JP2959554B1 - Hydraulic damper for vibration control and vibration control structure - Google Patents

Hydraulic damper for vibration control and vibration control structure

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JP2959554B1
JP2959554B1 JP14113398A JP14113398A JP2959554B1 JP 2959554 B1 JP2959554 B1 JP 2959554B1 JP 14113398 A JP14113398 A JP 14113398A JP 14113398 A JP14113398 A JP 14113398A JP 2959554 B1 JP2959554 B1 JP 2959554B1
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Abstract

【要約】 【課題】 装置部に設けたセンサの情報のみを用いて、
装置設置層の変位、層間速度、装置発生力等を推定し、
装置の減衰係数を制御することにより、装置部外部にセ
ンサや制御コンピュータおよび通信のための配線を必要
としない、制震用油圧ダンパおよび制震構造物を提供す
る。 【解決手段】 シリンダ2と、ピストン3と、ピストン
3の両側の油圧室4と、流路5に設けた開閉制御弁6を
備え、建物の柱梁架構内に設置される制震用油圧ダンパ
1において、両油圧室4に内蔵した圧力計によって計測
した圧力p1 、p2 のみを情報量として、装置に内蔵さ
れる制御回路7で開閉制御弁6の開度を制御する。
Abstract: PROBLEM TO BE SOLVED: To use only information of a sensor provided in a device section,
Estimate the displacement of the device installation layer, interlayer speed, device generated force, etc.,
A damping hydraulic damper and a damping structure which do not require a sensor, a control computer, and wiring for communication outside the device section by controlling a damping coefficient of the device. SOLUTION: A hydraulic damper for seismic control provided with a cylinder 2, a piston 3, a hydraulic chamber 4 on both sides of the piston 3, and an opening / closing control valve 6 provided in a flow path 5 is installed in a column-beam frame of a building. In 1, the opening degree of the on-off control valve 6 is controlled by a control circuit 7 built in the apparatus, using only the pressures p 1 and p 2 measured by pressure gauges built in both hydraulic chambers 4 as information amounts.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本願発明は、地震や風等の振
動外力による建物の揺れを低減するための制震油圧ダン
パおよびその制震油圧ダンパを組み込んだ制震構造物に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a damping hydraulic damper for reducing the vibration of a building due to external vibrations such as earthquakes and winds, and a damping structure incorporating the damping hydraulic damper.

【0002】[0002]

【従来の技術】建物の揺れを低減するためのダンパ形式
の制震装置には、開閉制御弁の開度を能動的に制御可能
とした能動制御型の可変減衰装置(例えば、特公平7−
45781号公報等参照)等がある。
2. Description of the Related Art An active control type variable damping device (for example, Japanese Patent Publication No. Hei 7-1995), which can actively control the opening of an on-off control valve, is known as a damper type vibration damping device for reducing the shaking of a building.
No. 45781).

【0003】このような能動制御型の可変減衰装置とし
ての制震用油圧ダンパの基本構造は、シリンダとこのシ
リンダ内で往復動するピストン、ピストンの両側に設け
られた油圧室、両油圧室をつなぐ流路に設けられた開閉
制御弁などからなり、図9に示すような形で、建物の柱
梁架構内に設置し、地震などの振動外力に対し、減衰係
数を変化させることで建物の揺れを低減することができ
る。
The basic structure of such a hydraulic damper for vibration control as an active control type variable damping device includes a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, a hydraulic chamber provided on both sides of the piston, and both hydraulic chambers. It consists of an on-off control valve and the like provided in the connecting channel, and is installed in the column-beam frame of the building as shown in Fig. 9 and changes the damping coefficient of the building against external vibrations such as earthquakes. Shaking can be reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな制震装置を用いた従来の制震システムでは、建物に
取り付けた速度センサあるいは変位センサなどのセンサ
14により建物応答量を測定し、測定された応答量を用
いて制御コンピュータ15で計算を行い、装置10の弁
開度が制御されるため、外部センサ14や制御コンピュ
ータ15および外部配線16が必要となり、コスト面や
施工面で問題がある。
However, in a conventional vibration control system using such a vibration control device, the response amount of the building is measured by a sensor 14 such as a speed sensor or a displacement sensor attached to the building. Since the control computer 15 performs the calculation using the response amount obtained and controls the valve opening of the device 10, the external sensor 14, the control computer 15 and the external wiring 16 are required, and there are problems in terms of cost and construction. .

【0005】本願発明は上述のような課題の解決を図っ
たもので、装置部に設けたセンサの情報のみを用いて、
装置設置層の変位、層間速度、装置発生力等を推定し、
装置の減衰係数を制御することにより、装置部外部にセ
ンサや制御コンピュータおよび通信のための配線を必要
としない、制震用油圧ダンパおよび制震構造物を提供す
ることを目的としている。
[0005] The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and uses only information of a sensor provided in a device section to perform the following.
Estimate the displacement of the device installation layer, interlayer speed, device generated force, etc.,
It is an object of the present invention to provide a hydraulic damper for vibration damping and a vibration damping structure which does not require a sensor, a control computer and wiring for communication outside the device section by controlling a damping coefficient of the device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1に係る
震用油圧ダンパは、シリンダと、前記シリンダ内で往復
動するピストンと、前記ピストンの両側に設けられた油
圧室と、前記両油圧室をつなぐ流路に設けられた開閉制
御弁とを備え、建物の柱梁架構内に設置される制震用油
圧ダンパにおいて、前記両油圧室に取り付けた圧力計
と、前記圧力計によって計測された圧力によって前記開
閉制御弁を制御する制御回路とで、外部からの制御指令
を必要としない閉じた制御系を形成している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a system comprising:
The seismic hydraulic damper includes a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, hydraulic chambers provided on both sides of the piston, and an open / close control valve provided in a flow path connecting the two hydraulic chambers, In a hydraulic damper for seismic control installed in a column-beam frame of a building, a pressure gauge attached to each of the two hydraulic chambers and a control circuit for controlling the opening / closing control valve by a pressure measured by the pressure gauge are externally provided. that form a closed control system which does not require a control command from.

