JP2900843B2 - 減衰係数自動調整型制震装置 - Google Patents
減衰係数自動調整型制震装置Info
- Publication number
- JP2900843B2 JP2900843B2 JP15569995A JP15569995A JP2900843B2 JP 2900843 B2 JP2900843 B2 JP 2900843B2 JP 15569995 A JP15569995 A JP 15569995A JP 15569995 A JP15569995 A JP 15569995A JP 2900843 B2 JP2900843 B2 JP 2900843B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- column
- damping coefficient
- damping
- damping device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、地震や風等の振動外力
に対する構造物の応答に就いて高い減衰性を与え、その
振動を低減するための減衰係数調整型制震装置に関す
る。
に対する構造物の応答に就いて高い減衰性を与え、その
振動を低減するための減衰係数調整型制震装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】制震構造物用可変減衰装置は、構造物の
架構内に設置し、個々の地震や風外力等の特性に応じて
装置の減衰係数を能動的に変化させることにより、その
減衰抵抗力で構造物の揺れを低減するものであり、コン
ピュータ等を用いた制御手段により構造物の減衰性を評
価して制御を行うことが出来る。
架構内に設置し、個々の地震や風外力等の特性に応じて
装置の減衰係数を能動的に変化させることにより、その
減衰抵抗力で構造物の揺れを低減するものであり、コン
ピュータ等を用いた制御手段により構造物の減衰性を評
価して制御を行うことが出来る。
【０００３】このような、制震構造物用可変減衰装置と
しては、例えば特開平2-289769号公報に記載されたもの
等がある。
しては、例えば特開平2-289769号公報に記載されたもの
等がある。
【０００４】図２は、このような可変減衰装置の一例を
油圧回路図として示した図で、シリンダ２内で往復動す
る両ロッド型のピストン３の左右に油圧室６を設け、こ
の左右の油圧室６内の油圧を弁により閉止し、また流動
させることにより、ピストン３を固定し、又は左右移動
自在とする構成になっている。
油圧回路図として示した図で、シリンダ２内で往復動す
る両ロッド型のピストン３の左右に油圧室６を設け、こ
の左右の油圧室６内の油圧を弁により閉止し、また流動
させることにより、ピストン３を固定し、又は左右移動
自在とする構成になっている。
【０００５】そして、シリンダ２及びロッド４をそれぞ
れ構造物の柱、梁架構本体又はブレースや耐震壁等の耐
震要素に連結することで、柱、梁架構の変形に対し減衰
抵抗力を与える。
れ構造物の柱、梁架構本体又はブレースや耐震壁等の耐
震要素に連結することで、柱、梁架構の変形に対し減衰
抵抗力を与える。
【０００６】左右の油圧室６には、それぞれ油圧室６の
圧油の流出を阻止する流出阻止用チェック弁８及び油圧
室６への圧油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁９
が設けられ、左右の流出阻止用チェック弁８どうしを連
結する流入流路１０と、左右の流入阻止用チェック弁９
どうしを連結する流出流路１１とが設けられている。
圧油の流出を阻止する流出阻止用チェック弁８及び油圧
室６への圧油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁９
が設けられ、左右の流出阻止用チェック弁８どうしを連
結する流入流路１０と、左右の流入阻止用チェック弁９
どうしを連結する流出流路１１とが設けられている。
【０００７】これら流入用流路１０及び流出用流路１１
の連結位置には流量制御弁１２が設けられており、この
流量制御弁１２の開度を変化させることにより、可変減
衰装置１の減衰係数ｃを調整することができる。
の連結位置には流量制御弁１２が設けられており、この
流量制御弁１２の開度を変化させることにより、可変減
衰装置１の減衰係数ｃを調整することができる。
【０００８】また、この例で、流量制御弁１２は、弁体
の一端側に入口ポート１５と出口ポート１６を有し、他
端側に背圧ポート１７を有する大流量切換弁１２ａと、
背圧ポート１７への圧油の流出を制御し得るシャットオ
フ弁１２ｂとからなり、弁開度コントローラ２８からの
指令を受けて、シャットオフ弁１２ｂが開閉し、これに
伴って大流量切換弁１２ａが作動し、大流量切換弁１２
