JP2595870B2 - 構造物の振動制御装置 - Google Patents
構造物の振動制御装置Info
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- JP2595870B2 JP2595870B2 JP3186893A JP3186893A JP2595870B2 JP 2595870 B2 JP2595870 B2 JP 2595870B2 JP 3186893 A JP3186893 A JP 3186893A JP 3186893 A JP3186893 A JP 3186893A JP 2595870 B2 JP2595870 B2 JP 2595870B2
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- Japan
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- mass body
- vibration
- control device
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は制御力を加えることによ
り地震や風等による構造物の応答を低減する能動型振動
制御装置に関するものである。
り地震や風等による構造物の応答を低減する能動型振動
制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】受動型の振動制御装置としては、ダイナ
ミックダンパー(以下、DDという)があり、構造物に
適用したものとしては、例えば特開昭63−76932
号公報や特開昭63−114773号公報に記載された
もの等がある。
ミックダンパー(以下、DDという)があり、構造物に
適用したものとしては、例えば特開昭63−76932
号公報や特開昭63−114773号公報に記載された
もの等がある。
【0003】図8は構造物に適用されるDDの振動モデ
ルを示したものであり、図中、m1は主振動系を構成す
る構造物本体の質量、md は吸振系を構成する付加質量
体の質量である。また、k1 は構造物本体のバネ定数で
あり、質量m1 の構造物本体と質量md の付加質量体と
が、バネ定数kd のバネと、減衰係数cd のダンパーで
連結されている。x1 は構造物の変位、xd は重りの変
位を表す。
ルを示したものであり、図中、m1は主振動系を構成す
る構造物本体の質量、md は吸振系を構成する付加質量
体の質量である。また、k1 は構造物本体のバネ定数で
あり、質量m1 の構造物本体と質量md の付加質量体と
が、バネ定数kd のバネと、減衰係数cd のダンパーで
連結されている。x1 は構造物の変位、xd は重りの変
位を表す。
【0004】主振動系の固有角振動数は、 ω1 =(k1 /m1 )1/2 で与えられる。
【0005】DDにおいて、通常、吸振系の質量md は
主振動系の質量m1 との比が、 μ=md /m1 ≧0.01 程度となるよう設計されている。
主振動系の質量m1 との比が、 μ=md /m1 ≧0.01 程度となるよう設計されている。
【0006】このとき、吸振系の固有角振動数は、 ωd =(1/1+μ)ω1 となり、減衰係数cd 及び減衰定数hd は、 cd =2md ωd hd hd =〔3μ/8(1+μ)〕1/2 と表現される。
【0007】また、能動型の振動制御装置としては、例
えば特開平1−275866〜69号公報に記載された
もの〔以下、AMD(アクティブ・マス・ドライバーの
略)という〕等がある。
えば特開平1−275866〜69号公報に記載された
もの〔以下、AMD(アクティブ・マス・ドライバーの
略)という〕等がある。
【0008】図9はAMDの振動モデルを示したもので
あり、質量m1 の構造物本体と、質量md の付加質量体
との間に、アクチュエーターの油圧力あるいは電磁力等
による制御力u(t) を加え、構造物の振動を能動的に抑
制する。
あり、質量m1 の構造物本体と、質量md の付加質量体
との間に、アクチュエーターの油圧力あるいは電磁力等
による制御力u(t) を加え、構造物の振動を能動的に抑
制する。
【0009】AMDにおいては、通常、構造物本体と振
動制御装置を構成する付加質量体との間のバネを柔らか
い状態、すなわち、 ωd ≦(1/2)ω1 とし、制御力u(t) は例えば次式のような形で与えられ
る。
動制御装置を構成する付加質量体との間のバネを柔らか
い状態、すなわち、 ωd ≦(1/2)ω1 とし、制御力u(t) は例えば次式のような形で与えられ
る。
