JPH03247872A - Vibration isolator for structure - Google Patents
Vibration isolator for structureInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は、構造物に外力が作用した際に生ずる構造物
の振動を抑制する構造物の振動抑制装置に係り、特に、
広範囲の振動に対して長期間に亙って有効な振動抑制効
果を発揮し得る構造物の振動抑制装置に関するものであ
る。Detailed Description of the Invention "Field of Industrial Application" The present invention relates to a vibration suppression device for a structure that suppresses vibrations of a structure that occur when an external force is applied to the structure, and in particular,
The present invention relates to a vibration suppressing device for structures that can exhibit effective vibration suppressing effects over a wide range of vibrations over a long period of time.
「従来の技術」
近年、地震や強風等の外力が作用した際に生ずる構造物
の振動を積極的に抑制しようとする試みが為されている
。このような目的を達成するために、現状において提案
されている振動抑制装置は、一般に能動的方式(アクテ
ィブ)によるものと受動的方式(パッシブ)によるもの
とに分類できる。"Prior Art" In recent years, attempts have been made to actively suppress the vibrations of structures that occur when external forces such as earthquakes and strong winds act. To achieve this purpose, vibration suppression devices currently proposed can generally be classified into those using an active method and those using a passive method.
能動的方式は、構造物に作用する外力を検出して、この
外力による構造物の振動を打ち消すような振動を能動的
に構造物に与えるようなものである。従って、■美大な
エネルギーを必要とすること、■装置が大がかりなもの
となり広大な床スペースを必要とすること、■非常に高
価な機械設備になること、■安全性に不安があること、
などの問題点があり、実用化にはなお時間を要するもの
と思われる。The active method detects an external force acting on a structure and actively applies vibration to the structure to cancel out the vibration of the structure due to this external force. Therefore, ■ it requires a huge amount of energy, ■ the equipment is large-scale and requires a vast amount of floor space, ■ it becomes very expensive mechanical equipment, and ■ there are concerns about safety.
There are other problems, and it will take more time to put it into practical use.
一方、受動的方式は、構造物に外力が作用して振動した
際に、この振動を利用して構造物にその振動を打ち消す
ような振動を受動的に構造物に与えるようなものである
。この受動的方式は、その一部がすでに実用化され、風
及び中小地震を対象として構造物の振動抑制効果が実証
されている。On the other hand, in the passive method, when an external force acts on a structure and causes it to vibrate, this vibration is used to passively impart vibrations to the structure that cancel out the vibration. Part of this passive method has already been put into practical use, and its effectiveness in suppressing vibrations in structures has been demonstrated for wind and small to medium earthquakes.
受動的方式は、■外部からのエネルギーを殆ど必要とし
ないこと、■狭い床スペース上においても設置可能であ
ること、■装置の価格が比較的安いこと、■安全対策が
比較的容易であること、など前記能動的方式に比べて、
現状では幾多の利点を持っている。このため、今後の趨
勢は受動的方式が主流となり、この受動的方式を基本と
して広範囲な外力に対応しうる最適制御化(セミアクテ
ィブ化)が進められるものと見られる。Passive methods: ■ Require almost no external energy; ■ Can be installed even on narrow floor spaces; ■ The cost of the equipment is relatively low; ■ Safety measures are relatively easy. , etc. Compared to the active method,
Currently, it has many advantages. For this reason, the future trend is likely to be toward passive methods, and based on this passive method, optimal control (semi-activation) that can respond to a wide range of external forces will be promoted.
受動的方式の代表的な例としての受動的慣性質量方式(
T u n e d M a s s D a m p
e r )は、構造物の所定位置(通常は上部)に取
り付けられた振り子の錘の振動を、構造物の振動に共振
させることによって両者間に90” の位相差を生ぜし
め、振り子の慣性効果によって構造物の振動を抑制する
原理に基づいている。Passive inertial mass method as a typical example of passive method (
T une d M a s s D a m p
e r ) is a system in which the vibration of a pendulum weight attached to a predetermined position (usually at the top) of a structure is caused to resonate with the vibration of the structure, creating a phase difference of 90" between the two, and the inertia of the pendulum is It is based on the principle of suppressing the vibration of structures by the effect.