ａの開度及びその開度に応じた装置の減衰係数ｃが調整
制御される。
の一端側に入口ポート１５と出口ポート１６を有し、他
端側に背圧ポート１７を有する大流量切換弁１２ａと、
背圧ポート１７への圧油の流出を制御し得るシャットオ
フ弁１２ｂとからなり、弁開度コントローラ２８からの
指令を受けて、シャットオフ弁１２ｂが開閉し、これに
伴って大流量切換弁１２ａが作動し、大流量切換弁１２
ａの開度及びその開度に応じた装置の減衰係数ｃが調整
制御される。
【０００９】すなわち、流量切換弁１２の開度を調整
し、完全なロック状態と完全なフリー状態の間で連結状
態を微妙に調整することにより、種々の減衰係数ｃを与
え、減衰係数ｃと架構本体の振動状態に応じ、そのとき
の架構本体の固有周期及び架構本体の減衰定数ｈが与え
られることになる。
し、完全なロック状態と完全なフリー状態の間で連結状
態を微妙に調整することにより、種々の減衰係数ｃを与
え、減衰係数ｃと架構本体の振動状態に応じ、そのとき
の架構本体の固有周期及び架構本体の減衰定数ｈが与え
られることになる。
【００１０】また、流入用流路１０または流出用流路１
１には、作動油の圧縮及び温度変化による容積変化を補
うなどの目的で、アキュムレータ１９等が設けられてい
る。
１には、作動油の圧縮及び温度変化による容積変化を補
うなどの目的で、アキュムレータ１９等が設けられてい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】可変減衰装置の減衰係
数ｃを変化させ、建物架構の応答を低減する場合、種々
のパラメータを用いた種々の制御則が考え得るが、減衰
係数ｃの変化に伴い柱・梁架構、さらには建物全体とし
ての各次固有振動数が変化したり、それに応じて減衰定
数ｈも変化し、また２次以上の高次の固有振動数が卓越
する場合等、制御則を複雑化させる種々の要因がある。
数ｃを変化させ、建物架構の応答を低減する場合、種々
のパラメータを用いた種々の制御則が考え得るが、減衰
係数ｃの変化に伴い柱・梁架構、さらには建物全体とし
ての各次固有振動数が変化したり、それに応じて減衰定
数ｈも変化し、また２次以上の高次の固有振動数が卓越
する場合等、制御則を複雑化させる種々の要因がある。
【００１２】これに対し、建物内外あるいは装置部に設
置したセンサー等からの信号を基にコンピュータで複雑
な解析を行い、複雑な制御を行うということも可能であ
るが、コストがかかる他、装置の作動や制御に関する安
定性でも問題が生じ易い。
置したセンサー等からの信号を基にコンピュータで複雑
な解析を行い、複雑な制御を行うということも可能であ
るが、コストがかかる他、装置の作動や制御に関する安
定性でも問題が生じ易い。
【００１３】本発明は、例えば特開平2-289769号公報に
記載されたような油圧シリンダ型減衰装置に於いて、揺
れによるシリンダとピストン間の相対的な動きを利用し
て、弁の開度を自動的に調整する制震装置を提供する。
記載されたような油圧シリンダ型減衰装置に於いて、揺
れによるシリンダとピストン間の相対的な動きを利用し
て、弁の開度を自動的に調整する制震装置を提供する。
【００１４】本装置では制御全てを、空気圧で行うの
で、制御のために特別な電源及びセンサを別途設ける必
要がなく、かつ、他からのエネルギを用いずパッシブ
に、アクティブ制震装置に近い制震効果を発揮する。
で、制御のために特別な電源及びセンサを別途設ける必
要がなく、かつ、他からのエネルギを用いずパッシブ
に、アクティブ制震装置に近い制震効果を発揮する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の減衰係数自動調
整型制震装置は、油圧シリンダ型減衰装置と該油圧シリ
ンダ型減衰装置のシリンダに対するピストンの相対変位
速度を回転運動に変換し、ピストンの相対変位速度に相
当する変位を得るガバナーと、それをもとに柱・梁架構
に作用する加速度ａを求める微分動作部と、更に空気圧
を利用した前記加速度ａ、変位ｘから可変減衰装置の調
整弁の開度を決める比例動作部よりなる。比例動作部の
信号空気圧は、ダイアフラム弁を介して弁開度コントロ
ーラを駆動して、目的を達成する。
整型制震装置は、油圧シリンダ型減衰装置と該油圧シリ
ンダ型減衰装置のシリンダに対するピストンの相対変位
速度を回転運動に変換し、ピストンの相対変位速度に相
当する変位を得るガバナーと、それをもとに柱・梁架構
に作用する加速度ａを求める微分動作部と、更に空気圧
を利用した前記加速度ａ、変位ｘから可変減衰装置の調
整弁の開度を決める比例動作部よりなる。比例動作部の
信号空気圧は、ダイアフラム弁を介して弁開度コントロ
ーラを駆動して、目的を達成する。
【００１６】次に、これらがどのようにして最適減衰係
