JP2002235455A - 複数モード制御ダンパー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの装置によって構造物に生じる複数の卓
越するモードの応答加速度や変位を積極的かつ効果的に
抑制することが可能になる複数モード制御ダンパーを提
供する。 【解決手段】 構造物１の床面に弾性体支承４を介して
水平方向に移動自在に設けられる第１の重り部材２と、
この第１の重り部材２上に弾性体支承５を介して水平方
向に移動自在に設けられた第２の重り部材６と、第１の
重り部材２および／または第２の重り部材６に設けら
れ、リニアモータ駆動によって重り部材の水平方向の移
動を制御するアクチュエータ７と、構造物１および第
１、第２の重り部材２、６の応答加速度を計測しつつリ
ニアモータによる駆動を制御する制御手段１０とを備え
てなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に超高層や高層
の建物における振動対策に用いて好適な複数モード制御
ダンパーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、超高層や高層の建物やタ
ワー等の構造物においては、地震等に起因する比較的大
きな振動のみならず、風等に起因する微振動に対して
も、上部構造に発生する揺れが居住性や安全性の観点か
ら無視できなくなるため、何らかの振動対策を講じる必
要がある。そこで、従来この種の振動対策として、上記
超高層や高層の構造物の最上階に設置される、重り部材
と駆動装置とを用いた各種のアクティブ制振装置が開発
されている。

【０００３】このアクティブ制振装置は、例えば構造物
の屋上に水平方向に移動自在に設置される重り部材と、
この重り部材を駆動させるリニアモータと、構造物およ
び重り部材の応答加速度を検出するセンサーと、このセ
ンサーからの検出信号に基づいて、リニアモータを駆動
制御するコンピュータとを備えたもので、構造物の応答
加速度に基づいて、リニアモータによって上記重り部材
を、当該応答加速度を相殺する方向に駆動制御すること
により、上記構造物の揺れを抑制するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
アクティブ制振装置にあっては、検出された構造物の応
答加速度に対して、一つの重り部材を駆動制御すること
により、構造物の揺れを抑える構成のものであるため
に、当該構造物に複数の卓越するモードの応答加速度や
変位が生じた場合には、これらを効果的に抑制すること
が難しく、よって高い制振性を発揮することが困難であ
るという問題点があった。

【０００５】本発明は、上記従来のアクティブ制振装置
が有する課題を有効に解決すべくなされたもので、１つ
の装置によって構造物に生じる複数の卓越するモードの
応答加速度や変位を積極的かつ効果的に抑制することが
可能になる複数モード制御ダンパーを提供することを目
的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る複数モード制御ダンパーは、構造物の床面に弾性
体支承を介して水平方向に移動自在に設けられる第１の
重り部材と、この第１の重り部材上に弾性体支承を介し
て水平方向に移動自在に設けられた第２の重り部材と、
第１の重り部材および／または第２の重り部材に設けら
れ、リニアモータ駆動によって当該重り部材の水平方向
の移動を制御するアクチュエータと、上記構造物および
第１、第２の重り部材の応答加速度を計測しつつ上記リ
ニアモータによる駆動を制御する制御手段とを備えてな
ることを特徴とするものである。

【０００７】ここで、請求項２に記載の発明は、請求項
１に記載のアクチュエータが、上記第１の重り部材およ
び／または上記第２の重り部材を互いに交差する２方向
以上に移動制御可能となるように、複数台設けられてい
ることを特徴とするものである。

【０００８】請求項１または２に記載の複数モード制御
ダンパーにおいては、構造物に水平方向の振動が発生し
た際に、積層ゴムばね等の弾性体支承を介して設置され
た第１の重り部材および第２の重り部材が、当該振動を
減殺する方向に揺動することにより、上記振動を抑える
ことができる。これに加えて、構造物において共振現象
等に起因する他の卓越するモードの応答加速度が検出さ
れた場合には、制御手段からの制御信号によってアクチ
ュエータが作動し、第１の重り部材および／または第２
の重り部材をリニアモータ駆動によって積極的に当該応
答加速度を相殺する方向に起振制御することによりこれ
を抑制する。

