(57)【要約】      （修正有）【課題】ケーブルの長さを適切に設定でき、それにより、第２マスダンパを含めた装置全体による制振効果を適切に得ることができる構造物の制振装置を提供する。【解決手段】支持部材２の一端部が構造物Ｂを支持する支持体Ｆに連結されており、入力された変位を第１回転マスの回転運動に変換する第１マスダンパ３が、構造物Ｂの上端部と支持部材２の他端部とに連結されている。また、第１滑車８が構造物Ｂの上端部に連結されており、第２滑車９が支持部材２の他端部に取り付けられている。さらに、ケーブル５の一端部が、支持部材２の他端部に連結されるとともに、第１及び第２滑車８、９に巻き回されており、入力された変位を第２回転マスの回転運動に変換する第２マスダンパ４が、構造物Ｂの上端部とケーブル５の他端部とに連結されている。【選択図】図１
2014122514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に支持された構造物の振動を抑制するための構造物の制振装置であって、
上下方向に延びる柱材を有し、前記構造物の上端部及び前記支持体の一方に一端部が連結された支持部材と、
回転可能な第１回転マスを有し、前記構造物の上端部及び前記支持体の他方と、前記支持部材の他端部とに連結されるとともに、前記構造物が振動したときに、前記支持部材を介して伝達される前記構造物の変位を前記第１回転マスの回転運動に変換する第１マスダンパと、
前記構造物の上端部及び前記支持体の前記他方に連結された第１滑車と、
前記支持部材の前記他端部に取り付けられた第２滑車と、
前記支持部材の前記他端部に一端部が連結されるとともに、前記第１及び第２滑車に巻き回されたケーブルと、
回転可能な第２回転マスを有し、前記構造物の上端部及び前記支持体の前記他方と、前記ケーブルの他端部とに連結されるとともに、前記構造物が振動したときに、前記支持部材及び前記ケーブルを介して伝達される前記構造物の変位を前記第２回転マスの回転運動に変換する第２マスダンパと、を備えることを特徴とする構造物の制振装置。
【請求項２】
前記構造物に設けられ、当該支持部材の座屈を防止するための座屈防止機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の構造物の制振装置。
【請求項３】
前記座屈防止機構は、
前記構造物及び前記支持部材の一方に取り付けられるとともに、上下方向に延びるレールと、
前記構造物及び前記支持部材の他方に取り付けられ、前記レールに係合するとともに、前記レールの長さ方向にのみ移動自在のスライダとを有することを特徴とする、請求項２に記載の構造物の制振装置。
【請求項４】
前記柱材は、一対のＨ形鋼で構成されており、
当該一対のＨ形鋼は、鉛直方向に延びる前記構造物の鉛直面に沿って水平方向に互いに並ぶとともに、当該一対のＨ形鋼の一方のフランジの主面が前記構造物の前記鉛直面と平行になるように配置されており、
前記支持部材は、前記一対のＨ形鋼に接続されるとともに、水平方向に延びる梁材をさらに有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の構造物の制振装置。
【請求項５】
前記構造物に設けられ、前記支持部材の前記第１マスダンパとの連結部に近い部分を係止することによって、前記支持部材のねじれを防止するためのねじれ防止機構をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の構造物の制振装置。
【請求項６】
前記支持部材の前記一端部は、前記支持体に連結されており、
前記第１マスダンパ、前記第１滑車及び前記第２マスダンパは、前記構造物の上端部に連結されており、
前記支持部材の前記他端部には、上下方向に貫通する案内孔が形成されており、
前記ケーブルの前記一端部は、前記案内孔に上方から挿入されるとともに、前記案内孔の下方に位置しており、
前記ケーブルには、プレテンションが付与されており、当該ケーブルの前記一端部には、上側から順に、前記構造物が振動していないときに前記支持部材の前記他端部に下方から当接するストッパー部と、前記ケーブルにテンションを付与するための錘とが取り付けられていることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の構造物の制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持体に支持された構造物の振動を抑制するための構造物の制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の制振装置として、例えば非特許文献１に開示されたものが知られている。この制振装置は、高層の建築物に適用されたものであり、建築物の屋上に取り付けられたダンパ及び複数の第１滑車と、地盤に固定された複数の第２滑車と、第１及び第２滑車に巻き回されたケーブルを備えている。ケーブルの一端部は地盤に、他端部はダンパに、それぞれ取り付けられている。
【０００３】
以上の構成の従来の制振装置では、地震などにより建築物が振動すると、振動による建築物の変位がケーブルを介してダンパに伝達され、それにより、建築物の振動エネルギがダンパに吸収される。この場合、建築物の屋上に取り付けられた第１滑車が動滑車として機能し、それにより、ケーブルを介してダンパに伝達される変位が、ケーブルの折り返しの数だけ、倍増することにより、ダンパによる振動エネルギの吸収量が増大する。また、非特許文献１には、ケーブルの伸びを低減するために、ケーブルの一部を鋼材などに置き換えることが、開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】日本建築学会大会学術講演梗概集（２０１２年９月発行）第９４９〜９５０頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したようにケーブルの一部を鋼材に置き換えた場合、例えば、上下方向に延びる鋼材の下端部を地盤に固定するとともに、鋼材の上端部に、第２滑車及びケーブルの一端部を取り付けた場合には、次のような不具合がある。すなわち、鋼材はケーブルよりも剛性が高いので、構造物が振動により変位したときに、ダンパには、鋼材に対する建築物の変位が、ケーブルを介して伝達されることになる。この場合、鋼材が地盤から上方に延びているので、鋼材に対する建築物の上下方向の変位は、地盤に対する建築物の上下方向の変位よりも、鋼材の伸び量だけ小さくなる。
【０００６】
このため、ダンパによる振動エネルギの吸収量を十分に得るには、第１及び第２滑車の数を増やし、それにより、動滑車による変位の増大効果を高めることによって、ダンパに伝達される変位を増大させることが考えられる。