数を与えるかを説明する。
数を与えるかを説明する。
【００１７】最適減衰係数ｃopt は次式で表される。
【００１８】
【数１】
【００１９】Ｋf ＝柱・梁架構のみの剛性 Ｋb ＝耐震要素のみの剛性 ωt ＝ある時刻に於ける耐震要素を含む柱・梁架構全体
の振動周波数 柱・梁架構と耐震要素としてのブレース及び可変減衰装
置を配置した、高層建築物が振動数ｆＨｚの正弦波加振
を受ける時の層の複素剛性Ｋc は次式で表される。
の振動周波数 柱・梁架構と耐震要素としてのブレース及び可変減衰装
置を配置した、高層建築物が振動数ｆＨｚの正弦波加振
を受ける時の層の複素剛性Ｋc は次式で表される。
【００２０】
【数２】
【００２１】ここにω＝２πｆ ここで、層の減衰定数ｈは次式で表すことが出来る。
【００２２】
【数３】
【００２３】ここにＫR ＝Ｋc の実部、ＫI ＝Ｋc の虚
部 ｈを最大にするため、ｄｈ／ｄｃ＝０とすれば、
部 ｈを最大にするため、ｄｈ／ｄｃ＝０とすれば、
【００２４】
【数４】
【００２５】フレーム剛性Ｋf とブレース剛性Ｋb の
比、Ｋb / Ｋf ＝Ｎとすれば、上式は
比、Ｋb / Ｋf ＝Ｎとすれば、上式は
【００２６】
【数５】
【００２７】と表すことが出来る。従って、建造物の減
衰定数ｈを最大にするｃopt は、Ｋf 、Ｋb 、ωより定
まることがわかる。このうちＫf 、Ｋb は、設計時の諸
元により定まるため、振動周波数ω（＝２πｆ）が同定
できればよいことになる。
衰定数ｈを最大にするｃopt は、Ｋf 、Ｋb 、ωより定
まることがわかる。このうちＫf 、Ｋb は、設計時の諸
元により定まるため、振動周波数ω（＝２πｆ）が同定
できればよいことになる。
【００２８】ωを同定する方法として、装置部の振幅
が、ｘ＝Ｄsin ωt であるとすると、速度はｖ＝ωＤco
s ωt 、加速度ａ＝−ω2 Ｄsin ωt となるため、次式
によりωが同定出来る。同定したωをωt とすれば
が、ｘ＝Ｄsin ωt であるとすると、速度はｖ＝ωＤco
s ωt 、加速度ａ＝−ω2 Ｄsin ωt となるため、次式
によりωが同定出来る。同定したωをωt とすれば
【００２９】
【数６】
【００３０】となり、本発明の装置によれば、時々刻々
の建造物の応答変化に対応して、微分回路から加速度ａ
が求められ、それと変位ｘとをある割合で合成した指令
値で開度コントローラを制御することにより、減衰係数
を自動的に調整すると言う初期の目的を達成することが
出来る。
の建造物の応答変化に対応して、微分回路から加速度ａ
が求められ、それと変位ｘとをある割合で合成した指令
値で開度コントローラを制御することにより、減衰係数
を自動的に調整すると言う初期の目的を達成することが
出来る。
【００３１】
【実施例】以下図に基づいて本発明の減衰係数自動調整
型制震装置を説明する。
型制震装置を説明する。
【００３２】図１は本発明の実施例の一つで、図２に示
すような油圧シリンダ型減衰装置１のシリンダ２の一端
にラック２１を取着し、このラック２１に噛み合わせる
ようにピストンロッド４にピニオン２０を設け、増速ギ
ヤ２２を介してガバナー２３を駆動させる。本来は、シ
リンダ２の水平方向にラック２１とピニオン２０は取着
してあるが、図１では分かり易いようにラック２１とピ
ニオン２０の取着方向が９０°回転して示してある。つ
まり実際にはピニオン２０の軸２０’は垂直であるが、
ラック２１と噛み合った図では軸２０’は水平な状態で
示してある。油圧シリンダ型減衰装置のピニオン２０が
回転することによって油圧シリンダ型減衰装置のピスト
ン３の速度に相当する変位ｘ2 がガバナー部Ａに得られ
る。該変位ｘ2 を利用して微分動作部Ｂで柱・梁架構に
作用する加速度ａに相当する空気圧Ｐ1 が得られる。加
速度ａに相当する空気圧Ｐ1 を利用して、微分動作部Ｂ
に連続する比例動作部Ｃで変位ｘ3 及び柱・梁架構の変
位ｘ4 とを最適減衰係数を与える比率で合成した結果と
して空気圧Ｐ2 が得られ、更に接続された弁開度コント
ローラ作動部Ｄで圧縮空気アキュムレータからの圧力を
利用して、ダイアフラム弁２７を介して弁開度コントロ
ーラ２８を駆動し、油圧シリンダ型減衰装置１が、最適
減衰係数ｃopt を発揮するような、制御を自動的に行
う。
すような油圧シリンダ型減衰装置１のシリンダ２の一端
にラック２１を取着し、このラック２１に噛み合わせる
ようにピストンロッド４にピニオン２０を設け、増速ギ
ヤ２２を介してガバナー２３を駆動させる。本来は、シ
リンダ２の水平方向にラック２１とピニオン２０は取着
してあるが、図１では分かり易いようにラック２１とピ
ニオン２０の取着方向が９０°回転して示してある。つ
まり実際にはピニオン２０の軸２０’は垂直であるが、
ラック２１と噛み合った図では軸２０’は水平な状態で
