JP2973763B2 - Fluid damping device - Google Patents

Fluid damping device

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JP2973763B2
JP2973763B2 JP5006995A JP699593A JP2973763B2 JP 2973763 B2 JP2973763 B2 JP 2973763B2 JP 5006995 A JP5006995 A JP 5006995A JP 699593 A JP699593 A JP 699593A JP 2973763 B2 JP2973763 B2 JP 2973763B2
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tank
vibration
damping device
storage tank
curvature
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彰 寺村
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OOBAYASHIGUMI KK
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、パッシブ流体方式の
制振装置において、小さなマス比(流体重量/構造物重
量)で大きな制振効果を得るようにした流体式制振装置
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a passive fluid type vibration damping device which has a large mass damping effect with a small mass ratio (fluid weight / structure weight). .

【0002】[0002]

【従来の技術】パッシブ流体方式の制振装置は、高層建
築物などの屋上など構造物の所定の位置に貯留タンクを
設け、この貯留タンクの内部に前記構造物の固有の振動
周期と一致する振動周期で構造物の振動と所要の位相差
をもって振動する水などの液体が貯留されたものであっ
て、構造物が静止状態にあるときは、図の想像線で示
すように構造物の床3上に固定された貯留タンク1内の
液体2は静止している。構造物が振動すると、タンク1
内の液体は建物の振動位相から90゜遅れで揺動し液
体がその方向に移動しその揺動変位±x1 がタンク1の
壁面に慣性力F1として作用して建物に伝わり、その結
果、この揺動エネルギーが構造物の減衰力として働き、
構造物が風や地震などによって何時までも揺れ続けるの
を防止する。
2. Description of the Related Art In a passive fluid type vibration damping device, a storage tank is provided at a predetermined position of a structure such as a roof of a high-rise building or the like, and the inside of the storage tank coincides with the inherent vibration period of the structure. be those liquid such as water which oscillates with a desired phase difference between the vibration of the structure at the vibration period is stored, when the structure is at rest, the structure as shown in phantom in FIG. 3 The liquid 2 in the storage tank 1 fixed on the floor 3 is stationary. When the structure vibrates, tank 1
The liquid 2 inside oscillates at a delay of 90 ° from the vibration phase of the building, the liquid moves in that direction, and the oscillating displacement ± x1 acts on the wall surface of the tank 1 as an inertial force F1 and is transmitted to the building, and as a result, This rocking energy acts as a damping force for the structure,
Prevents structures from continually shaking due to wind or earthquake.

【0003】このパッシブ流体方式の制振装置を構成す
る貯留タンクは、従来は図に示すように構造物の上部な
どに固定されているか、或いは上方から吊っているかの
いずれかの方式が採用されているが、次に述べる技術的
な欠点があった。
[0003] Conventionally, a storage tank constituting this passive fluid type vibration damping device is either fixed to an upper part of a structure as shown in the figure or suspended from above. However, there were the following technical disadvantages.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】まず、固定方式の場合
には貯留タンク内の流体の重心移動が緩慢で、慣性力が
小さく、したがって制振効果が小さい。逆に言えば大き
な制振力を与えるためには大容量のタンク,流体を必要
とする。
First, in the case of the fixed system, the center of gravity of the fluid in the storage tank moves slowly, the inertia force is small, and the vibration damping effect is small. Conversely, to provide a large damping force, a large capacity tank and fluid are required.

【0005】これに対して上方から吊る方式では構造物
の揺れによって自身も揺れるので慣性力が大きい反面、
タンクを振り子状に支持するため、装置全体の占有空間
が大掛かりなものとなるほか、振り子による固有周期と
液体の動きによる固有周期とが交錯し解析が複雑である
とともに、固有周期が一致すると液体とタンクとの相対
移動が少なくなり、スロッシングが減殺される可能性も
生じていた。
[0005] On the other hand, in the method of hanging from above, the structure itself swings due to the swing of the structure, so that the inertia force is large.
Since the tank is supported in a pendulum shape, the space occupied by the entire device becomes large, and the natural period of the pendulum and the natural period due to the movement of the liquid intersect, complicating the analysis. The relative movement between the tank and the tank is reduced, and there is a possibility that sloshing is reduced.

【0006】この発明は以上の問題を解決するものであ
って、その目的は、液体の揺動に伴い、タンクも若干傾
けることができるようにすることによって、大きな慣性
力を生じさせることができるようにした流体式制振装置
を提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a large inertial force by allowing a tank to be slightly inclined with the swing of a liquid. It is intended to provide a fluid type vibration damping device as described above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、構造物の所定の位置に貯留タンクを設
け、該タンクの内部に、前記構造物の固有の振動周期と
一致する振動周期であって、該構造物の振動と所要の位
相差をもって振動する液体が貯留された制振装置におい
て、前記タンク底面を下に凸な円弧面に形成するととも
に、前記構造物には、前記タンク底面を揺動可能に支持
し、下に凸であってその曲率が前記タンク底面の円弧面
の曲率より小さい円弧面を有する台座を配置することに
より、前記タンクの揺動を常時水平バランス保持したも
のである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a storage tank at a predetermined position of a structure, and a vibration tank having a vibration period corresponding to a natural vibration period of the structure inside the tank. In a vibration damping device in which a liquid that vibrates with a required phase difference from the vibration of the structure is stored, the tank bottom surface is formed as a downwardly convex arc surface.
In the structure, the tank bottom surface is swingably supported.
And is convex downward, and the curvature thereof is an arc surface of the tank bottom surface.
A pedestal with an arc surface smaller than the curvature of
More, the swing of the tank is obtained by holding always-on horizontal balance.

