JP2790185B2 - 差動二重梃子機構を有する構造体の免震・制振機構 - Google Patents
差動二重梃子機構を有する構造体の免震・制振機構Info
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- JP2790185B2 JP2790185B2 JP1035781A JP3578189A JP2790185B2 JP 2790185 B2 JP2790185 B2 JP 2790185B2 JP 1035781 A JP1035781 A JP 1035781A JP 3578189 A JP3578189 A JP 3578189A JP 2790185 B2 JP2790185 B2 JP 2790185B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H9/00—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
- E04H9/0215—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F2230/00—Purpose; Design features
- F16F2230/0052—Physically guiding or influencing
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、土木や建築構造体が地震、風或は交通振動
などの外乱に起因して振動する事を抑制するための免振
及び制振機構に関するものである。
などの外乱に起因して振動する事を抑制するための免振
及び制振機構に関するものである。
［従来の技術］ 梃子を利用した構造体の制振機構としては、例えば、
特開昭50−38340号公報が有り、これを改良した本発明
者等による機構もある。
特開昭50−38340号公報が有り、これを改良した本発明
者等による機構もある。
前者の従来例は、一端側に付加質量としての重錘を備
えたアームを床部分または天井部分のいずれか一方に枢
支し、床部分または天井部分のいずれか他方のアームを
枢支しない側に剛性の高い支柱部を設け、アームの中間
点と支柱部の先端とをリンクを介して連結し、かつ、ア
ームの枢支点からリンクの連結点迄の長さとアームの枢
支点から重錘までの長さとの比、すなわち梃子比を大き
くとり、重錘の重量を小さくしながらも、その重錘の変
位により大きな慣性力を生じさせて構造体が振動する事
を抑制するように構成している。
えたアームを床部分または天井部分のいずれか一方に枢
支し、床部分または天井部分のいずれか他方のアームを
枢支しない側に剛性の高い支柱部を設け、アームの中間
点と支柱部の先端とをリンクを介して連結し、かつ、ア
ームの枢支点からリンクの連結点迄の長さとアームの枢
支点から重錘までの長さとの比、すなわち梃子比を大き
くとり、重錘の重量を小さくしながらも、その重錘の変
位により大きな慣性力を生じさせて構造体が振動する事
を抑制するように構成している。
また後者の従来例は、前者の欠点、すなわち梃子比を
大きくとると梃子剛性が低下し、高次の振動モードが発
生する事、また梃子剛性を高めるために梃子の長さを短
くすると、梃子の揺動により付加質量が円弧運動するた
め、制振に要求される水平方向の力のみならず、鉛直方
向にも力を付与し、振動を抑制するに困難となる欠点を
改善するために、床部分または天井部分のいずれか一方
に、揺動可能に揺動アームを設けるとともに、直動案内
機構に沿って水平方向に直線移動可能に付加質量を設
け、前記揺動アームに前記床部分または天井部分のいず
れか他方と一体の部材を連動連結するとともに、その連
結点を挟んで前記揺動アームの揺動枢支点とは反対側に
前記付加質量を揺動リンクを介して連結して構成してい
る。構造体が高層の場合も、前記機構を壁収納型に配列
し直した機構を各層に設けて制振構造を構成している。
大きくとると梃子剛性が低下し、高次の振動モードが発
生する事、また梃子剛性を高めるために梃子の長さを短
くすると、梃子の揺動により付加質量が円弧運動するた
め、制振に要求される水平方向の力のみならず、鉛直方
向にも力を付与し、振動を抑制するに困難となる欠点を
改善するために、床部分または天井部分のいずれか一方
に、揺動可能に揺動アームを設けるとともに、直動案内
機構に沿って水平方向に直線移動可能に付加質量を設
け、前記揺動アームに前記床部分または天井部分のいず
れか他方と一体の部材を連動連結するとともに、その連
結点を挟んで前記揺動アームの揺動枢支点とは反対側に
前記付加質量を揺動リンクを介して連結して構成してい
る。構造体が高層の場合も、前記機構を壁収納型に配列
し直した機構を各層に設けて制振構造を構成している。
さらに本発明者等は、構造体全体系の特定の振動モー
ドが運動方程式の外乱の位置ベクトルと相似となるよう
に質量、付加質量やばね剛性を調整、かつ各層の揺動ア
ームの梃子比の大きさの分布を、前記特定モードの刺激
関数値の関数により特定する事により免震・制振の効果
を高めている。
ドが運動方程式の外乱の位置ベクトルと相似となるよう
に質量、付加質量やばね剛性を調整、かつ各層の揺動ア
ームの梃子比の大きさの分布を、前記特定モードの刺激
関数値の関数により特定する事により免震・制振の効果
を高めている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、設計対象が超高層の場合や通常の構造
体でも付加質量が小さい場合には、前記のように改良さ
れた従来構成でも、梃子比が50とか100などの非常に大
きな値が要求され、これを満足する部材設計が極めて困
難であるという問題点があった。
体でも付加質量が小さい場合には、前記のように改良さ
れた従来構成でも、梃子比が50とか100などの非常に大
きな値が要求され、これを満足する部材設計が極めて困
難であるという問題点があった。
また梁、柱、杭などの構造部材や、さらに展望台や大
スパンを有する橋梁等に梃子機構を設けて大きな減衰性
能を付与するという技術は見当らないという状況であっ
た。
スパンを有する橋梁等に梃子機構を設けて大きな減衰性
能を付与するという技術は見当らないという状況であっ
た。
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされ
たもので、剛性を損なう事なく非常に大きな梃子比を有
する梃子機構を開発する事により構造体に大きな地震入
力低減の効果や減衰性能を付与する事を目的としたもの
である。
たもので、剛性を損なう事なく非常に大きな梃子比を有
する梃子機構を開発する事により構造体に大きな地震入
力低減の効果や減衰性能を付与する事を目的としたもの
である。
［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明では、振動によって水平方向
へ相対移動する構造体の間に配設され、振動を抑制する
ようになっている。
へ相対移動する構造体の間に配設され、振動を抑制する
ようになっている。
ここで、構造体を構成する上構造材が、下構造材に対
して右方へ水平方向へ移動したとすると、第１剛体はス
ライド可能に配置されているので、上構造材の動きに追
従しない。
して右方へ水平方向へ移動したとすると、第１剛体はス
ライド可能に配置されているので、上構造材の動きに追
従しない。
そして、この第１剛体には、第１梃子部材が揺動可能
に取付けられており、この第１梃子部材の両端に回転可
能に連結された第１リンク材が上構造材へ、第２リンク
材が第２剛体へ、回転可能に連結されている。すなわ
ち、第２剛体は、上構造材が右方へ移動すると、第１梃
子部材の梃子比によって左方への移動量が決定される。
に取付けられており、この第１梃子部材の両端に回転可
能に連結された第１リンク材が上構造材へ、第２リンク
材が第２剛体へ、回転可能に連結されている。すなわ
ち、第２剛体は、上構造材が右方へ移動すると、第１梃
子部材の梃子比によって左方への移動量が決定される。
一方、第２剛体へは、第３リンク材が回転可能に連結
されており、この第３リンク材の他端は、第１剛体へ揺
動可能に取付けられた第２梃子部材へ回転可能に連結さ
れている。そして、第２梃子部材の他端には、第４リン
ク材が回転可能に連結され、この第４リンク材の他端
は、下構造材へ回転可能に連結されている。
されており、この第３リンク材の他端は、第１剛体へ揺
動可能に取付けられた第２梃子部材へ回転可能に連結さ
れている。そして、第２梃子部材の他端には、第４リン
ク材が回転可能に連結され、この第４リンク材の他端
は、下構造材へ回転可能に連結されている。
従って、第１梃子部材によって左方へ移動させられた
第２剛体は、第２梃子部材の梃子比に応じて、下構造材
を右方へ相対移動させる。
第２剛体は、第２梃子部材の梃子比に応じて、下構造材
を右方へ相対移動させる。