【0010】 u(t) =G1 (dx1 /dt)+G2 (dxd /dt) ここで、G1 は構造物の応答速度に対するAGC回路等
を含む回路のゲインであり、大入力から小入力までの対
応を図ったものである(ここで、G2 は負の値とな
る)。また、上式の第2項は付加質量体側の振動速度に
ゲインG2 をかけたものを制御力に加えることにより、
付加質量体側にも減衰性を与え、安定化を図ったもので
ある。
を含む回路のゲインであり、大入力から小入力までの対
応を図ったものである(ここで、G2 は負の値とな
る)。また、上式の第2項は付加質量体側の振動速度に
ゲインG2 をかけたものを制御力に加えることにより、
付加質量体側にも減衰性を与え、安定化を図ったもので
ある。
【0011】この他、上記AMDに対し、図10の振動
モデルで示すようにアクチュエーターによる制御力と並
列にバネ定数kd のバネを付加し、AMDに比べ少ない
制御力でAMDと同程度の振動制御効果を得ようとする
もの〔以下、ATMD(アクティブ・チューンド・マス
・ダンパーの略)という〕が研究されている。
モデルで示すようにアクチュエーターによる制御力と並
列にバネ定数kd のバネを付加し、AMDに比べ少ない
制御力でAMDと同程度の振動制御効果を得ようとする
もの〔以下、ATMD(アクティブ・チューンド・マス
・ダンパーの略)という〕が研究されている。
【0012】ATMDの場合には、バネ定数kd を付加
質量体の振動が構造物の振動と同期するよう、すなわ
ち、 ωd =ω1 となるよう設定し、制御力u(t) を例えば次式の形で与
える。
質量体の振動が構造物の振動と同期するよう、すなわ
ち、 ωd =ω1 となるよう設定し、制御力u(t) を例えば次式の形で与
える。
【0013】u(t) =G1 (dx1 /dt)+G2 (d
xd /dt)+G3 (x1 −xd ) ここで、G3 は負の符号を持つゲインであり、上式の第
3項により振動時に付加質量体に作用する慣性力の一部
をキャンセルし、少ない制御力で付加質量体を振動させ
られるようにしている。
xd /dt)+G3 (x1 −xd ) ここで、G3 は負の符号を持つゲインであり、上式の第
3項により振動時に付加質量体に作用する慣性力の一部
をキャンセルし、少ない制御力で付加質量体を振動させ
られるようにしている。
【0014】また、出願人は特公平3−70075号公
報、特開平4−350274号公報、特開平4−360
976号公報等に記載の発明において、DDの付加質量
体に対し、それより小さい質量の第2の付加質量体をバ
ネとアクチュエーターを介して連結し、アクチュエータ
ーから第2の付加質量体に対して制御力を加えることに
より、地震等による構造物の振動を抑制する形式の能動
型振動制御装置を提案している。
報、特開平4−350274号公報、特開平4−360
976号公報等に記載の発明において、DDの付加質量
体に対し、それより小さい質量の第2の付加質量体をバ
ネとアクチュエーターを介して連結し、アクチュエータ
ーから第2の付加質量体に対して制御力を加えることに
より、地震等による構造物の振動を抑制する形式の能動
型振動制御装置を提案している。
【0015】さらに、出願人は特願平4−12743号
において、DDの基本構成における付加質量体を第1付
加質量体とし、1つの第1付加質量体に対してAMDま
たはATMDを構成する第2付加質量体を複数複数方向
に設け、駆動手段と直結されていない第1付加質量体に
ついては水平面内の全方向に振動可能とし、駆動手段か
らの制御力を直接受ける個々の第2付加質量体について
は、それぞれ振動方向を1方向に限定することにより、
駆動手段及び制御方法の簡潔化を図っている。
において、DDの基本構成における付加質量体を第1付
加質量体とし、1つの第1付加質量体に対してAMDま
たはATMDを構成する第2付加質量体を複数複数方向
に設け、駆動手段と直結されていない第1付加質量体に
ついては水平面内の全方向に振動可能とし、駆動手段か
らの制御力を直接受ける個々の第2付加質量体について
は、それぞれ振動方向を1方向に限定することにより、
駆動手段及び制御方法の簡潔化を図っている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した特
願平4−12743号に記載された装置を改良したもの
であり、さらに第1付加質量体の支持機構及びバネの与
え方等を工夫することにより、長周期構造物への適用並
びに周期調整が容易で、地震等に対する構造物の振動を
より精度良く、効果的に抑制できるようにしたものであ
る。
願平4−12743号に記載された装置を改良したもの
であり、さらに第1付加質量体の支持機構及びバネの与
