JP2651508B2 - Vibration suppression device for structures - Google Patents

Vibration suppression device for structures

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JP2651508B2
JP2651508B2 JP30757588A JP30757588A JP2651508B2 JP 2651508 B2 JP2651508 B2 JP 2651508B2 JP 30757588 A JP30757588 A JP 30757588A JP 30757588 A JP30757588 A JP 30757588A JP 2651508 B2 JP2651508 B2 JP 2651508B2
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vibration
liquid
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治彦 横田
慶治 柴
弘之 渡辺
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Shimizu Construction Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、地震や風等によって構造物に引き起こされ
る振動を抑制するための構造物の振動抑制装置に関する
ものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for suppressing vibration of a structure for suppressing vibration caused in the structure by an earthquake, wind, or the like.

[従来の技術] 超高層ビルやタワー等、細く高い構造物は、強風・地
震等の外乱によって有害な振動を発生しやすく、この振
動は、構造物内部の居住者に不必要な不安感を与え、さ
らには、構造物の躯体に許容範囲以上の応力を付与する
ことが考えられる。
[Conventional technology] Thin and tall structures such as skyscrapers and towers are liable to generate harmful vibrations due to disturbances such as strong winds and earthquakes. In addition, it is conceivable to apply a stress exceeding an allowable range to the frame of the structure.

そこで、本願発明者は、特願昭60−241045号明細書に
おいて、構造物の所定位置に、この構造物の固有の振動
周期と同一の周期で振動する液体を貯留するタンクを設
け、この液体の振動によって前記構造物の振動を抑制す
ることのできる振動抑制装置を提案している。
In view of this, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application No. 60-241045 a tank provided at a predetermined position of a structure for storing a liquid that vibrates at the same cycle as the inherent vibration cycle of the structure. There has been proposed a vibration suppressing device that can suppress the vibration of the structure by the vibration of (1).

[発明が解決しようとする課題] ところが、上記装置においては、大きな振動(たとえ
ば風速50m以上の強風時や、中・大規模の地震時に発生
する振動)に対応させて液体の振動周期を長いものに設
定すると、タンク内の液体の水深が非常に浅くなり、こ
のようなとき液体の振幅が大きくなると、液体は砕波状
態となり、振動を減衰する上で大きな効果が得られない
場合が考えられる。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in the above device, the vibration period of the liquid is long in response to a large vibration (for example, a strong wind with a wind speed of 50 m or more, or a vibration generated during a middle- or large-scale earthquake). When the value is set to, the depth of the liquid in the tank becomes very shallow. If the amplitude of the liquid becomes large in such a case, the liquid may be in a breaking state, and a great effect may not be obtained in attenuating the vibration.

本発明は上記事情に鑑み、先に本願発明者が提案した
振動抑制装置を発展させてなされたもので、微小振幅か
ら大振幅まで、構造物の振動を有効に減衰させることの
できる振動抑制装置を提供することを目的としている。
In view of the above circumstances, the present invention has been made by developing the vibration suppression device proposed by the inventor of the present application, and is capable of effectively attenuating the vibration of a structure from a small amplitude to a large amplitude. It is intended to provide.

[課題を解決するための手段] 本発明は上記課題を解決するためになされたものであ
って、構造物の所定の位置に設置されて、水平部および
この水平部に連通してその両端部に直立する直立部を備
えることにより□字状のチューブを形成し得るタンク
と、前記水平部の内部に設けられたオリフィスと、この
タンク内部に、前記両直立部間にわたってU字状に貯留
される液体とを有し、この液体は、前記チューブ内にお
いて前記構造物の固有の振動周期と同一の周期で振動す
るようその貯留量が設定されていることを特徴としてい
る。
Means for Solving the Problems The present invention has been made to solve the above problems, and is provided at a predetermined position of a structure, and is connected to a horizontal portion and both ends of the horizontal portion. A tank capable of forming a □ -shaped tube by providing an upright portion, an orifice provided inside the horizontal portion, and inside the tank, a U-shape is stored between the upright portions. And a storage amount of the liquid is set such that the liquid vibrates in the tube at the same period as the inherent vibration period of the structure.

