JP2005009616A - Damping device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本本発明は、地震発生時に建築物の揺れを抑える制振装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば特許文献1開示された制振装置は、地盤に対する建築物の動きに追従して多方向に伸縮作動する複数のダンパと、各ダンパの減衰力を制御するコントローラを備え、各ダンパまたはコントローラの異常を監視するようになっている。
【0003】
従来、この種の制振装置として、図5に示すように、地盤に対する建築物30の動きに追従して多方向に伸縮作動する複数のダンパ1〜4と、各ダンパ1〜4の減衰力を個別に制御する複数のコントローラ11〜14を備えるものがあった。
【0004】
また、図6に示すように、地盤に対する建築物30の動きに追従して多方向に伸縮作動する複数のダンパ1〜4と、各ダンパ1〜4の減衰力を統合して制御する1台のコントローラ10を備えるものがあった。
【0005】
【特許文献1】
特開2000−18304号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5に示す従来の制振装置にあっては、各ダンパ1〜4またはコントローラ11〜14のうち1台に異常が生じると、各ダンパ1〜4のうち1本だけの減衰力制御が停止されるため、建築物にねじれが生じるという問題点があった。
【0007】
また、図6に示す従来の制振装置にあっては、コントローラ15に異常が生じると、全てのダンパ1〜4の減衰力制御が行えなくなってしまうという問題点があった。
【0008】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ダンパまたはコントローラ等の異常に対処できる制振装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、地盤に対する被免震構造体の動きに追従して多方向に伸縮作動する複数のダンパと、各ダンパの減衰力を個別に制御する減衰力制御手段とを備える制振装置に適用される。
【0010】
そして、各ダンパまたは減衰力制御手段の異常を監視し、そのうち1台に異常が生じたと判定された場合、異常が生じたダンパ及びこれと同方向に伸縮作動するダンパの減衰力制御を停止し、異常が生じたダンパと異なる方向に伸縮作動する残りのダンパの減衰力制御を続行する統合制御手段を備えたことを特徴とするものとした。
【0011】
【発明の作用および効果】
第1の発明によると、ダンパまたは減衰力制御手段のうち1台に異常が生じると、異常が生じたもの及びこれと同方向に伸縮作動するものの減衰力制御が停止されるため、被免震構造体にねじれが生じることが回避され、被免震構造体の要求強度を下げられる。
【0012】
そして、ダンパまたは減衰力制御手段のうち1台に異常が生じても、異常が生じたものと他方向に伸縮作動するものの減衰力制御が続けて行われるため、被免震構造体の揺れをその方向について抑えられる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
図1において、30はビル等の建築物の躯体を構成する床スラブ(被免震構造体)であり、図示しない基礎スラブ(地盤)、両者の間には図示しない免震機構が設けられるとともに、複数のダンパ1〜4が設けられている。
【0015】
この免震機構は例えば積層ゴムまたは転がり軸受等によって構成され、基礎に対して建築物を水平方向について変位可能に支持し、地震発生時に基礎の揺れが建築物に伝わることを抑える働きをする。
【0016】
ダンパ1〜4は、基礎に対して建築物が水平方向に変位するのに伴い伸縮作動し、その内部で流れる作動油に付与する抵抗によって建築物の揺れを抑える減衰力を発生する。図1において、互いに直交して水平方向に延びるX、Yの2軸を設定し、ダンパ1,2をX軸方向に延びるように配置し、ダンパ3,4をY軸方向に延びるように配置している。
【0017】
各ダンパ1〜4は各コントローラ11〜14から配線5を介して送られる駆動電流によって減衰力を変えられる減衰力可変機構を備えた、いわゆるセミアクティブダンパが用いられる。各ダンパ1〜4と各コントローラ11〜14及び配線5等によって4つのダンパコントロールユニット21〜24が構成される。
【0018】
コントローラ11〜14は図示しないストロークセンサによって検出される各ダンパ1〜4のストローク信号を入力し、建築物が揺れる速度に応じて減衰力を変化させるスカイフック制御等を行う。各コントローラ11〜14が各ダンパ1〜4の減衰力を個別に制御する減衰力制御手段を構成している。
【0019】
ここで、スカイフック制御とは、図2に示すように、絶対座標系にある仮想の壁と建物間にダンパ(スカイフックダンパ)を取り付ければ、建物絶対加速度応答値を小さくできるため、そのスカイフックダンパの減衰力を実際に地盤と建物の間に取り付けるダンパで再現する制御方法である。図3(a)のように、パッシブ(無制御)ダンパでは建物速度と地盤速度が同位相で建物速度より地盤速度が速い場合、ダンパの減衰力によって地盤の動きを建物に伝えてしまい、建物応答加速度が増大する(加振モード)。また、スカイフック制御は、スカイフックダンパ力の向きと実際のダンパの発生する力の向きが反対になり、セミアクティブダンパは加振力を持たないため、スカイフックダンパの力を発生することが出来ない。そのため、カルノップ理論によるスカイフック制御では、加振モード時には減衰力を0(アンロードモード)とし、地盤の動きを建物へ伝達しない(図3(b))制御理論である。減衰力切り替えの必要十分条件は次式で示される。
1)v*(V−v)>0:アンロードモード
2)v*(V−v)<0:減衰力発生
ところで、各コントローラ11〜14が各ダンパ1〜4の減衰力を個別に制御するため、ダンパコントロールユニット21〜24のうち1台に異常が生じると、各ダンパ1〜4のうち1本だけの減衰力制御が停止されるため、建築物にねじれが生じる。
【0020】
また、これに対処して、1台のコントローラによって各ダンパ1〜4の減衰力を個別に制御することも考えられるが、このコントローラに異常が生じると、全てのダンパ1〜4の減衰力制御が行えなくなってしまう。
【0021】
そこで、本発明は、各コントローラ11〜14の作動を制御する統合制御手段としてメインコントローラ15が設けられる。このメインコントローラ15は各ダンパコントロールユニット21〜24の異常を監視して、そのうち1台に異常が生じたと判定された場合、異常が生じたダンパ及びこれと同方向に伸縮作動するダンパの減衰力制御を停止し、異常が生じたダンパと他方向に伸縮作動する残りのダンパの減衰力制御を停止しない構成とする。
【0022】
図4のフローチャートは上記メインコントローラ15が各コントローラ11〜14の作動を制御するルーチンを示しており、メインコントローラ15において一定周期毎に実行される。
【0023】
