JP3487712B2 - Active vibration control structure - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は高層構造物における
低層の水平剛性を低下させて低層を柔構造とし、該低層
にアクチュエータを設け、上部各層に可変減衰装置を設
け、地震による加速度入力と水平変形を上層に伝達する
ことを抑制した能動型制震構造物に関する。 【０００２】 【従来技術及び発明の解決しようとする課題】従来は、
高層構造物の柱、梁架構内にブレースや耐震壁等の耐震
要素を組み込み、該ブレースまたは耐震壁と、柱、梁架
構本体との連結を例えば可変減衰装置等を介して連結
し、該可変減衰装置の減衰係数を変化させ、該可変減衰
装置の稼働抵抗によって、構造物と地震入力の共振を避
け、減衰機能を発揮させる方法が行われていた（例えば
特公平２−２４８５８１等）。これに対して本発明で
は、高層構造物において、低層（例えば第１層）の水平
剛性を上部各層より低下させ、低層を柔構造として該低
層を能動的に制震することにより、上層への加速度と層
間変形の伝達を抑制し、地震力を緩和させ、安全性と居
住性を確保し得る構造物を提供することを課題とする。 【０００３】 【課題を解決するための手段】高層構造物における第１
層等の低層の水平剛性を上部各層より低下させ、該低層
にアクチュエータを配置する。アクチュエータには低層
の直上層の床の振動量を帰還させ、アクチュエータを駆
動させる。また上部各層にはそれぞれ可変減衰装置を設
置する。このようにすることにより地震時に上層に伝達
される加速度を抑制し、上層の層間変形を低減させる。 【０００４】次に９階建鉄骨造の構造物に、エルセント
ロ100Galの地震が作用した場合の解析例を示す。 【０００５】表１は各層に伝達される加速度を比較した
ものである。 【０００６】 【表１】 【０００７】（通常）は、通常のラーメン構造の場合
で、入力加速度が各層とも極度に大きいことを示してい
る。 【０００８】（１層柔）は、第１層の水平剛性を低下さ
せ、第１層を柔構造にした場合である。 【０００９】（１層柔Ａｃｔ）は、第１層の水平剛性を
低下させ、第１層を柔構造にし、さらに第１層にアクチ
ュエータを設置し、上部各層に可変減衰装置を設置した
場合である。 【００１０】表２は各層に伝達される層間変形を比較し
たものである。 【００１１】 【表２】【００１２】（通常）は、通常のラーメン構造の場合
で、の各層の層間変形を示している。 【００１３】（１層柔）は、第１層の水平剛性を低下さ
せ、第１層を柔構造にした場合で、第１層の変形は大き
い。 【００１４】（１層柔Ａｃｔ）は、第１層の水平剛性を
低下させ、第１層を柔構造にし、さらに第１層にアクチ
ュエータを設置し、上部各層に可変減衰装置を設置した
場合である。 【００１５】図２は、前記表１の各層の入力加速度をグ
ラフにして比較した図である。 【００１６】図３は、前記表２に対応する各層の水平変
形をグラフにして比較した図である。これらから明らか
なように本発明のように第１層の水平剛性を低下させ、
第１層を柔構造にし、第１層にアクチュエータを設置し
た場合は第１層は勿論上部各層とも入力加速度は小さ
く、また水平変形も少なく好特性を示している。これに
対して、第１層を柔構造にしただけのものは、図３から
明らかなように、第１層で極度に水平変形が大きく、安
定した居住性は得られない。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下図面に従って本発明の実施の
形態を説明する。 【００１８】図１は本発明の実施の形態を示す図であ
る。 【００１９】高層構造物１の第１層のブレースの頭部に
アクチュエータ２を設置し、第２層以上には、耐震要素
としてのブレース頭部に可変減衰装置３を設けた例であ
る。アクチュエータの駆動信号には、第２層床の状態量
のみを帰還させる最適制御法が採用し得る。第１層の水
平剛性を低下させ、第１層を柔構造とする手段として
は、第１層の柱を鉛直力を支持し得る範囲で曲げ剛性を
低下させる。例えばボックス柱であれば、中実断面とし
て鉛直支持力を低下させないで、曲げ剛性を低下させる
ことができる。ただし座屈の危険性を回避するため支持
装置を設置する。 【００２０】なお第１層の制震装置には可変減衰装置を
用いることもできる。 【００２１】 【発明の効果】高層構造物の下層（例えば第１層）の水
平剛性を上部各層より低下させ、下層を柔構造とし、該
層に制震装置（アクチュエータ等）を設置して制御を能
動的に行うことで、地震時に第２層の加速度を低減し、
上層部への加速度と層間変位の伝達を低減できる。 【００２２】また制御力を作用させる層を柔構造とした
ことで、制御に要するエネルギを小さく押さえることが
でき、かつエネルギを必要とする制震装置を１層だけに
制約することでエネルギの供給や、設置スペースの確保
を容易にすることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention reduces the horizontal rigidity of a low layer in a high-rise structure to make the low layer a flexible structure, an actuator is provided in the low layer, and a variable damping is provided in each upper layer. The present invention relates to an active vibration control structure that is equipped with a device and suppresses transmission of acceleration input and horizontal deformation due to an earthquake to the upper layers. 2. Description of the Related Art Conventionally,
Incorporate seismic elements such as braces and earthquake-resistant walls in columns and beam frames of high-rise structures, and connect the braces or earthquake-resistant walls to the columns and beam frame bodies via, for example, a variable damping device, etc. There has been a method in which the damping coefficient of the damping device is changed, and the operating resistance of the variable damping device prevents resonance between the structure and the seismic input and exerts a damping function (for example, Japanese Patent Publication No. 2-248581). On the other hand, in the present invention, in the high-rise structure, the horizontal rigidity of the low-rise building (for example, the first floor) is made lower than that of each upper-running building, and the low-rise building is made to be a flexible structure, and the low-rise building is actively damped. It is an object of the present invention to provide a structure capable of suppressing transmission of acceleration and interlayer deformation, reducing seismic force, and ensuring safety and livability. [0003] The first in a high-rise structure.