【0007】制震用油圧ダンパは、従来の可変減衰装置
等の制震用油圧ダンパと同様、例えばシリンダを柱梁架
構の梁に固定し、ピストンをブレースあるいは耐震壁な
どの耐震要素に連結することで、柱梁架構内に組み込ま
れる(シリンダとピストンを逆に取り付けたり、装置を
耐震要素内に組み込むこともできる)。
The hydraulic damper for vibration damping is, for example, a cylinder fixed to a beam of a beam-column frame and a piston is connected to a seismic element such as a brace or a shear wall, similarly to a conventional hydraulic damper for vibration damping such as a variable damping device. This allows it to be built into a beam-column frame (cylinders and pistons can be mounted in reverse or the device can be built into seismic elements).

【0008】従来の制震用油圧ダンパの制御は、上述し
たように建物に取り付けたセンサからの情報等を基に制
御しているが、本願発明の制震用油圧ダンパでは、左右
の油圧室に圧力計が取り付けられており、地震等の振動
外力が建物に作用した際の柱梁架構の振動により、柱梁
架構内に介在させた制震用油圧ダンパが減衰抵抗力を発
揮する際の、油圧室の圧力を計測し、その圧力をもとに
制御回路で装置発生力や層間速度などを求め、あらかじ
め設定した制御則をもとに開閉制御弁を制御するように
している。
[0008] The conventional control of the damping hydraulic damper is performed based on information from a sensor attached to the building as described above. However, in the damping hydraulic damper of the present invention, the left and right hydraulic chambers are controlled. A pressure gauge is attached to the column, and when the external vibration such as an earthquake acts on the building, the vibration of the beam-column frame causes the hydraulic damper for vibration control installed in the beam-column frame to exhibit damping resistance. The pressure in the hydraulic chamber is measured, and the control circuit calculates the device generating force and the interlayer speed based on the measured pressure, and controls the on-off control valve based on a preset control law.

【0009】また、この制御において必要とされる情報
は、左右の油圧室の圧力値のみであり、その他は建物
(架構や耐震要素)の剛性、装置の性能、制御則などに
よって値、処理方法が決まっているため、装置の付属品
となる程度の簡単な制御回路を用いことができる。
The information required for this control is only the pressure values of the left and right hydraulic chambers, and the other information is based on the rigidity of the building (frame or seismic element), the performance of the device, the control law, etc. Is determined, a simple control circuit that can be used as an accessory of the apparatus can be used.

【0010】すなわち、制震用油圧ダンパの本体と、圧
力センサ、制御回路が閉じた制御系を形成し、かつこれ
らを一体あるいはそれに近い製品として製造することが
できる。
That is, a control system in which the main body of the hydraulic damper for vibration damping, the pressure sensor, and the control circuit are closed is formed, and these can be manufactured as an integrated or similar product.

【0011】また、通常は、1つの建物に対し、このよ
うな制震用油圧ダンパが各層あるいは幾つかの層に1ま
たは複数台設置されるが、個々の制震用油圧ダンパの制
御系が独立しているため、1部の装置に故障が生じても
他の装置に影響を与えるおそれがない。
Usually, one or a plurality of such damping hydraulic dampers are installed in each building or several layers in one building. However, a control system of each damping hydraulic damper is provided. Since they are independent, even if a failure occurs in one device, there is no possibility of affecting other devices.

【0012】なお、制御則については、従来の可変減衰
装置などの制震用油圧ダンパの制御においても、装置性
能などに応じて簡略化したものから複雑な制御を行うも
のまであり、例えば開閉制御弁を開と閉で切り換えるだ
けの場合や、開度を多段に切り換える場合、連続的に調
整する場合、開閉制御弁とともにリリーフ弁やオリフィ
スを設ける場合などに応じて異なり、また、実質的に同
じ制御であっても、変数の取り方が異なる場合もあり、
本願発明では特に限定されない。
Regarding the control law, in the control of the conventional hydraulic damper for vibration damping such as a variable damping device, there is a control from a simplified one to a complicated control depending on the performance of the device. It depends on the case where the valve is simply switched between open and closed, when the opening is switched in multiple stages, when continuously adjusted, when a relief valve or an orifice is provided together with the on-off control valve, and is substantially the same. Even in control, the way of taking variables may be different,
The present invention is not particularly limited.

【0013】さらに、請求項1に係る制震用油圧ダンパ
において、前記制御回路が、振動外力が加わったとき
に装置に生じる左右の油圧室の圧力差Δpとピストン面
積Aをもとに装置発生力Fを算定する装置発生力算定手
段と、前記装置発生力算定手段によって求められた装置
発生力Fと装置が取り付く耐震要素の剛性Kd をもとに
層間速度dx/dt を算定する層間速度算定手段と、前記装
置発生力Fと層間速度(dx/dt)をもとにあらかじめ設定
された制御則により前記開閉制御弁の開度を決定し、前
記開閉制御弁に弁開度指令を送る開度決定手段とを備え
ている。
Furthermore, in the vibration control hydraulic damper according to claim 1, wherein the control circuit, device based on the pressure difference Δp and the piston area A of the left and right hydraulic chambers occurring in the apparatus when vibration is applied an external force A device generating force calculating means for calculating the generated force F, and an interlayer calculating device for calculating the interlayer speed dx / dt based on the device generating force F obtained by the device generating force calculating means and the rigidity Kd of the seismic element to which the device is attached. A speed calculating means, an opening degree of the opening / closing control valve is determined by a control law set in advance based on the device generating force F and an interlayer speed (dx / dt), and a valve opening command is sent to the opening / closing control valve. a degree determining means for sending
ing.

【0014】圧力センサで左右の油圧室の圧力差Δpが
計測されれば、これにピストン面積Aを乗じることによ
り装置発生力Fが求まり、装置が取り付く耐震要素の剛
性K d も決まっているため、装置発生力Fを剛性Kd
除したものを微分することで層間速度(dx/dt)が求ま
る。
The pressure sensor detects the pressure difference Δp between the left and right hydraulic chambers.
If measured, multiply this by piston area A.
Of the seismic element to which the device is attached
Sex K dIs determined, the force F generated by the device is changed to the rigidity K.dso
Differentiating the divided value gives the interlayer velocity (dx / dt).
You.

