JP2015098875A

JP2015098875A - Energy conversion type active absolute seismic control system

Info

Publication number: JP2015098875A
Application number: JP2013237610A
Authority: JP
Inventors: 丹羽　直幹; Naomiki Niwa; 直幹丹羽
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2033-11-18
Also published as: JP6093284B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To keep a ratio of an amount of energy converted by a converting device to an amount of energy for recycling, used by a recycling device, to be 1 or more by securing an amount of vibrational energy capable of being converted from oscillation of an upper structure by the converting device, while suppressing the amount of energy for recycling, necessary for control force to be applied to the upper structure from the recycling device, in converting the vibrational energy input to the structure into the energy usable as the control force, and applying the control force to the structure by using the converted energy.SOLUTION: An upper structure 7 is supported on a lower structure 6 through a supporting layer 8 capable of being relatively displaced in the horizontal direction to the lower structure 6, a converting device 2 and a recycling device 4 are disposed over between the upper structure 7 and the lower structure 6, and the upper structure 7 is provided with control force to stay at a position before the displacement of the lower structure 6 regardless of the relative displacement between the upper structure and the lower structure 6, by using conversion energy accumulated in an accumulation device 3 from the recycling device 4.

Description

本発明は構造物に入力した振動エネルギを制御力として利用可能なエネルギに変換し、この変換されたエネルギを使用して構造物に制御力を付与し、構造物の振動を抑制するエネルギ変換型アクティブ絶対制震システムに関するものである。 The present invention converts vibration energy input to a structure into energy that can be used as a control force, and uses this converted energy to apply a control force to the structure to suppress vibration of the structure. It relates to an active absolute vibration control system.

地震時等に構造物に入力した振動エネルギを流体エネルギ等、蓄積可能なエネルギに変換する油圧シリンダ等の変換装置と、変換装置で変換されたエネルギを蓄積するアキュムレータ等の蓄積装置と、蓄積装置に蓄積されたエネルギを構造物に制御力として付与する駆動装置（アクチュエータ）等の再利用装置から成立するエネルギ変換型アクティブ制震システムでは、図１０、図１１に示すように変換装置は振動エネルギの入力位置に応じて地盤、または上層階に設置され、再利用装置は振動時の地盤に対する相対変位量、もしくは相対速度が大きくなる最上階等に設置される（特許文献１〜４参照）。 A conversion device such as a hydraulic cylinder that converts vibration energy input to the structure during an earthquake into fluid energy or other energy that can be stored, a storage device such as an accumulator that stores energy converted by the conversion device, and a storage device In the energy conversion type active seismic control system formed from a reuse device such as a drive device (actuator) that applies the energy stored in the structure as a control force, as shown in FIGS. The reusable device is installed on the top floor or the like where the relative displacement amount or relative speed with respect to the ground during vibration is increased (see Patent Documents 1 to 4).

ここで、変換装置の設置層において地盤との間の相対変位が小さい場合、制御力が付与された後の地盤に対する相対変位は制御力の付与により更に小さくなり、次のタイミングでその層に生じ、変換エネルギに変換可能な振動エネルギが小さくなるため、再利用装置が次に発生すべき制御力を賄えるだけの再利用エネルギを回収することが難しくなる。 Here, when the relative displacement with the ground is small in the installation layer of the conversion device, the relative displacement with respect to the ground after the control force is applied is further reduced by the application of the control force and occurs in that layer at the next timing. Since the vibration energy that can be converted into the converted energy becomes small, it becomes difficult to recover the reuse energy sufficient to cover the control force that the reuse device should generate next.

このような事情から、上記のように変換装置と再利用装は異なる層に設置されることになり、特許文献１〜４のように変換装置と再利用装置との間の距離が遠隔化する傾向になる。但し、両装置間距離の遠隔化はエネルギの輸送距離が増大することであるから、再利用装置で利用可能な蓄積エネルギが損失することを意味するため、エネルギの利用効率の低下を招く結果になる。 Under such circumstances, the conversion device and the reuse device are installed in different layers as described above, and the distance between the conversion device and the reuse device becomes remote as in Patent Documents 1 to 4. Become a trend. However, since the remote distance between the two devices increases the transport distance of energy, it means that stored energy that can be reused by the reusable device is lost, resulting in a decrease in energy use efficiency. Become.

特開平８−２１８６７９号公報（請求項１、段落００１９〜００２９、図１〜図３）JP-A-8-218679 (Claim 1, paragraphs 0019 to 0029, FIGS. 1 to 3) 特開平９−３２４５５２号公報（請求項１、段落００１５〜００２０、図１、図２）JP-A-9-324552 (Claim 1, paragraphs 0015 to 0020, FIGS. 1 and 2) 特開平１１−９４０１３号公報（請求項１、段落０００８〜００２１、図１〜図５）JP-A-11-94013 (Claim 1, paragraphs 0008 to 0021, FIGS. 1 to 5) 特開２００５−１６３３１７号公報（請求項１、段落００１２〜００２８、図１〜図８）JP 2005-163317 A (Claim 1, paragraphs 0012 to 0028, FIGS. 1 to 8)

そこで、例えば図１２に示すように対になる変換装置と再利用装置の組を同一の層に設置することにすれば、変換装置で変換された蓄積エネルギの、前記遠隔化に基づく損失を低減することは可能になる。 Therefore, for example, as shown in FIG. 12, if a pair of a conversion device and a reuse device that are paired are installed in the same layer, the loss due to the remote control of the stored energy converted by the conversion device is reduced. It becomes possible to do.

しかしながら、その場合、図１３に示すように変換装置の設置層の揺れを抑制するために再利用装置から付与される制御力を強め、制震効果を高めようとすれば、変換装置設置層の相対変位や速度が低下し、揺れが低減されるため、その後にその層の振動エネルギから得られる変換エネルギが減少し、次のタイミングで制御力として利用可能な再利用エネルギも減少し、特許文献１〜４と同様の状況に陥り、制震効果を得にくくなる。 However, in that case, as shown in FIG. 13, if the control force applied from the reuse device is strengthened in order to suppress the shaking of the installation layer of the conversion device and the seismic effect is enhanced, the conversion device installation layer Since the relative displacement and speed are reduced and the shaking is reduced, the conversion energy obtained from the vibration energy of the layer is reduced, and the reuse energy that can be used as control force at the next timing is also reduced. It falls into the same situation as 1-4, and it becomes difficult to obtain the vibration control effect.

この場合、再利用装置の制御力付与時の使用エネルギ量（再利用エネルギ量）に対する、変換装置による変換エネルギ量の比率（エネルギ収支）は１より小さくなるため、再利用装置が使用できる再利用エネルギ量が、変換装置が変換した変換エネルギ量で賄いきれなくなり、アクティブ制震システムが成立しない状況に陥る。 In this case, since the ratio (energy balance) of the conversion energy amount by the conversion device to the use energy amount (reuse energy amount) at the time of applying the control force of the reuse device is smaller than 1, the reuse that can be used by the reuse device. The amount of energy cannot be covered by the amount of energy converted by the converter, and the active vibration control system is not established.

本発明は上記背景より、再利用装置から上部構造に付与すべき制御力に要する再利用エネルギ量を抑えながら、変換装置が上部構造の揺れから変換できる振動エネルギ量を稼ぎ、再利用装置が使用する再利用エネルギ量に対する、変換装置による変換エネルギ量の比率（エネルギ収支）を１より大きくすることを可能にするエネルギ変換型アクティブ絶対制震システムを提案するものである。 The present invention is based on the above background, while reducing the amount of reuse energy required for the control force to be applied from the reuse device to the upper structure, the conversion device earns the vibration energy amount that can be converted from the vibration of the upper structure, and the reuse device uses it. The present invention proposes an energy conversion type active absolute vibration control system that makes it possible to make the ratio (energy balance) of the conversion energy amount by the conversion device to the reuse energy amount to be larger than 1.

請求項１に記載の発明のエネルギ変換型アクティブ絶対制震システムは、地震時に下部構造に対して水平方向に相対変位を生じる上部構造に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換エネルギに変換する変換装置と、この変換装置で変換された変換エネルギを蓄積する蓄積装置と、この蓄積装置に蓄積された変換エネルギを前記上部構造に制御力として付与する再利用装置とを備えたエネルギ変換型アクティブ制震システムにおいて、前記上部構造が前記下部構造上に、前記下部構造との間で水平方向に相対変位を生じ得る支持層を介して支持され、前記変換装置と前記再利用装置が共に、前記上部構造と前記下部構造との間に跨って架設され、
前記再利用装置が前記蓄積装置に蓄積された変換エネルギを用いて前記上部構造に対し、前記下部構造との間の相対変位に拘わらず、前記上部構造を前記下部構造の変位前の位置に留まらせるための制御力を付与することを構成要件とする。 The energy conversion type active absolute vibration control system according to the first aspect of the present invention converts vibration energy input to the upper structure that causes relative displacement in the horizontal direction with respect to the lower structure during an earthquake into converted energy that can be used as a control force. An energy conversion type comprising: a conversion device that stores the converted energy converted by the conversion device; and a reuse device that applies the converted energy stored in the storage device to the superstructure as a control force In the active vibration control system, the upper structure is supported on the lower structure via a support layer capable of causing a relative displacement in the horizontal direction with the lower structure, and both the conversion device and the reuse device are Spanning between the upper structure and the lower structure,
Regardless of the relative displacement of the reusable device with respect to the upper structure using the converted energy stored in the storage device, the upper structure remains in the position before the displacement of the lower structure. It is a constituent requirement to provide a control force for the purpose.

