JP3161559B2 - マスダンパー - Google Patents
マスダンパーInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はチューンドマスダンパー
（ＴＭＤ）、アクティブマスダンパー（ＡＭＤ）、また
はチューンされたアクティブマスダンパーの如きマスダ
ンパー、詳しくはマスダンパーの重錘の支持構造に係る
ものである。
（ＴＭＤ）、アクティブマスダンパー（ＡＭＤ）、また
はチューンされたアクティブマスダンパーの如きマスダ
ンパー、詳しくはマスダンパーの重錘の支持構造に係る
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の構造としては、（イ）柱
ａに重錘ｂを取付ける構造型式のものがあり、この場
合、柱の剛性、重錘の重量によって系の固有周波数が定
まるものであって、重錘と下部の構造物との間にダンパ
ーを取付ける。この系の固有周波数を下部の構造物にお
ける除去したい周波数に近付け、適切な減衰をとること
によってＴＭＤとなる。（図６参照） （ロ）構造物ｃに振り子ｄを取付ける。この振り子によ
る方法も（イ）と同様にＴＭＤとなり、このＴＭＤを長
周期にしようとすると、振り子は長くなる。（図７参
照）図８に示すように振り子ｄを多段に重ね合わせるこ
とによって、低い高さで、長周期の振り子をつくること
ができる。 （ハ）ベアリングｅ等により重錘ｂを滑らすことによっ
て横方向に自由に動けるようにし、剛性はばねによって
与え、ダンパーを重錘と床ｆとの間に取付ける。（図９
参照） （ニ）重錘ａを両端ピンｇの柱ｈで支持し、重錘ａの水
平方向の剛性はバットレスｉとの間に介装したばねｊに
よって賦与し、同ばねｊの剛性、または前記重錘ａの重
量を調整することによってＴＭＤとして働くように構成
する。（図１０参照） なお前記の各構造形式をＡＭＤ、またはチューンされた
アクティブマスダンパーとして利用する場合、前記重錘
には外部から力を加える。
ａに重錘ｂを取付ける構造型式のものがあり、この場
合、柱の剛性、重錘の重量によって系の固有周波数が定
まるものであって、重錘と下部の構造物との間にダンパ
ーを取付ける。この系の固有周波数を下部の構造物にお
ける除去したい周波数に近付け、適切な減衰をとること
によってＴＭＤとなる。（図６参照） （ロ）構造物ｃに振り子ｄを取付ける。この振り子によ
る方法も（イ）と同様にＴＭＤとなり、このＴＭＤを長
周期にしようとすると、振り子は長くなる。（図７参
照）図８に示すように振り子ｄを多段に重ね合わせるこ
とによって、低い高さで、長周期の振り子をつくること
ができる。 （ハ）ベアリングｅ等により重錘ｂを滑らすことによっ
て横方向に自由に動けるようにし、剛性はばねによって
与え、ダンパーを重錘と床ｆとの間に取付ける。（図９
参照） （ニ）重錘ａを両端ピンｇの柱ｈで支持し、重錘ａの水
平方向の剛性はバットレスｉとの間に介装したばねｊに
よって賦与し、同ばねｊの剛性、または前記重錘ａの重
量を調整することによってＴＭＤとして働くように構成
する。（図１０参照） なお前記の各構造形式をＡＭＤ、またはチューンされた
アクティブマスダンパーとして利用する場合、前記重錘
には外部から力を加える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術において
は、（イ）の柱に重錘を取付ける場合、系の固有周期を
長くしようとすると、柱の剛性を小さくしなくてはなら
ないが、そのために柱断面を小さくすると、重錘を支持
できなくなる。また（ロ）の振り子を取付けた場合、固
有周期を長くしようとすると、振り子が長くなり、実現
し難い。また多段振り子による場合、構造が複雑にな
る。
は、（イ）の柱に重錘を取付ける場合、系の固有周期を
長くしようとすると、柱の剛性を小さくしなくてはなら
ないが、そのために柱断面を小さくすると、重錘を支持
できなくなる。また（ロ）の振り子を取付けた場合、固
有周期を長くしようとすると、振り子が長くなり、実現
し難い。また多段振り子による場合、構造が複雑にな
る。
【０００４】更に（ハ）の重錘を滑らせる場合では、摩
擦を小さくしないと微振動にも有効なＴＭＤとならない
