JP2019112797A - Vibration control structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の揺れを低減する制振構造に関する。 The present invention relates to a vibration control structure that reduces the vibration of a structure.
建物等の構造物の屋上などにアクティブマスダンパーを設置して、構造物の風揺れに対して居室内の居住性を改善する方法がある。例えば、特許文献１には、構造物に両端が固定されたネジ軸が貫通する中空モータを駆動し、この中空モータと一体に設けられたマスをネジ軸に沿って移動させることにより、構造物に加振力を作用させて構造物の振動を低減するアクティブマスダンパーが開示されている。 There is a method of installing an active mass damper on the roof or the like of a structure such as a building to improve the habitability of the living room against the wind of the structure. For example, in Patent Document 1, a structure is obtained by driving a hollow motor through which a screw shaft having both ends fixed to the structure penetrates and moving a mass integrally provided with the hollow motor along the screw shaft. An active mass damper is disclosed that exerts an excitation force on it to reduce the vibration of the structure.
しかし、このようなアクティブマスダンパーは、構造物の風揺れを打ち消す方向へ加振力を作用させるように常時稼働させて、構造物の揺れを低減するものなので、電力を常時必要とし、多くの稼働コストが掛かってしまう。 However, such active mass dampers are always operated so as to apply an excitation force in a direction that cancels the wind movement of the structure to reduce the movement of the structure, so power is always required, and many Operating costs will be incurred.
本発明は係る事実を考慮し、アクティブマスダンパーの稼働コストを低減することを課題とする。 An object of the present invention is to reduce the operating cost of an active mass damper in consideration of such facts.
第１態様に係る制振構造は、構造物に設置された第１免震装置と、前記第１免震装置に支持された下部マスと、前記下部マス上に設置された第２免震装置と、前記第２免震装置に支持された上部マスと、前記構造物と前記下部マスとの間に設けられ、前記構造物に対して前記下部マスが移動不可となるように前記構造物に前記下部マスを固定した状態と、該固定を解除した状態とに切り換え可能な第１ロック手段と、前記下部マスと前記上部マスとの間に設けられ、前記下部マスに対して前記上部マスが移動不可となるように前記下部マスに前記上部マスを固定した状態と、該固定を解除した状態とに切り換え可能な第２ロック手段と、前記構造物と前記下部マスの間に設けられ、前記第１ロック手段により前記構造物に前記下部マスを固定した状態が解除され、且つ前記第２ロック手段により前記下部マスに前記上部マスが固定されたときに、前記下部マスと前記上部マスとが一体となったマスを前記構造物の揺れを低減する方向へ移動させる駆動手段と、を有する。 A vibration control structure according to a first aspect includes a first seismic isolation device installed on a structure, a lower mass supported by the first seismic isolation device, and a second seismic isolation device installed on the lower mass. And the upper mass supported by the second seismic isolation device, and provided between the structure and the lower mass, and the lower mass can not move relative to the structure. Provided between the lower mass and the upper mass, the first locking means being switchable between a state in which the lower mass is fixed and a state in which the fixation is released; Provided between the structure and the lower mass, a second lock means switchable between a state in which the upper mass is fixed to the lower mass so as not to move and a state in which the fixation is released; Fix the lower mass to the structure by the first locking means When the upper mass is fixed to the lower mass by the second lock means, the mass in which the lower mass and the upper mass are integrated is used to reduce the sway of the structure. And driving means for moving in the direction.
第１態様に係る制振構造によれば、弱風時には、第１ロック手段により、構造物に対して下部マスが移動不可となるように構造物に下部マスを固定した状態にし、且つ第２ロック手段により下部マスに上部マスを固定した状態を解除した状態にする。これによって、上部マスを質量体とするＴＭＤ（Tuned Mass Damper）として機能させ、上部マスを揺らして振動エネルギーを吸収することによって構造物の揺れを低減する。 According to the vibration damping structure of the first aspect, when the wind is weak, the lower mass is fixed to the structure so that the lower mass can not move with respect to the structure by the first locking means, and the second The state in which the upper mass is fixed to the lower mass by the lock means is released. This functions as a TMD (Tuned Mass Damper) in which the upper mass is a mass, and reduces the sway of the structure by shaking the upper mass to absorb vibrational energy.
また、強風時や地震時には、第１ロック手段により構造物に下部マスを固定した状態を解除した状態にし、第２ロック手段により下部マスに上部マスを固定した状態にするとともに、駆動手段により、下部マスと上部マスとが一体となったマスを構造物の揺れを低減する方向へ移動させて構造物へ加振力を作用させる。これによって、下部マスと上部マスとが一体となったマスを質量体とするＡＭＤ（Active Mass Damper）として機能させ、構造物の揺れを低減する。 When strong winds or earthquakes, the lower mass is fixed to the structure by the first locking means, and the upper mass is fixed to the lower mass by the second locking means, and the driving means The mass in which the lower mass and the upper mass are integrated is moved in a direction to reduce the sway of the structure to exert an excitation force on the structure. As a result, the mass of the lower mass and the upper mass integrated with each other functions as an active mass damper (AMD) to reduce the sway of the structure.
これらにより、強風時や地震時にのみ、ＡＭＤとして機能するので、ＡＭＤの駆動手段の稼働に必要となる電力の消費を減らすことができ、稼働コストを低減することができる。 Since these function as an AMD only at the time of strong wind or earthquake, it is possible to reduce the consumption of the power required to operate the driving means of AMD and to reduce the operation cost.