しかし、その場合には、ケーブルが長くなり、その剛性が低下することによって、建築物の振動エネルギがケーブルを介してダンパに適切に伝達されなくなり、ひいては、ダンパによる制振効果を適切に得ることができなくなってしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、ケーブルの長さを適切に設定でき、それにより、第２マスダンパを含めた装置全体による制振効果を適切に得ることができる構造物の制振装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、支持体に支持された構造物の振動を抑制するための構造物の制振装置であって、上下方向に延びる柱材を有し、構造物の上端部及び支持体の一方に一端部が連結された支持部材と、回転可能な第１回転マスを有し、構造物の上端部及び支持体の他方と、支持部材の他端部とに連結されるとともに、構造物が振動したときに、支持部材を介して伝達される構造物の変位を第１回転マスの回転運動に変換する第１マスダンパと、構造物の上端部及び支持体の他方に連結された第１滑車と、支持部材の他端部に取り付けられた第２滑車と、支持部材の他端部に一端部が連結されるとともに、第１及び第２滑車に巻き回されたケーブルと、回転可能な第２回転マスを有し、構造物の上端部及び支持体の他方と、ケーブルの他端部とに連結されるとともに、構造物が振動したときに、支持部材及びケーブルを介して伝達される構造物の変位を第２回転マスの回転運動に変換する第２マスダンパと、を備えることを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、柱材などで構成された支持部材の一端部が、構造物の上端部及び構造物を支持する支持体の一方（以下「一方の部位」という）に連結されており、第１マスダンパが、構造物の上端部及び支持体の他方（以下「他方の部位」という）と、支持部材の他端部に連結されている。また、他方の部位には、第１滑車が連結されるとともに、支持部材の他端部には、第２滑車が取り付けられている。さらに、ケーブルの一端部が支持部材の他端部に、他端部が第２マスダンパに、それぞれ連結されており、第２マスダンパはさらに、他方の部位に連結されている。
【００１０】
以上のように、一方の部位と他方の部位には、一方の部位の側から順に、支持部材及び第１マスダンパが直列に連結されており、ケーブル及び第２マスダンパが、第１マスダンパと並列に、かつ、支持部材及び他方の部位に直列に、連結されている。したがって、一方の部位が支持体で、かつ、他方の部位が構造物の上端部である場合には、本発明による制振装置及び構造物のモデル図は、例えば図１５のように示される。
【００１１】
地震などにより構造物が振動すると、構造物が高層の場合には特に、構造物のせん断変形よりも曲げ変形が卓越するため、構造物の振動は、その上端側が横斜め上方向と下方向に繰り返し往復動するような態様（以下「構造物の揺動」という）で行われる（後述する図１３参照）。図１５から明らかなように、構造物が振動すると、支持体に対する構造物の振動による変位は、支持部材を介して第１マスダンパに伝達され、それにより、第１マスダンパの第１回転マスが回転し、支持部材及び第１マスダンパから成る第１付加振動系が振動する。したがって、第１付加振動系の固有振動数を構造物の固有振動数に同調（共振）させることによって、構造物の振動エネルギが第１付加振動系で吸収され、ひいては、構造物の振動が抑制される。
【００１２】
また、上記の第１付加振動系が、その固有振動数が構造物の固有振動数に同調した状態で振動しているときには、図１６に示すように、支持部材の他端部と構造物の上端部との間の変位（二点鎖線で図示）の最大値は、支持体と構造物の上端部との間の変位（実線で図示）の最大値よりも共振効果（同調効果）により大きくなるため、第１マスダンパが設けられていない前述した従来の場合よりも大きくなり、また、両者の間の位相は約π／２である。さらに、本発明によれば、この支持部材の他端部と構造物の上端部との間の変位が、第１及び第２滑車に巻き回されたケーブルを介して、第２マスダンパに伝達され、第２回転マスが回転し、ケーブル及び第２マスダンパから成る第２付加振動系が振動する。この場合、第１滑車が構造物の上端部に連結されるとともに、第２滑車が支持部材の他端部に取り付けられていることから、両滑車の一方は他方に対して動滑車として機能する。
【００１３】
前述した第１付加振動系の共振による変位の増大効果と、第１及び第２滑車から成る動滑車による変位の増大効果とによって、構造物の振動に伴って支持部材及びケーブルを介して第２マスダンパに伝達される変位を、より増大させることができ、それにより、ケーブル及び第２マスダンパから成る第２付加振動系で吸収される構造物の振動エネルギを増大させることができる。このように、従来の場合と異なり、動滑車による変位の増大効果のみならず、第１付加振動系の共振による変位の増大効果が得られることから、第１及び第２滑車の数を増大させる必要がないため、ケーブルの長さ、すなわちケーブルの剛性を適切に設定でき、それにより、第２マスダンパを含めた装置全体による制振効果を適切に得ることができる。
【００１４】
また、前述した第２付加振動系（ケーブル、第２マスダンパ）は、第１付加振動系（支持部材、第１マスダンパ）の全体に対して並列に設けられておらず、第１付加振動系の第１回転マスの動作に対して、第２付加振動系の動作が並列に作用するので、第１及び第２付加振動系の組合わせにより構成された付加振動系の固有振動数として、２つの組合わせ固有振動数がそれぞれ別個に存在する。
【００１５】
したがって、第１及び第２回転マスの質量や、支持部材及びケーブルのばね定数（以下「第１及び第２付加振動系の諸元」という）を設定することによって、上記の２つの組合わせ固有振動数をそれぞれ、構造物の互いに異なる２つの所望の固有振動数に適切に多重同調させることができ、ひいては、構造物の互いに異なる２つの所望の振動モードによる振動を適切に抑制することができる。あるいは、第１及び第２付加振動系の諸元の設定によって、２つの組合わせ固有振動数を構造物の同じ１つの所望の固有振動数に適切に多重同調させることができ、ひいては、構造物の所望の１つの振動モードによる振動をより適切に抑制することができる。
【００１６】
なお、以上の作用・効果は、一方の部位が支持体で、かつ、他方の部位が構造物の上端部である場合（図１５）に限らず、これとは逆に、一方の部位が構造物の上端部で、かつ、他方の部位が支持体である場合にも、同様に得ることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構造物の制振装置において、構造物に設けられ、支持部材の座屈を防止するための座屈防止機構をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
前述したように、振動時に、構造物が曲げ変形を伴いながら揺動することと、構造物の変位が上下方向に延びる支持部材を介して第１マスダンパに伝達されることから、支持部材には圧縮荷重と引張荷重が交互に作用するので、この圧縮荷重によって支持部材が座屈するおそれがある。上述した構成によれば、構造物に設けられた座屈防止機構によって、支持部材の座屈が防止されるので、構造物の変位を支持部材を介して第１及び第２マスダンパに良好に伝達でき、構造物の制振効果をより適切に得ることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構造物の制振装置において、座屈防止機構は、構造物及び支持部材の一方に取り付けられるとともに、上下方向に延びるレールと、構造物及び支持部材の他方に取り付けられ、レールに係合するとともに、レールに対してレールの長さ方向にのみ移動自在のスライダとを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１に係る発明で述べた構成から明らかなように、構造物が振動により揺動するのに伴い、支持部材は、上下方向に交互に移動（振動）する。上述した構成によれば、構造物及び支持部材の一方に取り付けられたレールが上下方向に延びており、構造物及び支持部材の他方に取り付けられたスライダが、レールに係合するとともに、レールの長さ方向にのみ移動自在である。これにより、支持部材の座屈を防止しながら、上述した支持部材の上下方向の移動を円滑に行うことができる。その結果、構造物の変位を支持部材を介して第１及び第２マスダンパに良好に伝達でき、構造物の制振効果をさらに適切に得ることができる。