このように、本発明では、上下二重に配置された梃子
部材の梃子比の組み合わせを変えることによって、全体
として大きな梃子比を形成することができる。このた
め、単一の梃子部材のように、梃子比を大きくするため
に、腕の長さを大きくする必要がないので、高次の振動
モードが発生する心配がない。
部材の梃子比の組み合わせを変えることによって、全体
として大きな梃子比を形成することができる。このた
め、単一の梃子部材のように、梃子比を大きくするため
に、腕の長さを大きくする必要がないので、高次の振動
モードが発生する心配がない。
また、付加質量（錘）としての剛体が構造体の上にス
ライド可能に配置され、リンク材に支持されている訳で
ないので、リンク材の剛性を大きく取る必要がない。
ライド可能に配置され、リンク材に支持されている訳で
ないので、リンク材の剛性を大きく取る必要がない。
請求項２に記載の発明では、上構造材と下構造材との
間に１つの剛体がスライド可能に配置されている。剛体
には、水平方向に沿ってガイド溝が形成されている。ガ
イド溝には、第１梃子部材と第２梃子部材の端部同士を
揺動可能に連結する軸体が挿入され、ガイド溝に沿って
移動可能とされている。
間に１つの剛体がスライド可能に配置されている。剛体
には、水平方向に沿ってガイド溝が形成されている。ガ
イド溝には、第１梃子部材と第２梃子部材の端部同士を
揺動可能に連結する軸体が挿入され、ガイド溝に沿って
移動可能とされている。
そして、制振構造として、上下二重に梃子部材を備
え、梃子比の組み合わせを変えることによって、任意の
梃子比を形成することができる点等は、請求項１の発明
と同様であるが、請求項２では、１つの剛体で制振機構
を構成することにより、設置スペースを小さくすること
ができる。
え、梃子比の組み合わせを変えることによって、任意の
梃子比を形成することができる点等は、請求項１の発明
と同様であるが、請求項２では、１つの剛体で制振機構
を構成することにより、設置スペースを小さくすること
ができる。
また、場所を取ることなく、剛体の両側に梃子機構を
構成することができるので、構造体に偏心力を与えない
ように対称に配置することもできる。
構成することができるので、構造体に偏心力を与えない
ように対称に配置することもできる。
請求項３に記載の発明では、第１リンク材と第２リン
ク材が平行リンクとなっており、また、第３リンク材と
第４リンク材が平行リンクとなっている。このため、梃
子の揺動運動にともなう円弧運動の影響がなくなり、振
動制御が容易となる。
ク材が平行リンクとなっており、また、第３リンク材と
第４リンク材が平行リンクとなっている。このため、梃
子の揺動運動にともなう円弧運動の影響がなくなり、振
動制御が容易となる。
次に、図面を参照して説明する。
第１図は、本発明の差動二重梃子の基本概念機構を機
械式梃子を利用して例示したものである。
械式梃子を利用して例示したものである。
まず、或る方向に平行移動が可能な剛体１および２の
間に、板状もしくは壁状の剛体３及び剛体５もしくは剛
体５を凝縮化した結節点５′（第３図参照）のそれぞれ
を、剛体１及び２の相対移動の方向に平行移動可能にコ
ロ４や直線ガイド４′（第３図参照）などの直動案内機
構やパントグラフ機構６などの平行維持装置を介在させ
て挟設するとともに、単数もしくは複数の、機械式もし
くは液体式の第一の梃子７で、前記剛体１もしくはその
移動する方向に関して該剛体１に一体の部分９と前記剛
体５もしくは結節点５′とを、前記剛体３の任意点を枢
支点として揺動可能に連結し、さらに単数もしくは複数
の、機械式もしくは流体式の、該第一の梃子７の梃子比
とは若干事なる梃子比を有する第二の梃子８で、前記剛
体５もしくは結節点５′と前記剛体２もしくはその移動
する方向に関して該剛体２に一体の部分10とを前記剛体
３の他の任意点を枢支点として揺動可能に連結してい
る。
間に、板状もしくは壁状の剛体３及び剛体５もしくは剛
体５を凝縮化した結節点５′（第３図参照）のそれぞれ
を、剛体１及び２の相対移動の方向に平行移動可能にコ
ロ４や直線ガイド４′（第３図参照）などの直動案内機
構やパントグラフ機構６などの平行維持装置を介在させ
て挟設するとともに、単数もしくは複数の、機械式もし
くは液体式の第一の梃子７で、前記剛体１もしくはその
移動する方向に関して該剛体１に一体の部分９と前記剛
体５もしくは結節点５′とを、前記剛体３の任意点を枢
支点として揺動可能に連結し、さらに単数もしくは複数
の、機械式もしくは流体式の、該第一の梃子７の梃子比
とは若干事なる梃子比を有する第二の梃子８で、前記剛
体５もしくは結節点５′と前記剛体２もしくはその移動
する方向に関して該剛体２に一体の部分10とを前記剛体
３の他の任意点を枢支点として揺動可能に連結してい
る。
ただし、それぞれの梃子7,8の揺動にともなう円弧運
動の影響を消すために第一の梃子７を、剛体３の一点f1
を枢支点として回転可能に設けるとともに、該第一の梃
子７の一端f2を前記剛体１もしくはその移動する方向に
関して剛体１と一体の部分９の一点f3を第一の揺動リン
ク11を介して連結し、該第一の梃子７の他端f4と該剛体
５の一点f5を第一の揺動リンク11と平行になるように設
けてある第二の揺動リンク12を介して連結するものとす
る。ここで、第一の梃子７の点f1〜f2の長さr1と点f1〜
f4の長さr2の比は、第一の揺動リンク11の長さ（f3〜
f2）と第二の揺動リンク12の長さ（f4〜f5）の比に等し
く設定してある。
動の影響を消すために第一の梃子７を、剛体３の一点f1
を枢支点として回転可能に設けるとともに、該第一の梃
子７の一端f2を前記剛体１もしくはその移動する方向に
関して剛体１と一体の部分９の一点f3を第一の揺動リン
ク11を介して連結し、該第一の梃子７の他端f4と該剛体
５の一点f5を第一の揺動リンク11と平行になるように設
けてある第二の揺動リンク12を介して連結するものとす
る。ここで、第一の梃子７の点f1〜f2の長さr1と点f1〜
f4の長さr2の比は、第一の揺動リンク11の長さ（f3〜
f2）と第二の揺動リンク12の長さ（f4〜f5）の比に等し
く設定してある。
同様にして第二の梃子８を、該剛体３の他の一点f6を
枢支点として回転可能に設けるとともに、該剛体５の一
点f8と該第二の梃子８の一端f7とを第三の揺動リンク13
を介して連結し、さらに該第二の梃子８の他端f9と前記
剛体２もしくはその移動する方向に関して剛体２と一体
の部分10の一点f10を第三の揺動リンク13と平行になる
ように設けてある第四の揺動リンク14を介して連結する
ものとする。第二の梃子８の点f6〜f7の長さr3と点f6〜
f9の長さr4の比も第三の揺動リンク13の長さ（f7〜f6）
と第四の揺動リンク14の長さ（f9〜f10）の比に等しく
設定してある。
枢支点として回転可能に設けるとともに、該剛体５の一
点f8と該第二の梃子８の一端f7とを第三の揺動リンク13
を介して連結し、さらに該第二の梃子８の他端f9と前記
剛体２もしくはその移動する方向に関して剛体２と一体
の部分10の一点f10を第三の揺動リンク13と平行になる
ように設けてある第四の揺動リンク14を介して連結する
ものとする。第二の梃子８の点f6〜f7の長さr3と点f6〜
f9の長さr4の比も第三の揺動リンク13の長さ（f7〜f6）
と第四の揺動リンク14の長さ（f9〜f10）の比に等しく
設定してある。
第２図は第１図の基本機構の剛体５の二つの連結点f5
とf8を同一点にまとめた機構を示したものである。この
場合も梃子の揺動にともなう円弧運動の影響を消すため
に第一の揺動リンク11と第二の揺動リンク12は互いに平
行になっていると共に、第三の揺動リンク13は第四の揺
動リンク14に平行に設置されている。
とf8を同一点にまとめた機構を示したものである。この
場合も梃子の揺動にともなう円弧運動の影響を消すため
に第一の揺動リンク11と第二の揺動リンク12は互いに平
行になっていると共に、第三の揺動リンク13は第四の揺
動リンク14に平行に設置されている。
第３図は剛体５を一つの結節点５′に凝縮した時の基
本概念機構を例示したものである。
本概念機構を例示したものである。
まず第一の梃子７の一端と第二の梃子８の一端を揺動
可能に結節点５′として連結するとともに、剛体３上に
剛体１及び２の相対移動の方向に平行になるように固着
してある直線ガイド４′上に移動可能に設定する。
可能に結節点５′として連結するとともに、剛体３上に
剛体１及び２の相対移動の方向に平行になるように固着
してある直線ガイド４′上に移動可能に設定する。
次に、該第一の梃子７の他端f2を剛体１もしくはその
移動する方向に関して剛体１と一体の部分９の一点f3と
第一の揺動リンク11を介して連結し、該第一の梃子７の
長手方向の一点f11を第一の揺動リンク11と平行となる
ように設けてある第二の揺動リンク12の一端と連結し、
その他端f1を剛体３に枢支する。さらに該第二の梃子８