第6図は、前記受動的慣性質量方式に基づく振動抑制装
置を設置する前と後とにおける、構造物の振幅特性を示
す図である。振動抑制装置を設置する前においては、構
造物が外力に共振した時(第6図の横軸の値が1の地点
) 同図の破線に示すようにその振幅は非常に大きくな
る。一方、振動抑制装置を設置すると、同図の実線に示
すように共振時の振幅は大幅に減少する。FIG. 6 is a diagram showing the amplitude characteristics of the structure before and after installing the vibration suppression device based on the passive inertial mass method. Before installing the vibration suppression device, when the structure resonates with an external force (the point where the value of the horizontal axis in FIG. 6 is 1), the amplitude becomes extremely large, as shown by the broken line in the same figure. On the other hand, when a vibration suppression device is installed, the amplitude during resonance is significantly reduced, as shown by the solid line in the figure.
[発明が解決しようとする課題」
ところで、前記従来の受動的慣性質量方式に基づく振動
抑制装置では、その振動抑制効果を最大限に発揮するた
めには、前記振り子の固有周期を常時構造物の振動周期
に一致させた状態を維持しなければならない。この構造
物の振動周期は、風による振動や地震動後期においては
構造物の固有周期に一致する。しかしながら、実際には
、振り子の固有周期を構造物の固有周期に完全に一致さ
せることは極めて困難であり、特に、構造物の固有周期
自体が重量や剛性の経年変化によって変動する性質のも
のである以上、振り子の固有周期を一致させることは尚
更困難である。[Problem to be Solved by the Invention] By the way, in the conventional vibration suppressing device based on the passive inertial mass method, in order to maximize the vibration suppressing effect, the natural period of the pendulum must be constantly adjusted to match the structure's natural period. It must be kept consistent with the vibration period. The vibration period of this structure corresponds to the natural period of the structure in the later stages of wind vibration and seismic motion. However, in reality, it is extremely difficult to perfectly match the natural period of a pendulum to the natural period of a structure, especially when the natural period of a structure itself fluctuates due to changes in weight and rigidity over time. Beyond this point, it is even more difficult to match the natural periods of the pendulums.
この発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、振動
抑制装置の振動部の固有周期を常時構造物の現実の振動
周期に一致させることで、広範囲の振動に対して長期間
に亙って有効な振動抑制効果を発揮し得る、構造物の振
動抑制装置を提供することを目的としている。This invention was made in view of the above circumstances, and by constantly matching the natural period of the vibrating part of the vibration suppressing device to the actual vibration period of the structure, it is possible to withstand a wide range of vibrations over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a vibration suppressing device for a structure that can exhibit an effective vibration suppressing effect.
「課題を解決するための手段」
そこでこの発明は、構造物の所定の位置に配設され、慣
性質量体と該慣性質量体を前記構造物の振動周期と同一
の振動周期で振動自在に支持する支持手段とからなる振
動抑制装置において、前記支持手段に、バネ定数が固定
された第1のバネ部と、バネ定数が可変に構成された第
2のバネ部とを設け、これら第1及び第2のバネ部を互
いに同一方向に振動自在となるように配設し、さらに前
記支持手段に、前記構造物の現実の振動周期と前記慣性
質量体の現実の振動周期とをそれぞれ測定して、これら
を一致させるように前記第2のバネ部のバネ定数を制御
する制御手段を設けたような構造物の振動抑制装置を構
成することで、前記課題を解決せんとしている。``Means for Solving the Problems'' Therefore, the present invention provides an inertial mass body that is disposed at a predetermined position of a structure and supports the inertial mass body so as to vibrate freely at the same vibration period as that of the structure. In the vibration suppressing device, the support means is provided with a first spring portion having a fixed spring constant and a second spring portion having a variable spring constant, and the first and second spring portions are configured to have a variable spring constant. The second spring parts are arranged so as to be able to vibrate in the same direction, and further, the actual vibration period of the structure and the actual vibration period of the inertial mass body are measured on the support means, respectively. The above problem is attempted to be solved by configuring a vibration suppressing device for a structure that is provided with a control means for controlling the spring constant of the second spring portion so as to match these values.
ここで、前記支持手段は前記慣性質量体を2方向に沿っ
て振動自在に支持することが好ましく、また、前記制御
手段は前記慣性質量体の振幅が許容範囲以上となった段
階で前記第2のバネ部のバネ定数を増加させることが好
ましい。さらに、前記第2のバネ部は空気バネであるこ
とが好ましい。Here, it is preferable that the support means supports the inertial mass body so as to vibrate freely along two directions, and the control means controls the second It is preferable to increase the spring constant of the spring portion. Furthermore, it is preferable that the second spring portion is an air spring.