ため、精度の高いものを作る必要がある。摩擦を完全に
無くすることは現実的に困難であり、がたつきを生じる
ことがある。更にまた（ニ）のピンで支持する方法で
は、ピンの加工が難しく、がたつきを完全に防ぐことは
できない。
擦を小さくしないと微振動にも有効なＴＭＤとならない
ため、精度の高いものを作る必要がある。摩擦を完全に
無くすることは現実的に困難であり、がたつきを生じる
ことがある。更にまた（ニ）のピンで支持する方法で
は、ピンの加工が難しく、がたつきを完全に防ぐことは
できない。
【０００５】本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑
みて提案されたもので、その目的とする処は、構成が簡
単で、長周期の設定が簡単で小さい振動レベルから有効
に作動しうるマスダンパーを提供する点にある。
みて提案されたもので、その目的とする処は、構成が簡
単で、長周期の設定が簡単で小さい振動レベルから有効
に作動しうるマスダンパーを提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明に係るマスダンパーは、下端を建物等の構造
物に固定して立設した柱の上端に、該柱の上端を水平移
動自由とした場合の該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を
支持せしめ、該柱が撓むことで前記重錘が水平方向に移
動可能であるようにし、前記重錘に水平方向の弾性力を
作用させるばねを前記重錘と前記構造物との間に介装す
るとともに、前記重錘の水平方向の運動を緩衝するダン
パーを前記重錘と前記構造物との間に介装してなること
を特徴とする。また、本発明に係るマスダンパーは、下
端を建物等の構造物に固定して立設した柱の上端に、該
柱の上端を水平移動自由とした場合の該柱の座屈荷重以
上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が撓むことで前記重
錘が水平方向に移動可能であるようにし、前記重錘を水
平方向に駆動するアクチュエータを前記重錘と前記構造
物との間に介装してなることを特徴とする。また、本発
明に係るマスダンパーは、下端を建物等の構造物に固定
して立設した柱の上端に、該柱の上端を水平移動自由と
した場合の該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を支持せし
め、該柱が撓むことで前記重錘が水平方向に移動可能で
あるようにし、前記重錘に水平方向の弾性力を作用させ
るばねを前記重錘と前記構造物との間に介装するととも
に、前記重錘の水平方向の運動を緩衝するダンパーを前
記重錘と前記構造物との間に介装し、更に、前記重錘を
水平方向に駆動するアクチュエータを前記重錘と前記構
造物との間に介装してなることを特徴とする。
め、本発明に係るマスダンパーは、下端を建物等の構造
物に固定して立設した柱の上端に、該柱の上端を水平移
動自由とした場合の該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を
支持せしめ、該柱が撓むことで前記重錘が水平方向に移
動可能であるようにし、前記重錘に水平方向の弾性力を
作用させるばねを前記重錘と前記構造物との間に介装す
るとともに、前記重錘の水平方向の運動を緩衝するダン
パーを前記重錘と前記構造物との間に介装してなること
を特徴とする。また、本発明に係るマスダンパーは、下
端を建物等の構造物に固定して立設した柱の上端に、該
柱の上端を水平移動自由とした場合の該柱の座屈荷重以
上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が撓むことで前記重
錘が水平方向に移動可能であるようにし、前記重錘を水
平方向に駆動するアクチュエータを前記重錘と前記構造
物との間に介装してなることを特徴とする。また、本発
明に係るマスダンパーは、下端を建物等の構造物に固定
して立設した柱の上端に、該柱の上端を水平移動自由と
した場合の該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を支持せし