え方等を工夫することにより、長周期構造物への適用並
びに周期調整が容易で、地震等に対する構造物の振動を
より精度良く、効果的に抑制できるようにしたものであ
る。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の振動制御装置
は、DDの基本構成における付加質量体を第1付加質量
体とし、1つの第1付加質量体に対してAMDまたはA
TMDを構成する第2付加質量体を直交する2方向に設
けたものに相当し、構造物に対し相対移動可能な所定質
量の第1付加質量体と、構造物と第1付加質量体との間
に介在し、第1付加質量体に対し前記構造物の固有周期
と同調する周期を与えるバネ手段と、第1付加質量体に
対し相対移動可能な所定質量の第2付加質量体と、第1
付加質量体と第2付加質量体との間に制御力を作用させ
る駆動手段とを有する。
は、DDの基本構成における付加質量体を第1付加質量
体とし、1つの第1付加質量体に対してAMDまたはA
TMDを構成する第2付加質量体を直交する2方向に設
けたものに相当し、構造物に対し相対移動可能な所定質
量の第1付加質量体と、構造物と第1付加質量体との間
に介在し、第1付加質量体に対し前記構造物の固有周期
と同調する周期を与えるバネ手段と、第1付加質量体に
対し相対移動可能な所定質量の第2付加質量体と、第1
付加質量体と第2付加質量体との間に制御力を作用させ
る駆動手段とを有する。
【0018】駆動手段と直結されていない第1付加質量
体については、水平面内の全方向に振動(変位)可能と
するため、第1付加質量体の鉛直荷重(重量)を分散配
置したボールベアリングで支持し、バネ手段としては、
構造物の床面等と第1付加質量体との間に積層ゴムを設
置する。
体については、水平面内の全方向に振動(変位)可能と
するため、第1付加質量体の鉛直荷重(重量)を分散配
置したボールベアリングで支持し、バネ手段としては、
構造物の床面等と第1付加質量体との間に積層ゴムを設
置する。
【0019】積層ゴムについては、積層ゴムの軸部を中
空として水平剛性を小さくし、長周期とした中空積層ゴ
ムや、ゴム自体に大きな減衰性が期待できる高減衰ゴム
を用いることもできる。
空として水平剛性を小さくし、長周期とした中空積層ゴ
ムや、ゴム自体に大きな減衰性が期待できる高減衰ゴム
を用いることもできる。
【0020】本発明において、第1付加質量体の重量を
ボールベアリングが支持するため、積層ゴムは鉛直荷重
を受け持つ必要がなく、従来よりバネ定数の低い中空積
層ゴムを用いることにより長周期の構造物への適用が可
能となり、またバネ特性に関し良好な線形性が得られ
る。さらに、構造物の固有周期とDDの周期が多少ずれ
ている場合には、積層ゴムの上面または下面にスペーサ
ーを介在させ、積層ゴムに軸応力を与えることで、水平
剛性を調整し、同調を図ることもできる。
ボールベアリングが支持するため、積層ゴムは鉛直荷重
を受け持つ必要がなく、従来よりバネ定数の低い中空積
層ゴムを用いることにより長周期の構造物への適用が可
能となり、またバネ特性に関し良好な線形性が得られ
る。さらに、構造物の固有周期とDDの周期が多少ずれ
ている場合には、積層ゴムの上面または下面にスペーサ
ーを介在させ、積層ゴムに軸応力を与えることで、水平
剛性を調整し、同調を図ることもできる。
【0021】駆動手段からの制御力を直接受ける第2付
加質量体については、振動方向を1方向に限定すること
により、駆動手段の機構や制御方法が簡単になり、地震
等による構造物の応答等に対し、効率が良く、精度の高
い制御が可能となる。1つの第1付加質量体に対し、こ
のような第2付加質量体を直交する2方向に設けること
により、第1付加質量体に対し、間接的に2方向の制御
力を与えることになり、構造物の応答を水平面内の全方
向について抑制することができる。
加質量体については、振動方向を1方向に限定すること
により、駆動手段の機構や制御方法が簡単になり、地震
等による構造物の応答等に対し、効率が良く、精度の高
い制御が可能となる。1つの第1付加質量体に対し、こ
のような第2付加質量体を直交する2方向に設けること
により、第1付加質量体に対し、間接的に2方向の制御
力を与えることになり、構造物の応答を水平面内の全方
向について抑制することができる。
【0022】第2付加質量体に制御力を作用させる駆動
手段としては、例えば電動モーターを用いた駆動装置や
油圧式の駆動装置、リニアモーター等があり、地震や風
等の振動外力による構造物の応答、あるいは地震応答解
析等に基づいて制御される。
手段としては、例えば電動モーターを用いた駆動装置や
油圧式の駆動装置、リニアモーター等があり、地震や風
等の振動外力による構造物の応答、あるいは地震応答解
