JP3246373B2 - Structure damping method - Google Patents
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- JP3246373B2 JP3246373B2 JP35023496A JP35023496A JP3246373B2 JP 3246373 B2 JP3246373 B2 JP 3246373B2 JP 35023496 A JP35023496 A JP 35023496A JP 35023496 A JP35023496 A JP 35023496A JP 3246373 B2 JP3246373 B2 JP 3246373B2
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本願発明は、構造物の頂部あ
るいは内部に、付加質量としての重りとバネを構成要素
とする非線形動吸振器を設置し、地震や風などの外乱に
対し構造物の応答を低減させるための構造物の制震方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a non-linear dynamic vibration absorber having a weight as an additional mass and a spring as a constituent element at the top or inside of a structure, so that the structure can withstand a disturbance such as an earthquake or wind. Seismic how the structure for reducing the response
It relates to.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、受動型の制震装置として、構造物
の頂部あるいは内部に重りを載せて、それをバネとダン
パーで支持して構造物の固有周期と同調させ、重りの反
力により構造物の揺れを低減する動吸振器がある(例え
ば、特公平3−38386号公報、特公平5−5574
1号公報等参照)。2. Description of the Related Art Conventionally, as a passive type vibration damping device, a weight is placed on the top or inside of a structure, and it is supported by a spring and a damper to synchronize with the natural period of the structure. There is a dynamic vibration absorber that reduces the vibration of a structure (for example, Japanese Patent Publication No. 3-38386, Japanese Patent Publication No. 5-5574).
No. 1).
【0003】また、減衰装置を用いた受動型の制震装置
としては、構造物の柱梁架構内に耐震要素と連結する形
で配置した減衰装置の減衰係数をある値に設定し、ある
いは振動状態に応じて自動的に変化するように設定し、
建物の振動低減を図るものがある(例えば、特許第25
13356号公報、特許第2528589号公報等参
照)。Further, as a passive type vibration damping device using a damping device, a damping coefficient of a damping device arranged in a form connected to a seismic element in a column-beam frame of a structure is set to a certain value, or Set to change automatically according to the state,
There is one that aims to reduce vibration of a building (for example, Japanese Patent No. 25
No. 13356, Japanese Patent No. 2528589, etc.).
【0004】一方、出願人は能動制御型の制震システム
として、構造物の柱梁架構内に可変剛性装置や可変減衰
装置を介在させて耐震要素を設置し、可変剛性装置によ
り柱梁架構の剛性を変化させたり、可変減衰装置の減衰
係数を変化させることにより、構造物の減衰性を評価し
た制震方法や、可変減衰装置の発生減衰力を制御力とす
る使用する制震方法を種々開発している(例えば特公平
7−42811号公報、特公平7−45781号公報等
参照)。On the other hand, as an active control type vibration damping system, the applicant installs a seismic element with a variable stiffness device or a variable damping device interposed in a beam-column structure of a structure, and uses the variable-rigidity device to install the column-beam frame. There are various vibration control methods that evaluate the damping properties of structures by changing the stiffness or the damping coefficient of the variable damping device, and that use the damping force generated by the variable damping device as a control force. (See, for example, Japanese Patent Publication No. 7-42811 and Japanese Patent Publication No. 7-45781).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】動吸振器は、原理・構
造が簡単であり、制御を必要としないため、制震装置と
しては比較的早くから実用化されている。A dynamic vibration absorber has been put into practical use relatively early as a vibration damping device because it has a simple principle and structure and does not require control.
【0006】しかし、従来のバネとダンパーを構成要素
とする動吸振器における問題点として、実際に構造物の
固有周期に重りの固有周期を同調させることが困難であ
ること、および重りのストロークを制限するための設け
るダンパーが振動初期の状態で重りの揺れを阻害し、十
分な制震効果が発揮されないことが挙げられる。However, the problems with the conventional dynamic vibration absorber including the spring and the damper as components are that it is difficult to actually tune the natural period of the weight to the natural period of the structure, and the stroke of the weight is reduced. The damper provided for the restriction hinders the swing of the weight in the initial state of the vibration, and the sufficient damping effect is not exhibited.
