JP2009186005A - Double structure type damping device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は制振装置に係り、特に構造物や建築物の振動状態、建築物の振動（揺れ）を制振する制振装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device, and more particularly to a vibration damping device that dampens a vibration state of a structure or a building or vibrations (swings) of a building.
例えば、ビル等の構造物においては、地震あるいは風圧等による振動を制振するためのアクティブ型制振装置が設けられている。この種の、例えば、特許文献１に示すような制振装置では、主にビルの質量に応じた所定の重量を有する付加質量を、ビルの振動状態に応じて変位させる動吸振器を動作させてビルで発生した振動を制振するようになっている。 For example, a structure such as a building is provided with an active damping device for damping vibrations caused by an earthquake or wind pressure. In this type of vibration damping device, for example, as shown in Patent Document 1, a dynamic vibration absorber is operated that displaces an additional mass having a predetermined weight mainly according to the mass of the building according to the vibration state of the building. The vibration generated in the building is controlled.
しかし、これらを一般住宅に適用するにはコストの面で無理があることから、例えば、特許文献２に示すような、パッシブ型の制振装置の開発も進められているが、構造が複雑となって、十分な減衰力を得るためには大きな装置が必要となり、コストの増大、調整の長時間化を招く点、メンテナンスが必要となる点で依然として改善の余地が大きいものであった。 However, since it is impossible to apply these to ordinary houses in terms of cost, for example, the development of a passive vibration damping device as shown in Patent Document 2 is underway, but the structure is complicated. Thus, a large device is required to obtain a sufficient damping force, and there is still a lot of room for improvement in terms of increase in cost, long adjustment time, and maintenance.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、固有振動数の調整機構を簡略化して制振装置の軽量化、低コスト化を図るとともに、小型化によって建築物等以外にも無理なく使用できるようにし、さらに調整作業も容易化することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and the object thereof is to simplify the natural frequency adjustment mechanism to reduce the weight and cost of the vibration control device, and to reduce the size of the building and the like. In addition to the above, it is possible to use it without difficulty and to facilitate adjustment work.
上記課題を解決するため、本発明は以下のような特徴を有する。
上記請求項１記載の制振装置の発明は、付加質量を構造物に対し相対移動可能な状態で支持する枠体（Ａ）と該枠体（Ａ）内部にあって、枠体（Ａ）と相似形状であり、構造物に応じた質量を有する付加質量（Ｂ）とからなる二重構造の制振装置であって、枠体（Ａ）と内部付加質量（Ｂ）の大きさを調節することにより対象構造物の振動を制振することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
The invention of the vibration damping device according to claim 1 includes a frame (A) for supporting the additional mass in a state of being movable relative to the structure, and the frame (A) inside the frame (A). Is a double-structure vibration damping device consisting of an additional mass (B) having a mass corresponding to the structure, and adjusting the size of the frame (A) and the internal additional mass (B) By doing so, the vibration of the target structure is suppressed.
従って、上記請求項１記載の発明によれば、枠体（Ａ）とその内部に収容した付加重量（Ｂ）とからなる簡単な構造で構成した付加振動系であるにもかかわらず、枠体（Ａ）の大きさとその内部に収容されている付加質量（Ｂ）の大きさを調整することで、構造物の固有振動数又は地震などの揺れに対応した固有振動を有する付加振動系を正確に調整することが可能である。 Therefore, according to the first aspect of the present invention, the frame body despite the fact that it is an additional vibration system having a simple structure comprising the frame body (A) and the additional weight (B) housed therein. By adjusting the size of (A) and the size of the additional mass (B) accommodated in it, the additional vibration system having the natural vibration corresponding to the natural frequency of the structure or the vibration such as an earthquake can be accurately obtained. It is possible to adjust to.