析等に基づいて制御される。
【0023】
【実施例】次に、図示した実施例について説明する。
【0024】図1〜図4は、本発明の振動制御装置の一
実施例を示したものである。
実施例を示したものである。
【0025】本実施例では、構造物の床面または屋根面
上に、防振ゴム支承21を介して基礎架台20を設置
し、基礎架台20上に本発明の装置を据え付けている。
図中、22は基礎架台20の水平方向の移動を制限する
ための水平ストッパーである。
上に、防振ゴム支承21を介して基礎架台20を設置
し、基礎架台20上に本発明の装置を据え付けている。
図中、22は基礎架台20の水平方向の移動を制限する
ための水平ストッパーである。
【0026】鋼材等からなる溝形断面の第1付加質量体
1は、4箇所に分散配置したボールベアリング10で支
持されている。第1付加質量体1に対するバネは、ボー
ルベアリング10間に分散配置した4つの中空積層ゴム
3によって与え、中空積層ゴム3上下の端板を、それぞ
れ第1付加質量体1の下面及び基礎架台20の上面にボ
ルト等で取り付ける。さらに、第1付加質量体1の下面
及び基礎架台20の上面に設けたブラケット間にシリン
ダー型のオイルダンパー6a、6bを水平2方向に、合
計4箇所取り付け、所定の減衰性を付加している。
1は、4箇所に分散配置したボールベアリング10で支
持されている。第1付加質量体1に対するバネは、ボー
ルベアリング10間に分散配置した4つの中空積層ゴム
3によって与え、中空積層ゴム3上下の端板を、それぞ
れ第1付加質量体1の下面及び基礎架台20の上面にボ
ルト等で取り付ける。さらに、第1付加質量体1の下面
及び基礎架台20の上面に設けたブラケット間にシリン
ダー型のオイルダンパー6a、6bを水平2方向に、合
計4箇所取り付け、所定の減衰性を付加している。
【0027】本実施例では、第1付加質量体1の溝形断
面形状を利用して、直交する2方向(x方向、y方向と
する)に、第2付加質量体2a(x方向)、2b(y方
向)を上下に配置し、2方向の第2付加質量体2a、2
bが互いに干渉しないようにしている。
面形状を利用して、直交する2方向(x方向、y方向と
する)に、第2付加質量体2a(x方向)、2b(y方
向)を上下に配置し、2方向の第2付加質量体2a、2
bが互いに干渉しないようにしている。
【0028】x方向の第2付加質量体2aの駆動につい
て説明すると、第2付加質量体2aは第1付加質量体1
の上部に架け渡した箱型架台7a上に設けられた2本の
x方向のレール8aに沿って摺動可能となっており、A
Cサーボモーター4aの制御によりボールねじを構成す
るシャフト5a(図では外周を竹の子ばね状に伸縮可能
なカバーで保護した状態を示している)を回転させるこ
とで、x方向のレール8a上で振動する。
て説明すると、第2付加質量体2aは第1付加質量体1
の上部に架け渡した箱型架台7a上に設けられた2本の
x方向のレール8aに沿って摺動可能となっており、A
Cサーボモーター4aの制御によりボールねじを構成す
るシャフト5a(図では外周を竹の子ばね状に伸縮可能
なカバーで保護した状態を示している)を回転させるこ
とで、x方向のレール8a上で振動する。
【0029】図中、9aはシャフト5aと平行に設けた
水平なコイルスプリング(図では外周を竹の子ばね状に
伸縮可能なカバーで保護した状態を示している)であ
り、第2付加質量体2aに対し、所定のばね定数を与え
ている。単に、第2付加質量体2aの中立位置を保つ目
的では、このばね定数は構造物の固有周期に比べ長い周
期を与えるのが普通であるが、ATMD的な制御を行う
場合には第1付加質量体1の周期に同調させる。
水平なコイルスプリング(図では外周を竹の子ばね状に
伸縮可能なカバーで保護した状態を示している)であ
り、第2付加質量体2aに対し、所定のばね定数を与え
ている。単に、第2付加質量体2aの中立位置を保つ目
的では、このばね定数は構造物の固有周期に比べ長い周
期を与えるのが普通であるが、ATMD的な制御を行う
場合には第1付加質量体1の周期に同調させる。
【0030】y方向の第2付加質量体2bの駆動に関し
ても、基本的な構成はx方向と同じであり、y方向の第
2付加質量体2bは、架台7bを介して、第1付加質量
体1の溝内に収納された形で、y方向のレール8b上を
摺動する。
ても、基本的な構成はx方向と同じであり、y方向の第
2付加質量体2bは、架台7bを介して、第1付加質量
体1の溝内に収納された形で、y方向のレール8b上を
摺動する。
【0031】図中、15a、15bはそれぞれ第2付加
質量体2a、2bの下面に設けたボールねじを構成する
シャフト5a、5bとの螺合部、16a、16bは第2