【０００９】したがって、上記複数モード制御ダンパー
によれば、１つの装置によって構造物に生じる複数の卓
越するモードの応答加速度や変位を積極的かつ効果的に
抑制することが可能になる。かかる観点から、上記第１
および第２の重り部材として、それぞれの１次周期が上
記構造物の１次周期に同調する周期を有し、かつそれぞ
れの２次周期が上記構造物の応答加速度が卓越する高次
の周期を有しているものを使用すれば、上記効果を最大
限発揮することができて好適である。

【００１０】さらに、請求項２に記載の発明のように、
上記アクチュエータを複数台設け、これらが設置された
第１の重り部材および／または第２の重り部材を、互い
に交差する２方向以上に移動制御可能にすれば、水平方
向の如何なる方向への揺れに対しても、これを有効に抑
制することが可能になる。ちなみに、上記アクチュエー
タを、第１の重り部材および／または第２の重り部材
に、互いに直交する方向に２台設けることが最も効率的
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、図面に
基づいて、本発明の複数モード制御ダンパーの第１実施
形態について説明する。図１は、本実施形態の複数モー
ド制御ダンパーを高層の構造物１に設置した状態を示す
もので、図中符号２は、構造物１の屋上に設置された基
台３に、積層ゴムばね（弾性体支承）４を介して水平方
向に移動自在に設けられた第１の重り部材である。

【００１２】この第１の重り部材２の上面には、さらに
積層ゴムばね（弾性体支承）５を介して第２の重り部材
６が水平方向に移動自在に設けられており、この第２の
重り部材６上に、リニアモータ駆動によって第２の重り
部材６の水平方向の移動を制御するアクチュエータ７が
設けられている。ここで、第１および第２の重り部材
２、６は、それぞれの１次周期が構造物１の１次周期に
同調する周期を有し、かつそれぞれの２次周期が構造物
１の応答加速度が卓越する高次の周期を有するように設
定されている。

【００１３】また、構造物１の複数箇所、第１の重り部
材２および第２の重り部材５には、各々の箇所における
応答加速度を検出するためのセンサー８が設けられ、さ
らにアクチュエータ７には変位計９が設けられている。
そして、上記構造物１内には、これらのセンサー８およ
び変位計９からの検出信号を数値解析して、上記アクチ
ュエータ７の駆動用リニアモータを作動制御するための
コンピュータ（制御手段）１０が設置されている。

【００１４】以上の構成からなる複数モード制御ダンパ
ーにおいては、第１の重り部材２および第２の重り部材
６として、それぞれの１次周期が構造物１の１次周期に
同調する周期を有し、かつそれぞれの２次周期が構造物
１の応答加速度が卓越する高次の周期を有しているもの
を使用するとともに、これら重り部材２、６を積層ゴム
ばね４、５を介して水平方向に移動自在に設けているの
で、構造物１に水平方向の振動が発生した際に、上記第
１の重り部材２および第２の重り部材６が当該振動を減
殺する方向に揺動することにより、上記振動を抑えるこ
とができる。

【００１５】これに加えて、第２の重り部材６にリニア
モータ駆動のアクチュエータ７を設け、かつ構造物１お
よび第１、第２の重り部材２、６の応答加速度を計測す
るセンサー８と、これらセンサー８からの検出信号に基
づいてリニアモータによる駆動を制御するコンピュータ
１０とからなる制御手段を設けているので、構造物１に
おいて共振現象等に起因する他の卓越するモードの応答
加速度が検出された場合には、コンピュータ１０からの
制御信号によってアクチュエータが作動し、第２の重り
部材６をリニアモータ駆動によって積極的に上記応答加
速度を相殺する方向に起振制御することによりこれを抑
制することができる。

【００１６】この結果、上記複数モード制御ダンパーに
よれば、１つの装置によって構造物１に生じる複数の卓
越するモードの応答加速度や変位を積極的かつ効果的に
抑制することができる。

