JP2001140498A - 制震装置の制御装置及び制御システム並びに制震構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一部がフレームから分離した耐震要素とフレ
ーム間に設置される制震装置が複数個設置される場合
に、各制震装置の制御を制震装置毎に独立したコントロ
ーラで行う場合の制御効果の乱れを防止し、制震装置に
付属する装置を節減する。 【解決手段】 複数個の制震装置21，22の内、いずれか
１個の主制震装置21にセンサ７を付属させ、主制震装置
21から、センサ信号に基づいて制震装置21，22の開閉制
御弁６の弁開度を計算し、開閉制御弁６に弁開度指令を
出力するコントローラ８にセンサ信号を送信し、コント
ローラ８から全制震装置21，22に弁開度指令を送信し、
全制震装置21，22の制御を１個のコントローラ８によっ
て行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は柱・梁のフレーム
内に設置される耐震要素とフレームとの間に跨って設置
され、耐震要素の抵抗力を調整する複数個の制震装置を
同時に制御する制御装置及び制御システム、並びに少な
くともいずれかの制御システムを有する制震構造物に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】柱・梁
のフレーム内に一部が分離した状態で設置される耐震要
素と、その分離した側のフレームとの間に設置される制
震装置はピストンの両側に油圧室を持つシリンダにおい
てフレームと耐震要素のいずれか一方に接続され、シリ
ンダ内を往復動するピストンロッドにおいて他方に接続
され、油圧室間の圧力油の移動が自由な状態と拘束状態
とが切り替えられることで、あるいは圧力油の移動量が
調整されることで、ピストンロッドの移動・停止、また
は移動速度が制御され、耐震要素の抵抗力を調整する。

【０００３】シリンダの両油圧室をつなぐ流路の一部に
は開閉制御弁が接続され、圧力油の移動状態や移動量は
開閉制御弁に伝達されるコントローラからの弁開度指令
によって決まり、弁開度は建物の応答、もしくは両油圧
室内の圧力油間の圧力差、あるいはピストンロッドとシ
リンダ間の相対変位等を検知するセンサの信号に基づい
てコントローラにより計算される。

【０００４】例えば上記耐震要素が建物内の複数箇所に
設置され、各耐震要素毎に制震装置が接続される場合の
ように複数個の制震装置が設置される場合、各制震装置
には同一の挙動が要求されることが多いが、各制震装置
の制御を制震装置毎に独立したコントローラで行うとす
れば、僅かなタイミングのずれ等により制御効果が乱れ
る可能性がある。このことは一耐震要素に対して複数個
の制震装置を接続する場合にも言える。

【０００５】複数個の制震装置を独立したコントローラ
で制御する場合にはまた、設置される制震装置の数だけ
センサとコントローラを必要とするため、制震装置に付
属する装置の数が多くなり、全制震装置から構成される
システムに要するコストが上昇する。

【０００６】この発明は上記背景より、複数個の制震装
置を制御する上での安定性が高く、付属装置を節減する
制御装置及び制御システムを提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では複数個の制震
装置の内、いずれか１個の主制震装置にセンサを付属さ
せ、その主制震装置から、センサ信号に基づいて開閉制
御弁の弁開度を計算し、制震装置の開閉制御弁に弁開度
指令を出力するコントローラにセンサ信号を送信し、コ
ントローラから全制震装置に弁開度指令を送信すること
により、複数個の制震装置を同時に制御し、制御安定性
を確保すると共に、制震装置に付属する装置を節減す
る。主制震装置以外の制震装置は１個以上である。

【０００８】主制震装置内のセンサの信号はセンサ信号
をコントローラに送信するセンサ信号用送信手段を通じ
てコントローラに送信され、コントローラはセンサ信号
に基づき、開閉制御弁の弁開度を計算する。コントロー
ラは弁開度指令用送信手段を通じて弁開度指令を主制震
装置を含む全制震装置に送信し、全制震装置の開閉制御
弁の弁開度を同時に制御する。

【０００９】センサ信号用送信手段は請求項２に記載の
ように主制震装置とコントローラを結ぶセンサ信号用配
線を用いた有線の場合と無線の場合があり、弁開度指令
用送信手段も請求項３に記載のようにコントローラと全
制震装置を結ぶ弁開度指令用配線を用いた有線の場合と
無線の場合がある。

【００１０】いずれの場合も全制震装置の開閉制御弁が
同時に制御されることで、各制震装置の制御を独立した
コントローラで行う場合のタイミングのずれの発生がな
くなり、制御上の安定性が向上する。

【００１１】また主制震装置内のセンサからの信号が１
個のコントローラに送信され、１個のコントローラから
全制震装置に弁開度指令が送信されることで、全制震装
置の設置に要する部品は主制震装置に付属するセンサ
と、センサの信号を受けるコントローラの他、有線の場
合のセンサ信号用配線及び弁開度指令用配線、もしくは
無線の場合のセンサ信号用送・受信機及び弁開度指令信
号用送・受信機のみになり、各制震装置毎にセンサとコ
ントローラを付属させる必要がなくなるため、全制震装
置から構成されるシステムが簡素化される上、制震装置
の設置に要する経費と消費電力が低減される。