の長手方向の一点f12と第三の揺動リンク13の一端とを
連結すると共に、その他端f6を剛体３の他の点に枢支す
る。また、該第二の梃子８の他端f9は第三の揺動リンク
13と平行となるように設けてある第四の揺動リンク14を
介して剛体２もしくはその移動する方向に関して剛体２
と一体の部分10の一点f10に連結している。
移動する方向に関して剛体１と一体の部分９の一点f3と
第一の揺動リンク11を介して連結し、該第一の梃子７の
長手方向の一点f11を第一の揺動リンク11と平行となる
ように設けてある第二の揺動リンク12の一端と連結し、
その他端f1を剛体３に枢支する。さらに該第二の梃子８
の長手方向の一点f12と第三の揺動リンク13の一端とを
連結すると共に、その他端f6を剛体３の他の点に枢支す
る。また、該第二の梃子８の他端f9は第三の揺動リンク
13と平行となるように設けてある第四の揺動リンク14を
介して剛体２もしくはその移動する方向に関して剛体２
と一体の部分10の一点f10に連結している。
ただし、第一の梃子７に関しては点f11〜f2の長さをr
1、点５′〜f11の長さをr2とすると、長さr2と（r1＋
r2）の比は第二の揺動リンク12（f11〜f1）の長さと第
一の揺動リンク11（f2〜f3）の長さの比に等しく設定す
ると共に、第二の梃子８に関しては点５′〜f12の長さ
をr3、点f12〜f9の長さをr4とすると、長さr3と（r3＋r
4）の比は第三の揺動リンク13（f12〜f6）の長さと第四
の揺動リンク14（f9〜f10）の長さの比になるように設
定してある。
1、点５′〜f11の長さをr2とすると、長さr2と（r1＋
r2）の比は第二の揺動リンク12（f11〜f1）の長さと第
一の揺動リンク11（f2〜f3）の長さの比に等しく設定す
ると共に、第二の梃子８に関しては点５′〜f12の長さ
をr3、点f12〜f9の長さをr4とすると、長さr3と（r3＋r
4）の比は第三の揺動リンク13（f12〜f6）の長さと第四
の揺動リンク14（f9〜f10）の長さの比になるように設
定してある。
第４図は本発明の第２の免震・制振機構の基本概念を
第３図の機械式梃子を利用して例示したものである。
第３図の機械式梃子を利用して例示したものである。
その基本概念は水平方向と垂直方向の力やモーメント
に対して抵抗力を有する一体構造体である主構造体Ａの
任意の層の天井床部分101および床部分102を第１図に示
した剛体１及び２に対応させ、さらに質量効果を生じせ
しめるために、単なる重錘もしくは垂直方向の力は伝達
できるものの水平方向に対して抵抗力が小さい従構造体
Ｂの質量を、前記剛体３及び剛体５に対応させ、付加質
量103及び付加質量105として活用する事を目的とした差
動二重梃子機構を、主構造体Ａの金属もしくは最上層を
除く各層に設置するとともに、任意の単数もしくは複数
の層の前記差動二重梃子機構に含まれる付加質量103も
しくは付加質量105と、前記主構造体Ａの当該する層の
天井床部分101もしくは床部分102、或は振動を抑制する
方向に関して前記部分と一体の部分109もしくは110との
間に、前記天井床部分101と床部分102との相対移動を打
ち消すように摩擦ダンパーや粘性ダンパー21を連結する
とともに、任意の層の前記部分の間の任意の位置に、前
記付加質量を設計者の意図する値で駆動変位する制御ア
クチュエータ22を連動連結する事である。
に対して抵抗力を有する一体構造体である主構造体Ａの
任意の層の天井床部分101および床部分102を第１図に示
した剛体１及び２に対応させ、さらに質量効果を生じせ
しめるために、単なる重錘もしくは垂直方向の力は伝達
できるものの水平方向に対して抵抗力が小さい従構造体
Ｂの質量を、前記剛体３及び剛体５に対応させ、付加質
量103及び付加質量105として活用する事を目的とした差
動二重梃子機構を、主構造体Ａの金属もしくは最上層を
除く各層に設置するとともに、任意の単数もしくは複数
の層の前記差動二重梃子機構に含まれる付加質量103も
しくは付加質量105と、前記主構造体Ａの当該する層の
天井床部分101もしくは床部分102、或は振動を抑制する
方向に関して前記部分と一体の部分109もしくは110との
間に、前記天井床部分101と床部分102との相対移動を打
ち消すように摩擦ダンパーや粘性ダンパー21を連結する
とともに、任意の層の前記部分の間の任意の位置に、前
記付加質量を設計者の意図する値で駆動変位する制御ア
クチュエータ22を連動連結する事である。
すなわち具体的には第４図のように柱20によって支え
られた主構造体Ａの任意の層の天井床部分101と床部分1
02の間に単なる重錘として付加質量103をコロ４の直動
案内機構を介して挟設し、かつそれぞれを揺動可能に第
３図に示す差動梃子機構により連結している。さらに各
層もしくは任意の層の床部分102と付加質量103との間に
は、粘性ダンパー21として制御アクチュエータ22を設
け、振動抑制効果を高める免震・制振機構を構成する。
られた主構造体Ａの任意の層の天井床部分101と床部分1
02の間に単なる重錘として付加質量103をコロ４の直動
案内機構を介して挟設し、かつそれぞれを揺動可能に第
３図に示す差動梃子機構により連結している。さらに各
層もしくは任意の層の床部分102と付加質量103との間に
は、粘性ダンパー21として制御アクチュエータ22を設
け、振動抑制効果を高める免震・制振機構を構成する。
第５図は、本発明の第３の免震・制震機構の基本概念
を機械式梃子を利用して例示したものである。
を機械式梃子を利用して例示したものである。
まず上記第４図に示す構造体の各層の層変位の変位比
率を一意的に関係づけるために、前記構造体の上下のそ
れぞれの層の付加質量103と付加質量103′の間の床部分
102を、上記第３図に示す差動二重梃子機構で連結する
とともに、これを全層に亙って構成している。
率を一意的に関係づけるために、前記構造体の上下のそ
れぞれの層の付加質量103と付加質量103′の間の床部分
102を、上記第３図に示す差動二重梃子機構で連結する
とともに、これを全層に亙って構成している。
すなわち付加質量103と付加質量103′の間にある床部
分102と一体の部分102′に直線ガイド４″を固着し、第
三の梃子15と第四の梃子16の結節点５″を前記ガイド
４″上に移動可能に設定するとともに、該第三と第四の
梃子15および16をそれぞれの揺動リンクを介して該床部
分と一体の部分102′と前記付加質量103及び103′に揺
動可能に連結する事により、天井床部分101、付加質量1
03、床部分102、付加質量103′等の層変位の従属関係が
それぞれの梃子比の大きさにより決まる事になる。した
がって、こうした連結を全層に亙って構成すれば、全層
の層変位比率は（各梃子剛性が無限大という条件のもと
に）一意的に決まる事になる。また梃子剛性が不足の場
合には任意層に設置してある制御アクチュエータで制御
する事により補正すればよい。
分102と一体の部分102′に直線ガイド４″を固着し、第
三の梃子15と第四の梃子16の結節点５″を前記ガイド
４″上に移動可能に設定するとともに、該第三と第四の
梃子15および16をそれぞれの揺動リンクを介して該床部
分と一体の部分102′と前記付加質量103及び103′に揺
動可能に連結する事により、天井床部分101、付加質量1
03、床部分102、付加質量103′等の層変位の従属関係が
それぞれの梃子比の大きさにより決まる事になる。した
がって、こうした連結を全層に亙って構成すれば、全層
の層変位比率は（各梃子剛性が無限大という条件のもと
に）一意的に決まる事になる。また梃子剛性が不足の場
合には任意層に設置してある制御アクチュエータで制御
する事により補正すればよい。
第６図は本発明の第４の基本概念機構を例示したもの
である。
である。
まず建築構造体や土木構造体などの任意の構造部材も
しくはその合成構造体Ｃに本願第１の発明の差動二重梃
子機構Ｄを該機構に含まれる剛体３及び５が振動を抑制
する方向の変位に直交する方向の該構造部材もしくは構
造体Ｃの両側端の歪の差に対応して作動するように設け
るとともに、弦材40の一端を該差動二重梃子機構Ｄの剛
体３もしくは剛体５と回転可能に連結し、弦材40′の一
端を該構造部材もしくは構造体Ｃの他の任意点に同様に
設けてある差動二重梃子機構Ｄ′の剛体３′もしくは剛
体５′に回転可能に連結し、さらに該差動二重梃子機構
Ｄと差動二重梃子機構Ｄ′を結ぶ線分50に対して直線を
含む任意の三角形を構成するG1点で、該弦材40及び弦材
40′の前記部分と連結されていない他端のそれぞれを回
転可能に連結するとともに、G1点と前記線分50の一点G2
を結ぶ線分51の線上の該構造体Ｃの一点G3と、ばね23や
粘性ダンパー21や制御アクチュエータ22などのそれぞれ
の一端を連結するとともに、それらの他端をG1点と連結
している。
しくはその合成構造体Ｃに本願第１の発明の差動二重梃
子機構Ｄを該機構に含まれる剛体３及び５が振動を抑制