上記請求項２記載の制振装置の発明は、請求項１記載の制振装置において、前記枠体（Ａ）及び内部付加質量（Ｂ）がいずれも円筒形状であり、内部付加質量（Ｂ）が振動方向に枠体（Ａ）内を転がり移動可能な状態で枠体（Ａ）に支持されていることを特徴とするものである。 The vibration damping device according to claim 2 is the vibration damping device according to claim 1, wherein the frame (A) and the internal additional mass (B) are both cylindrical, and the internal additional mass (B). Is supported by the frame (A) in a state in which it can roll and move within the frame (A) in the vibration direction.
従って、上記請求項２記載の発明によれば、枠体（Ａ）と付加重量（Ｂ）がいずれも円筒形である簡単な構造で構成した付加振動系であるにもかかわらず、枠体（Ａ）の内径とその内部に収容されている付加質量（Ｂ）の外径の大きさを調整することで、構造物の固有振動数又は地震などの揺れに対応した固有振動を有する付加振動系を正確に調整することが可能である。
そして、制振対象構造物の振動方向に合わせて、請求項２の円筒型制振装置を設置するだけでその振動を効果的に抑制することが可能である。
Therefore, according to the second aspect of the present invention, although the frame (A) and the additional weight (B) are both an additional vibration system constituted by a simple structure having a cylindrical shape, the frame ( An additional vibration system having a natural vibration corresponding to a natural frequency of a structure or a vibration such as an earthquake by adjusting the inner diameter of A) and the outer diameter of the additional mass (B) accommodated therein. Can be adjusted accurately.
Then, according to the vibration direction of the structure to be damped, it is possible to effectively suppress the vibration only by installing the cylindrical vibration damping device of claim 2.
上記請求項３記載の制振装置の発明は、請求項１記載の制振装置において、前記枠体（Ａ）及び内部付加質量（Ｂ）がいずれも球状であり、内部付加質量（Ｂ）があらゆる振動方向に枠体（Ａ）内を転がり移動可能な状態で枠体（Ａ）に支持されていることを特徴とするものである。 The invention of the vibration damping device according to claim 3 is the vibration damping device according to claim 1, wherein the frame (A) and the internal additional mass (B) are both spherical, and the internal additional mass (B) is It is supported by the frame (A) in such a manner that it can roll and move in the frame (A) in any vibration direction.
従って、上記請求項３記載の発明によれば、枠体（Ａ）と付加重量（Ｂ）がいずれも球形である簡単な構造で構成した付加振動系であるにもかかわらず、枠体（Ａ）の内径とその内部に収容されている付加質量（Ｂ）の外径の大きさを調整することで、構造物の固有振動数又は地震などの揺れに対応した固有振動を有する付加振動系を正確に調整することが可能である。
そして、制振対象構造物の振動方向がどのような方向であっても、請求項３の球型制振装置を設置するだけでその振動を効果的に抑制することが可能である。
Therefore, according to the third aspect of the present invention, the frame (A) and the additional weight (B) are both added vibration systems having a simple structure having a spherical shape, but the frame (A The additional vibration system having a natural vibration corresponding to the natural frequency of the structure or the vibration such as an earthquake is adjusted by adjusting the inner diameter and the outer diameter of the additional mass (B) accommodated therein. It is possible to adjust accurately.
And whatever the direction of vibration of the structure to be controlled is, it is possible to effectively suppress the vibration only by installing the spherical vibration control device of claim 3.
上記請求項４記載の制振装置の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の制振装置において、前記枠体（Ａ）及び内部付加質量（Ｂ）について、制振対象構造物の固有振動数と一致するようにその大きさを調整することを特徴とするものである。 The invention of the vibration damping device according to claim 4 is the vibration damping device according to any one of claims 1 to 3, wherein the frame (A) and the internal additional mass (B) The size is adjusted so as to coincide with the natural frequency.