【００１２】制震装置の制御装置は構造物の最小単位で
は請求項４に記載のように同一のフレームに設置され、
拡張された形として請求項５に記載のように同一階の複
数のフレームに分散して、または請求項６に記載のよう
に複数階の複数のフレームに分散して設置される。

【００１３】同一階の複数のフレーム、もしくは複数階
の複数のフレームに分散して設置される場合のフレーム
は請求項７に記載のように同一構面内にある場合と異な
る構面内にある場合があり、後者の場合は請求項８に記
載のように互いに平行な場合と請求項９に記載のように
交差する場合がある。制御装置が設置される同一階の複
数のフレームは必ずしも横方向に隣接している必要はな
く、複数階の複数のフレームも必ずしも上下に隣接して
いる必要はない。

【００１４】請求項４乃至請求項９のいずれかに記載の
制震装置の制御システムは請求項10に記載のように単独
で、もしくは任意の複数の制御システムが組み合わせら
れて構造物内に組み込まれることにより制震構造物を構
成する。

【００１５】

【発明の実施の形態】請求項１の発明は図１〜図３に示
すように柱・梁のフレーム11内に一部が分離した状態で
設置される耐震要素12と、その分離した側のフレーム11
との間に設置される複数個の制震装置21，22を同時に制
御する装置１である。

【００１６】制御装置１はセンサ７が付属した後述の主
制震装置21と、主制震装置21からのセンサ信号を受ける
コントローラ８と、センサ信号をコントローラ８に送信
するセンサ信号用送信手段９と、コントローラ８からの
弁開度指令を主制震装置21を含む全制震装置21，22に送
信する弁開度指令用送信手段10から構成される。

【００１７】図１〜３ではセンサ信号用送信手段９とし
て有線のセンサ信号用配線を用い、弁開度指令用送信手
段10として同じく有線の弁開度指令用配線を用いている
が、センサ７とコントローラ８、及びコントローラ８と
全制震装置21，22のそれぞれに送信機と受信機を付属さ
せ、センサ信号と弁開度指令信号をそれぞれ無線で送・
受信することもある。

【００１８】主制震装置21とその他の制震装置22は図４
に示すようにピストン41の両側に油圧室31，31を持つシ
リンダ３と、シリンダ３内を往復動するピストンロッド
４と、両油圧室31，31をつなぐ流路５を持ち、流路５の
途中に開閉制御弁６が設置される。ピストンロッド４は
フレーム11と耐震要素12のいずれか一方に接続され、シ
リンダ３は他方に接続される。

【００１９】上記複数個の制震装置21，22の内、いずれ
か１個の制震装置21にはセンサ７が内蔵される等により
付属し、センサ７が付属した制震装置21は主制震装置と
して全制震装置21，22を同時に制御するための中心にな
る。センサ７は建物の速度、変位等の応答、もしくは両
油圧室31，31内の圧力油間の圧力差、あるいはピストン
ロッド４とシリンダ３間の相対変位等、開閉制御弁６の
弁開度を算出するための何らかの情報を検知する。

【００２０】主制震装置21のセンサ７の信号はセンサ信
号用送信手段９を通じてコントローラ８に送信される。
コントローラ８はセンサ７の信号に基づいて開閉制御弁
６の弁開度を計算し、決定した弁開度指令を開閉制御弁
６に出力する。

【００２１】例えば図４に示すように両油圧室31，31内
の圧力油の圧力p₁，p₂から得られる圧力差Δｐからは、
Ｆ＝Δｐ・Ａ（Ａ：ピストンの面積）により制震装置2
1，22の発生力Ｆが算出され、またピストンロッド４と
シリンダ３間の相対変位Δｄからは、ｘ＝Ｆ／Ｋ_d ＋Δ
ｄにより層間変位ｘが算出され、dx/dt ＝(dF/dt)/Ｋ_d
＋d(Δｄ)/dtより層間速度dx/dt が算出される。

【００２２】発生力Ｆと層間速度dx/dt を用いて予め決
められた制御則に基づき、制震装置21，22の減衰係数Ｃ
が求まり、減衰係数Ｃにより開閉制御弁６の弁開度が決
定される。

【００２３】コントローラ８において決定された弁開度
指令は弁開度指令用送信手段10を通じて全制震装置21，
22の開閉制御弁６に送信され、全制震装置21，22の開閉
制御弁６が同時に制御される。

【００２４】図１は一フレーム11内の耐震要素12に接続
された２個の制震装置21，22を制御する場合の制御装置
１の構成例を、図２，図３は同一構面内で横方向に、も
しくは上下に隣接するフレーム11，11内の各耐震要素12
に接続された全制震装置21，22を制御する場合の構成例
を示す。

