JPS5997342A - 振り子式動吸振器 - Google Patents

振り子式動吸振器

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JPS5997342A
JPS5997342A JP57205946A JP20594682A JPS5997342A JP S5997342 A JPS5997342 A JP S5997342A JP 57205946 A JP57205946 A JP 57205946A JP 20594682 A JP20594682 A JP 20594682A JP S5997342 A JPS5997342 A JP S5997342A
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JP
Japan
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damper
vibration
absorber
dynamic vibration
vibration absorber
Prior art date
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Pending
Application number
JP57205946A
Other languages
English (en)
Inventor
Matsuo Tsuji
辻 松雄
Isamu Kano
勇 加納
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Priority to JP57205946A priority Critical patent/JPS5997342A/ja
Publication of JPS5997342A publication Critical patent/JPS5997342A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, 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
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0215Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塔状構造物の風などによる水平振動を抑えるた
めの振り子穴動吸振器に関する。
塔状構造物例えば工事中に独立状態となる長大橋の主塔
などは、比較的低風速の風によってカルマン振動を発生
し、塔工事の作業上或いは塔構造強度上有害となる。(
以下長大橋の主塔を例として説明する。) 上記の振動を抑えるために、従来は塔から索を張り出し
てその先端部に減衰器を取り付ける方式が主として採用
されていた。この方式には例えば(1)  ブロックと
すべり台の間のクーロン摩擦により減衰性を振動系に付
加するスライディングブロック方式、 (2)油圧減衰器を用い、油の造渦抵抗により減衰性を
振動系に付加する油圧減衰方式、 等がある。然し、これらの方式は、(1)の場合減衰効
果の定量的な信頼性に乏しく、ブロックの作動性に問題
があり、(2)の場合油圧減衰器のストロークに問題が
ある等の外に、工事中とはいえ索を張ることは海域、減
衰器設置場所の確保に少なからず支障を来すという大き
な問題点を有するものである。従って、索を張らない制
振方式がもとめられる。
索を張らない方式としては、空力学的な対策、動吸振器
による制振等が考えられる。空力学的対策には(a)仕
切板、ネットによる方式(文献:橋梁と基礎1974−
3、r架設時の吊橋主塔の耐風安定性と制振方式J )
、(b)カウリング方式(文献:三菱重工技報 vol
 −14,a 31977−5、「長大つり橋主塔架設
時の耐風安定性」)等があるが、いづれも実験の域を出
ず、実際に使用された例はない。又、これらの装置の取
り付は方について種々の問題がある。
次に、動吸振器による制振方式も索を張らない方式で、
本発明もこの方式に含まれるものであるから、まずその
基本的な原理の説明を行なう。(尚、動吸振器はT 、
M 、D rTuned Mass Damper j
などと呼ばれることがある。) 構造物の大きさく質量と剛性等)と対象とする振動のモ
ード形がわかると、その振動の性状をあられすのに十分
な次の3つの特性値が決まる。これをモデル的に示せば
第1図のようになる。図において、MTは構造物の等価
質量(ts2/ m ) 、KTは構造物の等価バネ(
’/m ) 、CTは構造物の等価減衰(ts/m)を
示す。この構造物に質量Md 。
バネKd 、減衰Cdの振動特性値を有する動吸振器を
取り付けた状態をモデル的に示せば第2図のようになる
。然して、この動吸振器を取り付けた構造物の共振曲線
の変化(動吸振器の減衰係数Cdをパラメーターにとっ