また、強風時や地震時における構造物の大きな揺れに対しては、下部マスと上部マスとが一体となった大きな重量のマスを駆動手段により移動させることによって構造物の揺れを低減するので、構造物の揺れを効果的に低減することができる。 In addition, for large shaking of the structure at the time of strong wind or earthquake, the movement of the large mass with the lower mass and the upper mass integrated is moved by the driving means to reduce the shaking of the structure. The sway of the structure can be effectively reduced.
第２態様に係る制振構造は、構造物に設置された免震装置と、前記免震装置に支持されたマスと、前記構造物と前記マスとの間に設けられ、前記構造物の揺れを低減する方向へ前記マスを移動させる状態と、前記マスの移動を拘束しない状態とに切り換え可能な駆動手段と、を有する。 The vibration control structure according to the second aspect is provided between a seismic isolation device installed in a structure, a mass supported by the seismic isolation device, the structure and the mass, and vibration of the structure The driving means is switchable between a state in which the mass is moved in a direction to reduce the movement and a state in which the movement of the mass is not restricted.
第２態様に係る制振構造によれば、弱風時には、駆動手段をマスの移動を拘束しない状態にする。これによって、マスを質量体とするＴＭＤ（Tuned Mass Damper）として機能させ、マスを揺らして振動エネルギーを吸収することによって構造物の揺れを低減する。 According to the vibration damping structure of the second aspect, when the wind is weak, the driving means is not restrained from moving the mass. Thus, the mass acts as a mass body TMD (Tuned Mass Damper), which reduces the sway of the structure by shaking the mass to absorb vibrational energy.
また、強風時や地震時には、駆動手段により、構造物の揺れを低減する方向へマスを移動させる。これによって、マスを質量体とするＡＭＤ（Active Mass Damper）として機能させ、構造物の揺れを低減する。 Further, at the time of strong wind or earthquake, the driving means moves the mass in the direction to reduce the sway of the structure. Thus, the mass acts as an active mass damper (AMD) to reduce the sway of the structure.
これらにより、強風時や地震時にのみ、ＡＭＤとして機能するので、ＡＭＤの駆動手段の稼働に必要となる電力の消費を減らすことができ、稼働コストを低減することができる。 Since these function as an AMD only at the time of strong wind or earthquake, it is possible to reduce the consumption of the power required to operate the driving means of AMD and to reduce the operation cost.
本発明は上記構成としたので、アクティブマスダンパーの稼働コストを低減することができる。 Since the present invention is configured as described above, the operating cost of the active mass damper can be reduced.
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。まず、本発明の第１実施形態に係る制振構造について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a vibration control structure according to a first embodiment of the present invention will be described.
図１の立面図に示すように、振動低減対象物である構造物１０は、地盤１２上に建てられた鉄筋コンクリート造の建物であり、この構造物１０の屋上部１４上に制振構造１６が構築されている。 As shown in the elevation view of FIG. 1, the structure 10, which is an object to be reduced in vibration, is a reinforced concrete building built on the ground 12, and the damping structure 16 is formed on the roof portion 14 of the structure 10. Is being built.
図２の正面図に示すように、制振構造１６は、下部マス１８、上部マス２０、第１免震装置としての積層ゴム支承２２、第２免震装置としての積層ゴム支承２４、第１ロック手段としての油圧ダンパー２６、第２ロック手段としての油圧ダンパー２８、及び駆動手段としての油圧アクチュエータ３０を有して構成されている。 As shown in the front view of FIG. 2, the damping structure 16 includes a lower mass 18, an upper mass 20, a laminated rubber bearing 22 as a first seismic isolation device, a laminated rubber bearing 24 as a second seismic isolation device, a first It comprises the hydraulic damper 26 as the lock means, the hydraulic damper 28 as the second lock means, and the hydraulic actuator 30 as the drive means.
下部マス１８及び上部マス２０は、鉄筋コンクリートにより形成された直方体状の部材である。 The lower mass 18 and the upper mass 20 are rectangular solid members formed of reinforced concrete.
積層ゴム支承２２は、構造物１０の屋上部１４上に複数設置されており(図２には、２つの積層ゴム支承２２が示されている）、下部マス１８を支持している。 A plurality of laminated rubber bearings 22 are provided on the roof 14 of the structure 10 (two laminated rubber bearings 22 are shown in FIG. 2) and support the lower mass 18.
積層ゴム支承２４は、下部マス１８上に複数設置されており(図２には、２つの積層ゴム支承２４が示されている）、上部マス２０を支持している。 A plurality of laminated rubber bearings 24 are provided on the lower mass 18 (two laminated rubber bearings 24 are shown in FIG. 2) and support the upper mass 20.
油圧ダンパー２６は、構造物１０の屋上部１４と下部マス１８との間に複数設けられており(図２には、１つの油圧ダンパー２６が示されている）、構造物１０の屋上部１４と下部マス１８とを繋ぎ、下部マス１８の横方向への揺れに対して下部マス１８に過減衰力を付与して、構造物１０の屋上部１４と下部マス１８とを一体にする。第１実施形態では、このことを「構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定する」と表現する。 A plurality of hydraulic dampers 26 are provided between the roof portion 14 and the lower mass 18 of the structure 10 (one hydraulic damper 26 is shown in FIG. 2), and the roof portion 14 of the structure 10 is The lower mass 18 is connected to the lower mass 18, and the roof mass 14 of the structure 10 is integrated with the lower mass 18 by applying an excessive damping force to the lower mass 18 against the lateral movement of the lower mass 18. In the first embodiment, this is expressed as “fixing the lower mass 18 to the roof portion 14 of the structure 10”.