する方向の変位に直交する方向の該構造部材もしくは構
造体Ｃの両側端の歪の差に対応して作動するように設け
るとともに、弦材40の一端を該差動二重梃子機構Ｄの剛
体３もしくは剛体５と回転可能に連結し、弦材40′の一
端を該構造部材もしくは構造体Ｃの他の任意点に同様に
設けてある差動二重梃子機構Ｄ′の剛体３′もしくは剛
体５′に回転可能に連結し、さらに該差動二重梃子機構
Ｄと差動二重梃子機構Ｄ′を結ぶ線分50に対して直線を
含む任意の三角形を構成するG1点で、該弦材40及び弦材
40′の前記部分と連結されていない他端のそれぞれを回
転可能に連結するとともに、G1点と前記線分50の一点G2
を結ぶ線分51の線上の該構造体Ｃの一点G3と、ばね23や
粘性ダンパー21や制御アクチュエータ22などのそれぞれ
の一端を連結するとともに、それらの他端をG1点と連結
している。
これは一種のトッグル機構であり、弦材40及び40′に
張弦材としてロープを利用してもよい。また点G1、G2、
G3が線分50上の同一点とする設計の場合は、ばね23や粘
性ダンパー21や制御アクチュエータ22は該構造体Ｃの前
記同一点に固着されるとともに、それぞれの端部は弦材
40、40′の端部と連結される事は言うまでもない（第16
図参照）。
張弦材としてロープを利用してもよい。また点G1、G2、
G3が線分50上の同一点とする設計の場合は、ばね23や粘
性ダンパー21や制御アクチュエータ22は該構造体Ｃの前
記同一点に固着されるとともに、それぞれの端部は弦材
40、40′の端部と連結される事は言うまでもない（第16
図参照）。
［作用］ 第１図から第３図において、剛体３を固定し剛体１を
右方向にX1だけ強制変形させると剛体５もしくは結節点
５′の剛体３から左方向への変位X5は第一の梃子７の梃
子比がr2/r1であるから、X5＝X1（r2/r1）だけ左方向に
移動する。一方、剛体３は固定されているので、剛体２
の剛体３から右方向への強制移動量をX3と表わせば、第
二の梃子８の梃子比r4/r3により、X3＝X5（r4/r3）、す
なわち剛体２はX3＝X1（r2/r1）（r4/r3）だけ剛体３か
ら右方向に強制移動させられる。これより剛体２を原点
として計算すると、剛体１の右方向への相対移動（X1−
X3）に対する剛体３及び剛体５もしくは結節点５′の左
方向への移動量はX3および（X3＋X5）であるから、剛体
１の右方向への相対移動に対する剛体３の左方向への移
動の見かけの梃子比はX3/X1−X3）＝（r2・r4）／（r1
・r3−r2・r4）であり、剛体１の右方向への相対移動に
対する剛体５の左方向への移動の見かけの梃子比は、
（X3＋X5）／（X1−X3）＝（r3・r4＋r2・r3）／（r1・
r3−r2・r4）となり、第一及び第二の梃子の梃子比を決
めれば任意の値の梃子比を得る事ができる。特に分母を
小さくするように設定すれば非常に大きな梃子比を構成
することができる。
右方向にX1だけ強制変形させると剛体５もしくは結節点
５′の剛体３から左方向への変位X5は第一の梃子７の梃
子比がr2/r1であるから、X5＝X1（r2/r1）だけ左方向に
移動する。一方、剛体３は固定されているので、剛体２
の剛体３から右方向への強制移動量をX3と表わせば、第
二の梃子８の梃子比r4/r3により、X3＝X5（r4/r3）、す
なわち剛体２はX3＝X1（r2/r1）（r4/r3）だけ剛体３か
ら右方向に強制移動させられる。これより剛体２を原点
として計算すると、剛体１の右方向への相対移動（X1−
X3）に対する剛体３及び剛体５もしくは結節点５′の左
方向への移動量はX3および（X3＋X5）であるから、剛体
１の右方向への相対移動に対する剛体３の左方向への移
動の見かけの梃子比はX3/X1−X3）＝（r2・r4）／（r1
・r3−r2・r4）であり、剛体１の右方向への相対移動に
対する剛体５の左方向への移動の見かけの梃子比は、
（X3＋X5）／（X1−X3）＝（r3・r4＋r2・r3）／（r1・
r3−r2・r4）となり、第一及び第二の梃子の梃子比を決
めれば任意の値の梃子比を得る事ができる。特に分母を
小さくするように設定すれば非常に大きな梃子比を構成
することができる。
したがって、主構造体Ａの各層間に、単なる重錘もし
くは垂直方向の力は伝達できるものの水平方向に対して
抵抗力が小さい従構造体Ｂの質量を、剛体３及び剛体５
に対応させて付加質量として活用すれば、付加質量の重
量を小さくしながらも、また主構造体Ａの上下層の相対
変形量が小さくとも、付加質量の相対的に大きな変位に
より、相対的に大きな慣性力が生じ、その質量効果によ
り構造体の振動を抑制する事ができる。
くは垂直方向の力は伝達できるものの水平方向に対して
抵抗力が小さい従構造体Ｂの質量を、剛体３及び剛体５
に対応させて付加質量として活用すれば、付加質量の重
量を小さくしながらも、また主構造体Ａの上下層の相対
変形量が小さくとも、付加質量の相対的に大きな変位に
より、相対的に大きな慣性力が生じ、その質量効果によ
り構造体の振動を抑制する事ができる。
さらに全層の層変位比率を一意的にするために、上下
の層の付加質量と、その間に存在する床部分とを、他の
差動二重梃子機構で連結、これを全層に亙って構成すれ
ば、設計者の意図する構造体の振動モードを近似的に特
定する事ができ、結果として振動抑制の効果を高める事
が可能となる。
の層の付加質量と、その間に存在する床部分とを、他の
差動二重梃子機構で連結、これを全層に亙って構成すれ
ば、設計者の意図する構造体の振動モードを近似的に特
定する事ができ、結果として振動抑制の効果を高める事
が可能となる。
また振動に伴って、剛体３（付加質量103）もしくは
剛体５（付加質量105）と、剛体１（天井床部分101）も
しくは剛体２（床部分102）との間、或は剛体３（付加
質量103）と剛体５（付加質量105）との間の摩擦抵抗
や、前記部分間もしくは二つの差動梃子機構の間にトッ
グル機構等を介して設置してある粘性ダンパーによる粘
性抵抗によって、剛体１（天井床部分101）及び剛体２
（床部分102）の相対変形量もしくは歪量が小さくと
も、剛体３および５（付加質量103及び105）の相対的に
大きな運動により、大きな減衰力が付与され、構造体全
体の振動を抑制する事ができる。
剛体５（付加質量105）と、剛体１（天井床部分101）も
しくは剛体２（床部分102）との間、或は剛体３（付加
質量103）と剛体５（付加質量105）との間の摩擦抵抗
や、前記部分間もしくは二つの差動梃子機構の間にトッ
グル機構等を介して設置してある粘性ダンパーによる粘
性抵抗によって、剛体１（天井床部分101）及び剛体２
（床部分102）の相対変形量もしくは歪量が小さくと
も、剛体３および５（付加質量103及び105）の相対的に
大きな運動により、大きな減衰力が付与され、構造体全
体の振動を抑制する事ができる。
加えて制御アクチュエータを設置した場合には、剛体
３（付加質量103）及び剛体５（付加質量105）を設計者
の意図する値で駆動する事により梃子剛性不足から生ず
る梃子の高次モードの誘発を防止する事ができるととも
に、剛体３及び５（付加質量103及び105）そのものの移
動に伴う摩擦抵抗に、その抵抗及び地震や風などの入力
低減を調整する制御力を加える事により信頼性の高い振
動抑制機構にする事ができる。
３（付加質量103）及び剛体５（付加質量105）を設計者
の意図する値で駆動する事により梃子剛性不足から生ず
る梃子の高次モードの誘発を防止する事ができるととも
に、剛体３及び５（付加質量103及び105）そのものの移
動に伴う摩擦抵抗に、その抵抗及び地震や風などの入力
低減を調整する制御力を加える事により信頼性の高い振
動抑制機構にする事ができる。
［実施例］ 次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１実施例 第７図は摩擦車を用いて差動二重梃子機構を構成した
免震構造を示したものである。同一の軸を共有する半径
r1′と半径r2′の摩擦車が付加質量103の上端に軸支さ
れ、同様に同一の軸を共有する半径r3′と半径r4′の摩
擦車が該付加質量103の下端に軸支されている。ただ
し、半径r1′の摩擦車は柱20に支えられている天井床部
分101に接触しており、半径r4′の摩擦車は床部分102に
接触している。さらに付加質量105は半径r2′と半径
r3′の摩擦車の間に挟設されている。
免震構造を示したものである。同一の軸を共有する半径
r1′と半径r2′の摩擦車が付加質量103の上端に軸支さ
れ、同様に同一の軸を共有する半径r3′と半径r4′の摩
擦車が該付加質量103の下端に軸支されている。ただ
し、半径r1′の摩擦車は柱20に支えられている天井床部
分101に接触しており、半径r4′の摩擦車は床部分102に
接触している。さらに付加質量105は半径r2′と半径
r3′の摩擦車の間に挟設されている。
この場合、付加質量103を左方向へX3だけ強制変位さ
