JPH086487B2 - 複合型制震・制風装置 - Google Patents
複合型制震・制風装置Info
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- JPH086487B2 JPH086487B2 JP1008244A JP824489A JPH086487B2 JP H086487 B2 JPH086487 B2 JP H086487B2 JP 1008244 A JP1008244 A JP 1008244A JP 824489 A JP824489 A JP 824489A JP H086487 B2 JPH086487 B2 JP H086487B2
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- vibration
- weight
- control
- wind
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
- E04H9/0215—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地震や風などの構造物への振動外乱に対し、
構造物の揺れを抑制するための制震・制風装置に関する
ものである。
構造物の揺れを抑制するための制震・制風装置に関する
ものである。
従来の構造物の制震・制風装置には能動型と受動型が
ある。
ある。
能動型の制震・制風装置としては、例えば特開昭62−
268478号公報、特開昭63−156171号公報記載の装置があ
り、構造物の頂部などに重りと加振機を設け、地震や風
などの振動外力や構造物の応答に基づいて、加振機より
重りに制御力を加え、その反力により、構造物の振動を
抑制するものが知られている。
268478号公報、特開昭63−156171号公報記載の装置があ
り、構造物の頂部などに重りと加振機を設け、地震や風
などの振動外力や構造物の応答に基づいて、加振機より
重りに制御力を加え、その反力により、構造物の振動を
抑制するものが知られている。
一方、受動型の制震・制風装置としては、例えば特開
昭63−114773号公報記載の動吸振器があり、構造物の重
量の1/100程度の質量を有する重りを所定のバネ定数を
有するバネで構造物と連結し、構造物の振動を構造物の
固有周期とほぼ等しい固有周期を有する重りの振動で吸
収することにより、構造物の振動の減衰を図ったものが
ある。また、特開昭63−254247号公報には動吸振器に特
定の固有周期を与えるための連結手段として、バネの代
わりに、吊り材を用い振り子式の動吸振器としたものが
開示されている。
昭63−114773号公報記載の動吸振器があり、構造物の重
量の1/100程度の質量を有する重りを所定のバネ定数を
有するバネで構造物と連結し、構造物の振動を構造物の
固有周期とほぼ等しい固有周期を有する重りの振動で吸
収することにより、構造物の振動の減衰を図ったものが
ある。また、特開昭63−254247号公報には動吸振器に特
定の固有周期を与えるための連結手段として、バネの代
わりに、吊り材を用い振り子式の動吸振器としたものが
開示されている。
能動型の制震・制風装置は受動型の制震・制風装置の
限界を越える制震・制風効果が期待できるが、加振機を
作動させるための外部エネルギーを必要とし、一方受動
型は外部エネルギーを必要としない。
限界を越える制震・制風効果が期待できるが、加振機を
作動させるための外部エネルギーを必要とし、一方受動
型は外部エネルギーを必要としない。
したがって、能動型の制震・制風装置の使用は制震・
制風効果を得る点からは望ましいが、外部エネルギーを
用いるため、有事に外部エネルギーの供給が絶たれる
と、制震・制風効果は全く得られないという問題があ
る。
制風効果を得る点からは望ましいが、外部エネルギーを
用いるため、有事に外部エネルギーの供給が絶たれる
と、制震・制風効果は全く得られないという問題があ
る。
本発明はこの点を解決すべく、能動型と受動型を組み
合わせた複合型制震・制風装置を提供するものである。
