JP2013091970A - Seismic control system, and seismic control method for building - Google Patents

Seismic control system, and seismic control method for building Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seismic control system capable of imparting an effective damping force to a building, without being affected by the degree of a vibration mode mainly comprising an outstanding vibration component, and a seismic control method for the building.SOLUTION: A variable attenuation damper 16 is operated by control means 24 so that an attenuation coefficient C, which makes a damping force F maximized with respect to the number f of vibrations of the vibration mode mainly comprising the outstanding vibration component, can be set. Thereby, the effective damping force F can be imparted to a building 14 without being affected by the degree of the vibration mode mainly comprising the outstanding vibration component.

Description

本発明は、建物に生じる振動をダンパーにより低減する制震システム、及び建物の制震方法に関する。   The present invention relates to a vibration control system that reduces vibration generated in a building with a damper, and a vibration control method for the building.

建物の振動モデルを多質点系として捉えた場合、この建物に生じる応答振動加速度は、通常、1次振動モードの成分が他の振動モードの成分よりも大きくなる。よって、一般に、建物に生じる揺れを流体系ダンパーにより低減しようとする場合、支持部材を含めた流体系ダンパー全体としての減衰力が1次振動モードの振動数に対して最大となるように、流体系ダンパー本体の減衰係数を設定する。   When the vibration model of a building is regarded as a multi-mass point system, the response vibration acceleration generated in the building usually has a component of the primary vibration mode larger than that of the other vibration modes. Therefore, in general, when the vibration generated in a building is to be reduced by the fluid damper, the flow is adjusted so that the damping force of the entire fluid damper including the support member is maximized with respect to the frequency of the primary vibration mode. Sets the damping coefficient of the system damper body.

しかし、高次モードの振動数に対しては、この流体系ダンパーから建物へ効果的に減衰力を与えることができない。例えば、2次振動モードの加速度成分が他の振動モードの加速度成分よりも卓越する地震動に対しては、流体系ダンパーの有している最大限の減衰効果を発揮させることができない。   However, a damping force cannot be effectively applied from the fluid damper to the building for the higher-order mode frequency. For example, the maximum damping effect possessed by the fluid damper cannot be exerted against earthquake motion in which the acceleration component of the secondary vibration mode is superior to the acceleration component of the other vibration modes.

特許文献1には、建物フレーム内に設置した可変減衰装置によって、地震等により建物に発生する揺れを低減する構造物の制震方法が開示されている。可変減衰装置は、減衰係数を2段階に切り替えることができ、可変減衰装置が設置されている建物層間の変位、この変位の速度、及び可変減衰装置から発生した力に基づいて可変減衰装置の制御が行われる。   Patent Document 1 discloses a structure damping method for reducing the shaking generated in a building due to an earthquake or the like by a variable damping device installed in a building frame. The variable attenuator can switch the attenuation coefficient in two stages, and the variable attenuator is controlled based on the displacement between the building layers where the variable attenuator is installed, the speed of the displacement, and the force generated from the variable attenuator. Is done.

特開平11−303926号公報JP-A-11-303926

本発明は係る事実を考慮し、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる制震システム、及び建物の制震方法を提供することを課題とする。   In consideration of such facts, the present invention provides a vibration control system capable of imparting an effective damping force to a building without being influenced by the order of vibration modes in which the dominant vibration component is the main, and the vibration control of the building It is an object to provide a method.

請求項1に記載の発明は、建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーと、前記建物に生じる応答振動値を計測する計測手段と、所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析手段と、前記分析手段により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御手段と、を有する制震システムである。   The invention according to claim 1 is generated in the building, the variable damping damper capable of adjusting the damping force by changing the damping coefficient while giving the damping force to the layer which is arranged in the layer of the building and relatively displaced. Measuring means for measuring response vibration values, and analysis means for setting a plurality of vibration modes having a predetermined order, and dividing the response vibration values measured by the measurement means into vibration components each of which the plurality of set vibration modes are main. And the vibration component divided by the analyzing means, and the variable damping damper so that the dominant vibration component has a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the frequency of the main vibration mode. And a control means for operating the control system.

請求項1に記載の発明では、制御手段によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように可変減衰ダンパーを操作することにより、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。   In the first aspect of the present invention, the control means operates the variable damping damper so that the dominant vibration component has a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the frequency of the main vibration mode. An effective damping force can be applied to the building without being influenced by the order of the vibration mode in which the predominant vibration component is dominant.

請求項2に記載の発明は、前記複数設定された振動モードの内の1つである第1振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された前記可変減衰ダンパーの減衰係数は、前記複数設定された振動モードの内の前記第1振動モード以外の第2振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された前記可変減衰ダンパーに生じる、前記第1振動モードの振動数における減衰係数よりも大きい。   The invention according to claim 2 is the damping of the variable damping damper set so that the damping force becomes maximum with respect to the frequency of the first vibration mode which is one of the plurality of vibration modes set. A coefficient is generated in the variable damping damper in which the damping coefficient is set so that the damping force becomes maximum with respect to the frequency of the second vibration mode other than the first vibration mode among the plurality of set vibration modes. , Greater than the damping coefficient at the frequency of the first vibration mode.

請求項2に記載の発明では、第1振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された可変減衰ダンパーの減衰係数を、第2振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパーに生じる、第1振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力を建物に付与することができる。   In the invention according to claim 2, the damping coefficient of the variable damping damper set so that the damping force is maximized with respect to the frequency of the first vibration mode is set to be the damping force with respect to the frequency of the second vibration mode. More effective damping force can be imparted to the building by making it larger than the damping coefficient at the frequency of the first vibration mode, which occurs in the variable damping damper whose damping coefficient is set so as to be maximum.

請求項3に記載の発明は、前記分析手段は、1次振動モードと2次振動モードとを設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、1次振動モードが主となる第1振動成分と2次振動モードが主となる第2振動成分とに分け、前記制御手段は、前記第1振動成分と前記第2振動成分とを比較し、前記第1振動成分が卓越する場合に、前記1次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作し、前記第2振動成分が卓越する場合に、前記2次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する。   According to a third aspect of the present invention, the analysis means sets a primary vibration mode and a secondary vibration mode, and the response vibration value measured by the measurement means is the first vibration in which the primary vibration mode is mainly used. And the control means compares the first vibration component and the second vibration component, and when the first vibration component is superior, When the variable damping damper is operated so that the damping coefficient becomes a maximum with respect to the frequency of the primary vibration mode, and the second vibration component is dominant, the frequency of the secondary vibration mode The variable damping damper is operated so as to obtain a damping coefficient that maximizes the damping force.

請求項3に記載の発明では、建物に生じる、1次又は2次振動モードが主となる振動成分が卓越する振動を、効果的に低減することができる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to effectively reduce vibrations that occur in a building and in which vibration components that are mainly in the primary or secondary vibration mode are dominant.

請求項4に記載の発明は、建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーを用いた建物の制震方法において、前記建物に生じる応答振動値を計測する計測工程と、所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測工程により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析工程と、前記分析工程により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御工程と、を有する建物の制震方法である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a control system for a building using a variable damping damper capable of adjusting a damping force by applying a damping force to the layer that is disposed in a building layer and relatively displaced, and changing the damping coefficient. In the seismic method, a measurement process for measuring a response vibration value generated in the building and a plurality of vibration modes having a predetermined order are set, and the response vibration values measured in the measurement process are respectively set to the plurality of vibration modes. The analysis step that divides into vibration components and the vibration components divided by the analysis step are compared, and the damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the frequency of the vibration mode that is predominantly the vibration component And a control step of operating the variable damping damper so that

請求項4に記載の発明では、制御工程によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように可変減衰ダンパーを操作することにより、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。   In the invention according to claim 4, by operating the variable damping damper so that the vibration component that is dominant has a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the frequency of the main vibration mode by the control step, An effective damping force can be applied to the building without being influenced by the order of the vibration mode in which the predominant vibration component is dominant.

本発明は上記構成としたので、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。   Since the present invention is configured as described above, an effective damping force can be imparted to the building without being influenced by the order of the vibration mode in which the dominant vibration component is the main component.

本発明の第1の実施形態に係る建物を示す立面図である。It is an elevation view which shows the building which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る可変減衰ダンパーを示す側面図である。It is a side view which shows the variable damping damper which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係るモデル化した可変減衰ダンパーを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the modeled variable damping damper which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る制震システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the damping system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る流体系ダンパー部の減衰係数に対する固定減衰ダンパーの減衰係数を示す線図である。It is a diagram which shows the damping coefficient of the fixed damping damper with respect to the damping coefficient of the fluid type | system | group damper part which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る固定減衰ダンパーに作用する振動の振動数に対する固定減衰ダンパーにより付与される減衰の効率を示す線図である。It is a diagram which shows the efficiency of the damping | damping provided with the fixed damping damper with respect to the frequency of the vibration which acts on the fixed damping damper which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る制震システムを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the seismic control system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の実施例に係る時刻に対する地動加速度を示す線図である。It is a diagram which shows the ground motion acceleration with respect to the time which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る周期に対する応答加速度スペクトルを示す線図である。It is a diagram which shows the response acceleration spectrum with respect to the period which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る建物階に対する応答振動加速度を示す線図である。It is a diagram which shows the response vibration acceleration with respect to the building floor which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る建物階に対する応答層間変形角を示す線図である。It is a diagram which shows the response interlayer deformation angle with respect to the building floor which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る時刻に対する応答振動加速度を示す線図である。It is a diagram which shows the response vibration acceleration with respect to the time which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る時刻に対する応答振動加速度を示す線図である。It is a diagram which shows the response vibration acceleration with respect to the time which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る時刻に対する流体系ダンパー部の減衰係数を示す線図である。It is a diagram which shows the damping coefficient of the fluid type | system | group damper part with respect to the time which concerns on the Example of this invention.