せると、下側の摩擦車の回転角をθで表わせば、X3＝
r4′・θの関係からθ＝X3/r4′だけ回転するので付加
質量105は、X5＝r3′・θ＝（r3′/r4′）X3だけ、さら
に左方向に移動する。
せると、下側の摩擦車の回転角をθで表わせば、X3＝
r4′・θの関係からθ＝X3/r4′だけ回転するので付加
質量105は、X5＝r3′・θ＝（r3′/r4′）X3だけ、さら
に左方向に移動する。
一方、上側の摩擦車は下側とは逆方向の回転θ′が生
ずるが、r2′・θ′＝X5の関係から天井床部分101は付
加質量103より右方向へ、X1＝θ′・r1′＝（r1′/
r2′）X5＝（r1′・r3′/r2′・r4）X3の移動が生ず
る。したがって、その梃子比はX3/（X1−X3）＝（r2′
・r4′）／（r1′・r3′−r2′・r4′）及び（X3＋X5）
／（X1−X3）＝（r2′・r4′＋r2′・r3′）／（r1′・
r3′−r2′・r4′）となる。
ずるが、r2′・θ′＝X5の関係から天井床部分101は付
加質量103より右方向へ、X1＝θ′・r1′＝（r1′/
r2′）X5＝（r1′・r3′/r2′・r4）X3の移動が生ず
る。したがって、その梃子比はX3/（X1−X3）＝（r2′
・r4′）／（r1′・r3′−r2′・r4′）及び（X3＋X5）
／（X1−X3）＝（r2′・r4′＋r2′・r3′）／（r1′・
r3′−r2′・r4′）となる。
なお摩擦車をラックとピニオンの機構に代替する事を
妨げるものではない。
妨げるものではない。
第２実施例 第８図は流体式の梃子を用いて差動二重梃子機構を構
成した免震構造を示したものである。付加質量103に断
面積r2″を有するシリンダー７′−ａとシリンダー７′
−ｂで構成される第一の複動シリンダー７′を固着し、
かつそのロッド７′−ｃ、７′−ｄを天井床部分101も
しくはその移動する方向に関して天井床部分101に一体
の部分109を連結する。さらに該付加質量103上に断面積
r1″を有するシリンダー７″−ａとシリンダー７″−ｂ
で構成される第二の複動シリンダー７″を固着、そのロ
ッド７″−ｃ、７″−ｄを付加質量105に連結するとと
もに、シリンダー７′−ａとシリンダー７″−ａ、シリ
ンダー７′−ｂとシリンダー７″−ｂとをそれぞれ配管
７′−７″−ａ、７′−７″−ｂで連結する事により梃
子を構成する。
成した免震構造を示したものである。付加質量103に断
面積r2″を有するシリンダー７′−ａとシリンダー７′
−ｂで構成される第一の複動シリンダー７′を固着し、
かつそのロッド７′−ｃ、７′−ｄを天井床部分101も
しくはその移動する方向に関して天井床部分101に一体
の部分109を連結する。さらに該付加質量103上に断面積
r1″を有するシリンダー７″−ａとシリンダー７″−ｂ
で構成される第二の複動シリンダー７″を固着、そのロ
ッド７″−ｃ、７″−ｄを付加質量105に連結するとと
もに、シリンダー７′−ａとシリンダー７″−ａ、シリ
ンダー７′−ｂとシリンダー７″−ｂとをそれぞれ配管
７′−７″−ａ、７′−７″−ｂで連結する事により梃
子を構成する。
同様にして付加質量103に断面積r4″を有するシリン
ダー８″−ａとシリンダー８″−ｂで構成される第三の
複動シリンダー８″を固着し、かつそのロッド８″−
ｃ、８″−ｄを該付加質量105に連結、さらに該付加質
量103上に断面積r3″を有するシリンダー８′−ａとシ
リンダー８′−ｂで構成される第四の複動シリンダー
８′を固着、そのロッド８′−ｃ、８′−ｄを床部分10
2もしくはその移動する方向に関して床部分102に一体の
部分110と連結するとともに、シリンダー８″−ａとシ
リンダー８′−ａ及びシリンダー８″−ｂとシリンダー
８′−ｂとをそれぞれ配管８′−８″−ａ、８′−８″
−ｂで連結する事により梃子を構成する。
ダー８″−ａとシリンダー８″−ｂで構成される第三の
複動シリンダー８″を固着し、かつそのロッド８″−
ｃ、８″−ｄを該付加質量105に連結、さらに該付加質
量103上に断面積r3″を有するシリンダー８′−ａとシ
リンダー８′−ｂで構成される第四の複動シリンダー
８′を固着、そのロッド８′−ｃ、８′−ｄを床部分10
2もしくはその移動する方向に関して床部分102に一体の
部分110と連結するとともに、シリンダー８″−ａとシ
リンダー８′−ａ及びシリンダー８″−ｂとシリンダー
８′−ｂとをそれぞれ配管８′−８″−ａ、８′−８″
−ｂで連結する事により梃子を構成する。
付加質量103の左方向への変位をX3、付加質量105の付
加質量103からの左方向への変位をX5、天井床部分101の
付加質量103からの右方向への変位をX1とすれば、X3・r
3″＝X5・r4″,X5・r1″＝X1・r2″の関係が成立する。
したがって、その梃子比はX3/（X1−X3）＝（r2″・
r4″）／（r1″・r3−r2″・r4″）及び（X3＋X5）／
（X1−X3）＝（r2″・r4″＋r2″・r3″）／（r1″・
r3″−r2″・r4″）となる。
加質量103からの左方向への変位をX5、天井床部分101の
付加質量103からの右方向への変位をX1とすれば、X3・r
3″＝X5・r4″,X5・r1″＝X1・r2″の関係が成立する。
したがって、その梃子比はX3/（X1−X3）＝（r2″・
r4″）／（r1″・r3−r2″・r4″）及び（X3＋X5）／
（X1−X3）＝（r2″・r4″＋r2″・r3″）／（r1″・
r3″−r2″・r4″）となる。
なお、上記の複ロッド式複動シリンダーを単ロッド式
単動シリンダーに代替する事を妨げるものではない。
単動シリンダーに代替する事を妨げるものではない。
第３実施例 第９図は第８図の流体式の差動二重梃子機構を、より
簡単にした場合の免震機構を示したものである。すなわ
ち、付加質量103に断面積r4″を有するシリンダー８″
−ａとシリンダー８″−ｂで構成される第三の複動シリ
ンダー８″が固着され、かつそのロッド８″−ｃ、８″
−は該天井床部分101もしくはその移動する方向に関し
て天井床部分101に一体の部分109と連結されている。
簡単にした場合の免震機構を示したものである。すなわ
ち、付加質量103に断面積r4″を有するシリンダー８″
−ａとシリンダー８″−ｂで構成される第三の複動シリ
ンダー８″が固着され、かつそのロッド８″−ｃ、８″
−は該天井床部分101もしくはその移動する方向に関し
て天井床部分101に一体の部分109と連結されている。
さらに前記付加質量103上に断面積r1″を有するシリ
ンダー７″−ａとシリンダー７″−ｂで構成される第二
の複動シリンダー７″を固着、そのロッド７″−ｃ、
７″−ｄを床部分102もしくはその移動する方向に関し
て床部分102に一体の部分110と連結するとともに、シリ
ンダー８″−ａとシリンダー７″−ｂ及びシリンダー
８″−ｂとシリンダー７″−ａとをそれぞれ配管８″−
ａ−７″−ｂ、８″−ｂ−７″−ａで連結する事により
梃子を構成する。
ンダー７″−ａとシリンダー７″−ｂで構成される第二
の複動シリンダー７″を固着、そのロッド７″−ｃ、
７″−ｄを床部分102もしくはその移動する方向に関し
て床部分102に一体の部分110と連結するとともに、シリ
ンダー８″−ａとシリンダー７″−ｂ及びシリンダー
８″−ｂとシリンダー７″−ａとをそれぞれ配管８″−
ａ−７″−ｂ、８″−ｂ−７″−ａで連結する事により
梃子を構成する。
今、付加質量103の左方向への変位をX3、天井床部分1
01の付加質量103からの右方向への変位をX1とすれば、r
4″・X1＝r1″・X3の関係が生ずる。したがって、X3/
（X1−X3）＝r4″／（r1″−r4″）であり、第２実施例
においてr2″＝r3″とした場合に一致する。
01の付加質量103からの右方向への変位をX1とすれば、r
4″・X1＝r1″・X3の関係が生ずる。したがって、X3/
（X1−X3）＝r4″／（r1″−r4″）であり、第２実施例
においてr2″＝r3″とした場合に一致する。
第４実施例 第10a図および第10b図は高層構造体に奇数階の層を主
構造体Ａの天井床部分101及び床部分102に対応させ、偶
数階の層を従構造体Ｂとして構成し付加質量103として
利用した場合の、奇数階（主構造体Ａ）の床状図並びに
偶数階（従構造体Ｂ）の床状図を示したものであり、第
11図は制振機構部分の断面図である。
構造体Ａの天井床部分101及び床部分102に対応させ、偶
数階の層を従構造体Ｂとして構成し付加質量103として
利用した場合の、奇数階（主構造体Ａ）の床状図並びに
偶数階（従構造体Ｂ）の床状図を示したものであり、第
11図は制振機構部分の断面図である。
主構造体Ａの床として奇数階床が柱20によって支えら
れ、従構造体Ｂの床である偶数階床は付加質量103とし
て活用され鋼棒６′により奇数階床101より吊されてい
るが、これは重力の作用により主構造体の床に対して平
行維持装置としての役目を果している。