変換装置は例えばシリンダ内を往復動するピストンを挟んで区分されたシリンダ室を持つ油圧シリンダ等の液圧シリンダであり、上部構造に入力した地震時の揺れを受けて圧力が上昇した圧油等の圧液を流体エネルギ（圧力エネルギ）として蓄積装置に送る。本発明ではこの流体エネルギを変換エネルギと呼ぶ。蓄積装置は圧液を流体エネルギとして一旦、蓄積した後、再利用装置の制御力発生時に圧液を再利用装置に送り込み、再利用装置が上部構造に制御力を付与する。本発明では蓄積装置に蓄積されている変換エネルギの内、再利用装置が制御力の発生のために使用するエネルギを再利用エネルギと呼ぶ。再利用装置は例えばシリンダ内を往復動するピストンを挟んで区分されたシリンダ室を持つ油圧アクチュエータ等の液圧アクチュエータであり、両側のシリンダ室内に供給される圧液量の差に応じた圧力を制御力として発生する。 The conversion device is, for example, a hydraulic cylinder such as a hydraulic cylinder having a cylinder chamber that is divided across a piston that reciprocates in the cylinder, such as hydraulic oil whose pressure has risen due to an earthquake input to the superstructure. Is sent to the storage device as fluid energy (pressure energy). In the present invention, this fluid energy is called converted energy. The accumulating device once accumulates the pressure fluid as fluid energy, and then sends the pressure fluid to the recycling device when the control force of the recycling device is generated, and the recycling device gives the control force to the superstructure. In the present invention, of the converted energy stored in the storage device, the energy used by the reuse device for generating control force is referred to as reuse energy. The reusable device is a hydraulic actuator such as a hydraulic actuator having a cylinder chamber that is divided across a piston that reciprocates in the cylinder, and applies a pressure corresponding to the difference in the amount of hydraulic fluid supplied to the cylinder chambers on both sides. Generated as a control force.

蓄積装置３は例えば図３、図４に示すように蓄積した変換エネルギを圧液の放出により再利用装置４に付属したサーボ弁４５を経由させて再利用装置４に送り込み、再利用装置４はサーボ弁４５で各シリンダ室４３、４４に振り分けられた圧液を各シリンダ室４３、４４内に流入させることにより両シリンダ室４３、４４間の圧力差ΔＰを制御力Ｆとして上部構造７に付与する。再利用装置４が制御力Ｆの発生のために使用し、圧力の低下した圧液は変換装置２への復帰のために油圧タンク等の回収装置５へ放出される。変換装置２と蓄積装置３と再利用装置４、及び回収装置５はアクティブ絶対制震システムを構成する単位となる制震装置１を構成する。請求項１以下のアクティブ絶対制震システムはアクティブ絶対制震装置とも言い換えられる。 For example, as shown in FIGS. 3 and 4, the storage device 3 sends the stored conversion energy to the reuse device 4 via the servo valve 45 attached to the reuse device 4 by discharging the pressurized liquid. The pressure difference ΔP between the cylinder chambers 43, 44 is applied to the upper structure 7 as a control force F by causing the pressure fluid distributed to the cylinder chambers 43, 44 by the servo valve 45 to flow into the cylinder chambers 43, 44. To do. The reusable device 4 is used to generate the control force F, and the pressurized liquid whose pressure has been reduced is discharged to the recovery device 5 such as a hydraulic tank for returning to the conversion device 2. The conversion device 2, the storage device 3, the reuse device 4, and the recovery device 5 constitute a seismic control device 1 that is a unit constituting an active absolute seismic control system. The active absolute vibration control system of claim 1 and below is also referred to as an active absolute vibration control device.

上部構造７と下部構造６は支持層８を挟んで上下に区分される構造体であり、下部構造６は主に支持層８より上の構造体（上部構造７）を支持する地盤、もしくは基礎になり、上部構造７は下部構造６に支持される支持層８上の地上構造物等の構造物になる。但し、支持層８は地盤面上、もしくは基礎上に介在するとは限らず、図８に示すように地上層に介在することもあるため、下部構造６は地上構造物の一部を含むこともある。 The upper structure 7 and the lower structure 6 are structures that are divided up and down with a support layer 8 interposed therebetween. The lower structure 6 is mainly a ground or foundation that supports a structure (upper structure 7) above the support layer 8. Thus, the upper structure 7 becomes a structure such as a ground structure on the support layer 8 supported by the lower structure 6. However, since the support layer 8 is not necessarily interposed on the ground surface or the foundation, and may be interposed in the ground layer as shown in FIG. 8, the lower structure 6 may include a part of the ground structure. is there.

また図１−（ａ）に示すように支持層８が地盤と地上構造物の境界に位置する場合には、地上構造物に基礎が含まれる場合もあり、その場合、下部構造６は地盤になる。支持層８は図１−（ｂ）に示すように上下（上部構造７と下部構造６）に分断された基礎の中間部に位置する場合もあり、その場合、基礎は上部構造７側と下部構造６側に分離する。支持層８は主に図１−（ａ）に示す免震層や（ｂ）に示す低剛性層等の柔な層（請求項２）であるが、後述のように必ずしも柔な層である必要はない。請求項１における「支持層が下部構造との間で水平方向に相対変位を生じ得る」とは、支持層８が下部構造６との間で容易に水平方向に相対変位を生じる柔な層と、容易に相対変位を生じない、柔でない層を含む趣旨である。 In addition, as shown in FIG. 1- (a), when the support layer 8 is located at the boundary between the ground and the ground structure, the ground structure may include a foundation. In this case, the lower structure 6 is located on the ground. Become. As shown in FIG. 1- (b), the support layer 8 may be located in the middle part of the foundation divided into upper and lower parts (upper structure 7 and lower structure 6). Separated to the structure 6 side. The support layer 8 is mainly a flexible layer (Claim 2) such as a seismic isolation layer shown in FIG. 1- (a) or a low-rigidity layer shown in (b), but is necessarily a flexible layer as will be described later. There is no need. “The support layer can cause a relative displacement in the horizontal direction with the lower structure” in claim 1 means that the support layer 8 is a flexible layer that easily makes a relative displacement in the horizontal direction with the lower structure 6. It is intended to include an inflexible layer that does not easily cause relative displacement.

変換装置２と再利用装置４は上部構造７と下部構造６との間に跨って架設され、同一層に配置されることで、両者間の距離が短縮されるため、振動エネルギから変換された変換エネルギを変換装置２から再利用装置４まで送り込むまでに失われるエネルギの損失量が低減される。特に図３に示すように変換装置２と再利用装置４が同一位置に互いに併設された場合には、変換装置２と再利用装置４との間の距離が最短になるため、損失エネルギ量が最小になる。 The conversion device 2 and the reuse device 4 are bridged between the upper structure 7 and the lower structure 6 and arranged in the same layer, so that the distance between the two is shortened, so that the vibration energy is converted. The amount of energy lost before the conversion energy is sent from the conversion device 2 to the reuse device 4 is reduced. In particular, as shown in FIG. 3, when the conversion device 2 and the reuse device 4 are installed at the same position, the distance between the conversion device 2 and the reuse device 4 becomes the shortest, so the amount of energy loss is reduced. Be minimized.

変換装置２と再利用装置４が上部構造７と下部構造６との間の同一層に設置されることで、図１２に示す例と同様に再利用装置４から上部構造７に制御力が付与され、上部構造７の揺れが抑制されるときに、上部構造７の相対変位や速度が低下するため、その後に下部構造６に対して振動する上部構造７から得られる変換エネルギが減少し、次に制御力として利用（回収）可能な変換エネルギが低下する可能性が想定される。 Since the conversion device 2 and the reuse device 4 are installed in the same layer between the upper structure 7 and the lower structure 6, control force is applied from the reuse device 4 to the upper structure 7 as in the example shown in FIG. 12. When the swing of the upper structure 7 is suppressed, the relative displacement and speed of the upper structure 7 are reduced, so that the conversion energy obtained from the upper structure 7 that subsequently vibrates with respect to the lower structure 6 is reduced. Therefore, there is a possibility that the conversion energy that can be used (recovered) as the control force is reduced.

しかしながら、上部構造７は下部構造６との間の相対変位に拘わらず、地震発生前の下部構造６の変位前の位置に留まるような制御力を再利用装置４から受けることで、地震が終息するまでは、すなわち下部構造６が振動し続ける限り、上部構造７と下部構造６との間には相対変位が生じ、振動エネルギを発生するため、変換装置２は下部構造６と上部構造７との間の相対変位量や相対速度に応じた変換エネルギを得ることができる。「上部構造が地震発生前の下部構造の変位前の位置に留まる」とは、上部構造７が絶対空間に静止させられることを言う。上部構造７と下部構造６との間には下部構造６が変位前の原位置を通過するとき以外、相対変位が生じているため、変換装置２はこの相対変位から振動エネルギを再利用可能な変換エネルギに変換可能である。 However, the upper structure 7 receives the control force from the reuse device 4 so that the upper structure 7 stays at the position before the displacement of the lower structure 6 before the occurrence of the earthquake regardless of the relative displacement between the lower structure 6 and the earthquake ends. Until this is done, that is, as long as the lower structure 6 continues to vibrate, relative displacement occurs between the upper structure 7 and the lower structure 6, and vibration energy is generated. Therefore, the conversion device 2 includes the lower structure 6 and the upper structure 7. It is possible to obtain conversion energy corresponding to the relative displacement amount and relative speed between the two. “The upper structure stays at the position before the displacement of the lower structure before the occurrence of the earthquake” means that the upper structure 7 is stationary in the absolute space. Since the relative displacement occurs between the upper structure 7 and the lower structure 6 except when the lower structure 6 passes through the original position before the displacement, the conversion device 2 can reuse the vibration energy from the relative displacement. It can be converted into converted energy.

下部構造６が振動し続ける限り、変換装置２が振動エネルギから蓄積可能な変換エネルギに変換可能であることで、再利用装置４から上部構造７に制御力を付与した後、次のタイミングで再利用装置４が制御力として利用可能な再利用エネルギを賄うだけの量の変換エネルギを振動エネルギから変換し、蓄積することが可能であり、振動の繰り返しによる再利用可能な変換エネルギが次第に減少していく事態は回避される。 As long as the lower structure 6 continues to vibrate, the conversion device 2 can convert the vibration energy into conversion energy that can be stored. It is possible to convert and store the conversion energy from the vibration energy in an amount sufficient for the reuse energy that can be used as the control force by the utilization device 4, and the conversion energy that can be reused by repeated vibrations gradually decreases. The situation of going is avoided.