また、油圧ダンパー２６は、後に説明する下部マス１８と上部マス２０とが一体となったマス３２（図４を参照のこと）の横方向への揺れに対してマス３２に減衰力を付与しない状態にすることができる。 Also, the hydraulic damper 26 does not apply a damping force to the mass 32 against the lateral swing of the mass 32 (see FIG. 4) in which the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated, which will be described later. It can be in the state.
油圧ダンパー２６による、下部マス１８の横方向への揺れに対する下部マス１８への過減衰力の付与は、油圧ダンパー２６のシリンダー内部とリザーバタンクとを接続する作動油流路中に設けられている、電磁弁や油圧弁等からなる開閉可能なロック弁を閉じて作動油流路を閉鎖し、油圧ダンパー２６のピストンロッドが伸縮不能な状態にすることによって行う。 The application of the excessive damping force to the lower mass 18 against the lateral shaking of the lower mass 18 by the hydraulic damper 26 is provided in the hydraulic fluid flow path connecting the cylinder interior of the hydraulic damper 26 and the reservoir tank. This is performed by closing an openable / closable lock valve including an electromagnetic valve, a hydraulic valve, etc. to close the hydraulic fluid flow path, and making the piston rod of the hydraulic damper 26 non-expandable and contractible.
このように、油圧ダンパー２６は、下部マス１８の横方向への揺れに対して下部マス１８に過減衰力を付与することにより、構造物１０の屋上部１４に対して下部マス１８が横方向へ移動不可となるように構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定した状態にし、また、マス３２の横方向への揺れに対してマス３２に減衰力を付与しないことにより、構造物１０の屋上部１４への下部マス１８の固定を解除した状態にする。 In this manner, the hydraulic damper 26 applies the excessive damping force to the lower mass 18 against the lateral swing of the lower mass 18, whereby the lower mass 18 is transverse to the roof portion 14 of the structure 10. The lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the structure 10 so as not to move to the lower side, and the structure 32 is not applied with a damping force against the lateral swing of the mass 32. The lower mass 18 is not fixed to the roof portion 14 of 10.
すなわち、油圧ダンパー２６は、構造物１０の屋上部１４に対して下部マス１８が横方向へ移動不可となるように構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定した状態と、この固定を解除した状態とに切り換え可能となるように、減衰係数の変更が可能となっている。 That is, in the hydraulic damper 26, the lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the structure 10 so that the lower mass 18 can not move in the lateral direction with respect to the roof portion 14 of the structure 10. It is possible to change the damping coefficient so that it can be switched to the released state.
油圧ダンパー２８は、下部マス１８と上部マス２０との間に複数設けられており(図２には、１つの油圧ダンパー２８が示されている）、下部マス１８と上部マス２０とを繋ぎ、上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に減衰力を付与する。 A plurality of hydraulic dampers 28 are provided between the lower mass 18 and the upper mass 20 (one hydraulic damper 28 is shown in FIG. 2), and connects the lower mass 18 and the upper mass 20, The damping force is applied to the upper mass 20 against the lateral swing of the upper mass 20.
油圧ダンパー２８による、上部マス２０の横方向への揺れに対する上部マス２０への減衰力の付与は、油圧ダンパー２８のシリンダー内部とリザーバタンクとを接続する作動油流路中に設けられている、電磁弁や油圧弁等からなる開閉可能なロック弁を開けて作動油流路を開放し、油圧ダンパー２８のピストンロッドの伸縮に伴って、作動油流路中に設けられた絞り弁等からなる減衰手段に作動油を通過させ、これにより減衰力を発生させることによって行う。 The application of the damping force to the upper mass 20 by the hydraulic damper 28 against the lateral shaking of the upper mass 20 is provided in a hydraulic fluid passage connecting the cylinder interior of the hydraulic damper 28 and the reservoir tank, The hydraulic oil flow path is opened by opening an openable / closable lock valve consisting of a solenoid valve, a hydraulic pressure valve, etc., and the throttle valve etc. provided in the hydraulic oil flow path as the piston rod of the hydraulic damper 28 expands and contracts. The hydraulic fluid is passed through the damping means, thereby generating a damping force.
また、油圧ダンパー２８は、上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に過減衰力を付与して、下部マス１８と上部マス２０とを一体にすることができる。第１実施形態では、このことを「下部マス１８に上部マス２０を固定する」と表現する。 In addition, the hydraulic damper 28 can apply an excessive damping force to the upper mass 20 with respect to the lateral swing of the upper mass 20, so that the lower mass 18 and the upper mass 20 can be integrated. In the first embodiment, this is expressed as “fixing the upper mass 20 to the lower mass 18”.
油圧ダンパー２８による、上部マス２０の横方向への揺れに対する上部マス２０への過減衰力の付与は、油圧ダンパー２６と同様にして、油圧ダンパー２８のピストンロッドが伸縮不能な状態にすることによって行う。 The application of the overdamping force to the upper mass 20 to the lateral shaking of the upper mass 20 by the hydraulic damper 28 is similar to the hydraulic damper 26 by making the piston rod of the hydraulic damper 28 inextensible. Do.
