JP2003254380A - Structure vibration control method and vibration controlled structure - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は、制震装置を能動
的に制御し、主構造物とは別に設けた付属構造物へのエ
ネルギー伝達を付属構造物の動特性を利用することで極
大化する制御を行う制震装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention maximizes the energy transfer to an auxiliary structure provided separately from the main structure by actively controlling the vibration control device and utilizing the dynamic characteristics of the auxiliary structure. The present invention relates to a seismic control device that performs control.
【０００２】[0002]
【従来の技術】これまで、構造物間または主構造物と付
属構造物との間に制震装置を設置して制震装置を能動的
に制御して構造物の応答を低減する制震方法が幾つか出
願されている。2. Description of the Related Art Up to now, a seismic control method in which a seismic control device is installed between structures or between a main structure and an ancillary structure and the seismic control device is actively controlled to reduce the response of the structure. Have been filed.
【０００３】例えば、特開平１０−１３１５４４号公報
には、既存の主構造物から独立した構面または架構を設
置し、それらの間に設置した制震装置により能動的に既
存の主構造物を制震するようにした制震構造物が記載さ
れている。For example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 10-131544, a structure or frame independent of an existing main structure is installed, and an existing main structure is actively installed by a vibration control device installed between them. It describes a seismic control structure that is designed to seismic control.
【０００４】また、特開平１１−２３０２５２号公報に
は、柱梁架構内にブレースなどの耐震要素を設置し、そ
の耐震要素の動特性を利用して構造物の振動エネルギー
を耐震要素に伝達する制震構造物および可変減衰装置が
記載されている。Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-230252, a seismic resistant element such as a brace is installed in a beam-frame structure, and the vibration energy of the structure is transmitted to the seismic resistant element by utilizing the dynamic characteristics of the seismic resistant element. Seismic control structures and variable damping devices are described.
【０００５】この他、特開２００１−１２３６９６号公
報には、複数の構造物間または主構造物と別途に設けた
付属構造物の間に制震装置を設置し、構造物の振動エネ
ルギーを他の構造物や付属構造物に伝達する制震方法が
記載されている。In addition to this, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-123696, a vibration control device is installed between a plurality of structures or between an auxiliary structure provided separately from the main structure so that the vibration energy of the structure is The seismic control method to be transmitted to the structures and auxiliary structures of is described.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来、
付属構造物を利用して主構造物の振動を低減する考え方
は示されているが、例えば特開平１１−２３０２５２号
公報記載のものでは、高振動数であるブレースの振動を
制御する必要があり、実現するためには非常に高速で切
り替わる制震装置を必要とする。As described above, as described above,
Although the idea of reducing the vibration of the main structure by using the attached structure is shown, for example, in the one disclosed in JP-A No. 11-230252, it is necessary to control the vibration of the brace having a high frequency. To achieve this, a seismic control device that switches at a very high speed is required.
【０００７】また、特開２００１−１２３６９６号公報
記載のものでは、振動エネルギーを主構造物から他の構
造物や付属構造物に伝達する制震方法が記載されている
が、エネルギー伝達を効率的にかつ確実に行うにはどの
ようにすべきかという点で十分とは言えず、解決すべき
課題が残っている。[0007] Further, the one described in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-123696 describes a vibration control method for transmitting vibration energy from a main structure to other structures and auxiliary structures, but the energy transfer is efficient. It is not enough in terms of how to do it reliably and reliably, and there are still problems to be solved.
【０００８】本願発明は、このような背景のもとに発明
されたものであり、主構造物から付属構造物へのエネル
ギー伝達において、付属構造物の動特性を最大限に利用
できる構造物の制震方法および制震構造物を提供するこ
とを目的としている。The present invention has been invented under such a background, and in the energy transfer from the main structure to the auxiliary structure, the dynamic characteristics of the auxiliary structure can be utilized to the maximum extent. The purpose is to provide a damping method and a damping structure.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係る構
造物の制震方法は、主構造物と、前記主構造物とは別に
設けた付属構造物とを制震装置を介して連結し、振動時
の主構造物と付属構造物の速度変化に基づいて前記制震
装置を作動させ、付属構造物に入力されるエネルギー伝
達を制御することで主構造物の振動を抑制することを特
徴とするものである。A method of damping a structure according to claim 1 of the present application is to connect a main structure and an auxiliary structure provided separately from the main structure via a vibration control device. In order to suppress the vibration of the main structure by operating the vibration control device based on the speed change of the main structure and the auxiliary structure during vibration and controlling the energy transfer input to the auxiliary structure. It is a feature.
【００１０】本願発明における最終的な制御の対象は、
制震装置自体が発生する減衰力や制震装置によるエネル
ギー吸収ではなく、付属構造物に入力されるエネルギー
伝達であり、主構造物に対する制震効果は付属構造物の
動特性に大きく左右されることになり、付属構造物の動
特性を最大限に利用すれば、エネルギー伝達を極大化
し、コンパクトな制震装置で大きな制震効果を得ること
ができる。The final object of control in the present invention is
It is not the damping force generated by the seismic control device itself or the energy absorption by the seismic control device, but the energy transfer input to the adjunct structure, and the seismic control effect on the main structure is greatly affected by the dynamic characteristics of the adjunct structure. Therefore, by maximizing the dynamic characteristics of the attached structure, energy transfer can be maximized and a large damping effect can be obtained with a compact damping device.