また上部構造７が絶対空間に静止させられるための制御力を受けることで、下部構造６が振動を開始した後には、上部構造７に対しては下部構造６の振動開始前の位置に留まらせるだけの制御力を付与すればよいため、その制御力には下部構造６との相対変位が０になるように制御する場合のように上部構造７を下部構造６の変位に追従させるために要する制御力程の大きさを必要としない。この結果、上部構造７に付与すべき制御力は上部構造７を下部構造６の変位に追従させる場合より低減され、変換装置２が蓄積装置３に蓄積した変換エネルギの内、再利用装置４から出力すべき再利用エネルギ量を節減し、変換エネルギを温存することが可能になる。 In addition, by receiving a control force for allowing the upper structure 7 to remain stationary in the absolute space, after the lower structure 6 starts to vibrate, the upper structure 7 remains at a position before the vibration of the lower structure 6 is started. Therefore, the control force is required to cause the upper structure 7 to follow the displacement of the lower structure 6 as in the case of controlling the relative displacement with the lower structure 6 to be zero. Does not require as much control force. As a result, the control force to be applied to the upper structure 7 is reduced as compared with the case where the upper structure 7 is made to follow the displacement of the lower structure 6, and the conversion device 2 stores the conversion energy stored in the storage device 3 from the reuse device 4. The amount of reuse energy to be output can be saved, and the conversion energy can be saved.

変換装置２が上部構造７と下部構造６との間に設置され、下部構造６に対する上部構造７の相対的な振動時の振動エネルギを変換エネルギに変換することは、仮に再利用装置４が何らかの理由で稼働しない場合にも、少なくとも変換装置２による振動エネルギの変換エネルギへの変換時に上部構造７には変換装置（油圧シリンダ）２が発生する減衰力が付与されるため、上部構造７に対するパッシブによる制震効果が発揮される意味がある。 The conversion device 2 is installed between the upper structure 7 and the lower structure 6, and it is assumed that the reuse device 4 does not convert the vibration energy at the time of relative vibration of the upper structure 7 with respect to the lower structure 6 into converted energy. Even when the operation is not performed for the reason, since the damping force generated by the converter (hydraulic cylinder) 2 is applied to the upper structure 7 at least when the vibration energy is converted into the converted energy by the converter 2, the upper structure 7 is passive. There is a meaning that the vibration control effect by.

以上のように再利用装置４から付与される制御力の対象となる上部構造７と下部構造６との間には下部構造６の振動中、下部構造６が変位前の原位置を通過するとき以外、相対変位が生じていることで、この相対変位を利用して変換装置２が振動エネルギを変換エネルギに変換し続けることができるため、蓄積装置３に蓄積できる変換エネルギ量が減少することがない。一方、上部構造７に対しては下部構造６の振動前の位置に留まるような制御力を付与すればよいことで、上部構造７に付与すべき必要な制御力は下部構造６に対する相対変位がないように制御する場合より小さくて済むため、結果的に図５−（ｄ）、図７に示すように再利用装置４が使用（消費）する再利用エネルギ量に対する、再利用装置４に供給される変換エネルギ量の比率（エネルギ収支）が１より大きくなり、エネルギ収支が向上する。 As described above, when the lower structure 6 passes through the original position before displacement during the vibration of the lower structure 6 between the upper structure 7 and the lower structure 6 that are the targets of the control force applied from the reuse device 4. Other than the above, since the relative displacement is generated, the conversion device 2 can continue to convert the vibration energy into the converted energy by using the relative displacement, so that the amount of converted energy that can be stored in the storage device 3 is reduced. Absent. On the other hand, it is only necessary to apply a control force to the upper structure 7 so as to remain at the position before the vibration of the lower structure 6. As a result, as shown in FIG. 5D and FIG. 7, the recycle energy amount used (consumed) by the recycle device 4 is supplied to the recycle device 4. The ratio of the converted energy amount (energy balance) becomes larger than 1, and the energy balance is improved.

再利用エネルギ量に対する変換エネルギ量の比率が１より大きくなることで、再利用装置４から出力される制御力の発生に要する再利用エネルギ量を制限する必要がなく、上部構造７に対し、上部構造７を下部構造６の変位前の位置に留まらせる（絶対空間に静止させる）ために必要な量の再利用エネルギ量を制限なく消費することができるため、制御力の付与による上部構造７に対する制震効果が損なわれることはなく、制震効果は十分に発揮される。 Since the ratio of the conversion energy amount to the reuse energy amount is greater than 1, it is not necessary to limit the reuse energy amount required for generating the control force output from the reuse device 4. Since the amount of reuse energy necessary for the structure 7 to remain in the position before the displacement of the lower structure 6 (still in the absolute space) can be consumed without limitation, the control structure can be applied to the upper structure 7. The damping effect is not impaired and the damping effect is fully demonstrated.

上記のように再利用装置４が上部構造７を絶対空間に静止させるための制御力を上部構造７に付与することで、上部構造７と下部構造６との間には常に相対変位が生じるため、変換装置２はその相対変位量に応じた振動エネルギを再利用エネルギとして利用可能な変換エネルギに変換することができ、再利用エネルギ量を多く確保（蓄積）することが可能である。再利用エネルギ量の蓄積が可能であることで、上部構造７を絶対空間に静止させるために下部構造６に対して能動的（アクティブ）に相対変位させる上では、再利用装置４が発生すべき制御力の大きさを必ずしも制限する必要がなくなる。 As described above, since the reuse device 4 gives the upper structure 7 a control force for allowing the upper structure 7 to remain stationary in the absolute space, a relative displacement always occurs between the upper structure 7 and the lower structure 6. The conversion device 2 can convert vibration energy corresponding to the relative displacement amount into conversion energy that can be used as reuse energy, and can secure (accumulate) a large amount of reuse energy. Since the amount of reuse energy can be stored, the recycle device 4 should be generated when the upper structure 7 is actively displaced relative to the lower structure 6 in order to make the upper structure 7 stand still in the absolute space. There is no need to limit the magnitude of the control force.

例えば上部構造７が免震層等、柔な層に支持されている場合には、上部構造７を絶対空間に静止させるために上部構造７に付与すべき制御力は柔でない層に支持されている場合の制御力より小さくて済む。 For example, when the upper structure 7 is supported by a flexible layer such as a seismic isolation layer, the control force to be applied to the upper structure 7 in order to make the upper structure 7 stationary in absolute space is supported by the non-flexible layer. It can be smaller than the control force when

上部構造７に制御力を付与したときに上部構造７を下部構造６に対して相対移動し易い状態に下部構造６に支持させるには、より小さい制御力の付与によって上部構造７を相対移動させることが合理的であるから、上部構造７は特許文献１〜４のように免震層や低剛性層のように柔な層に支持されることが適切である。その場合、風荷重程度の外力を受けたときにも上部構造７が下部構造６に対して揺れ易い状態に置かれることから、上部構造７の居住性が低下する可能性があるが、風荷重程度の外力で上部構造７が振動を生じないようにすることは、例えば上部構造７を再利用装置４で固定することにより可能になる。 In order to support the upper structure 7 in a state in which the upper structure 7 is easily moved relative to the lower structure 6 when the control force is applied to the upper structure 7, the upper structure 7 is relatively moved by applying a smaller control force. Therefore, it is appropriate that the superstructure 7 is supported by a soft layer such as a seismic isolation layer or a low-rigidity layer as in Patent Documents 1 to 4. In that case, the upper structure 7 is placed in a state in which the upper structure 7 is easily shaken with respect to the lower structure 6 even when an external force of a wind load is received. It is possible to prevent the upper structure 7 from vibrating with an external force of a certain degree, for example, by fixing the upper structure 7 with the reuse device 4.

また、本発明では上部構造７に付与すべき制御力を制限する必要がないことと、上部構造７が必ずしも柔な層に支持される必要がないことで、図６に示すように風荷重程度の外力では容易に相対移動が生じないような、柔でない支持層８を介して上部構造７が下部構造６に支持されている場合にも、上部構造７に、下部構造６に対して相対変位を生じさせるだけの制御力を付与することができる。このため、支持層８の水平剛性の程度に拘わらず、上部構造７を下部構造６に対して相対移動を生じさせることが可能である。上部構造７が柔でない支持層８に支持された場合には、上部構造７に付与される制御力の大きさが制限されないことで、風荷重程度の外力を受けたときの上部構造７の居住性を低下させることなく、上部構造７を絶対空間に静止させる制御をすることが可能になる。 Further, in the present invention, it is not necessary to limit the control force to be applied to the upper structure 7, and the upper structure 7 does not necessarily have to be supported by the soft layer, so that the wind load level is as shown in FIG. 6. Even when the upper structure 7 is supported by the lower structure 6 through the inflexible support layer 8 that does not easily cause relative movement with an external force, the upper structure 7 is relatively displaced with respect to the lower structure 6. It is possible to apply a control force sufficient to cause For this reason, it is possible to cause the upper structure 7 to move relative to the lower structure 6 regardless of the level of the horizontal rigidity of the support layer 8. When the upper structure 7 is supported by the support layer 8 that is not flexible, the magnitude of the control force applied to the upper structure 7 is not limited, and the residence of the upper structure 7 when receiving an external force of about the wind load It is possible to control the superstructure 7 to be stationary in the absolute space without deteriorating the performance.

只、支持層８が柔な層である場合（請求項２）には、上部構造７を下部構造６に対して相対移動させるために要する制御力の大きさが、支持層８が柔でない層である場合より小さくて済むため、蓄積装置３に蓄積されている再利用エネルギが消費されにくく、再利用エネルギが温存され易い利点がある。柔な層は免震装置からなる免震層と、下部構造６の振動時に下部構造６と上部構造７間に相対変位を生じさせるソフトファーストストーリー（低剛性層）を含む。ソフトファーストストーリーは１階、または低層階を柔構造化した層であり、例えば「柔らかくて強い柱で支持された層」等を言う。 When the support layer 8 is a flexible layer (Claim 2), the magnitude of the control force required to move the upper structure 7 relative to the lower structure 6 is such that the support layer 8 is not flexible. Therefore, there is an advantage that the reuse energy stored in the storage device 3 is not easily consumed, and the reuse energy is easily preserved. The soft layer includes a base isolation layer composed of a base isolation device and a soft first story (low rigidity layer) that causes relative displacement between the lower structure 6 and the upper structure 7 when the lower structure 6 vibrates. The soft first story is a layer in which the first floor or the lower floor is softly structured, for example, “a layer supported by soft and strong pillars”.