このように、油圧ダンパー２８は、上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に過減衰力を付与することにより、下部マス１８に対して上部マス２０が横方向へ移動不可となるように下部マス１８に上部マス２０を固定した状態にし、また、上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に減衰力を付与することにより、下部マス１８への上部マス２０の固定を解除した状態にする。 In this manner, the hydraulic damper 28 exerts an excessive damping force on the upper mass 20 against the lateral swing of the upper mass 20, so that the upper mass 20 can not move laterally with respect to the lower mass 18. Upper mass 20 to the lower mass 18 by fixing the upper mass 20 to the lower mass 18 and applying a damping force to the upper mass 20 against the lateral swing of the upper mass 20. Release the fixed state of.
すなわち、油圧ダンパー２８は、下部マス１８に対して上部マス２０が横方向へ移動不可となるように下部マス１８に上部マス２０を固定した状態と、この固定を解除した状態とに切り換え可能となるように、減衰係数の変更が可能となっている。 That is, the hydraulic damper 28 can be switched between a state in which the upper mass 20 is fixed to the lower mass 18 so that the upper mass 20 can not move in the lateral direction with respect to the lower mass 18 and a state in which the fixation is released. Thus, it is possible to change the attenuation coefficient.
油圧アクチュエータ３０は、構造物１０の屋上部１４と下部マス１８との間に複数設けられており(図２には、１つの油圧アクチュエータ３０が示されている）、構造物１０の屋上部１４と下部マス１８とを繋いでいる。 A plurality of hydraulic actuators 30 are provided between the roof portion 14 and the lower mass 18 of the structure 10 (one hydraulic actuator 30 is shown in FIG. 2), and the roof portion 14 of the structure 10 is And the lower mass 18 are connected.
そして、図４の正面図に示すように、油圧ダンパー２６によりマス３２の横方向への揺れに対してマス３２に減衰力を付与しないようにして、構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定した状態を解除し、且つ、油圧ダンパー２８により下部マス１８に上部マス２０を固定した状態にしたときに、油圧アクチュエータ３０によって、下部マス１８と上部マス２０とが一体となったマス３２を構造物１０の揺れ方向と逆方向へ移動させる。すなわち、油圧アクチュエータ３０によって、構造物１０の揺れを低減する方向へマス３２を移動させる。 Then, as shown in the front view of FIG. 4, the damping force is not applied to the mass 32 against the lateral swing of the mass 32 by the hydraulic damper 26, and the lower mass 18 is formed on the roof portion 14 of the structure 10. When the upper mass 20 is fixed to the lower mass 18 by the hydraulic damper 28, the mass 32 in which the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated by the hydraulic actuator 30. Is moved in the direction opposite to the swing direction of the structure 10. That is, the mass 32 is moved by the hydraulic actuator 30 in the direction to reduce the sway of the structure 10.
次に、本発明の第１実施形態に係る制振構造の作用と効果について説明する。 Next, the operation and effects of the vibration damping structure according to the first embodiment of the present invention will be described.
本発明の第１実施形態の制振構造１６では、図３の正面図に示すように、弱風時には、油圧アクチュエータ３０を稼働させないようにするとともに、油圧ダンパー２６により、構造物１０の屋上部１４に対して下部マス１８が移動不可となるように構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定した状態にし、且つ、油圧ダンパー２８により上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に減衰力を付与するようにして、下部マス１８に上部マス２０を固定した状態を解除する。 In the damping structure 16 according to the first embodiment of the present invention, as shown in the front view of FIG. 3, when the wind is weak, the hydraulic actuator 30 is not operated and the hydraulic damper 26 makes the roof of the structure 10 The lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the structure 10 so that the lower mass 18 can not move relative to 14, and the hydraulic damper 28 moves the upper mass 20 against the lateral swing of the upper mass 20. The damping force is applied to the mass 20 to release the fixed state of the upper mass 20 to the lower mass 18.
これによって、上部マス２０を質量体とするＴＭＤ（Tuned Mass Damper）として機能させ、上部マス２０を揺らして振動エネルギーを吸収するとともに、油圧ダンパー２８により上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に減衰力を付与することによって、構造物１０の揺れを低減する。 Thus, the upper mass 20 functions as a mass body TMD (Tuned Mass Damper), and the upper mass 20 is shaken to absorb vibrational energy, and the hydraulic damper 28 is used against lateral shaking of the upper mass 20. By applying a damping force to the upper mass 20, the sway of the structure 10 is reduced.
また、強風時や地震時には、図４の正面図に示すように、油圧ダンパー２８により下部マス１８に上部マス２０を固定した状態にするとともに、油圧ダンパー２６により下部マス１８と上部マス２０とが一体となったマス３２の横方向への揺れに対してマス３２に減衰力を付与しないようにして、構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定した状態を解除し、且つ、油圧アクチュエータ３０により、下部マス１８と上部マス２０とが一体となったマス３２を構造物１０の揺れ方向と逆方向へ移動させて、構造物１０へ加振力を作用させる。 In a strong wind or earthquake, as shown in the front view of FIG. 4, the upper mass 20 is fixed to the lower mass 18 by the hydraulic damper 28, and the lower mass 18 and the upper mass 20 are fixed by the hydraulic damper 26. The damping force is not applied to the mass 32 against the lateral swing of the integrated mass 32, and the state in which the lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the structure 10 is released, and the hydraulic actuator At 30, the mass 32, in which the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated, is moved in the direction opposite to the swinging direction of the structure 10 to apply an excitation force to the structure 10.
これによって、下部マス１８と上部マス２０とが一体となったマス３２を質量体とするＡＭＤ（Active Mass Damper）として機能させ、構造物１０の揺れを低減する。 By this, the mass 32 in which the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated is made to function as an AMD (Active Mass Damper) in which the mass is a mass, and the vibration of the structure 10 is reduced.