合わせた複合型制震・制風装置を提供するものである。
本発明は制震・制風効果上、その使用が望ましい能動
型制震・制風装置に対し、供給エネルギーが絶たれて効
果が失われてしまうのを防ぐため、受動型制震・制風装
置と組み合わせた複合型制震・制風装置とした。
型制震・制風装置に対し、供給エネルギーが絶たれて効
果が失われてしまうのを防ぐため、受動型制震・制風装
置と組み合わせた複合型制震・制風装置とした。
これはまず、能動型制震・制風装置が作動して制震・
制風効果を与え、万が一の場合にエネルギー供給が不可
能となったときは、受動型制震・制風装置が作動して制
震・制風効果を与えるものである。
制風効果を与え、万が一の場合にエネルギー供給が不可
能となったときは、受動型制震・制風装置が作動して制
震・制風効果を与えるものである。
構造物には構造物に対し相対移動可能な重りと、該重
りを構造物の振動およびまたは入力される振動外乱に応
じて加振し、構造物の振動を抑制するための制御力を与
える加振機と、前記重りを構造物に対し振動可能に連結
する連結手段とからなり、前記連結手段には前記重りを
構造物の固有周期と同調する周期を含む少なくとも2種
類の周期で振動させるための切換手段が設けられてお
り、前記加振機が作動しないときには、前記重りと前記
切換手段によって構造物の固有周期と同調させた前記連
結手段とで受動的制震・制風装置としての動吸振器を構
成するようにしている。
りを構造物の振動およびまたは入力される振動外乱に応
じて加振し、構造物の振動を抑制するための制御力を与
える加振機と、前記重りを構造物に対し振動可能に連結
する連結手段とからなり、前記連結手段には前記重りを
構造物の固有周期と同調する周期を含む少なくとも2種
類の周期で振動させるための切換手段が設けられてお
り、前記加振機が作動しないときには、前記重りと前記
切換手段によって構造物の固有周期と同調させた前記連
結手段とで受動的制震・制風装置としての動吸振器を構
成するようにしている。
連結手段としてはバネなどが用いられ、能動型の制震
・制風時のための周期と受動型の制震・制風時のための
構造物の固有周期と同調する周期を重りに与えるように
する。すなわち、受動型の制震・制風時には制震・制風
を行う構造物の固有周期とほぼ等しい周期で振動するよ
うにすることにより、動吸震器として機能し、能動型の
制震・制風時には重りと構造物の共振を避け、長い周期
とするのが好ましい。
・制風時のための周期と受動型の制震・制風時のための
構造物の固有周期と同調する周期を重りに与えるように
する。すなわち、受動型の制震・制風時には制震・制風
を行う構造物の固有周期とほぼ等しい周期で振動するよ
うにすることにより、動吸震器として機能し、能動型の
制震・制風時には重りと構造物の共振を避け、長い周期
とするのが好ましい。
そのためには、切換手段として、連結手段の途中に介
在し、連結手段に対する拘束状態を可変とした固定装置
などが利用でき、例えば別個の2つのバネの連続状態を
固定装置で固定、解放する構造などが考えられる。ま
た、振り子式の制震・制風装置に適用する場合にはワイ
ヤーロープあるいはチェーンなどの吊り材を多段に設
け、中間を固定、解放する方法などが考えられる。
在し、連結手段に対する拘束状態を可変とした固定装置
などが利用でき、例えば別個の2つのバネの連続状態を
固定装置で固定、解放する構造などが考えられる。ま
た、振り子式の制震・制風装置に適用する場合にはワイ
ヤーロープあるいはチェーンなどの吊り材を多段に設
け、中間を固定、解放する方法などが考えられる。
能動型制震・制風装置の作動が不可能となると、受動
型制震・制風装置が作動を始め、制震・制風機能を維持
することができる。
型制震・制風装置が作動を始め、制震・制風機能を維持
することができる。
以下、本発明の複合型制震・制風装置の例を添付図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第1図は複合型制震・制風装置の原理的な構造の一例
を示したもので、重り1(質量)はローラー支持され、
左右へ抑制なく動ける。これに加振機2、バネ4を取り