図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施形態では、20階建ての鉄骨造の建物に本発明を適用した例を示すが、本発明は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、CFT造(Concrete-Filled Steel Tube:充填形鋼管コンクリート構造)、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, an example in which the present invention is applied to a 20-story steel building is shown. However, the present invention is a reinforced concrete structure, a steel reinforced concrete structure, a CFT structure (Concrete-Filled Steel Tube: filled type). It can be applied to buildings of various structures and scales, such as steel pipe concrete structures) and their mixed structures.

まず、本発明の第1の実施形態に係る制震システムについて説明する。   First, the vibration control system according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1の立面図に示すように、制震システム10は、地盤12の上に建てられた鉄骨造の建物14に備えられている。これにより、建物14は、免震層を有さない20階建ての制振建物を構成している。   As shown in the elevation view of FIG. 1, the vibration control system 10 is provided in a steel building 14 built on a ground 12. As a result, the building 14 constitutes a 20-story damping building that does not have a seismic isolation layer.

制震システム10は、可変減衰ダンパー16、計測手段としての加速度センサー18、及びコントローラ20を有している。コントローラ20は、分析手段としてのフィルタ分析部22と、制御手段としての制御指令部24とを備えている。加速度センサー18及びコントローラ20は、20階の床版の上に設置されている。   The seismic control system 10 includes a variable damping damper 16, an acceleration sensor 18 as a measurement unit, and a controller 20. The controller 20 includes a filter analysis unit 22 as analysis means and a control command unit 24 as control means. The acceleration sensor 18 and the controller 20 are installed on a floor slab on the 20th floor.

図1、2に示すように、可変減衰ダンパー16は、建物14の各階層26に配置され、対角線上に位置するようにして各階層26の柱梁架構28に取り付けられている。柱梁架構28は、柱30と梁32とによって構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the variable damping damper 16 is disposed on each level 26 of the building 14 and is attached to the column beam frame 28 of each level 26 so as to be positioned diagonally. The column beam frame 28 includes a column 30 and a beam 32.

可変減衰ダンパー16は、セミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーであり、流体系ダンパー部34と、鋼製の軸部材からなる支持部36とを直列に配置して構成されている。これにより、可変減衰ダンパー16は、建物14に地震力等が作用したときに相対変位する階層26へ減衰力Fを付与する。   The variable damping damper 16 is a semi-active fluid variable damping damper, and includes a fluid damper 34 and a support 36 made of a steel shaft member arranged in series. As a result, the variable damping damper 16 imparts a damping force F to the floor 26 that is relatively displaced when an earthquake force or the like acts on the building 14.

図3に示すように、可変減衰ダンパー16は、ダッシュポット38とバネ40とを直列に配置したMaxwellモデル42によってモデル化できる。ダッシュポット38は、流体系ダンパー部34の有する粘性減衰に相当し、バネ40は、流体系ダンパー部34に収容されているオイル等の流体に生じる圧縮剛性と、支持部36の軸剛性とを直列配置したダンパー剛性に相当する。   As shown in FIG. 3, the variable damping damper 16 can be modeled by a Maxwell model 42 in which a dashpot 38 and a spring 40 are arranged in series. The dash pot 38 corresponds to the viscous damping of the fluid damper 34, and the spring 40 has the compression rigidity generated in the fluid such as oil accommodated in the fluid damper 34 and the axial rigidity of the support 36. Corresponds to damper rigidity in series.

Maxwellモデル42における可変減衰ダンパー16の減衰係数Ceqは、可変減衰ダンパー16に作用する振動の振動数に依存する。すなわち、流体系ダンパー部34に収容されているオイル等の流体に生じる圧縮剛性と、支持部36の軸剛性とを直列配置したダンパー剛性をK、可変減衰ダンパー16に作用する(可変減衰ダンパー16が取り付けられている柱梁架構28に作用する)振動の振動数をf、流体系ダンパー部34の減衰係数をCとしたときに、式(1)が成り立つ場合に、可変減衰ダンパー16の減衰係数Ceqは最大となる。 The damping coefficient C eq of the variable damping damper 16 in the Maxwell model 42 depends on the vibration frequency acting on the variable damping damper 16. That is, the damper rigidity in which the compression rigidity generated in the fluid such as oil accommodated in the fluid system damper portion 34 and the shaft rigidity of the support portion 36 are arranged in series acts on the variable damping damper 16 (the variable damping damper 16 When the frequency of the vibration (acting on the column beam frame 28 to which is attached) is f and the damping coefficient of the fluid damper 34 is C, the damping of the variable damping damper 16 is satisfied when Equation (1) holds. The coefficient C eq is the maximum.

Figure 2013091970
可変減衰ダンパー16は、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを、値CHと値CLとに切り替えることによって、可変減衰ダンパー16の減衰係数Ceq(可変減衰ダンパー16が階層26へ付与する減衰力F)を二段階に変更できる。値CH及び値CLの内、大きい側の値である値CHは、建物14の1次振動モードの振動数f(以下、「1次振動数f」とする)に対して可変減衰ダンパー16の減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、式(1)から求めた流体系ダンパー部34の減衰係数Cに近い値にする。すなわち、式(1)から求めた減衰係数Cを目標値として設計された可変減衰ダンパー16において、この可変減衰ダンパー16に1次振動数fの振動が加えられたときに得られる流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CHとする。
Figure 2013091970
The variable damping damper 16 switches the damping coefficient C of the fluid damper portion 34 between the value CH and the value CL, whereby the damping coefficient C eq of the variable damping damper 16 (the damping force that the variable damping damper 16 applies to the layer 26). F) can be changed in two stages. The value CH, which is the larger value of the values CH and CL, is the variable damping damper 16 with respect to the frequency f of the primary vibration mode of the building 14 (hereinafter referred to as “primary frequency f 1 ”). The damping force C is set to a value close to the damping coefficient C of the fluid damper 34 obtained from the equation (1) so that the damping coefficient C eq is maximized. That is, in the variable damping damper 16 designed with the damping coefficient C obtained from the equation (1) as a target value, the fluid damper obtained when the vibration of the primary frequency f 1 is applied to the variable damping damper 16. Let the attenuation coefficient C of the unit 34 be the value CH.

そして、値CH及び値CLの内、小さい側の値である値CLは、建物14の2次振動モードの振動数f(以下、「2次振動数f」とする)に対して可変減衰ダンパー16の減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、式(1)から求めた流体系ダンパー部34の減衰係数Cに近い値にする。すなわち、式(1)から求めた減衰係数Cを目標値として設計された可変減衰ダンパー16において、この可変減衰ダンパー16に2次振動数fの振動が加えられたときに得られる減流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CLとする。 The value CL, which is the smaller value among the values CH and CL, is variably attenuated with respect to the frequency f of the secondary vibration mode of the building 14 (hereinafter referred to as “secondary frequency f 2 ”). The value is close to the damping coefficient C of the fluid damper 34 obtained from the equation (1) so that the damping coefficient C eq that maximizes the damping force F of the damper 16 is obtained. That is, in the variable damping damper 16 designed with the damping coefficient C obtained from the equation (1) as a target value, the fluid reduction system obtained when vibration of the secondary frequency f 2 is applied to the variable damping damper 16. Let the damping coefficient C of the damper portion 34 be a value CL.

ここで、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CHと設定(以下、「設定A」とする)したときの、1次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー16の減衰係数をCa1、2次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー16の減衰係数をCa2とし、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CLと設定(以下、「設定B」とする)したときの、1次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー16の減衰係数をCb1、2次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー16の減衰係数をCb2とすると、各減衰の関係は、Ca1>Cb1、Ca2<Cb2となる。 Here, when the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to the value CH (hereinafter referred to as “setting A”), the damping coefficient of the variable damping damper 16 obtained at the frequency of the primary vibration mode is represented by C. a1 When the damping coefficient of the variable damping damper 16 obtained at the frequency of the secondary vibration mode is C a2 and the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to the value CL (hereinafter referred to as “setting B”) When the damping coefficient of the variable damping damper 16 obtained at the frequency of the primary vibration mode is C b1 and the damping coefficient of the variable damping damper 16 obtained at the frequency of the secondary vibration mode is C b2 , the relationship of each damping Are C a1 > C b1 and C a2 <C b2 .

すなわち、第1振動モードとしての1次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー16の減衰係数は、第2振動モードとしての2次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー16に生じる、第1振動モードの振動数fにおける減衰係数よりも大きくなる。また、第1振動モードとしての2次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー16の減衰係数は、第2振動モードとしての1次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー16に生じる、第1振動モードの振動数fにおける減衰係数よりも大きくなる。   That is, the damping coefficient of the variable damping damper 16 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the primary vibration mode as the first vibration mode is the secondary vibration mode as the second vibration mode. Is greater than the damping coefficient at the frequency f in the first vibration mode, which is generated in the variable damping damper 16 whose damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f. The damping coefficient of the variable damping damper 16 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the secondary vibration mode as the first vibration mode is the primary vibration mode as the second vibration mode. Is greater than the damping coefficient at the frequency f in the first vibration mode, which is generated in the variable damping damper 16 whose damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f.

なお、建物の2次振動数は、建物の1次振動数の約3倍になることが経験的に分かっているので、建物14の2次振動モードの振動数fを対象とした値CLは、建物14の1次振動モードの振動数fを対象とした値CHの約1/3になる。   Since the secondary frequency of the building is empirically known to be about three times the primary frequency of the building, the value CL for the frequency f of the secondary vibration mode of the building 14 is This is about 1/3 of the value CH for the frequency f of the primary vibration mode of the building 14.