これらにより、強風時や地震時にのみ、ＡＭＤとして機能するので、ＡＭＤの駆動手段（油圧アクチュエータ３０）の稼働に必要となる電力の消費を減らすことができ、稼働コストを低減することができる。 Since these function as the AMD only at the time of strong wind or earthquake, it is possible to reduce the consumption of the power required for operating the driving means (hydraulic actuator 30) of the AMD, and to reduce the operating cost.
また、強風時や地震時における構造物１０の大きな揺れに対しては、下部マス１８と上部マス２０とが一体となった大きな重量のマス３２を油圧アクチュエータ３０により移動させることによって構造物１０の揺れを低減するので、構造物１０の揺れを効果的に低減することができる。 In addition, against large shaking of the structure 10 at the time of strong wind or earthquake, the hydraulic actuator 30 moves the mass 32 of large weight in which the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated. Since the shaking is reduced, the shaking of the structure 10 can be effectively reduced.
図５のグラフの値３４、３６、３８、４０は、居住性能を評価するために数値解析により求めた値である。グラフの横軸には、構造物１０に発生する水平振動の振動数が示され、縦軸には、構造物１０に発生する水平振動の加速度が示されている。また、基準線４２、４４、４６、４８、５０は、水平振動における知覚確率Ｈ−１０、Ｈ−３０、Ｈ−５０、Ｈ−７０、Ｈ−９０の居住性評価線となっている。 The values 34, 36, 38, and 40 in the graph of FIG. 5 are values obtained by numerical analysis to evaluate the occupancy performance. The horizontal axis of the graph indicates the frequency of horizontal vibration generated in the structure 10, and the vertical axis indicates the acceleration of horizontal vibration generated in the structure 10. The reference lines 42, 44, 46, 48, 50 are habitability evaluation lines of perception probability H-10, H-30, H-50, H-70, H-90 in horizontal vibration.
値３４は、強風時における、第１実施形態の制振構造１６が設けられた構造物１０の値である。すなわち、値３４は、強風時において、油圧ダンパー２８により下部マス１８に上部マス２０を固定した状態にするとともに、油圧ダンパー２６によりマス３２の横方向への揺れに対してマス３２に減衰力を付与しないようにして、構造物１０の屋上部１４への下部マス１８の固定を解除し、且つ、油圧アクチュエータ３０によって、下部マス１８と上部マス２０とが一体となったマス３２を構造物１０の揺れ方向と逆方向へ移動させたときの値である。 The value 34 is a value of the structure 10 provided with the damping structure 16 of the first embodiment at the time of strong wind. That is, in the case of strong wind, the value 34 causes the hydraulic damper 28 to fix the upper mass 20 to the lower mass 18, and the hydraulic damper 26 dampens the mass 32 against lateral swing of the mass 32. The lower mass 18 is not fixed to the roof portion 14 of the structure 10, and the mass 32 in which the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated by the hydraulic actuator 30 is removed. It is a value when it is moved in the direction opposite to the swing direction of.
値３６は、弱風時における、第１実施形態の制振構造１６が設けられた構造物１０の値である。すなわち、値３６は、弱風時において、油圧ダンパー２６により構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定した状態にするとともに、油圧ダンパー２８により上部マス２０の横方向への揺れに対して上部マス２０に減衰力を付与したときの値である。 The value 36 is a value of the structure 10 provided with the damping structure 16 of the first embodiment at the time of weak wind. That is, the value 36 indicates that the lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the structure 10 by the hydraulic damper 26 at the time of weak wind, and the lateral mass of the upper mass 20 is shaken by the hydraulic damper 28. It is a value when a damping force is applied to the upper mass 20.
値３８は、強風時における、第１実施形態の制振構造１６が設けられていない構造物１０の値であり、値４０は、弱風時における、第１実施形態の制振構造１６が設けられていない構造物１０の値である。 The value 38 is a value of the structure 10 in which the damping structure 16 of the first embodiment is not provided at the time of strong wind, and the value 40 is provided by the damping structure 16 of the first embodiment at the time of weak wind It is the value of the structure 10 which is not carried out.
値３４、３８から、制振構造１６を構造物１０に設けることによって、強風時において構造物１０に発生する水平振動の加速度が低減され、居住性がＨ−９０からＨ−５０へ向上していることがわかる。 From the values 34 and 38, by providing the damping structure 16 in the structure 10, the acceleration of the horizontal vibration generated in the structure 10 at the time of strong wind is reduced, and the habitability is improved from H-90 to H-50. I understand that
また、値３６、４０から、制振構造１６を構造物１０に設けることによって、弱風時において構造物１０に発生する水平振動の加速度が低減され、居住性がＨ−７０からＨ−５０へ向上していることがわかる。 Also, by providing the damping structure 16 in the structure 10 from the values 36 and 40, the acceleration of horizontal vibration generated in the structure 10 at the time of weak wind is reduced, and the habitability changes from H-70 to H-50. It turns out that it is improving.
次に、本発明の第２実施形態に係る制振構造について説明する。 Next, a vibration control structure according to a second embodiment of the present invention will be described.