【００１１】また、エネルギー伝達を制御する上で、主
構造物と付属構造物の速度変化のみを用いることで、制
御則が簡略化されセンサの配置等についても効率の良い
配置が可能となり、制震における高い安定性が得られ
る。Further, in controlling the energy transfer, by using only the speed change of the main structure and the auxiliary structure, the control law is simplified, and the sensor arrangement can be arranged efficiently. High stability in earthquake is obtained.
【００１２】請求項２は、請求項１に係る構造物の制震
方法において、前記制震装置が前記主構造物と付属構造
物の接続状態を相対的なロック状態とアンロック状態の
少なくとも２段階以上に切り替えることができる装置で
あり、前記ロック状態とアンロック状態の切り替えを、
以下のロック条件およびアンロック条件に基づいて行う
ことを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, in the method of damping a structure according to the first aspect, the damping device allows the main structure and the auxiliary structure to be connected in at least two states of a relative locked state and an unlocked state. It is a device that can be switched in more than one stage, switching between the locked state and the unlocked state,
It is characterized in that it is performed based on the following lock condition and unlock condition.
【００１３】Ａ．ロック条件：以下の(1) 〜(3) の全条
件を満足する場合
(1) Ｖ1(t)・（Ｖ1(t)−Ｖ2(t)）＞０
(2) Ｖ1(t)・Ｖ1(ｔ−Δｔ）＞０
(3) Ｖ1(t)−Ｖ2(t)≦Ｖc1
ここで、
Ｖ1(t)：主構造物の速度
Ｖ2(t)：付属構造物の速度
Ｖc1 ：速度の単位を持つある定数A. Lock condition: When all the following conditions (1) to (3) are satisfied (1) V 1 (t) ・ (V 1 (t) −V 2 (t))> 0 (2) V 1 (t ) · V 1 (t−Δt)> 0 (3) V 1 (t) −V 2 (t) ≦ V c1 where V 1 (t): speed of main structure V 2 (t): auxiliary structure Velocity of the object V c1 : A constant having a unit of velocity
【００１４】Ｂ．アンロック条件：上記(1) 〜(3) の何
れかの条件を満足しない場合
請求項２は、より具体的な制震方法を与えるものであ
り、例えば図１に示す解析モデルにおいて、
ｍ1 ：主構造物の重量（＝９８００ｔを想定）
ｍ2 ：付属構造物の重量
ｈ1 ：主構造物の減衰定数＝（２％を想定）
ｈ2 ：付属構造物の減衰定数
ｆ1 ：主構造物の固有振動数（＝１Ｈｚを想定）
ｆ2 ：付属構造物の固有振動数
Ｘ1 ：主構造物の変位（Ｖ1 ：速度、Ａ1 ：加速度）
Ｘ2 ：付属構造物の変位（Ｖ2 ：速度、Ａ2 ：加速度）
とし、減衰係数Ｃを可変とした油圧式可変ダンパで主構
造物と付属構造物を連結するものとして導くことができ
る。なお、制震装置が可変ダンパでなく、可変剛性装置
である場合等も同様に考えることができるが、ここでは
制震装置が油圧式可変ダンパである場合を想定して説明
する。B. Unlock Conditions: (1) to claim 2 is not satisfied either condition (3) is intended to provide a more specific seismic response control method, for example, in the analysis model shown in FIG. 1, m 1 : Weight of main structure (assuming = 9800t) m 2 : Weight of accessory structure h 1 : Damping constant of main structure = (assuming 2%) h 2 : Damping constant of accessory structure f 1 : Main structure Natural frequency of object (assuming 1 Hz) f 2 : Natural frequency of attached structure X 1 : Displacement of main structure (V 1 : Velocity, A 1 : Acceleration) X 2 : Displacement of attached structure (V 2 : Velocity, A 2 : Acceleration), and a hydraulic variable damper with a variable damping coefficient C can be used to connect the main structure and ancillary structures. The case where the vibration control device is not a variable damper but a variable rigidity device can be considered in the same manner, but here, the case where the vibration control device is a hydraulic variable damper will be described.
【００１５】(1) の条件は、主構造物に対して付属構造
物が与える減衰力の方向が、主構造物の現在の速度方向
に対して反対方向であることを保証するものである。こ
れにより主構造物の安定性が保証される。The condition (1) guarantees that the direction of the damping force applied to the main structure by the auxiliary structure is opposite to the current speed direction of the main structure. This ensures the stability of the main structure.
【００１６】(2) の条件は、主構造物の速度が反転しな
いこと、つまり主構造物の変位が増加中であることを表
す。The condition (2) means that the velocity of the main structure is not reversed, that is, the displacement of the main structure is increasing.
【００１７】(3) の条件は、主構造物と付属構造物の相
対速度が非常に小さいこと、つまりロック動作における
衝撃力が小さいことを保証するものであり、主構造物の
重量や減衰定数、固有振動数等を上記のように設定した
場合において、例えばＶc1＝１ｃｍ／ｓといった数値が
入る。The condition (3) guarantees that the relative velocity between the main structure and the attached structure is very small, that is, the impact force in the lock operation is small, and the weight and damping constant of the main structure are small. , When the natural frequency is set as described above, a numerical value such as V c1 = 1 cm / s is entered.