「作用」
この発明の概略構成を示す第4図を参照して、この発明
の作用について説明する。"Operation" The operation of the present invention will be explained with reference to FIG. 4 showing the schematic configuration of the present invention.
第4図に示すように、質量Mの慣性質量体lは、構造物
2上に水平方向に移動自在に配置されていると共に、水
平方向に延在する第1のバネ部3によりこれら慣性質量
体1及び構造物2が連結されている。この第1のバネ部
3のバネ定数はK。で固定されている。また、この慣性
質量体lは、前記第1のバネ部3と同一方向に振動する
第2のバネ部4により、前記構造物2に更に連結されて
いる。この第2のバネ部4のバネ定数は可変値にとされ
ている。このような系(振り子)の振動周期Tは次式で
与えられる。As shown in FIG. 4, an inertial mass l having a mass M is disposed on the structure 2 so as to be movable in the horizontal direction, and a first spring portion 3 extending in the horizontal direction A body 1 and a structure 2 are connected. The spring constant of this first spring portion 3 is K. is fixed. Moreover, this inertial mass body 1 is further connected to the structure 2 by a second spring part 4 that vibrates in the same direction as the first spring part 3. The spring constant of this second spring portion 4 is set to a variable value. The vibration period T of such a system (pendulum) is given by the following equation.
一方、センサー(振動計)により、慣性質量体lの水平
方向の変位Xと構造物2の水平方向の変位yを測定し、
両者の周期を計測する。これら変位x、y及びその周期
の結果が例えば第5図に示すようなものであったと仮定
する。そして、第5図の実線に示すように、慣性質量体
1の周期が構造物2の周期より長ければ、第2のバネ部
4のバネ定数Kを大きくすることで、構造物2の周期に
一致するように慣性質量体1の周期を短縮する。On the other hand, a sensor (vibration meter) measures the horizontal displacement X of the inertial mass l and the horizontal displacement y of the structure 2,
Measure the period of both. Assume that the results of these displacements x, y and their periods are as shown in FIG. 5, for example. If the period of the inertial mass body 1 is longer than the period of the structure 2, as shown by the solid line in FIG. The period of the inertial mass body 1 is shortened to match.
反対に、第5図の破線に示すように、慣性質量体1の周
期が構造物2の周期より短ければ、第2のバネ部4のバ
ネ定数Kを小さくくすることで、構造物2の周期に一致
するように慣性質量体1の周期を延長する。このように
して、第2のバネ部4のバネ定数Kを適宜変更すること
で、絶えず最適な振動抑制効果を得ることができる。On the other hand, if the period of the inertial mass body 1 is shorter than the period of the structure 2, as shown by the broken line in FIG. The period of the inertial mass body 1 is extended to match the period. In this way, by appropriately changing the spring constant K of the second spring portion 4, it is possible to constantly obtain an optimum vibration suppressing effect.
「実施例」
以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。"Embodiments" Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図ないし第2図は、この発明の第1実施例である構
造物の振動抑制装置を示す図である。図において、符号
10全体で示されるものは、この発明の第1実施例であ
る構造物の振動抑制装置(以下、単に「振動抑制装置」
と称する)であり、この振動抑制装置10は、建築物(
構造物)11の屋上付近の床面F上に設けられている。1 and 2 are diagrams showing a vibration suppressing device for a structure, which is a first embodiment of the present invention. In the figure, what is indicated by the entire reference numeral 10 is a vibration suppressing device for a structure (hereinafter simply referred to as a "vibration suppressing device") which is a first embodiment of the present invention.
), and this vibration suppression device 10 is installed in buildings (
It is provided on the floor F near the roof of structure) 11.
この振動抑制装置10は、支持部12により下方から支
持された質量体13と、前記床面F上に立設され、この
質量体13を挾んで設けられた一対の反力壁14.14
と、これら反力壁14.14と前記質量体13との間に
それぞれ介挿され、略水平方向に延在する一対の空気バ
ネ(第2のバネ部)15.15とから概略構成されてい
る。This vibration suppressing device 10 includes a mass body 13 supported from below by a support portion 12, and a pair of reaction walls 14, 14 that are erected on the floor surface F and sandwich this mass body 13.
and a pair of air springs (second spring portions) 15.15 that are respectively inserted between the reaction walls 14.14 and the mass body 13 and extend in a substantially horizontal direction. There is.