れ、従構造体Ｂの床である偶数階床は付加質量103とし
て活用され鋼棒６′により奇数階床101より吊されてい
るが、これは重力の作用により主構造体の床に対して平
行維持装置としての役目を果している。
第５実施例 第12図は、第４実施例の制振機構の各層の付加質量と
その間にある床部分の３つの構造材を流体式の差動二重
梃子を介して連結し、各層の層変位を一意的に関連づけ
た機構である。この場合シリンダーに油圧ポンプを連結
すれば、制御アクチュエータとしても活用できる事にな
る。
その間にある床部分の３つの構造材を流体式の差動二重
梃子を介して連結し、各層の層変位を一意的に関連づけ
た機構である。この場合シリンダーに油圧ポンプを連結
すれば、制御アクチュエータとしても活用できる事にな
る。
第６実施例 第13図は高層構造体のコア部分を従構造体Ｂとして構
成、付加質量103″として利用した場合の平面図、第14
図は制振部分の断面図、第15図はその側面図を示したも
のである。まず主構造体Ａとコア部分の従構造体Ｂとは
互いに切り離されており、主構造体Ａの任意層の天井床
部分101と床部分102との一体部分に剛体３を挟設し、差
動二重梃子機構を介して連結されている。そしてコア部
分の付加質量103″をこの剛体３の変位する方向に一体
運動可能に、かつこの剛体３の動きとは直交する方向の
運動も可能にするため、該コア部分の壁と該剛体３に剛
な板で構成されたパントグラフ機構６を介して連結して
いる。
成、付加質量103″として利用した場合の平面図、第14
図は制振部分の断面図、第15図はその側面図を示したも
のである。まず主構造体Ａとコア部分の従構造体Ｂとは
互いに切り離されており、主構造体Ａの任意層の天井床
部分101と床部分102との一体部分に剛体３を挟設し、差
動二重梃子機構を介して連結されている。そしてコア部
分の付加質量103″をこの剛体３の変位する方向に一体
運動可能に、かつこの剛体３の動きとは直交する方向の
運動も可能にするため、該コア部分の壁と該剛体３に剛
な板で構成されたパントグラフ機構６を介して連結して
いる。
第７実施例 第16図は展望台に差動二重梃子機構を複数組合せ、曲
げモーメントに減衰抵抗を付与する構造体を構成したも
のである。すなわち構造体の上端、下端にそれぞれE1、
E2、E1′、E2′の差動二重梃子機構を固着し、E1とE2と
の中間部、E1′、E2′との中間部に粘性ダンパー21や制
御アクチュエータ22を連結し、各々の他の端部を図に示
すように差動二重梃子と連結する。E1とE1′及びE2とE
2′の梃子比の組合せにより、粘性ダンパー21や制御ア
クチュエータ22の作動により、構造体に第17図に示すよ
うな一対の偶力、すなわち曲げモーメントを付与する事
は可能であり、非制御の場合、外乱により第18図（ａ）
に示すような曲げモーメントを受けても、（ｂ）の曲げ
モーメントを与える事により、結局（ｃ）の曲げモーメ
ントに変換する事は容易である。
げモーメントに減衰抵抗を付与する構造体を構成したも
のである。すなわち構造体の上端、下端にそれぞれE1、
E2、E1′、E2′の差動二重梃子機構を固着し、E1とE2と
の中間部、E1′、E2′との中間部に粘性ダンパー21や制
御アクチュエータ22を連結し、各々の他の端部を図に示
すように差動二重梃子と連結する。E1とE1′及びE2とE
2′の梃子比の組合せにより、粘性ダンパー21や制御ア
クチュエータ22の作動により、構造体に第17図に示すよ
うな一対の偶力、すなわち曲げモーメントを付与する事
は可能であり、非制御の場合、外乱により第18図（ａ）
に示すような曲げモーメントを受けても、（ｂ）の曲げ
モーメントを与える事により、結局（ｃ）の曲げモーメ
ントに変換する事は容易である。
このような制御用曲げモーメントを付与する機構を幾
段階にも構成すれば、（ｄ）に示す制御用曲げモーメン
トを生成する事ができ、（ｅ）のような曲げモーメント
に制御し得る。さらに粘性ダンパーの効果を増幅・活用
できるので大きな制振効果が期待できる。
段階にも構成すれば、（ｄ）に示す制御用曲げモーメン
トを生成する事ができ、（ｅ）のような曲げモーメント
に制御し得る。さらに粘性ダンパーの効果を増幅・活用
できるので大きな制振効果が期待できる。
［発明の効果］ 本発明によれば、非常に高い剛性を与えるために、短
いアームでかつ小さい梃子比で第一の梃子と第二の梃子
のそれぞれを構成しても、両者の梃子比に若干の差を与
えるという設計さえ行なえば、振動を抑制しようとする
層の相対移動量に対して数十倍の倍率で付加質量を強制
移動せしめる事ができ、したがって主構造体の上下層の
相対変形量が小さくとも、付加質量の相対的に大きな変
位により、相対的に大きな慣性力が生じ、その質量効果
により構造体の振動を抑制する事ができる。
いアームでかつ小さい梃子比で第一の梃子と第二の梃子
のそれぞれを構成しても、両者の梃子比に若干の差を与
えるという設計さえ行なえば、振動を抑制しようとする
層の相対移動量に対して数十倍の倍率で付加質量を強制
移動せしめる事ができ、したがって主構造体の上下層の
相対変形量が小さくとも、付加質量の相対的に大きな変
位により、相対的に大きな慣性力が生じ、その質量効果
により構造体の振動を抑制する事ができる。
また、前記のように構成された構造体の上下の層の付
加質量と、その間に存在する床部分とを、他の差動二重
梃子機構で連結、これを全層に亙って構成することによ
り、設計者の意図する構造体の全層の層変位比率を一意
的に特定する事ができ、結果として近似的に振動モード
を制御する事になり振動抑制の効果を高める事が可能と
なる。
加質量と、その間に存在する床部分とを、他の差動二重
梃子機構で連結、これを全層に亙って構成することによ
り、設計者の意図する構造体の全層の層変位比率を一意
的に特定する事ができ、結果として近似的に振動モード
を制御する事になり振動抑制の効果を高める事が可能と
なる。
さらに、各付加質量と床部分の間の摩擦抵抗や、前記
部分間もしくは二つの差動二重梃子機構の間にトッグル
機構等を介して設置してある粘性ダンパーによる粘性抵
抗によって、各層相対変形量もしくは構造体の相対歪量
が小さくとも、差動二重梃子に挟設されている剛体の相
対的に大きな運動により、大きな減衰力が付与され、構
造体全体の振動を抑制する事ができる。
部分間もしくは二つの差動二重梃子機構の間にトッグル
機構等を介して設置してある粘性ダンパーによる粘性抵
抗によって、各層相対変形量もしくは構造体の相対歪量
が小さくとも、差動二重梃子に挟設されている剛体の相
対的に大きな運動により、大きな減衰力が付与され、構
造体全体の振動を抑制する事ができる。
加えて、制御アクチュエータにより付加質量を設計者
の意図する値で駆動する事により梃子剛性不足から生ず
る梃子の高次モードの誘発を防止する事ができるととも
に、付加質量そのものの移動に伴う摩擦抵抗に、その抵
抗及び地震や風などの入力低減を調整する制御力を加え
る事により信頼性の高い振動抑制機構にする事ができ
る。
の意図する値で駆動する事により梃子剛性不足から生ず
る梃子の高次モードの誘発を防止する事ができるととも
に、付加質量そのものの移動に伴う摩擦抵抗に、その抵
抗及び地震や風などの入力低減を調整する制御力を加え
る事により信頼性の高い振動抑制機構にする事ができ
る。
第１図は機械式梃子を利用した本発明の差動二重梃子機
構を有する構造体の免震・制振機構の基本概念図、第２
図はその変形例の概念図、第３図は更に別の変形例の概
念図、第４図は本発明の第２の免震・制振機構の基本概
念図、第５図は本発明の第３の免震・制振機構の基本概
念図、第６図は本発明の第４の免震・制振機構の基本概
念図、第７図は摩擦車を用いて差動二重梃子機構を構成
した免震構造の概念図、第８図は流体式の梃子を用いて
差動二重梃子機構を構成した免震構造の概念図、第９図
は第８図の機構を簡素にした免震構造の概念図、第10a
図は高層構造体の奇数階の床伏図、第10b図は偶数階の
床伏図、第11図は制振機構部分の断面図、第12図は第４
実施例の３つの構造材を流体式差動二重梃子を介して連
結した機構図、第13図は高層構造体のコアを従構造体と
して構成した平断面図、第14図は第15図Ｂ−Ｂ線に沿っ
た制振部分の縦断面図、第15図は第14図Ａ−Ａ線に沿っ
た縦断面図、第16図は展望台に差動二重梃子機構を複数
組合わせた機構図、第17図はその曲げモーメントを示す
説明図、第18図（ａ）〜（ｅ）は各々曲げモーメント図
である。 1,2,3,5……剛体、４……コロ、４′……直線ガイド、
５′……結節点、６……パントグラフ機構、7,8……梃
子、9,10……一体部分、20……柱、21……粘性ダンパ
ー、22……制御アクチュエータ、40,40′……弦材、101
……天井床部分、102……床部分、103,103′,105……付
加質量、109,110……一体部分。
構を有する構造体の免震・制振機構の基本概念図、第２
図はその変形例の概念図、第３図は更に別の変形例の概