第２実施形態の説明において、第１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。図６の正面図に示すように、第２実施形態の制振構造５２は、マス５４、免震装置としての積層ゴム支承５８、減衰手段としての油圧ダンパー６０、及び駆動手段としての油圧アクチュエータ５６を有して構成されている。 In the description of the second embodiment, components having the same configurations as those of the first embodiment are given the same reference numerals, and will be appropriately omitted. As shown in the front view of FIG. 6, the damping structure 52 of the second embodiment includes a mass 54, a laminated rubber bearing 58 as a seismic isolation device, a hydraulic damper 60 as a damping means, and a hydraulic actuator 56 as a driving means. Is configured.
マス５４は、鉄筋コンクリートにより形成された直方体状の部材である。積層ゴム支承５８は、構造物１０の屋上部１４上に複数設置されており(図６には、２つの積層ゴム支承５８が示されている）、マス５４を支持している。 The mass 54 is a rectangular solid member formed of reinforced concrete. A plurality of laminated rubber bearings 58 are provided on the roof portion 14 of the structure 10 (two laminated rubber bearings 58 are shown in FIG. 6) and support the mass 54.
油圧ダンパー６０は、構造物１０の屋上部１４とマス５４との間に複数設けられており(図６には、１つの油圧ダンパー６０が示されている）、構造物１０の屋上部１４とマス５４とを繋ぎ、マス５４の横方向への揺れに対してマス５４に減衰力を付与する。また、油圧ダンパー６０は、マス５４の横方向への揺れに対してマス５４に減衰力を付与しない状態にすることができる。 A plurality of hydraulic dampers 60 are provided between the roof portion 14 and the mass 54 of the structure 10 (one hydraulic damper 60 is shown in FIG. 6), and the roof portion 14 of the structure 10 and the mass It connects with the mass 54 and applies damping force to the mass 54 against lateral swing of the mass 54. Further, the hydraulic damper 60 can be made not to apply damping force to the mass 54 against the lateral swing of the mass 54.
すなわち、油圧ダンパー６０は、マス５４に減衰力を付与する状態と、マス５４に減衰力を付与しない状態とに切り換え可能となるように、減衰係数の変更が可能となっている。マス５４の横方向への揺れに対するマス５４への減衰力の付与は、第１実施形態の油圧ダンパー２８と同様にして減衰力を発生させることによって行う。 That is, the hydraulic damper 60 can change the damping coefficient so as to be switchable between a state of applying damping force to the mass 54 and a state of applying no damping force to the mass 54. The application of the damping force to the mass 54 against the lateral shaking of the mass 54 is performed by generating the damping force in the same manner as the hydraulic damper 28 of the first embodiment.
油圧アクチュエータ５６は、構造物１０の屋上部１４とマス５４との間に複数設けられており(図６には、１つの油圧アクチュエータ５６が示されている）、構造物１０の屋上部１４とマス５４とを繋いでいる。 A plurality of hydraulic actuators 56 are provided between the roof 14 and the mass 54 of the structure 10 (one hydraulic actuator 56 is shown in FIG. 6), and the roof 14 of the structure 10 and It connects with the square 54.
図８の正面図に示すように、油圧アクチュエータ５６は、油圧ダンパー６０がマス５４の横方向への揺れに対してマス５４に減衰力を付与しない状態で、マス５４を構造物１０の揺れ方向と逆方向へ移動させる。すなわち、油圧アクチュエータ５６によって、構造物１０の揺れを低減する方向へマス５４を移動させる。 As shown in the front view of FIG. 8, the hydraulic actuator 56 swings the mass 54 in the swing direction of the structure 10 in a state where the hydraulic damper 60 does not apply damping force to the mass 54 against lateral swing of the mass 54. And move in the opposite direction. That is, the hydraulic actuator 56 moves the mass 54 in the direction to reduce the sway of the structure 10.
また、油圧アクチュエータ５６は、マス５４の横方向への移動を拘束しない状態となるように、ピストンロッドが抵抗しないフリーな状態にすることができる。すなわち、油圧アクチュエータ５６は、構造物１０の揺れを低減する方向へマス５４を移動させる状態と、マス５４の移動を拘束しない状態とに切り換えることができる。 In addition, the hydraulic actuator 56 can be in a free state in which the piston rod does not resist so as not to restrain the lateral movement of the mass 54. That is, the hydraulic actuator 56 can switch between a state in which the mass 54 is moved in a direction that reduces the sway of the structure 10 and a state in which the movement of the mass 54 is not restrained.
次に、本発明の第２実施形態に係る制振構造の作用と効果について説明する。 Next, the operation and effects of the damping structure according to the second embodiment of the present invention will be described.
本発明の第２実施形態の制振構造５２では、図７の正面図に示すように、弱風時には、油圧アクチュエータ５６をマスの移動を拘束しない状態にするとともに、油圧ダンパー６０によりマス５４の横方向への揺れに対してマス５４に減衰力を付与するようにする。 In the damping structure 52 of the second embodiment of the present invention, as shown in the front view of FIG. 7, when the wind is weak, the hydraulic actuator 56 is not restrained from moving the mass, and the hydraulic damper 60 Damping force is applied to the mass 54 against lateral shaking.
これによって、マス５４を質量体とするＴＭＤ（Tuned Mass Damper）として機能させ、マス５４を揺らして振動エネルギーを吸収することによって構造物１０の揺れを低減する。 As a result, the mass 54 functions as a mass (TMD) (Tuned Mass Damper), and the mass 54 is shaken to absorb vibrational energy, thereby reducing the vibration of the structure 10.