示してある。油圧シリンダ型減衰装置のピニオン２０が
回転することによって油圧シリンダ型減衰装置のピスト
ン３の速度に相当する変位ｘ2 がガバナー部Ａに得られ
る。該変位ｘ2 を利用して微分動作部Ｂで柱・梁架構に
作用する加速度ａに相当する空気圧Ｐ1 が得られる。加
速度ａに相当する空気圧Ｐ1 を利用して、微分動作部Ｂ
に連続する比例動作部Ｃで変位ｘ3 及び柱・梁架構の変
位ｘ4 とを最適減衰係数を与える比率で合成した結果と
して空気圧Ｐ2 が得られ、更に接続された弁開度コント
ローラ作動部Ｄで圧縮空気アキュムレータからの圧力を
利用して、ダイアフラム弁２７を介して弁開度コントロ
ーラ２８を駆動し、油圧シリンダ型減衰装置１が、最適
減衰係数ｃopt を発揮するような、制御を自動的に行
う。
【００３３】
【発明の効果】本発明の装置を用いれば、油圧シリンダ
型減衰装置のシリンダとピストンの相対的な運動を、そ
のままフィードバックして前記油圧シリンダ型減衰装置
を制御するので、柱・梁架構内の時々刻々の振動周波数
ωt に相当する加速度ａ、変位ｘを求めて減衰定数ｈを
最大にする時々刻々の最適の減衰係数ｃopt が自動的に
得られ、建物の振動周期が変動する場合や高次振動が卓
越するような状況下に於いても減衰付加を高く保ち、建
物の安全性、快適性を高めることが出来る。
型減衰装置のシリンダとピストンの相対的な運動を、そ
のままフィードバックして前記油圧シリンダ型減衰装置
を制御するので、柱・梁架構内の時々刻々の振動周波数
ωt に相当する加速度ａ、変位ｘを求めて減衰定数ｈを
最大にする時々刻々の最適の減衰係数ｃopt が自動的に
得られ、建物の振動周期が変動する場合や高次振動が卓
越するような状況下に於いても減衰付加を高く保ち、建
物の安全性、快適性を高めることが出来る。
【図１】本発明の実施例の一つである。
【図２】可変減衰装置の一例を油圧回路図として示した
図である。
図である。
１・・・可変減衰装置、２・・・シリンダ、３・・・ピ
ストン、４・・・ピストンロッド、６・・・油圧室、８
・・・流出阻止用チェック弁、９・・・流入阻止用チェ
ック弁、１０・・・流入用流路、１１・・・流出用流
路、１２・・・流量制御弁、１５・・・入口ポート、１
６・・・出口ポート、１７・・・背圧ポート、１９・・
・アキュームレータ、２０・・・ピニオン、２０’・・
・ピニオン軸、２１・・・ラック、２２・・・増速ギ
ヤ、２３・・・ガバナー、２４・・・ベローズ、２５・
・・ノズル、２６・・・積分タンク、２７・・・ダイジ
フラム弁、２８・・・開度コントローラ
ストン、４・・・ピストンロッド、６・・・油圧室、８
・・・流出阻止用チェック弁、９・・・流入阻止用チェ
ック弁、１０・・・流入用流路、１１・・・流出用流
路、１２・・・流量制御弁、１５・・・入口ポート、１
６・・・出口ポート、１７・・・背圧ポート、１９・・
・アキュームレータ、２０・・・ピニオン、２０’・・
・ピニオン軸、２１・・・ラック、２２・・・増速ギ
ヤ、２３・・・ガバナー、２４・・・ベローズ、２５・
・・ノズル、２６・・・積分タンク、２７・・・ダイジ
フラム弁、２８・・・開度コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−336858（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−171836（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−194178（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−289769（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−261171（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−248581（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E04H 9/02
Claims (1)
- 【請求項１】 構造物の柱・梁架構と、該柱・梁架構内
に設けた可変減衰装置に於いて、可変減衰装置のシリン
ダとピストンの間の相対的な変位を増幅する手段と、増
幅した変位速度を空気圧信号に変換し、該速度信号を微
分し前記柱・梁架構に作用する加速度ａに相当する圧力
信号を求める微分動作部と、前記速度信号を積分して前
記柱・梁架構の変位ｘを求める積分動作部を備え、前記
加速度ａと変位ｘから、次式 【数６】 に基づいて時々刻々の振動周波数ωt を同定し、前記可
変減衰装置にフィードバックしてなることを特徴とする