【0015】すなわち、従来の制震システムで必要とし
ていた、装置発生力Fを計測するためのロードセルや層
間速度(dx/dt)を計測するための速度センサなどの外部
センサを用いることなく、制御に必要な情報を油圧室に
設けた圧力センサのみで求めることができる。
That is, control is performed without using an external sensor such as a load cell for measuring the device generated force F and a speed sensor for measuring the interlayer speed (dx / dt), which are required in the conventional vibration control system. Can be obtained only by the pressure sensor provided in the hydraulic chamber.

【0016】なお、上述したように、制御則について
は、種々の制御則の適用が考えられる。
[0016] As described above, for the control law, it is thought that the application of various control law.

【0017】本願の請求項に係る制震用油圧ダンパ
は、シリンダと、前記シリンダ内で往復動するピストン
と、前記ピストンの両側に設けられた油圧室と、前記両
油圧室をつなぐ流路に設けられた開閉制御弁とを備え、
建物の柱梁架構内に設置される制震用油圧ダンパにおい
て、前記両油圧室に取り付けた圧力計と、前記シリンダ
とピストンとの相対変位を測定する変位計と、前記圧力
計によって計測された圧力および前記変位計によって計
測された変位によって前記開閉制御弁を制御する制御回
路とで、外部からの制御指令を必要としない閉じた制御
系を形成している。
Claims of the present application2Pertain toHydraulic damper for vibration control
Is a cylinder and a piston reciprocating in the cylinder
A hydraulic chamber provided on both sides of the piston;
An opening / closing control valve provided in a flow path connecting the hydraulic chambers,
Hydraulic damper for seismic control installed in the beam-column structure of the building
A pressure gauge attached to each of the hydraulic chambers and the cylinder
A displacement meter for measuring a relative displacement between the piston and the piston, and the pressure
The pressure measured by the gauge and the displacement meter
A control circuit for controlling the open / close control valve based on the measured displacement.
Closed control that does not require external control commands
Form a systemYou.

【0018】請求項に係る発明は、上述した請求項1
に係る発明に対し、さらにシリンダとピストンとの相対
変位を測定する変位計を設けた場合であり、層間変位も
取り入れた制御則により、より効果的な制御が可能であ
り、かつ変位計は装置部に取り付けられるため、制御系
の独立や装置の一体性の面の特徴が維持される。
[0018] The invention according to claim 2 is the above-described claim 1.
In the invention according to the present invention, a displacement meter for measuring the relative displacement between the cylinder and the piston is further provided, and more effective control is possible by a control law that also incorporates interlayer displacement, and the displacement meter is a device. Since it is attached to the unit, the features of the independence of the control system and the aspect of the unity of the device are maintained.

【0019】さらに、請求項2に係る制震用油圧ダンパ
において、前記制御回路が、振動外力が加わったとき
に装置に生じる左右の油圧室の圧力差Δpとピストン面
積Aをもとに装置発生力Fを算定する装置発生力算定手
段と、前記装置発生力算定手段によって求められた装置
発生力Fと装置が取り付く耐震要素の剛性Kd と前記シ
リンダとピストンの相対変位Δdをもとに、層間変位x
および層間速度dx/dtを算定する層間変位算定手段およ
び層間速度算定手段と、前記装置発生力Fと層間変位x
および層間速度(dx/dt)をもとにあらかじめ設定された
制御則により前記開閉制御弁の開度を決定し、前記開閉
制御弁に弁開度指令を送る開度決定手段とを備えてい
る。
Furthermore, in the vibration control hydraulic damper according to claim 2, wherein the control circuit, device based on the pressure difference Δp and the piston area A of the left and right hydraulic chambers occurring in the apparatus when vibration is applied an external force Device generating force calculating means for calculating the generating force F, based on the device generating force F obtained by the device generating force calculating means, the rigidity Kd of the seismic element to which the device is attached, and the relative displacement Δd between the cylinder and the piston. , Interlayer displacement x
Displacement calculating means for calculating the interlayer speed dx / dt and the interlayer speed calculating means, the device generated force F and the interlayer displacement x
And interlayer speed (dx / dt) determine the degree of opening of the on-off control valve by preset control law on the basis of a degree of opening determining means for sending the valve opening command to the on-off control valve Tei
You.

【0020】請求項は、請求項1、2に係る制震用油
圧ダンパにおいて、前記制御回路が油圧ダンパと一体的
に設けられている場合を限定したものである。制御回路
を本願発明の制震用油圧ダンパに内蔵させることで、配
線等が外部に現れず、装置全体を単体として取り扱うこ
とができる。ただし、装置の設置の際の便や、装置本体
から制御回路への悪影響、メンテナンスなどを考え、制
御回路を装置と離して設置することも可能である。
In a third aspect of the present invention, in the vibration damper for vibration damping according to the first and second aspects, the case where the control circuit is provided integrally with the hydraulic damper is limited. By incorporating the control circuit into the hydraulic damper for vibration damping of the present invention, wiring and the like do not appear outside, and the entire device can be handled as a single unit. However, it is also possible to install the control circuit away from the device in consideration of convenience when installing the device, adverse effects on the control circuit from the device main body, maintenance, and the like.

【0021】請求項は、請求項1〜に係る制震用油
圧ダンパにおいて、さらにリリーフ弁が内蔵されている
場合であり、制震用油圧ダンパが能力以上の負荷を受け
ないようにしたものである。
A fourth aspect of the present invention is the vibration damping device according to any one of the first to third aspects, further including a relief valve built therein, so that the hydraulic damper for the vibration control does not receive a load exceeding its capacity. Things.