[作用] 本発明の振動抑制装置によれば、チューブに貯留され
た液体の振動により、地震や風によって建築物に引き起
こされる振動が、減衰・抑制される。液体における振動
作用は、各チューブ内におけるその長さ方向の線形振動
であり、自由水面、すなわちチューブ内における両端面
が小さいため、大振幅になっても、砕波現象が起きるこ
となく、建築物の振動を有効に抑制する。
[Operation] According to the vibration suppressing device of the present invention, the vibrations of the liquid stored in the tube cause the vibrations caused by the earthquake or the wind in the building to be attenuated and suppressed. The vibration action in liquid is linear vibration in the length direction in each tube, and the free water surface, that is, both end faces in the tube are small, so even if the amplitude becomes large, the wave breaking phenomenon does not occur and the building Vibration is effectively suppressed.

[実施例] 以下、第1図ないし第3図を参照して本発明の一実施
例を説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

図中符号1は本実施例の振動抑制装置を示しており、
この装置1は、高層建築物(構造物)Bにおいて、風に
よって引き起こされる振動に対して最も効果があるとさ
れる屋上の床面B1に設置されている。
Reference numeral 1 in the drawing indicates a vibration suppression device of the present embodiment,
The device 1, high-rise building in (structure) B, are installed on the roof of the floor surface B 1 of the most effective is the relative vibrations caused by the wind.

振動抑制装置1は、第2図に示すように、タンク2
と、このタンク2内に貯留された液体Wとから概略構成
される。
As shown in FIG. 2, the vibration suppressing device 1 includes a tank 2
And the liquid W stored in the tank 2.

タンク2は、外壁2aおよび内壁2bによってその内部が
中空とされた縦断面略□字状の輪郭をなすもので、前記
床面B1に接地される底部側水平部3と、この底部側水平
部3の両端部から直立する直立部4、4と、両直立部4
をつなぐ上部側水平部5とから構成され、これら各部は
相互に連通している。各水平部3、5および両直立部4
はその断面積が互いに等しく、また、その長さおよび奥
行きは適宜に設定されている。
Tank 2 is intended to form an outer wall 2a and an inner wall 2b longitudinal section substantially □-shaped contour whose interior is hollow by a bottom-side horizontal portion 3 is grounded on the floor surface B 1, the bottom side horizontal Upright portions 4, 4 standing upright from both ends of portion 3, and both upright portions 4
And an upper horizontal portion 5 that connects the two, and these portions communicate with each other. Each horizontal part 3, 5 and both upright parts 4
Have the same cross-sectional area, and their length and depth are appropriately set.

このタンク2内部は、第3図に示すように、奥行き方
向に等間隔に設けられた仕切板6によって複数個に仕切
られ、これにより、タンク2内には、それぞれ独立した
断面長方形状のチューブ7が形成されている。
As shown in FIG. 3, the inside of the tank 2 is divided into a plurality of parts by partitioning plates 6 provided at equal intervals in the depth direction. 7 are formed.

これら各チューブ7における底部側水平部3の略中央
には、気密的にタンク2(チューブ7)内に挿入された
一対の可動板8により、チューブ7の断面積の大きさを
絞るオリフィス8aがそれぞれ形成され、このオリフィス
8aの大きさは、タンク2内への可動板8の挿入量によ
り、適宜に設定できるようになっている。
At the approximate center of the bottom horizontal portion 3 of each of the tubes 7, an orifice 8a for reducing the cross-sectional area of the tube 7 by a pair of movable plates 8 airtightly inserted into the tank 2 (tube 7). Each formed orifice
The size of 8a can be appropriately set according to the amount of insertion of the movable plate 8 into the tank 2.