図６は上部構造７と下部構造６間に介在する支持層８が柔でない（非免震構造等である）場合に、上部構造７と下部構造６間に変換装置２と再利用装置４を設置した様子を、図７は図６に示す建物モデルの解析結果としての応答加速度分布を示す。図６は柱・梁のフレームからなるラーメン構造の架構からなる上部構造７の２階の下に剛性要素９としての、ブレースが架設されたフレームを接合し、この剛性要素９と下部構造６の１階の床（スラブ）との間に図３に示す変換装置２と再利用装置４を架設した構造物（建物モデル）の例を示す。この例では２階以上の階が上部構造７になり、１階が、もしくは１階を含む基礎以下が下部構造６になる。 FIG. 6 shows that the conversion device 2 and the reuse device 4 are placed between the upper structure 7 and the lower structure 6 when the support layer 8 interposed between the upper structure 7 and the lower structure 6 is not flexible (non-seismic isolation structure or the like). FIG. 7 shows a response acceleration distribution as an analysis result of the building model shown in FIG. In FIG. 6, a frame with braces installed as a rigid element 9 is joined below the second floor of the upper structure 7 composed of a frame structure of pillars and beams, and the rigid element 9 and the lower structure 6 are joined together. An example of a structure (building model) in which the conversion device 2 and the reuse device 4 shown in FIG. 3 are installed between the floor (slab) of the first floor is shown. In this example, two or more floors are the upper structure 7, and the first floor or the foundation including the first floor is the lower structure 6.

図６では上部構造７の２階床に設置した速度センサにより上部構造７の絶対速度を計測し、その計測値に比例した制御力を再利用装置４から上部構造７に付与することにより上部構造７を絶対空間に静止させる制御をした場合の各階の応答加速度を図７に示す。図７から、再利用装置４からの制御力の付与がある場合には制御力の付与がない場合との対比では全階の応答加速度が低減し、上部構造７に対して絶対制震の制御をしたことの効果が表れていることが分かる。また上部構造７に制御力を付与した直後に上部構造７の下部構造６に対する振動から得られる平均の変換エネルギ量は再利用装置４から上部構造７に付与される制御力に必要な再利用エネルギ量を上回り、エネルギ収支（変換エネルギ量／再利用エネルギ量）が１を超えていることが確認されている。 In FIG. 6, the absolute speed of the upper structure 7 is measured by a speed sensor installed on the second floor of the upper structure 7, and a control force proportional to the measured value is applied from the reuse device 4 to the upper structure 7. FIG. 7 shows the response acceleration of each floor in the case where control is performed to keep 7 stationary in the absolute space. From FIG. 7, when the control force is applied from the reuse device 4, the response acceleration of all floors is reduced in comparison with the case where the control force is not applied. It can be seen that the effect of having performed. Further, immediately after the control force is applied to the upper structure 7, the average amount of converted energy obtained from the vibration of the upper structure 7 with respect to the lower structure 6 is the reuse energy necessary for the control force applied from the reuse device 4 to the upper structure 7. It has been confirmed that the energy balance (conversion energy amount / reuse energy amount) exceeds 1 and exceeds 1.

上部構造７を下部構造６の変位前の位置に留まらせる（絶対空間に静止させる）ための制御力は上部構造７の、振動前の下部構造６に対する絶対的な応答値（応答変位と応答速度の少なくともいずれか）に基づいて制御力を決定する場合（請求項３）と、下部構造６の振動時の応答値に基づいて制御力を決定する場合（請求項４）がある。 The control force for keeping the upper structure 7 at the position before the displacement of the lower structure 6 (stationary in the absolute space) is the absolute response value of the upper structure 7 to the lower structure 6 before the vibration (response displacement and response speed). There is a case where the control force is determined based on (at least one of) (Claim 3) and a case where the control force is determined based on the response value during vibration of the lower structure 6 (Claim 4).

上部構造７の下部構造６に対する絶対的な応答値を用いる場合（請求項３）は、図６に示すように上部構造７内に設置されたセンサ等で検出された応答変位や応答速度のみを用いたフィードバック制御により次に上部構造７に付与すべき制御力を決定することができるため、制御力を決定する上では上部構造７と下部構造６の諸元（特性）のデータを必要としない。上部構造７の応答変位や応答速度を計測するための計測器（センサ）を必要とするだけで済む。 When using an absolute response value of the upper structure 7 with respect to the lower structure 6 (Claim 3), only the response displacement and response speed detected by a sensor or the like installed in the upper structure 7 as shown in FIG. Since the control force to be next applied to the upper structure 7 can be determined by the feedback control used, the data of the specifications (characteristics) of the upper structure 7 and the lower structure 6 is not necessary for determining the control force. . All that is required is a measuring device (sensor) for measuring the response displacement and response speed of the superstructure 7.

下部構造６の振動時の応答値を用いる場合（請求項４）には、地盤等の下部構造６上に設置されたセンサ等で検出された変位や速度を用いてフィードフォワード制御により次に上部構造７に付与すべき制御力を決定することになり、上部構造７の応答値を用いないため、制御力の算出には上部構造７の剛性、質量、振動特性等の諸元のデータを必要とする。 When the response value at the time of vibration of the lower structure 6 is used (Claim 4), the upper part is then fed by feedforward control using the displacement and speed detected by a sensor installed on the lower structure 6 such as the ground. Since the control force to be applied to the structure 7 is determined and the response value of the upper structure 7 is not used, the data of specifications such as rigidity, mass, vibration characteristics, etc. of the upper structure 7 are necessary for calculating the control force. And

下部構造６の振動時の応答値を用いて制御力Ｆを算出する場合の具体的手段を以下に示す。上部構造７（構造物）の固有周期を１．０秒、上部構造７を剛体と見なし、免震層（柔な層）に支持させたときの固有周期（免震固有周期）を３．０秒とし、上部構造７全体の質量Ｍを５t・ｓｅｃ^２／ｃｍ、上部構造７の基礎部分の質量ｍを０．５t・ｓｅｃ^２／ｃｍ、上部構造７全体の剛性Ｋｆを１９７．１９ｔ／ｃｍ、基礎部分の剛性Ｋを２４．１０ｔ／ｃｍとする。また基礎部分の減衰係数Ｃを４．６０５t・ｓｅｃ／ｃｍ（減衰定数が２０％のとき）、または６．９０８t・ｓｅｃ／ｃｍ（減衰定数が３０％のとき）とする。 Specific means for calculating the control force F using the response value during vibration of the lower structure 6 will be described below. The natural period of the superstructure 7 (structure) is 1.0 second, the superstructure 7 is regarded as a rigid body, and the natural period (base isolation natural period) when it is supported by the base isolation layer (soft layer) is 3.0. Second, the mass M of the entire upper structure 7 is 5 t · sec ² / cm, the mass m of the base portion of the upper structure 7 is 0.5 t · sec ² / cm, and the rigidity Kf of the entire upper structure 7 is 197.19 t / cm. The rigidity K of the base portion is 24.10 t / cm. The attenuation coefficient C of the base portion is 4.605 t · sec / cm (when the attenuation constant is 20%) or 6.908 t · sec / cm (when the attenuation constant is 30%).

ここで、上部構造７を絶対空間に静止させるための制御方法としては既往の各種の手法が利用可能であるが、例えば上部構造７の基礎が支持層８と共に、変換装置２と再利用装置４を介して下部構造６に支持された、図２に示す振動モデルに適用した場合の制御例を示す。この場合、再利用装置４が発生する制御力Ｆを用いた振動方程式は
Ｍ・d2X/dt2＋Ｃ・dX/dt＋Ｋ・Ｘ＝−Ｍ（d2Y/dt2）＋Ｆ
と表すことができる。
この式を絶対座標系で表すと、
Ｍ（d2X/dt2 ＋d2Y/dt2）＋Ｃ（dX/dt＋dY/dt）＋Ｋ（Ｘ＋Ｙ）＝Ｋ・Ｙ＋Ｃ（dY/dt）＋Ｆ
になる。
ここで、右辺が０になるように制御力Ｆを定義すれば、
Ｆ＝−Ｋ・Ｙ−Ｃ（dY/dt）
として制御力Ｆが決められる。
制御力Ｆがこの値に設定された場合、左辺も０になるため、上部構造７全体を絶対空間に静止させることができることになる。 Here, various conventional methods can be used as a control method for keeping the upper structure 7 stationary in the absolute space. For example, the base of the upper structure 7 together with the support layer 8, the conversion device 2 and the reuse device 4. The control example at the time of applying to the vibration model shown in FIG. In this case, the vibration equation using the control force F generated by the reuse device 4 is M · d2X / dt2 + C · dX / dt + K · X = −M (d2Y / dt2) + F
It can be expressed as.
Expressing this formula in absolute coordinate system,
M (d2X / dt2 + d2Y / dt2) + C (dX / dt + dY / dt) + K (X + Y) = K.Y + C (dY / dt) + F
become.
Here, if the control force F is defined so that the right side becomes 0,
F = −K · YC (dY / dt)
The control force F is determined as follows.
When the control force F is set to this value, the left side is also 0, so that the entire upper structure 7 can be stopped in the absolute space.