【0022】請求項は、請求項1〜に係る制震用油
圧ダンパにおいて、制震用油圧ダンパがさらに、バッテ
リーを搭載しており、制御に必要な電力の外部からの供
給を不要とした場合である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the hydraulic damper for vibration damping according to any one of the first to fourth aspects, the hydraulic damper for vibration damping is further provided with a battery, so that it is not necessary to supply power required for control from outside. This is the case.

【0023】請求項に係る制震構造物は、柱梁架構内
に耐震要素を介して上述した請求項1〜に係る制震用
油圧ダンパを組み込んだことを特徴とするものであり、
個々の制震用油圧ダンパが制御的にも、また装置として
も独立しており、外部センサや配線、外部コンピュータ
による制御等を必要としないため、他の設備の配置計画
などに対する影響が少ない。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a vibration control structure, wherein the above-described hydraulic damper for a vibration control according to the first to fifth aspects is incorporated into a column-beam frame via a seismic element.
Since the individual hydraulic dampers for vibration damping are independent in terms of control and as a device, and do not require external sensors, wiring, control by an external computer, etc., they have little effect on the layout plan of other equipment.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】図1(a) に示すようにブレース1
3もしくは耐震壁等を介して建物の柱梁架構内に取り付
けられた開閉制御弁を内蔵する制震油圧ダンパ1の力学
モデルは、図1(b) に示すようなマックスウェルモデル
で表され、その釣合い方程式は次式で表される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION As shown in FIG.
The dynamic model of the damping hydraulic damper 1 incorporating an open / close control valve attached to the column or beam frame of the building via a seismic wall or the like is represented by a Maxwell model as shown in FIG. The balance equation is expressed by the following equation.

【0025】(dx/dt)=(dF/dt)/Kd +F/C ここで、Fは装置発生力、Kd はブレース13もしくは
耐震壁の剛性、Cは装置の減衰係数、(dx/dt)は装置が
設置された建物層間の速度である。
(Dx / dt) = (dF / dt) / K d + F / C where F is the device generated force, K d is the rigidity of the brace 13 or the shear wall, C is the damping coefficient of the device, (dx / dt) is the speed between the building layers where the equipment is installed.

【0026】図1(c) に示す制震用油圧ダンパ1のピス
トン3の両側の油圧室4に圧力計を内蔵させて左右の油
圧室4の圧力差Δpを測定すれば、振動外力が制震用油
圧ダンパ1に加わった時の装置発生力Fを次式によって
算定することができる。
By installing a pressure gauge in the hydraulic chambers 4 on both sides of the piston 3 of the damping hydraulic damper 1 shown in FIG. 1 (c) and measuring the pressure difference Δp between the left and right hydraulic chambers 4, the external vibration force is reduced. The device generated force F when applied to the seismic hydraulic damper 1 can be calculated by the following equation.

【0027】F=Δp・A ここでAはピストン面積である。F = Δp · A where A is a piston area.

【0028】制震用油圧ダンパ1の開閉制御弁6を常時
は閉の状態すなわち減衰係数は最大値Cmax とすると、
この時の層間速度(dx/dt)はマックスウェルモデルの釣
合い方程式において、C=Cmax とすることにより、次
式により求められる。
Assuming that the on-off control valve 6 of the hydraulic damper 1 for vibration damping is normally closed, that is, the damping coefficient is a maximum value Cmax ,
The interlayer speed (dx / dt) at this time can be obtained by the following equation by setting C = Cmax in the balance equation of the Maxwell model.

【0029】(dx/dt)=(dF/dt)/Kd すなわち、装置発生力Fを時間で微分し、さらに制震用
油圧ダンパ1の取り付くブレース13もしくは耐震壁の
剛性Kd で除することにより、開閉制御弁6が閉の状態
における層間速度(dx/dt)を算定することができる。
(Dx / dt) = (dF / dt) / K d That is, the force F generated by the device is differentiated with respect to time, and is further divided by the rigidity K d of the brace 13 to which the hydraulic damper 1 for vibration damping is attached or the shear wall. Thus, the interlayer speed (dx / dt) when the on-off control valve 6 is closed can be calculated.

【0030】したがって、層間速度(dx/dt)および装置
発生力Fのみを用いた制御方法により、開閉制御弁6の
開度を制御するとすれば、図1(c) に示すように制御に
必要な情報量(油圧室4内の圧力)を計測するセンサお
よび制御回路7を全て制震用油圧ダンパ1に内蔵した構
成とすることができる。そのような制御の一例として
は、以下のような制震方法が考えられる。
Therefore, if the opening degree of the on-off control valve 6 is controlled by a control method using only the interlayer speed (dx / dt) and the device generated force F, it is necessary for the control as shown in FIG. A sensor for measuring a large amount of information (the pressure in the hydraulic chamber 4) and the control circuit 7 can all be built in the vibration damper 1 for vibration control. As an example of such control, the following vibration control method can be considered.

【0031】すなわち、制震用油圧ダンパの減衰係数を
最大値Cmax と最小値Cmin の2段階に切り替え可能に
構成して、建物の柱梁架構内に設置し、振動外力が作用
したときの上述したように求まる層間速度dx/dt および
装置発生力Fをもとに、あらかじめ設定した最低作動荷
重F0 に対し、 |F|>F0 の範囲では、制震用油圧ダンパの減衰係数Cを、 C=Cmax に維持し、 C=Cmax の状態において、 |F|>F0 、かつF×(dx/dt)<0 すなわち、装置発生力Fと層間速度dx/dt の符号が逆向
きになったときに、制震用油圧ダンパの減衰係数Cを、 C=Cmin に変化させ、制震用油圧ダンパの装置発生力Fについ
て、 |F|≦F0 となった時点で、再び減衰係数Cを、 C=Cmax に変化させ、以下、同様の制御を繰り返し行うといった
制震方法への適用が可能である。
[0031] That is, the damping coefficient of the vibration control hydraulic damper and configured to be capable of switching to two stages of the maximum value C max and a minimum value C min, then placed in Column rack campus buildings, when the vibration force is applied above manner determined interlayer speed dx / dt and device generated force F to the original, with respect to the minimum operating load F 0 set in advance, | F |> in the range of F 0, the damping coefficient of the vibration control hydraulic damper the C, maintained at C = C max, in the state of C = C max, | F | > F 0, and F × (dx / dt) < 0 in other words, the sign of the device generating force F and the interlayer speed dx / dt Is reversed, the damping coefficient C of the hydraulic damper for vibration damping is changed to C = C min, and when the force generated by the hydraulic damper for vibration damping F becomes | F | ≦ F 0 Then, the damping coefficient C is changed again to C = Cmax , and then the same control is repeated. Is applicable.