まず、ステップS1にて各ダンパコントロールユニット21〜24の作動状態を読み込む。続く、ステップS2〜S5にてダンパコントロールユニット21〜24に異常が生じたかどうかを判定する。
【0024】
ステップS2、S3にてダンパコントロールユニット21,22のいずれか一方に異常があると判定された場合、ステップS6に進んでX軸方向に配置されたコントローラ11,12からダンパ1,2に送られる駆動電流を遮断する。
【0025】
ステップS4、S5にてダンパコントロールユニット23,24のいずれか一一方に異常があると判定された場合、ステップS7に進んでY軸方向に配置されたコントローラ13,14からダンパ3,4に送られる駆動電流を遮断する。
【0026】
ステップS2〜S5にて全てのダンパコントロールユニット21〜24に異常が生じていないと判定された場合、全てのダンパコントロールユニット21〜24の減衰力制御が行われる。
【0027】
以上のように構成されて、ダンパコントロールユニット21〜24のうち1台に異常が生じると、異常が生じたもの及びこれと同方向に伸縮作動するものの減衰力制御が停止されるため、建築物にねじれが生じることが回避され、建築物の要求強度を下げられる。
【0028】
そして、ダンパコントロールユニット21〜24のうち1台に異常が生じても、異常が生じたものと他方向に伸縮作動するものの減衰力制御が続けて行われるため、建築物の揺れをその方向について抑えられる。
【0029】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す制振装置の構成図。
【図2】図同じくスカイフック理論を説明する図。
【図3】同じくスカイフック理論を説明する図。
【図4】同じくメインコントローラの制御内容を示すフローチャート。
【図5】従来例を示す制振装置の構成図。
【図6】従来例を示す制振装置の構成図。
【符号の説明】
1〜4 ダンパ
11〜14 コントローラ
15 メインコントローラ
21〜24 ダンパコントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a vibration damping device that suppresses shaking of a building when an earthquake occurs.
[0002]
[Prior art]
For example, the vibration damping device disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of dampers that extend and contract in multiple directions following the movement of a building with respect to the ground, and a controller that controls the damping force of each damper. Anomalies are monitored.
[0003]
Conventionally, as this type of damping device, as shown in FIG. 5, a plurality of dampers 1 to 4 that extend and contract in multiple directions following the movement of the
[0004]
In addition, as shown in FIG. 6, a plurality of dampers 1 to 4 that extend and contract in multiple directions following the movement of the
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-18304
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vibration damping device shown in FIG. 5, when an abnormality occurs in one of the dampers 1 to 4 or the
[0007]
Further, the conventional vibration damping device shown in FIG. 6 has a problem that if the
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a vibration damping device that can cope with an abnormality such as a damper or a controller.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A first aspect of the present invention is a vibration damping device including a plurality of dampers that extend and contract in multiple directions following the movement of a seismically isolated structure with respect to the ground, and damping force control means that individually controls the damping force of each damper. Applies to
[0010]
Then, the abnormality of each damper or damping force control means is monitored, and if it is determined that one of them has an abnormality, the damping force control of the damper in which the abnormality has occurred and the damper that expands and contracts in the same direction is stopped. The integrated control means for continuing the damping force control of the remaining dampers that extend and contract in a direction different from that of the damper in which the abnormality has occurred is provided.