上部構造７の絶対的な応答値として絶対速度と絶対変位を用いる場合（請求項３）の具体的な方法を以下に示す。制御力Ｆは
Ｆ＝−Ｇ１（dX/dt ＋dY/dt）−Ｇ２・Ｋ（Ｘ＋Ｙ）
と表すことができる。ここで、Ｇ１は絶対速度に対するゲイン、Ｇ２は絶対変位に対するゲインである。
入力地震動として八戸（ＮＳ）レベルIIを用いた場合の解析結果を図５に示す。図５−（ａ）では横軸にＧ１を、縦軸に支持層（免震層）８上の上部構造７の応答最大絶対加速度を示している。
図５−（ａ）から、Ｇ１が大きくなる程、加速度が低下し、Ｇ１＝５０のときに破線円で示す、上部構造７が免震層に支持された（通常の免震構造の）場合の加速度の１／４に低下していることが分かる。図５−（ａ）中、鎖線円で示す応答値はＧ１＝１００のときで、Ｇ２＝５０、減衰定数＝３０％とした場合の応答値を示しているが、Ｇ１＝１００のときにはＧ１＝５０のときより加速度が更に減少していることが分かる。 A specific method when absolute velocity and absolute displacement are used as absolute response values of the superstructure 7 will be described below. The control force F is F = −G1 (dX / dt + dY / dt) −G2 · K (X + Y)
It can be expressed as. Here, G1 is a gain for absolute velocity, and G2 is a gain for absolute displacement.
FIG. 5 shows the analysis result when Hachinohe (NS) Level II is used as the input ground motion. In FIG. 5A, the horizontal axis indicates G1 and the vertical axis indicates the response maximum absolute acceleration of the upper structure 7 on the support layer (base isolation layer) 8.
From FIG. 5- (a), the acceleration decreases as G1 increases, and the upper structure 7 indicated by a broken-line circle when G1 = 50 is supported by the seismic isolation layer (normal seismic isolation structure) It can be seen that the acceleration is reduced to ¼. In FIG. 5- (a), the response value indicated by a chain line circle is the response value when G1 = 100, G2 = 50, and the attenuation constant = 30%, but when G1 = 100, G1 = It can be seen that the acceleration is further reduced from 50.

図５−（ｂ）はＧ１と免震層の応答最大相対変位及び応答最大絶対変位との関係を示している。この図から、Ｇ１が大きくなる程、免震層の応答最大相対変位は小さくなるが、１６ｃｍ付近に漸近することが分かる。この数値は地震動による地盤の変位量であるが、破線円で示す通常の免震構造の数値の２／３程度になっている。また免震層上の応答最大絶対変位はＧ１の増加に伴って減少し、Ｇ１＝１００、Ｇ２＝５０、減衰定数＝３０％のときにほぼ０になり、絶対空間に静止している状況にあることが分かる。 FIG. 5- (b) shows the relationship between G1 and the response maximum relative displacement and response maximum absolute displacement of the seismic isolation layer. From this figure, it can be seen that as G1 increases, the maximum response relative displacement of the seismic isolation layer decreases, but asymptotically approaches 16 cm. This value is the amount of ground displacement due to earthquake motion, but it is about 2/3 of the normal seismic isolation structure indicated by the dashed circle. The response maximum absolute displacement on the seismic isolation layer decreases as G1 increases, becomes almost zero when G1 = 100, G2 = 50, and damping constant = 30%, and is in a state of being stationary in absolute space. I know that there is.

図５−（ｃ）は変換装置２が変換エネルギへの変換時に発生する減衰力、及び再利用装置４が発生する制御力とＧ１との関係を示している。この図から、Ｇ１が大きくなる程、制御力が大きくなるが、破線円で示す通常の免震構造の場合の制震装置（油圧シリンダ）が発生する減衰力と遜色ない程度の範囲内にあり、Ｇ１＝５０当たりからＧ１の増加に伴う制御力の増加の程度が緩慢であることが分かる。またＧ１＝１００、Ｇ２＝５０、減衰定数＝３０％のときには鎖線円で示すように減衰力と制御力のいずれも免震構造の場合より増大していることが分かる。 FIG. 5- (c) shows the relationship between the damping force generated when the conversion device 2 converts to conversion energy, and the control force generated by the reuse device 4 and G1. From this figure, as G1 increases, the control force increases, but it is within a range comparable to the damping force generated by the vibration control device (hydraulic cylinder) in the case of the normal seismic isolation structure indicated by the dashed circle. From G1 = 50, it can be seen that the degree of increase in the control force accompanying the increase in G1 is slow. Also, when G1 = 100, G2 = 50, and damping constant = 30%, it can be seen that both the damping force and the control force are greater than those in the case of the seismic isolation structure, as indicated by the chain circle.

図５−（ｄ）は変換装置２で変換される変換エネルギの、再利用装置４が発生する制御力に使用される分（再利用エネルギ）の内、上部構造７の振動（揺れ）を打ち消すために上部構造７を加力している「加振」の時間帯に消費される再利用エネルギに対する比率（変換エネルギ／再利用（加振）エネルギ＝エネルギ収支）とＧ１との関係を示している。制御力の発生時期は「加振」の時間帯と、「加振」以外の上部構造７の揺れを抑制するための抵抗力を発生している「吸収」の時間帯に区分され、「加振」と「吸収」が繰り返される。再利用装置４は例えば「加振」時に蓄積装置３に蓄積されている変換エネルギを使用して制御力を発生し、「吸収」時には蓄積装置３の変換エネルギを使用することなく、両側のシリンダ室４３、４４間の圧液の移動量を流量制御弁により制御することで、蓄積装置３に蓄積されている変換エネルギを温存することが可能になっている。 FIG. 5- (d) cancels the vibration (swing) of the superstructure 7 within the amount used for the control force generated by the reuse device 4 (reuse energy) of the converted energy converted by the conversion device 2. Therefore, the relationship between the ratio to the reuse energy consumed during the time period of “vibration” in which the upper structure 7 is applied (conversion energy / reuse (excitation) energy = energy balance) and G1 is shown. Yes. The generation time of the control force is divided into a “vibration” time zone and an “absorption” time zone in which a resistance force for suppressing the shaking of the superstructure 7 other than “vibration” is generated. “Shake” and “Absorption” are repeated. For example, the reuse device 4 generates control force using the converted energy stored in the storage device 3 during "vibration", and the cylinders on both sides without using the conversion energy of the storage device 3 during "absorption". The conversion energy accumulated in the accumulating device 3 can be preserved by controlling the amount of movement of the pressure liquid between the chambers 43 and 44 by the flow rate control valve.

図５−（ｄ）の例ではＧ１の増加に伴い、変換エネルギ／再利用エネルギ（エネルギ収支）の比率が低下する傾向を示すため、変換エネルギで再利用エネルギを賄うことが厳しくなるように見える。但し、Ｇ１＝５０のときの変換エネルギの不足率は数％程度に留まるため、初期の、あるいは下部構造６の振動中に蓄えられた予備分の変換エネルギを合わせる（加える）ことで、変換エネルギの不足分を補い、十分に再利用エネルギを賄い得る状況にあると言える。なお、Ｇ１＝５０以降、Ｇ１＝１００、Ｇ２＝５０、減衰定数＝３０％のときにまでエネルギ収支はほとんど低下していない。 In the example of FIG. 5- (d), the ratio of conversion energy / reuse energy (energy balance) tends to decrease as G1 increases, so it seems to be difficult to cover the reuse energy with conversion energy. . However, since the conversion energy deficiency when G1 = 50 is only about a few percent, the conversion energy stored in the initial stage or during the vibration of the lower structure 6 is combined (added) to obtain the conversion energy. It can be said that it is in a situation where it can make up for the shortage and can fully recycle energy. After G1 = 50, the energy balance hardly decreases until G1 = 100, G2 = 50, and the attenuation constant = 30%.

このことは、変換エネルギの多くを再利用エネルギとして使用し、上部構造７に対して強い制御を掛けることを必要とする場合にも、継続する地震動から上部構造７に入力する振動エネルギを変換装置２が変換エネルギに変換し、蓄積装置３に蓄積し続けることで、支持層８が柔であるか否かを問わず、上部構造７を絶対空間に静止させる絶対制震制御が実現可能であることを意味している。結果として、これまで同一箇所でエネルギの変換と再利用を行う場合にエネルギ収支が１を下回り、再利用装置４が制御力の発生のために使用できる再利用エネルギ量が変換装置２が変換した変換エネルギ量で賄いきれない状況に陥ることがないことを物語る。 This means that even when much of the converted energy is used as reusable energy and it is necessary to apply strong control to the superstructure 7, vibration energy input to the superstructure 7 from the continuous earthquake motion is converted. By converting 2 into converted energy and continuing to accumulate in the accumulating device 3, it is possible to realize absolute seismic control that keeps the upper structure 7 stationary in absolute space regardless of whether the support layer 8 is flexible or not. It means that. As a result, when the energy conversion and reuse is performed at the same place so far, the energy balance is less than 1, and the amount of reuse energy that the reuse device 4 can use for generating the control force is converted by the conversion device 2. It tells you that you will never fall into a situation where you can't afford the amount of converted energy.

上部構造を下部構造上に、下部構造との間で水平方向に相対変位を生じ得る支持層を介して支持させ、変換装置と再利用装置を上部構造と下部構造との間に跨って架設し、再利用装置が変換装置で変換された変換エネルギを用いて上部構造に対し、上部構造を下部構造の変位前の位置に留まらせるための制御力を上部構造に付与するため、下部構造が振動し続ける限り、再利用装置が制御力として利用可能な再利用エネルギを賄うだけの量の変換エネルギを蓄積することができ、振動の繰り返しによる再利用可能な変換エネルギが次第に低下する事態を回避することができる。 The upper structure is supported on the lower structure via a support layer that can cause relative displacement in the horizontal direction with the lower structure, and the conversion device and the reuse device are laid across the upper structure and the lower structure. The recycle device uses the converted energy converted by the conversion device to give the upper structure a control force to keep the upper structure in the position before the displacement of the lower structure. As long as it continues to do so, the reusable device can accumulate a sufficient amount of converted energy to cover the reusable energy that can be used as a control force, avoiding a situation where the reusable converted energy gradually decreases due to repeated vibrations. be able to.