【００２１】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の構造物の制振装置において、柱材は、一対のＨ形鋼で構成されており、一対のＨ形鋼は、鉛直方向に延びる構造物の鉛直面に沿って水平方向に互いに並ぶとともに、一対のＨ形鋼の一方のフランジの主面が構造物の鉛直面と平行になるように配置されており、支持部材は、一対のＨ形鋼に接続されるとともに、水平方向に延びる梁材をさらに有することを特徴とする。
【００２２】
周知のように、Ｈ形鋼は、強軸回りの曲げモーメントに対しては変形しにくく、弱軸回りの曲げモーメントに対しては変形しやすい。上述した構成によれば、柱材が一対のＨ形鋼で構成されており、一対のＨ形鋼は、鉛直方向に延びる構造物の鉛直面に沿って水平方向に互いに並ぶとともに、それらの一方のフランジの主面が構造物の鉛直面と平行になるように配置されている。さらに、一対のＨ形鋼は、水平方向に延びる梁材により互いに接続されている。このように、一対のＨ形鋼から成る柱材と、梁材によってラーメン構造が構成されている。
【００２３】
以上の構成により、構造物が振動（曲げ変形）することによって、構造物から支持部材に押圧力が作用しても、柱材のＨ形鋼の強軸回りに関しては、座屈防止機構により支持部材の座屈を確実に防止することができ、柱材のＨ形鋼の弱軸回りに関しては、上述した水平方向に延びる梁と一対の柱材で構成されたラーメン構造及び座屈防止機構によって、支持部材の座屈を確実に防止することができる。
【００２４】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の構造物の制振装置において、構造物に設けられ、支持部材の第１マスダンパとの連結部に近い部分を係止することによって、支持部材のねじれを防止するためのねじれ防止機構をさらに備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項１に係る発明の説明から明らかなように、第１回転マスの回転に伴い、第１マスダンパの反力トルクが発生し、支持部材に伝達されることによって、支持部材が大きくねじられるおそれがある。ここで、第１マスダンパが例えばボールねじ式のものである場合、ボールねじの摩擦がない理想的な状態において、第１マスダンパの反力トルクＴｎは、第１マスダンパの軸方向反力Ｐｎとボールねじのリード長Ｌｄ（ピッチ）に比例し、Ｔｎ＝（Ｐｎ×Ｌｄ）／（２π）で表される。上述した構成によれば、この反力トルクによる支持部材のねじれは、構造物に設けられたねじれ防止機構により、支持部材を係止し、拘束することによって、防止される。
【００２６】
したがって、支持部材を介して第１マスダンパに伝達される構造物の変位を、第１マスダンパの反力トルクの影響を受けることなく、第１回転マスの回転運動に良好に変換でき、それにより、構造物の振動の抑制を適切に行うことができる。この場合、支持部材の第１マスダンパとの連結部に近い部分が係止されるので、支持部材のねじれ防止を効果的に行うことができる。
【００２７】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の構造物の制振装置において、支持部材の一端部は、支持体に連結されており、第１マスダンパ、第１滑車及び第２マスダンパは、構造物の上端部に連結されており、支持部材の他端部には、上下方向に貫通する案内孔が形成されており、ケーブルの一端部は、案内孔に上方から挿入され、案内孔の下方に位置しており、ケーブルには、プレテンションが付与されており、ケーブルの一端部には、上側から順に、構造物が振動していないときに支持部材の他端部に下方から当接するストッパー部と、ケーブルにテンションを付与するための錘とが取り付けられていることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、支持部材の一端部すなわち下端部が、支持体に連結されており、支持部材は、支持体から上方に延びている。また、第１マスダンパ、第１滑車及び第２マスダンパが、構造物の上端部に連結されており、第１マスダンパはさらに、支持部材の他端部すなわち上端部に連結されている。さらに、ケーブルの一端部が支持部材の上端部に、ケーブルの他端部が第２マスダンパに、それぞれ連結されている。
【００２９】
第２マスダンパの反力は、ケーブルに対して、構造物が振動により支持部材と反対側に揺動したときには、ケーブルのテンションを増大させる方向に作用し（すなわち引張力として作用し）、構造物が支持部材側に揺動したときには、ケーブルのテンションを低減させる方向に作用する。このため、ケーブルの一端部を支持部材に直接、取り付けた場合には、構造物が支持部材側に揺動したときに、ケーブルが弛み、第１及び第２滑車から外れるおそれがある。
【００３０】
本発明によれば、支持部材の他端部すなわち上端部に、上下方向に貫通する案内孔が形成されており、ケーブルには、プレテンションが付与され、ケーブルの一端部は、案内孔に上方から挿入されるとともに、案内孔よりも下方に位置している。また、ケーブルの一端部には、上側から順に、構造物が振動していないときに支持部材の上端部に下方から当接するストッパー部と、ケーブルにテンションを付与するための錘とが取り付けられている。このように、ケーブルは、その一端部に取り付けられたストッパー部が支持部材の上端部に当接することによって、支持部材に連結されている。また、構造物が振動により支持部材と反対側に揺動したときには、上述したように第２マスダンパの反力がケーブルに対して引張力として作用することにより、ケーブルのストッパー部が支持部材の上端部に当接した状態が維持され、ケーブルと支持部材との連結状態が保持されるとともに、ケーブルのテンションが増大する。
【００３１】
一方、構造物が振動により支持部材側に揺動したときには、上述したように第２マスダンパの反力がケーブルのテンションを低減させる方向に作用し、それによりケーブルの一端部が支持部材の上端部に対して下方に移動し、ケーブルのストッパー部が支持部材の上端部から離れ、ケーブルと支持部材の間の連結が解かれるようになる。この場合、ケーブルの一端部にテンションを付与するための錘が取り付けられているので、この錘の重力によって、ケーブルを弛ませずにテンション状態に保持でき、したがって、ケーブルが第１及び第２滑車から外れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態による制振装置を、これを適用した構造物とともに概略的に示す正面図である。
【図２】構造物と支持部材及びねじり防止機構との位置関係を示す平面図である。
【図３】構造物や、柱材、座屈防止機構などを拡大して示す平面図である。
【図４】構造物や、柱材、梁材を拡大して示す側面図である。
【図５】第１マスダンパの断面図である。
【図６】第２マスダンパの断面を左右のケーブルなどとともに示す図である。
【図７】構造物や、第１マスダンパ、柱材、右ケーブルなどを拡大して示す正面図である。
【図８】構造物や、右ケーブル、第１滑車、第２滑車などを拡大して示す側面図である。
【図９】ねじれ防止機構及び柱材の断面をハッチングを省略して示す図である。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図１１】柱材及び座屈防止機構を拡大して示す正面図である。
【図１２】振動時に構造物が揺動する状況を概略的に示す正面図である。
【図１３】構造物や、第１マスダンパ、柱材、右ケーブルなどを、構造物が右方に揺動した場合について拡大して示す正面図である。
【図１４】ケーブル変位とケーブル反力の関係を示す図である。
【図１５】本発明による制振装置をモデル化して示す図である。