【００１８】請求項３は、請求項１に係る構造物の制震
方法において、地震入力に対する追加条件として、以下
の(4) または(5) の条件においてはロック状態とアンロ
ック状態の切り替えを行わないことを特徴とするもので
ある。According to a third aspect of the present invention, in the structure damping method according to the first aspect, switching between the locked state and the unlocked state is performed under the following condition (4) or (5) as an additional condition for earthquake input. It is characterized by not performing.
【００１９】Ｃ．地震入力での追加条件
(4) ｜Ｖ2(t)｜＜Ｖc2
(5) Ｖ1(t)・（Ｖ1(t)−Ｖ2(t)）＞０かつＶ1(t)・Ｖ
1(ｔ−Δｔ）＜０で、
｜Ｖ1(t)−Ｖ2(t)｜≦Ｖc3
ここで、
Ｖc2 ：速度の単位を持つある定数
Ｖc3 ：速度の単位を持つある定数
(4) 、(5) の条件は、地震入力において、応答の小さな
状態で切り替えることによる悪影響を軽減するためのも
のであり、主構造物の重量や減衰定数、固有振動数等を
上記のように設定した場合において、例えばＶc2＝１ｃ
ｍ／ｓ、Ｖc3＝３ｃｍ／ｓといった数値が入る。C. Additional conditions for earthquake input (4) | V 2 (t) | <V c2 (5) V 1 (t) ・ (V 1 (t) −V 2 (t))> 0 and V 1 (t) ・V
1 (t−Δt) <0, | V 1 (t) −V 2 (t) | ≦ V c3 where V c2 : a constant having a unit of speed V c3 : a constant having a unit of speed ( The conditions of 4) and (5) are to reduce the adverse effects of switching in the state of small response in the case of an earthquake input, and the weight, damping constant, natural frequency, etc. of the main structure are as described above. When set, for example, V c2 = 1c
Numerical values such as m / s and V c3 = 3 cm / s are entered.
【００２０】本願の請求項４に係る制震構造物は、主構
造物とは別に設けた付属構造物と、前記主構造物と付属
構造物を連結する制震装置と、前記主構造物の応答速度
を検出するセンサと、前記付属構造物の応答速度を検出
するセンサと、振動時の前記主構造物と付属構造物の速
度変化に基づいて前記制震装置を作動させ、付属構造物
に入力されるエネルギー伝達を制御する制御手段とを有
することを特徴とするものである。A damping structure according to claim 4 of the present application is an auxiliary structure provided separately from a main structure, a damping device connecting the main structure and the auxiliary structure, and the main structure. A sensor that detects a response speed, a sensor that detects a response speed of the accessory structure, and activates the seismic damping device based on a speed change of the main structure and the accessory structure during vibration, It has a control means which controls the energy transfer input.
【００２１】本願発明の制震構造物は、請求項１〜３の
制震方法による主構造物の応答低減を実現する構造物で
あり、地震時などにおける主構造物と付属構造物の応答
速度をセンサで検出し、検出された構造物の応答に基づ
いて、油圧式可変ダンパ、摩擦式可変ダンパ、あるいは
可変剛性装置等の制震装置を作動させ、付属構造物の動
特性に応じて付属構造物に入力されるエネルギー伝達が
できるだけ大きくなるように制御することで、制震装置
自体の発生減衰力等の能力以上の制震効果を得ることが
できる。The seismic control structure of the present invention is a structure that realizes the response reduction of the main structure by the seismic control method of claims 1 to 3, and the response speed of the main structure and the auxiliary structure at the time of an earthquake or the like. Is detected by a sensor, and based on the detected response of the structure, a vibration control device such as a hydraulic variable damper, a friction variable damper, or a variable rigidity device is activated, and it is attached according to the dynamic characteristics of the attached structure. By controlling the energy transmission input to the structure to be as large as possible, it is possible to obtain a damping effect that exceeds the capacity of the damping device itself, such as damping force.
【００２２】請求項５は、請求項４に係る制震構造物に
おいて、前記主構造物の応答速度を検出するセンサおよ
び前記付属構造物の応答を検出するセンサが、それぞれ
主構造物の頂部および付属構造物の頂部に設置され、こ
れらのセンサおよび地盤などの基準点に設置したセンサ
から送信された情報を基に、付属構造物に入力されるエ
ネルギー量を制御することを特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the seismic control structure according to the fourth aspect, a sensor for detecting a response speed of the main structure and a sensor for detecting a response of the auxiliary structure are respectively a top portion and a top portion of the main structure. It is installed on top of ancillary structures and is characterized by controlling the amount of energy input to the ancillary structures based on the information transmitted from these sensors and sensors installed at reference points such as the ground. is there.
【００２３】１次モードに対する制御としては、センサ
を構造物の頂部に設置するのが最も効率がよく、制震装
置も頂部に設置することで必要な配線等を最小限に抑え
ることができる。また、地表部との相対速度を求めるた
めには地盤などの基準点にもセンサを設置する必要があ
るが、基準点のセンサについては情報を制震装置に無線
で送るようにすることで、全体としての配線設備等を大
幅に軽減し、制震装置やセンサなどの装置をコンパクト
に納めることができる。As a control for the first mode, it is most efficient to install the sensor on the top of the structure, and by installing the vibration control device on the top, necessary wiring and the like can be minimized. In addition, it is necessary to install a sensor at a reference point such as the ground in order to obtain the relative speed with the ground surface part, but for the sensor at the reference point, by sending information wirelessly to the seismic control device, Wiring equipment etc. can be greatly reduced as a whole, and devices such as vibration control devices and sensors can be installed compactly.
