いたもので
ある。
【００１３】ＤＤに用いる場合、制振の対象となる構造
物の所定位置に、変断面タイプまたは突条タイプの積層
ゴム（通常、複数）を設置し、積層ゴムの上に所定質量
ｍd の付加質量体を載置することで、ＤＤを構成するこ
とができる。付加質量体の質量ｍd は通常、構造物の質
量ｍ1 の１／５０〜１／１００程度とされる。変断面タ
イプまたは突条タイプの積層ゴムを用いることで、構造
物の固有周期に応じた長周期で、水平方向に変形能力の
大きなバネ（バネ定数ｋd ）が形成され、高層の建物等
にも適用可能となる。
物の所定位置に、変断面タイプまたは突条タイプの積層
ゴム（通常、複数）を設置し、積層ゴムの上に所定質量
ｍd の付加質量体を載置することで、ＤＤを構成するこ
とができる。付加質量体の質量ｍd は通常、構造物の質
量ｍ1 の１／５０〜１／１００程度とされる。変断面タ
イプまたは突条タイプの積層ゴムを用いることで、構造
物の固有周期に応じた長周期で、水平方向に変形能力の
大きなバネ（バネ定数ｋd ）が形成され、高層の建物等
にも適用可能となる。
【００１４】能動型の振動制御装置としては、例えば以
下のようなタイプが挙げられる。
下のようなタイプが挙げられる。
【００１５】 質量ｍ1 の構造物と、所定の質量ｍd
を有する付加質量体との間に、構造物の振動に応じた制
御力ｕ(t) を加えるためのアクチュエーターを介在した
もの（以下、ＡＭＤと呼ぶ）。
を有する付加質量体との間に、構造物の振動に応じた制
御力ｕ(t) を加えるためのアクチュエーターを介在した
もの（以下、ＡＭＤと呼ぶ）。
【００１６】 上記の構成において、構造物と付加
質量体との間に所定のバネ定数ｋd を有するバネを介在
させ、付加質量体を自由振動させた場合の周期を構造物
の固有周期と同調させたもの（以下、ＨＭＤと呼ぶ）。
質量体との間に所定のバネ定数ｋd を有するバネを介在
させ、付加質量体を自由振動させた場合の周期を構造物
の固有周期と同調させたもの（以下、ＨＭＤと呼ぶ）。
【００１７】 ＤＤの構成において、所定質量ｍa の
付加質量体（第１の付加質量体）に対し、さらに所定質
量ｍb の第２の付加質量体を設け、第１の付加質量体と
第２の付加質量体の間に制御力ｕ(t) を作用させるよう
にしたもの（例えば特開昭６３−１５６１７１号公報参
照）や、さらに第１の付加質量体及び第２の付加質量体
の周期をバネ（バネ定数ｋb ）を用いて構造物の固有周
期に同調させたもの等、ＤＤとＡＭＤまたはＨＭＤを二
重に重ね合わせたような構成を有するもの（以下、ＤＭ
Ｄと呼ぶ）。
付加質量体（第１の付加質量体）に対し、さらに所定質
量ｍb の第２の付加質量体を設け、第１の付加質量体と
第２の付加質量体の間に制御力ｕ(t) を作用させるよう
にしたもの（例えば特開昭６３−１５６１７１号公報参
照）や、さらに第１の付加質量体及び第２の付加質量体
の周期をバネ（バネ定数ｋb ）を用いて構造物の固有周
期に同調させたもの等、ＤＤとＡＭＤまたはＨＭＤを二
重に重ね合わせたような構成を有するもの（以下、ＤＭ
Ｄと呼ぶ）。
【００１８】能動型の振動制御装置の場合も、ＤＤの場
合のように、制振の対象となる構造物の所定位置に、変
断面タイプまたは突条タイプの積層ゴム（通常、複数）
を設置し、積層ゴムの上に所定質量ｍd （またはｍa ）
の付加質量体を載置する。ＡＭＤの場合は、積層ゴムが
付加質量体を上下方向に支持するとともに、水平方向に
ついては中立位置を保つためのバネとして機能し、制御
力ｕ(t) を作用させる際の障害とならないよう、構造物
の固有周期より十分長い周期のものを用いる。
合のように、制振の対象となる構造物の所定位置に、変
断面タイプまたは突条タイプの積層ゴム（通常、複数）
を設置し、積層ゴムの上に所定質量ｍd （またはｍa ）
の付加質量体を載置する。ＡＭＤの場合は、積層ゴムが
付加質量体を上下方向に支持するとともに、水平方向に
ついては中立位置を保つためのバネとして機能し、制御
力ｕ(t) を作用させる際の障害とならないよう、構造物