【0007】本願発明は、上述のような課題に対し、動
吸振器を構成するダンパーに可変減衰装置を用い、簡単
な制御を行うことにより振動初期の立ち上がりを改善し
て制震効果を向上させること、および履歴制御の考え方
を導入することで制御を簡略化し、また実装において固
有周期の同調を容易にすることを目的としている。The present invention solves the above-mentioned problems by using a variable damper for a damper constituting a dynamic vibration absorber and performing a simple control to improve the initial rise of the vibration and improve the vibration damping effect. The purpose of the present invention is to simplify the control by introducing the concept of history control and history control, and to facilitate tuning of the natural period in implementation.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本願発明は、従来、受動
型の制震装置として、構造物の頂部あるいは内部等に設
置される動吸振器のダンパーとして減衰係数が可変な可
変減衰装置を用い、コンピュータあるいは制御回路等の
制御手段で簡易な制御を行い、いわゆるセミアクティブ
コントロールによる制震を行うものである。According to the present invention, a variable damping device having a variable damping coefficient is conventionally used as a passive vibration damping device as a damper for a dynamic vibration absorber installed on the top or inside of a structure. Simple control is performed by control means such as a computer or a control circuit, and vibration control is performed by so-called semi-active control.
【0009】本願発明における基本的な考え方として
は、上述のような可変減衰装置を組み込んだ動吸振器と
して、構造物とその構造物に対し水平方向に可動な重り
とをバネによって連結するとともに、可変減衰装置を介
在させた装置を用いる。バネは基本的には従来の動吸振
器の場合と同様、重りの振動を構造物の振動に同調させ
るために用いられている。ただし、可変減衰装置部分の
剛性が可変減衰装置の制御状態により0〜kd の間で変
化し、非線形動吸振器としての周期に影響を与えるた
め、バネと可変減衰装置の複合的な解析、設定が必要と
なる。As a basic idea in the present invention,
Uses, as a dynamic vibration absorber incorporating the above-described variable damping device, a structure in which a structure and a weight movable in a horizontal direction with respect to the structure are connected by a spring and a variable damping device is interposed. The spring is basically used to synchronize the vibration of the weight with the vibration of the structure as in the case of the conventional dynamic vibration absorber. However, since the stiffness of the variable damping unit changes between 0 and k d depending on the control state of the variable damping unit, which affects the period as the nonlinear dynamic vibration absorber, a combined analysis of the spring and the variable damping unit is performed. Setting is required.
【0010】このような非線形動吸振器を用い、外乱に
よる構造物の応答初期においては可変減衰装置による減
衰量を低い状態に制御し、続いて構造物の応答の増大に
伴い可変減衰装置による減衰量をより大きい状態に制御
する。これにより、振動初期の立ち上がりが改善され構
造物の応答を早期に低減することができる。すなわち、
外乱による構造物の応答初期においては、可変減衰装置
による減衰量をあらかじめ設定した低い状態に制御する
ことで、可変減衰装置による減衰量を大きくした状態に
比べて重りがより早期に振動を開始するようにし、続い
て構造物の応答の増大に伴い可変減衰装置による減衰量
をより大きい状態に制御することで、重りの振動を構造
物の振動に同調させて構造物の応答を低減させるもので
ある。 By using such a non-linear dynamic vibration absorber, the amount of attenuation by the variable damper is controlled to be low in the initial stage of the response of the structure due to disturbance, and subsequently, the attenuation by the variable damper is increased as the response of the structure increases. Control the volume to a larger state. As a result, the rise at the beginning of the vibration is improved, and the response of the structure can be reduced at an early stage. That is,
In the early stage of the response of the structure due to the disturbance, the variable damping device
Control the amount of attenuation to a preset low state
As a result, the attenuation by the variable attenuator has been increased.
So that the weight starts to vibrate earlier,
Attenuation by variable damping device as the response of the structure increases
Control the weight to a larger state to reduce the vibration of the weight.
The response of the structure is reduced in synchronization with the vibration of the object.
is there.
【0011】本願の請求項1に係る構造物の制震方法
は、上記の考え方に基づき、さらに可変減衰装置を組み
込んだ動吸振器の復元力特性に着目し、履歴制御の形で
制震を行うものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibration control method for a structure based on the above concept, further focusing on the restoring force characteristics of a dynamic vibration absorber incorporating a variable damping device, and controlling the vibration in a form of hysteresis control. Is what you do.