付加質量体2a、2bのストロークsの端部に設けた緩
衝装置、30は第1付加質量体1上に設置した機器側制
御盤である。
質量体2a、2bの下面に設けたボールねじを構成する
シャフト5a、5bとの螺合部、16a、16bは第2
付加質量体2a、2bのストロークsの端部に設けた緩
衝装置、30は第1付加質量体1上に設置した機器側制
御盤である。
【0032】図5は、ボールベアリング10部分の詳細
を示したもので、表面に焼入れして高度を高めた受皿1
1上をころがせることにより、摩擦抵抗のほとんどない
状態で、DDを構成する第1付加質量体1を水平面内の
あらゆる方向に挙動させることができる。図中、12は
ボールベアリング10部分を保護するためのジャバラで
ある。
を示したもので、表面に焼入れして高度を高めた受皿1
1上をころがせることにより、摩擦抵抗のほとんどない
状態で、DDを構成する第1付加質量体1を水平面内の
あらゆる方向に挙動させることができる。図中、12は
ボールベアリング10部分を保護するためのジャバラで
ある。
【0033】図6は、構造物の周期とDD部分の周期が
多少ずれている場合の同調方法を示したものである。す
なわち、図6(a) の状態に対し、図6(b) のように周期
調整用のスペーサー14を挟み込むことで、積層ゴム3
に軸応力(若しくは軸変形)を与え、DD部分の水平剛
性の調整を容易に行うことができる。
多少ずれている場合の同調方法を示したものである。す
なわち、図6(a) の状態に対し、図6(b) のように周期
調整用のスペーサー14を挟み込むことで、積層ゴム3
に軸応力(若しくは軸変形)を与え、DD部分の水平剛
性の調整を容易に行うことができる。
【0034】図7は本発明の振動制御装置を1方向(x
方向)のみについて振動モデルとして表したもので、従
来の技術の項で述べたDDの付加質量体を第1付加質量
体とし、この第1付加質量体に対し、AMDまたはAT
MDを構成する第2付加質量体を組み合わせたものに相
当する。
方向)のみについて振動モデルとして表したもので、従
来の技術の項で述べたDDの付加質量体を第1付加質量
体とし、この第1付加質量体に対し、AMDまたはAT
MDを構成する第2付加質量体を組み合わせたものに相
当する。
【0035】図中、m1 は主振動系を構成する構造物の
質量、ma は第1付加質量体の質量、mbxはx方向につ
いて機能する第2付加質量体の質量である。また、k1x
は構造物本体のx方向についてのバネ定数、kaxは支持
手段のx方向についてのバネ定数、caxは支持手段のx
方向についての減衰係数、kbxは第1付加質量体とx方
向について機能する第2付加質量体間のバネ定数、u
(t) x はx方向についての制御力である。x1 は構造物
の変位、xa は第1付加質量体の変位、xb は第2付加
質量体の変位を表す。本発明の装置としては、さらにy
方向(通常はx方向と直交する方向であるが、構造物の
断面形状等に応じて選択できる)について機能する質量
mbyの第2付加質量体が加わるが、x方向及びy方向で
それぞれ制御することにより、水平面内の全方向の制御
が可能である。
質量、ma は第1付加質量体の質量、mbxはx方向につ
いて機能する第2付加質量体の質量である。また、k1x
は構造物本体のx方向についてのバネ定数、kaxは支持
手段のx方向についてのバネ定数、caxは支持手段のx
方向についての減衰係数、kbxは第1付加質量体とx方
向について機能する第2付加質量体間のバネ定数、u
(t) x はx方向についての制御力である。x1 は構造物
の変位、xa は第1付加質量体の変位、xb は第2付加
質量体の変位を表す。本発明の装置としては、さらにy
方向(通常はx方向と直交する方向であるが、構造物の
断面形状等に応じて選択できる)について機能する質量
mbyの第2付加質量体が加わるが、x方向及びy方向で
それぞれ制御することにより、水平面内の全方向の制御
が可能である。
【0036】制御方法の一例を挙げると以下のようにな
る。なお、上述のようにx方向及びy方向でそれぞれ制
御することにより、水平面内の全方向の制御が可能であ
るので、以下単にx方向についてのみ説明する。
る。なお、上述のようにx方向及びy方向でそれぞれ制
御することにより、水平面内の全方向の制御が可能であ
るので、以下単にx方向についてのみ説明する。
【0037】第1付加質量体の質量は、構造物の規模、
振動特性、制御手段等に応じ、例えば構造物の質量の1
/50〜1/500程度とする。また、第2付加質量体
の質量は、例えば第1付加質量体の質量の1/4〜1/
20程度とする。
振動特性、制御手段等に応じ、例えば構造物の質量の1
/50〜1/500程度とする。また、第2付加質量体