従って、上記請求項４記載の発明によれば、枠体（Ａ）と付加重量（Ｂ）のそれぞれの大きさを調整することにより、構造物の固有振動数又は地震などの揺れに対応した固有振動を有する付加振動系を正確に調整することが可能である。
そして、請求項４の構成を採用することにより、簡単な構造であるにもかかわらず、制振対象構造物の振動を効果的に抑制することが可能である。
Therefore, according to the invention described in claim 4 above, by adjusting the sizes of the frame (A) and the additional weight (B), the natural frequency of the structure or the natural frequency corresponding to the shaking such as an earthquake can be obtained. It is possible to accurately adjust the additional vibration system having vibration.
By adopting the configuration of claim 4, it is possible to effectively suppress the vibration of the structure to be controlled, despite the simple structure.
以上、説明したように、本発明に係る制振装置は、枠体（Ａ）とその内部に収容した付加重量（Ｂ）とで付加振動系を構成し、簡単な構造であるにもかかわらず、枠体（Ａ）の大きさとその内部に収容されている付加質量（Ｂ）の大きさを調整することで、構造物の固有振動数又は地震などの揺れに対応した固有振動を有する付加振動系を正確に調整することができ、調整機構の簡略化によって制振装置の軽量化、低コスト化が図られ、さらに小型化によって建築物等以外にも無理なく使用できるようになる。 As described above, in the vibration damping device according to the present invention, the additional vibration system is configured by the frame (A) and the additional weight (B) accommodated in the frame (A), and the structure is simple. By adjusting the size of the frame (A) and the size of the additional mass (B) accommodated therein, the additional vibration having the natural vibration corresponding to the natural frequency of the structure or the vibration such as an earthquake The system can be accurately adjusted, the simplification of the adjusting mechanism can reduce the weight and cost of the vibration control device, and the size can be reduced without difficulty other than buildings.
特に、枠体（Ａ）とその内部に収容した付加重量（Ｂ）をいずれも円筒形状または球状にすることにより構造物の固有振動数又は地震などの揺れに対応した固有振動を有する付加振動系を正確に調整することが可能である。 Particularly, an additional vibration system having a natural vibration corresponding to a natural frequency of a structure or a vibration such as an earthquake by making the frame (A) and the additional weight (B) accommodated in the frame into a cylindrical shape or a spherical shape. Can be adjusted accurately.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の好ましい実施形態の説明は、代表的な例示ではあるが、本発明、その適用物或いはその用途を制限するものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In addition, although description of the following preferable embodiment is a typical illustration, it does not restrict | limit this invention, its application thing, or its use.
（試験体の構造）
試験体自体は全てＳＵＳ３０４材からなり、方形の底板、底板の４隅に立てられた板ばね、板ばねに取り付けられた方形の天板から構成される。
試験体の上記天板は上下に移動可能な状態で板ばねに取り付けられ、該板ばねの長さを変えることにより、試験体の固有振動数を変化させることができる。
定常加振試験の時は、試験体の天板下面に、試験体に可振力を与える偏芯質量付きモータが固定される。
(Structure of specimen)
The test bodies themselves are all made of SUS304 material, and are composed of a rectangular bottom plate, leaf springs standing at the four corners of the bottom plate, and a rectangular top plate attached to the leaf springs.
The top plate of the test body is attached to a leaf spring so as to be movable up and down, and the natural frequency of the test body can be changed by changing the length of the leaf spring.
In the steady excitation test, a motor with an eccentric mass that gives a vibration force to the test body is fixed to the lower surface of the top plate of the test body.
この試験体の大きさ、調整可能な固有振動数の範囲、調整可能な板ばねの長さ範囲、板ばねの縦弾性係数は、以下のとおりである。
試験体の幅×奥行き ２００×２００［ｍｍ］
固有振動数の範囲 ３．５〜１０［Ｈｚ］
板ばねの長さ範囲 １８０〜３３０［ｍｍ］
板ばねの縦弾性係数 １９７［ＧＰａ］
The size of the specimen, the adjustable natural frequency range, the adjustable leaf spring length range, and the longitudinal elastic modulus of the leaf spring are as follows.