の固有周期より十分長い周期のものを用いる。
【００１９】ＨＭＤは制御力にバネに相当する項を加え
ることで、付加質量体に作用する慣性力の一部をキャン
セルし、少ない制御力で付加質量体を振動させられるよ
うにしたものであり、この場合、積層ゴムの周期を構造
物の固有周期に合わせる。
ることで、付加質量体に作用する慣性力の一部をキャン
セルし、少ない制御力で付加質量体を振動させられるよ
うにしたものであり、この場合、積層ゴムの周期を構造
物の固有周期に合わせる。
【００２０】また、ＤＭＤも第１の付加質量体に対して
は、構造物の固有周期に合わせた積層ゴム（バネ定数ｋ
a ）で支持し、第２の付加質量体に制御力を加えること
で、小さな制御力で大きな振動抑制効果が得られる。
は、構造物の固有周期に合わせた積層ゴム（バネ定数ｋ
a ）で支持し、第２の付加質量体に制御力を加えること
で、小さな制御力で大きな振動抑制効果が得られる。
【００２１】なお、アクチュエーターを用いる能動型の
振動制御装置では、駆動に伴う騒音や振動の問題がある
が、付加質量体が積層ゴムで支持されていることで、設
置階近傍における騒音、振動の問題が軽減される。
振動制御装置では、駆動に伴う騒音や振動の問題がある
が、付加質量体が積層ゴムで支持されていることで、設
置階近傍における騒音、振動の問題が軽減される。
【００２２】
【実施例】次に、図示した実施例について説明する。
【００２３】図１〜図３は積層ゴムについて変断面タイ
プの実施例を示したものである。図１の実施例ではリン
グ状に形成した中空のゴム２に、リング状の鋼板３を水
平に複数枚埋め込み、中空の積層ゴム１を形成したもの
で、外側を変断面としている。すなわち、積層ゴム１の
外側を上下方向中央部から上下方向両端部にかけて連続
的に広げている。上下端には鋼板等からなる接合プレー
ト６が一体的に取り付けられており、据え付けに際し、
下部構造体及び上下構造体と接合される。図示しない
が、接合プレートにボルト孔を形成することで、下部構
造体及び上下構造体に対しボルト接合により固定するこ
とができる。同様に、図２の実施例は内側を変断面とし
たもので、図３は内外とも変断面としたものである。図
１及び図２では積層ゴム１として水平断面における外形
が円の場合のみ示しているが、図３(c) には外形が矩形
の場合を示している。外形が円の場合、全方向について
せん断剛性が同一であるのに対し、積層ゴム１の外形を
矩形あるいは楕円形等とすることにより、方向によって
せん断剛性を変えることができる。例えば、免震あるい
は制振の対象となる構造物の固有周期が方向によって大
きく異なる場合等に、方向によってせん断剛性を変える
ことで、効果的な免震、制振が可能となる。図１の内側
変断面、図２の外側変断面の場合についても、積層ゴム
１の外形を矩形あるいは楕円形とし、方向性のある積層
ゴム１とすることができる。
プの実施例を示したものである。図１の実施例ではリン
グ状に形成した中空のゴム２に、リング状の鋼板３を水
平に複数枚埋め込み、中空の積層ゴム１を形成したもの
で、外側を変断面としている。すなわち、積層ゴム１の
外側を上下方向中央部から上下方向両端部にかけて連続
的に広げている。上下端には鋼板等からなる接合プレー
ト６が一体的に取り付けられており、据え付けに際し、
下部構造体及び上下構造体と接合される。図示しない
が、接合プレートにボルト孔を形成することで、下部構
造体及び上下構造体に対しボルト接合により固定するこ
とができる。同様に、図２の実施例は内側を変断面とし
たもので、図３は内外とも変断面としたものである。図
１及び図２では積層ゴム１として水平断面における外形
が円の場合のみ示しているが、図３(c) には外形が矩形
の場合を示している。外形が円の場合、全方向について
せん断剛性が同一であるのに対し、積層ゴム１の外形を
矩形あるいは楕円形等とすることにより、方向によって
せん断剛性を変えることができる。例えば、免震あるい
は制振の対象となる構造物の固有周期が方向によって大