また、タンク2の上部側水平部5を形成する外壁2aに
は、各チューブ7内を外部に開放し、かつ蓋9aによって
覆われる通気口9が形成されている。
The outer wall 2a forming the upper horizontal portion 5 of the tank 2 is provided with a vent 9 that opens the inside of each tube 7 to the outside and is covered by a lid 9a.

前記液体Wは、水等が用いられ、前記タンク2の各チ
ューブ7において底部側水平部3および両直立部4に行
き亙るよう、すなわち、両直立部4間に亙ってU字状に
なるよう貯留されている。なお、タンク2を防火水槽等
に兼用することも可能である。
As the liquid W, water or the like is used, and in each tube 7 of the tank 2, the liquid W is formed in a U-shape so as to extend over the bottom horizontal portion 3 and the upright portions 4, that is, between the upright portions 4. Is stored. The tank 2 can also be used as a fire prevention water tank or the like.

この液体Wの貯留量は、チューブ7に貯留された状態
における長さが、この液体Wの長さ方向の振動周期と建
築物Bの固有の振動周期が同一となるよう設定されてい
る。
The storage amount of the liquid W is set such that the length of the liquid W stored in the tube 7 is the same as the vibration period in the length direction of the liquid W and the vibration period inherent to the building B.

すなわち、均一な断面を持つチューブの場合の固有周
期T(sec)は、 (L:液体部の長さ g:重力加速度) で決定され、したがって、周期Tを5(sec)とする
と、液体の長さは12.4m、6(sec)とすると17.9mとな
り、そのような長さになるよう、各チューブ7内に液体
Wが貯留されている。
That is, the natural period T (sec) for a tube having a uniform cross section is (L: length of liquid part g: gravitational acceleration) Therefore, when the period T is 5 (sec), the liquid length is 12.4 m, and when it is 6 (sec), the liquid length is 17.9 m. Liquid W is stored in each tube 7 so as to have a length.

なお、前記タンク2の外壁2aには、各チューブ7内へ
液体Wを注入するための注入口10、および液体Wを排出
するための排出口11が、それぞれ開閉可能に設けられて
いる。
An inlet 10 for injecting the liquid W into each tube 7 and an outlet 11 for discharging the liquid W are provided on the outer wall 2a of the tank 2 so as to be openable and closable.

以上の構成からなる振動抑制装置1によれば、タンク
2における各チューブ7内に貯留された液体Wの振動周
期が、建築物Bの固有の振動周期と一致しているので、
地震や風によって建築物Bに引き起こされる振動が、液
体Wの振動により、減衰・抑制される。液体Wにおける
振動作用は、各チューブ7内におけるその長さ方向の線
形振動であり、自由水面、すなわちチューブ7内におけ
る両端面が小さいため、大振幅になっても、砕波現象が
起きることなく、建築物Bの振動を有効に抑制する。し
たがって、チューブ7の長さ、液体Wの貯留量を建築物
Bの固有の振動周期適宜に設定すれば、微小振幅から大
振幅に至るまで、振動を抑制することが可能である。
According to the vibration suppressing device 1 having the above configuration, the vibration cycle of the liquid W stored in each tube 7 in the tank 2 matches the vibration cycle inherent in the building B.
The vibration caused in the building B by the earthquake or the wind is attenuated and suppressed by the vibration of the liquid W. The vibration action in the liquid W is a linear vibration in the length direction in each tube 7, and since the free water surface, that is, both end faces in the tube 7 are small, even if the amplitude becomes large, the wave breaking phenomenon does not occur. The vibration of the building B is effectively suppressed. Therefore, if the length of the tube 7 and the storage amount of the liquid W are appropriately set, the vibration can be suppressed from a small amplitude to a large amplitude.

また、建築物Bの固有の振動周期は、床荷重の変化、
振幅の大小、地震等による大振幅の経験等によって変動
する(長くなる)が、その場合には、各チューブ7内の
液体Wを、建築物Bの固有の振動周期に見合った量、す
なわち長さに調整すればよく、この調整作業は簡便に行
える。
In addition, the inherent vibration period of the building B is based on a change in floor load,
It fluctuates (increases) due to the magnitude of the amplitude, the experience of the large amplitude due to an earthquake, or the like. The adjustment operation can be easily performed.