加速度センサー18は、建物14に地震力等が作用したときに、加速度センサー18が設置されている床版に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。すなわち、加速度センサー18は、建物14に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。   The acceleration sensor 18 measures response vibration acceleration as a response vibration value generated in the floor slab in which the acceleration sensor 18 is installed when an earthquake force or the like acts on the building 14. That is, the acceleration sensor 18 measures response vibration acceleration as a response vibration value generated in the building 14.

フィルタ分析部22は、分析対象の振動モードを1次振動モードと2次振動モードとに設定し、加速度センサー18により計測した応答振動加速度を、1次振動モードが主となる第1振動成分としての第1加速度成分と、2次振動モードが主となる第2振動成分としての第2加速度成分とに分ける。   The filter analysis unit 22 sets the vibration mode to be analyzed to the primary vibration mode and the secondary vibration mode, and uses the response vibration acceleration measured by the acceleration sensor 18 as the first vibration component mainly composed of the primary vibration mode. The first acceleration component and the second acceleration component as the second vibration component mainly in the secondary vibration mode.

加速度センサー18により計測された応答振動加速度を、第1加速度成分と第2加速度成分とに分ける具体的な分析方法の例としては、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いる方法が挙げられる。この方法では、建物14の1次振動数fよりも少し高い振動数f’を遮断振動数とするローパスフィルタに応答振動加速度をかけて、このローパスフィルタを通った加速度成分を第1加速度成分とする。また、建物14の1次振動数fよりも少し高い振動数f’を遮断振動数とするハイパスフィルタに応答振動加速度をかけて、このハイパスフィルタを通った加速度成分を第2加速度成分とする。 An example of a specific analysis method for dividing the response vibration acceleration measured by the acceleration sensor 18 into the first acceleration component and the second acceleration component is a method using a low-pass filter and a high-pass filter. In this method, response vibration acceleration is applied to a low-pass filter whose cutoff frequency is a frequency f 1 ′ slightly higher than the primary frequency f 1 of the building 14, and the acceleration component passing through the low-pass filter is used as the first acceleration. Ingredients. In addition, a response vibration acceleration is applied to a high-pass filter whose cutoff frequency is a frequency f 1 ′ slightly higher than the primary frequency f 1 of the building 14, and the acceleration component passing through the high-pass filter is defined as a second acceleration component. To do.

制御指令部24は、フィルタ分析部22によって分けた第1加速度成分と第2加速度成分とを比較し、第1加速度成分が卓越する場合に、1次振動モードの振動数f(1次振動数f)に対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー16の全てを操作し、第2加速度成分が卓越する場合に、2次振動モードの振動数f(2次振動数f)に対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー16の全てを操作する。 The control command unit 24 compares the first acceleration component and the second acceleration component separated by the filter analysis unit 22, and when the first acceleration component is dominant, the frequency f (primary frequency) of the primary vibration mode. All the variable damping dampers 16 arranged in the respective floors 26 of the building 14 are operated so that the damping coefficient C eq that maximizes the damping force F with respect to f 1 ), and the second acceleration component is dominant. In this case, the variable is arranged in each level 26 of the building 14 so that the damping coefficient C eq is such that the damping force F is maximized with respect to the frequency f (secondary frequency f 2 ) of the secondary vibration mode. Operate all of the damping dampers 16.

すなわち、第1加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部34の減衰係数Cが値CH(設定A)になり、第2加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部34の減衰係数Cが値CL(設定B)になるように、可変減衰ダンパー16を操作する。   That is, when the first acceleration component is dominant, the damping coefficient C of the fluid damper 34 becomes the value CH (setting A), and when the second acceleration component is dominant, the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set. The variable damping damper 16 is operated so that becomes a value CL (setting B).

第1加速度成分と第2加速度成分との比較において、どちらが卓越している成分であるかを決める具体的な判断方法の例としては、第1加速度成分と第2加速度成分との絶対値の最大値を比較し、第1加速度成分の絶対値の最大値が第2加速度成分の絶対値の最大値以上の場合に、1次振動モードの振動数f(1次振動数f)に対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように(流体系ダンパー部34の減衰係数Cが値CHになるように)可変減衰ダンパー16を操作し、第1加速度成分の絶対値の最大値が第2加速度成分の絶対値の最大値未満の場合に、2次振動モードの振動数f(2次振動数f)に対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように(流体系ダンパー部34の減衰係数Cが値CLになるように)可変減衰ダンパー16を操作する。すなわち、この例では、第1加速度成分と第2加速度成分との絶対値の最大値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分としている。 In the comparison between the first acceleration component and the second acceleration component, an example of a specific determination method for determining which is the superior component is the maximum absolute value of the first acceleration component and the second acceleration component. When the maximum absolute value of the first acceleration component is equal to or greater than the maximum absolute value of the second acceleration component, the frequency f of the primary vibration mode (primary frequency f 1 ) is compared. The variable damping damper 16 is operated so that the damping coefficient C eq at which the damping force F is maximized (so that the damping coefficient C of the fluid damper 34 becomes the value CH), and the absolute value of the first acceleration component is maximized. When the value is less than the maximum absolute value of the second acceleration component, the damping coefficient C eq is such that the damping force F is maximum with respect to the frequency f (secondary frequency f 2 ) of the secondary vibration mode. (So that the damping coefficient C of the fluid damper 34 is CL) To manipulate the strange attenuation damper 16. That is, in this example, the acceleration component having the larger absolute value of the first acceleration component and the second acceleration component is set as the superior acceleration component.

次に、本発明の第1の実施形態に係る制震システムによる建物の制震方法について説明する。   Next, a building vibration control method using the vibration control system according to the first embodiment of the present invention will be described.

建物の制震方法は、計測工程、分析工程、及び制御工程によって、地震等により建物14に発生する振動を低減する。図4に示すように、まず、計測工程では、加速度センサー18により、建物14に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。   The building seismic control method reduces vibration generated in the building 14 due to an earthquake or the like by a measurement process, an analysis process, and a control process. As shown in FIG. 4, first, in the measurement process, the response vibration acceleration as a response vibration value generated in the building 14 is measured by the acceleration sensor 18.

次に、分析工程では、分析対象の振動モードを1次振動モードと2次振動モードとに設定し、フィルタ分析部22により、加速度センサー18により計測した応答振動加速度を、1次振動モードが主となる第1振動成分としての第1加速度成分と、2次振動モードが主となる第2振動成分としての第2加速度成分とに分ける。   Next, in the analysis step, the vibration mode to be analyzed is set to the primary vibration mode and the secondary vibration mode, and the response vibration acceleration measured by the acceleration sensor 18 by the filter analysis unit 22 is the primary vibration mode. Are divided into a first acceleration component as a first vibration component and a second acceleration component as a second vibration component mainly in the secondary vibration mode.

次に、制御工程では、制御指令部24により、フィルタ分析部22によって分けた第1加速度成分と第2加速度成分とを比較し、第1加速度成分が卓越する場合に、1次振動モードの振動数f(1次振動数f)に対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー16の全てを操作し、第2加速度成分が卓越する場合に、2次振動モードの振動数f(2次振動数f)に対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー16の全てを操作する。 Next, in the control process, the control command unit 24 compares the first acceleration component and the second acceleration component divided by the filter analysis unit 22, and when the first acceleration component is dominant, the vibration in the primary vibration mode is performed. Operate all of the variable damping dampers 16 arranged in each floor 26 of the building 14 so that the damping coefficient C eq that maximizes the damping force F with respect to the number f (primary frequency f 1 ) is obtained. When the second acceleration component is dominant, each level of the building 14 is set so that the damping coefficient C eq maximizes the damping force F with respect to the frequency f (secondary frequency f 2 ) of the secondary vibration mode. All of the variable damping dampers 16 arranged at 26 are operated.

すなわち、第1加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部34の減衰係数Cが値CH(設定A)になり、第2加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部34の減衰係数Cが値CL(設定B)になるように、可変減衰ダンパー16を操作する。後は、地震等により建物14に振動が発生している間、計測工程、分析工程、及び制御工程をこの順に時々刻々と繰り返す。   That is, when the first acceleration component is dominant, the damping coefficient C of the fluid damper 34 becomes the value CH (setting A), and when the second acceleration component is dominant, the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set. The variable damping damper 16 is operated so that becomes a value CL (setting B). After that, while the building 14 is vibrated due to an earthquake or the like, the measurement process, the analysis process, and the control process are repeated every moment in this order.

次に、本発明の第1の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法の作用と効果について説明する。   Next, operations and effects of the vibration control system and the building vibration control method according to the first embodiment of the present invention will be described.

本発明の第1の実施形態に係る制震システム10及び建物の制震方法では、図1、4に示すように、建物14の階層26に可変減衰ダンパー16により減衰力Fを付与することによって、地震等により建物14に発生する振動を低減することができる。   In the seismic control system 10 and the building seismic control method according to the first embodiment of the present invention, the damping force F is applied to the layer 26 of the building 14 by the variable damping damper 16 as shown in FIGS. The vibration generated in the building 14 due to an earthquake or the like can be reduced.

また、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように可変減衰ダンパー16を操作することにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Fを建物14に付与することができる。これにより、建物14に生じる、1次又は2次振動モードが主となる加速度成分が卓越する振動を、効果的に低減することができる。 Further, by operating the variable damping damper 16 so that the damping component C eq that maximizes the damping force F with respect to the frequency f of the vibration mode in which the dominant acceleration component is the main is the dominant acceleration component. The effective damping force F can be applied to the building 14 without being affected by the order of the vibration mode. As a result, it is possible to effectively reduce the vibration that occurs in the building 14 and that is predominantly accelerated by the primary or secondary vibration mode.