【００２５】図１は請求項４の制御システムの具体例で
ある。図２は請求項５の、図３は請求項６の制御システ
ムの具体例であり、請求項７の具体例でもある。

【００２６】図５は制御装置１を同一階、もしくは複数
階の互いに平行なフレーム11，11に設置した請求項８の
制御システムの具体例を、図６は同一階、もしくは複数
階の互いに交差するフレーム11，11に設置した請求項９
の制御システムの具体例を示す。

【００２７】図７は請求項４乃至請求項９のいずれかの
制御システムを組み合わせて構造物内に設置した請求項
10の制震構造物の具体例を示す。

【００２８】

【発明の効果】複数個の制震装置の内、いずれか１個の
主制震装置にセンサを付属させ、その主制震装置から、
センサ信号に基づいて開閉制御弁の弁開度を計算し、制
震装置の開閉制御弁に弁開度指令を出力するコントロー
ラにセンサ信号を送信し、コントローラから全制震装置
に弁開度指令を送信するため、複数個の制震装置を同時
に制御することができ、制御安定性が確保される。

【００２９】主制震装置内のセンサからの信号が１個の
コントローラに送信され、１個のコントローラから全制
震装置に弁開度指令が送信されることで、全制震装置の
設置に要する部品は主制震装置に付属するセンサとその
信号を受けるコントローラの他、主制震装置内のセンサ
の信号をコントローラに送信するセンサ信号用送信手段
と、コントローラからの弁開度指令を全制震装置に送信
する弁開度指令用送信手段のみになり、各制震装置毎に
センサとコントローラを付属させる必要がなくなるた
め、全制震装置から構成されるシステムが簡素化され
る。

【００３０】また制震装置の設置に要する経費と消費電
力が低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】一フレーム内の耐震要素に接続された２個の制
震装置を制御する場合の請求項４の制御システムの構成
例を示した立面図である。

【図２】横方向に隣接するフレーム内の耐震要素に接続
された制震装置を制御する請求項５の制御システムの構
成例を示した立面図である。

【図３】上下に隣接するフレーム内の耐震要素に接続さ
れた制震装置を制御する請求項６の制御システムの構成
例を示した立面図である。

【図４】主制震装置の構成例を示した概要図である。

【図５】互いに平行なフレームに設置された請求項８の
制御システムの構成例を示した平面図である。

【図６】互いに交差するフレームに設置された請求項９
の制御システムの構成例を示した平面図である。

【図７】複数の制御システムを組み合わせて構造物内に
設置した請求項10の制震構造物を示した立面図である。

【符号の説明】

１……制御装置、21……主制震装置、22……制震装置、
３……シリンダ、31……油圧室、４……ピストンロッ
ド、41……ピストン、５……流路、６……開閉制御弁、
７……センサ、８……コントローラ、９……センサ信号
用送信手段、10……弁開度指令用送信手段、11……フレ
ーム、12……耐震要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 幹 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 田上 淳 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 片村 立太 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱・梁のフレーム内に一部が分離した状
   態で設置される耐震要素と、その分離した側のフレーム
   との間に設置され、ピストンの両側に油圧室を持つシリ
   ンダと、シリンダ内を往復動するピストンロッドと、両
   油圧室をつなぐ流路を持ち、流路の一部に開閉制御弁が
   接続された複数個の制震装置を制御する装置であり、開
   閉制御弁の弁開度を算出するための情報を検知するセン
   サが付属した主制震装置と、センサの信号に基づいて開
   閉制御弁の弁開度を計算し、開閉制御弁に弁開度指令を
   出力するコントローラと、センサの信号をコントローラ
   に送信するセンサ信号用送信手段と、コントローラから
   の前記弁開度指令を主制震装置を含む全制震装置に送信
   する弁開度指令用送信手段から構成される制震装置の制
   御装置。
2. 【請求項２】 センサ信号用送信手段は主制震装置とコ
   ントローラを結ぶセンサ信号用配線である請求項１記載
   の制震装置の制御装置。
3. 【請求項３】 弁開度指令用送信手段はコントローラ
   と、主制震装置を含む全制震装置を結ぶ弁開度指令用配
   線である請求項１、もしくは請求項２記載の制震装置の
   制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の制震装置の制御装置が構造物の同一のフレームに設置
   されている制震装置の制御システム。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の制震装置の制御装置が構造物の同一階の複数のフレー
   ムに設置されている制震装置の制御システム。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の制震装置の制御装置が構造物の複数階の複数のフレー
   ムに設置されている制震装置の制御システム。
7. 【請求項７】 制震装置の制御装置が設置される複数の
   フレームは同一構面内にある請求項５、もしくは請求項
   ６記載の制震装置の制御システム。
8. 【請求項８】 制震装置の制御装置が設置される複数の
   フレームは互いに平行である請求項５、もしくは請求項
   ６記載の制震装置の制御システム。
9. 【請求項９】 制震装置の制御装置が設置される複数の
   フレームは互いに交差している請求項５、もしくは請求
   項６記載の制震装置の制御システム。
10. 【請求項１０】 請求項４乃至請求項９のいずれかに記
    載の制震装置の制御システムが単独で、もしくは組み合
    わせられて構造物内に組み込まれている制震構造物。