きく異なる場合等に、方向によってせん断剛性を変える
ことで、効果的な免震、制振が可能となる。図１の内側
変断面、図２の外側変断面の場合についても、積層ゴム
１の外形を矩形あるいは楕円形とし、方向性のある積層
ゴム１とすることができる。
【００２４】また、図示した実施例では鋼板３もリング
状として、中空のゴム２内に埋め込んでいるが、リング
状の鋼板ではなく、孔のない円盤状の鋼板を用い、ゴム
２内の中空部４を仕切るようにしてもよい。積層ゴム１
の鋼板を全て円盤状の鋼板とすることも考えられるが、
リング状の鋼板の間に数枚おきに円盤状の鋼板を用いて
もよい。円盤状の鋼板を介在させることで、局部的な変
形が生じ難く、より安定した構造となることが考えられ
る。
状として、中空のゴム２内に埋め込んでいるが、リング
状の鋼板ではなく、孔のない円盤状の鋼板を用い、ゴム
２内の中空部４を仕切るようにしてもよい。積層ゴム１
の鋼板を全て円盤状の鋼板とすることも考えられるが、
リング状の鋼板の間に数枚おきに円盤状の鋼板を用いて
もよい。円盤状の鋼板を介在させることで、局部的な変
形が生じ難く、より安定した構造となることが考えられ
る。
【００２５】図４〜図６は積層ゴムについて突条タイプ
の実施例を示したものである。図４の実施例は中空の積
層ゴム１の内周面に、上下方向の複数の突条５を形成し
たもので、突条５が座屈に対する補剛リブ的な役割を果
たしている。このように座屈耐力を向上させることで、
せん断剛性の低い中空積層ゴム１の変形能力を十分活用
できるようにしたものである。同様に、図５の実施例は
外周面に複数条の突条５を形成したもので、図６の実施
例は内外周面とも突条５を形成したものである。図４及
び図５では積層ゴム１として水平断面における外形が円
の場合のみ示しているが、図６(c) には外形が矩形の場
合を示している。図４の内周面に突条５を設けた場合、
図５の外周面に突条５を設けた場合についても、積層ゴ
ム１の外形を矩形あるいは楕円形とし、方向性のある積
層ゴム１とすることができる。また、図１〜図３の変断
面タイプの場合と同様、リング状の鋼板ではなく、孔の
ない円盤状の鋼板を用い、ゴム２内の中空部４を仕切る
ようにしてもよい。
の実施例を示したものである。図４の実施例は中空の積
層ゴム１の内周面に、上下方向の複数の突条５を形成し
たもので、突条５が座屈に対する補剛リブ的な役割を果
たしている。このように座屈耐力を向上させることで、
せん断剛性の低い中空積層ゴム１の変形能力を十分活用
できるようにしたものである。同様に、図５の実施例は
外周面に複数条の突条５を形成したもので、図６の実施
例は内外周面とも突条５を形成したものである。図４及
び図５では積層ゴム１として水平断面における外形が円
の場合のみ示しているが、図６(c) には外形が矩形の場
合を示している。図４の内周面に突条５を設けた場合、
図５の外周面に突条５を設けた場合についても、積層ゴ
ム１の外形を矩形あるいは楕円形とし、方向性のある積
層ゴム１とすることができる。また、図１〜図３の変断
面タイプの場合と同様、リング状の鋼板ではなく、孔の
ない円盤状の鋼板を用い、ゴム２内の中空部４を仕切る
ようにしてもよい。
【００２６】図７〜図９は積層ゴムを用いた構造物の振
動制御装置の実施例を示したものである。
動制御装置の実施例を示したものである。
【００２７】図７の実施例はＤＤの場合であり、構造物
１０上に複数の積層ゴム１を介して付加質量体１１を支
持したものである。積層ゴム１としては上述した変断面
タイプ及び突条タイプのいずれを用いてもよい。
１０上に複数の積層ゴム１を介して付加質量体１１を支
持したものである。積層ゴム１としては上述した変断面
タイプ及び突条タイプのいずれを用いてもよい。
【００２８】装置が設置される構造物１０の質量を
ｍ1 、付加質量体１１の質量をｍd 、構造物１０本体の
バネ定数をｋ1 、積層ゴム１によるバネ定数をｋd 、減
衰係数をｃd と表した場合、主振動系を構成する構造物
１０の固有角振動数は、 ω1 ＝（ｋ1 ／ｍ1 ）1/2 で与えられる。