また、第1振動モード(1次振動モード又は2次振動モード)の振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー16の減衰係数を、第2振動モード(第1振動モードが1次振動モードの場合は、2次振動モード、第1振動モードが2次振動モードの場合は、1次振動モード)の振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー16に生じる、第1振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力Fを建物14に付与することができる。   In addition, the damping coefficient of the variable damping damper 16 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the first vibration mode (primary vibration mode or secondary vibration mode) is expressed as the second vibration mode ( When the first vibration mode is the primary vibration mode, the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the secondary vibration mode, and when the first vibration mode is the secondary vibration mode). By making the damping coefficient larger than the damping coefficient at the frequency of the first vibration mode generated in the variable damping damper 16 having the damping coefficient set as described above, a more effective damping force F can be applied to the building 14.

ここで、流体系ダンパー部と支持部とを直列に配置して構成され、建物に付与する減衰力が1つに固定されている(減衰係数の変更ができない)減衰ダンパー(以下、「固定減衰ダンパー」とする)を用いて、地震等により建物に生じる振動を低減する従来の方法においては、固定減衰ダンパーの減衰係数Ceqが建物の1次振動モードに対して最大となるように、流体系ダンパー部の減衰係数Cが式(1)により設定される。 Here, a damping damper (hereinafter referred to as “fixed damping”) is configured by arranging a fluid damper portion and a support portion in series, and the damping force applied to the building is fixed to one (the damping coefficient cannot be changed). In the conventional method of reducing vibration generated in a building due to an earthquake or the like using a “damper”, the flow rate is set so that the damping coefficient C eq of the fixed damping damper is maximized with respect to the primary vibration mode of the building. The damping coefficient C of the system damper part is set by the equation (1).

図5のグラフには、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数C(横軸)に対する、固定減衰ダンパーの減衰係数Ceq(縦軸)が示されている。例えば、建物の1次振動モードの振動数fが1Hzであり、支持部材の剛性が1,000kN/cmの場合には、曲線44に示すように、減衰係数Cが159kNs/cmのときに固定減衰ダンパーの減衰係数Ceqが最大となる。また、例えば、建物の1次振動モードの振動数fが3Hzであり、支持部材の剛性が1,000kN/cmの場合には、曲線46に示すように、減衰係数Cが53kNs/cmのときに固定減衰ダンパーの減衰係数Ceqが最大となる。このように、建物の1次振動モードの振動数を考慮して減衰係数Cを設定することで、大きな減衰力を建物に付加できる。 The graph of FIG. 5 shows the damping coefficient C eq (vertical axis) of the fixed damping damper with respect to the damping coefficient C (horizontal axis) of the fluid damper portion of the fixed damping damper. For example, the frequency f 1 of the first-order vibration mode of the building is 1 Hz, when rigidity of the support member is 1,000kN / cm, as shown by the curve 44, when the attenuation coefficient C is 159kNs / cm The damping coefficient C eq of the fixed damping damper is maximized. Further, for example, when the frequency f 1 of the primary vibration mode of the building is 3 Hz and the rigidity of the support member is 1,000 kN / cm, the damping coefficient C is 53 kNs / cm as shown by the curve 46. Sometimes the damping coefficient C eq of the fixed damping damper is maximized. Thus, a large damping force can be applied to the building by setting the damping coefficient C in consideration of the frequency of the primary vibration mode of the building.

しかし、このようにして流体系ダンパー部の減衰係数Cを設定した固定減衰ダンパーは、建物の1次振動数以外の振動数の振動に対しては、建物に付加できる減衰力が小さくなってしまう。   However, the fixed damping damper that sets the damping coefficient C of the fluid damper portion in this way has a small damping force that can be applied to the building against vibrations at frequencies other than the primary frequency of the building. .

図6のグラフには、固定減衰ダンパーに作用する振動の振動数f(横軸)に対する、固定減衰ダンパーにより付与される減衰の効率η(縦軸)が示されている。効率ηは、固定減衰ダンパーの減衰係数Ceqが建物の1次振動モードに対して最大の減衰係数Ceq・maxとなるように、流体系ダンパー部の減衰係数Cを設定したときの、ある振動数fにおける固定減衰ダンパーの減衰係数Ceqを、減衰係数Ceq・maxで割ってパーセント表示にした値である。すなわち、η=(Ceq/Ceq・max)×100となっている。 The graph of FIG. 6 shows the efficiency of damping η (vertical axis) imparted by the fixed damping damper with respect to the frequency f (horizontal axis) of the vibration acting on the fixed damping damper. The efficiency η is obtained when the damping coefficient C of the fluid damper is set so that the damping coefficient C eq of the fixed damping damper is the maximum damping coefficient C eq · max with respect to the primary vibration mode of the building. This is a value expressed as a percentage by dividing the damping coefficient C eq of the fixed damping damper at the frequency f by the damping coefficient C eq · max . That is, η = (C eq / C eq · max ) × 100.

例えば、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Cを159kNs/cmとした曲線48では、振動数1Hzを最大としてそれ以外の振動数fでは効率が低減している。また、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Cを53kNs/cmとした曲線50では、振動数3Hzを最大としてそれ以外の振動数fでは効率が低減している。これらのように、建物の1次振動モードの振動数f(1次振動数f)に対して減衰係数Cを設定した場合、他の次数の振動モードに対しては最大限の制震効果を発揮すること(固定減衰ダンパーの減衰係数Ceqを、減衰係数Ceq・maxにすること)ができない。 For example, in the curve 48 in which the damping coefficient C of the fluid damper portion of the fixed damping damper is 159 kNs / cm, the frequency is 1 Hz and the efficiency is reduced at other frequencies f. In the curve 50 in which the damping coefficient C of the fluid damper portion of the fixed damping damper is 53 kNs / cm, the frequency is 3 Hz and the efficiency is reduced at other frequencies f. As described above, when the damping coefficient C is set for the frequency f (primary frequency f 1 ) of the primary vibration mode of the building, the maximum damping effect is obtained for the vibration modes of other orders. (The damping coefficient C eq of the fixed damping damper cannot be set to the damping coefficient C eq · max ).

これに対して、本発明の第1の実施形態の制震システム10及び制震方法では、建物14の1次振動モードの振動が卓越するときには、建物14の1次振動モードの振動数f(1次振動数f)に対して減衰係数Ceqの値が最大となるように、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CHに切り替え、建物14の2次振動モードの振動が卓越するときには、建物14の2次振動モードの振動数f(2次振動数f)に対して減衰係数Ceqの値が最大となるように、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CLに切り替えることにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Fを建物14に付与することができる。 In contrast, in the vibration control system 10 and the vibration control method of the first embodiment of the present invention, when the vibration of the primary vibration mode of the building 14 is dominant, the frequency f ( The damping coefficient C of the fluid damper 34 is switched to the value CH so that the value of the damping coefficient C eq becomes maximum with respect to the primary frequency f 1 ), and the vibration of the secondary vibration mode of the building 14 is dominant. Sometimes, the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to a value CL so that the value of the damping coefficient C eq becomes maximum with respect to the frequency f (secondary frequency f 2 ) of the secondary vibration mode of the building 14. By switching, an effective damping force F can be applied to the building 14 without being influenced by the order of the vibration mode in which the dominant acceleration component is the main.

以上、本発明の第1の実施形態について説明した。   The first embodiment of the present invention has been described above.

なお、第1の実施形態では、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを式(1)から求めた減衰係数Cに近い値CH、CLとしたときに得られる、可変減衰ダンパー16の減衰係数Ceqを「卓越する振動成分が主とする1次又は2次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」とした例を示したが、先に説明した「Ca1>Cb1、Ca2<Cb2」の関係が満たされれば、この減衰係数以外の値を「卓越する振動成分が主とする1次又は2次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」としてもよい。 In the first embodiment, the damping coefficient C of the variable damping damper 16 obtained when the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to values CH and CL close to the damping coefficient C obtained from the equation (1). The example in which eq is “a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the frequency of the primary or secondary vibration mode in which the dominant vibration component is the main” has been shown, but “C a1 > C described above”. If the relationship of b1 , C a2 <C b2 is satisfied, a value other than the damping coefficient is set to “a damping force is maximized with respect to the frequency of the primary or secondary vibration mode in which the dominant vibration component is the main. It may be a “damping coefficient”.

次に、本発明の第2の実施形態に係る制震システムについて説明する。   Next, a vibration control system according to the second embodiment of the present invention will be described.

第2の実施形態の説明において、第1の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第2の実施形態の制震システム52は、図7に示すように、第1の実施形態の制震システム10を構成する可変減衰ダンパー16、フィルタ分析部22、制御指令部24を、可変減衰ダンパー54、フィルタ分析部56、制御指令部58としたものである。   In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and are appropriately omitted. As shown in FIG. 7, the damping system 52 of the second embodiment includes a variable damping damper 16, a filter analysis unit 22, and a control command unit 24 that constitute the damping system 10 of the first embodiment. The damper 54, the filter analysis unit 56, and the control command unit 58 are used.

図2の正面図に示すように、可変減衰ダンパー54は、建物14の各階層26に配置され、対角線上に位置するようにして各階層26の柱梁架構28に取り付けられている。可変減衰ダンパー54は、セミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーであり、流体系ダンパー部60と、支持部36とを直列に配置して構成されている。これにより、可変減衰ダンパー54は、建物14に地震力等が作用したときに相対変位する階層26へ減衰力を付与する。   As shown in the front view of FIG. 2, the variable damping damper 54 is arranged on each level 26 of the building 14 and is attached to the column beam frame 28 of each level 26 so as to be positioned on a diagonal line. The variable damping damper 54 is a semi-active fluid variable damping damper, and is configured by arranging a fluid damper 60 and a support 36 in series. As a result, the variable damping damper 54 imparts a damping force to the layer 26 that is relatively displaced when an earthquake force or the like acts on the building 14.