付け、バネ4はさらに固定装置3を経由して第2のバネ
5と連結され、第2のバネ5は支持台6に連結されてい
る。
を示したもので、重り1(質量)はローラー支持され、
左右へ抑制なく動ける。これに加振機2、バネ4を取り
付け、バネ4はさらに固定装置3を経由して第2のバネ
5と連結され、第2のバネ5は支持台6に連結されてい
る。
能動型制震・制風装置として利用するときは、固定装
置3を解放することにより、バネ4および第2のバネ5
が連続した長いバネとして機能する。この状態で、加振
機2を作動させれば、能動型制震・制風装置としての機
能が得られる。注意することは重りの質量とバネで決ま
る装置の固有周期の調整を、まず受動型として使用する
重り1とバネ4の組み合わせの場合は、その値を構造物
の周期に合わせ、次に能動型として使用する重り1とバ
ネ4+第2のバネ5の組み合わせの場合は構造物の周期
より長くすることである。
置3を解放することにより、バネ4および第2のバネ5
が連続した長いバネとして機能する。この状態で、加振
機2を作動させれば、能動型制震・制風装置としての機
能が得られる。注意することは重りの質量とバネで決ま
る装置の固有周期の調整を、まず受動型として使用する
重り1とバネ4の組み合わせの場合は、その値を構造物
の周期に合わせ、次に能動型として使用する重り1とバ
ネ4+第2のバネ5の組み合わせの場合は構造物の周期
より長くすることである。
能動型制震・制風装置の作動が望めない状態のとき
は、固定装置3を固定する。これにより、構造物と重り
1およびバネ4とは共振し、受動型制震・制風装置とし
ての機能が発揮される。
は、固定装置3を固定する。これにより、構造物と重り
1およびバネ4とは共振し、受動型制震・制風装置とし
ての機能が発揮される。
なお、固定装置3は自然状態でロックをかけ、これを
外部エネルギーで解放することにより、常時解放状態と
しておけば、外部エネルギー供給が絶たれた場合、直ち
に固定となる。
外部エネルギーで解放することにより、常時解放状態と
しておけば、外部エネルギー供給が絶たれた場合、直ち
に固定となる。
第2図は上述の構成の複合制震・制風装置における重
りの移動機構として、重り1に設けた車輪6により、重
り1がレール7に沿って摺動するようにした最も単純な
構造を示したものである。重り1としては、鉄材、無停
電用蓄電池、高架水槽などを利用することができる。
りの移動機構として、重り1に設けた車輪6により、重
り1がレール7に沿って摺動するようにした最も単純な
構造を示したものである。重り1としては、鉄材、無停
電用蓄電池、高架水槽などを利用することができる。
第3図は加振機2の一例を示したもので、油圧、電動
のアクチュエーターなどが使用でき、入力される振動外
力あるいは構造物の応答に応じて、コンピューターによ
り制御される。基本的には構造物の振動に対し、重りが
90゜の位相のずれで振動するような制御力を与えるよう
にすればよい。重り1に制御力を加えることにより、構
造物に対し反力が生じ、構造物の振動を低減させること
ができる。第4図の例は加振機2を凹部を有する重り1
の内側に納めて、スペースの節約を図ったものである。
のアクチュエーターなどが使用でき、入力される振動外
力あるいは構造物の応答に応じて、コンピューターによ
り制御される。基本的には構造物の振動に対し、重りが
90゜の位相のずれで振動するような制御力を与えるよう
にすればよい。重り1に制御力を加えることにより、構
造物に対し反力が生じ、構造物の振動を低減させること
ができる。第4図の例は加振機2を凹部を有する重り1
の内側に納めて、スペースの節約を図ったものである。
第5図は固定装置3の一例として、ロッド8とロッド
8に設けた荷重受け9の溝10に係合するストップリング
11を組み合わせた装置を示したものである。
8に設けた荷重受け9の溝10に係合するストップリング
11を組み合わせた装置を示したものである。
常時はストップリング11が先端のバネ12によって、ロ
ッド荷重受け9の溝10に係合して、キーの役目をし、ロ
ッド8は固定状態となっている。
ッド荷重受け9の溝10に係合して、キーの役目をし、ロ
ッド8は固定状態となっている。