下部構造の振動中には、再利用装置が発生する制御力の付与対象である上部構造と下部構造との間の相対変位を利用して変換装置が振動エネルギを変換エネルギに変換し続けることができるため、蓄積装置に蓄積できる変換エネルギ量が減少することがない。一方、上部構造に対しては下部構造の振動前の位置に留まるような制御力を付与することで、上部構造に付与すべき制御力が下部構造に対する相対変位がないように制御する場合より小さくて済むため、再利用装置が消費する再利用エネルギ量に対する、供給される変換エネルギ量の比率（エネルギ収支）が１より大きくなり、エネルギ収支が向上する。この結果、再利用装置から出力される制御力の発生に要する再利用エネルギ量を制限する必要がなく、上部構造に対し、上部構造を絶対空間に静止させるために必要な量の再利用エネルギ量を制限なく消費することができるため、制御力の付与による上部構造に対する制震効果が損なわれることはなく、制震効果は十分に発揮される。 During vibration of the substructure, the converter may continue to convert vibration energy into converted energy using the relative displacement between the upper structure and the lower structure to which the control force generated by the reuse device is applied. Therefore, the amount of converted energy that can be stored in the storage device does not decrease. On the other hand, by applying a control force to the upper structure so that it stays at the position before the vibration of the lower structure, the control force to be applied to the upper structure is smaller than when controlling so that there is no relative displacement to the lower structure. Therefore, the ratio (energy balance) of the supplied conversion energy amount to the reuse energy amount consumed by the reuse device becomes larger than 1, and the energy balance is improved. As a result, it is not necessary to limit the amount of reuse energy required for generating the control force output from the reuse device, and the amount of reuse energy required to make the upper structure stationary in absolute space relative to the upper structure. Therefore, the damping effect on the superstructure by the application of the control force is not impaired, and the damping effect is sufficiently exhibited.

上部構造に付与すべき制御力を制限する必要がないことで、上部構造が必ずしも柔な層に支持される必要がないため、風荷重程度の外力では容易に相対移動が生じないような柔でない支持層を介して上部構造が下部構造に支持されている場合にも、上部構造に、下部構造に対して相対変位を生じさせるだけの制御力を付与することができる。この結果、上部構造が柔でない支持層に支持された場合に、上部構造に付与される制御力の大きさが制限されないことで、風荷重程度の外力を受けたときの上部構造の居住性を低下させることなく、上部構造を絶対空間に静止させる制御をすることが可能になる。 Since it is not necessary to limit the control force to be applied to the superstructure, the superstructure does not necessarily have to be supported by a flexible layer, so that it is not flexible such that relative movement does not easily occur with an external force of about the wind load. Even when the upper structure is supported by the lower structure via the support layer, it is possible to give the upper structure a control force that causes relative displacement with respect to the lower structure. As a result, when the upper structure is supported by an inflexible support layer, the magnitude of the control force imparted to the upper structure is not limited, so that the habitability of the upper structure when receiving an external force of about the wind load. It is possible to control the superstructure to be kept in absolute space without lowering.

（ａ）は上部構造が支持層としての免震層に支持された場合の上部構造と下部構造間に変換装置と再利用装置を設置した様子を示した立面図、（ｂ）は支持層としての低剛性層に支持された場合の上部構造と下部構造間に変換装置と再利用装置を設置した様子を示した立面図である。(A) is an elevation view showing a state in which a conversion device and a reuse device are installed between the upper structure and the lower structure when the upper structure is supported by a seismic isolation layer as a support layer, and (b) is a support layer. It is the elevation which showed a mode that the conversion apparatus and the reuse apparatus were installed between the upper structure and lower structure at the time of being supported by the low rigid layer as. 図１−（ａ）、（ｂ）に示す構造物の振動モデルを示した概要図である。It is the schematic which showed the vibration model of the structure shown to Fig.1- (a), (b). （ａ）は図１−（ａ）、（ｂ）に示す上部構造と下部構造間に設置された変換装置を示した立面図、（ｂ）は変換装置に再利用装置が併設されている様子を示した（ａ）の平面図である。(A) is an elevation view showing a conversion device installed between the upper structure and the lower structure shown in FIGS. 1- (a) and (b), and (b) is a conversion device with a reuse device. It is the top view of (a) which showed a mode. （ａ）は制震装置の構成例を示した概要図、（ｂ）は（ａ）におけるサーボ弁の詳細図である。(A) is the schematic which showed the structural example of the damping device, (b) is the detail figure of the servo valve in (a). （ａ）は上部構造が免震層に支持された場合の上部構造の絶対速度と絶対変位に基づいて再利用装置が発生する制御力を決定する制御をした場合の制御ゲインと応答最大加速度の関係を示したグラフ、（ｂ）は制御ゲインと上部構造の最大変位との関係を示したグラフ、（ｃ）は制御ゲインと制御力及び免震構造の場合の減衰力との関係を示したグラフ、（ｄ）は制御ゲインとエネルギ収支との関係を示したグラフである。(A) shows the control gain and maximum response acceleration when control is performed to determine the control force generated by the recycling device based on the absolute velocity and absolute displacement of the superstructure when the superstructure is supported by the seismic isolation layer. A graph showing the relationship, (b) a graph showing the relationship between the control gain and the maximum displacement of the superstructure, and (c) showing a relationship between the control gain, the control force and the damping force in the case of the seismic isolation structure. Graph (d) is a graph showing the relationship between control gain and energy balance. 上部構造と下部構造間に介在する支持層が柔でない層である場合に、上部構造と下部構造間に変換装置と再利用装置を設置した建物モデルを示した立面図である。It is an elevation view showing a building model in which a conversion device and a reuse device are installed between the upper structure and the lower structure when the support layer interposed between the upper structure and the lower structure is a soft layer. 図６に示す建物モデルの解析結果として応答加速度分布を示したグラフである。It is the graph which showed response acceleration distribution as an analysis result of the building model shown in FIG. 地上層のいずれかの階に支持層としての免震層が介在する場合の上部構造と下部構造間に変換装置と再利用装置を架設した構造物の例を示した立面図である。It is an elevation view showing an example of a structure in which a conversion device and a reuse device are installed between an upper structure and a lower structure when a seismic isolation layer as a support layer is interposed on any floor of the ground layer. 地下階を含む構造物全体が上部構造であり、下部構造としての地盤との間に支持層としての免震層が介在する場合の上部構造と下部構造間に変換装置と再利用装置を架設した構造物の例を示した立面図である。The whole structure including the basement is a superstructure, and a conversion device and a reuse device are installed between the superstructure and the substructure when the seismic isolation layer is interposed between the substructure and the ground. It is the elevation which showed the example of the structure. 従来の基本的な制震システムの構成例を示した立面図である。It is the elevation which showed the example of composition of the conventional basic seismic control system. 変換装置から複数の再利用装置にエネルギを供給する場合の従来の制震システムの構成例を示した立面図であり、（ａ）は変換装置が免震層に架設されたダンパーの場合、（ｂ）は変換装置が隣接する構造物（棟）間に架設されたダンパーの場合である。It is the elevation which showed the example of composition of the conventional seismic control system at the time of supplying energy to a plurality of reuse devices from a converter, (a) is the case where the converter is a damper constructed in the seismic isolation layer, (B) is the case of the damper erected between the structures (buildings) adjacent to each other. 同一層に設置された変換装置から再利用装置にエネルギを供給する場合の従来の制震システムの構成例を示した立面図である。It is the elevation which showed the structural example of the conventional seismic control system in the case of supplying energy to the reuse apparatus from the converter installed in the same layer. 図１２に示す振動モデルにおける変換エネルギと再利用エネルギの関係を示した概要図である。It is the schematic which showed the relationship between the conversion energy and reuse energy in the vibration model shown in FIG.

図１−（ａ）、（ｂ）は地震時に下部構造６に対して水平方向に相対変位を生じる上部構造７に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換エネルギに変換する変換装置２と、変換装置２で変換された変換エネルギを蓄積する蓄積装置３と、蓄積装置３に蓄積された変換エネルギを上部構造７に制御力として付与する再利用装置４とを備え、上部構造７が下部構造６上に、下部構造６との間で水平方向に相対変位を生じ得る支持層８を介して支持されたエネルギ変換型アクティブ絶対制震システム（アクティブ絶対制震装置）の構成例を示す。図１−（ａ）は支持層８が免震層の場合、（ｂ）は水平剛性を低下させた低剛性層である場合である。 1- (a) and (b) show a conversion device 2 that converts vibration energy input to the upper structure 7 that causes relative displacement in the horizontal direction with respect to the lower structure 6 during an earthquake into converted energy that can be used as a control force. , A storage device 3 for storing the converted energy converted by the conversion device 2, and a recycling device 4 for applying the converted energy stored in the storage device 3 to the upper structure 7 as a control force. A configuration example of an energy conversion type active absolute vibration control system (active absolute vibration control device) supported on a structure 6 via a support layer 8 capable of causing a relative displacement in the horizontal direction with the lower structure 6 is shown. FIG. 1- (a) shows the case where the support layer 8 is a seismic isolation layer, and FIG. 1 (b) shows the case where it is a low-rigidity layer with reduced horizontal rigidity.

変換装置２と再利用装置４は共に、上部構造７と下部構造６との間に跨って架設される。再利用装置４は変換装置２で変換され、蓄積装置３に蓄積された変換エネルギを再利用エネルギとして用いて上部構造７に対し、下部構造６との間の相対変位に拘わらず、上部構造７を下部構造６の変位前の位置に留まらせ、絶対空間に静止させるための制御力を付与する。 Both the conversion device 2 and the reuse device 4 are installed between the upper structure 7 and the lower structure 6. The reuse device 4 is converted by the conversion device 2 and uses the converted energy stored in the storage device 3 as reuse energy, regardless of the relative displacement between the upper structure 7 and the lower structure 6. Is kept at the position of the lower structure 6 before the displacement, and a control force is applied to make it stand still in the absolute space.

蓄積装置４に変換エネルギとして蓄積されている圧液の内、再利用装置４が上部構造７への制御力の発生のために使用した後の圧力の低下した圧液は変換装置２への復帰のために油圧タンク等の回収装置５に回収される。この回収装置５と、変換装置２と蓄積装置３及び再利用装置４はアクティブ絶対制震システムを構成する単位となる制震装置１を構成する。 Among the pressure liquids stored as conversion energy in the storage device 4, the pressure liquid whose pressure has decreased after the reuse device 4 is used for generating the control force to the upper structure 7 is returned to the conversion device 2. Therefore, it is recovered by the recovery device 5 such as a hydraulic tank. The recovery device 5, the conversion device 2, the storage device 3, and the reuse device 4 constitute a seismic control device 1 that is a unit constituting an active absolute seismic control system.