め、該柱が撓むことで前記重錘が水平方向に移動可能で
あるようにし、前記重錘に水平方向の弾性力を作用させ
るばねを前記重錘と前記構造物との間に介装するととも
に、前記重錘の水平方向の運動を緩衝するダンパーを前
記重錘と前記構造物との間に介装し、更に、前記重錘を
水平方向に駆動するアクチュエータを前記重錘と前記構
造物との間に介装してなることを特徴とする。
【０００７】下端を建物等の構造物に固定して立設した
柱の上端に、座屈荷重以上の荷重を支持させた場合を説
明するために、図３乃至図５に柱が支持する荷重を変え
た場合を示す。図３に示すように柱ａが支持する重錘ｂ
の荷重Ｗが、柱ａの上端を水平移動自由とした場合の柱
ａの座屈荷重Ｗcrより小さい場合には、水平力Ｆと水平
変位δとの関係はＦ＝Ｋδ（Ｋ＞０）となり、弾性範囲
内では線形で、正の剛性を持っている。
柱の上端に、座屈荷重以上の荷重を支持させた場合を説
明するために、図３乃至図５に柱が支持する荷重を変え
た場合を示す。図３に示すように柱ａが支持する重錘ｂ
の荷重Ｗが、柱ａの上端を水平移動自由とした場合の柱
ａの座屈荷重Ｗcrより小さい場合には、水平力Ｆと水平
変位δとの関係はＦ＝Ｋδ（Ｋ＞０）となり、弾性範囲
内では線形で、正の剛性を持っている。
【０００８】図４に示すように重錘ｂの重量Ｗ＝Ｗcrの
場合、水平力Ｆによって柱頭は横移動して座屈する。図
５に示すように重錘ｂの重量Ｗ＞Ｗcrとなっている場
合、水平力Ｆと水平変位δとの関係はＦ＝Ｋδ（Ｋ＜
０）で、柱ａと重錘ｂとから成る重錘支持構造は、重錘
ｂの水平方向の変位に関して負の剛性を有するものとな
っている。図４及び図５の状態では、柱ａだけでは重錘
ｂの荷重を支持できない状態となっているが、本発明に
よれば前記したように、柱の上端に水平移動自由とした
場合の座屈荷重Ｗcr以上の重量Ｗの重錘を支持せしめて
図４または図５の状態とした上で、重錘と構造物との間
に、重錘に水平方向の弾性力を作用させるばねを取付け
ることによって剛性を付与し、負の剛性から正の剛性ま
での任意の剛性を選択することができるようにし、或い
は、重錘を水平方向に駆動するアクチュエータを介装す
るようにしたものである。
場合、水平力Ｆによって柱頭は横移動して座屈する。図
５に示すように重錘ｂの重量Ｗ＞Ｗcrとなっている場
合、水平力Ｆと水平変位δとの関係はＦ＝Ｋδ（Ｋ＜
０）で、柱ａと重錘ｂとから成る重錘支持構造は、重錘
ｂの水平方向の変位に関して負の剛性を有するものとな
っている。図４及び図５の状態では、柱ａだけでは重錘
ｂの荷重を支持できない状態となっているが、本発明に
よれば前記したように、柱の上端に水平移動自由とした
場合の座屈荷重Ｗcr以上の重量Ｗの重錘を支持せしめて
図４または図５の状態とした上で、重錘と構造物との間
に、重錘に水平方向の弾性力を作用させるばねを取付け
ることによって剛性を付与し、負の剛性から正の剛性ま
での任意の剛性を選択することができるようにし、或い
は、重錘を水平方向に駆動するアクチュエータを介装す
るようにしたものである。
【０００９】従って本発明によれば前記ばねの剛性を適
当に選択し、前記重錘と構造物との間に水平方向のダン
パーを介装することと相俟ってＴＭＤとすることができ
る。また前記ばねを取り付けないで、前記アクチュエー
タで水平方向の力を負担させることによって、ＡＭＤと
して使用することが可能となる。更に前述の負の剛性を
打ち消すだけの前記ばねを取付けると、理想的には水平
方向に力を加えなくても動ける状態となる。この状態で
アクチュエータを取付けてＡＭＤとすると、アクチュエ
ータの能力は少なくてすむ。
当に選択し、前記重錘と構造物との間に水平方向のダン
パーを介装することと相俟ってＴＭＤとすることができ
る。また前記ばねを取り付けないで、前記アクチュエー
タで水平方向の力を負担させることによって、ＡＭＤと
して使用することが可能となる。更に前述の負の剛性を
打ち消すだけの前記ばねを取付けると、理想的には水平
方向に力を加えなくても動ける状態となる。この状態で
アクチュエータを取付けてＡＭＤとすると、アクチュエ
ータの能力は少なくてすむ。
【００１０】