念図、第４図は本発明の第２の免震・制振機構の基本概
念図、第５図は本発明の第３の免震・制振機構の基本概
念図、第６図は本発明の第４の免震・制振機構の基本概
念図、第７図は摩擦車を用いて差動二重梃子機構を構成
した免震構造の概念図、第８図は流体式の梃子を用いて
差動二重梃子機構を構成した免震構造の概念図、第９図
は第８図の機構を簡素にした免震構造の概念図、第10a
図は高層構造体の奇数階の床伏図、第10b図は偶数階の
床伏図、第11図は制振機構部分の断面図、第12図は第４
実施例の３つの構造材を流体式差動二重梃子を介して連
結した機構図、第13図は高層構造体のコアを従構造体と
して構成した平断面図、第14図は第15図Ｂ−Ｂ線に沿っ
た制振部分の縦断面図、第15図は第14図Ａ−Ａ線に沿っ
た縦断面図、第16図は展望台に差動二重梃子機構を複数
組合わせた機構図、第17図はその曲げモーメントを示す
説明図、第18図（ａ）〜（ｅ）は各々曲げモーメント図
である。 1,2,3,5……剛体、４……コロ、４′……直線ガイド、
５′……結節点、６……パントグラフ機構、7,8……梃
子、9,10……一体部分、20……柱、21……粘性ダンパ
ー、22……制御アクチュエータ、40,40′……弦材、101
……天井床部分、102……床部分、103,103′,105……付
加質量、109,110……一体部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 999999999 東急建設株式会社 東京都渋谷区渋谷１丁目16番14号 (72)発明者 石丸 辰治 埼玉県草加市花栗４丁目11番17号 (72)発明者 新谷 隆弘 千葉県船橋市飯山満２丁目872番地 (72)発明者 石丸 和子 埼玉県草加市花栗４丁目11番17号 (56)参考文献 特開 昭63−135628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−315764（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16F 15/02 E04H 9/02 E01D 1/00
Claims (3)
- 【請求項１】振動によって水平方向へ相対移動する構造
体の間に配設され、振動を抑制する差動二重梃子機構を
有する構造体の免震・制御機構において、 前記構造体を構成する上構造材と下構造材との間にスラ
イド可能に配置された第１剛体と、 前記第１剛体と水平方向に間をあけて前記上構造材と前
記下構造材との間にスライド可能に配置された第２剛体
と、 前記第１剛体の上部に揺動可能に取付けられた第１梃子
部材と、 前記第１梃子部材の上端部と前記上構造材に回転可能に
連結された第１リンク材と、 前記第１梃子部材の下端部と前記第２剛体に回転可能に
連結された第２リンク材と、 前記第１剛体の下部に揺動可能に取付けられた第２梃子
部材と、 前記第２梃子部材の上端部と前記第２剛体に回転可能に
連結された第３リンク材と、 前記第２梃子部材の下端部と前記下構造材に回転可能に
連結された第４リンク材と、 を有することを特徴とする差動二重梃子機構を有する構
造体の免震・制御機構。 - 【請求項２】振動によって水平方向へ相対移動する構造
体の間に配設され、振動を抑制する差動二重梃子機構を
有する構造体の免震・制御機構において、 前記構造体を構成する上構造材と下構造材との間にスラ
イド可能に配置された剛体と、 前記剛体に形成され水平方向へ延出するガイド溝と、 前記ガイド溝に沿って移動する軸体に下端部が揺動可能
に連結された第１梃子部材と、 前記第１梃子部材の略中間部と前記剛体に回転可能に連
結された第１リンク材と、 前記第１梃子部材の上端部と前記上構造材に回転可能に
連結された第２リンク材と、 前記軸体に上端部が揺動可能に連結された第２梃子部材
と、 前記第２梃子部材の略中間部と前記剛体に回転可能に連
結された第３リンク材と、 前記第２梃子部材の下端部と前記下構造材に回転可能に
連結された第４リンク材と、 を有することを特徴とする差動二重梃子機構を有する構
造体の免震・制御機構。 - 【請求項３】前記第１リンク材と前記第２リンク材が平
行に配設され、前記第３リンク材と前記第４リンク材が
平行に配設されたことを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の差動二重梃子機構を有する構造体の免震・制
御機構。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035781A JP2790185B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 差動二重梃子機構を有する構造体の免震・制振機構 |
| US07/470,206 US5005326A (en) | 1989-02-15 | 1990-01-25 | Structure vibration proofing or suppressing system with differential double lever mechanism |
| EP90101636A EP0383081B1 (en) | 1989-02-15 | 1990-01-26 | Structure vibration proofing or suppressing system with differential double lever mechanism |
| DE9090101636T DE69000204T2 (de) | 1989-02-15 | 1990-01-26 | Schwingungswiderstandsfaehiges und -verminderndes system fuer strukturen mit unterschiedlichem doppellenkermechanismus. |
| AU49754/90A AU619079B2 (en) | 1989-02-15 | 1990-02-13 | Structure vibration proofing or suppressing system with differential double lever mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1035781A JP2790185B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 差動二重梃子機構を有する構造体の免震・制振機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02300540A JPH02300540A (ja) | 1990-12-12 |
| JP2790185B2 true JP2790185B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=12451442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1035781A Expired - Lifetime JP2790185B2 (ja) | 1989-02-15 | 1989-02-15 | 差動二重梃子機構を有する構造体の免震・制振機構 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5005326A (ja) |
| EP (1) | EP0383081B1 (ja) |
| JP (1) | JP2790185B2 (ja) |
| AU (1) | AU619079B2 (ja) |
| DE (1) | DE69000204T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7441376B2 (en) | 2001-12-26 | 2008-10-28 | Nihon University, School Juridical Person | Base isolation device for structure |
Families Citing this family (21)
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|---|---|---|---|---|
| US5107634A (en) * | 1989-06-13 | 1992-04-28 | Junjiro Onoda | Actuator and system for controlling vibration of structure |
| JPH086493B2 (ja) * | 1991-05-29 | 1996-01-24 | 鹿島建設株式会社 | 構造物の振動制御装置 |
| JP3162421B2 (ja) * | 1991-05-30 | 2001-04-25 | 辰治 石丸 | 制振構造物 |