【0032】図2(a) は制震用油圧ダンパを組み込んだ
架構における一定振幅で振動しているときの荷重Fと層
間変形δの関係を、図2(b) は層全体としての復元力Q
とδの関係を示したもので、制震用油圧ダンパの減衰係
数は正の値に限定されるため、図2に示した曲線が履歴
面積を最大とする曲線となる。ここで、Kf は装置設置
層の柱梁架構の剛性である。
FIG. 2A shows the relationship between the load F and the interlaminar deformation δ in a frame incorporating a hydraulic damper for vibration damping at a constant amplitude, and FIG. 2B shows the restoring force of the entire layer. Q
And δ. Since the damping coefficient of the hydraulic damper for vibration damping is limited to a positive value, the curve shown in FIG. 2 is a curve having the maximum hysteresis area. Here, the K f is the stiffness of the beam-column Frames of apparatus installation layer.

【0033】上述した制震方法における基本的な考え方
は、このような履歴形状を実現するため、制震用油圧ダ
ンパの減衰係数を常に最大値Cmax としておき、層間速
度dx/dt と装置荷重Fの向きが逆向きになったときに減
衰係数をCmin に変化させるというものである。
The basic idea in the above-described vibration control method is that, in order to realize such a hysteresis shape, the damping coefficient of the hydraulic damper for vibration control is always set to the maximum value Cmax, and the interlayer speed dx / dt and the equipment load are set. When the direction of F is reversed, the attenuation coefficient is changed to Cmin .

【0034】図3は、以上の制御則をフローチャートの
形で示したものである。
FIG. 3 shows the above control rules in the form of a flowchart.

【0035】図4に示した制震用油圧ダンパ1は図1
(c) の装置に対し、さらにシリンダ2とピストン3間の
変位Δdを計測する変位計を内蔵させたものである。
The hydraulic damper 1 for vibration damping shown in FIG.
A displacement meter for measuring the displacement Δd between the cylinder 2 and the piston 3 is further incorporated in the device of (c).

【0036】振動外力が加わった時の装置発生力Fは、
上述した実施形態と同様の方法で求めることができ、さ
らにシリンダ2とピストン3間の変位Δdを用いて、次
式により層間変位xを算定する。
The device generated force F when an external force is applied is
It can be obtained by the same method as in the above-described embodiment, and further, using the displacement Δd between the cylinder 2 and the piston 3, the interlayer displacement x is calculated by the following equation.

【0037】x=F/Kd +Δd 層間速度(dx/dt)は、上式を時間で微分することによっ
ても得られる。
X = F / K d + Δd The interlayer speed (dx / dt) can also be obtained by differentiating the above equation with time.

【0038】したがって、層間速度(dx/dt)および装置
発生力Fのみを用いた制御方法により、開閉制御弁6の
開度を制御するとすれば、図4に示すように制御に必要
な情報量(油圧室4内の圧力)を計測するセンサおよび
制御回路7を全て制震用油圧ダンパ1に内蔵した構成と
することができる。そのような制御の一例としては、以
下のような制震方法が考えられる。
Therefore, assuming that the opening degree of the on-off control valve 6 is controlled by a control method using only the interlayer speed (dx / dt) and the device generated force F, as shown in FIG. The sensor for measuring (pressure in the hydraulic chamber 4) and the control circuit 7 can all be built in the hydraulic damper 1 for vibration damping. As an example of such control, the following vibration control method can be considered.

【0039】すなわち、減衰係数を最大値Cmax と最小
値Cmin の2段階に切り替え可能とした制震用油圧ダン
パを建物の柱梁架構内に設置し、振動外力が作用したと
きの建物層間の変位x、層間速度dx/dt 、および装置発
生力Fをもとに、あらかじめ設定した最低作動荷重F0
に対し、 |F|>F0 の範囲では、制震用油圧ダンパの減衰係数Cを、 C=Cmax に維持し、 C=Cmax の状態において、 (A) F×x<0の範囲、およびF×x≧0かつ|F|>
αKd |x| (ここで、αは領域の境界を与える直線の傾きであり、
3〜4程度の数値、Kdはブレースなど装置設置部分の
剛性)の範囲(以下、フィルター領域という)では、 |F|≧r|Ftemp| (ここで、Ftempはフィルター領域における更新前の最
大荷重、rは判断基準を与える数値であり、0.4〜
0.6程度の数値)となったとき、制震用油圧ダンパの
減衰係数Cを、 C=Cmax に維持したまま、Ftempの最大値を更新し、 |F|<r|Ftemp| では、制震用油圧ダンパの減衰係数Cを、 C=Cmin に変化させるとともに、Ftempをゼロクリアし、 (B) F×x≧かつ|F|≦αKd |x| の範囲では、 |F|>|u| ただし、 u=Gv ・(dx/dt)、 Gv =(2Kf /ω)・g (ここで、(dx/dt)は層間速度、Gv はゲイン、Kf
フレーム剛性、ωは建物の固有振動数、gは係数で0.
5以上の値とする)になったとき、制震用油圧ダンパの
減衰係数Cを、 C=Cmin に変化させるとともに、Ftempをゼロクリアし、 |F|≦|u| では、制震用油圧ダンパの減衰係数Cについて、 C=Cmax に維持したまま、Ftempの最大値を更新し、制震用油圧
ダンパの装置発生力Fについて、 |F|≦F0 となった時点で、再び制震用油圧ダンパの減衰係数C
を、 C=Cmax に変化させ、以下、同様の制御を繰り返し行うといった
制震方法への適用が可能である。
In other words, a hydraulic damper for vibration damping, which enables the damping coefficient to be switched between a maximum value C max and a minimum value C min , is installed in a beam-column frame of a building, and when a vibration external force acts on the building floor, The minimum operating load F 0 set in advance based on the displacement x, the interlayer speed dx / dt, and the device generated force F
Respect, | F |> in the range of F 0, the damping coefficient C of the seismic control hydraulic damper, maintaining the C = C max, in the state of C = C max, (A) the range of F × x <0 , And Fxx ≧ 0 and | F |>
αK d | x | (where α is the slope of a straight line that gives the boundary of the area,
In the range of a numerical value of about 3 to 4 and K d is the rigidity of a device installation part such as a brace (hereinafter, referred to as a filter area), | F | ≧ r | F temp | (where F temp is before updating in the filter area) The maximum load, r, is a numerical value that gives a criterion,
When the value reaches about 0.6), the maximum value of F temp is updated while maintaining the damping coefficient C of the hydraulic damper for vibration damping at C = C max , and | F | <r | F temp | Then, the damping coefficient C of the damping hydraulic damper is changed to C = C min , and F temp is cleared to zero. (B) In the range of F × x ≧ and | F | ≦ αK d | x | F |> | u | However, u = G v · (dx / dt), G v = (2K f / ω) · g ( here, (dx / dt) interlayer speed, G v is gain, K f Is the frame rigidity, ω is the natural frequency of the building, and g is a coefficient of.
5 or more), the damping coefficient C of the damping hydraulic damper is changed to C = C min and F temp is cleared to zero, and | F | ≦ | u | the damping coefficient of the hydraulic damper C, while keeping the C = C max, and updates the maximum value of F temp, the device generating force F of vibration control hydraulic damper, | when it becomes a ≦ F 0, | F Again, the damping coefficient C of the damping hydraulic damper
Is changed to C = Cmax , and thereafter, the same control is repeatedly performed.