【0012】具体的には、まず、動吸振器部分での重り
の振動に対する復元力特性を考える。この復元力特性
は、バネのみの復元力Qs と可変減衰装置の発生減衰力
Fの和として与えられる復元力Q(=Qs +F)と、重
りの振幅の関係として考えることができる。[0012] More specifically, or not a considered a restoring force characteristics with respect to vibration of the weight in the dynamic vibration reducer portion. The restoring force characteristic and resiliency given as the sum of the generated damping force F of the restoring force Q s and a variable attenuator of a spring only Q (= Q s + F) , can be considered as a relation of the amplitude of the weight.
【0013】さらに、時々刻々変化する振動状態におけ
る重りの振幅Dと復元力Qとの関係を与える復元力特性
として、前記可変減衰装置によって制御可能な範囲(図
2参照)で、任意の複数の復元力Q0 についてエネルギ
ー吸収特性が最大となる復元力特性を考え(図3参
照)、前記復元力特性を荷重−変形関係を表す座標平面
上の形状として与える形状パラメータα=Q0 /(K・
D)を考える。Further, as a restoring force characteristic which gives a relationship between the amplitude D of the weight and the restoring force Q in a vibration state which changes every moment, a plurality of arbitrarily selected values can be set within a range controllable by the variable damping device (see FIG. 2). consider the restoring force characteristics for restoring force Q 0 energy absorption characteristics is maximum (see FIG. 3), load the restoring force characteristics - shape parameters gives a shape on the coordinate plane representing the deformation relationships alpha = Q 0 / (K・
Consider D).
【0014】すなわち、重りの振幅Dは構造物が地震や
風などの外乱を受け、制震の過程で時々刻々変化する
が、形状パラメータαの値を固定することで、座標平面
上における復元力特性(履歴形状)が相似形に維持され
る。That is, the amplitude D of the weight changes every moment in the process of damping due to the disturbance of the structure such as an earthquake or a wind, but by fixing the value of the shape parameter α, the restoring force on the coordinate plane is fixed. The characteristics (history shape) are kept similar.
【0015】ここで、本発明では、外乱による構造物の
応答初期においては減衰量の低い状態を与える値α
1 (例えばα1 =0)に対応する復元力特性を与えるよ
うに制御し、続いて構造物の応答の増大に伴い減衰量の
大きい状態を与える値α2 (例えばα2 =1)に対する
復元力特性を与えるように制御する。Here, in the present invention, the value α that gives a low attenuation state in the early stage of the response of the structure due to the disturbance.
1 (for example, α 1 = 0) is controlled so as to give a restoring force characteristic, and subsequently, a value α 2 (for example, α 2 = 1) that gives a large attenuation state as the response of the structure increases. Control to give force characteristics.
【0016】このように制御することで、振動初期にお
ける動吸振器の立ち上がりを改善するとともに、履歴制
御により制御則を簡略化しつつ減衰性に関する可変減衰
装置の装置能力を最大限に発揮させることができる。[0016] By controlling in this manner, as well as improving the rise of the dynamic vibration reducer in the vibration initial, thereby maximizing the system capacity of the variable damping device regarding attenuation while simplifying the control law by the history control Can be.
【0017】請求項2に係る構造物の制震方法は、請求
項1の制震方法において、あらかじめバネの剛性Kを、
可変減衰装置がない状態において重りの振動が構造物の
振動に同調する剛性K0 よりも小さく振動周期が構造物
の固有周期より長い状態に設定しておき、形状パラメー
タαを減衰量の低い状態を与える値α1 (このときの可
変減衰装置のバネ部分と可変減衰装置部分を合わせた剛
性K1 は、K<K1 <K0 の関係を有する)から減衰量
の大きい状態を与える値α2 (このときの可変減衰装置
のバネ部分と可変減衰装置部分を合わせた剛性K2 は、
K<K2 ≒K0の関係を有する)に移行させることによ
り、バネ剛性Kとパラメータαによって決まる重りの振
動周期が構造物の固有周期T0 に近づくように設定する
ことを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of damping a structure according to the first aspect of the present invention, wherein the rigidity K of the spring is determined in advance.
Small oscillation period than tunes the stiffness K 0 to the vibration of the vibration structure of the weight in the absence of variable damping device may be set to longer than that the natural period of the structure, low shape parameters α of attenuation state the value gives the alpha 1 (stiffness K 1 of the combined spring portion and a variable attenuator portion of the variable damping device at this time, K <has the relation K 1 <K 0) values to provide a greater state of attenuation from alpha 2 (At this time, the rigidity K 2 of the spring portion and the variable damper portion of the variable damper is
K <K 2 ≒ K 0 ) so that the vibration period of the weight determined by the spring stiffness K and the parameter α approaches the natural period T 0 of the structure. It is.