【図１６】本発明による制振装置の支持部材の他端部と構造物の上端部の間の変位（二点鎖線）と、支持体と構造物の上端部の間の変位（実線）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１に示す構造物Ｂは、高層のビルであり、地盤に設けられた基礎Ｆに立設されている。制振装置は、支持部材２及び第１マスダンパ３で構成された複数の第１付加振動系ＶＡ１と、第２マスダンパ４及びケーブル５で構成された複数の第２付加振動系ＶＡ２を備えている。この制振装置は、この第１及び第２付加振動系ＶＡ１、ＶＡ２の固有振動数を、地震時などに振動する構造物Ｂの固有振動数に同調させることによって、構造物Ｂの振動エネルギを第１及び第２付加振動系ＶＡ１、ＶＡ２で吸収し、抑制するものである。以下、図１の左側を「左」、右側を「右」、手前側を「前」、奥側を「後」、上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００３４】
図１に示すように、第１付加振動系ＶＡ１は、構造物Ｂの側面に沿うように計２基、設けられている。具体的には、図１の左側及び右側にそれぞれ１基づつ、構造物Ｂを中心として、互いに対称に配置されている。
【００３５】
図２〜図４に示すように、各支持部材２は、Ｈ形鋼で構成された一対の柱材６、６及び計７つの梁材７（図４には２つのみ図示）を有し、これらの柱材６、６及び梁材７によってラーメン構造を構成しており、構造物Ｂの外側に配置されている。各柱材６は、その下端部が基礎Ｆに固定され、上下方向に延びており、そのＨ形鋼の一方のフランジ６ａの主面（以下「フランジ対向面ＦＳ」という）が構造物Ｂの側面と平行になるように、配置されている。なお、梁材７の数は７つに限らず、任意である。
【００３６】
また、一対の柱材６、６は、構造物Ｂの側面に沿って前後方向に並んでおり、両者６、６の上端部には、前後方向に延びる板状の取付部６ｂが、溶接などで取り付けられている。この取付部６ｂの前後方向の中央には、上下方向に貫通する案内孔６ｃが形成されている。さらに、梁材７は、一対の柱材６、６にボルトなどにより接続され、構造物Ｂの側面に沿って前後方向に水平に延びている。また、梁材７のウェブ７ａの主面が、構造物Ｂの側面に対向している。
【００３７】
第１マスダンパ３は、本発明の発明者が提案した特願２０１２−１５８９２１号に開示されたものと同様に構成されているので、以下、この第１マスダンパ３について簡単に説明する。図５に示すように、第１マスダンパ３は、内筒１１、ボールねじ１２、第１回転マス１３、及び制限機構１４を有している。内筒１１は、円筒状の鋼材で構成されている。内筒１１の一端部は開口しており、他端部は、第１フランジ１５に取り付けられている。
【００３８】
また、ボールねじ１２は、ねじ軸１２ａと、ねじ軸１２ａに多数のボール１２ｂを介して螺合するナット１２ｃを有している。ねじ軸１２ａの一端部は、上述した内筒１１の開口に収容されており、ねじ軸１２ａの他端部は、第２フランジ１６に取り付けられている。また、ナット１２ｃは、軸受け１７を介して、内筒１１に回転自在に支持されている。
【００３９】
第１回転マス１３は、比重の大きな材料、例えば鉄で構成され、円筒状に形成されている。また、第１回転マス１３は、内筒１１及びボールねじ１２を覆っており、軸受け１８を介して、内筒１１に回転自在に支持されている。第１回転マス１３と内筒１１の間には、一対のリング状のシール材１９、１９が設けられている。これらのシール材１９、１９、第１回転マス１３及び内筒１１によって形成された空間には、シリコンオイルで構成された粘性体２０が充填されている。
【００４０】
以上のように構成された第１マスダンパ３では、内筒１１とねじ軸１２ａの間に相対変位が発生すると、この相対変位がボールねじ１２で回転運動に変換された状態で、制限機構１４を介して第１回転マス１３に伝達されることによって、第１回転マス１３が回転する。以下、このように内筒１１とねじ軸１２ａの間の相対変位を第１回転マス１３の回転運動に変換する第１マスダンパ３の動作を、「第１マスダンパ３の回転変換動作」という。
【００４１】
上記の制限機構１４は、この第１マスダンパ３の回転変換動作を制限するものであり、リング状の回転滑り材１４ａと、複数のねじ１４ｂ及びばね１４ｃ（２つのみ図示）で構成されている。回転滑り材１４ａは、第１回転マス１３とボールねじ１２のナット１２ｃとの間に配置されている。この回転滑り材１４ａが配置された第１回転マス１３の部分には、複数のばね収容孔１３ａが形成されている。これらのばね収容孔１３ａは、周方向に等間隔に配置され、径方向に貫通している。各ばね収容孔１３ａには、ねじ１４ｂがねじ込まれるとともに、ねじ１４ｂと回転滑り材１４ａの間にばね１４ｃが収容されている。
【００４２】
以上の構成により、ねじ１４ｂを強く締め付けると、回転滑り材１４ａがばね１４ｃの付勢力でナット１２ｃに強く押し付けられることによって、第１回転マス１３は、回転滑り材１４ａを介してナット１２ｃに一体に連結された状態になる。
【００４３】
また、この状態からねじ１４ｂを緩めると、その締付度合が低くなり、第１マスダンパ３の軸線方向に作用する荷重（以下「軸荷重」という）が、ねじ１４ｂの締付度合に応じて定まる制限荷重に達するまでは、第１回転マス１３がナット１２ｃと一体に回転する。一方、第１マスダンパ３の軸荷重が制限荷重に達すると、回転滑り材１４ａとナット１２ｃまたは第１回転マス１３との間に滑りが発生することによって、第１マスダンパ３の回転変換動作が制限される。この状態では、回転滑り材１４ａとナット１２ｃまたは第１回転マス１３との間に発生する摩擦抵抗によって、第１マスダンパ３の回転変換動作の制限により低下した第１回転マス１３の回転慣性力が補われる。
【００４４】
以上の構成の第１マスダンパ３の第１フランジ１５は、構造物Ｂの屋上Ｒから左右の両外側に張り出した上壁ＷＵに、ボルトなどで連結されており、第２フランジ１６が、前述した支持部材２の上端部の取付部６ｂに、ボルトなどで連結されている。これにより、第１マスダンパ３及び支持部材２は、構造物Ｂの屋上Ｒと基礎Ｆに、直列に連結されている。
【００４５】
次に、前記第２付加振動系ＶＡ２について説明する。第２付加振動系ＶＡ２は、構造物Ｂの上端部に一基、設けられている。第２付加振動系ＶＡ２の第２マスダンパ４は、本発明の発明者などが提案した特許第３８３０１３２号に開示されたものと同様に構成されているので、以下、この第２マスダンパ４について簡単に説明する。図６に示すように、第２マスダンパ４は、第１マスダンパ３と基本的には同様に構成されており、外筒２１、ボールねじ２２、第２回転マス２３、粘性体２４、及び一対のガイド２５、２５を有している。
【００４６】
ボールねじ２２のねじ軸２２ａは、外筒２１の一対の側壁の径方向の中央に設けられた孔に挿入され、外筒２１に部分的に収容されており、外筒２１の軸線方向の両端部から外方に突出している。また、ねじ軸２２ａは、外筒２１に対して軸線方向に移動自在であり、ねじ軸２２ａには、多数のボール２２ｂを介して、ナット２２ｃが螺合している。ナット２２ｃ及び第２回転マス２３は、互いに一体に固定されており、外筒２１に、複数の軸受け２６を介して回転自在に支持されるとともに、収容されている。また、外筒２１と第２回転マス２３の間には空間が形成されており、この空間に、粘性体２４が充填されている。
【００４７】
以上の構成の第２マスダンパ４では、外筒２１とねじ軸２２ａの間に相対変位が発生すると、この相対変位がボールねじ２２で回転運動に変換された状態で、第２回転マス２３に伝達されることによって、第２回転マス２３が回転する。
【００４８】