【0040】なお、以上の制震方法において、uは装置
の動作遅れを補償するために導入した値であり、ゲイン
v を与える係数gについては、0.5以上の大きな値
をとっておけば、復元力形状の変化は小さいため制御効
果の変動は小さい。
In the above vibration control method, u is a value introduced for compensating the operation delay of the device, and the coefficient g for giving the gain G v is set to a large value of 0.5 or more. For example, since the change in the shape of the restoring force is small, the change in the control effect is small.

【0041】また、多層建物において、応答に高次モー
ドが混入してくることで層間速度の符号が頻繁に変化
し、その度に荷重の除荷が起こり制御効果が低下するの
を避けるため、この制震方法においては、減衰係数の制
御を図5に示すような荷重−変形関係に基づいた判定空
間で行っている。
Further, in a multi-story building, in order to avoid that the sign of the interlayer speed changes frequently due to the incorporation of a higher-order mode into the response, the load is unloaded each time and the control effect is reduced, so that In this vibration control method, the control of the damping coefficient is performed in a determination space based on the load-deformation relationship as shown in FIG.

【0042】図5におけるBの領域では前述したuとF
の大小関係をもとに、除荷のタイミングを判定するが、
Aのフィルター領域ではその領域における過去の(更新
前の)最大荷重Ftempのr倍以下に荷重が低下するまで
はCmax を維持する。rの値としては、0.4〜0.6
程度とすればよい。これにより、応答が反対側に向かう
途中での頻繁な除荷を避けることができる。
In the region B in FIG. 5, the above-mentioned u and F
The timing of unloading is determined based on the magnitude relationship of
In the filter area of A, Cmax is maintained until the load decreases to r times or less of the past (pre-update) maximum load Ftemp in that area. The value of r is 0.4 to 0.6
It should be about the degree. As a result, frequent unloading while the response is moving toward the opposite side can be avoided.

【0043】Aのフィルター領域とBの領域の境界線は
次式 F=αKd x の形で与える。
The boundary between the filter area of A and the area of B is given by the following equation: F = αK d x

【0044】αの値は本来Kf とKd の比に依存して定
まるものであるが、実際には3〜4程度としておけば十
分である。
The value of α is one in which determined depending on the ratio of the original K f and K d, in practice it is sufficient if in the order of 3-4.

【0045】図6は以上の制御則をフローチャートの形
で示したものである。
FIG. 6 is a flowchart showing the above control rules.

【0046】図7は本願発明の制震用油圧ダンパ1にお
いて、さらにリリーフ弁8を加えた場合の一実施形態を
示したものである。この例では、リリーフ弁8をピスト
ン3を貫通する位置に設けているが、開閉制御弁6と並
列に設けることもできる。
FIG. 7 shows an embodiment in which a relief valve 8 is further added to the hydraulic damper 1 for vibration damping of the present invention. In this example, the relief valve 8 is provided at a position penetrating the piston 3, but may be provided in parallel with the opening / closing control valve 6.

【0047】リリーフ弁8を設けることにより、一定値
以上の荷重上昇を抑えることができるため、装置の機構
設計および建物の構造設計を容易にすることができる。
The provision of the relief valve 8 can suppress a rise in load above a certain value, thereby facilitating the mechanical design of the apparatus and the structural design of the building.

【0048】図8は、本願発明の制震用油圧ダンパ1を
組み込んだ制震構造物の概要を示したものである。
FIG. 8 shows the outline of a vibration control structure incorporating the hydraulic damper 1 for vibration control of the present invention.

【0049】発明が解決しようとする課題の項で説明し
たように、従来の制震装置を用いた制震システムでは、
図9のように建物に取り付けた速度センサあるいは変位
センサなどのセンサ14により建物応答量を測定し、測
定された応答量を用いて制御コンピュータ15で計算を
行い、装置10の弁開度が制御されるため、外部センサ
14や制御コンピュータ15および外部配線16が必要
となり、コスト面や施工面で問題があった。
As described in the section of the problem to be solved by the invention, in the vibration control system using the conventional vibration control device,
As shown in FIG. 9, the response amount of the building is measured by a sensor 14 such as a speed sensor or a displacement sensor attached to the building, and the control computer 15 calculates using the measured response amount to control the valve opening of the device 10. Therefore, the external sensor 14, the control computer 15, and the external wiring 16 are required, and there is a problem in cost and construction.