【実施例】以下本発明を図示の実施例について説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を示し、同図において
建物１は、マスダンパーで制振しようとする構造体であ
り、この建物１の屋上に立設された柱２に重錘３が支持
されている。図１から明らかなように、柱２は、その下
端が建物１の屋上の床に固定して立設されており、その
上端で重錘３を支持している。柱２の上端を水平移動自
由とした場合の柱２の座屈荷重をＷcrとすると、重錘３
の重量Ｗは Ｗcr＜Ｗ＜４Ｗcr となっている。
る。図１は本発明の第１の実施例を示し、同図において
建物１は、マスダンパーで制振しようとする構造体であ
り、この建物１の屋上に立設された柱２に重錘３が支持
されている。図１から明らかなように、柱２は、その下
端が建物１の屋上の床に固定して立設されており、その
上端で重錘３を支持している。柱２の上端を水平移動自
由とした場合の柱２の座屈荷重をＷcrとすると、重錘３
の重量Ｗは Ｗcr＜Ｗ＜４Ｗcr となっている。
【００１１】柱２だけで重錘３を支持すると、図４に示
すように横方向にずれながら崩壊する。これは、図４に
示したように、柱２が撓むことで重錘３が水平方向に移
動可能だからである。そこで本実施例においては、重錘
３と屋上の床に剛に立設されたバットレス４との間を、
ある程度以上の剛さを有するばね５で横方向に支持する
ようにしており、即ち、重錘３に水平方向の弾性力を作
用させるばね５を、重錘３と建物１との間に介装するこ
とで、崩壊が生じないようにしている。この際、ばね５
のばね定数を適切に設定することによって、前記重錘３
の固有振動周波数を自由に選定することができる。また
建物１の床と重錘３の間にダンパー６を介装することに
よって動吸振器とすることができる。図１から明らかな
ように、このダンパー６は、重錘３の水平方向の運動を
緩衝するように取付けられている。
すように横方向にずれながら崩壊する。これは、図４に
示したように、柱２が撓むことで重錘３が水平方向に移
動可能だからである。そこで本実施例においては、重錘
３と屋上の床に剛に立設されたバットレス４との間を、
ある程度以上の剛さを有するばね５で横方向に支持する
ようにしており、即ち、重錘３に水平方向の弾性力を作
用させるばね５を、重錘３と建物１との間に介装するこ
とで、崩壊が生じないようにしている。この際、ばね５
のばね定数を適切に設定することによって、前記重錘３
の固有振動周波数を自由に選定することができる。また
建物１の床と重錘３の間にダンパー６を介装することに
よって動吸振器とすることができる。図１から明らかな
ように、このダンパー６は、重錘３の水平方向の運動を
緩衝するように取付けられている。
【００１２】図２は本発明の第２の実施例を示し、重錘
３の重量ＷはＷcr＜Ｗ＜４Ｗcrとなっていて、重錘３と
バットレス４との間にはアクチュエータ７が取り付けら
れている。図２から明らかなように、このアクチュエー
タ７は、重錘３を水平方向に駆動するように取付けられ
ている。従ってこの実施例では、重錘３と建物１との間
に介装したアクチュエータ７が、重錘３を水平方向に支
持することで、上述の崩壊が生じないようにしている。
同アクチュエータ７によって重錘の変位を適切に制御す
ることによって、図示の装置はＡＭＤとして働くことに
なる。
３の重量ＷはＷcr＜Ｗ＜４Ｗcrとなっていて、重錘３と
バットレス４との間にはアクチュエータ７が取り付けら
れている。図２から明らかなように、このアクチュエー
タ７は、重錘３を水平方向に駆動するように取付けられ
ている。従ってこの実施例では、重錘３と建物１との間
に介装したアクチュエータ７が、重錘３を水平方向に支
持することで、上述の崩壊が生じないようにしている。
同アクチュエータ７によって重錘の変位を適切に制御す
ることによって、図示の装置はＡＭＤとして働くことに
なる。
【００１３】
【発明の効果】本発明に係るマスダンパーは前記したよ
うに、下端を建物等の構造物に固定して立設した柱の上
端に、該柱の上端を水平移動自由とした場合の該柱の座
屈荷重以上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が撓むこと