さらに、ねじ軸２２ａには、軸線方向に延びるスプライン溝２２ｄが形成されている。上記の一対のガイド２５、２５は、円筒状のものであり、外筒２１の両側壁に同心状にそれぞれ固定されている。各ガイド２５の径方向の中央の孔には、ねじ軸２２ａが挿入されており、ねじ軸２２ａは、ガイド２５から外方に突出している。さらに、ガイド２５の内周面には、複数の半球状の溝２５ａが形成されるとともに、溝２５ａと同じ数のボール２５ｂが設けられている。これらのボール２５ｂは、その半部が溝２５ａに係合するとともに、残りの半部が上述したねじ軸２２ａのスプライン溝２２ｄに係合しており、これらの溝２５ａ，２２ｄ内で回転自在である。なお、図６では、ボール２２ｂ、溝２５ａ及びボール２５ｂの一部の符号を省略している。
【００４９】
以上の構成のガイド２５及びねじ軸２２ａでは、ねじ軸２２ａが外筒２１に対して軸線方向に往復移動すると、ボール２５ｂは、ガイド２５に対して周方向に移動することなく、スプライン溝２２ｄ上を転動し、それにより、ねじ軸２２ａの往復移動が支障なく行われる。また、第２マスダンパ４では、その構成上、外筒２１とねじ軸２２ａの間の相対変位の発生に伴って、第２回転マス２３からねじ軸２２ａに反力トルクが作用する。これに対し、ボール２５ｂが、外筒２１に固定されたガイド２５の半球状の溝２５ａと、ねじ軸２２ａの軸線方向に伸びるスプライン溝２２ｄとに係合しているため、そのような反力トルクがねじ軸２２ａに作用しても、外筒２１に対するねじ軸２２ａの回転が阻止される。
【００５０】
また、図１及び図６に示すように、第２マスダンパ４は、その外筒２１が構造物Ｂの屋上Ｒの左右方向の中央に一体に設けられた取付部Ｔに固定されることによって、構造物Ｂの屋上Ｒに連結されており、外筒２１及びねじ軸２２ａが左右方向に延びている。
【００５１】
第２付加振動系ＶＡ２のケーブル５は、左ケーブル５ａ及び右ケーブル５ｂから成り、両ケーブル５ａ、５ｂは、構造物Ｂを中心として、左右対称に配置されている。また、左右のケーブル５ａ、５ｂはいずれも、鋼線で構成され、それらのばね定数が互いに同じ値に設定されており、両ケーブル５ａ、５ｂには、後述するように設定されたプレテンションが付与されている。
【００５２】
図７に示すように、右ケーブル５ｂは、その一端部が右側の支持部材２の取付部６ｂの前述した案内孔６ｃに上方から挿入されている。また、右ケーブル５ｂの一端部は、案内孔６ｃよりも下方に位置しており、この一端部には、上側から順に、構造物Ｂが振動していないときに取付部６ｂに下方から当接するストッパー部３１と、右ケーブル５ｂにテンションを付与するための錘３２とが取り付けられている。ストッパー部３１は、ダブルナットなどで構成されており、案内孔６ｃよりも大きな径を有している。また、錘３２には、その振れを防止するための振止め防止機構（図示せず）が設けられている。
【００５３】
また、図１、図７及び図８に示すように、右ケーブル５ｂは、その途中で第１滑車８及び第２滑車９に巻き回されており、右ケーブル５ｂの他端部は、第２マスダンパ４の前述したねじ軸２２ａの右端部に連結されている（図６参照）。
【００５４】
第１滑車８は、２つの滑車で構成され、構造物Ｂの前述した上壁ＷＵの右端部に取り付けられており、上壁ＷＵから右方に突出している。また、第１滑車８を構成する２つの滑車は、互いに前後方向に並んでおり、前後方向に延びる軸線を中心として回転自在である。第２滑車９は、１つの滑車で構成され、支持部材２の取付部６ｂの上面に取り付けられており、前後方向に延びる軸線を中心として回転自在である。
【００５５】
右ケーブル５ｂは、支持部材２の案内孔６ｃから上方に延び、前側の第１滑車８に巻き回されて下方に延び、さらに、第２滑車９に巻き回されて上方に延び、後ろ側の第１滑車８に巻き回され、第２マスダンパ４に向かって左方に延びている。
【００５６】
以上の右ケーブル５ｂ、ストッパー部３１、錘３２、第１及び第２滑車８、９についての説明は、左ケーブル５ａについても、左右が逆なだけで同様に当てはまるので、その詳細な説明を省略する。また、左右のケーブル５ａ、５ｂが第２マスダンパ４を中心として左右対称に設けられているので、両ケーブル５ａ、５ｂのプレテンションによる引張力は、第２マスダンパ４のねじ軸２２ａに対して、互いに反対方向に作用する。これにより、ねじ軸２２ａは、外筒２１に対して、図６に示す中立位置に保持される。
【００５７】
制振装置はさらに、ねじれ防止機構４１及び座屈防止機構５１を備えている。ねじれ防止機構４１は、前述した第１マスダンパ３の回転変換動作に伴って第１マスダンパ３から作用する大きな反力トルクによる支持部材２のねじれを防止するためのものである。また、座屈防止機構５１は、構造物Ｂの振動による揺動に伴って作用する圧縮荷重による支持部材２（柱材６、６）の座屈を防止するためのものである。
【００５８】
図１、図９及び図１０に示すように、ねじれ防止機構４１は、第１マスダンパ３の直下に配置されており、構造物Ｂに設けられた拘束用のスラブ４２と、スラブ４２に取り付けられた滑り板４３などで構成されている。
【００５９】
スラブ４２は、構造物Ｂに一体に設けられたコンクリート製のものであり、構造物Ｂの外周に沿って水平に延びている（図１及び図２参照）。スラブ４２には、支持部材２の柱材６、６に対応する位置に、複数の矩形の拘束孔４２ａが形成されており、各拘束孔４２ａに柱材６が挿入されている。
【００６０】
滑り板４３は、滑性を有する材料、例えばフッ素樹脂で構成されており、拘束孔４２ａの四方の壁面にそれぞれ貼り付けられている。また、柱材６のフランジ対向面ＦＳ及び他方のフランジ６ａの主面には、拘束孔４２ａに対応する位置に、ステンレスなどで構成された当接板２ａがそれぞれ貼り付けられており、これらの当接板２ａは、若干の隙間をもって滑り板４３に対向している。
【００６１】
座屈防止機構５１は、１つの支持部材２に対して４個づつ（図１には３個のみ図示）、計８個設けられており、４つの座屈防止機構５１は、ねじれ防止機構４１よりも下側の４箇所に、互いに等間隔に配置されている。
【００６２】
図３及び図１１に示すように、各座屈防止機構５１は、一対のレール５２、５２及びスライダ５３、５３を有している。各レール５２は、棒状に形成されており、柱材６のフランジ対向面ＦＳにボルトなどで取り付けられており、上下方向に延びている。また、レール５２には、上下方向に延びる前後一対の案内溝５２ａが形成されており（図１１に一方のみ図示）、各案内溝５２ａには、複数のボール（図示せず）が転動自在に嵌合している。
【００６３】
各スライダ５３は、その平面からみた断面がコ字状になっており、その凹部５３ａが支持部材２側に開口している。スライダ５３は、凹部５３ａの側面がレール５２の側面に当接するとともに、上記のボールを介してレール５２の案内溝５２ａに係合しており、レール５２の長さ方向にのみ移動自在である（前後方向及び左右方向には移動不能である）。また、スライダ５３の構造物Ｂ側の側面が、取付部材５３ｂを介して構造物Ｂの側面に取り付けられている。
【００６４】
以上の構成の制振装置では、図１２に示すように、構造物Ｂが地震などにより揺動すると、構造物Ｂの変位が、支持部材２、２を介して第１マスダンパ３、３に伝達されるとともに、支持部材２、２及び左右のケーブル５ａ、５ｂを介して第２マスダンパ４に伝達される。それに伴い、第１マスダンパ３の回転変換動作によって、第１回転マス１３が回転するとともに、支持部材２に圧縮荷重及び引張荷重が交互に繰り返し作用し、支持部材２及び第１マスダンパ３から成る第１付加振動系ＶＡ１が振動する。これにより、構造物Ｂの振動エネルギが第１付加振動系ＶＡ１で吸収されることによって、構造物Ｂの振動が抑制される。
【００６５】