たときの)を同様モデル的に示すと第3図のようになる
。第6図において、縦軸は応答倍率、横軸は外力振動数
ω0/固有振動数ωTであム図のCd=0の曲線は動吸
振器の減衰がない状態、Cd =ocの曲線は動吸振器
の質量Mdが構造物の質量MTに固着した状態の場合で
、共に応答振幅は大きい。Cd = Cd−i  の曲
線は動吸振器を取り付けたときの状態を示し構造物の応
答振幅は低下し、Cd : Cd・optの曲線は最適
の値の減衰係数を有する動吸振器を取り付けたときの状
態を示し、構造物の応答振幅は相当に低下する。
即ち、適当な値のMd 、Kd 、Cdを有する動吸振
器を構造物に取り付けるならば、外力で揺れるその振幅
を相当景仰えることができる。
構造物のMT 、 KT 、 CTに対して、動吸振器
のMd SKd 、 Cdと制振効率(対数減衰係数と
して表現する)との間には次のような関係がある。
動吸振器の最適な固有振動数ωd・opt動吸振器の最
適な減衰係数Cd−opt上式の如< Md 、Kd 
、 Cdが設定されたとき、主体の構造物の対数減衰係
数δTは次式のようになる。
以上述べた理論に従って動吸振器を装置化しようとする
場合、次のような問題が生ずる。
(a)装置機構の中に摩擦部が入り、理論通りの効果が
得られない。
(b)動吸振器を所定の固有振動数・(ωd・opt 
)と減衰係数(Cd=opt )に合わせる調整装置力
1大がかりとなる。
そのため、建築構造物、橋梁構造物への動吸振器の適用
例は非常に少なく、本発明で対象とする振動は水平方向
であるのでこの観点から確かな資料による従来技術とし
て取り上げられるものヲマ、次に示すC1ticorp
 Centerビルの装置位のものである。
構i物: 米1i : ! + ヨー りC1tico
rp Centerビル、高さ274m 等髄質量比:1150 振動周期: 6.5 sec 動吸振器:重錘は400tコンクリ一ト塊0油膜スライ
ド面を設ける。ガススプリ ング、油圧制御ダンパー使用0重錘 ストローク±1.37m。
この装置では、ビルの頂部床上に巨大な重錘を設置し、
油圧ダンパーを介して床上の支点に連結したものである
が、上記(a)の摩擦力を小さくすることに神経を使っ
ており、そのために油膜面をつくり、装置−も大がかり
なものになっている。
この装置が対象とした構造物が巨大なビルであったこと
もあって、このような大メ兄模な装置となったのであろ
うが、工事用の吊橋主塔等には費用の点、規模の点から
採用は出来ない。例えば吊橋主塔の制振用であれば、重
錘の重量は数−となる。
この重錘をいかに摩擦がかからずに滑動させるかに装置
上の工夫が要るところである。
本発明は、上記従来の動吸振器の有する問題点を解決し
、重錘に作用する摩擦力を著しく小さくし、機構を簡素
化して、工事用の割振装置として極めて効果的な動吸振
器を提供することを目的とする。
本発明の振り子穴動吸振器は、重錘を吊り下げた振り子
形式のもので、制振すべき構造物の頂部又はその近傍に
固定された支持フレームと、該支持フレームに複数の懸
垂部材を介して吊り下げられた重錘と、構造物の制御す
べき振動方向に揺動可能に下端部を該重錘に軸止され上
部を前記支持フレームに軸止された減衰器連結棒と、支
持フレームに固定された減衰器取り付は金具に取り付け
られ前記減衰器連結棒に連結された減衰器と−よりなる
ことを特徴とするものである。以下実施例図によりその
詳細を説明する。
第4図は本発明の振り子穴動吸振器の減衰器として油圧
ダンパーを使用した場合の1実施例の構成を示すもので
ある。動吸振器は制振すべき構造物の頂部又はその近傍
の高所に設置される。図において、1は構造物に固定さ
れた支持フレームであるが、構造物自身の構成部材も利
用出来る場合はそれに含めるものとする。2は重錘で、
その上部に取り付けた複数の懸垂部材6によって支持フ
レーム1に取り付けられ吊り下げられている。懸錘部材
3としてはワイヤーロープ或いは取り付は部が揺動可能
なように取り付けられた金属棒等が用いられる。懸垂部
材3は、構造物の制御すべき振動の方向に直角な平面上
で上方取り付は点をひろげるようにして支持フレーム1
に取り付け、重錘2の運動に方向性をもたせるようにす
る。
4は、制振方向に揺動可能なように、その下端部を重錘
2の上部に軸止され、上部を支持フレーム1に軸止され
た減衰器連結棒で、pttpzはその揺動軸である。5
は油圧ダンパーで、支持フレーム1に固定された減衰器
取り付は金具乙に取り付けられ、この場合は減衰器連結
棒の上下の揺動軸の中間に連結されている。(又、工作
の都合によっては上側の揺動軸の上部に連結することも
ある。)取り付は金具は構造物の一部を利用し得る場合
は省略することも出来る。尚、構造物の動吸振器取り付
は位置の構造により、又所望の減衰力が得られる状態に
ある場合は、前記減衰器連結棒を用いずに直接重錘に減
衰器を取り付けることもあり得るが、動吸振器取り付は
工作上及び減衰力調整上から連結棒に取り付ける方が好