また、図８の正面図に示すように、強風時や地震時には、油圧ダンパー６０がマス５４の横方向への揺れに対してマス５４に減衰力を付与しないようにするとともに、油圧アクチュエータ５６により、構造物１０の揺れ方向と逆方向へマス５４を移動させる。これによって、マス５４を質量体とするＡＭＤ（Active Mass Damper）として機能させ、構造物１０の揺れを低減する。 Further, as shown in the front view of FIG. 8, during strong winds or earthquakes, the hydraulic damper 60 does not apply damping force to the mass 54 against lateral shaking of the mass 54, and the hydraulic actuator 56 , Move the mass 54 in the direction opposite to the swing direction of the structure 10. As a result, the mass 54 functions as an active mass damper (AMD) to reduce the vibration of the structure 10.
これらにより、強風時や地震時にのみ、ＡＭＤとして機能するので、ＡＭＤの駆動手段（油圧アクチュエータ５６）の稼働に必要となる電力の消費を減らすことができ、稼働コストを低減することができる。 Since these function as the AMD only at the time of strong wind or earthquake, it is possible to reduce the consumption of the power required to operate the driving means (hydraulic actuator 56) of the AMD, and to reduce the operation cost.
以上、本発明の第１及び第２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、第１実施形態では、図２に示すように、第１ロック手段を油圧ダンパー２６とし、第２ロック手段を油圧ダンパー２８とした例を示したが、第１ロック手段は、構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定して、横方向の揺れに対して構造物１０の屋上部１４と下部マス１８とを一体にすることができるものであればよく、第２ロック手段は、下部マス１８に上部マス２０を固定して、横方向の揺れに対して下部マス１８と上部マス２０とを一体にすることができるものであればよい。 In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the first lock means is the hydraulic damper 26 and the second lock means is the hydraulic damper 28, but the first lock means is the structure 10 As long as the lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the roof and the roof portion 14 and the lower mass 18 of the structure 10 can be integrated with lateral shaking, the second locking means The upper mass 20 may be fixed to the lower mass 18 so that the lower mass 18 and the upper mass 20 can be integrated with respect to lateral shaking.
例えば、ロック弁を備えていない油圧ダンパーにおいて、ストッパー部材によってピストンロッドをシリンダーに固定してピストンロッドが伸縮不能な状態とし、また、この固定を解除して、ピストンロッドが伸縮可能な状態にするようにしてもよい。また、例えば、油圧アクチュエータ３０のピストンロッドをシリンダーに固定してピストンロッドが伸縮不能な状態とし、また、この固定を解除して、ピストンロッドが伸縮可能な状態にするようにしてもよい。さらに、例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）の正面断面図に示すように、シアピン６４を用いたロック手段６２としてもよい。 For example, in a hydraulic damper not provided with a lock valve, the piston rod is fixed to the cylinder by the stopper member so that the piston rod can not expand or contract, and the fixation is released to allow the piston rod to expand or contract You may do so. Alternatively, for example, the piston rod of the hydraulic actuator 30 may be fixed to a cylinder so that the piston rod can not expand or contract, and the fixation may be released to allow the piston rod to expand or contract. Furthermore, for example, as shown in front sectional views of FIG. 9A and FIG. 9B, the lock means 62 using the shear pin 64 may be used.
図９（ａ）には、下部マス１８又は上部マス２０の下面に設けられた収容部材６６の収容部６８に、シアピン６４が収容されている状態が示されており、図９（ｂ）には、シアピン６４が下方へ移動して、収容部６８と、構造物１０の屋上部１４又は下部マス１８の上面に設けられた収容部材７０の収容部７２との両方に収容されている状態が示されている。 FIG. 9A shows a state in which the shear pin 64 is accommodated in the accommodation portion 68 of the accommodation member 66 provided on the lower surface of the lower mass 18 or the upper mass 20, and FIG. In this state, the shear pin 64 moves downward and is accommodated in both the accommodation portion 68 and the accommodation portion 72 of the accommodation member 70 provided on the top surface 14 of the structure 10 or the upper surface of the lower mass 18. It is shown.
そして、図９（ｂ）に示すシアピン６４の配置のときに、構造物１０の屋上部１４に下部マス１８を固定して、横方向の揺れに対して構造物１０の屋上部１４と下部マス１８とを一体にした状態、又は、下部マス１８に上部マス２０を固定して、横方向の揺れに対して下部マス１８と上部マス２０とを一体にした状態となり、図９（ａ）に示すシアピン６４の配置のときに、構造物１０の屋上部１４への下部マス１８の固定が解除された状態、又は、下部マス１８への上部マス２０の固定が解除された状態となる。 Then, when arranging the shear pin 64 shown in FIG. 9 (b), the lower mass 18 is fixed to the roof portion 14 of the structure 10, and the roof portion 14 and lower mass of the structure 10 against lateral shaking. The upper mass 20 is fixed to the lower mass 18, and the lower mass 18 and the upper mass 20 are integrated with each other in the lateral direction, as shown in FIG. 9A. In the arrangement of the shear pins 64 shown, the lower mass 18 is released from being fixed to the roof portion 14 of the structure 10 or the upper mass 20 is released from being fixed to the lower mass 18.