で前記重錘が水平方向に移動可能であるようにした重錘
支持構造を備えたものである。この重錘支持構造に、更
に、重錘に水平方向の弾性力を作用させるばねを付加す
ることによって、マスダンパー全体としての、重錘の水
平方向の変位に関する剛性を、前記重錘支持構造によっ
て決まる負の剛性から工学的には殆ど剛と判断できる正
の無限までの範囲で自由に設定できるとともに、マスダ
ンパーの振動系の固有周期を自由に設定できる。
うに、下端を建物等の構造物に固定して立設した柱の上
端に、該柱の上端を水平移動自由とした場合の該柱の座
屈荷重以上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が撓むこと
で前記重錘が水平方向に移動可能であるようにした重錘
支持構造を備えたものである。この重錘支持構造に、更
に、重錘に水平方向の弾性力を作用させるばねを付加す
ることによって、マスダンパー全体としての、重錘の水
平方向の変位に関する剛性を、前記重錘支持構造によっ
て決まる負の剛性から工学的には殆ど剛と判断できる正
の無限までの範囲で自由に設定できるとともに、マスダ
ンパーの振動系の固有周期を自由に設定できる。
【００１４】また従来技術における柱に重錘を取り付け
る方法や、振り子による方法では長周期にマスダンパー
を設定することが難しかったが、本発明によれば長周期
のマスダンパーの設定が可能となり、更にがたつきがな
いので、従来のすべらせる方法に比して小さい振動レベ
ルから有効に働かせることが可能となり、更にまた従来
のピン支持方式に較べて構造が簡単である。
る方法や、振り子による方法では長周期にマスダンパー
を設定することが難しかったが、本発明によれば長周期
のマスダンパーの設定が可能となり、更にがたつきがな
いので、従来のすべらせる方法に比して小さい振動レベ
ルから有効に働かせることが可能となり、更にまた従来
のピン支持方式に較べて構造が簡単である。
【００１５】また請求項２の発明においては、アクチュ
エータで水平方向の力を負担させることによって、本発
明のマスダンパーを、ＡＭＤとして使用できるようにし
た。また請求項３の発明は、水平方向のばねと、ダンパ
ーと、アクチュエータとを使用して、本発明のマスダン
パーを、ＴＡＭＤ（チューンドアクティブマスダンパ
ー）として使用できるようにしたものである。尚、水平
方向のばねの強さを、重錘支持構造の持つ、重錘の水平
方向の変位に関する負の剛性を丁度打ち消す強さにすれ
ば、理想的には水平方向に力を加えなくても可動の状態
となり、この状態ではアクチュエータを取り付けてＡＭ
Ｄとして使用すると、アクチュエータの能力は少なくて
済む。
エータで水平方向の力を負担させることによって、本発
明のマスダンパーを、ＡＭＤとして使用できるようにし
た。また請求項３の発明は、水平方向のばねと、ダンパ
ーと、アクチュエータとを使用して、本発明のマスダン
パーを、ＴＡＭＤ（チューンドアクティブマスダンパ
ー）として使用できるようにしたものである。尚、水平
方向のばねの強さを、重錘支持構造の持つ、重錘の水平
方向の変位に関する負の剛性を丁度打ち消す強さにすれ
ば、理想的には水平方向に力を加えなくても可動の状態
となり、この状態ではアクチュエータを取り付けてＡＭ
Ｄとして使用すると、アクチュエータの能力は少なくて
済む。
【図１】本発明に係るマスダンパーの第１の実施例を示
す立面図である。
す立面図である。
【図２】本発明に係るマスダンパーの第２の実施例を示
す立面図である。
す立面図である。
【図３】柱の支持荷重と水平剛性の関係を示す説明図
で、（イ）は水平力非作動時の状態を示し、（ロ）は水
平力作動時の状態を示す。
で、（イ）は水平力非作動時の状態を示し、（ロ）は水
平力作動時の状態を示す。
【図４】柱の支持荷重と水平剛性の関係を示す説明図
で、（イ）は水平力非作動時の状態を示し、（ロ）は水
平力作動時の状態を示す。
で、（イ）は水平力非作動時の状態を示し、（ロ）は水
平力作動時の状態を示す。
【図５】柱の支持荷重と水平剛性の関係を示す説明図
で、（イ）は水平力非作動時の状態を示し、（ロ）は水
平力作動時の状態を示す。
で、（イ）は水平力非作動時の状態を示し、（ロ）は水