ましい。
第5図及び第6図は本発明の動吸振器の減衰器として粘
弾性体(或いは粘性体)ダンパーを使用した実施例の構
成を示すもので、図において第4図と同一の記号は第4
図と同一の部材を示し、テは粘弾性体ダンパーで、支持
フレーム1に固定された減衰器取り付は金具6と減衰器
連結棒4との間に介在して両者と連結する。第5図は粘
弾性ダンバーチを直接に減衰器連結棒4に連結した場合
を示し、第6図は粘弾性体ダンパーの取り付はアーム7
を介して連結した場合を示す。
油圧ダンパー使用の場合、粘弾性体ダンパー使用の場合
共に、制振すべき構造物の振動の特性値に対応して、夫
々最適な振動特性値が得られるように諸元を調整して、
動吸振器に所望の減衰力を与える。装置の固有振動数は
懸垂部材の長さの調整により、減衰係数はオイルダンパ
ーの減衰係数の調整又は減衰器連結棒のテコ比(第4図
、第5図の41と12の比)の調整による。(粘弾性体
ダンパー使用の場合は表−1の粘弾性体寸法以下の諸元
が調整される。) 上記の如き本発明の動吸振器の構成によれば、以下の如
き効果が得られる。
(1)摩擦力は懸垂部材の固定点における回転摩擦力と
オイルダンパーの摩擦力がテコ比分だけ縮小された力(
オイルダンパー使用の場合)だけとなり、いずれも小さ
く、少なくともテフロン(静摩擦係数0.06程度)を
重錘の滑動面に使用する場合よりも小さいと推定される
(2)装置の規模もそれほど大きくならず、工事中の主
塔の制振装置として採用出来る規模となる。
次に、実際の構造物に対して本発明の動吸振器を適用し
た場合の装置の概略の諸元について述べる。
1)構造物: 吊橋主塔(高さ133m、全型6400m)、1次たわ
み振動の振動特性値 MT  = 209.3 ts2/ 77LKT  =
994.5 t/m 0T=1・452ts/m(対数減衰率0.01相2)
動吸振器: 振動特性値は表−1に示す。
これにより動吸振器の諸元が算出される。
、’、 Md−βMT = 2.09 t s” / 
m、°9重錘重量Wd = MdXg = 20.5 
tに=  −−0,99 1+β 、°、オイルダンパー炒用の場合の減衰係数・・・lt
: Jb=2 : 1としたとき上記動吸振器の振動特
性値よりの計算による装置の概略の諸元をまとめると次
のようになる。
重錘型ff1Wd:20.5 t =鉄材として2.6
6 m3(1,77X 1. OX 1.5 m )吊
り高さh:2.08m オイhタンバー Cdo : 2.18 ts /m上
記の装置を取り付けることにより得られる効果は、対数
減液率δTと゛し九表現すると、即ち、塔のもつ構造減
衰はδ=0.01程度であるから、#J20倍に増大す
る。応答[[について−し 言えば約2゜に減少したことになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は構造物の振動モデル、第2図は動吸振器を取り
付けた系のモデル、第6図は動吸振器を取り付り゛た状
態の構造物の共振曲顧、第4図、第5図、第6図は本発
明の振り子式動gji k 4の実施例図(斜視図)で
ある。 MT:構造物の等価質景、I(T:構造物の等何バネ、
CT:構造物の等価減衰、Md:動吸振器の質量、Kd
:動吸振器のバネ、Cd :動吸振器の減資、1:支持
フレーム、2:重錘、3:%;垂部材、4:減衰器連結
棒、ps*pz:揺動軸、5:油圧ダンパー、り・・・
粘弾性体(粘性体)ダンパー、6:減衰器取り付は金具
、7:粘弾性体ダンパーの取り付はアーム。 代理人 弁地士  木 村 三 餌 箱1図    第2図 第3図 第4図 第5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)制振すべき構造物の頂部又はその近傍に固定された
    支持フレームと、該支持フレームに複数の懸垂部材を介
    して吊り下げられた電画と、構造物の制御すべき振動方
    向に揺動可能に下端部を該重錘に軸止され上部を前記支
    持フレームに軸止された減衰器連結棒と、支持フレーム
    に固定された減衰器取り付は金具に取り付けられ前記減
    衰器連結棒に連結された減衰器とよりなることを特徴と
    する振り子穴動吸振器。 2)前記減衰器として油圧ダンパーを使用したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の振り子穴動吸振器
    。 6)前記減衰器として粘弾性体又は粘性体ダンパーを使
    用したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の振
    り子穴動吸振器。
JP57205946A 1982-11-26 1982-11-26 振り子式動吸振器 Pending JPS5997342A (ja)

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