ｍ1 、付加質量体１１の質量をｍd 、構造物１０本体の
バネ定数をｋ1 、積層ゴム１によるバネ定数をｋd 、減
衰係数をｃd と表した場合、主振動系を構成する構造物
１０の固有角振動数は、 ω1 ＝（ｋ1 ／ｍ1 ）1/2 で与えられる。
【００２９】吸振系を構成する付加質量体１１の質量ｍ
d は、構造物１０の質量ｍ1 との比が、 μ＝ｍd ／ｍ1 ≧０．０１ 程度となるよう設計され、このとき、吸振系の固有角振
動数は、 ωd ＝（１／１＋μ）ω1 となり、減衰係数ｃd 及び減衰定数ｈd は、 ｃd ＝２ｍd ωd ｈd ｈd ＝〔３μ／８（１＋μ）〕1/2 と表現される。
d は、構造物１０の質量ｍ1 との比が、 μ＝ｍd ／ｍ1 ≧０．０１ 程度となるよう設計され、このとき、吸振系の固有角振
動数は、 ωd ＝（１／１＋μ）ω1 となり、減衰係数ｃd 及び減衰定数ｈd は、 ｃd ＝２ｍd ωd ｈd ｈd ＝〔３μ／８（１＋μ）〕1/2 と表現される。
【００３０】図８の実施例はＡＭＤまたはＨＭＤの場合
であり、積層ゴム１上に載置された付加質量体１１に対
し、アクチュエーター１２の油圧力あるいは電磁力等に
よる制御力ｕ(t) を加え、構造物の振動を能動的に抑制
する。
であり、積層ゴム１上に載置された付加質量体１１に対
し、アクチュエーター１２の油圧力あるいは電磁力等に
よる制御力ｕ(t) を加え、構造物の振動を能動的に抑制
する。
【００３１】ＡＭＤにおいては構造物１０本体と振動制
御装置を構成する付加質量体１１との間のバネ（積層ゴ
ム１）を柔らかい状態、例えば、 ωd ≦（１／２）ω1 とし、制御力ｕ(t) を、例えば次式のような形で与え
る。
御装置を構成する付加質量体１１との間のバネ（積層ゴ
ム１）を柔らかい状態、例えば、 ωd ≦（１／２）ω1 とし、制御力ｕ(t) を、例えば次式のような形で与え
る。
【００３２】 ｕ(t) ＝Ｇ1 （ｄｘ1 ／ｄｔ）＋Ｇ2 （ｄｘd ／ｄｔ） ここで、ｘ1 は構造物１０の変位、ｘd は第１付加質量
体の変位である。また、Ｇ1 は構造物の応答速度に対す
るＡＧＣ回路等を含む回路のゲインであり、大入力から
小入力までの対応を図ったものである。また、上式の第
２項は付加質量体側の振動速度にゲインＧ2 （負符号）
をかけたものを制御力に加えることにより、付加質量体
側にも減衰性を与え、安定化を図ったものである。
体の変位である。また、Ｇ1 は構造物の応答速度に対す
るＡＧＣ回路等を含む回路のゲインであり、大入力から
小入力までの対応を図ったものである。また、上式の第
２項は付加質量体側の振動速度にゲインＧ2 （負符号）
をかけたものを制御力に加えることにより、付加質量体
側にも減衰性を与え、安定化を図ったものである。
【００３３】ＨＭＤとする場合には、バネ定数ｋd を付
加質量体１１の振動が構造物１０の振動と同期するよ
う、すなわち、 ωd ＝ω1 となるよう設定し、制御力ｕ(t) を例えば次式の形で与
える。
加質量体１１の振動が構造物１０の振動と同期するよ
う、すなわち、 ωd ＝ω1 となるよう設定し、制御力ｕ(t) を例えば次式の形で与
える。
【００３４】 ｕ(t) ＝Ｇ1 （ｄｘ1 ／ｄｔ）＋Ｇ2 （ｄｘd ／ｄｔ）
＋Ｇ3 （ｘ1 −ｘd ） ここで、Ｇ3 は負の符号を持つゲインであり、上式の第
３項により振動時に付加質量体１１に作用する慣性力の
一部をキャンセルし、少ない制御力で付加質量体１１を
振動させられるようにする。
＋Ｇ3 （ｘ1 −ｘd ） ここで、Ｇ3 は負の符号を持つゲインであり、上式の第
３項により振動時に付加質量体１１に作用する慣性力の
一部をキャンセルし、少ない制御力で付加質量体１１を
振動させられるようにする。
【００３５】図９はＤＭＤの場合であり、所定質量ｍa
の付加質量体１１に対し、さらに所定質量ｍb の第２の
付加質量体１３を設け、第１の付加質量体１１と第２の
付加質量体１３の間のアクチュエーター１４により、制
御力ｕ(t) を加え、構造物の振動を能動的に抑制する。