平力作動時の状態を示す。
【図６】従来技術の一例を示す立面図である。
【図７】従来技術の他の例を示す立面図である。
【図８】従来技術の他の例を示す立面図である。
【図９】従来技術の他の例を示す立面図である。
【図１０】従来技術の更に他の例を示す立面図である。
１ 建物 ２ 柱 ３ 重錘 ４ バットレス ５ ばね ６ ダンパー ７ アクチュエータ
Claims (3)
- 【請求項１】 下端を建物等の構造物に固定して立設し
た柱の上端に、該柱の上端を水平移動自由とした場合の
該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が
撓むことで前記重錘が水平方向に移動可能であるように
し、 前記重錘に水平方向の弾性力を作用させる ばねを前記重
錘と前記構造物との間に介装するとともに、前記重錘の
水平方向の運動を緩衝するダンパーを前記重錘と前記構
造物との間に介装してなることを特徴とするマスダンパ
ー。 - 【請求項２】 下端を建物等の構造物に固定して立設し
た柱の上端に、該柱の上端を水平移動自由とした場合の
該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が
撓むことで前記重錘が水平方向に移動可能であるように
し、 前記重錘を水平方向に駆動する アクチュエータを前記重
錘と前記構造物との間に介装してなることを特徴とする
マスダンパー。 - 【請求項３】 下端を建物等の構造物に固定して立設し
た柱の上端に、該柱の上端を水平移動自由とした場合の
該柱の座屈荷重以上の重量の重錘を支持せしめ、該柱が
撓むことで前記重錘が水平方向に移動可能であるように
し、 前記重錘に水平方向の弾性力を作用させる ばねを前記重
錘と前記構造物との間に介装するとともに、前記重錘の
水平方向の運動を緩衝するダンパーを前記重錘と前記構
造物との間に介装し、更に、前記重錘を水平方向に駆動
するアクチュエータを前記重錘と前記構造物との間に介
装してなることを特徴とするマスダンパー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04364593A JP3161559B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | マスダンパー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04364593A JP3161559B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | マスダンパー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06257320A JPH06257320A (ja) | 1994-09-13 |
| JP3161559B2 true JP3161559B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=12669606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04364593A Expired - Fee Related JP3161559B2 (ja) | 1993-03-04 | 1993-03-04 | マスダンパー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3161559B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6278666B2 (ja) * | 2013-11-20 | 2018-02-14 | 株式会社竹中工務店 | 制振装置 |
-
1993
- 1993-03-04 JP JP04364593A patent/JP3161559B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06257320A (ja) | 1994-09-13 |
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