の質量は、例えば第1付加質量体の質量の1/4〜1/
20程度とする。
【0038】図7におけるパラメーターを用いると、主
振動系、第1付加質量体及び第2付加質量体の角振動数
ω1x、ωax、ωbxは、 ω1x=(k1x/m1 )1/2 ωax=(kax/ma )1/2 ωbx=(kbx/mbx)1/2 と表される。
振動系、第1付加質量体及び第2付加質量体の角振動数
ω1x、ωax、ωbxは、 ω1x=(k1x/m1 )1/2 ωax=(kax/ma )1/2 ωbx=(kbx/mbx)1/2 と表される。
【0039】これらの角振動数を同調させることで、次
式の関係が成立する。
式の関係が成立する。
【0040】ω1x≒ωax≒ωbx ただし、ωbxは同調させずに、ω1x、ωaxに比べ十分小
さい値に設定し、従来のAMD的な制御を行う場合もあ
る。
さい値に設定し、従来のAMD的な制御を行う場合もあ
る。
【0041】また、前述した構造物、第1付加質量体及
び第2付加質量体の質量の間の関係は、 ma /m1 =1/50〜1/500 mbx/ma =1/4〜1/20 と表せる。
び第2付加質量体の質量の間の関係は、 ma /m1 =1/50〜1/500 mbx/ma =1/4〜1/20 と表せる。
【0042】第2付加質量体である駆動体の動きを制御
するための制御力は、例えば次式によって規定される。
するための制御力は、例えば次式によって規定される。
【0043】 u(t) x =G1 (dx1 /dt)+G2 (xa −x1 )+G3 (dxb / dt)+G4 (xb −xa ) ……(1) ここで、G1 、G2 、G3 、G4 は上記(1) 式の各項に
おけるゲイン(利得)である。
おけるゲイン(利得)である。
【0044】エネルギーは主として第1付加質量体に対
するダンパー機能(減衰係数cax)により消費する。
するダンパー機能(減衰係数cax)により消費する。
【0045】第1付加質量体の角振動数ωaxは主振動系
の角振動数ω1xに同期しているので、ダイナミックダン
パー(動吸振器)を形成している。しかし、第1付加質
量体に対する減衰係数caxはダイナミックダンパーの最
適設計値よりやや大きくするのが望ましい。
の角振動数ω1xに同期しているので、ダイナミックダン
パー(動吸振器)を形成している。しかし、第1付加質
量体に対する減衰係数caxはダイナミックダンパーの最
適設計値よりやや大きくするのが望ましい。
【0046】ここで、制御力u(t) x を加えて、第1付
加質量体(質量ma )を加振する。上記(1) 式の場合は
構造物の速度(dx1 /dt)をフィードバックしてお
り、第1付加質量体(質量ma )は通常のDD(ダイナ
ミックダンパー)の動きが増幅されたものとなり、従っ
て振動制御効果が上がる。
加質量体(質量ma )を加振する。上記(1) 式の場合は
構造物の速度(dx1 /dt)をフィードバックしてお
り、第1付加質量体(質量ma )は通常のDD(ダイナ
ミックダンパー)の動きが増幅されたものとなり、従っ
て振動制御効果が上がる。
【0047】制御力u(t) x の反力は第2付加質量体
(質量mbx=1/4ma 〜1/20ma )の慣性力を利
用して処理する。
(質量mbx=1/4ma 〜1/20ma )の慣性力を利
用して処理する。
【0048】上記(1) 式の第3項は作用、反作用の関係
を利用して第2付加質量体に対しても減衰性を与えるた
めの項であり、これにより第2付加質量体の振動の安定
化を図ることができる。
を利用して第2付加質量体に対しても減衰性を与えるた
めの項であり、これにより第2付加質量体の振動の安定
化を図ることができる。
【0049】また、前述したATMDの原理を利用して
第2付加質量体の角振動数ωbxも主振動系の角振動数ω
1xに同期させると、バネ力(バネ定数kbx)が制御に必
要なほとんどの力を吸収するので、制御に必要な力はさ
らに小さくなる。
第2付加質量体の角振動数ωbxも主振動系の角振動数ω
1xに同期させると、バネ力(バネ定数kbx)が制御に必
要なほとんどの力を吸収するので、制御に必要な力はさ
らに小さくなる。
【0050】すなわち、第2付加質量体には制御力〔u
(t) x 〕、慣性力〔mbx( dxb /dt)2 〕及びバネ力
〔kbx(xb −xa )〕が働いており、次の関係があ
る。
(t) x 〕、慣性力〔mbx( dxb /dt)2 〕及びバネ力
〔kbx(xb −xa )〕が働いており、次の関係があ
る。
【0051】〔制御力〕+〔慣性力〕+〔バネ力〕=0 従って、慣性力とバネ力がキャンセルし合うことで、制
御力を小さくすることができる。