地震を感じたり、風による振動が大きくなると、第6
図に示す油圧ジャッキ13が作動し、ストップリング11を
押し広げる。そのため、ロッド8は解放状態となり、自
由に移動できる。
図に示す油圧ジャッキ13が作動し、ストップリング11を
押し広げる。そのため、ロッド8は解放状態となり、自
由に移動できる。
異常状態が発生して加振機2が作動しなくなると、油
圧ジャッキ13への油圧の供給も停止され、油圧の低下に
よりストップリング11を押し広げる力がなくなり、バネ
12によってストップリング11は押され、ロッド荷重受け
9の溝10に係合し、キーとなって、ロッド8は固定状態
となる。
圧ジャッキ13への油圧の供給も停止され、油圧の低下に
よりストップリング11を押し広げる力がなくなり、バネ
12によってストップリング11は押され、ロッド荷重受け
9の溝10に係合し、キーとなって、ロッド8は固定状態
となる。
第7図〜第9図は固定装置3の他の例を示したもの
で、ロッド14に適当な枚数の板材15を設け、板材15をブ
レーキ16で固定または解放する。ブレーキ16は常時はバ
ネ材などで固定し、地震時に電気または油圧など外部駆
動力によってブレーキ16を解除して、ロッド14の移動を
自由にする。
で、ロッド14に適当な枚数の板材15を設け、板材15をブ
レーキ16で固定または解放する。ブレーキ16は常時はバ
ネ材などで固定し、地震時に電気または油圧など外部駆
動力によってブレーキ16を解除して、ロッド14の移動を
自由にする。
第10図は他の応用例として、多段振り子式複合制震・
制風装置の例を示したものである。重り21は吊り材24お
よび第2の吊り材25によって支持フレーム26から吊り下
げられ、振り子となっている。吊り材24、25の中間には
固定装置23が設置されている。
制風装置の例を示したものである。重り21は吊り材24お
よび第2の吊り材25によって支持フレーム26から吊り下
げられ、振り子となっている。吊り材24、25の中間には
固定装置23が設置されている。
加振機22による能動型制震・制風装置としての作動を
行うときは、固定装置23を解放することにより、重り21
は長い振り子となる。加振機22への供給エネルギーが絶
たれると同時に固定装置23のロック解放エネルギーも失
われ、固定装置23が固定状態となり、重り21は短い振り
子となる。短い振り子の周期を構造物の固有周期に合わ
せておけば、受動型制震・制風装置として作動する。
行うときは、固定装置23を解放することにより、重り21
は長い振り子となる。加振機22への供給エネルギーが絶
たれると同時に固定装置23のロック解放エネルギーも失
われ、固定装置23が固定状態となり、重り21は短い振り
子となる。短い振り子の周期を構造物の固有周期に合わ
せておけば、受動型制震・制風装置として作動する。
なお、加振機22は受動型制震・制風装置として作動し
ているときは装置に減衰を与えるので、この値を制震・
制風効果上最適な減衰値としておく。
ているときは装置に減衰を与えるので、この値を制震・
制風効果上最適な減衰値としておく。
第11図および第12図は重りの吊り方法の具体例を示し
たもので、滑車27を利用してワイヤーロープなどの吊り
材24により吊っている。この例は1段の例であるが、本
発明の制震・制風装置のように2段の場合も同様の構造
を用いることができる。重り21としては上述の実施例の
場合と同様、鉄材、無停電用蓄電池、高架水槽などを利
用することができる。
たもので、滑車27を利用してワイヤーロープなどの吊り
材24により吊っている。この例は1段の例であるが、本
発明の制震・制風装置のように2段の場合も同様の構造
を用いることができる。重り21としては上述の実施例の
場合と同様、鉄材、無停電用蓄電池、高架水槽などを利
用することができる。
第13図は油圧式の加振機の一例を概略的に示したもの
である。
である。
この例では加振機22としてのアクチュエーターに、第
14図に示すような遮蔽弁28が設けられている。遮蔽弁28
は常時はバネ29で開放状態にあり、能動型制震・制風装
置として作動するときには、バネ29の付勢力に逆らう油