ＤＭＤは、ＤＤとＡＭＤまたはＨＭＤを二重に構成した
ものに相当し、小さな制御力で大きな振動抑制効果が得
られる。このような構成において、付加質量体１１を中
空の変断面タイプまたは突条タイプの積層ゴム１で支持
することで、長周期の構造物への適用が可能であり、ま
た変形能力も大きいため、効果的な振動制御が行なえ
る。
の付加質量体１１に対し、さらに所定質量ｍb の第２の
付加質量体１３を設け、第１の付加質量体１１と第２の
付加質量体１３の間のアクチュエーター１４により、制
御力ｕ(t) を加え、構造物の振動を能動的に抑制する。
ＤＭＤは、ＤＤとＡＭＤまたはＨＭＤを二重に構成した
ものに相当し、小さな制御力で大きな振動抑制効果が得
られる。このような構成において、付加質量体１１を中
空の変断面タイプまたは突条タイプの積層ゴム１で支持
することで、長周期の構造物への適用が可能であり、ま
た変形能力も大きいため、効果的な振動制御が行なえ
る。
【００３６】
【発明の効果】 本発明の積層ゴムは中空としたこと
で、せん断剛性が低い、長周期の積層ゴムが可能とな
る。
で、せん断剛性が低い、長周期の積層ゴムが可能とな
る。
【００３７】 変断面タイプの積層ゴムの場合、据え
付け状態において大きな曲げモーメントの作用する上下
方向両端部における積層ゴムの幅を、曲げモーメントの
小さい上下方向中央部の幅に対し、内側または外側に広
げることで、積層ゴムとしての座屈耐力を向上させてい
るため、中空の積層ゴムの変形能力を十分活用すること
ができる。
付け状態において大きな曲げモーメントの作用する上下
方向両端部における積層ゴムの幅を、曲げモーメントの
小さい上下方向中央部の幅に対し、内側または外側に広
げることで、積層ゴムとしての座屈耐力を向上させてい
るため、中空の積層ゴムの変形能力を十分活用すること
ができる。
【００３８】 突条タイプの積層ゴムの場合も、積層
ゴムの内周面または外周面に形成した上下方向の突条が
座屈耐力を向上させ、変断面タイプと同様、中空の積層
ゴムの変形能力を十分活用することができる。
ゴムの内周面または外周面に形成した上下方向の突条が
座屈耐力を向上させ、変断面タイプと同様、中空の積層
ゴムの変形能力を十分活用することができる。
【００３９】 本発明の振動制御装置においては、上
記変断面タイプまたは突条タイプの積層ゴムの使用によ
り、長周期でストロークの大きいバネ要素または支持装
置が得られ、高層ビル等、長周期の構造物に対する受動
型、能動型の振動制御装置の適用が可能となる。
記変断面タイプまたは突条タイプの積層ゴムの使用によ
り、長周期でストロークの大きいバネ要素または支持装
置が得られ、高層ビル等、長周期の構造物に対する受動
型、能動型の振動制御装置の適用が可能となる。
【００４０】 また、本発明の振動制御装置において
は、付加質量体がバネ要素または支持装置としての積層
ゴムで支持されていることで、設置階近傍に対する騒
音、振動の影響が軽減される。
は、付加質量体がバネ要素または支持装置としての積層
ゴムで支持されていることで、設置階近傍に対する騒
音、振動の影響が軽減される。
【００４１】 積層ゴムを用いることで、摩擦の小さ
い振動制御装置が構成され、長周期の構造物に適した振
動制御装置が得られる。
い振動制御装置が構成され、長周期の構造物に適した振
動制御装置が得られる。
【００４２】 バネ要素または支持装置としての積層
ゴムを用いることで、振動制御装置の構成が単純化さ
れ、設置が容易である。また、吊り方式のように大きな
設置スペースを必要としない。
ゴムを用いることで、振動制御装置の構成が単純化さ
れ、設置が容易である。また、吊り方式のように大きな
設置スペースを必要としない。
【図１】本発明の変断面タイプの積層ゴムの一実施例を
示したもので、(a)は鉛直断面図、(b) は上下方向中央
部の水平断面図である。
示したもので、(a)は鉛直断面図、(b) は上下方向中央
部の水平断面図である。
【図２】本発明の変断面タイプの積層ゴムの他の実施例