この場合、第１回転マス１３の質量や支持部材２のばね定数は、第１付加振動系ＶＡ１の固有振動数が構造物Ｂの一次固有振動数（振動モードが一次モードのときの固有振動数）に同調するように、設定されている。
【００６６】
また、上記の第１付加振動系ＶＡ１が、その固有振動数が構造物Ｂの一次固有振動数に同調した状態で振動しているときには、図１６を用いて前述したように、支持部材２の上端部と構造物Ｂの屋上Ｒとの間の変位の最大値は、基礎Ｆと屋上Ｒとの間の変位の最大値よりも大きくなるため、第１マスダンパ３が設けられていない前述した従来の場合よりも大きくなり、また、両者の間の位相は約π／２である。
【００６７】
本実施形態によれば、この支持部材２の上端部と屋上Ｒとの間の変位が、第１及び第２滑車８、９に巻き回された左右のケーブル５ａ、５ｂを介して、第２マスダンパ４に伝達され、第２回転マス２３が回転し、左右のケーブル５ａ、５ｂ及び第２マスダンパ４から成る第２付加振動系ＶＡ２が振動する。この場合、第１滑車８が屋上Ｒに連結されるとともに、第２滑車９が支持部材２の上端部に取り付けられていることから、両滑車８、９の一方は他方に対して動滑車として機能する。これにより、左右のケーブル５ａ、５ｂを介して第２マスダンパ４に伝達される変位は、第１及び第２滑車８、９における各ケーブルの折り返しの数（値３、図８参照）だけ、倍増する。
【００６８】
前述した第１付加振動系ＶＡ１の共振による変位の増大効果と、第１及び第２滑車８、９から成る動滑車による変位の増大効果とによって、構造物Ｂの振動に伴って支持部材２及び左右のケーブル５ａ、５ｂを介して第２マスダンパ４に伝達される変位を、より増大させることができ、それにより、左右のケーブル５ａ、５ｂ及び第２マスダンパ４から成る第２付加振動系ＶＡ２で吸収される構造物Ｂの振動エネルギを増大させることができる。このように、従来の場合と異なり、動滑車による変位の増大効果のみならず、第１付加振動系ＶＡ１の共振による変位の増大効果が得られることから、第１及び第２滑車８、９の数を増大させる必要がないため、左右のケーブル５ａ、５ｂの長さ、すなわち左右のケーブル５ａ、５ｂの剛性（ばね定数）を適切に設定でき、それにより、第２マスダンパ４を含めた制振装置全体による制振効果を適切に得ることができる。
【００６９】
また、本実施形態における第１及び第２付加振動系ＶＡ１、ＶＡ２は、その動作から明らかなように、モデル化すると、前述した図１５と同様に示される。このモデル図から明らかなように、第２付加振動系ＶＡ２は、第１付加振動系ＶＡ１の全体に対して並列に設けられておらず、第１付加振動系ＶＡ１の第１回転マス１３の動作に対して、第２付加振動系ＶＡ２の動作が並列に作用する。したがって、第１及び第２付加振動系ＶＡ１、ＶＡ２の組合わせにより構成された付加振動系の固有振動数として、２つの組合わせ固有振動数がそれぞれ別個に存在する。
【００７０】
本実施形態によれば、第１及び第２回転マス１３、２３の質量や、支持部材２及び左右のケーブル５ａ、５ｂのばね定数（以下「第１及び第２付加振動系ＶＡ１、ＶＡ２の諸元」という）は、上記の２つの組合わせ固有振動数がそれぞれ構造物Ｂの一次固有振動数及び二次固有振動数（振動モードが二次モードのときの固有振動数）に多重同調するように、設定されている。これにより、構造物Ｂの一次及び二次振動モードによる振動を適切に抑制することができる。なお、第１及び第２付加振動系ＶＡ１、ＶＡ２の諸元の設定によって、２つの組合わせ固有振動数を構造物の同じ１つの所望の固有振動数に多重同調させてもよい。
【００７１】
また、構造物Ｂの揺動に伴い、支持部材２に圧縮荷重が作用しても、支持部材２の柱材６に取り付けられた座屈防止機構５１のレール５２に、構造物Ｂに取り付けられたスライダ５３が上下方向にのみ移動自在に係合しているので、この圧縮荷重による支持部材２の座屈を防止することができる。
【００７２】
さらに、一対の柱材６、６は、それぞれがＨ形鋼で構成され、構造物Ｂの側面（鉛直方向に延びる構造物Ｂの鉛直面）に沿って前後方向に互いに並ぶとともに、それらのフランジ対向面ＦＳが構造物Ｂの側面と平行になるように、配置されている。さらに、一対の柱材６、６は、水平方向に延びる梁材７によって互いに接続されている。このように、一対の柱材６、６と、梁材７とによってラーメン構造が構成されている。
【００７３】
以上の構成により、構造物Ｂが振動（曲げ変形）することによって、構造物Ｂから支持部材２に押圧力が作用しても、柱材６のＨ形鋼の強軸回りに関しては、座屈防止機構５１による座屈防止により、支持部材２の座屈を確実に防止することができる。また、柱材６のＨ形鋼の弱軸回りに関しては、水平方向に延びる梁７と一対の柱材６、６で構成されたラーメン構造により、座屈防止機構５１による座屈防止と相まって、支持部材２の座屈を確実に防止することができる。
【００７４】
また、第１マスダンパ３の回転変換動作に伴い、第１マスダンパ３から支持部材２の柱材６、６に反力トルクが作用することにより、柱材６、６がねじれそうになると、各柱材６が、ねじれ防止機構４１の拘束孔４２ａの縁部で係止されることによって、拘束される。これにより、第１マスダンパ３の大きな反力トルクが作用した場合でも、それによる支持部材２全体のねじれを確実に防止することができる。また、ねじれ防止機構４１が第１マスダンパ３の直下に配置され、支持部材２の第１マスダンパ３との連結部に近い部分を係止するので、支持部材２のねじれ防止を効果的に行うことができる。
【００７５】
以上のように支持部材２の座屈及びねじれが防止される結果、構造物Ｂの変位を、支持部材２を介して第１及び第２マスダンパ３、４にロスなく伝達しながら、第１及び第２回転マス１３、２３の回転運動に良好に変換でき、したがって、構造物Ｂの振動を適切に抑制することができる。
【００７６】
また、前述した構成から明らかなように、構造物Ｂが振動により揺動するのに伴い、支持部材２は、上下方向に交互に移動（振動）するのに対し、座屈防止機構５１のレール５２が上下方向に延びるとともに、スライダ５３がレール５２の長さ方向に移動自在であるので、支持部材２の座屈を防止しながら、この支持部材２の上下方向の移動を円滑に行うことができる。さらに、支持部材２（柱材６）がねじれ防止機構４１の当接板２ａを介して滑り板４３に当接するので、支持部材２が拘束孔４２ａに対して上下方向に相対的に移動するときの摩擦抵抗が低減され、それにより、支持部材２の移動を円滑に行うことができる。以上のように、レール５２、スライダ５３、当接板２ａ及び滑り板４３によって、支持部材２の上下方向の移動を円滑に行えるので、構造物Ｂの変位の伝達ロスをさらに抑制することができる。
【００７７】
さらに、支持部材２の上端部に設けられた取付部６ｂに、上下方向に貫通する案内孔６ｃが形成されており、左右のケーブル５ａ、５ｂの各々の一端部は、案内孔６ｃに上方から挿入されるとともに、案内孔６ｃよりも下方に位置している。また、左右のケーブル５ａ、５ｂには、プレテンションが付与されており、両ケーブル５ａ、５ｂの各々の一端部には、上側から順に、構造物Ｂが振動していないときに取付部６ｂに下方から当接するストッパー部３１と、両ケーブル５ａ、５ｂの各々にテンションを付与するための錘３２とが取り付けられている。このように、左右のケーブル５ａ、５ｂは、その一端部に取り付けられたストッパー部３１が取付部６ｂに当接することによって、支持部材２、２にそれぞれ連結されている。
【００７８】
また、図１２に二点鎖線で示すように、構造物Ｂが振動により左方に揺動したときには、第２マスダンパ４の反力が右ケーブル５ｂに対して引張力として作用することにより、右ケーブル５ｂのストッパー部３１が右側の支持部材２の上端部の取付部６ｂに当接した状態が維持され（図７参照）、右ケーブル５ｂと支持部材２との連結状態が保持されるとともに、右ケーブル５ｂのテンションが増大する。