圧により閉じるようになっている。制震・制風装置の異
常により油圧がなくなると、遮蔽弁28は開放され、アク
チュエーター右側(左側)の作動油は遮蔽弁28を通っ
て、左側(右側)へ流れ込む。そのときの遮蔽弁28の開
度により、流量抵抗がでるので、受動型制震・制風装置
として機能するとき、加振機22としてのアクチュエータ
ーが振り子の重り21に対するダンパーとして作用する。
14図に示すような遮蔽弁28が設けられている。遮蔽弁28
は常時はバネ29で開放状態にあり、能動型制震・制風装
置として作動するときには、バネ29の付勢力に逆らう油
圧により閉じるようになっている。制震・制風装置の異
常により油圧がなくなると、遮蔽弁28は開放され、アク
チュエーター右側(左側)の作動油は遮蔽弁28を通っ
て、左側(右側)へ流れ込む。そのときの遮蔽弁28の開
度により、流量抵抗がでるので、受動型制震・制風装置
として機能するとき、加振機22としてのアクチュエータ
ーが振り子の重り21に対するダンパーとして作用する。
第15図は電動式の加振機の一例を示したもので、電動
機30の回転をネジ31により、ロッド32の直線運動に変換
する構造となっている。電動機30の回転はそのままでは
速すぎるのと、負荷が大きいため、ギヤ33により回転数
調節および回転力拡大を行う。
機30の回転をネジ31により、ロッド32の直線運動に変換
する構造となっている。電動機30の回転はそのままでは
速すぎるのと、負荷が大きいため、ギヤ33により回転数
調節および回転力拡大を行う。
加振機22と重り21は第16図に示すように単純に連結し
てもよいが、第17図および第18図に示すように重り21に
凹部34を設け、加振機22を凹部34内に納めるようにすれ
ば、スペースの節約が図れる。
てもよいが、第17図および第18図に示すように重り21に
凹部34を設け、加振機22を凹部34内に納めるようにすれ
ば、スペースの節約が図れる。
固定装置23については、例えば前述した第6図や第7
図〜第9図の固定装置3と同様のものを使用することが
できる。
図〜第9図の固定装置3と同様のものを使用することが
できる。
本発明の複合型制震・制風装置によれば、何らかの原
因により、能動型の制震・制風装置の作動が停止した場
合にも、そのまま受動型の制震・制風装置として機能す
るため、構造物の振動抑制効果を維持し、これにより居
住者の揺れに対する恐怖感を低減し、また揺れによる構
造物内の機器類の機能障害を防止し、さらには構造物の
損傷をも低減することができる。
因により、能動型の制震・制風装置の作動が停止した場
合にも、そのまま受動型の制震・制風装置として機能す
るため、構造物の振動抑制効果を維持し、これにより居
住者の揺れに対する恐怖感を低減し、また揺れによる構
造物内の機器類の機能障害を防止し、さらには構造物の
損傷をも低減することができる。
また、機械的には重りと加振装置を連結するバネなど
の連結手段に、切換手段としての固定装置などを介在さ
せるだけの簡単な構造で、上記の効果を容易に達成する
ことができる。
の連結手段に、切換手段としての固定装置などを介在さ
せるだけの簡単な構造で、上記の効果を容易に達成する
ことができる。
第1図は本発明の複合型制震・制風装置の一例を示す原
理図、第2図は第1図の実施例における重り摺動機構の
具体例を示す側面図、第3図および第4図はそれぞれ加
振機の一例を示す側面図、第5図は固定装置の一例を示
す断面図、第6図は固定装置に使用するストップリング
の正面図、第7図は固定装置の他の例を示す鉛直断面
図、第8図は第7図のI−I断面図、第9図は第7図の
固定装置におけるロッドと板材部分の斜視図である。 第10図は本発明の複合型制震・制風装置を振り子式制震
・制風装置に応用した場合の一例を示す原理図、第11図
および第12図はそれぞれ重りの吊り方法の具体例を示す
側面図および正面図、第13図は油圧式の加振機の構造の
概要を示す断面図、第14図は第13図の加振機の遮断弁の
構造を示す断面図、第15図は電動式の加振機の一例を示
す斜視図、第16図は加振機と重りの接合方法の一例を示
す側面図、第17図および第18図は加振機と重りの接合方