減衰係数自動調整型制震装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15569995A JP2900843B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 減衰係数自動調整型制震装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15569995A JP2900843B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 減衰係数自動調整型制震装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH094273A JPH094273A (ja) | 1997-01-07 |
| JP2900843B2 true JP2900843B2 (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=15611593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15569995A Expired - Lifetime JP2900843B2 (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 減衰係数自動調整型制震装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2900843B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017130312A1 (ja) * | 2016-01-27 | 2017-08-03 | 株式会社日立製作所 | ジャイロスコープ |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP15569995A patent/JP2900843B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH094273A (ja) | 1997-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5311709A (en) | Variable damping device for seismic response controlled structure | |
| US4757980A (en) | Parametrically controlled active vibration isolation system | |
| JP6762837B2 (ja) | マスダンパ | |
| JP4050103B2 (ja) | 油圧式ダンパ | |
| CN1141238C (zh) | 半主动式电梯牵引装置 | |
| JP2900831B2 (ja) | 減衰係数自動調整型制震装置 | |
| JP2900843B2 (ja) | 減衰係数自動調整型制震装置 | |
| JPH0745781B2 (ja) | 制震構造物用可変減衰装置 | |
| JP3672604B2 (ja) | 構造物の制振用減衰装置 | |
| JP3571417B2 (ja) | 床振動制御装置 | |
| JPH0559230B2 (ja) | ||
| JP3085885B2 (ja) | 制震構造物用可変減衰装置 | |
| JP2722992B2 (ja) | 制震構造物 | |
| JPH03257268A (ja) | オイルダンパーを有する制振装置 | |
| JP3072703B2 (ja) | 変形制限付加速度低減型アクティブ制震装置 | |
| JPH0751857B2 (ja) | 制震構造物 | |
| JPS6313928A (ja) | 空気ばね | |
| JP2658802B2 (ja) | 構造物用減衰装置 | |
| JPH0464743A (ja) | ハイブリッド動吸振器 | |
| JP2726610B2 (ja) | 制震構造物用ハイブリッド可変減衰装置 | |
| JPH09165938A (ja) | 上下水平動共通制震構造物 | |
| JPH04194178A (ja) | 可変減衰装置を用いた能動型制震システム | |
| JPH08303045A (ja) | 混合フィードバック制御機構 | |
| JP3615850B2 (ja) | 空気圧作動型液体式制振装置 | |
| CA1271542A (en) | Parametrically controlled active vibration isolation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990216 |