【0050】これに対し、本願発明では、図8のように
制御回路7を含め全てを制震用油圧ダンパ1に内蔵ある
いは設置することが可能であり、装置部外部にセンサ、
コンピュータおよび通信用の配線を必要としない簡潔な
制御システムが実現される。また、制御系が制震用油圧
ダンパ1ごとに閉じているため、安全性の高いシステム
が実現される。
On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 8, it is possible to incorporate or install all components including the control circuit 7 in the hydraulic damper 1 for vibration damping.
A simple control system that does not require a computer and communication wiring is realized. Further, since the control system is closed for each of the vibration damping hydraulic dampers 1, a highly safe system is realized.

【0051】[0051]

【発明の効果】制震用油圧ダンパ本体の開閉制御弁の
制御を、装置に設けた圧力センサやストロークセンサ
と、簡単な制御回路の組合せで行うことができ、閉じた
制御系を形成しているため、装置部外部にセンサや制御
コンピュータおよび通信のための配線などを必要としな
い。 左右の油圧室の圧力値や、場合によってさらに装置部
のストローク変位といった装置部自体の情報量を用いる
ため、直接的な制御となり、誤動作のおそれも少なく、
制御則も簡略化され、簡単な制御回路で制御を行うこと
ができる。 装置部のセンサや制御回路も含め、全て内蔵させるこ
とが可能であり、その場合、受動型の制震装置と同様に
単体の取り扱いが可能となる。 個々の装置が制御系を含めて独立しているため、建物
内に設置される複数台の装置の1部に故障が生じても他
の装置に影響を与えるおそれがない。 装置発生力は、減衰抵抗力として与えられるものであ
るため、誤動作、暴走といった心配もない。
The control of the opening / closing control valve of the hydraulic damper body for vibration damping can be performed by a combination of a pressure sensor and a stroke sensor provided in the device and a simple control circuit, and a closed control system is formed. Therefore, there is no need for a sensor, a control computer, and wires for communication outside the device. Since the information value of the device itself such as the pressure values of the left and right hydraulic chambers and, in some cases, the stroke displacement of the device is used, direct control is performed, and the risk of malfunction is reduced,
The control law is also simplified, and control can be performed with a simple control circuit. It is possible to incorporate all of them including the sensor and control circuit of the device section, and in that case, it is possible to handle a single unit like a passive type vibration damping device. Since each device is independent including the control system, even if a failure occurs in one of the plurality of devices installed in the building, there is no possibility that other devices will be affected. Since the device generated force is given as a damping resistance force, there is no fear of malfunction or runaway.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本願発明の制震用油圧ダンパの一実施形態を示
したもので、(a) は設置形態の説明図、(b) はその力学
モデル図、(c) は請求項1に係る制震用油圧ダンパの基
本構造を示す概要図である。
FIG. 1 shows an embodiment of a hydraulic damper for vibration damping of the present invention, in which (a) is an explanatory view of an installation form, (b) is a dynamic model diagram thereof, and (c) is according to claim 1. It is a schematic diagram showing the basic structure of the hydraulic damper for vibration control.

【図2】一定振幅で振動している状態において、履歴面
積が最大になるように制震用油圧ダンパの減衰係数を制
御したときの荷重変形関係を示したもので、(a) は制震
用油圧ダンパの荷重Fと層間変形δの関係を示す図、
(b) は層全体としての復元力Qとδの関係を示す図であ
る。
Fig. 2 shows the relationship between load and deformation when the damping coefficient of the hydraulic damper for vibration control is controlled so that the hysteresis area is maximized in the state of vibration at a constant amplitude. Showing the relationship between the load F of the hydraulic damper for use and the interlayer deformation δ,
(b) is a diagram showing the relationship between the restoring force Q and δ for the entire layer.

【図3】請求項1に係る制震用油圧ダンパを用いた制震
方法の一例に対応するフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart corresponding to an example of a vibration control method using the hydraulic damper for vibration control according to claim 1 ;

【図4】請求項2に係る制震用油圧ダンパの基本構造を
示す概要図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a basic structure of a hydraulic damper for vibration damping according to claim 2 ;

【図5】請求項2に係る制震用油圧ダンパを用いた制震
方法の一例における荷重−変形関係に基づいた判定空間
の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a determination space based on a load-deformation relationship in an example of a vibration control method using a hydraulic damper for vibration control according to claim 2 .

【図6】請求項2に係る制震用油圧ダンパを用いた制震
方法の一例に対応するフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart corresponding to an example of a vibration control method using the hydraulic damper for vibration control according to claim 2 ;

【図7】請求項に係る制震用油圧ダンパの基本構造を
示す概要図である。
FIG. 7 is a schematic view showing a basic structure of a hydraulic damper for vibration damping according to claim 4 ;

【図8】請求項に係る制震構造物の概要を示す説明図
である。
FIG. 8 is an explanatory view showing an outline of a vibration control structure according to claim 6 ;

【図9】比較例としての従来の制震装置を用いた制震構
造物の概要を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an outline of a vibration damping structure using a conventional vibration damping device as a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…制震用油圧ダンパ、2…シリンダ、3…ピストン、
4…油圧室、5…流路、6…開閉制御弁、7…制御回
路、8…リリーフ弁、 10…従来の制震装置、11…柱、12…梁、13…ブ
レース、14…センサ、15…制御コンピュータ、16
…配線
1. Hydraulic damper for vibration control, 2 ... cylinder, 3 ... piston,
4 ... Hydraulic chamber, 5 ... Flow path, 6 ... Open / close control valve, 7 ... Control circuit, 8 ... Relief valve, 10 ... Conventional vibration control device, 11 ... Column, 12 ... Beam, 13 ... Brace, 14 ... Sensor, 15 ... Control computer, 16
…wiring