可変減衰ダンパー54は、流体系ダンパー部60の減衰係数Cを、設定した振動モードの数(以下、設定した振動モードの数を「n(nは、2以上の自然数)」とする)だけ切り替えることができ、これによって、可変減衰ダンパー54の減衰係数Ceq(可変減衰ダンパー54が階層26へ付与する減衰力)をn段階に変更できる。例えば、n=2の場合には、減衰係数Cを値Cと値Cとに切り替えることができ、n≧3の場合には、減衰係数Cを値C、値C、・・・、値Cに切り替えることができる。 The variable damping damper 54 switches the damping coefficient C of the fluid damper 60 by the number of set vibration modes (hereinafter, the number of set vibration modes is “n (n is a natural number of 2 or more)”). As a result, the damping coefficient C eq of the variable damping damper 54 (the damping force applied to the layer 26 by the variable damping damper 54) can be changed to n stages. For example, when n = 2, the attenuation coefficient C can be switched between the value C 1 and the value C 2, and when n ≧ 3, the attenuation coefficient C is changed to the values C 1 , C 2 ,. -, it can be switched to the value C n.

値C、値C、・・・、値Cは、設定した振動モードの振動数fに対して可変減衰ダンパー54の減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、式(1)から求めた流体系ダンパー部60の減衰係数Cに近い値にする。すなわち、式(1)から求めた減衰係数Cを目標値として設計された可変減衰ダンパー54において、設定した振動モードの振動数fの振動がこの可変減衰ダンパー54に加えられたときに得られる流体系ダンパー部60の減衰係数Cを、値C、値C、・・・、値Cとする。 The value C 1 , the value C 2 ,..., The value C n are expressions such that the damping coefficient C eq that maximizes the damping force F of the variable damping damper 54 with respect to the frequency f of the set vibration mode is obtained. A value close to the damping coefficient C of the fluid damper 60 obtained from (1) is set. That is, in the variable damping damper 54 designed with the damping coefficient C obtained from the equation (1) as a target value, the flow obtained when the vibration of the set vibration mode frequency f is applied to the variable damping damper 54. Let the damping coefficient C of the system damper unit 60 be a value C 1 , a value C 2 ,..., A value C n .

ここで、1次振動モードの振動数fに対して可変減衰ダンパー54の減衰力が最大になる減衰係数Ceqとなるように式(1)から求めた流体系ダンパー部60の減衰係数Cに近い値を値Cとし、2次振動モードの振動数fに対して可変減衰ダンパー54の減衰力が最大になる減衰係数Ceqとなるように式(1)から求めた流体系ダンパー部60の減衰係数Cに近い値を値Cとし、n次振動モードの振動数fに対して可変減衰ダンパー54の減衰力が最大になる減衰係数Ceqとなるように式(1)から求めた流体系ダンパー部60の減衰係数Cに近い値を値Cとした場合に、流体系ダンパー部60の減衰係数Cを値Cと設定(以下、「設定C」とする)したときの、1次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCc1、2次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCc2、n次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCcnとし、流体系ダンパー部60の減衰係数Cを値Cと設定(以下、「設定D」とする)したときの、1次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCd1、2次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCd2、n次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCdnとし、流体系ダンパー部60の減衰係数Cを値Cと設定(以下、「設定E」とする)したときの、1次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCe1、2次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCe2、n次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー54の減衰係数をCenとすると、各減衰の関係は、Cc1>Cd1、Cc1>Ce1、Cd2>Cc2、Cd2>Ce2、Cen>Ccn、Cen>Cdnとなる。 Here, the damping coefficient C of the fluid damper 60 obtained from the equation (1) is set so that the damping coefficient C eq that maximizes the damping force of the variable damping damper 54 with respect to the frequency f of the primary vibration mode is obtained. The fluid system damper 60 obtained from the equation (1) is set so that the value C 1 is a close value and the damping coefficient C eq is such that the damping force of the variable damping damper 54 is maximized with respect to the frequency f of the secondary vibration mode. a value close to the attenuation coefficient C is set to the value C 2, the damping force of the variable damping damper 54 with respect to the frequency f of the n-th order vibration mode is determined from the equation (1) so that the damping coefficient C eq is maximized When a value close to the damping coefficient C of the fluid damper 60 is a value C n , the damping coefficient C of the fluid damper 60 is set to a value C 1 (hereinafter referred to as “setting C”). Variable damping damper obtained at the frequency of the primary vibration mode The damping coefficient C c1 of over 54, the damping coefficient of the variable attenuation damper 54 obtained by the attenuation coefficient of the variable attenuation damper 54 obtained in the frequency of the secondary vibration mode in the C c2, n frequency of the order oscillation mode C cn The damping coefficient of the variable damping damper 54 obtained at the frequency of the primary vibration mode when the damping coefficient C of the fluid damper 60 is set to the value C 2 (hereinafter referred to as “setting D”). d1 , the damping coefficient of the variable damping damper 54 obtained at the frequency of the secondary vibration mode is C d2 , the damping coefficient of the variable damping damper 54 obtained at the frequency of the nth order vibration mode is C dn , and the fluid damper 60 set the attenuation coefficient C and the value C n (hereinafter referred to as "set E ') when the damping coefficient of the variable attenuation damper 54 obtained in the frequency of the first vibration mode The If the damping coefficient of C e1, 2-order attenuation coefficients of the variable attenuation damper 54 obtained in the frequency of the vibration mode of the C e2, obtained in the n frequency of the following vibration mode variable attenuation damper 54 and C en, the attenuation relationship, C c1> C d1, C c1> C e1, C d2> C c2, C d2> C e2, C en> C cn, the C en> C dn.

すなわち、第1振動モードとしての1次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー54の減衰係数は、第2振動モードとしての2次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数fにおける減衰係数や、第2振動モードとしてのn次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数fにおける減衰係数よりも大きくなる。   That is, the damping coefficient of the variable damping damper 54 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the primary vibration mode as the first vibration mode is the secondary vibration mode as the second vibration mode. The damping coefficient at the frequency f in the first vibration mode and the nth order as the second vibration mode generated in the variable damping damper 54 whose damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of It becomes larger than the damping coefficient at the frequency f of the first vibration mode, which occurs in the variable damping damper 54 whose damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the vibration mode.

また、第1振動モードとしての2次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー54の減衰係数は、第2振動モードとしての1次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数における減衰係数や、第2振動モードとしてのn次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくなる。   The damping coefficient of the variable damping damper 54 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the secondary vibration mode as the first vibration mode is the primary vibration mode as the second vibration mode. The damping coefficient at the frequency of the first vibration mode and the nth-order vibration as the second vibration mode generated in the variable damping damper 54 in which the damping coefficient is set so as to maximize the damping force F with respect to the frequency f of It becomes larger than the damping coefficient at the frequency of the first vibration mode generated in the variable damping damper 54 in which the damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the mode frequency f.

また、第1振動モードとしてのn次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー54の減衰係数は、第2振動モードとしての1次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数における減衰係数や、第2振動モードとしての2次振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくなる。   The damping coefficient of the variable damping damper 54 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the nth-order vibration mode as the first vibration mode is the primary vibration mode as the second vibration mode. The damping coefficient at the frequency of the first vibration mode and the secondary vibration as the second vibration mode generated in the variable damping damper 54 whose damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of It becomes larger than the damping coefficient at the frequency of the first vibration mode generated in the variable damping damper 54 in which the damping coefficient is set so that the damping force F is maximized with respect to the mode frequency f.

フィルタ分析部56では、所定の次数を有する振動モードをn個設定し、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度センサー18により計測した応答振動加速度を、設定したn個の振動モードが各々主となる振動成分としての加速度成分に分ける。   The filter analyzing unit 56 sets n vibration modes having a predetermined order, and sets the response vibration acceleration measured by the acceleration sensor 18 using the low-pass filter, the band-pass filter, and the high-pass filter, to the set n vibration modes. Are divided into acceleration components as main vibration components.

制御指令部58は、フィルタ分析部56によって分けた加速度成分同士を比較し、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように(流体系ダンパー部60の減衰係数Cが、値C、値C、・・・、値Cになるように)、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー54の全てを操作する。 The control command unit 58 compares the acceleration components divided by the filter analysis unit 56, and the dominant acceleration component becomes the damping coefficient C eq that maximizes the damping force F with respect to the frequency f of the vibration mode mainly. As described above (so that the damping coefficient C of the fluid damper 60 is a value C 1 , a value C 2 ,..., A value C n ), the variable damping damper 54 disposed in each level 26 of the building 14. Operate all of.

次に、本発明の第2の実施形態に係る制震システムによる建物の制震方法について説明する。   Next, a building seismic control method using the seismic control system according to the second embodiment of the present invention will be described.

建物の制震方法は、計測工程、分析工程、及び制御工程によって、地震等により建物14に発生する振動を低減する。図7に示すように、まず、計測工程では、加速度センサー18により、建物14に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。   The building seismic control method reduces vibration generated in the building 14 due to an earthquake or the like by a measurement process, an analysis process, and a control process. As shown in FIG. 7, first, in the measurement process, the response vibration acceleration as a response vibration value generated in the building 14 is measured by the acceleration sensor 18.

次に、分析工程では、所定の次数を有する振動モードをn個設定し、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度センサー18により計測した応答振動加速度を、設定したn個の振動モードが各々主となる振動成分としての加速度成分に分ける。   Next, in the analysis step, n vibration modes having a predetermined order are set, and the response vibration acceleration measured by the acceleration sensor 18 using the low-pass filter, the band-pass filter, and the high-pass filter is set to the set n vibrations. Each mode is divided into acceleration components as main vibration components.