【００２４】請求項６は、請求項４に係る制震構造物に
おいて、前記主構造物の応答速度を検出するセンサおよ
び前記付属構造物の応答を検出するセンサが、それぞれ
前記制震装置の両端に設けられ、これらのセンサおよび
地盤などの基準点に設置したセンサから無線により送信
された情報を基に、付属構造物に入力されるエネルギー
量を制御する制御手段が制震装置に内蔵されていること
を特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration control structure according to the fourth aspect, a sensor for detecting a response speed of the main structure and a sensor for detecting a response of the auxiliary structure are provided at both ends of the vibration control device. Based on information transmitted wirelessly from these sensors and sensors installed at reference points such as the ground, control means for controlling the amount of energy input to the attached structure is built into the seismic control device. It is characterized by being present.
【００２５】この場合、制震のための情報が制震装置３
部分で全て完結するため、外部への配線の必要がなく、
コンパクトな制震システムを実現することができる。In this case, the information for damping is the damping device 3.
Since all parts are completed, there is no need for external wiring,
It is possible to realize a compact vibration control system.
【００２６】請求項７は、請求項４〜６に係る制震構造
物において、前記付属構造物に付属構造物の振動数を調
節するための重りを付加したことを特徴とするものであ
る。A seventh aspect of the present invention is the vibration control structure according to the fourth to sixth aspects, wherein a weight for adjusting the frequency of the additional structure is added to the additional structure.
【００２７】重りによって付加構造物の振動数を調整す
ることで、制震装置の応答性能を過剰に上げることなく
付属構造物の動特性を効果的に利用することができる。By adjusting the frequency of the additional structure with the weight, the dynamic characteristics of the auxiliary structure can be effectively used without excessively increasing the response performance of the vibration control device.
【００２８】請求項８は、請求項４〜７に係る制震構造
物において、前記主構造物と付属構造物を連結する制震
装置を、主構造物の高次振動モードの節近傍に設置した
ことを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the vibration control structure according to the fourth to seventh aspects, a vibration control device for connecting the main structure and the auxiliary structure is installed near a node of a higher vibration mode of the main structure. It is characterized by having done.
【００２９】制震装置の設置高さを節位置近傍とするこ
とで、高次振動による制御上の悪影響を低減し、エネル
ギー伝達を効率的に行うことができる。By setting the installation height of the vibration control device near the node position, it is possible to reduce the adverse influence on the control due to the higher order vibration and to efficiently perform the energy transmission.
【００３０】請求項９は、請求項４〜８に係る制震構造
物において、前記付属構造物に付属構造物の減衰能力を
高めるためのダンパを設置したことを特徴とするもので
ある。A ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the vibration control structure according to the fourth to eighth aspects, a damper for increasing the damping capacity of the accessory structure is installed in the accessory structure.
【００３１】付属構造物を構成するブレース架構等の一
部にダンパを設置することで、付属構造物の地震時の高
次振動を抑制し、付属構造物の安定性を確保することが
でき、また加速度応答値などの低減も可能となる。By installing a damper on a part of the brace frame or the like that constitutes the accessory structure, it is possible to suppress high-order vibration of the accessory structure during an earthquake and ensure the stability of the accessory structure. Also, the acceleration response value and the like can be reduced.
【００３２】請求項１０および請求項１１は、それぞれ
請求項４〜９に係る制震構造物において、前記制震装置
が油圧式可変ダンパである場合および摩擦式可変ダンパ
である場合を限定したものである。The tenth and eleventh aspects of the vibration control structure according to the fourth to ninth aspects respectively limit the case where the vibration control device is a hydraulic variable damper and a friction variable damper. Is.
【００３３】この他、以上の各構成において、センサ、
制震装置および制御コンピュータ等、全てをアナログ回
路により構成すれば、デジタル化することによるＡ／Ｄ
変換を省き、コストダウンを達成することができる。In addition to the above, in each of the above configurations, the sensor,
If all of the seismic control device and control computer, etc., are configured with analog circuits, they will be digitalized A / D
Conversion can be omitted and cost reduction can be achieved.
【００３４】[0034]
【発明の実施の形態】図２は、本願の請求項４、５、７
に係る制震構造物の一実施形態を概略的に示したもので
あり、制震方法としては本願の請求項１〜３に係る制震
方法によって制御することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 2 shows claims 4, 5, and 7 of the present application.
1 schematically shows an embodiment of the vibration control structure according to the present invention, and the vibration control method can be controlled by the vibration control methods according to claims 1 to 3 of the present application.
【００３５】この例では、矩形断面の主構造物１の外部
各面にブレース架構を構成する付属構造物２を配置し、
主構造物１と各付属構造物２とを主構造物１の頂部位置
で制震装置３を介して連結している。図中、符号１ａお
よび１ｂはそれぞれ主構造物１の柱および梁を、符号２
ａ、２ｂおよび２ｃはそれぞれ付属構造物２の柱、梁、
ブレースを示している。In this example, an auxiliary structure 2 constituting a brace frame is arranged on each outer surface of a main structure 1 having a rectangular cross section,
The main structure 1 and each auxiliary structure 2 are connected at the top of the main structure 1 via a vibration control device 3. In the figure, reference numerals 1a and 1b denote columns and beams of the main structure 1, respectively, and reference numeral 2
a, 2b, and 2c are columns, beams, and
Shows braces.