建築物に接地する振動抑制装置は、大地震時および装
置の設計風速を上回る暴風時等にも、充分に安全でいる
ことが重要である。本装置1は、タンク2内に液体Wを
貯留しているため、安全なものとなっているが、さら
に、□字状のタンク2の上部が連通しているために、内
部の液体Wが大きく振動した場合にもタンク2内に過大
な圧力がかからないように設計されている。また、最終
的な安全装置として、各一対の可動板8を相互に当接さ
せてオリフィス8aを閉じれば、液体Wの振動を停止させ
ることができ、建築物Bに過大な力がかかることが防が
れる。
It is important that the vibration suppression device that contacts the building be sufficiently safe even in the event of a large earthquake or a storm that exceeds the design wind speed of the device. The device 1 is safe because the liquid W is stored in the tank 2, but the liquid W inside is also safe because the upper part of the □ -shaped tank 2 is in communication. It is designed so that excessive pressure is not applied to the tank 2 even when the tank 2 vibrates greatly. Further, as a final safety device, if the pair of movable plates 8 are brought into contact with each other to close the orifice 8a, the vibration of the liquid W can be stopped, and an excessive force may be applied to the building B. Can be prevented.

また、液体Wの振動の減衰は、オリフィス8aの開度を
調整しオリフィス効果によってその程度を調整すること
ができる。なお、液体Wの減衰調整は、オリフィス8aの
開度の他に減衰ネット等の抵抗を用いることもでき、ま
た、液体Wの粘性、チューブ7内における流動抵抗の要
素も加味する必要がある。
Further, the degree of the attenuation of the vibration of the liquid W can be adjusted by adjusting the opening degree of the orifice 8a and the orifice effect. In addition, the damping adjustment of the liquid W can use the resistance of the damping net or the like in addition to the opening degree of the orifice 8a, and also needs to take into account the viscosity of the liquid W and the elements of the flow resistance in the tube 7.

なお、上記実施例では、振動抑制装置1を建築物Bの
屋上における床面B1に設置しているが、寸法の大きい振
動抑制装置1であれば、第4図に示すように、建築物B
の複数階に亙って配置するようにしてもよい。
In the above embodiment, although installed a vibration suppressing device 1 on the floor B 1 in the roof of the building B, if a large vibration suppressing device 1 of dimensions, as shown in FIG. 4, a building B
May be arranged over a plurality of floors.

また、第5図の符号20で示す振動抑制装置は、タンク
2における底部側水平部3の断面積が、両直立部4のそ
れよりも大きく設定されている。この場合、液体Wのチ
ューブ7内における貯留量、すなわち長さは、上記実施
例のようにそれぞれの断面積が等しい場合とは異なって
くるが、やはり、建築物Bの固有の振動周期に対応して
決定される。
Further, in the vibration suppression device indicated by reference numeral 20 in FIG. 5, the cross-sectional area of the bottom horizontal portion 3 in the tank 2 is set to be larger than that of the upright portions 4. In this case, the storage amount of the liquid W in the tube 7, that is, the length is different from the case where the respective sectional areas are equal as in the above-described embodiment, but also corresponds to the inherent vibration period of the building B. Is determined.