制震装置１は図３−（ａ）、（ｂ）に示すように振動エネルギを変換エネルギとしての流体エネルギに変換する油圧シリンダ等の変換装置２と、変換装置２に接続され、変換装置２で変換された流体エネルギを蓄積するアキュムレータ等の蓄積装置３と、蓄積装置３に接続され、蓄積装置３に蓄積された流体エネルギ（圧液）を用いて上部構造７に付与すべき制御力を出力する再利用装置４と、再利用装置４に接続され、再利用装置４からの制御力の出力時にシリンダ室４３、４４から放出された圧液を回収し、変換装置２に復帰させる回収装置５から構成される。回収装置５は変換装置２に接続される。 As shown in FIGS. 3A and 3B, the vibration control device 1 is connected to the conversion device 2 such as a hydraulic cylinder that converts vibration energy into fluid energy as conversion energy, and the conversion device 2. A storage device 3 such as an accumulator for storing the fluid energy converted in step S3, and a control force to be applied to the upper structure 7 using the fluid energy (pressure liquid) connected to the storage device 3 and stored in the storage device 3. A recycling device 4 for outputting, and a collecting device connected to the recycling device 4 for recovering the pressure fluid discharged from the cylinder chambers 43 and 44 when the control force is output from the recycling device 4 and returning the pressure fluid to the conversion device 2 It is composed of five. The collection device 5 is connected to the conversion device 2.

制震装置１の下部構造６と上部構造７間への具体的な設置例を図３に示す。ここに示すように制震装置１を構成する変換装置２と再利用装置４は下部構造６の上部構造７側に固定されたブラケット６１と、上部構造７の下部構造６側に固定されたブラケット７１との間に架設され、上部構造７の下部構造６に対する任意の水平方向の相対変位とそれに伴う鉛直方向の相対変位に追従可能なように軸方向両端部において各ブラケット６１、７１に任意の軸の回りに回転自在に接続される。変換装置２と再利用装置４の軸方向両端部は球面軸受６２、７２を介してブラケット６１、７１に接続されることにより各ブラケット６１、７１に任意の軸の回りに回転自在に接続される。上部構造７は下部構造６に対して任意の水平方向に相対変位することから、変換装置２と再利用装置４の組（制震装置１）は水平二方向に向けて下部構造６と上部構造７間に架設される。 A specific installation example between the lower structure 6 and the upper structure 7 of the vibration control device 1 is shown in FIG. As shown here, the conversion device 2 and the reuse device 4 constituting the vibration control device 1 are a bracket 61 fixed to the upper structure 7 side of the lower structure 6 and a bracket fixed to the lower structure 6 side of the upper structure 7. 71 between each of the brackets 61 and 71 at both ends in the axial direction so as to be able to follow an arbitrary horizontal relative displacement of the upper structure 7 with respect to the lower structure 6 and a corresponding vertical relative displacement. It is connected so as to be rotatable around an axis. Both end portions in the axial direction of the conversion device 2 and the reuse device 4 are connected to the brackets 61 and 71 via spherical bearings 62 and 72 so as to be rotatably connected to the brackets 61 and 71 around arbitrary axes. . Since the upper structure 7 is displaced relative to the lower structure 6 in an arbitrary horizontal direction, the pair of the conversion device 2 and the reuse device 4 (seismic control device 1) is directed toward the two horizontal directions. It is erected between seven.

変換装置２と再利用装置４は上部構造７の下部構造６に対する相対変位時に機能するから、いずれも軸方向を相対変位方向である水平方向に向けて配置されることが適切であるが、必ずしもその必要はない。蓄積装置３は変換装置２と再利用装置４の中間部に接続されるが、図３−（ｂ）に示すように変換装置２と再利用装置４のいずれかに付属する形で一体化することもある。 Since the conversion device 2 and the reuse device 4 function at the time of relative displacement of the upper structure 7 with respect to the lower structure 6, it is appropriate that both of them are arranged with the axial direction oriented in the horizontal direction, which is the relative displacement direction. no need to do that. The storage device 3 is connected to an intermediate portion between the conversion device 2 and the reuse device 4, but is integrated with either the conversion device 2 or the reuse device 4 as shown in FIG. Sometimes.

変換装置２は具体的には図４に示すようにシリンダ２１と、シリンダ２１内を往復道するピストン２２からなり、シリンダ２１内はピストン２２を挟んだ両側のシリンダ室２３、２４に区分され、前記のように支持層８を挟んで上下に区分された下部構造６と上部構造７との間に跨った状態で設置される。シリンダ２１は図３に示すように下部構造６と上部構造７のいずれか一方に接続され、ピストン２２が他方に接続される。 Specifically, as shown in FIG. 4, the conversion device 2 includes a cylinder 21 and a piston 22 that reciprocates in the cylinder 21, and the cylinder 21 is divided into cylinder chambers 23 and 24 on both sides of the piston 22. As described above, it is installed in a state straddling between the lower structure 6 and the upper structure 7 which are divided vertically with the support layer 8 interposed therebetween. As shown in FIG. 3, the cylinder 21 is connected to one of the lower structure 6 and the upper structure 7, and the piston 22 is connected to the other.

変換装置２は地震による下部構造６の振動時に上部構造７が下部構造６に対して相対移動を生じたときに、一方のシリンダ室２３（２４）内の液圧が上昇することで、高圧の圧液を発生させ、圧液を高圧の状態のまま蓄積装置３に送り込む。蓄積装置３は高圧の圧液を流体エネルギ（圧力エネルギ）として保存する。下部構造６の振動時にはシリンダ２１内をピストン２２が往復動するため、高圧の圧液は両側のシリンダ室２３、２４内に交互に発生する。 When the upper structure 7 moves relative to the lower structure 6 when the lower structure 6 vibrates due to an earthquake, the conversion device 2 increases the hydraulic pressure in one cylinder chamber 23 (24), thereby increasing the pressure. Pressure liquid is generated, and the pressure liquid is fed into the storage device 3 in a high pressure state. The storage device 3 stores high-pressure pressurized liquid as fluid energy (pressure energy). Since the piston 22 reciprocates in the cylinder 21 when the lower structure 6 vibrates, high-pressure fluid is alternately generated in the cylinder chambers 23 and 24 on both sides.

再利用装置４は変換装置２と同様に圧油等の圧液が充填されたシリンダ４１と、シリンダ４１内を往復道し、シリンダ４１内を両側のシリンダ室４３、４４に区分するピストン４２からなり、下部構造６と上部構造７との間に跨った状態で設置され、シリンダ４１において下部構造６と上部構造７のいずれか一方に接続され、ピストン４２において他方に接続される。 Similar to the conversion device 2, the recycling device 4 includes a cylinder 41 filled with a pressurized liquid such as pressurized oil, and a piston 42 that reciprocates in the cylinder 41 and divides the inside of the cylinder 41 into cylinder chambers 43 and 44 on both sides. And installed between the lower structure 6 and the upper structure 7, connected to one of the lower structure 6 and the upper structure 7 in the cylinder 41, and connected to the other in the piston 42.

再利用装置４のピストン４２を挟んだ両側の各シリンダ室４３、４４と蓄積装置３との間には蓄積装置３内の圧液の各シリンダ室４３、４４への流入を制御するサーボ弁４５が接続され、両側のシリンダ室４３、４４間には両側のシリンダ室４３、４４間の圧液の移動量を制御する流量制御弁４６が接続される。流量制御弁は変換装置２が変換した変換エネルギの蓄積装置３への放出量を制限するために変換装置２にも接続されることがある。 Between the cylinder chambers 43 and 44 on both sides of the piston 42 of the reuse device 4 and the storage device 3, a servo valve 45 that controls the flow of the pressurized liquid in the storage device 3 into the cylinder chambers 43 and 44. Between the cylinder chambers 43, 44 on both sides, and a flow rate control valve 46 for controlling the amount of pressure fluid moved between the cylinder chambers 43, 44 on both sides. The flow control valve may also be connected to the conversion device 2 in order to limit the amount of converted energy converted by the conversion device 2 to the storage device 3.

再利用装置４の流量制御弁４６が両側のシリンダ室４３、４４間の圧液の移動量を制御することは、図４に示すように再利用装置４の両側のシリンダ室４３、４４間に流量Ｑ０を生じさせることであるから、サーボ弁４５の開放時にＱ１＋Ｑ３の量の圧液が再利用装置４に送り込まれるときに、一方のシリンダ室４３にＱ１−Ｑ２−Ｑ０の流量の圧液が送り込まれ、他方のシリンダ室４４にＱ１−Ｑ２＋Ｑ０の流量の圧液が送り込まれる。 The flow rate control valve 46 of the reuse device 4 controls the amount of movement of the hydraulic fluid between the cylinder chambers 43 and 44 on both sides as shown in FIG. 4 between the cylinder chambers 43 and 44 on both sides of the reuse device 4. Since the flow rate Q0 is generated, when the amount of pressurized fluid of Q1 + Q3 is sent to the reuse device 4 when the servo valve 45 is opened, the pressurized fluid of the flow rate of Q1-Q2-Q0 is placed in one cylinder chamber 43. Then, the pressurized fluid having a flow rate of Q1-Q2 + Q0 is sent into the other cylinder chamber 44.

このとき、再利用装置４の各シリンダ室４３、４４にはＱ１−Ｑ２−Ｑ０に応じた圧力Ｐａ１とＱ３−Ｑ４＋Ｑ０に応じた圧力Ｐａ２が発生し、これらの圧力差ΔＰが制御力Ｆとして上部構造７に付与される。サーボ弁４５と流量制御弁４６の制御は両側のシリンダ室４３、４４内の圧力差ΔＰ、またはピストン４２の移動速度Ｖ、及び制御力指令Ｆを用いたコントローラからの指令に基づいて行われる。流量制御弁に流量Ｑ０を生じさせるかどうかは、速度Ｖ、または圧力差ΔＰと制御力指令Ｆの積の正負で判定される。 At this time, a pressure Pa1 corresponding to Q1-Q2-Q0 and a pressure Pa2 corresponding to Q3-Q4 + Q0 are generated in the cylinder chambers 43, 44 of the reuse device 4, and these pressure differences ΔP are the upper forces as the control force F. It is given to structure 7. The servo valve 45 and the flow control valve 46 are controlled based on a pressure difference ΔP in the cylinder chambers 43 and 44 on both sides, or a moving speed V of the piston 42 and a command from a controller using a control force command F. Whether the flow rate control valve generates the flow rate Q0 is determined by the sign of the product of the speed V or the pressure difference ΔP and the control force command F.