【００７９】
一方、図１２に実線で示すように、構造物Ｂが振動により右方に揺動したときには、第２マスダンパ４の反力が右ケーブル５ｂのテンションを低減させる方向に作用する。これにより、右ケーブル５ｂのプレテンションがなくなることで、その一端部が右側の支持部材２の取付部６ｂに対して下方に移動し、その結果、図１３に示すように、右ケーブル５ｂのストッパー部３１が右側の支持部材２の取付部６ｂから離れ、右ケーブル５ｂと支持部材２の間の連結が解かれるようになる。この場合、右ケーブル５ｂの一端部にテンションを付与するための錘３２が取り付けられているので、この錘３２の重力によって、右ケーブル５ｂを弛ませずにテンション状態に保持でき、したがって、右ケーブル５ｂが第１及び第２滑車８、９から外れるのを防止することができる。
【００８０】
以上の図７、図１２及び図１３を用いて説明した作用・効果は、左ケーブル５ａについても同様に得ることができる。
【００８１】
また、左右のケーブル５ａ、５ｂのプレテンションは、次のように設定されている。すなわち、図１４は、両ケーブル５ａ、５ｂの全体の変位（変形量、以下「ケーブル変位」という）と、両ケーブル５ａ、５ｂの反力の合力（以下「ケーブル反力Ｆ」という）との関係を示している。また、同図において、ｋは、両ケーブル５ａ、５ｂの各々のばね定数である。前述したように、プレテンションによる左右のケーブル５ａ、５ｂの反力は、ねじ軸２２ａに対して互いに反対方向に作用し、それによりねじ軸２２ａが中立位置に保持されている。
【００８２】
構造物Ｂが振動により右方に揺動すると、第２マスダンパ４の反力によって、左ケーブル５ａの伸びが増大し、その反力が増大する一方、プレテンションによる右ケーブル５ｂの伸びが減少し、その反力も減少する。そして、プレテンションによる右ケーブル５ｂの伸びがなくなると、ケーブル反力Ｆは、左ケーブル５ａの反力のみとなる。
【００８３】
これとは逆に、構造物Ｂが振動により左方に揺動すると、第２マスダンパ４の反力によって、右ケーブル５ｂの伸びが増大し、その反力が増大する一方、プレテンションによる左ケーブル５ａの伸びが減少し、その反力も減少する。そして、プレテンションによる左ケーブル５ａの伸びがなくなると、ケーブル反力Ｆは、右ケーブル５ｂの反力のみとなる。
【００８４】
以上の動作から、ケーブル変位とケーブル反力Ｆの関係は、例えば図１４のように示される。両者の関係が同図のように示されることと、構造物Ｂの変位が大きいほど、ケーブル変位がより大きくなることから、左右のケーブル５ａ、５ｂ全体のばね定数（接線剛性）は、構造物Ｂの変位に対して、バイリニアな特性を有する。
【００８５】
本実施形態では、左右のケーブル５ａ、５ｂの各々のばね定数ｋは、より具体的には、両ケーブル５ａ、５ｂがテンション状態にあることによって、左右のケーブル５ａ、５ｂ全体のばね定数がｋ＋ｋ＝２ｋであるときに、前述した２つの組合わせ固有振動数が構造物Ｂの一次及び二次の固有振動数にそれぞれ多重同調するように、設定されている。また、左右のケーブル５ａ、５ｂのプレテンションは、構造物Ｂの変位が所定値よりも大きくなったときに左右のケーブル５ａ、５ｂの一方のプレテンションがなくなるように、設定されている。
【００８６】
以上の左右のケーブル５ａ、５ｂのばね定数ｋ及びプレテンションの設定により、構造物Ｂの変位が大きくなるのに伴って第１及び第２マスダンパ３、４の反力が構造物Ｂの振動に同調して過大にならないうちに、両ケーブル５ａ、５ｂ全体のばね定数がより小さくなり、それにより２つの組合わせ固有振動数が構造物Ｂの一次及び二次固有振動数とそれぞれ異なるようになるので、第１及び第２マスダンパ３、４の反力を抑制することができる。したがって、構造物Ｂ、左右のケーブル５ａ、５ｂ、支持部材２、第１及び第２マスダンパ３、４に過大な応力が発生するのを防止することができる。あるいは、左右のケーブル５ａ、５ｂの各々のばね定数ｋを、両ケーブル５ａ、５ｂ全体のばね定数がｋ＋ｋ＝２ｋであるときに、２つの組合わせ固有振動数が構造物Ｂの同じ１つの所望の固有振動数に多重同調するように、設定してもよい。
【００８７】
あるいは、左右のケーブル５ａ、５ｂのばね定数ｋ及びプレテンションを次のように設定してもよい。すなわち、左右のケーブル５ａ、５ｂのプレテンションを、錘３２の重さ程度の比較的小さな値に設定するとともに、両ケーブル５ａ、５ｂのばね定数ｋを、両ケーブル５ａ、５ｂの一方がテンション状態にあることによって、左右のケーブル５ａ、５ｂ全体のばね定数がｋであるときに、２つの組合わせ固有振動数が構造物Ｂの一次及び二次の固有振動数にそれぞれ多重同調するように、あるいは、構造物Ｂの同じ１つの所望の固有振動数に多重同調するように、設定してもよい。その場合には、左右のケーブル５ａ、５ｂとして、より強度の低い、安価なものを採用することができる。
【００８８】
また、第１及び第２滑車８、９の少なくとも一方の滑車の回転を減衰させるための減衰機構を設けてもよい。この減衰機構は、例えば、この少なくとも一方の滑車に同軸状に一体に設けられたギヤと、このギヤを収容するとともに回転自在に支持するケースと、ケース内に充填された粘性体などで構成される。ケースは、少なくとも一方の滑車が第１滑車８のときには上壁ＷＵに、第２滑車９のときには支持部材２の取付部６ｂに、それぞれ取り付けられる。
【００８９】
以上の構成の減衰機構では、構造物Ｂの振動による変位に伴って左右のケーブル５ａ、５ｂが引っ張られ、第１及び第２滑車８、９が回転すると、ギヤが少なくとも一方の滑車とともにケースに対して回転し、ケース内の粘性体がギヤでかき回される。その結果、粘性体の減衰力が、ギヤ、少なくとも一方の滑車及び左右のケーブル５ａ、５ｂを介して、構造物Ｂに作用することにより、制振装置の制振効果をより有効に得ることができる。
【００９０】
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、支持部材２の下端部を基礎Ｆに連結しているが、構造物Ｂの下端部や地下階を介して、基礎Ｆに連結してもよい。また、実施形態では、支持部材２の下端部を基礎Ｆに連結するとともに、第１滑車８、第１及び第２マスダンパ３、４を、構造物Ｂの屋上Ｒに連結しているが、支持部材２と、第１滑車８、第１及び第２マスダンパ３、４との位置関係を、上下逆にしてもよい。その場合には、支持部材の上端部が構造物の屋上に連結され、第１滑車、第１及び第２マスダンパが基礎に連結される。また、支持部材の下端部に、第１マスダンパ及びケーブルの一端部が連結されるとともに、第２滑車が取り付けられる。また、この場合、第１滑車、第１及び第２マスダンパを、構造物の下端部や地下階を介して、基礎に連結してもよい。
【００９１】
さらに、実施形態では、支持部材２や第１マスダンパ３を、構造物Ｂの左方及び右方に配置しているが、前方及び後方に配置してもよく、その場合には、ケーブルは、前後一対のケーブルで構成される。また、実施形態では、第１付加振動系ＶＡ１を２基、第２付加振動系ＶＡ２を１基、設けているが、第１及び第２付加振動系の数は任意である。さらに、実施形態では、第１滑車８を２つの滑車で、第２滑車９を１つの滑車で、それぞれ構成しているが、第１及び第２滑車の数は任意である。
【００９２】
また、実施形態では、１つの第２マスダンパ４を、左右のケーブル５ａ、５ｂを介して左右の支持部材２、２に連結しているが、第２マスダンパを２つ設け、一方の第２マスダンパを左ケーブルを介して左側の支持部材に連結するとともに、他方の第２マスダンパを右ケーブルを介して右側の支持部材に連結してもよい。その場合には、第２マスダンパのねじ軸を中立位置に保持するためのスプリングが、第２マスダンパに設けられる。