| US5152110A (en) * | 1991-06-03 | 1992-10-06 | Garza Tamez Federico | Damping system for structure stabilization system |
| JP2927573B2 (ja) * | 1991-06-11 | 1999-07-28 | 辰治 石丸 | 構造物の制振装置 |
| US5351930A (en) * | 1992-08-11 | 1994-10-04 | Lord Corporation | Mounting for engines and the like |
| JP2610243B2 (ja) * | 1994-03-08 | 1997-05-14 | 有限会社新技研 | 構造物の制振方法 |
| US5544451A (en) * | 1995-08-28 | 1996-08-13 | Taichung Machinery Works, Co., Ltd. | Vibration suppression device for a structure |
| US6115972A (en) * | 1996-04-09 | 2000-09-12 | Tamez; Federico Garza | Structure stabilization system |
| US5797227A (en) * | 1996-04-09 | 1998-08-25 | Garza-Tamez; Federico | Structure stabilization system |
| EP1031680B1 (fr) | 1999-02-26 | 2005-08-31 | Vinci Construction Grands Projets | Dispositif parasismique élastoplastique articulé pour ouvrage de génie civil, et ouvrage d'art tel qu'un pont comportant ledit dispositif |
| ATE342410T1 (de) * | 2002-01-03 | 2006-11-15 | Franz Mitsch | Einstellbarer schwingungstilger |
| CN103015552B (zh) * | 2011-09-22 | 2014-11-05 | 同济大学 | 防震断变形记录式屈曲约束支撑及其制造方法 |
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| US9206616B2 (en) | 2013-06-28 | 2015-12-08 | The Research Foundation For The State University Of New York | Negative stiffness device and method |
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| TR201607751A2 (tr) * | 2016-06-08 | 2017-12-21 | Ali Salem Milani | Burulmali hi̇stereti̇k damper |
| FR3059747B1 (fr) | 2016-12-02 | 2020-03-27 | Soletanche Freyssinet | Amortisseur dynamique accorde |
| JP7019476B2 (ja) * | 2018-03-26 | 2022-02-15 | 日立Astemo株式会社 | ダンパ装置 |
| US10995510B2 (en) * | 2018-09-20 | 2021-05-04 | Uwm Research Foundation, Inc. | Connector assembly for wall panel |
| CN113639004B (zh) * | 2021-08-24 | 2022-05-27 | 上海大学 | 一种挤压模式巨电流变液阻尼器 |
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| FR798556A (fr) * | 1935-02-22 | 1936-05-20 | Suspensions à articulations élastiques pour toutes applications | |
| GB1409806A (en) * | 1972-10-04 | 1975-10-15 | Elliott Brothers London Ltd | Support apparatus |
| CA1010912A (en) * | 1973-08-10 | 1977-05-24 | Chiyoda Chemical Engineering And Construction Co. Ltd. | Earthquake isolating and vibration absorbing equipment for structures |
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| SU637491A1 (ru) * | 1977-07-12 | 1978-12-15 | Ленинградское высшее военное инженерное строительное Краснознаменное училище им.генерала армии А.Н.Комаровского | Фундамент здани ,сооружени ,возводимого на деформируемом основании |
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| US4562673A (en) * | 1981-05-04 | 1986-01-07 | Barari Fred S | Earthquake safety support for transportable buildings |
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| JPS5973641A (ja) * | 1982-10-21 | 1984-04-25 | Masao Akimoto | 傾斜防止防振装置 |
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1989
- 1989-02-15 JP JP1035781A patent/JP2790185B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1990
- 1990-01-25 US US07/470,206 patent/US5005326A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-26 EP EP90101636A patent/EP0383081B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-26 DE DE9090101636T patent/DE69000204T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-02-13 AU AU49754/90A patent/AU619079B2/en not_active Ceased
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| US7441376B2 (en) | 2001-12-26 | 2008-10-28 | Nihon University, School Juridical Person | Base isolation device for structure |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0383081A1 (en) | 1990-08-22 |
| DE69000204T2 (de) | 1993-03-18 |
| AU619079B2 (en) | 1992-01-16 |
| EP0383081B1 (en) | 1992-07-22 |
| JPH02300540A (ja) | 1990-12-12 |
| US5005326A (en) | 1991-04-09 |
| AU4975490A (en) | 1990-08-23 |
| DE69000204D1 (de) | 1992-08-27 |
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