【００３６】主構造物１の頂部には速度センサ４ａが設
置され、地震や風による主構造物１頂部の応答速度を検
出する。また、各付属構造物２にも速度センサ４ｂが設
置され、付属構造物２の応答速度を検出する。A speed sensor 4a is installed on the top of the main structure 1 to detect the response speed of the top of the main structure 1 due to an earthquake or wind. Further, a speed sensor 4b is also installed in each accessory structure 2 to detect the response speed of the accessory structure 2.
【００３７】さらに、基準点となる地盤面などにも速度
センサ４ｃが設置され、地震時等の基準点の振動速度を
検出し、主構造物１および付属構造物２に設置したセン
サ４ａ，４ｂとともに、基準点に対する構造物の相対速
度が算定できるようになっている。Further, a speed sensor 4c is also installed on the ground surface or the like serving as a reference point to detect the vibration speed of the reference point at the time of an earthquake or the like, and the sensors 4a and 4b installed on the main structure 1 and the attached structure 2 At the same time, the relative velocity of the structure with respect to the reference point can be calculated.
【００３８】本実施形態では、主構造物１側のセンサ４
ａ、付属構造物２側のセンサ４ｂ、制震装置３および制
御コンピュータ５により構成される制震システムが構造
物頂部に集中して設置されており、１箇所のみ離れたと
ころに設置している基準点のセンサ４ｃの速度情報を無
線により受信することで、必要な配線設備を最小限に抑
えることができる。In the present embodiment, the sensor 4 on the main structure 1 side
a, the vibration control system composed of the sensor 4b on the side of the attached structure 2, the vibration control device 3, and the control computer 5 is centrally installed on the top of the structure, and is installed only one place away. By wirelessly receiving the speed information of the sensor 4c at the reference point, the required wiring equipment can be minimized.
【００３９】また、付属構造物２の頂部近傍にＲＣ壁２
ｄを重りとして設置し、この重りによって振動数を調整
している。これにより、制震装置３の応答性能を過剰に
上げることなく付属構造物２の動特性を利用することが
できる。The RC wall 2 is provided near the top of the attached structure 2.
The d is installed as a weight, and the frequency is adjusted by this weight. As a result, the dynamic characteristics of the attached structure 2 can be utilized without excessively increasing the response performance of the vibration control device 3.
【００４０】図３は、本願の請求項８に係る制震構造物
の一実施形態を概略的に示したものであり、基本的な構
成や制震方法は図２の実施形態の場合と同様である。FIG. 3 schematically shows an embodiment of the vibration control structure according to claim 8 of the present application, and the basic structure and the vibration control method are the same as those of the embodiment of FIG. Is.
【００４１】この例では、制震装置３の設置高さを高次
モードの節位置近傍（図の例は２次モードの節と３次モ
ードの一方の節近傍）とすることで、高次振動による制
御上の悪影響を低減し、エネルギー伝達を効率的に行う
ことができる。In this example, the installation height of the vibration control device 3 is set near the node position in the higher mode (in the example in the figure, near one node in the second mode and one node in the third mode) It is possible to reduce adverse effects on control due to vibration and to efficiently perform energy transfer.
【００４２】図４は、本願の請求項９に係る制震構造物
の一実施形態を概略的に示したものであり、基本的な構
成や制震方法は図２、図３の実施形態の場合と同様であ
る。FIG. 4 schematically shows an embodiment of the vibration control structure according to claim 9 of the present application. The basic structure and the vibration control method are the same as those of the embodiments of FIGS. It is similar to the case.
【００４３】この例では、付属構造物２を構成するブレ
ース架構の一部にダンパ２ｅなどの減衰部材を設置する
ことで、付属構造物２の地震時の高次振動を抑制し、付
属構造物２の安定性確保を果たすことができる。In this example, a damping member such as a damper 2e is installed in a part of the brace frame constituting the accessory structure 2 to suppress the higher-order vibration of the accessory structure 2 at the time of an earthquake and to suppress the accessory structure. The stability of 2 can be achieved.
【００４４】また、それにより、加速度応答値などの低
減がさらに図れる場合がある。その例として、地震波入
力による応答最大加速度を比較して図５に示す。図５
は、主構造物の剛性に対する付属構造物の剛性の比（剛
性比）を０．５とした場合において、主構造物の１次固
有振動数に対する付属構造物の１次固有振動数の比（振
動数比）をパラメータとして２、３、４に設定した解析
ケースを示している。In some cases, this may further reduce the acceleration response value and the like. As an example, FIG. 5 shows a comparison of response maximum accelerations due to seismic wave input. Figure 5
Is the ratio of the primary natural frequency of the auxiliary structure to the primary natural frequency of the main structure, where the ratio of the rigidity of the auxiliary structure to the rigidity of the main structure (rigidity ratio) is 0.5 ( The analysis case is shown in which the frequency ratio is set to 2, 3, and 4 as parameters.
【００４５】付属構造物の減衰として、通常の架構を想
定した１％と、ダンパにより減衰性能を高めた５％の２
種類を比較した。振動数比２、４において、ダンパによ
り減衰性能を上げた架構では、通常の架構に対して、応
答最大加速度をさらに低減できていることが分かる。As the damping of the attached structure, 2%, which is 1% assuming a normal frame and 5% in which damping performance is improved by a damper
We compared the types. It can be seen that, at the frequency ratios of 2 and 4, the frame with the damping performance improved by the damper can further reduce the maximum response acceleration as compared with the normal frame.