次に、制御工程では、フィルタ分析部56によって分けた加速度成分同士を比較し、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数fに対して減衰力が最大になる減衰係数Ceqとなるように(流体系ダンパー部60の減衰係数Cが、値C、値C、・・・、値Cになるように)、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー54の全てを操作する。後は、地震等により建物14に振動が発生している間、計測工程、分析工程、及び制御工程をこの順に時々刻々と繰り返す。 Next, in the control step, the acceleration components divided by the filter analysis unit 56 are compared with each other, and the dominant acceleration component becomes the damping coefficient C eq that maximizes the damping force with respect to the frequency f of the main vibration mode. As described above (so that the damping coefficient C of the fluid damper 60 is a value C 1 , a value C 2 ,..., A value C n ), the variable damping damper 54 disposed in each level 26 of the building 14. Operate all of. After that, while the building 14 is vibrated due to an earthquake or the like, the measurement process, the analysis process, and the control process are repeated every moment in this order.

次に、本発明の第2の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法の作用と効果について説明する。   Next, operations and effects of the vibration control system and the building vibration control method according to the second embodiment of the present invention will be described.

本発明の第2の実施形態に係る制震システム52及び建物の制震方法では、図7に示すように、可変減衰ダンパー54により、建物14の階層26へ減衰力を付与することによって、地震等により建物14に発生する振動を低減することができる。   In the seismic control system 52 and the building seismic control method according to the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, by applying a damping force to the floor 26 of the building 14 by the variable damping damper 54, the earthquake For example, vibration generated in the building 14 can be reduced.

また、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように可変減衰ダンパー54を操作することにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物14に付与することができる。 Further, by operating the variable damping damper 54 so that the damping component C eq that maximizes the damping force F with respect to the frequency f of the vibration mode in which the predominant acceleration component is the principal, the outstanding acceleration component is the main. An effective damping force can be applied to the building 14 without being affected by the order of the vibration mode.

例えば、2次振動モードよりも高次の振動モードを設定し、この高次の振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数Ceqとなるように可変減衰ダンパー54を操作できる制振システム52にすれば、2次振動モードよりも高次の振動モードが主となる加速度成分が卓越する振動に対して振動低減効果を発揮させることができる。 For example, a higher-order vibration mode than the second-order vibration mode can be set, and the variable damping damper 54 can be operated so that the damping coefficient C eq is maximized with respect to the frequency of the higher-order vibration mode. If it is set as the damping system 52, the vibration reduction effect can be exhibited with respect to the vibration in which the acceleration component mainly in the higher vibration mode than the secondary vibration mode is dominant.

また、第1振動モード(1次振動モード、2次振動モード又はn次振動モード)の振動数fに対して減衰力Fが最大になるように設定された可変減衰ダンパー54の減衰係数を、第2振動モード(第1振動モードが1次振動モードの場合は、2次振動モード又はn次振動モード、第1振動モードが2次振動モードの場合は、1次振動モード又はn次振動モード、第1振動モードがn次振動モードの場合は、1次振動モード又は2次振動モード)の振動数fに対して減衰力Fが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー54に生じる、第1振動モードの振動数fにおける減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力Fを建物14に付与することができる。   In addition, the damping coefficient of the variable damping damper 54 set so that the damping force F is maximized with respect to the frequency f of the first vibration mode (primary vibration mode, secondary vibration mode or n-th vibration mode) Second vibration mode (when the first vibration mode is the primary vibration mode, the secondary vibration mode or the nth vibration mode, and when the first vibration mode is the secondary vibration mode, the primary vibration mode or the nth vibration mode When the first vibration mode is the nth-order vibration mode, the variable damping damper 54 is set so that the damping coefficient F is maximized with respect to the frequency f of the primary vibration mode or the secondary vibration mode. By making the damping coefficient larger than the damping coefficient at the frequency f in the first vibration mode, a more effective damping force F can be applied to the building 14.

以上、本発明の第2の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法について説明した。   The vibration control system and the building vibration control method according to the second embodiment of the present invention have been described above.

なお、本発明の第2の実施形態に係る制震システム52及び建物の制震方法では、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数fに対して減衰力Fが最大になる減衰係数Ceqとなるように、建物14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー54の全てを操作する例を示したが、可変減衰ダンパー54の全てを操作しなくてもよい。例えば、設定した振動モードの節にあたる(設定した振動モードの振動による層間変形の小さい)階層26に設置した可変減衰ダンパー54は、設定した振動モードに対する減衰効果が小さいので、操作しなくてもよい。 Note that, in the vibration control system 52 and the building vibration control method according to the second embodiment of the present invention, the damping coefficient that maximizes the damping force F with respect to the vibration frequency f in which the dominant acceleration component is the main vibration mode. Although an example in which all the variable damping dampers 54 arranged on each level 26 of the building 14 are operated so as to be C eq has been shown, it is not necessary to operate all the variable damping dampers 54. For example, the variable damping damper 54 installed in the layer 26 corresponding to the node of the set vibration mode (small inter-layer deformation due to the vibration of the set vibration mode) has a small damping effect on the set vibration mode and may not be operated. .

また、第2の実施形態では、流体系ダンパー部60の減衰係数Cを式(1)から求めた減衰係数Cに近い値C、値C、・・・、値Cとしたときに得られる、可変減衰ダンパー54の減衰係数Ceqを「卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」とした例を示したが、先に説明した「Cc1>Cd1、Cc1>Ce1、Cd2>Cc2、Cd2>Ce2、Cen>Ccn、Cen>Cdn」の関係が満たされれば、この減衰係数以外の値を「卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」としてもよい。 Further, in the second embodiment, when the damping coefficient C of the fluid damper 60 is set to a value C 1 , a value C 2 ,..., A value C n that is close to the damping coefficient C obtained from the equation (1). An example is shown in which the damping coefficient C eq of the obtained variable damping damper 54 is “a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the vibration frequency of the vibration mode in which the dominant vibration component is the main”. If the relationship of “C c1 > C d1 , C c1 > C e1 , C d2 > C c2 , C d2 > C e2 , C en > C cn , C en > C dn ” is satisfied, The value may be “a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the frequency of the vibration mode in which the dominant vibration component is the main component”.

以上、本発明の第1及び第2の実施形態について説明した。   The first and second embodiments of the present invention have been described above.

なお、本発明の第1及び第2の実施形態では、可変減衰ダンパー16、54をセミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーとした例を示したが、可変減衰ダンパー16、54は、建物14の階層26へ減衰力を付与することができるとともに、減衰係数(階層26へ付与する減衰力)を変更可能なものであればよい。   In the first and second embodiments of the present invention, the variable damping dampers 16 and 54 are shown as semi-active fluid variable damping dampers. However, the variable damping dampers 16 and 54 are Any material can be used as long as the damping force can be applied to the layer 26 and the damping coefficient (the damping force applied to the layer 26) can be changed.

また、本発明の第1及び第2の実施形態では、建物14の各階層26に可変減衰ダンパー16、54を配置した例を示したが、可変減衰ダンパー16、54は、建物14を構成する各階層26に配置してもよいし、一部の階層26に配置してもよい。また、可変減衰ダンパー16、54が配置される階層26において、この階層26の有する全ての柱梁架構28に可変減衰ダンパー16、54を取り付けてもよいし、一部の柱梁架構28に取り付けてもよい。   Further, in the first and second embodiments of the present invention, the example in which the variable damping dampers 16 and 54 are arranged in each level 26 of the building 14 is shown, but the variable damping dampers 16 and 54 constitute the building 14. You may arrange | position to each hierarchy 26 and may arrange | position to the one part hierarchy 26. FIG. Further, in the level 26 where the variable damping dampers 16 and 54 are arranged, the variable damping dampers 16 and 54 may be attached to all the column beam frames 28 of the level 26, or may be attached to some column beam frames 28. May be.

例えば、図1に示すように、建物14を構成する各階層26において、各階層26の有する一部の柱梁架構28に可変減衰ダンパー16、54を取り付けるようにしてもよいし、応答振動加速度が大きくなる建物14上層の階層26のみに可変減衰ダンパー16、54を配置するようにしてもよい。   For example, as shown in FIG. 1, in each level 26 constituting the building 14, variable damping dampers 16 and 54 may be attached to some column beam structures 28 of each level 26, or response vibration acceleration. The variable damping dampers 16 and 54 may be arranged only in the upper level 26 of the building 14 where the value of the building 14 increases.

また、制震システム10、52によって機能させないダンパー(例えば、減衰係数の変更ができないセミアクティブダンパー)を建物14に併設して、このダンパーからは、従来の方法で建物14の階層26に減衰力を付与させるようにしてもよい。   In addition, a damper that does not function by the seismic control systems 10 and 52 (for example, a semi-active damper in which the damping coefficient cannot be changed) is provided in the building 14, and the damping force is applied to the layer 26 of the building 14 by a conventional method. May be given.

また、本発明の第1及び第2の実施形態で示した可変減衰ダンパー16、54は、所定値以上の荷重が加わった際に流体系ダンパー部34、60の減衰係数Cを瞬間的に小さくして過大な荷重が可変減衰ダンパー16、54に加わることを防ぐリリーフ機構を備えることが好ましい。   The variable damping dampers 16 and 54 shown in the first and second embodiments of the present invention instantaneously reduce the damping coefficient C of the fluid dampers 34 and 60 when a load of a predetermined value or more is applied. Thus, it is preferable to provide a relief mechanism that prevents an excessive load from being applied to the variable damping dampers 16 and 54.

また、本発明の第1及び第2の実施形態では、建物14の20階の床版の上に加速度センサー18を設置した例を示したが、加速度センサー18は、設定する振動モードの振動(加速度成分)が計測できる位置に設置すればよい。建物14の頂部(屋上階の床版の上)に設置することがより好ましいが、設置が困難な場合には、できるだけ建物14の頂部に近い階の床版の上に設置するのが好ましい。   In the first and second embodiments of the present invention, the example in which the acceleration sensor 18 is installed on the floor slab of the 20th floor of the building 14 has been shown. What is necessary is just to install in the position which can measure an acceleration component). It is more preferable to install on the top of the building 14 (on the floor slab of the rooftop floor), but when installation is difficult, it is preferable to install on the floor slab of the floor as close to the top of the building 14 as possible.