法の他の例を示す側面図および正面図である。 1……重り、2……加振機、3……固定装置、4……バ
ネ、5……第2のバネ、6……車輪、7……レール、8
……ロッド、9……荷重受け、10……溝、11……ストッ
プリング、12……バネ、13……油圧ジャッキ、14……ロ
ッド、15……板材、16……ブレーキ、17……ベアリン
グ、 21……重り、22……加振機、23……固定装置、24……吊
り材、25……第2の吊り材、26……支持フレーム、27…
…滑車、28……遮蔽弁、29……バネ、30……電動機、31
……ネジ、32……ロッド、33……ギヤ、34……ガイド、
理図、第2図は第1図の実施例における重り摺動機構の
具体例を示す側面図、第3図および第4図はそれぞれ加
振機の一例を示す側面図、第5図は固定装置の一例を示
す断面図、第6図は固定装置に使用するストップリング
の正面図、第7図は固定装置の他の例を示す鉛直断面
図、第8図は第7図のI−I断面図、第9図は第7図の
固定装置におけるロッドと板材部分の斜視図である。 第10図は本発明の複合型制震・制風装置を振り子式制震
・制風装置に応用した場合の一例を示す原理図、第11図
および第12図はそれぞれ重りの吊り方法の具体例を示す
側面図および正面図、第13図は油圧式の加振機の構造の
概要を示す断面図、第14図は第13図の加振機の遮断弁の
構造を示す断面図、第15図は電動式の加振機の一例を示
す斜視図、第16図は加振機と重りの接合方法の一例を示
す側面図、第17図および第18図は加振機と重りの接合方
法の他の例を示す側面図および正面図である。 1……重り、2……加振機、3……固定装置、4……バ
ネ、5……第2のバネ、6……車輪、7……レール、8
……ロッド、9……荷重受け、10……溝、11……ストッ
プリング、12……バネ、13……油圧ジャッキ、14……ロ
ッド、15……板材、16……ブレーキ、17……ベアリン
グ、 21……重り、22……加振機、23……固定装置、24……吊
り材、25……第2の吊り材、26……支持フレーム、27…
…滑車、28……遮蔽弁、29……バネ、30……電動機、31
……ネジ、32……ロッド、33……ギヤ、34……ガイド、
Claims (2)
- 【請求項1】構造物に対し相対移動可能な重りと、該重
りを構造物の振動およびまたは入力される振動外乱に応
じて加振し、構造物の振動を抑制するための制御力を与
える加振機と、前記重りを構造物に対し振動可能に連結
する連結手段とからなり、前記連結手段には前記重りを
構造物の固有周期と同調する周期を含む少なくとも2種
類の周期で振動させるための切換手段が設けられてお
り、前記加振機が作動しないときには、前記重りと前記
切換手段によって構造物の固有周期と同調させた前記連
結手段とで受動的制震・制風装置としての動吸振器を構
成するようにした複合型制震・制風装置。 - 【請求項2】前記切換手段は、前記連結手段の途中に介
在し、連結手段に対する拘束状態を可変とした固定装置
である請求項1記載の複合型制震・制風装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1008244A JPH086487B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 複合型制震・制風装置 |
US07/465,951 US5025599A (en) | 1989-01-17 | 1990-01-16 | Compound seismic response and wind control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1008244A JPH086487B2 (ja) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | 複合型制震・制風装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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