また、第１及び第２実施形態では、図４に示すように、油圧アクチュエータ３０によってマス３２を構造物１０の揺れ方向と逆方向へ移動させ、図８に示すように、油圧アクチュエータ５６によってマス５４を構造物１０の揺れ方向と逆方向へ移動させた例を示したが、マス３２、５４は、構造物１０の揺れを低減する方向へ移動させればよい。例えば、構造物１０の揺れと逆位相となるように、マス３２、５４を移動させてもよい。 Further, in the first and second embodiments, as shown in FIG. 4, the mass 32 is moved in the direction opposite to the swing direction of the structure 10 by the hydraulic actuator 30, and as shown in FIG. Although the example in which 54 is moved in the direction opposite to the swing direction of the structure 10 has been shown, the masses 32 and 54 may be moved in the direction to reduce the swing of the structure 10. For example, the masses 32 and 54 may be moved so as to be in antiphase with the swing of the structure 10.
さらに、第１及び第２実施形態では、図２及び図６に示すように、第１免震装置として積層ゴム支承２２、第２免震装置として積層ゴム支承２４、及び免震装置として積層ゴム支承５８を用いた例を示したが、第１免震装置は下部マス１８、第２免震装置は上部マス２０、及び免震装置はマス５４を免震支持できるものであればよい。 Furthermore, in the first and second embodiments, as shown in FIGS. 2 and 6, the laminated rubber bearing 22 as the first seismic isolation device, the laminated rubber bearing 24 as the second seismic isolation device, and the laminated rubber as the seismic isolation device Although the example which used the bearing 58 was shown, the 1st seismic isolation apparatus should just be what can seismic isolation support of the lower mass 18, the 2nd seismic isolation apparatus the upper mass 20, and the seismic isolation apparatus the mass 54.
また、第１及び第２実施形態では、図１に示すように、構造物１０を鉄筋コンクリート造とした例を示したが、第１及び第２実施形態の制振構造１６、５２は、鉄筋コンクリート造、鉄骨造、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構造物に対して適用することができる。また、構造物は、免震構造物であってもよい。 Further, in the first and second embodiments, as shown in FIG. 1, an example in which the structure 10 is reinforced concrete is shown, but the vibration control structures 16, 52 of the first and second embodiments are reinforced concrete The present invention can be applied to structures of various structures and sizes, such as steel frame construction, steel frame reinforced concrete construction, CFT construction (Concrete-Filled Steel Tube: filled steel pipe concrete structure), and their mixed structure. Also, the structure may be a seismic isolation structure.
以上、本発明の第１及び第２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、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。 The first and second embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments in any way, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. Of course.
１０ 構造物
１６、５２ 制振構造
１８ 下部マス
２０ 上部マス
２２ 積層ゴム支承(第１免震装置)
２４ 積層ゴム支承(第２免震装置)
２６ 油圧ダンパー（第１ロック手段）
２８ 油圧ダンパー（第２ロック手段）
３０、５６ 油圧アクチュエータ（駆動手段）
３２、５４ マス
５８ 積層ゴム支承（免震装置）
６２ ロック手段
10 Structure 16, 52 Damping structure 18 Lower mass 20 Upper mass 22 Laminated rubber bearing (1st seismic isolation device)
24 Laminated Rubber Bearing (2nd Seismic Isolation Device)
26 Hydraulic damper (1st lock means)
28 Hydraulic damper (second lock means)
30, 56 Hydraulic actuator (drive means)
32, 54 Mass 58 Rubber bearing (base isolation device)
62 Locking means
Claims (2)
前記第１免震装置に支持された下部マスと、
前記下部マス上に設置された第２免震装置と、
前記第２免震装置に支持された上部マスと、
前記構造物と前記下部マスとの間に設けられ、前記構造物に対して前記下部マスが移動不可となるように前記構造物に前記下部マスを固定した状態と、該固定を解除した状態とに切り換え可能な第１ロック手段と、
前記下部マスと前記上部マスとの間に設けられ、前記下部マスに対して前記上部マスが移動不可となるように前記下部マスに前記上部マスを固定した状態と、該固定を解除した状態とに切り換え可能な第２ロック手段と、
前記構造物と前記下部マスとの間に設けられ、前記第１ロック手段により前記構造物に前記下部マスを固定した状態が解除され、且つ前記第２ロック手段により前記下部マスに前記上部マスが固定されたときに、前記下部マスと前記上部マスとが一体となったマスを前記構造物の揺れを低減する方向へ移動させる駆動手段と、
を有する制振構造。 A first seismic isolation device installed in the structure,
A lower mass supported by the first seismic isolation device,
A second seismic isolation device installed on the lower mass;
An upper mass supported by the second seismic isolation device,
A state in which the lower mass is fixed to the structure so that the lower mass can not move with respect to the structure, provided between the structure and the lower mass, and a state in which the fixation is released First lock means switchable to
A state in which the upper mass is fixed to the lower mass so that the upper mass can not move relative to the lower mass, and a state in which the fixation is released, provided between the lower mass and the upper mass. A second lock means switchable to
The upper mass is provided between the structure and the lower mass and released from the state where the lower mass is fixed to the structure by the first locking means, and the upper mass is fixed to the lower mass by the second locking means. Driving means for moving a mass in which the lower mass and the upper mass are integrated when fixed, in a direction to reduce shaking of the structure;
Vibration control structure.
前記免震装置に支持されたマスと、
前記構造物と前記マスとの間に設けられ、前記構造物の揺れを低減する方向へ前記マスを移動させる状態と、前記マスの移動を拘束しない状態とに切り換え可能な駆動手段と、
を有する制振構造。 A seismic isolation device installed on the structure,
A mass supported by the seismic isolation device,
A driving means which is provided between the structure and the mass and which can be switched between a state in which the mass is moved in a direction reducing movement of the structure and a state in which the movement of the mass is not restricted;
Vibration control structure.
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