【００４６】図６は、本願の請求項６に係る制震構造物
の一実施形態を概略的に示したものであり、基本的な構
成や制震方法は図２〜図４の実施形態の場合と同様であ
る。FIG. 6 schematically shows an embodiment of a vibration control structure according to claim 6 of the present application. The basic structure and the vibration control method are the same as those of the embodiments of FIGS. It is similar to the case.
【００４７】この例では、主構造物１側の速度センサ４
ａと付属構造物２側の速度センサ４ｂを制震装置３の両
端に設置し、これらの速度センサ４ａ，４ｂからの情報
と、地盤などの基準点に設置した速度センサ４ｃから無
線により送信された情報をもとに、内蔵されたコンピュ
ータ３ｅにより制御指令を作成し、付属構造物２へのエ
ネルギーの伝達を制御する。In this example, the speed sensor 4 on the main structure 1 side
a and a speed sensor 4b on the side of the attached structure 2 are installed at both ends of the vibration control device 3, and information from these speed sensors 4a and 4b and the speed sensor 4c installed at a reference point such as the ground are transmitted wirelessly. Based on the information obtained, a control command is created by the built-in computer 3e to control the transfer of energy to the attached structure 2.
【００４８】図６(c) に示されるように、制震装置３部
分で全て完結するため、外部への配線の必要がなく、コ
ンパクトな制震システムを実現することができる。As shown in FIG. 6 (c), since the seismic damping device 3 is entirely completed, it is possible to realize a compact seismic damping system without the need for external wiring.
【００４９】なお、図６(c) における符号３ｄは装置部
の変位を検出する変位センサであり、この変位センサに
よる変位を微分して、制御に用いる速度を決めることも
できる。このように、変位センサ３ｄを用いることで、
制御を行ないながら制震装置３の異常検知も同時に行う
ことができる。また、この場合には、付属構造物２側の
速度センサ４ｂは不要となる。Reference numeral 3d in FIG. 6 (c) is a displacement sensor for detecting the displacement of the device section, and the displacement used by this displacement sensor can be differentiated to determine the speed used for control. In this way, by using the displacement sensor 3d,
While performing control, abnormality detection of the vibration control device 3 can be performed at the same time. Further, in this case, the speed sensor 4b on the side of the attached structure 2 is unnecessary.
【００５０】本願発明に用いる制震装置３としては、油
圧シリンダによる油圧式可変オイルダンパや摩擦抵抗を
利用した摩擦式可変ダンパ、その他部材または構造物の
構成要素どうしの連結状態を切り替える可変剛性装置な
どを用いることができる。As the vibration control device 3 used in the present invention, a hydraulic variable oil damper using a hydraulic cylinder, a friction variable damper using friction resistance, and a variable rigidity device for switching the connection state of other members or structural elements. Etc. can be used.
【００５１】図７の油圧式可変ダンパ１１は、左右シリ
ンダ室１４を結ぶ制御弁１６を開閉することで、減衰係
数を最大、最小に変化させるものである。The hydraulic variable damper 11 shown in FIG. 7 changes the damping coefficient between maximum and minimum by opening and closing the control valve 16 connecting the left and right cylinder chambers 14.
【００５２】図８の摩擦式可変ダンパ２１は、挟み板２
３をブレーキパッド２４によりアクチュエータ２２を用
いて挟むことで、ロック、アンロックの状態を実現する
ものである。The friction type variable damper 21 shown in FIG.
By sandwiching 3 with the brake pad 24 by using the actuator 22, a locked or unlocked state is realized.
【００５３】図９は、油圧式可変ダンパを用いた場合の
制震装置の減衰力と主構造物の変位の関係を示したもの
である。FIG. 9 shows the relationship between the damping force of the vibration control device and the displacement of the main structure when a hydraulic variable damper is used.
【００５４】アンロック状態では減衰力の急激な減少の
後、アンロック状態での有限な最小減衰係数の影響によ
り減衰力の増加が生じる。このように、同様の制御を行
っても制震装置の機構の違いにより、復元力特性に特徴
が生じる。In the unlocked state, after the damping force suddenly decreases, the damping force increases due to the influence of the finite minimum damping coefficient in the unlocked state. In this way, even if the same control is performed, the restoring force characteristic is characteristic due to the difference in the mechanism of the vibration control device.
【００５５】[0055]
【発明の効果】本願発明では、制震装置を能動的に制御
し、主構造物とは別に設けた付属構造物へのエネルギー
伝達において、付属構造物の動特性を最大限に利用する
ことができ、主構造物の振動を効率的にかつ確実に大き
く低減することができる。According to the invention of the present application, it is possible to actively control the seismic control device and maximize the dynamic characteristics of the accessory structure in the energy transmission to the accessory structure provided separately from the main structure. Therefore, the vibration of the main structure can be efficiently and reliably greatly reduced.
【００５６】また、付属構造物の動特性を利用するもの
であるため、最小のシステム構成によるパッケージ化さ
れたコンパクトな制震装置を実現し、低コストで扱いや
すい能動型制震システムを実現することができる。Further, since the dynamic characteristics of the attached structure are utilized, a packaged and compact damping device with a minimum system configuration is realized, and an active damping system that is easy to handle at low cost is realized. be able to.
【図１】 本願発明の原理を説明するための解析モデル
図である。FIG. 1 is an analysis model diagram for explaining the principle of the present invention.