Specimen width x depth 200 x 200 [mm]
Natural frequency range 3.5-10 [Hz]
Leaf spring length range 180-330 [mm]
Longitudinal elastic modulus of leaf spring 197 [GPa]
（制振装置）
本発明の二重円筒型構造の制振装置及び該装置を取り付けた試験体の構造を、図１及び図２に示す。
この例では、枠体（Ａ）及びその内部の付加質量（Ｂ）がいずれも円筒形状であり、付加質量（Ｂ）は転がり移動可能な状態で枠体（Ａ）内に収容されており、内部の円筒形状付加質量（Ｂ）の直径を大きくし枠体（Ａ）の直径に近づけていくと制振装置の固有振動数を増加させることができる。
なお、付加質量（Ｂ）はスリット部分を有し、可変長ネジを調節することにより、その直径を調製可能な構造を有する。また、錘の重量は０．２ｋｇとした。
(Vibration control device)
FIG. 1 and FIG. 2 show the structure of a vibration damping device having a double cylindrical structure according to the present invention and a test body to which the device is attached.
In this example, the frame (A) and the additional mass (B) inside thereof are both cylindrical, and the additional mass (B) is accommodated in the frame (A) in a state where it can roll and move, Increasing the diameter of the internal cylindrical additional mass (B) and bringing it closer to the diameter of the frame (A) can increase the natural frequency of the vibration damping device.
Note that the additional mass (B) has a slit portion and a structure in which the diameter can be adjusted by adjusting the variable length screw. The weight of the weight was 0.2 kg.
枠体（Ａ）の直径を１１３ｍｍとした場合における、その内部の円筒形状付加質量（Ｂ）の直径と制振装置の固有振動数との関係を表１に示す。 Table 1 shows the relationship between the diameter of the cylindrical additional mass (B) inside the frame (A) and the natural frequency of the vibration control device when the diameter of the frame (A) is 113 mm.
制振試験では、インパルスハンマーによるインパルス加振試験とモータによる定常加振試験の両方で性能を評価した。 In the damping test, the performance was evaluated by both an impulse excitation test using an impulse hammer and a steady excitation test using a motor.
（インパルス加振試験）
試験体の板ばね長さを３９ｍｍとして、試験体固有振動数を４．３Ｈｚとした。次に、制振装置の円筒形状付加質量（Ｂ）の直径を９２ｍｍとし、該制振装置の固有振動数を試験体の固有振動数と一致するように調整した。
インパルス加振をした場合の試験体の加速度波形を表２及び表３に示す。
(Impulse excitation test)
The leaf spring length of the test body was 39 mm, and the natural frequency of the test body was 4.3 Hz. Next, the diameter of the cylindrical additional mass (B) of the vibration damping device was set to 92 mm, and the natural frequency of the vibration damping device was adjusted to coincide with the natural frequency of the specimen.
Tables 2 and 3 show acceleration waveforms of the test specimens when impulse excitation is performed.
上記表２及び表３は、制振装置がない場合、試験体の加速度は約８秒後においても０．３５ｍ／ｓ２の値を示すが、制振装置を設けることによりその値が０．１ｍ／ｓ２以下に低減できることを示している。
すなわち、インパルス加振における本願発明の制振装置の有効性を示している。
Tables 2 and 3 show that when there is no vibration damping device, the acceleration of the specimen shows a value of 0.35 m / s 2 even after about 8 seconds. It can be reduced to 1 m / s 2 or less.
That is, the effectiveness of the vibration damping device of the present invention in impulse excitation is shown.
（定常加振試験）
モータによる定常加振をする以外は、上記インパルス加振試験と同様の条件で実験を行なった。
その結果、得られた試験体の加速度波形を表４に示す。
(Steady vibration test)
The experiment was performed under the same conditions as in the impulse excitation test, except that steady excitation was performed by a motor.