【0018】表1は振動初期に選択する形状パラメータ
α=0、制震継続時に選択する形状パラメータα=1と
した場合の、剛性、周期、減衰量を表にまとめたもので
ある。Table 1 summarizes the stiffness, period, and attenuation when the shape parameter α = 0 selected at the beginning of vibration and the shape parameter α = 1 selected at the time of continuous vibration control.
【0019】[0019]
【表1】 [Table 1]
【0020】このように、形状パラメータαの選択によ
り、動吸振器の周期を伸ばし、実装における周期調整が
可能となる。As described above, by selecting the shape parameter α, the cycle of the dynamic vibration absorber can be extended, and the cycle in mounting can be adjusted.
【0021】請求項1、2の制震方法における動吸振器
としては、例えば従来の動吸振器におけるダンパーとし
て可変減衰装置を用いたものが利用可能である。As the dynamic vibration absorber in the vibration damping methods of the first and second aspects, for example, a conventional dynamic vibration absorber using a variable damper as a damper can be used.
【0022】すなわち、構造物に対し水平方向に可動な
重りと、前記構造物と重りを連結し前記重りの振動を構
造物の固有周期に同調させるためのバネと、前記構造物
と重りとの間に介在させたダンパーとを備えた構造物用
動吸振器において、前記ダンパーとして可変減衰装置を
用い、前記可変減衰装置の発生減衰力を構造物の応答に
応じて変化させるための制御手段を設けたものである。
構造物の応答は速度センサー、加速度センサー等のセン
サーによって検出することができる。That is, a weight movable in the horizontal direction with respect to the structure, a spring for connecting the structure and the weight and tuning the vibration of the weight to the natural period of the structure, In a dynamic vibration absorber for a structure including a damper interposed therebetween, a variable damping device is used as the damper, and control means for changing a generated damping force of the variable damping device according to a response of the structure is provided. It is provided.
The response of the structure can be detected by a sensor such as a speed sensor or an acceleration sensor.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】図1は、本願発明の一実施形態を
概念的に示したもので、図1(a) に示すように建物10
の頂部に非線形動吸振器1を設置し、これを建物10の
応答を検地するセンサ6からの情報をもとにコンピュー
タ5で制御する。FIG. 1 conceptually shows one embodiment of the present invention. As shown in FIG.
A non-linear dynamic vibration absorber 1 is installed at the top of the computer, and is controlled by a computer 5 based on information from a sensor 6 that detects the response of the building 10.
【0024】図1(b) は非線形動吸振器1部分の構成を
力学モデルとして示したもので、並列に配置した同調バ
ネ3と可変減衰装置4を介して、重り2を建物10に対
し水平方向に移動自在に連結する。なお、図1(b) にお
いて、mは重り2の質量、Kはバネ3のバネ剛性、kd
は可変減衰装置4部分の装置剛性、cは可変減衰装置4
の減衰係数(可変)である。FIG. 1 (b) shows the structure of the nonlinear dynamic vibration absorber 1 as a dynamic model. The weight 2 is placed horizontally with respect to the building 10 via the tuning spring 3 and the variable damping device 4 arranged in parallel. Movably in the direction. In FIG. 1B, m is the mass of the weight 2, K is the spring rigidity of the spring 3, k d
Is the device rigidity of the variable damping device 4 portion, and c is the variable damping device 4
(Variable).
【0025】地震や風等の外乱によって建物10が振動
するとき、重り2が建物10の固有周期に同調すること
で、建物10の応答が低減することは従来の受動型の動
吸振器の場合と同様であるが、センサ6によって検知さ
れる建物10の応答初期において可変減衰装置4を減衰
量が低い状態に制御することで、主としてバネ3の剛性
Kが効き、可変減衰装置4の減衰量を大きくした状態に
比べ、動吸振器としての立ち上がりが改善される。すな
わち、重り2が早期に振動を開始する。When the building 10 vibrates due to a disturbance such as an earthquake or wind, the response of the building 10 is reduced by adjusting the weight 2 to the natural period of the building 10, which is the case with the conventional passive dynamic vibration absorber. However, by controlling the variable damping device 4 so that the amount of attenuation is low in the early stage of the response of the building 10 detected by the sensor 6, the rigidity K of the spring 3 mainly works, and the amount of attenuation of the variable damping device 4 As a result, the rise as a dynamic vibration absorber is improved. That is, the weight 2 starts to vibrate early.