を示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下方向中
央部の水平断面図である。
を示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下方向中
央部の水平断面図である。
【図３】本発明の変断面タイプの積層ゴムのさらに他の
実施例を示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下
方向中央部の水平断面図、(c) は矩形とした場合の上下
方向中央部の水平断面図である。
実施例を示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下
方向中央部の水平断面図、(c) は矩形とした場合の上下
方向中央部の水平断面図である。
【図４】本発明の突条タイプの積層ゴムの一実施例を示
したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下方向中央部
の水平断面図である。
したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下方向中央部
の水平断面図である。
【図５】本発明の突条タイプの積層ゴムの他の実施例を
示したもので、(a)は鉛直断面図、(b) は上下方向中央
部の水平断面図である。
示したもので、(a)は鉛直断面図、(b) は上下方向中央
部の水平断面図である。
【図６】本発明の突条タイプの積層ゴムのさらに他の実
施例を示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下方
向中央部の水平断面図、(c) は矩形とした場合の上下方
向中央部の水平断面図である。
施例を示したもので、(a) は鉛直断面図、(b) は上下方
向中央部の水平断面図、(c) は矩形とした場合の上下方
向中央部の水平断面図である。
【図７】本発明の積層ゴムを用いた構造物の振動制御装
置の一実施例を示す概要図である。
置の一実施例を示す概要図である。
【図８】本発明の積層ゴムを用いた構造物の振動制御装
置の他の実施例を示す概要図である。
置の他の実施例を示す概要図である。
【図９】本発明の積層ゴムを用いた構造物の振動制御装
置のさらに他の実施例を示す概要図である。
置のさらに他の実施例を示す概要図である。
【図１０】従来の中空積層ゴムを示したもので、(a) は
鉛直断面図、(b) は上下方向中央部の水平断面図であ
る。
鉛直断面図、(b) は上下方向中央部の水平断面図であ
る。
１…積層ゴム、２…ゴム、３…鋼板、４…中空部、５…
突条、６…接合プレート、１０…構造物、１１…付加質
量体、１２…アクチュエーター、１３…第２付加質量
体、１４…アクチュエーター、１５…バネ
突条、６…接合プレート、１０…構造物、１１…付加質
量体、１２…アクチュエーター、１３…第２付加質量
体、１４…アクチュエーター、１５…バネ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 勝康 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 大類 哲 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 ゴムと複数の鋼板を上下方向に交互に積
層してなる積層ゴムにおいて、前記ゴムをリング状に形
成して内部を中空とし、中空とした前記ゴムの内側及び
外側の少なくとも一方について、上下方向中央部から上
下方向両端部にかけて水平断面における幅が徐々に増大
するよう上下方向に変断面としたことを特徴とする積層
ゴム。 - 【請求項２】 ゴムと複数の鋼板を上下方向に交互に積
層してなる積層ゴムにおいて、前記ゴムをリング状に形
成して内部を中空とし、中空とした前記ゴムの内周面及
び外周面の少なくとも一方に上下方向の突条を複数条形
成したことを特徴とする積層ゴム。 - 【請求項３】 前記複数の鋼板をリング状に形成し、積