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリンダと、前記シリンダ内で往復動す
るピストンと、前記ピストンの両側に設けられた油圧室
と、前記両油圧室をつなぐ流路に設けられた開閉制御弁
とを備え、建物の柱梁架構内に設置される制震用油圧ダ
ンパにおいて、前記両油圧室に取り付けた圧力計と、前
記圧力計によって計測された圧力によって前記開閉制御
弁を制御する制御回路とで、外部からの制御指令を必要
としない閉じた制御系を形成しており、前記制御回路
が、振動外力が加わったときに装置に生じる左右の油圧
室の圧力差Δpとピストン面積Aをもとに装置発生力F
を算定する装置発生力算定手段と、前記装置発生力算定
手段によって求められた装置発生力Fと装置が取り付く
耐震要素の剛性K d をもとに層間速度dx/dt を算定する
層間速度算定手段と、前記装置発生力Fと層間速度(dx
/dt)をもとにあらかじめ設定された制御則により前記開
閉制御弁の開度を決定し、前記開閉制御弁に弁開度指令
を送る開度決定手段とを備えたものであることを特徴と
する制震用油圧ダンパ。
A building comprising: a cylinder; a piston reciprocating in the cylinder; a hydraulic chamber provided on both sides of the piston; and an on-off control valve provided in a flow path connecting the two hydraulic chambers. In a hydraulic damper for vibration control installed in a column-beam frame of the above, a pressure gauge attached to the both hydraulic chambers, and a control circuit for controlling the open / close control valve by the pressure measured by the pressure gauge, from the outside forms a closed control system which does not require a control command, the control circuit
The left and right hydraulic pressure generated in the device when external vibration force is applied
Based on the pressure difference Δp of the chamber and the piston area A, the force generated by the device F
Device power calculation means for calculating
Device generated force F obtained by means and device attached
Calculate the interlayer speed dx / dt based on the rigidity Kd of the seismic element
Interlayer speed calculation means, the device generated force F and the interlayer speed (dx
/ dt) based on a preset control law.
The opening degree of the closing control valve is determined, and a valve opening degree command is issued to the opening / closing control valve.
And an opening determination means for sending
Vibration Control hydraulic damper for.
【請求項2】 シリンダと、前記シリンダ内で往復動す
るピストンと、前記ピストンの両側に設けられた油圧室
と、前記両油圧室をつなぐ流路に設けられた開閉制御弁
とを備え、建物の柱梁架構内に設置される制震用油圧ダ
ンパにおいて、前記両油圧室に取り付けた圧力計と、前
記シリンダとピストンとの相対変位を測定する変位計
と、前記圧力計によって計測された圧力および前記変位
計によって計測された変位によって前記開閉制御弁を制
御する制御回路とで、外部からの制御指令を必要としな
い閉じた制御系を形成しており、前記制御回路が、振動
外力が加わったときに装置に生じる左右の油圧室の圧力
差Δpとピストン面積Aをもとに装置発生力Fを算定す
る装置発生力算定手段と、前記装置発生力算定手段によ
って求められた装置発生力Fと装置が取り付く耐震要素
の剛性K d と前記シリンダとピストンの相対変位Δdを
もとに層間変位xおよび層間速度dx/dt を算定する層間
変位算定手段および層間速度算定手段と、前記装置発生
力Fと層間変位xおよび層間速度(dx/dt)をもとにあら
かじめ設定された制御則により前記開閉制御弁の開度を
決定し、前記開閉制御弁に弁開度指令を送る開度決定手
段とを備えたものであることを特徴とする制震用油圧ダ
ンパ。
2. A building comprising a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, hydraulic chambers provided on both sides of the piston, and an on-off control valve provided in a flow path connecting the two hydraulic chambers. In a hydraulic damper for vibration control installed in a column-beam frame, a pressure gauge attached to each of the hydraulic chambers, a displacement gauge for measuring a relative displacement between the cylinder and the piston, and a pressure measured by the pressure gauge and wherein the displacement measured by the displacement gauge with a control circuit for controlling the on-off control valve, forms a closed control system which does not require a control command from the outside, the control circuit, the vibrating
The pressure in the left and right hydraulic chambers generated in the device when an external force is applied
Calculate device generated force F based on difference Δp and piston area A
Device generating force calculating means, and the device generating force calculating means
Generated force F and the seismic element to which the device is attached
Stiffness Kd and the relative displacement Δd between the cylinder and piston
Based on the interlayer displacement x and the interlayer speed dx / dt
Displacement calculating means and interlayer speed calculating means, and generation of the device
Based on force F, interlayer displacement x and interlayer speed (dx / dt)
The opening degree of the opening / closing control valve is controlled according to a preset control law.
To determine the opening degree and send a valve opening degree command to the opening / closing control valve.
A hydraulic damper for seismic control characterized by having a step .
【請求項3】 前記制御回路が油圧ダンパと一体的に設
けられている請求項1または2記載の制震用油圧ダン
パ。
Wherein the control circuit is a hydraulic damper and a vibration control hydraulic damper according to claim 1 or 2, wherein are integrally provided.
【請求項4】 リリーフ弁が内蔵されている請求項1、
2または3記載の制震用油圧ダンパ。
4. The method according to claim 1, further comprising a built-in relief valve.
2. The hydraulic damper for vibration control according to 2 or 3 .
【請求項5】 バッテリーを搭載し、制御に必要な電力
の外部からの供給を不要とした請求項1、2、3または
記載の制震用油圧ダンパ。
5. A method according to claim 1 and 2 equipped with a battery, was not necessary to supply from a power outside the necessary control, 3 or
4. The hydraulic damper for vibration control according to 4 .
【請求項6】 柱梁架構内に耐震要素を介して請求項
1、2、3、4または5記載の制震用油圧ダンパを組み
込んだことを特徴とする制震構造物。
6. A vibration control structure characterized by incorporating the hydraulic damper for vibration control according to claim 1, 2, 3, 4, or 5 in a beam-column frame via a seismic element.
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