【0026】続いて、重り2が振動を開始した状態で、
可変減衰装置4の減衰量を大きい状態に移行させること
で、可変減衰装置4部分の剛性も効き始め、あらかじめ
バネ3と可変減衰装置4部分の剛性、減衰性を設定して
おくことで、重り2の振動を建物10の固有周期に同調
させることができ、建物10の応答を早期に効率よく低
減することができる。Subsequently, with the weight 2 starting to vibrate,
By shifting the damping amount of the variable damping device 4 to a large state, the rigidity of the variable damping device 4 portion also starts to take effect. By setting the rigidity and damping properties of the spring 3 and the variable damping device 4 portion in advance, the weight is reduced. 2 can be tuned to the natural period of the building 10, and the response of the building 10 can be reduced early and efficiently.
【0027】図2は可変減衰装置を組み込んだ非線形動
吸振器における復元力特性、すなわち図1の構成におけ
るバネ3の復元力Qs と可変減衰装置4の発生減衰力F
の和Q(=Qs +F)と重り2の変位xの関係、および
これらと構造的制約との関係を示したものである。[0027] Figure 2 is a variable restoring force characteristic in the attenuation nonlinear dynamic vibration absorber incorporating the device, i.e. generated damping force of the restoring force Q s and a variable damping device 4 of the spring 3 in the configuration of FIG. 1 F
Relationship of the sum Q (= Q s + F) and the displacement x of the weight 2, and shows the relationship between these and the structural constraints.
【0028】重りが振幅Dで定常振動している場合の非
線形動吸振器の復元力特性は、可変減衰装置(可変ダッ
シュポット)という構造的制約により、図2にハッチン
グで示す平行四辺形の範囲しかとり得ない。The restoring force characteristic of the non-linear dynamic vibration absorber when the weight is oscillating in a steady state with the amplitude D is within the range of the parallelogram shown by hatching in FIG. 2 due to the structural restriction of the variable damper (variable dashpot). Can only take.
【0029】図2において、βはバネのみの剛性Kと可
変減衰装置部分の剛性kd を含めた全体の剛性との剛性
比〔=(K+kd )/K≧1.0〕であり、βKが平行
四辺形の上下の辺の傾きを与えている。In FIG. 2, β is a rigidity ratio [= (K + k d ) /K≧1.0] between the rigidity K of the spring alone and the overall rigidity including the rigidity k d of the variable damping device, and βK Gives the inclination of the upper and lower sides of the parallelogram.
【0030】本願発明では、この構造的制約の中で復元
力特性が設定した形状となるよう制御を行う。[0030] In the present gun onset bright performs control so that a shape restoring force characteristics are set in this structural constraints.
【0031】ここで、例えば図3に示すように、座標平
面上に表される復元力特性の形状を形状パラメータα
〔=Q0 /(K・D)〕で定義する(0≦α≦2β−
1、Q0はDを固定した特定の条件のもとに可変減衰装
置の制御に関し復元力(加速度)について設定した最大
値)。Here, for example, as shown in FIG. 3, the shape of the restoring force characteristic represented on the coordinate plane is represented by a shape parameter α.
[= Q 0 / (K · D)] (0 ≦ α ≦ 2β−
1, Q 0 is the maximum value set for the restoring force (acceleration) for the control of the variable damping device under specific conditions where D is fixed).
【0032】図3は、β=1.5すなわちkd /K=
0.5の場合の、形状パラメータα=0、0.5、1.
0、1.5、2.0の5種類について、左側に復元力Q
と重りの変位xの関係(復元力特性)を表すグラフ、右
側に可変減衰装置の発生減衰力Fと重りの変位xの関係
を表すグラフを並べたものである。FIG. 3 shows that β = 1.5, ie, k d / K =
0.5, the shape parameter α = 0, 0.5, 1..
Restoring force Q on the left for five types of 0, 1.5, and 2.0
And a graph showing the relationship between the displacement x of the weight (restoring force characteristic) and the graph showing the relationship between the generated damping force F of the variable damping device and the displacement x of the weight on the right side.