前記支持部12は、前記床面F上に設けられた取付板1
6と、この取付板16上に設けられた水平変形部(第1
のバネ部)17とから構成されている。この水平変形部
17は、前記取付板16の四隅に配置された積層ゴムま
たは防振ゴム18.18、・・・が平面視矩形板状のス
タビライザー19.19、・・・を挾んで多層に積層さ
れて構成されている。この積層ゴム18は、例えば鋼板
とシート状のゴムとが多層に積層され、その上下に取付
板が設けられたような構成であり、水平方向の荷重に対
する変位が許容され、かつ、垂直方向の荷重に対する変
位が拘束されるものである。これにより、質量体13は
水平面上の任意の方向に振動自在とされている。なお、
この積層ゴム18は、ゴムの個体(鋼板との積層を成さ
ない)だけによる防振ゴムによって代替されることがあ
る。The support part 12 is a mounting plate 1 provided on the floor surface F.
6, and a horizontally deformed portion (first
(spring portion) 17. This horizontally deformed portion 17 is formed into a multilayered structure in which laminated rubber or anti-vibration rubber 18, 18, . . . placed at the four corners of the mounting plate 16 sandwich stabilizers 19, 19, . It is composed of layers. This laminated rubber 18 has a structure in which, for example, steel plates and sheet-like rubber are laminated in multiple layers, and mounting plates are provided above and below the laminated rubber, so that displacement in the horizontal direction is allowed, and displacement in the vertical direction is allowed. Displacement with respect to load is restricted. This allows the mass body 13 to vibrate freely in any direction on the horizontal plane. In addition,
The laminated rubber 18 may be replaced by a vibration-proof rubber made only of solid rubber (not laminated with a steel plate).
また、前記質量体13は、例えば鋼板、鉛、コンクリー
ト等から構成され、質量体13全体としての重量が、通
常、建築物11の総重量の1/150’〜1/600の
範囲となるように、その材質、規模等が設定されている
。すなわち、あまり軽すぎては建築物11の振動を有効
に抑制できず、方、あまり重くすることは建築構造上限
界がある。The mass body 13 is made of, for example, steel plate, lead, concrete, etc., and the weight of the mass body 13 as a whole is usually in the range of 1/150' to 1/600 of the total weight of the building 11. The material, size, etc. are set. That is, if it is too light, vibrations of the building 11 cannot be effectively suppressed, and on the other hand, if it is too heavy, there is a limit in terms of the building structure.
一方、前記空気バネ15は、いわゆるベローズ(蛇腹)
式の空気バネであり、筒状のゴム製ベローズ20の左右
両端に一対の取付板21.21が配置されて構成され、
ベローズ20の外周にはその径方向の膨張を拘束するリ
ング22.22、・・・が外嵌されている。これにより
、空気バネ15は、その取付板21,21間の伸縮が自
在とされ、前記反力壁14.14を結ぶ水平方向に振動
自在とされている。すなわち、これら空気バネ15.1
5の振動方向は、前記水平変位部17の振動方向のいず
れか一方向に一致されている。On the other hand, the air spring 15 is a so-called bellows.
It is an air spring of the type, and is composed of a pair of mounting plates 21 and 21 arranged at both left and right ends of a cylindrical rubber bellows 20,
Rings 22, 22, . . . are fitted around the outer periphery of the bellows 20 to restrain expansion in the radial direction. As a result, the air spring 15 can freely expand and contract between its mounting plates 21 and 21, and can freely vibrate in the horizontal direction connecting the reaction walls 14 and 14. That is, these air springs 15.1
The vibration direction of the horizontal displacement portion 17 coincides with one of the vibration directions of the horizontal displacement portion 17.