層ゴムを構成するゴム内に挟み込んである請求項１また
は２記載の積層ゴム。 - 【請求項４】 主振動系を構成する質量ｍ1 の構造物に
対し、吸振系として所定の質量ｍd を有する付加質量体
を所定のバネ定数ｋdを有するバネを介して連結し、主
振動系の固有周期と同調する周期を持たせたダイナミッ
クダンパーにおいて、前記構造物の所定位置に、前記バ
ネとして請求項１、２または３記載の積層ゴムを設置
し、該積層ゴムの上に前記付加質量体を載置したことを
特徴とする構造物の振動制御装置。 - 【請求項５】 質量ｍ1 の構造物と、所定の質量ｍd を
有する付加質量体との間に、前記構造物の振動に応じた
制御力ｕ(t) を加えるためのアクチュエーターを介在し
てなる能動型の振動制御装置において、前記構造物の所
定位置に、請求項１、２または３記載の積層ゴムを設置
し、該積層ゴムの上に前記付加質量体を載置してあるこ
とを特徴とする構造物の振動制御装置。 - 【請求項６】 前記積層ゴムの周期を前記構造物の固有
周期より十分長く設定してある請求項５記載の構造物の
振動制御装置。 - 【請求項７】 前記積層ゴムの周期を前記構造物の固有
周期と同調するように設定してある請求項５記載の構造
物の振動制御装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300408A JPH05141463A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 積層ゴム及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置 |
| DE69208431T DE69208431T2 (de) | 1991-11-15 | 1992-11-16 | Vorrichtungen zur Schwingungskontrolle bei Strukturen unter Anwendung von Gummilaminaten |
| EP92310450A EP0545570B1 (en) | 1991-11-15 | 1992-11-16 | Vibration control devices for structures, using laminated rubber |
| US08/315,697 US5487534A (en) | 1991-11-15 | 1994-09-30 | Laminated rubber vibration control device for structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3300408A JPH05141463A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 積層ゴム及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05141463A true JPH05141463A (ja) | 1993-06-08 |
Family
ID=17884440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3300408A Pending JPH05141463A (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | 積層ゴム及び該積層ゴムを用いた構造物の振動制御装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5487534A (ja) |
| EP (1) | EP0545570B1 (ja) |
| JP (1) | JPH05141463A (ja) |
| DE (1) | DE69208431T2 (ja) |
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