御力を小さくすることができる。
【0052】
【発明の効果】 駆動手段と直結されていない第1付加質量体につい
ては、その重量をボールベアリングが支持するため、水
平面内の全方向に振動可能であり、かつバネ手段として
用いた積層ゴムは鉛直荷重を受け持つ必要がなく、バネ
特性に関し良好な線形性が得られる。
ては、その重量をボールベアリングが支持するため、水
平面内の全方向に振動可能であり、かつバネ手段として
用いた積層ゴムは鉛直荷重を受け持つ必要がなく、バネ
特性に関し良好な線形性が得られる。
【0053】 構造物の固有周期とDDの周期が多少
ずれている場合には、積層ゴムの上面または下面にスペ
ーサーを介在させ、積層ゴムに軸応力を与えることで、
水平剛性を調整し、同調を図ることもできる。
ずれている場合には、積層ゴムの上面または下面にスペ
ーサーを介在させ、積層ゴムに軸応力を与えることで、
水平剛性を調整し、同調を図ることもできる。
【0054】 駆動手段からの制御力を直接受ける第
2付加質量体については、振動方向を1方向に限定した
ことにより、駆動手段の機構や制御方法が簡単になり、
地震等による構造物の応答等に対し、効率が良く、精度
の高い制御が可能となる。
2付加質量体については、振動方向を1方向に限定した
ことにより、駆動手段の機構や制御方法が簡単になり、
地震等による構造物の応答等に対し、効率が良く、精度
の高い制御が可能となる。
【0055】 第2付加質量体を1つの第1付加質量
体に対し、直交する2方向に設けたことにより、第1付
加質量体に対し、間接的に2方向の制御力を与えること
になり、構造物の応答を水平面内の全方向について抑制
することができ、かつ第2付加質量体の重量は第1付加
質量体の重量に比べ非常に小さいので、複数設けても振
動制御装置全体としての重量増大にはほとんど影響がな
い。
体に対し、直交する2方向に設けたことにより、第1付
加質量体に対し、間接的に2方向の制御力を与えること
になり、構造物の応答を水平面内の全方向について抑制
することができ、かつ第2付加質量体の重量は第1付加
質量体の重量に比べ非常に小さいので、複数設けても振
動制御装置全体としての重量増大にはほとんど影響がな
い。
【0056】 DDを基本構造としてこれに駆動体を
有するAMDまたはATMDの構成を加えたことで、極
めて小さな質量体の駆動により、大きな振動制御効果を
上げることができる。
有するAMDまたはATMDの構成を加えたことで、極
めて小さな質量体の駆動により、大きな振動制御効果を
上げることができる。
【0057】 駆動される第2付加質量体の重量が構
造物の重量に比べ非常に小さいこと等から、たとえ駆動
部の暴走があったとしても、構造物本体に与える影響は
極めて小さい。
造物の重量に比べ非常に小さいこと等から、たとえ駆動
部の暴走があったとしても、構造物本体に与える影響は
極めて小さい。
【図1】本発明の振動制御装置の一実施例を示したもの
で、(a) は正面図、(b) は側面図である。
で、(a) は正面図、(b) は側面図である。
【図2】図1(a) のA−A断面図である。
【図3】図1(a) のB−B断面図である。
【図4】図1(a) のC−C断面図である。
【図5】第1付加質量を支持するボールベアリング部の
詳細を示したもので、(a) は受皿部分の水平断面図、
(b) は鉛直断面図である。
詳細を示したもので、(a) は受皿部分の水平断面図、
(b) は鉛直断面図である。
【図6】(a) 、(b) は第1付加質量体に対する積層ゴム
からなるバネの同調方法を示す説明図である。
からなるバネの同調方法を示す説明図である。
【図7】本発明の振動制御装置を1方向についてのみ表
した振動モデル図である。
した振動モデル図である。
【図8】従来のDDの振動モデル図である。
【図9】従来のAMDの振動モデル図である。
【図10】従来のATMDの振動モデル図である。
1…第1付加質量体、2a、2b…第2付加質量体、3
…中空積層ゴム、4a、4b…ACサーボモーター、5
a、5b…シャフト、6a、6b…オイルダンパー、7
a、7b…架台、8a、8b…レール、9a、9b…コ
イルスプリング、10…ボールベアリング、11…受
皿、12…ジャバラ、14…スペーサー、15a、15
b…螺合部、16a、16b…緩衝装置、20…基礎架
台、21…防振ゴム支承、22…水平ストッパー、30
…機器側制御盤、
…中空積層ゴム、4a、4b…ACサーボモーター、5
a、5b…シャフト、6a、6b…オイルダンパー、7
a、7b…架台、8a、8b…レール、9a、9b…コ
イルスプリング、10…ボールベアリング、11…受
皿、12…ジャバラ、14…スペーサー、15a、15