また、前記空気バネ15の内部は、第1図ないし第2図
に示すように、通気管23を介して補助タンク24に連
通され、この補助タンク24には導入管25を介して加
圧ボンベ26が接続されている。この補助タンク24は
、後述する振動抑制装置10の周期調整のために空気バ
ネ15の内容積を調整する機能を有し、加圧ボンベ25
はこの補助タンク24を通して空気バネ15内に加圧空
気を送出する機能を有している。この加圧空気の送出は
、前記導入管25途中に設けられた電磁バルブ27で制
御される。また、この電磁バルブ27にはその一端が外
気に開放された開放管28が連結されている。The inside of the air spring 15 is communicated with an auxiliary tank 24 via a ventilation pipe 23, as shown in FIGS. 1 and 2, and a pressurized cylinder is connected to this auxiliary tank 24 via an introduction pipe 25. 26 are connected. This auxiliary tank 24 has a function of adjusting the internal volume of the air spring 15 in order to adjust the period of the vibration suppressor 10, which will be described later.
has the function of sending pressurized air into the air spring 15 through this auxiliary tank 24. The delivery of this pressurized air is controlled by a solenoid valve 27 provided midway through the introduction pipe 25. Further, an open pipe 28 whose one end is open to the outside air is connected to the electromagnetic valve 27.
この時、空気バネ15のバネ定数には、近似的に次式(
2)で与えられる。At this time, the spring constant of the air spring 15 is approximately expressed by the following formula (
2) is given by
K弁γ Ao′ V、十V。K valve γ Ao' V, ten V.
ここに、Vsは空気バネ15の内容積、Vtは補助タン
ク24の内容積、poは空気バネ15の内圧、八〇は空
気バネ15の有効受圧面積、アはポリトロピック指数で
、振動変化のときには1. 4程度の値を取る。開式か
ら解るように、空気バネ15のバネ定数には内圧p0に
比例し、内容積V、+V、に反比例する。従って、空気
バネ15のバネ定数は、その内圧p。を制御することで
容易に変更することができ、これは、加圧ボンベ26が
ら空気バネ15内へのの加圧空気の導入及び空気バネ1
5からの加圧空気の排出により容易に実現できる。Here, Vs is the internal volume of the air spring 15, Vt is the internal volume of the auxiliary tank 24, po is the internal pressure of the air spring 15, 80 is the effective pressure receiving area of the air spring 15, and a is the polytropic index, which represents the change in vibration. Sometimes 1. Takes a value of about 4. As can be seen from the opening equation, the spring constant of the air spring 15 is proportional to the internal pressure p0 and inversely proportional to the internal volume V, +V. Therefore, the spring constant of the air spring 15 is its internal pressure p. This can be easily changed by controlling the pressure cylinder 26 into the air spring 15 and the air spring 1.
This can be easily achieved by discharging pressurized air from 5.
以上のことから、前記質量体13は、そのバネ定数が固
定された水平変位部17及びバネ定数が可変な空気バネ
15により水平方向に振動自在に支持されている。From the above, the mass body 13 is supported so as to be able to vibrate in the horizontal direction by the horizontal displacement portion 17 whose spring constant is fixed and the air spring 15 whose spring constant is variable.
さらに、第2図に示すように、この実施例の振動抑制装
置10には、前記質量体13及び建築物11の水平方向
の変位を検出するセンサー(振動計)29.30が設け
られていると共に、これらセンサー29.30により検
出された変位から質量体13及び建築物11の周期を計
算する計算手段31.32が設けられている。そして、
これら計算手段31.32により計算された周期の差分
を計算する差分計算手段33に基づいて、前記電磁バル
ブ27の開閉動作が制御される。Furthermore, as shown in FIG. 2, the vibration suppression device 10 of this embodiment is provided with sensors (vibration meters) 29 and 30 for detecting horizontal displacement of the mass body 13 and the building 11. In addition, calculation means 31.32 are provided for calculating the periods of the mass body 13 and the building 11 from the displacements detected by these sensors 29.30. and,
The opening/closing operation of the electromagnetic valve 27 is controlled based on the difference calculation means 33 which calculates the difference between the periods calculated by the calculation means 31 and 32.
次に、第1図ないし第2図を参照して、この発明の第1
実施例である振動抑制装置10の作用について説明する
。Next, referring to FIGS. 1 and 2, the first embodiment of the present invention will be described.
The operation of the vibration suppressing device 10 according to the embodiment will be explained.
振動抑制装置lOが屋上付近に設置された建築物に強風
や地震等の外力が作用した段階で、空気バネ15内に加
圧空気を導入し、前記(1)式及び(2)式に基づいて
、質量体13の振動周期を建築物11の一次の固有周期
と一致させる。勿論、日常的に空気バネ15内に加圧空
気を導入して、質量体13の振動周期を建築物11の一
次の固有周期と一致させておいてもよい。When an external force such as a strong wind or an earthquake acts on a building where the vibration suppression device IO is installed near the rooftop, pressurized air is introduced into the air spring 15, and the vibration suppression device IO introduces pressurized air into the air spring 15 based on equations (1) and (2) above. Thus, the vibration period of the mass body 13 is made to match the first-order natural period of the building 11. Of course, pressurized air may be introduced into the air spring 15 on a daily basis to make the vibration period of the mass body 13 match the first-order natural period of the building 11.