さらに、上記実施例の振動抑制装置1は、水平一方
向、つまりタンク2(チューブ7)の長さ方向に対応し
たものであるが、2つのタンク2を相互に直交して配設
することにより、水平二方向の振動に対応させることが
できる。
Furthermore, the vibration suppression device 1 of the above embodiment corresponds to one horizontal direction, that is, the length direction of the tank 2 (the tube 7), but by arranging the two tanks 2 orthogonally to each other. , Can respond to vibrations in two horizontal directions.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明の構造物の振動抑制装置
によれば、構造物の所定の位置に設置されて、水平部お
よびこの水平部に連通してその両端部に直立する直立部
を備えることにより□字状のチューブを形成し得るタン
クと、前記水平部の内部に設けられたオリフィスと、こ
のタンク内部に、前記両直立部間にわたってU字状に貯
留される液体とを有し、この液体は、前記チューブ内に
おいて前記構造物の固有の振動周期と同一の周期で振動
するようその貯留量が設定されていることを特徴とする
もので、液体における振動作用は、チューブ内における
その長さ方向の線形振動であり、かつ自由水面が小さい
ため、大振幅になっても砕波現象が起きることなく、微
小振幅から大振幅に至るまで、構造物の振動を有効に抑
制する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the apparatus for suppressing vibration of a structure of the present invention, the apparatus is installed at a predetermined position of the structure, communicates with the horizontal part, and stands upright at both ends thereof. A tank capable of forming a □ -shaped tube by providing an upright portion, an orifice provided inside the horizontal portion, and a liquid stored in the tank in a U-shape between the upright portions. The liquid has a storage amount set so as to vibrate in the same cycle as the inherent vibration cycle of the structure in the tube, and the vibration action in the liquid is Because of the linear vibration in the length direction in the tube and the small free water surface, even when the amplitude becomes large, the wave breaking phenomenon does not occur, and the vibration of the structure from small to large amplitude can be effectively used. Restrain You.

また、チューブ内に貯留される液体の量を調整するだ
けで、簡単に構造物の固有の振動周期に対応させること
ができる。
In addition, by simply adjusting the amount of liquid stored in the tube, it is possible to easily correspond to the inherent vibration period of the structure.

さらに、オリフィスの開度を調整することにより、簡
単に液体の振動の減衰度を調整でき、かつ、大地震時等
の安全性のために液体の振動を停止させることも可能で
ある。
Further, by adjusting the opening degree of the orifice, it is possible to easily adjust the damping degree of the vibration of the liquid, and it is also possible to stop the vibration of the liquid for safety in the event of a large earthquake or the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第3図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第1図は建築物の屋上に設置された状態を示す概略
図、第2図は縦断面図、第3図は一部を切り欠いた斜視
図、第4図は別の場所(複数階に亙る場所)に設置した
状態を示す図、第5図は他の実施例の縦断面図である。 1……振動抑制装置、2……タンク、 3……底部側水平部、4……直立部、 7……チューブ、8a……オリフィス、 B……建築物(構造物)。
1 to 3 are views showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic view showing a state where the apparatus is installed on the roof of a building, FIG. 2 is a longitudinal sectional view, and FIG. Is a perspective view with a part cut away, FIG. 4 is a view showing a state where it is installed at another place (a place over a plurality of floors), and FIG. 5 is a longitudinal sectional view of another embodiment. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration suppression device, 2 ... Tank, 3 ... Bottom side horizontal part, 4 ... Upright part, 7 ... Tube, 8a ... Orifice, B ... Building (structure).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】構造物の所定の位置に設置されて、水平部
およびこの水平部に連通してその両端部に直立する直立
部を備えることにより□字状のチューブを形成し得るタ
ンクと、 前記水平部の内部に設けられたオリフィスと、 このタンク内部に、前記両直立部間にわたってU字状に
貯留される液体とを有し、 この液体は、前記チューブ内において前記構造物の固有
の振動周期と同一の周期で振動するようその貯留量が設
定されていることを特徴とする構造物の振動抑制装置。
1. A tank which can be formed at a predetermined position of a structure and has a horizontal portion and upright portions communicating with the horizontal portion and standing upright at both ends thereof, thereby forming a square tube. An orifice provided inside the horizontal portion, and a liquid stored in a U-shape between the upright portions inside the tank, wherein the liquid has a unique structure of the structure in the tube. A vibration suppression device for a structure, wherein the storage amount is set so as to vibrate at the same period as the vibration period.
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