また、加速度センサー18は、建物14の複数階に設置してもよい。この場合には、複数の加速度センサー18により計測した各々の応答振動加速度を、設定した振動モードが主となる加速度成分に分けた後に、これらの加速度成分同士を同じ座標上で比較できるように、これらの加速度成分を事前実験の結果等に基づいて補正した後に、制御工程を行う。   The acceleration sensor 18 may be installed on a plurality of floors of the building 14. In this case, each response vibration acceleration measured by the plurality of acceleration sensors 18 is divided into acceleration components whose main vibration modes are set, and then these acceleration components can be compared on the same coordinates. A control process is performed after correcting these acceleration components based on the results of a prior experiment.

また、本発明の第1の実施形態では、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いて、応答振動加速度を第1加速度成分と第2加速度成分とに分ける例を示し、本発明の第2の実施形態では、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、応答振動加速度を、設定したn個の振動モードが各々主となる加速度成分に分ける例を示したが、加速度センサー18により計測された応答振動加速度を、対象となる振動モードが主となる加速度成分に分けることができれば、どのような方法で分けてもよい。例えば、オブザーバやカルマンフィルタなどによる状態推定を利用して、応答振動加速度を加速度成分に分けてもよい。また、余分な長周期成分や、電源ノイズなどの高振動成分を除去するため、ローパスフィルタとハイパスフィルタとをそれぞれバンドパスフィルタにしてもよい。   In the first embodiment of the present invention, an example is shown in which response vibration acceleration is divided into a first acceleration component and a second acceleration component using a low-pass filter and a high-pass filter, and the second embodiment of the present invention. In the above example, the response vibration acceleration is divided into the main acceleration components of the set n vibration modes by using a low-pass filter, a band-pass filter, and a high-pass filter, but the response measured by the acceleration sensor 18 is shown. The vibration acceleration may be divided by any method as long as it can be divided into acceleration components whose main vibration mode is the main. For example, the response vibration acceleration may be divided into acceleration components using state estimation by an observer, a Kalman filter, or the like. Further, in order to remove excessive long-period components and high vibration components such as power supply noise, the low-pass filter and the high-pass filter may each be a band-pass filter.

また、本発明の第1の実施形態では、第1加速度成分と第2加速度成分との絶対値の最大値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分とする例を示したが、本発明の第1及び第2の実施形態において、どの加速度成分を卓越する加速度成分とするかは、他の方法を用いてもよい。例えば、過去数秒間の加速度成分の絶対値の平均値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分としてもよいし、所定値を超える加速度成分が多い方の加速度成分を、卓越する加速度成分としてもよい。また、加速度成分毎に異なる重みを加えて比較してもよい。   In the first embodiment of the present invention, the example in which the acceleration component having the larger absolute value of the first acceleration component and the second acceleration component is the superior acceleration component has been described. In the first and second embodiments, other methods may be used to determine which acceleration component is the dominant acceleration component. For example, the acceleration component with the larger absolute value of the acceleration component in the past few seconds may be the superior acceleration component, or the acceleration component with the larger acceleration component exceeding the predetermined value may be the superior acceleration component. Also good. Further, different weights may be added for each acceleration component for comparison.

また、本発明の第1及び第2の実施形態では、応答振動値を応答振動加速度とし、振動成分を加速度成分として、振動モード分析(分析工程及び制御工程)を行う例を示したが、応答振動値を応答振動速度や応答振動変位とし、振動成分を速度成分や変位成分として、振動モード分析(分析工程及び制御工程)を行ってもよい。   In the first and second embodiments of the present invention, the example in which the vibration mode analysis (analysis process and control process) is performed using the response vibration value as the response vibration acceleration and the vibration component as the acceleration component has been described. Vibration mode analysis (analysis process and control process) may be performed using the vibration value as a response vibration speed or response vibration displacement and the vibration component as a speed component or displacement component.

また、本発明の第1及び第2の実施形態では、制振建物(建物14)に制振システム10、52を適用した例を示したが、免震層を有する免震建物に制振システム10、52を適用(免震建物の階層に可変減衰ダンパー16、54を配置)してもよい。   Moreover, although the example which applied the damping system 10 and 52 to the damping building (building 14) was shown in the 1st and 2nd embodiment of this invention, the damping system was applied to the seismic isolation building which has a seismic isolation layer. 10 and 52 may be applied (the variable damping dampers 16 and 54 are arranged in the level of the base-isolated building).

以上、本発明の第1及び第2の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第1及び第2の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although 1st and 2nd embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, You may use combining 1st and 2nd embodiment, Needless to say, the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.

(実施例) (Example)

本実施例では、シミュレーションによって検証した、本発明の第1の実施形態の制震システム10の効果について説明する。シミュレーションは、図1に示した建物14を建物モデル(以下、「建物モデル14」とする)にして行なった。また、建物モデル14を、表1に示す諸元を有する20階建ての建物を想定した等価せん断モデルとし、建物モデル14の有する減衰を、建物モデル14の1次振動モードと2次振動モードとの減衰定数を1.5%とするレーリー型減衰とした。また、建物モデル14の各階層26に配置されている可変減衰ダンパー16のモデルを、図3で示したMaxwellモデル42とした。表1の建物階の欄に示されているRは、屋上階を意味する。   In this example, the effect of the vibration control system 10 according to the first embodiment of the present invention verified by simulation will be described. The simulation was performed using the building 14 shown in FIG. 1 as a building model (hereinafter referred to as “building model 14”). In addition, the building model 14 is an equivalent shear model assuming a 20-story building having the specifications shown in Table 1, and the attenuation of the building model 14 is expressed by the primary vibration mode and the secondary vibration mode of the building model 14. The Rayleigh type attenuation was set to 1.5%. In addition, the model of the variable damping damper 16 arranged in each level 26 of the building model 14 is the Maxwell model 42 shown in FIG. R shown in the column of the building floor in Table 1 means the rooftop floor.

Figure 2013091970
シミュレーションは、ケース1〜3に対して行った。ケース1は、可変減衰ダンパー16の流体系ダンパー部34の減衰係数Cを、建物モデル14の1次振動数fに対して可変減衰ダンパー16の減衰係数Ceqが最大となる値CHに固定した場合である。
Figure 2013091970
The simulation was performed for cases 1 to 3. In case 1, the damping coefficient C of the fluid damper 34 of the variable damping damper 16 is fixed to a value CH that maximizes the damping coefficient C eq of the variable damping damper 16 with respect to the primary frequency f 1 of the building model 14. This is the case.

ケース2は、可変減衰ダンパー16の流体系ダンパー部34の減衰係数Cを、建物モデル14の2次振動数fに対して可変減衰ダンパー16の減衰係数Ceqが最大となる値CLに固定した場合である。 In case 2, the damping coefficient C of the fluid damper 34 of the variable damping damper 16 is fixed to a value CL that maximizes the damping coefficient C eq of the variable damping damper 16 with respect to the secondary frequency f 2 of the building model 14. This is the case.

ケース3は、第1加速度成分が卓越するときに流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CHにし、第2加速度成分が卓越するときに流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CLにした場合であり、本発明の第1の実施形態の制震システム10に相当する。   In case 3, the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to the value CH when the first acceleration component is dominant, and the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to the value CL when the second acceleration component is dominant. This corresponds to the vibration control system 10 of the first embodiment of the present invention.

表2には、ケース1、2における、1次〜6次振動モードの振動数と減衰定数とが示されている。これらの値は、表1で示したように、値CHを640(kNs/cm)とし、値CLを232(kNs/cm)として、複素固有値解析によって求めたものである。   Table 2 shows the frequencies and damping constants of the first to sixth vibration modes in cases 1 and 2. As shown in Table 1, these values are obtained by complex eigenvalue analysis with the value CH set to 640 (kNs / cm) and the value CL set to 232 (kNs / cm).

Figure 2013091970
表2からわかるように、ケース1では、1次振動モードの減衰定数が、他の振動モードの減衰定数よりも大きくなっており、ケース2では、2次振動モードの減衰定数が、他の振動モードの減衰定数よりも大きくなっている。
Figure 2013091970
As can be seen from Table 2, in Case 1, the damping constant of the primary vibration mode is larger than the damping constant of the other vibration mode, and in Case 2, the damping constant of the secondary vibration mode is the other vibration mode. It is larger than the damping constant of the mode.

図8のグラフには、シミュレーションに用いた地震動の加速度波形が示されている。図8のグラフの横軸は、時刻を示し、縦軸は、時刻に対する地動加速度を示している。図9のグラフには、シミュレーションに用いた地震動の応答加速度スペクトルが示されている。図9のグラフの横軸は、周期(=1/周波数)を示し、縦軸は、周期に対する応答加速度スペクトルを示している。図9に示すように、地震動においては、1次周期T(1次振動数f)よりも2次周期T(2次振動数f)の方が、応答加速度スペクトルが卓越していることがわかる。 The graph of FIG. 8 shows the acceleration waveform of the earthquake motion used for the simulation. The horizontal axis of the graph in FIG. 8 indicates time, and the vertical axis indicates ground motion acceleration with respect to time. The graph of FIG. 9 shows the response acceleration spectrum of the ground motion used for the simulation. The horizontal axis of the graph in FIG. 9 indicates the period (= 1 / frequency), and the vertical axis indicates the response acceleration spectrum with respect to the period. As shown in FIG. 9, in the ground motion, the response acceleration spectrum is superior in the secondary cycle T 2 (secondary frequency f 2 ) than in the primary cycle T 1 (primary frequency f 1 ). I understand that.