この状態で前記外力の作用により建築物11が水平に振
動し始めると、質量体13はこの建築物11と90“位
相遅れで振動を開始する。従って、建築物11と質量体
13の水平移動方向が90゜位相遅れとなることで、建
築物11の振動が質量体13の振動で打ち消され、建築
物11の振動抑制が行われる。In this state, when the building 11 starts to vibrate horizontally due to the action of the external force, the mass body 13 starts to vibrate with a phase lag of 90" with this building 11. Therefore, the horizontal movement of the building 11 and the mass body 13 Since the directions are delayed by 90 degrees, the vibration of the building 11 is canceled out by the vibration of the mass body 13, and the vibration of the building 11 is suppressed.
この際、センサー29.30は質量体13及び建築物1
1の変位を検出し、これら変位に基づいて計算手段31
.32は周期を計算する。差分計算手段33は、計算さ
れた質量体13及び建築物11の周期の差分を計算し、
質量体13の周期が短ければ、電磁バルブ27が作動し
て、空気バネ15内の加圧空気を開放管28を介して外
気に排呂することで空気バネ15内を減圧状態とする。At this time, the sensors 29.30 are connected to the mass body 13 and the building 1.
1 and calculates the calculation means 31 based on these displacements.
.. 32 calculates the period. The difference calculation means 33 calculates the difference between the calculated periods of the mass body 13 and the building 11,
If the period of the mass body 13 is short, the electromagnetic valve 27 is activated to exhaust the pressurized air inside the air spring 15 to the outside air through the open pipe 28, thereby reducing the pressure inside the air spring 15.
一方、質量体13の周期が長ければ、電磁バルブ27が
作動して、加圧ボンベ26内の加圧空気を空気バネ15
内部に導入することでこの空気バネ15内を加圧状態と
する。このようにして、空気バネ15のバネ定数を適宜
変更することで、質量体13の現実の振動周期を建築物
11の現実の振動周期に一致させるべく変化させる。そ
して、質量体13の現実の振動周期が建築物11の現実
の振動周期に一致した段階で、前述した振動抑制効果が
最大限に発揮される。On the other hand, if the cycle of the mass body 13 is long, the electromagnetic valve 27 operates and the pressurized air in the pressurized cylinder 26 is transferred to the air spring 15.
By introducing the air into the air spring 15, the inside of the air spring 15 is put into a pressurized state. In this way, by appropriately changing the spring constant of the air spring 15, the actual vibration period of the mass body 13 is changed to match the actual vibration period of the building 11. Then, at the stage when the actual vibration period of the mass body 13 matches the actual vibration period of the building 11, the vibration suppressing effect described above is maximized.
よって、この実施例によれば、建築物11の現実の振動
周期に一致させるように質量体13の現実の振動周期を
変化させているので、振動抑制装置10により常時最適
かつ最大限の振動抑制効果を得ることができる。しかも
、この振動抑制効果は建築物の重量や剛性の経年変化に
よらず一定である。Therefore, according to this embodiment, since the actual vibration period of the mass body 13 is changed to match the actual vibration period of the building 11, the vibration suppression device 10 can always achieve optimal and maximum vibration suppression. effect can be obtained. Moreover, this vibration suppression effect remains constant regardless of changes in the weight or rigidity of the building over time.
なお、この実施側において、質量体13の水平変位が過
大になった場合は、圧縮側の空気バネ15の内圧を充分
に高めることで、安全装置(フェイルセーフ装置)とし
ての機能も果たすことができる。また、空気バネ15に
剪断変形にも耐え得るものを用いれば、前記反力壁14
.14を結ぶ方向に直交する水平方向への振動の自由度
も持たせることが可能である。In addition, on this implementation side, if the horizontal displacement of the mass body 13 becomes excessive, the internal pressure of the air spring 15 on the compression side can be sufficiently increased to function as a safety device (fail-safe device). can. Furthermore, if the air spring 15 is made of a material that can withstand shear deformation, the reaction wall 14
.. It is also possible to provide a degree of freedom for vibration in the horizontal direction orthogonal to the direction connecting the lines 14 to 14.