【図２】 本願発明に係る制震構造物の一実施形態を概
略的に示したものであり、(a) は立面図、(b) は頂部平
面図である。2A and 2B schematically show an embodiment of a vibration control structure according to the present invention, in which FIG. 2A is an elevation view and FIG. 2B is a top plan view.
【図３】 本願発明に係る制震構造物の他の実施形態を
概略的に示したものであり、(a) は立面図、(b) は振動
モード形を示す図である。3A and 3B are schematic views showing another embodiment of the vibration control structure according to the present invention, in which FIG. 3A is an elevation view and FIG. 3B is a view showing a vibration mode shape.
【図４】 本願発明に係る制震構造物のさらに他の実施
形態を概略的に示した立面図である。FIG. 4 is an elevational view schematically showing still another embodiment of the vibration control structure according to the present invention.
【図５】 図４の実施形態における付属構造物のダンパ
による主構造物の応答低減効果を示すグラフである。5 is a graph showing the response reduction effect of the main structure by the damper of the auxiliary structure in the embodiment of FIG.
【図６】 本願発明に係る制震構造物の一実施形態を概
略的に示したものであり、(a) は立面図、(b) は頂部平
面図、(c) は制震装置部分の配置図である。6A and 6B are schematic views showing an embodiment of a seismic control structure according to the present invention, in which FIG. 6A is an elevation view, FIG. 6B is a top plan view, and FIG. FIG.
【図７】 制震装置の一例としての油圧式可変ダンパの
基本構造を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a basic structure of a hydraulic variable damper as an example of a vibration control device.
【図８】 制震装置の一例としての摩擦式可変ダンパの
基本構造を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a basic structure of a friction variable damper as an example of a vibration control device.
【図９】 本願発明に油圧式可変ダンパを用いた場合の
減衰力−変位関係を示す履歴図である。FIG. 9 is a history diagram showing a damping force-displacement relationship when a hydraulic variable damper is used in the present invention.
【符号の説明】
１…主構造物、１ａ…柱、１ｂ…梁、２…付属構造物、
２ａ…柱、２ｂ…梁、２ｃ…ブレース、２ｄ…ＲＣ壁、
２ｅ…ダンパ、３…制震装置（可変ダンパ）、３ａ…装
置本体、３ｂ…主構造物側連結部、３ｃ…付属構造物側
連結部、３ｄ…センサ、３ｅ…コンピュータ、４ａ…セ
ンサ（主構造物側）、４ｂ…センサ（付属構造物側）、
４ｃ…センサ（基準点）、５…コンピュータ、１１…油
圧式可変ダンパ、１２…シリンダ、１３…ピストンロッ
ド、１４…シリンダ室、１５…油路、１６…制御弁、２
１…摩擦式可変ダンパ、２２…アクチュエータ、２３…
挟み板、２４…ブレーキパッド[Explanation of Codes] 1 ... Main structure, 1a ... Pillar, 1b ... Beam, 2 ... Attached structure,
2a ... Pillar, 2b ... Beam, 2c ... Brace, 2d ... RC wall,
2e ... Damper, 3 ... Vibration control device (variable damper), 3a ... Device body, 3b ... Main structure side connection part, 3c ... Attached structure side connection part, 3d ... Sensor, 3e ... Computer, 4a ... Sensor (main) Structure side), 4b ... Sensor (attached structure side),
4c ... Sensor (reference point), 5 ... Computer, 11 ... Hydraulic variable damper, 12 ... Cylinder, 13 ... Piston rod, 14 ... Cylinder chamber, 15 ... Oil passage, 16 ... Control valve, 2
1 ... Friction type variable damper, 22 ... Actuator, 23 ...
Clip plate, 24 ... Brake pad
Claims (11)
た付属構造物とを制震装置を介して連結し、振動時の主
構造物と付属構造物の速度変化に基づいて前記制震装置
を作動させ、付属構造物に入力されるエネルギー伝達を
制御することで主構造物の振動を抑制することを特徴と
する構造物の制震方法。1. A main structure and an ancillary structure provided separately from the main structure are connected through a vibration control device, and the main structure and the ancillary structure are subjected to a change in speed when vibrating. A vibration control method for a structure, characterized by suppressing vibration of a main structure by operating a vibration control device and controlling energy transmission input to an ancillary structure.