【００９３】
さらに、実施形態では、座屈防止機構５１のレール５２を支持部材２に、スライダ５３を構造物Ｂに、それぞれ取り付けているが、これとは逆に、レール５２を構造物Ｂに、スライダ５３を支持部材２に、それぞれ取り付けてもよい。また、実施形態では、座屈防止機構５１として、レール５２及びスライダ５３で構成されたものを採用しているが、支持部材２の座屈を防止可能な他の適当な機構、例えば、ねじれ防止機構４１と同様にスラブ４２や拘束孔４２ａなどで構成された機構を採用してもよい。あるいは、本発明者によって提案された特願２０１２−１５８９２１号に開示された機構を採用してもよい。
【００９４】
さらに、実施形態では、柱材６を、Ｈ形鋼で構成しているが、他の任意の鋼材で構成してもよい。また、実施形態では、支持部材２を、一対の柱材６、６及び梁材７を用いてラーメン構造で構成しているが、柱材のみで構成してもよい。さらに、実施形態では、ねじれ防止機構４１として、スラブ４２や拘束孔４２ａなどで構成された機構を採用しているが、支持部材２のねじれを防止可能な他の適当な機構、例えば、本発明者によって提案された特願２０１２−１５８９２１号に開示された機構を採用してもよい。
【００９５】
また、実施形態では、左右のケーブル５ａ、５ｂの一端部をそれぞれ、支持部材２の案内孔６ｃに挿入するとともに、この一端部に取り付けられたストッパー部３１を支持部材２の取付部６ｂに当接させることによって、支持部材２に連結しているが、取付部６ｂに直接、取り付けることによって、支持部材２に連結してもよい。
【００９６】
さらに、実施形態では、左右の支持部材２、２のばね定数を互いに同じ値に設定しているが、互いに異なる値に設定してもよい。その場合には、左側の支持部材及び第１マスダンパから成る第１付加振動系の固有振動数と、右側の支持部材及び第２マスダンパから成る第１付加振動系の固有振動数とを、互いに異ならせることができるので、それぞれの固有振動数を、構造物の互いに異なる２つの固有振動数に多重同調させることができる。
【００９７】
また、実施形態では、左右のケーブル５ａ、５ｂのばね定数ｋを互いに同じ値に設定しているが、互いに異なる値に設定してもよい。その場合には、前述した図１４に示すケーブル変位とケーブル反力Ｆの関係から明らかなように、構造物が右方に揺動した場合においてケーブル反力が左ケーブルの反力のみになったときの第２付加振動系の固有振動数と、構造物が左方に揺動した場合においてケーブル反力が右ケーブルの反力のみになったときの第２付加振動系の固有振動数とを、互いに異ならせることができるので、それぞれの固有振動数を、構造物の互いに異なる２つの固有振動数に多重同調させることができる。
【００９８】
さらに、実施形態は、制振装置を、高層のビルである構造物Ｂに適用した例であるが、他の構造物、例えば鉄塔などに適用してもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
【符号の説明】
【００９９】
Ｂ  構造物
Ｆ  基礎（支持体）
Ｒ  屋上（構造物の上端部）
２  支持部材
３  第１マスダンパ
４  第２マスダンパ
５ａ  左ケーブル
５ｂ  右ケーブル
６  柱材
６ａ  フランジ
６ｂ  取付部（支持部材の他端部）
６ｃ  案内孔
ＦＳ  フランジ対向面（一方のフランジの主面）
７  梁材
８  第１滑車
９  第２滑車
１３  第１回転マス
２３  第２回転マス
３１  ストッパー部
３２  錘
４１  ねじれ防止機構
５１  座屈防止機構
５２  レール
５３  スライダ
【図１】
2014122514.tif 000003
【図２】
2014122514.tif 000004
【図３】
2014122514.tif 000005
【図４】
2014122514.tif 000006
【図５】
2014122514.tif 000007
【図６】
2014122514.tif 000008
【図７】
2014122514.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014122514.tif 000011
【図１０】
2014122514.tif 000012
【図１１】
2014122514.tif 000013
【図１２】
2014122514.tif 000014
【図１３】
2014122514.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2014122514.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月26日(2013.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
支持体に支持された構造物の振動を抑制するための構造物の制振装置であって、
上下方向に延びる柱材を有し、前記構造物の上端部と前記支持体とのいずれか一方に一端部が連結された支持部材と、
回転可能な第１回転マスを有し、前記構造物の上端部と前記支持体との他方と、前記支持部材の他端部とに連結されるとともに、前記構造物が振動したときに、前記支持部材を介して伝達される前記構造物の変位を前記第１回転マスの回転運動に変換する第１マスダンパと、
前記構造物の上端部と前記支持体との前記他方に連結された第１滑車と、
前記支持部材の前記他端部に取り付けられた第２滑車と、
前記支持部材の前記他端部に一端部が連結されるとともに、前記第１及び第２滑車に巻き回されたケーブルと、
回転可能な第２回転マスを有し、前記構造物の上端部と前記支持体との前記他方と、前記ケーブルの他端部とに連結されるとともに、前記構造物が振動したときに、前記支持部材及び前記ケーブルを介して伝達される前記構造物の変位を前記第２回転マスの回転運動に変換する第２マスダンパと、を備えることを特徴とする構造物の制振装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、支持体に支持された構造物の振動を抑制するための構造物の制振装置であって、上下方向に延びる柱材を有し、構造物の上端部と支持体とのいずれか一方に一端部が連結された支持部材と、回転可能な第１回転マスを有し、構造物の上端部と支持体との他方と、支持部材の他端部とに連結されるとともに、構造物が振動したときに、支持部材を介して伝達される構造物の変位を第１回転マスの回転運動に変換する第１マスダンパと、構造物の上端部と支持体との他方に連結された第１滑車と、支持部材の他端部に取り付けられた第２滑車と、支持部材の他端部に一端部が連結されるとともに、第１及び第２滑車に巻き回されたケーブルと、回転可能な第２回転マスを有し、構造物の上端部と支持体との他方と、ケーブルの他端部とに連結されるとともに、構造物が振動したときに、支持部材及びケーブルを介して伝達される構造物の変位を第２回転マスの回転運動に変換する第２マスダンパと、を備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
この構成によれば、柱材などで構成された支持部材の一端部が、構造物の上端部と構造物を支持する支持体とのいずれか一方（以下「一方の部位」という）に連結されており、第１マスダンパが、構造物の上端部と支持体との他方（以下「他方の部位」という）と、支持部材の他端部に連結されている。また、他方の部位には、第１滑車が連結されるとともに、支持部材の他端部には、第２滑車が取り付けられている。さらに、ケーブルの一端部が支持部材の他端部に、他端部が第２マスダンパに、それぞれ連結されており、第２マスダンパはさらに、他方の部位に連結されている。