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【作用】以上の構成によれば、構造物が静止状態である
と、貯留タンクの支点と流体の重心位置は一致し静止し
ている。この状態から構造物が振動するとその振動の強
さに応じて液体が揺動変位し、同時に重心位置を変えて
貯留タンクをその支点を中心として変位方向側が低くな
るようタンクを傾かせることによって、さらに流体の流
れは加速され、タンク壁面を通じてより大きな慣性力を
構造物に伝える。タンクの傾きの周期は水の揺動周期と
常時一致するのでその解析は単純となる。しかも、タン
ク自体は殆ど水平移動をしないのでスロッシングを減殺
する恐れはない。
According to the above arrangement, when the structure is in a stationary state, the fulcrum of the storage tank and the center of gravity of the fluid coincide with each other and are stationary. When the structure vibrates from this state, the liquid is rocked and displaced according to the strength of the vibration, and at the same time, the position of the center of gravity is changed and the storage tank is tilted so that the displacement direction side becomes lower around the fulcrum, Further, the fluid flow is accelerated, transmitting greater inertial forces to the structure through the tank walls. Since the cycle of the inclination of the tank always coincides with the swing cycle of the water, the analysis is simple. Moreover, the tank itself hardly moves horizontally, so there is no danger of reducing sloshing.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0012】図1はこの発明の一実施例を示すものであ
る。図において、例えば高層建築物などの屋上の床10
上には所定の曲率の凹状の円弧面とした台座12が固定
配置され、この台座12上にはU字管形をした貯留タン
ク14が設置され、その内部に制御用の水16を蓄えて
いる。水16は、建物の固有の振動周期と一致する振動
周期であって、該構造物の振動と所要の位相差をもって
振動するもので、この位相差により制振力を付与する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, for example, a rooftop floor 10 of a high-rise building or the like.
A pedestal 12 having a concave arcuate surface with a predetermined curvature is fixedly disposed on the upper side, and a U-tube-shaped storage tank 14 is installed on the pedestal 12, and a control water 16 is stored therein. I have. The water 16 has a vibration cycle that matches the vibration cycle inherent in the building, and vibrates with a required phase difference from the vibration of the structure. The phase difference gives a damping force.

【0013】貯留タンク14の底面14aは前記台座の
曲率より高い曲率の凸状の円弧面に形成されており、台
座12上にその底面14aの中心を支点部として揺動可
能に支持されている。
The bottom surface 14a of the storage tank 14 is formed as a convex arcuate surface having a curvature higher than the curvature of the pedestal. .

【0014】以上の構成において、建物が静止状態にあ
るときは水16の重心G0と底面14aの支点Oとが一
致し、図中想像線で示すように水平状態にバランス保持
され、静止している。
In the above configuration, when the building is in a stationary state, the center of gravity G0 of the water 16 and the fulcrum O of the bottom surface 14a coincide with each other, and as shown by the imaginary line in FIG. I have.

【0015】この状態から強風や地震などにより建物に
振動が伝わると、揺動変位±x1 がタンク14の壁面に
慣性力F1 として作用して建物に伝わり(図5参照)
が、この発明ではこれと同時にその重心G0 が変位方向
G1 ,G2 へと移動する。この結果タンク14は支点O
を中心に重心の移動方向に傾き、またこの傾きにより水
の流れが加速x2 (>x1 :図5参照)されてより大き
な慣性力F2 (>F1 :図5参照)が生ずることにな
り、建物に対する制振力として有効に寄与する。
[0015] When vibration is transmitted to the building from this state due to a strong wind or an earthquake, the swing displacement ± x1 acts on the wall surface of the tank 14 as an inertial force F1 and is transmitted to the building (see FIG. 5).
However, in the present invention, the center of gravity G0 is simultaneously moved in the displacement directions G1 and G2. As a result, the tank 14
, The water flow is accelerated by x2 (> x1: see FIG. 5), and a larger inertia force F2 (> F1: see FIG. 5) is generated. It effectively contributes as a damping force to the vehicle.