The horizontal rigidity of a lower layer such as a layer is made lower than that of each upper layer, and the actuator is arranged on the lower layer. The amount of vibration of the floor immediately above the lower layer is fed back to the actuator, and the actuator is driven. Also, a variable attenuation device is installed on each upper layer. By doing so, the acceleration transmitted to the upper layer during an earthquake is suppressed, and the interlayer deformation of the upper layer is reduced. [0004] Next, an analysis example in the case where an earthquake of El Centro 100 Gal acts on a 9-story steel structure is shown. [0005] Table 1 compares the accelerations transmitted to each layer. [Table 1] (Normal) indicates that the input acceleration is extremely large in each layer in the case of a normal ramen structure. [0008] (1 layer soft) is a case where the horizontal rigidity of the first layer is reduced and the first layer is made flexible. (One-layer flexible Act) is a case where the horizontal rigidity of the first layer is reduced, the first layer is made flexible, an actuator is installed on the first layer, and a variable damping device is installed on each upper layer. is there. [0010] Table 2 compares the interlayer deformation transmitted to each layer. [Table 2] (Normal) indicates the interlayer deformation of each layer in the case of a normal ramen structure. (1 layer soft) means that the horizontal rigidity of the first layer is reduced and the first layer has a flexible structure, and the deformation of the first layer is large. (One-layer flexible Act) is a case where the horizontal rigidity of the first layer is reduced, the first layer is made flexible, an actuator is installed on the first layer, and a variable damping device is installed on each upper layer. is there. FIG. 2 is a graph comparing the input acceleration of each layer in Table 1 with a graph. FIG. 3 is a graph comparing the horizontal deformation of each layer corresponding to Table 2 above. As is clear from these, the horizontal rigidity of the first layer is reduced as in the present invention,
When the first layer has a flexible structure and an actuator is provided on the first layer, not only the first layer but also each of the upper layers has a small input acceleration and little horizontal deformation, showing favorable characteristics. On the other hand, in the case where the first layer has only a flexible structure, as shown in FIG. 3, the first layer has extremely large horizontal deformation, and stable habitability cannot be obtained. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. In this example, the actuator 2 is installed on the head of the brace of the first layer of the high-rise structure 1, and the variable damping device 3 is provided on the head of the brace as an earthquake-resistant element on the second and higher layers. An optimal control method for feeding back only the state quantity of the second floor can be adopted as the drive signal of the actuator. As means for reducing the horizontal rigidity of the first layer and making the first layer a flexible structure, the bending rigidity of the column of the first layer is reduced as long as the column can support the vertical force. For example, in the case of a box column, the bending rigidity can be reduced without lowering the vertical supporting force as a solid cross section. However, support devices will be installed to avoid the risk of buckling. It is to be noted that a variable damping device can be used for the vibration damping device of the first layer. According to the present invention, the horizontal rigidity of the lower layer (for example, the first layer) of the high-rise structure is made lower than that of each upper layer, and the lower layer is made to have a flexible structure. Actively reduce the acceleration of the second layer during an earthquake,
Transmission of acceleration and interlayer displacement to the upper layer can be reduced. Further, since the layer on which the control force is applied has a flexible structure, the energy required for control can be suppressed to a small level, and energy is supplied by restricting the energy-reducing vibration control device to only one layer. Also, it is possible to easily secure the installation space.

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態を示す図である。 【図２】表１の各層の入力加速度をグラフにして比較し
た図である。 【図３】表２に対応する各層の層間変形をグラフにして
比較した図である。 【符号の説明】 １……高層構造物、２……アクチュエータ、３……可変
減衰装置BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a graph comparing the input acceleration of each layer in Table 1 with a graph. FIG. 3 is a diagram in which the interlayer deformation of each layer corresponding to Table 2 is compared in a graph. [Description of Signs] 1 ... High-rise structure, 2 ... Actuator, 3 ... Variable damping device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−277273（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−28470（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−209569（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−336858（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−17976（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−85477（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−274947（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−272371（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−218679（ＪＰ，Ａ)   ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page       (56) References JP-A-4-277273 (JP, A)                 JP-A-3-28470 (JP, A)                 JP-A-2-209569 (JP, A)                 JP-A-6-336858 (JP, A)                 JP-A 64-17976 (JP, A)                 JP-A-2-85477 (JP, A)                 JP-A-2-274947 (JP, A)                 JP-A-4-272371 (JP, A)                 JP-A-8-218679 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 高層構造物における低層の水平剛性を上
部各層より低下させて低層を柔構造とし、該低層に制震
装置を設け、該制震装置に前記低層の直上層の振動量を
帰還させ、上部各層にそれぞれ他の制震装置を配置して
なり、前記低層の制震装置にアクチュエータを、上部各
層の制震装置に可変減衰装置を用いたことを特徴とする
能動型制震構造。(57) [Claims] 1. A top horizontal stiffness of the low rise in high-rise structures
Lowering the lower layer to a flexible structure by lowering each layer, providing a vibration damping device in the low layer, returning the vibration amount of the layer immediately above the low layer to the vibration damping device, and disposing another vibration damping device in each upper layer. Ri Na <br/> Te, the actuator vibration control device of the low rise, upper respective
An active vibration control structure characterized by using a variable damping device for a layered vibration control device .