b…螺合部、16a、16b…緩衝装置、20…基礎架
台、21…防振ゴム支承、22…水平ストッパー、30
…機器側制御盤、
フロントページの続き (72)発明者 佐々木 勝康 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 大類 哲 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 近藤 明洋 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 福島 出 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内
Claims (3)
- 【請求項1】 構造物に対し相対移動可能な所定質量の
第1付加質量体と、前記構造物と前記第1付加質量体と
の間に介在し、前記第1付加質量体に対し前記構造物の
固有周期と同調する周期を与えるバネ手段と、前記第1
付加質量体に対し相対移動可能な所定質量の第2付加質
量体と、前記第1付加質量体と前記第2付加質量体との
間に制御力を作用させる駆動手段とを有する構造物の振
動制御装置において、1つの第1付加質量体に対し、互
いに直交する方向に相対移動可能な2つの第2付加質量
体を設け、前記第1付加質量体の鉛直荷重を、複数、分
散配置したボールベアリングで支持し、前記バネ手段と
して前記構造物と前記第1付加質量体との間に積層ゴム
を介在させたことを特徴とする構造物の振動制御装置。 - 【請求項2】 前記積層ゴムの上面または下面にスペー
サーを介在させることにより、前記積層ゴムに軸応力を
与えて水平剛性を可変にする請求項1記載の構造物の振
動制御装置。 - 【請求項3】 前記積層ゴムは中空積層ゴムである請求
項1または2記載の構造物の振動制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3186893A JP2595870B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 構造物の振動制御装置 |
TW82105386A TW270951B (en) | 1993-02-22 | 1993-07-06 | Vibration control device for a structure (3) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3186893A JP2595870B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 構造物の振動制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06240920A JPH06240920A (ja) | 1994-08-30 |
JP2595870B2 true JP2595870B2 (ja) | 1997-04-02 |
Family
ID=12343028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3186893A Expired - Fee Related JP2595870B2 (ja) | 1993-02-22 | 1993-02-22 | 構造物の振動制御装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2595870B2 (ja) |
TW (1) | TW270951B (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100456286B1 (ko) * | 2001-06-28 | 2004-11-09 | (주)엠피기술산업 | 건물용 면진장치 |
JP4747356B2 (ja) * | 2004-09-14 | 2011-08-17 | 株式会社金澤製作所 | 免震装置 |
-
1993
- 1993-02-22 JP JP3186893A patent/JP2595870B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1993-07-06 TW TW82105386A patent/TW270951B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW270951B (en) | 1996-02-21 |
JPH06240920A (ja) | 1994-08-30 |
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