【0016】なお、図示しないがタンク14の最大傾斜
を規制する手段を設けておけば、転倒や水16の零れ落
ちなどを防止できる。また、タンク14は左右方向の傾
きだけでなく、紙面と直交する前後方向など水16の動
きに応じて全方向に傾斜させることができる。
It should be noted that, although not shown, if means for regulating the maximum inclination of the tank 14 is provided, it is possible to prevent overturning and falling of the water 16. Further, the tank 14 can be tilted in all directions in accordance with the movement of the water 16 such as not only in the horizontal direction but also in the front-back direction perpendicular to the paper surface.

【0017】図2は、ある構造物モデルに振動を与えた
ときの振幅の時刻歴の実験例を示すものであって、
(a)に示すようにある特定の振幅の入力波を構造物モ
デルに与えた場合、制振のための制御が行われていない
場合には、(b)に示すように構造物モデルは順次減衰
しつつも振動が持続する。
FIG. 2 shows an experimental example of the time history of the amplitude when a vibration is given to a certain structure model.
When an input wave of a specific amplitude is given to the structure model as shown in (a), and when control for vibration suppression is not performed, the structure model is sequentially changed as shown in (b). Vibration continues while damping.

【0018】これに対し、水の重心移動のみによってタ
ンクが傾く方式を採用した場合には、(c)に示すよう
に振幅は急激に減衰し、制振のために極めて効果的であ
ることを確認した。
On the other hand, when the tank is tilted only by the movement of the center of gravity of the water, the amplitude sharply attenuates as shown in FIG. confirmed.

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】なお、前記実施例では貯留タンクとしてU
字管形のものを用いたが、矩形状タンクその他制振のた
めに有利な形状としても良いことは勿論である。
[0023] It should be noted that, as the storage tank is in front of you施例U
Although a tubular shape is used, it is a matter of course that a rectangular tank or another shape advantageous for vibration suppression may be used.

【0024】[0024]

【発明の効果】以上各実施例によって詳細に説明したよ
うに、この発明による流体式制振装置にあっては、構造
物が振動するとその振動の強さに応じて液体が揺動変位
し、同時に重心位置を変えて貯留タンクをその支点を中
心として変位方向側が低くなるようタンクを傾かせるこ
とによって、さらに流体の流れは加速され、タンク壁面
を通じてより大きな慣性力を構造物に伝えるため、従来
に比べて小さなマス比率で大きな制振効果が得られ、装
置の小形化,低価格化を図る上で好適である。タンクの
傾きの周期は水の揺動周期と常時一致するのでその解析
は単純であり、設計なども簡易に行うことができる。し
かも、タンク自体はほとんど水平移動しないのでスロッ
シングを減殺する恐れはない。
As described in detail in the above embodiments, in the fluid type vibration damping device according to the present invention, when the structure vibrates, the liquid is oscillatingly displaced in accordance with the vibration intensity. At the same time, by changing the position of the center of gravity and tilting the storage tank so that the displacement direction side is lower around its fulcrum, the fluid flow is further accelerated, and a larger inertial force is transmitted to the structure through the tank wall, A large vibration damping effect can be obtained with a small mass ratio as compared with the above, which is suitable for reducing the size and cost of the apparatus. Since the cycle of the inclination of the tank always coincides with the swing cycle of the water, the analysis is simple, and the design and the like can be easily performed. Moreover, since the tank itself hardly moves horizontally, there is no danger of reducing sloshing.

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

【図1】この発明の一実施例による流体式制振装置の原
理説明図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a fluid-type vibration damping device according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)〜(c)は構造物モデルに振動を与えた
ときの振幅の時刻歴の実験例を示すグラフである。
FIGS. 2A to 2C are graphs showing experimental examples of the time history of amplitude when a vibration is applied to a structure model.

【図3】従来のパッシブ流体方式の制振装置の原理説明
図である。
FIG. 3 illustrates the principle of a conventional passive fluid type vibration damping device.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 床 1貯留タンク 16 水(液体) 14支点部(底面) 10 Floor 1 4 storage tank 16 water (liquid) 14 a fulcrum (bottom)

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貯留タンクを設
け、該タンクの内部に、前記構造物の固有の振動周期と
一致する振動周期であって、該構造物の振動と所要の位
相差をもって振動する液体が貯留された制振装置におい
て、前記タンク底面を下に凸な円弧面に形成するとともに、
前記構造物には、前記タンク底面を揺動可能に支持し、
下に凸であってその曲率が前記タンク底面の円弧面の曲
率より小さい円弧面を有する台座を配置することによ
、前記タンクの揺動を常時水平バランス保持したこと
を特徴とする流体式制振装置。
1. A storage tank is provided at a predetermined position of a structure, and a vibration cycle corresponding to a natural vibration cycle of the structure is provided inside the tank. In the vibration damping device in which the liquid oscillating with is stored, the tank bottom surface is formed in a downwardly convex circular arc surface,
In the structure, the tank bottom surface is swingably supported,
It is convex downward and its curvature is the curvature of the arc surface on the bottom of the tank.
By placing a pedestal with an arc surface smaller than the ratio
Ri, fluid type vibration damping device, characterized in that the swing of the tank was kept always-on horizontal balance.
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