次に、第3図は、この発明の第2実施例である構造物の
振動抑制装置を示す図である。なお、以下の説明におい
て、前記第1実施例と同一の構成要素については同一の
符号を付し、その説明を省略する。Next, FIG. 3 is a diagram showing a vibration suppressing device for a structure, which is a second embodiment of the present invention. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
前記第1実施例とこの実施例の振動抑制装置の相違点は
、空気バネ15、・・・の取付位置にある。The difference between the vibration suppressing device of the first embodiment and this embodiment lies in the mounting positions of the air springs 15, . . . .
すなわち、前記水平変形部17のスタビライザー19.
19、・・・には、その上下面のそれぞれに反力板40
,401・・・が突設されており、各スタビライザー1
9.19間の空間内において、その上下に位置するスタ
ビライザー19.19からそれぞれ突設された反力板4
0140は、所定距離を置いて相対向されて配設されて
いる。そして、これら相対向する位置に配設された反力
板4o140間に空気バネ15が配設されている。That is, the stabilizer 19 of the horizontal deformation section 17.
19,... have reaction plates 40 on each of their upper and lower surfaces.
, 401... are provided protrudingly, and each stabilizer 1
9. In the space between 19 and 19, reaction plates 4 protrude from the stabilizers 19 and 19 located above and below, respectively.
0140 are arranged facing each other at a predetermined distance. An air spring 15 is disposed between the reaction plates 4o140 disposed at opposing positions.
従って、この実施例によっても、前記第1実施例と同様
の作用効果を得ることができる。特に、この実施例では
、空気バネ15、・・・の取り付けに伴う床スペースの
増加が殆どなく、省スペース化を図ることができる。ま
た、水平面に沿う2方向の周期調整をそれぞれ独立に行
える、という利点もある。Therefore, this embodiment also provides the same effects as the first embodiment. In particular, in this embodiment, there is almost no increase in floor space due to the installation of the air springs 15, . . . , and space saving can be achieved. Another advantage is that period adjustment in two directions along the horizontal plane can be performed independently.
なお、この発明の構造物の振動抑制装置は、その細部が
前記実施例に限定されず、種々の変形例が可能である。Note that the details of the structure vibration suppressing device of the present invention are not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible.
−例として、前記実施例ではバネ定数が可変なバネ部と
して空気バネ15を用いたが、これに限定されず、周知
の他のバネ定数が可変なバネ手段を用いてもよいことは
勿論である。- As an example, in the embodiment described above, the air spring 15 was used as the spring portion with a variable spring constant, but the present invention is not limited to this, and it is of course possible to use other well-known spring means with a variable spring constant. be.
「発明の効果」
以上詳細に説明したように、この発明によれば、構造物
の所定の位置に配設され、慣性質量体と該慣性質量体を
前記構造物の振動周期と同一の振動周期で振動自在に支
持する支持手段とからなる振動抑制装置において、前記
支持手段に、バネ定数が固定された第1のバネ部と、バ
ネ定数が可変に構成された第2のバネ部とを設け、これ
ら第1及び第2のバネ部を互いに同一方向に振動自在と
なるように配設し、さらに前記支持手段に、前記構造物
の現実の振動周期と前記慣性質量体の現実の振動周期と
をそれぞれ測定して、これらを一致させるように前記第
2のバネ部のバネ定数を制御する制御手段を設けたよう
な構造物の振動抑制装置を構成したので、振動抑制装置
により常時最適かつ最大限の振動抑制効果を得ることが
できる。しかも、この振動抑制効果は建築物の重量や剛
性の経年変化によらず一定である。"Effects of the Invention" As explained in detail above, according to the present invention, an inertial mass body is arranged at a predetermined position of a structure, and the inertial mass body has a vibration period that is the same as that of the structure. A vibration suppressing device comprising a support means that supports the vibration freely, the support means is provided with a first spring portion having a fixed spring constant and a second spring portion having a variable spring constant. , the first and second spring portions are arranged so as to be able to vibrate in the same direction, and the support means is provided with an actual vibration period of the structure and an actual vibration period of the inertial mass body. Since the vibration suppressing device for a structure is configured with a control means for controlling the spring constant of the second spring portion so as to measure each of It is possible to obtain maximum vibration suppression effect. Moreover, this vibration suppression effect remains constant regardless of changes in the weight or rigidity of the building over time.