再利用装置４は蓄積装置３内に蓄積されている流体エネルギ（再利用エネルギ）の使用を節約する上では、上部構造７の下部構造６に対する振動（揺れ）を打ち消すために上部構造７に能動的な加力として制御力を付与する「加振」の時間帯と、上部構造７の揺れを抑制するための受動的な抵抗力を発生する「吸収」の時間帯の内、基本的に「加振」の時間帯に蓄積装置３内の流体エネルギを用いて上部構造７に制御力を付与する。再利用装置４は「吸収」の時間帯には主に蓄積装置３内の流体エネルギを用いずに、再利用装置４の両側のシリンダ室４３、４４内に存在する圧液を用いて上部構造７の揺れを抑制するための抵抗力としての制御力を上部構造７に付与する。 In order to save the use of fluid energy (reuse energy) stored in the storage device 3, the reuse device 4 is active in the upper structure 7 in order to cancel vibration (swing) of the upper structure 7 with respect to the lower structure 6. Among the “vibration” time zone in which a control force is applied as a basic force and the “absorption” time zone in which a passive resistance force for suppressing the shaking of the superstructure 7 is generated, basically “ A control force is applied to the upper structure 7 using the fluid energy in the storage device 3 in the “vibration” time zone. The reuse device 4 does not mainly use the fluid energy in the storage device 3 during the “absorption” time period, but uses the pressurized liquid existing in the cylinder chambers 43 and 44 on both sides of the reuse device 4 to construct the upper structure. A control force as a resistance force for suppressing the swinging of 7 is applied to the upper structure 7.

再利用装置４が「加振」時のみ蓄積装置３の流体エネルギを使用して制御力を発生し、「吸収」時に蓄積装置３の流体エネルギを使用せずに制御力を発生する機構は、「加振」時に蓄積装置３からの圧液のサーボ弁４５の通過を許容し、「吸収」時の少なくとも一部の時間帯に蓄積装置３からの圧液のサーボ弁４５の通過を遮断する設定がされた流量制御弁４６によって制御される。流量制御弁４６が圧液のサーボ弁４５の通過を遮断した状態では、流量制御弁４６は両側のシリンダ室４３、４４内の圧液（圧油）を相互に流出入させることにより再利用装置４が発生すべき制御力に必要な圧液を賄う。 The mechanism for generating the control force using the fluid energy of the storage device 3 only when the reuse device 4 is “vibrated” and generating the control force without using the fluid energy of the storage device 3 when “absorbing” is: Allowing the passage of the pressure fluid from the storage device 3 through the servo valve 45 during “vibration” and blocking the passage of the pressure fluid from the storage device 3 through the servo valve 45 during at least a part of the time of “absorption”. It is controlled by the set flow control valve 46. In a state where the flow control valve 46 blocks the passage of the pressure fluid through the servo valve 45, the flow control valve 46 causes the pressure fluid (pressure oil) in the cylinder chambers 43 and 44 on both sides to flow in and out of each other, thereby reusing the recycling device. 4 covers the pressure fluid necessary for the control force to be generated.

図６は構造物全体の内、地上２階以上の層が上部構造７で、地上１階以下の層が下部構造６であり、上部構造７と下部構造６との間に介在する支持層８が柔な構造でない場合の例を示す。ここでは上部構造７における最下階である２階のスラブや梁の下部構造６側にブレースや耐震壁等、剛体としての剛性要素９を固定し、この剛性要素９と下部構造６との間に変換装置２と再利用装置４（制震装置１）を架設している。 In FIG. 6, in the entire structure, the layer above the second floor is the upper structure 7, the layer below the first floor is the lower structure 6, and the support layer 8 interposed between the upper structure 7 and the lower structure 6. An example in which is not a flexible structure is shown. Here, a rigid element 9 as a rigid body such as a brace or a seismic wall is fixed to the lower structure 6 side of the second floor slab or beam, which is the lowest floor in the upper structure 7, and between the rigid element 9 and the lower structure 6. In addition, a conversion device 2 and a reuse device 4 (seismic control device 1) are installed.

図６の例では支持層８が柔ではなく、剛に近いため、上部構造７に付与すべき制御力は支持層８が柔である場合より大きくなる。但し、上部構造７は下部構造６の変位前の位置に留まるように制御されることで、下部構造６との相対変位が大きくなり、図７の説明に記載のように再利用装置４が発生する制御力に必要な再利用エネルギを賄うのに十分な変換エネルギを変換装置２が振動エネルギから変換することができるため、制御力の大きさが不足する事態に陥ることはない。 In the example of FIG. 6, the support layer 8 is not flexible and is almost rigid, so that the control force to be applied to the upper structure 7 is larger than when the support layer 8 is flexible. However, the upper structure 7 is controlled so as to remain in the position before the displacement of the lower structure 6, so that the relative displacement with the lower structure 6 becomes large, and the reuse device 4 is generated as described in the explanation of FIG. 7. Since the conversion device 2 can convert the conversion energy sufficient to cover the recycle energy necessary for the control force to be generated from the vibration energy, the control force does not fall short.

図８は構造物の地上階が支持層８を挟んで下部構造６と上部構造７に区分された場合の例を、図９は地下階を含む上部構造７としての構造物と下部構造６としての地盤との間に支持層８が介在する場合の例を示す。いずれも支持層８が積層ゴム支承や滑り支承、転がり支承等の免震層等、柔な層である場合を示しているが、柔な層は低剛性層（ソフトファーストストーリー）の場合もある。 FIG. 8 shows an example in which the ground floor of the structure is divided into the lower structure 6 and the upper structure 7 with the support layer 8 interposed therebetween, and FIG. 9 shows the structure and the lower structure 6 as the upper structure 7 including the underground floor. The example in case the support layer 8 interposes between the grounds of this will be shown. In both cases, the support layer 8 is a flexible layer such as a laminated rubber bearing, a sliding bearing, a seismic isolation layer such as a rolling bearing, but the flexible layer may be a low rigidity layer (soft first story). .

図１、及び図８、図９の例では支持層８が柔な層であることで、支持層８が柔でない図６に示す例の場合より上部構造７に付与すべき制御力は小さくて済むため、蓄積装置３に蓄積される変換エネルギが温存され易く、蓄積され易い状況になる。 In the examples of FIGS. 1, 8, and 9, the support layer 8 is a soft layer, so that the control force to be applied to the upper structure 7 is smaller than in the example shown in FIG. 6 where the support layer 8 is not flexible. Therefore, the converted energy stored in the storage device 3 is easily preserved and is easily stored.

１……制震装置、
２……変換装置、２１……シリンダ、２２……ピストン、２３、２４……シリンダ室、
３……蓄積装置、
４……再利用装置、４１……シリンダ、４２……ピストン、４３、４４……シリンダ室、４５……サーボ弁、４６……流量制御弁、
５……回収装置、
６……下部構造、６１……ブラケット、６２……球面軸受、
７……上部構造、７１……ブラケット、７２……球面軸受、
８……支持層、９……剛性要素。
1 …… Control system,
2 ... Conversion device, 21 ... Cylinder, 22 ... Piston, 23, 24 ... Cylinder chamber,
3 …… Storage device,
4 ... Reuse device, 41 ... Cylinder, 42 ... Piston, 43, 44 ... Cylinder chamber, 45 ... Servo valve, 46 ... Flow control valve,
5 ... Recovery device,
6 …… Substructure, 61 …… Bracket, 62 …… Spherical bearing,
7: Superstructure, 71: Bracket, 72: Spherical bearing,
8: Support layer, 9: Rigid element.

Claims

地震時に下部構造に対して水平方向に相対変位を生じる上部構造に入力した振動エネルギを制御力として利用可能な変換エネルギに変換する変換装置と、この変換装置で変換された変換エネルギを蓄積する蓄積装置と、この蓄積装置に蓄積された変換エネルギを前記上部構造に制御力として付与する再利用装置とを備えたエネルギ変換型アクティブ制震システムにおいて、
前記上部構造は前記下部構造上に、前記下部構造との間で水平方向に相対変位を生じ得る支持層を介して支持され、前記変換装置と前記再利用装置は共に、前記上部構造と前記下部構造との間に跨って架設され、
前記再利用装置は前記蓄積装置に蓄積された変換エネルギを用いて前記上部構造に対し、前記下部構造との間の相対変位に拘わらず、前記上部構造を前記下部構造の変位前の位置に留まらせるための制御力を付与することを特徴とするエネルギ変換型アクティブ絶対制震システム。 A converter that converts vibration energy input to the superstructure that causes relative displacement in the horizontal direction relative to the substructure during an earthquake into converted energy that can be used as a control force, and an accumulation that stores the converted energy converted by the converter In an energy conversion type active seismic control system comprising a device and a reuse device that imparts converted energy stored in the storage device to the superstructure as a control force,
The upper structure is supported on the lower structure via a support layer capable of causing relative displacement in the horizontal direction between the upper structure and the conversion device and the reuse device. Erected between the structure,
The reuse device uses the converted energy stored in the storage device to keep the upper structure in a position before the displacement of the lower structure, regardless of relative displacement between the upper structure and the lower structure. An energy conversion type active absolute seismic control system characterized by providing a control force for

前記支持層は柔な層であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギ変換型アクティブ絶対制震システム。 The energy conversion type active absolute vibration control system according to claim 1, wherein the support layer is a soft layer.

前記上部構造の、振動前の前記下部構造に対する絶対的な応答値に基づいて前記制御力を決定することを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のエネルギ変換型アクティブ絶対制震システム。 The energy conversion type active absolute vibration control system according to claim 1 or 2, wherein the control force is determined based on an absolute response value of the upper structure to the lower structure before vibration. .

前記下部構造の振動時の応答値に基づいて前記制御力を決定することを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のエネルギ変換型アクティブ絶対制震システム。
The energy conversion type active absolute seismic control system according to claim 1, wherein the control force is determined based on a response value during vibration of the substructure.