[0011]
Operation and effect of the invention
According to the first invention, when an abnormality occurs in one of the dampers or the damping force control means, the damping force control is stopped for those in which an abnormality has occurred and those that extend and contract in the same direction. It is avoided that the structure is twisted, and the required strength of the base-isolated structure can be reduced.
[0012]
Even if an abnormality occurs in one of the damper or damping force control means, the damping force control is continuously performed for the one in which the abnormality has occurred and the one that expands and contracts in the other direction. It can be suppressed in that direction.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
In FIG. 1,
[0015]
This seismic isolation mechanism is composed of, for example, laminated rubber or a rolling bearing, and supports the building so that it can be displaced in the horizontal direction with respect to the foundation, and functions to prevent the foundation from being transmitted to the building when an earthquake occurs.
[0016]
The dampers 1 to 4 operate to expand and contract as the building is displaced in the horizontal direction with respect to the foundation, and generate a damping force that suppresses the shaking of the building by the resistance applied to the hydraulic oil flowing inside the damper. In FIG. 1, two axes X and Y that are orthogonal to each other and extend in the horizontal direction are set,
[0017]
Each of the dampers 1 to 4 is a so-called semi-active damper having a damping force variable mechanism that can change the damping force by a driving current sent from the
[0018]
The
[0019]
Here, as shown in FIG. 2, skyhook control means that if a damper (skyhook damper) is attached between a virtual wall in an absolute coordinate system and a building, the building absolute acceleration response value can be reduced. This control method reproduces the damping force of the hook damper with a damper that is actually installed between the ground and the building. As shown in Fig. 3 (a), with passive (uncontrolled) dampers, if the building speed and ground speed are the same phase and the ground speed is faster than the building speed, the damper's damping force will transmit the ground movement to the building. Response acceleration increases (excitation mode). Skyhook control also generates the force of the Skyhook damper because the direction of the Skyhook damper force is opposite to the direction of the actual damper force, and the semi-active damper has no excitation force. I can't. Therefore, the skyhook control based on the Carnop theory is a control theory in which the damping force is set to 0 (unload mode) in the vibration mode and the ground motion is not transmitted to the building (FIG. 3B). Necessary and sufficient conditions for switching the damping force are expressed by the following equation.
1) v * (V−v)> 0: Unload mode 2) v * (V−v) <0: Damping force generation Each controller 11-14 individually controls the damping force of each damper 1-4. Therefore, when an abnormality occurs in one of the
[0020]
In addition, in response to this, it is conceivable that the damping force of each of the dampers 1 to 4 is individually controlled by a single controller. However, when an abnormality occurs in this controller, the damping force control of all the dampers 1 to 4 is performed. Cannot be done.
[0021]
Therefore, in the present invention, the
[0022]
The flowchart of FIG. 4 shows a routine in which the
[0023]
First, the operation state of each damper control unit 21-24 is read in step S1. In subsequent steps S2 to S5, it is determined whether or not an abnormality has occurred in the
[0024]
When it is determined in steps S2 and S3 that either one of the
[0025]
If it is determined in step S4 or S5 that either one of the
[0026]
When it is determined in steps S2 to S5 that no abnormality has occurred in all the
[0027]
Since it is configured as described above, if an abnormality occurs in one of the
[0028]
And even if an abnormality occurs in one of the
[0029]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a vibration damping device showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining Skyhook theory.
FIG. 3 is a diagram for explaining Skyhook theory.
FIG. 4 is a flowchart showing the control contents of the main controller.
FIG. 5 is a configuration diagram of a vibration damping device showing a conventional example.
FIG. 6 is a configuration diagram of a vibration damping device showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
1-4 damper 11-14
Claims (1)
Priority Applications (1)
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JP2003175988A JP4041017B2 (en) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | Vibration control device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003175988A JP4041017B2 (en) | 2003-06-20 | 2003-06-20 | Vibration control device |
Publications (2)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2012127087A (en) * | 2010-12-14 | 2012-07-05 | Toyota Home Kk | Building |
-
2003
- 2003-06-20 JP JP2003175988A patent/JP4041017B2/en not_active Expired - Fee Related
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