物の接続状態を相対的なロック状態とアンロック状態の
少なくとも２段階以上に切り替えることができる装置で
あり、前記ロック状態とアンロック状態の切り替えを、
以下のロック条件およびアンロック条件に基づいて行う
ことを特徴とする請求項１記載の構造物の制震方法。 Ａ．ロック条件：以下の(1) 〜(3) の全条件を満足する
場合 (1) Ｖ1(t)・（Ｖ1(t)−Ｖ2(t)）＞０ (2) Ｖ1(t)・Ｖ1(ｔ−Δｔ）＞０ (3) Ｖ1(t)−Ｖ2(t)≦Ｖc1 ここで、 Ｖ1(t)：主構造物の速度 Ｖ2(t)：付属構造物の速度 Ｖc1 ：速度の単位を持つある定数 Ｂ．アンロック条件：上記(1) 〜(3) の何れかの条件を
満足しない場合2. The seismic control device is a device that can switch the connection state of the main structure and the attached structure to at least two stages of a relative lock state and an unlock state, and the lock state and the unlock state. To switch the lock state,
The method of damping a structure according to claim 1, wherein the method is performed based on the following lock condition and unlock condition. A. Lock condition: When all the following conditions (1) to (3) are satisfied (1) V 1 (t) ・ (V 1 (t) −V 2 (t))> 0 (2) V 1 (t ) · V 1 (t−Δt)> 0 (3) V 1 (t) −V 2 (t) ≦ V c1 where V 1 (t): speed of main structure V 2 (t): auxiliary structure Object velocity V c1 : A constant having a unit of velocity B. Unlock condition: When any of the above conditions (1) to (3) is not satisfied
の(4) または(5) の条件においてはロック状態とアンロ
ック状態の切り替えを行わない請求項２記載の構造物の
制震方法。 Ｃ．地震入力での追加条件 (4) ｜Ｖ2(t)｜＜Ｖc2 (5) Ｖ1(t)・（Ｖ1(t)−Ｖ2(t)）＞０かつＶ1(t)・Ｖ
1(ｔ−Δｔ）＜０で、 ｜Ｖ1(t)−Ｖ2(t)｜≦Ｖc3 ここで、 Ｖc2 ：速度の単位を持つある定数 Ｖc3 ：速度の単位を持つある定数3. The seismic control method for a structure according to claim 2, wherein, as an additional condition for the earthquake input, the locked state and the unlocked state are not switched under the following condition (4) or (5). C. Additional conditions for earthquake input (4) | V 2 (t) | <V c2 (5) V 1 (t) ・ (V 1 (t) −V 2 (t))> 0 and V 1 (t) ・V
1 (t−Δt) <0, | V 1 (t) −V 2 (t) | ≦ V c3 where V c2 : a constant having a unit of speed V c3 : a constant having a unit of speed
前記主構造物と付属構造物を連結する制震装置と、前記
主構造物の応答速度を検出するセンサと、前記付属構造
物の応答速度を検出するセンサと、振動時の前記主構造
物と付属構造物の速度変化に基づいて前記制震装置を作
動させ、付属構造物に入力されるエネルギー伝達を制御
する制御手段とを有することを特徴とする制震構造物。4. An auxiliary structure provided separately from the main structure,
A vibration control device that connects the main structure and the attached structure, a sensor that detects the response speed of the main structure, a sensor that detects the response speed of the attached structure, and the main structure during vibration. A seismic control structure, comprising: a control unit that operates the seismic control device based on a change in speed of the adjunct structure and controls energy transfer input to the adjunct structure.
サおよび前記付属構造物の応答を検出するセンサが、そ
れぞれ主構造物の頂部および付属構造物の頂部に設置さ
れ、これらのセンサおよび地盤などの基準点に設置した
センサから送信された情報を基に、付属構造物に入力さ
れるエネルギー伝達を制御する請求項４記載の制震構造
物。5. A sensor for detecting a response speed of the main structure and a sensor for detecting a response of the accessory structure are installed on the top of the main structure and the top of the accessory structure, respectively, and the sensor and the ground. The seismic control structure according to claim 4, wherein the energy transfer input to the auxiliary structure is controlled based on information transmitted from a sensor installed at a reference point such as.
サおよび前記付属構造物の応答を検出するセンサが、そ
れぞれ前記制震装置の両端に設けられ、これらのセンサ
および地盤などの基準点に設置したセンサから無線によ
り送信された情報を基に、付属構造物に入力されるエネ
ルギー伝達を制御する制御手段が制震装置に内蔵されて
いる請求項４記載の制震構造物。6. A sensor for detecting a response speed of the main structure and a sensor for detecting a response of the auxiliary structure are respectively provided at both ends of the seismic control device, and these sensors and a reference point such as ground are provided. The seismic control structure according to claim 4, wherein the seismic control device has a built-in control means for controlling the energy transfer input to the attached structure based on information wirelessly transmitted from the installed sensor.
調節するための重りを付加した請求項４〜６の何れかに
記載の制震構造物。7. The vibration control structure according to claim 4, wherein a weight for adjusting the frequency of the accessory structure is added to the accessory structure.
震装置を、主構造物の高次振動モードの節近傍に設置し
た請求項４〜７の何れかに記載の制震構造物。8. The seismic control structure according to claim 4, wherein a seismic control device connecting the main structure and the auxiliary structure is installed near a node of a higher order vibration mode of the main structure. .
を高めるためのダンパを設置した請求項４〜８の何れか
に記載の制震構造物。9. The vibration control structure according to claim 4, wherein a damper for increasing the damping capacity of the accessory structure is installed in the accessory structure.
る請求項４〜９の何れかに記載の制震構造物。10. The vibration control structure according to claim 4, wherein the vibration control device is a hydraulic variable damper.
る請求項４〜９の何れかに記載の制震構造物。11. The vibration control structure according to claim 4, wherein the vibration control device is a friction variable damper.
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|---|---|---|---|---|
| JP2010024708A (en) * | 2008-07-18 | 2010-02-04 | Taisei Corp | Connecting and vibration control structure of structure |
| JP2013068076A (en) * | 2012-11-21 | 2013-04-18 | Ohbayashi Corp | Vibration control building, vibration control system and vibration control method |
| JP2014084714A (en) * | 2012-10-24 | 2014-05-12 | Fraunhofer Ges | System for connecting first and second components to form bend-resistant frame corner |
-
2002
- 2002-03-04 JP JP2002057705A patent/JP4066232B2/en not_active Expired - Fee Related
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