As a result, Table 4 shows the acceleration waveform of the obtained specimen.
上記表４は、制振装置がない場合、試験体の加速度は最大６．５ｍ／ｓ２の値を示すのに対し、制振装置を設けることによりその値が０．１ｍ／ｓ２以下に低減できることを示している。
すなわち、本願発明の制振装置による振動低減効果は約９９％となり、定常加振においても本願発明の制振装置が有効に作用することを示している。
Table 4 shows that when there is no vibration damping device, the acceleration of the specimen shows a maximum value of 6.5 m / s 2 , but by providing the vibration damping device, the value becomes 0.1 m / s 2 or less. It can be reduced.
That is, the vibration reduction effect of the vibration damping device of the present invention is about 99%, indicating that the vibration damping device of the present invention works effectively even in steady vibration.
同様に、板ばねの長さを変更することにより、試験体の固有振動数を５．０Ｈｚ、６．０Ｈｚに変更し、それに合わせて内部の円筒形状付加質量（Ｂ）の直径を大きくして制振装置の固有振動数を試験体のそれと一致させ実験を行なった結果、上記と同様の振動低減効果が得られることを確認した。 Similarly, by changing the length of the leaf spring, the natural frequency of the specimen is changed to 5.0 Hz and 6.0 Hz, and the diameter of the internal cylindrical additional mass (B) is increased accordingly. As a result of performing an experiment by matching the natural frequency of the vibration damping device with that of the specimen, it was confirmed that the same vibration reduction effect as described above was obtained.
上記の本願発明の二重円筒型制振装置の振動低減効果について、定常加振を例にとって説明する。
すなわち、偏心質量を有する回転体がモータによって回転し、その際に発生する遠心力によって二重円筒型制振装置を設置した試験体が加振される。
そのとき、試験体の振動と二重円筒型制振装置内部の円筒形状付加質量（Ｂ）の揺れ方向とが互いに逆方向になり、その結果、内部円筒形状付加質量（Ｂ）の反力が試験体の動きを抑制する方向に作用するため、制振効果が得られる。
The vibration reduction effect of the above-described double-cylindrical vibration damping device of the present invention will be described taking steady excitation as an example.
That is, a rotating body having an eccentric mass is rotated by a motor, and a test body provided with a double cylindrical vibration damping device is vibrated by a centrifugal force generated at that time.
At that time, the vibration of the specimen and the shaking direction of the cylindrical additional mass (B) inside the double cylindrical damping device are opposite to each other, and as a result, the reaction force of the internal cylindrical additional mass (B) is Since it acts in a direction to suppress the movement of the test body, a vibration damping effect is obtained.
二重円筒型制振装置に変えて、内部の付加質量（Ｂ）を球状とした二重球状制振装置を用いて上記と同様の実験を行なったところ、二重円筒型制振装置を用いた場合とほぼ同様の結果が得られ、制振装置としての有効性を確認できた。 An experiment similar to the above was conducted using a double spherical vibration control device in which the internal mass (B) was changed to a spherical shape instead of the double cylindrical vibration control device. The result was almost the same as that of the case, and the effectiveness as a vibration control device was confirmed.
以上説明したように、本願発明の制振装置は、固有振動数の調整機構を簡略化して制振装置の軽量化、低コスト化を可能であるとともに、小型化によって建築物等以外にも無理なく使用することができるものである。 As described above, the vibration damping device of the present invention simplifies the natural frequency adjustment mechanism to reduce the weight and cost of the vibration damping device, and it is impossible to reduce the size of the vibration damping device other than buildings. It can be used without any problems.
Claims (4)
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| JP2008288428A JP2009186005A (en) | 2008-01-08 | 2008-11-11 | Double structure type damping device |
Applications Claiming Priority (2)
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| JP2008024465 | 2008-01-08 | ||
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2008
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