加速度センサー18は、20階の床版の上に設置されており、この20階の床版に生じる応答振動加速度を計測する。フィルタ分析部22は、0.2Hzから、建物モデル14の1次振動数である約0.54Hzよりも大きい0.9Hzまでを対象としたバンドバスフィルタと、0.9Hzから30Hzまでを対象としたバンドパスフィルタとによって構成されている。   The acceleration sensor 18 is installed on the floor slab of the 20th floor, and measures response vibration acceleration generated in the floor slab of the 20th floor. The filter analysis unit 22 targets a band-pass filter from 0.2 Hz to 0.9 Hz, which is higher than about 0.54 Hz which is the primary frequency of the building model 14, and 0.9 Hz to 30 Hz. And a band-pass filter.

制御指令部24では、フィルタ分析部22によって分けられた第1加速度成分と第2加速度成分とのそれぞれにおいて、現時刻から2秒前までの加速度データの絶対値の最大値を求め、第1加速度成分の絶対値の最大値が第2加速度成分の絶対値の最大値以上の場合に、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CH(=640(kNs/cm))にし、第1加速度成分の絶対値の最大値が第2加速度成分の絶対値の最大値未満の場合に、流体系ダンパー部34の減衰係数Cを値CL(=232(kNs/cm))にするように可変減衰バンパー16を操作する。   The control command unit 24 obtains the maximum absolute value of the acceleration data from the current time to 2 seconds before the first acceleration component and the second acceleration component divided by the filter analysis unit 22 to obtain the first acceleration. When the maximum absolute value of the component is greater than or equal to the maximum absolute value of the second acceleration component, the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to the value CH (= 640 (kNs / cm)), and the first acceleration component Variable damping bumper so that the damping coefficient C of the fluid damper 34 is set to the value CL (= 232 (kNs / cm)) when the maximum absolute value is less than the maximum absolute value of the second acceleration component. 16 is operated.

図10〜13には、シミュレーションの結果が示されている。図10のグラフにおいて、縦軸は、建物階を示し、横軸は、建物階に対する応答振動加速度を示し、値62A、値64A、値66Aは、それぞれケース1、ケース2、ケース3の値を示している。また、図11のグラフにおいて、縦軸は、建物モデル14の建物階を示し、横軸は、建物モデル14の建物階に対する階層26の応答層間変形角を示し、値62B、値64B、値66Bは、それぞれケース1、ケース2、ケース3の値を示している。図10、11のグラフの縦軸に示されているRは、屋上階を意味する。   10 to 13 show simulation results. In the graph of FIG. 10, the vertical axis indicates the building floor, the horizontal axis indicates the response vibration acceleration with respect to the building floor, and the value 62A, the value 64A, and the value 66A indicate the values of Case 1, Case 2, and Case 3, respectively. Show. In the graph of FIG. 11, the vertical axis represents the building floor of the building model 14, and the horizontal axis represents the response interlayer deformation angle of the layer 26 with respect to the building floor of the building model 14, with a value 62B, a value 64B, and a value 66B. Are the values of Case 1, Case 2, and Case 3, respectively. R shown on the vertical axis of the graphs of FIGS. 10 and 11 means the rooftop floor.

図10、11に示すように、応答振動加速度については、本発明の第1の実施形態の制震システム10に相当するケース3が、ケース1よりも小さくなっており、ケース2と同程度の加速度となっている。また、層間変形角については、ケース3がケース1よりも小さくなっている。これにより、本発明の第1の実施形態の制震システム10によって効果的な減衰力が建物モデル14に付与されていることがわかる。   As shown in FIGS. 10 and 11, with respect to the response vibration acceleration, the case 3 corresponding to the vibration control system 10 of the first embodiment of the present invention is smaller than the case 1 and is about the same as the case 2. It is acceleration. Further, the case 3 is smaller than the case 1 with respect to the interlayer deformation angle. Thereby, it turns out that the effective damping force is provided to the building model 14 by the seismic control system 10 of the 1st Embodiment of this invention.

図12のグラフには、ケース1の場合の時刻(横軸)に対する、建物モデル14の20階の床版に生じる応答振動加速度(縦軸)が示され、図13のグラフには、ケース3の場合の時刻(横軸)に対する、建物モデル14の20階の床版に生じる応答振動加速度(縦軸)が示されている。   The graph of FIG. 12 shows the response vibration acceleration (vertical axis) generated in the floor slab of the 20th floor of the building model 14 with respect to the time in the case 1 (horizontal axis), and the graph of FIG. The response vibration acceleration (vertical axis) generated in the floor slab of the 20th floor of the building model 14 with respect to the time (horizontal axis) is shown.

図12、13より、ケース1において20秒前後に生じた2次モード以上の振動による200cm/s以上の応答振動加速度が、ケース3においては無くなっていることがわかる。これにより、ケース3では、2次振動モードの振動を低減していることがわかる。 12 and 13, it can be seen that the response vibration acceleration of 200 cm / s 2 or more due to the vibration of the secondary mode or more generated in case 1 in about 20 seconds is eliminated in case 3. Thereby, in case 3, it turns out that the vibration of a secondary vibration mode is reduced.

図14は、シミュレーション時に行われた制御工程の様子を示したものである。図14の横軸は、時刻を示し、縦軸は、時刻に対する流体系ダンパー部34の減衰係数Cの値を示している。図14からわかるように、減衰係数Cの少ない回数の切り替えによって、効果的な減衰力が建物モデル14に付与されている。   FIG. 14 shows the state of the control process performed during the simulation. The horizontal axis of FIG. 14 indicates time, and the vertical axis indicates the value of the damping coefficient C of the fluid damper 34 with respect to time. As can be seen from FIG. 14, an effective damping force is applied to the building model 14 by switching the number of times that the damping coefficient C is small.

10、52 制震システム
14 建物
16、54 可変減衰ダンパー
18 加速度センサー(計測手段)
22、56 フィルタ分析部(分析手段)
24、58 制御指令部(制御手段)
26 階層
F 減衰力
f 振動数
1次振動数(振動数)
2次振動数(振動数)
eq 減衰係数
10, 52 Seismic control system 14 Building 16, 54 Variable damping damper 18 Acceleration sensor (measuring means)
22, 56 Filter analysis unit (analysis means)
24, 58 Control command section (control means)
26 hierarchical F damping force f frequency f 1 1 primary frequency (number of vibration)
f 2 Secondary frequency (frequency)
C eq damping coefficient

Claims (4)

建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーと、
前記建物に生じる応答振動値を計測する計測手段と、
所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析手段と、
前記分析手段により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御手段と、
を有する制震システム。
A variable damping damper capable of adjusting the damping force by changing the damping coefficient and applying a damping force to the layer which is disposed in the building hierarchy and is relatively displaced;
Measuring means for measuring a response vibration value generated in the building;
A plurality of vibration modes having a predetermined order, and an analysis unit that divides the response vibration values measured by the measurement unit into vibration components each of which the plurality of vibration modes are set to be main,
The vibration components divided by the analyzing means are compared with each other, and the variable damping damper is operated so that the dominant vibration component has a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the vibration frequency of the main vibration mode. Control means for
A vibration control system.
前記複数設定された振動モードの内の1つである第1振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された前記可変減衰ダンパーの減衰係数は、前記複数設定された振動モードの内の前記第1振動モード以外の第2振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された前記可変減衰ダンパーに生じる、前記第1振動モードの振動数における減衰係数よりも大きい請求項1に記載の制震システム。   The damping coefficient of the variable damping damper set so that the damping force is maximized with respect to the frequency of the first vibration mode that is one of the plurality of set vibration modes is the set vibration. The frequency of the first vibration mode generated in the variable damping damper whose damping coefficient is set so that the damping force is maximized with respect to the frequency of the second vibration mode other than the first vibration mode. The seismic control system according to claim 1, wherein the damping system is larger than a damping coefficient in the case. 前記分析手段は、1次振動モードと2次振動モードとを設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、1次振動モードが主となる第1振動成分と2次振動モードが主となる第2振動成分とに分け、
前記制御手段は、前記第1振動成分と前記第2振動成分とを比較し、前記第1振動成分が卓越する場合に、前記1次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作し、前記第2振動成分が卓越する場合に、前記2次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する、
請求項1又は2に記載の制震システム。
The analysis means sets a primary vibration mode and a secondary vibration mode, and the response vibration value measured by the measurement means is determined based on the first vibration component mainly in the primary vibration mode and the secondary vibration mode. Divided into the second vibration component
The control means compares the first vibration component and the second vibration component, and when the first vibration component is dominant, the damping that maximizes the damping force with respect to the frequency of the primary vibration mode When the variable damping damper is operated so as to be a coefficient, and the second vibration component is dominant, the variable damping is set so that the damping coefficient becomes a maximum with respect to the frequency of the secondary vibration mode. Operate the damper,
The seismic control system according to claim 1 or 2.
建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーを用いた建物の制震方法において、
前記建物に生じる応答振動値を計測する計測工程と、
所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測工程により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析工程と、
前記分析工程により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御工程と、
を有する建物の制震方法。
In the building seismic control method using a variable damping damper that can adjust the damping force by changing the damping coefficient while giving damping force to the hierarchy that is arranged in the building hierarchy and relatively displaced,
A measuring step for measuring a response vibration value generated in the building;
A plurality of vibration modes having a predetermined order, an analysis step of dividing the response vibration values measured by the measurement step into vibration components each of which the plurality of vibration modes are set;
The vibration components divided by the analysis step are compared with each other, and the variable damping damper is operated so that the dominant vibration component has a damping coefficient that maximizes the damping force with respect to the vibration frequency of the main vibration mode. A control process to
Control method for buildings with
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