【００１７】（第２の実施形態）図２および図３は、本
発明の第２の実施形態の要部を示すもので、図１に示し
たものと同一構成部分に付いては、同一符号を付してそ
の説明を簡略化する。図２および図３に示すように、本
実施形態の複数モード制御ダンパーにおいては、第２の
重り部材６上に、リニアモータ駆動によって第２の重り
部材６の水平方向における一方向（Ｘ方向と略す）への
移動を制御するアクチュエータ７ａが設けられ、さらに
このアクチュエータ７ａの両側方に配置された支持台１
１上に、第２の重り部材６を、上記一方向と直交する方
向（Ｙ方向と略す）へ移動制御するアクチュエータ７ｂ
が、上記アクチュエータ７ａを跨ぐようにして設置され
ている。

【００１８】上記構成からなる複数モード制御ダンパー
によれば、第１の実施形態と同様の作用効果が得られる
ことに加えて、さらに第２の重り部材６に２台のアクチ
ュエータ７ａ、７ｂを設け、当該第２の重り部材６を互
いに直交するＸ−Ｙ方向に移動制御可能にしているの
で、構造物１に発生する水平方向の如何なる方向への揺
れに対しても、これを有効に抑制することができる。

【００１９】なお、上記実施の形態においては、いずれ
も第１の重り部材２および第２の重り部材６をそれぞれ
１段の積層ゴムばね４、５によって支承した場合に付い
てのみ説明したが、構造物１の高さ（上層階における揺
れ程度）や、その１次周期の値、さらにはこれによって
決定される重り部材２、６の重量等の条件によっては、
図４に示す他の実施形態のように、多段（図では２段）
に配された積層ゴムばね４、５を介装してもよい。

【００２０】また、これら第１の重り部材２および第２
の重り部５を支承する弾性体支承についても、上述した
積層ゴムばねに限らず、これら重り部材２、５を水平方
向に移動自在に支承可能なものであれば、各種の弾性体
支承を使用することが可能である。さらに、リニアモー
タ駆動のアクチュエータ７についても、上述した第２の
重り部材６に設ける他、第１の重り部材２に設けたり、
あるいは第１の重り部材２と第２の重り部材６の双方に
設けたりすることが可能である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１または２
に記載の本発明に係る複数モード制御ダンパーによれ
ば、構造物の床面上に弾性体支承を介して第１の重り部
材と第２の重り部材とを積層上に設けるとともに、上記
第１の重り部材および／または上記第２の重り部材にリ
ニアモータ駆動によって当該重り部材の水平方向の移動
を制御するアクチュエータを設け、かつ上記構造物およ
び上記第１、第２の重り部材における応答加速度の検出
信号に基づいて上記リニアモータによる駆動を制御する
制御手段を設けているので、第１および第２の重り部材
による揺動と、アクチュエータを用いた起振制御によ
り、１つの装置によって、構造物に生じる複数の卓越す
るモードの応答加速度や変位を積極的かつ効果的に抑制
することができる。また特に、請求項２に記載の発明に
よれば、水平方向の如何なる方向への揺れに対しても、
これを有効に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の複数モード制御ダンパーの一実施形態
を示す概略構成図である。

【図２】本発明の第２の実施形態の概略構成を示す要部
の正面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す概略構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 構造物 ２ 第１の重り部材 ４、５ 積層ゴムばね（弾性体支承） ６ 第２の重り部材 ７、７ａ、７ｂ リニアモータ駆動のアクチュエータ ８ 応答加速度のセンサ １０ コンピュータ（制御手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の床面に弾性体支承を介して水平
   方向に移動自在に設けられる第１の重り部材と、この第
   １の重り部材上に弾性体支承を介して水平方向に移動自
   在に設けられた第２の重り部材と、上記第１の重り部材
   および／または上記第２の重り部材に設けられ、リニア
   モータ駆動によって当該重り部材の水平方向の移動を制
   御するアクチュエータと、上記構造物および上記第１、
   第２の重り部材の応答加速度を計測しつつ上記リニアモ
   ータによる駆動を制御する制御手段とを備えてなること
   を特徴とする複数モード制御ダンパー。
2. 【請求項２】 上記アクチュエータは、上記第１の重り
   部材および／または上記第２の重り部材を互いに交差す
   る２方向以上に移動制御可能となるように、複数台設け
   られていることを特徴とする請求項１に記載の複数モー
   ド制御ダンパー。