第1図ないし第2図はこの発明の第1実施例である構造
物の振動抑制装置を示す図であり、第1図はその全体構
成を示す正面図、第2図は制御手段も含めた概略構成図
、第3図は同第2実施例である構造物の振動抑制装置を
示す正面図、第4図はこの発明の詳細な説明するための
図、第5図は慣性質量体と構造物との変位の関係を示す
図、第6図は振動抑制装置を設置する前と後とにおける
構造物の振幅特性を示す図である。
10・・・・・・振動抑制装置、11・・・・・・建築
物(構造物) 12・・・・・・支持部、13・・
・・・・質量体、15・・・・・・空気バネ(第2のバ
ネ部) 17・・・・・・水平変形部(第1のバネ部
) 29.30・・・・・・センサー31.32・・・
・・・計算手段、33・・・・・・差分計算手段(以上
、制御手段)Figures 1 and 2 are diagrams showing a vibration suppression device for a structure, which is a first embodiment of the present invention, with Figure 1 being a front view showing its overall configuration, and Figure 2 including a control means. A schematic configuration diagram, FIG. 3 is a front view showing a vibration suppressing device for a structure according to the second embodiment, FIG. 4 is a diagram for explaining the invention in detail, and FIG. 5 is an inertial mass body and structure. FIG. 6 is a diagram showing the relationship of displacement with an object, and is a diagram showing the amplitude characteristics of the structure before and after installing the vibration suppression device. 10... Vibration suppression device, 11... Building (structure) 12... Support part, 13...
... Mass body, 15 ... Air spring (second spring part) 17 ... Horizontal deformation part (first spring part) 29.30 ... Sensor 31.32...
... Calculation means, 33... Difference calculation means (control means)
Claims (4)
慣性質量体を前記構造物の振動周期と同一の振動周期で
振動自在に支持する支持手段とからなる振動抑制装置で
あって、前記支持手段は、バネ定数が固定された第1の
バネ部と、バネ定数が可変に構成された第2のバネ部と
を備え、これら第1及び第2のバネ部は互いに同一方向
に振動自在となるように配設され、さらに前記支持手段
は、前記構造物の現実の振動周期と前記慣性質量体の現
実の振動周期とをそれぞれ測定して、これらを一致させ
るように前記第2のバネ部のバネ定数を制御する制御手
段を備えていることを特徴とする構造物の振動抑制装置
。(1) A vibration suppressing device that is disposed at a predetermined position of a structure and includes an inertial mass and a support means that supports the inertial mass so that it can vibrate at the same vibration frequency as that of the structure. The supporting means includes a first spring portion having a fixed spring constant and a second spring portion having a variable spring constant, and the first and second spring portions are arranged in the same direction. The supporting means measures the actual vibration period of the structure and the actual vibration period of the inertial mass body, and measures the actual vibration period of the inertial mass body so as to match them. 1. A vibration suppressing device for a structure, comprising: a control means for controlling a spring constant of a second spring portion.
振動自在に支持していることを特徴とする請求項1記載
の構造物の振動抑制装置。(2) The vibration suppressing device for a structure according to claim 1, wherein the supporting means supports the inertial mass body so as to be able to vibrate freely along two directions.
以上となった段階で前記第2のバネ部のバネ定数を増加
させることを特徴とする請求項1記載の構造物の振動抑
制装置。(3) The vibration suppressing device for a structure according to claim 1, wherein the control means increases the spring constant of the second spring portion when the amplitude of the inertial mass body exceeds a permissible range. .
する請求項1、2又は3記載の構造物の振動抑制装置。(4) The vibration suppressing device for a structure according to claim 1, 2 or 3, wherein the second spring portion is an air spring.
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JPH03247872A true JPH03247872A (en) | 1991-11-06 |
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JPH0558710U (en) * | 1992-01-17 | 1993-08-03 | オイレス工業株式会社 | Vertical dynamic vibration absorber with adjustment mechanism |
JPH074114A (en) * | 1993-06-22 | 1995-01-10 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Vibration control method and device for structure |
JPH08334148A (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-17 | Tokico Ltd | Damping device |
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- 1990-02-26 JP JP2044969A patent/JP2544984B2/en not_active Expired - Fee Related
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