【0033】ここで、建物の応答初期においては、例え
ばα=0等、減衰量が低い状態に制御することで、重り
が早期に振動を開始する。Here, in the early stage of the response of the building, the weight starts to vibrate early by controlling the amount of attenuation to be low, for example, α = 0.
【0034】続いて、重りが振動を開始した状態で、例
えばα=1を選択して可変減衰装置の減衰量を大きい状
態に移行させることで、応答を早期に低減させることが
できる。Subsequently, when the weight starts to oscillate, for example, by selecting α = 1 to shift the attenuation of the variable damping device to a large state, the response can be reduced at an early stage.
【0035】制震が開始した後の制震継続時における基
本的な考え方としては、ある時点における一定の振幅D
以下、一定の復元力(加速度)Q0 以下で、最も吸収エ
ネルギーが大きくなるように復元力特性を設定し、この
復元力特性を時々刻々変化する振幅D(t) について制御
する。The basic concept of the continuation of the vibration control after the vibration control is started is that a certain amplitude D at a certain time is used.
Hereinafter, the restoring force characteristics are set so that the absorbed energy is maximized at a fixed restoring force (acceleration) Q 0 or less, and the restoring force characteristics are controlled with respect to the amplitude D (t) that changes every moment.
【0036】図4は、制御手順の一例を示すフローチャ
ートの形で示したものである。FIG. 4 is a flow chart showing an example of the control procedure.
【0037】まず、地震や風などの外乱が作用したとき
の構造物(建物)の応答量を、建物に取り付けたセンサ
によって計測する。First, the response amount of a structure (building) when a disturbance such as an earthquake or wind acts is measured by a sensor attached to the building.
【0038】次に、形状パラメータαの設定であるが、
振動初期、あるいは小振動状態においては、減衰量の少
ない例えばα=0(0に限定されない)を設定する。Next, regarding the setting of the shape parameter α,
In the initial vibration or in the small vibration state, for example, α = 0 (not limited to 0) with a small attenuation is set.
【0039】振動が大きくなってきたら、減衰量の大き
い例えばα=1(1に限定されない)を設定する。When the vibration becomes large, a large amount of attenuation, for example, α = 1 (not limited to 1) is set.
【0040】可変減衰装置により座標平面上に表される
動吸振器の復元力特性の形状(履歴形状)を、上記のよ
うに選定された形状パラメータαを維持するように制御
することで、簡略化された形で動吸振器の効率化が図れ
る。また、これによって構造物の応答が効率的に低減さ
れる。The shape (history shape) of the restoring force characteristic of the dynamic vibration absorber represented on the coordinate plane by the variable damping device is simplified by controlling the shape parameter α selected as described above. In this case, the efficiency of the dynamic vibration absorber can be improved. This also effectively reduces the response of the structure.
【0041】一方、このような非線形動吸振器は履歴形
状をコントロールする(変化させる)ことで、動吸振器
の周期(同調周期)と減衰定数を調整することができ
る。図5は特定の条件のもとにおける形状パラメータα
を変化させたときの動吸振器の周期T(等価周期)およ
び減衰定数h(等価減衰定数)の変化を示したものであ
る。On the other hand, the period (tuning period) and the damping constant of the dynamic vibration absorber can be adjusted by controlling (changing) the hysteresis of such a nonlinear dynamic vibration absorber. FIG. 5 shows the shape parameter α under specific conditions.
Is a graph showing changes in the period T (equivalent period) and the damping constant h (equivalent damping constant) of the dynamic vibration absorber when the value of is changed.
【0042】図5に示されるように形状パラメータαと
動吸振器の周期は一義的に対応する。従って、あらかじ
めバネの剛性Kを小さく設定しておき、形状パラメータ
αが小さい値の状態で動吸振器が立ち上がった後、本来
の応答低減効果を与えるための形状パラメータαが大き
い値の状態に移行させる際の形状パラメータαを、動吸
振器の重りに同調周期を与える値に設定しておくこと
で、動吸振器の周期と減衰定数の両者を変化させて非常
に効率のよい制震を行うことができる。As shown in FIG. 5, the shape parameter α uniquely corresponds to the period of the dynamic vibration absorber. Accordingly, the rigidity K of the spring is set small in advance, and after the dynamic vibration absorber starts up in a state where the shape parameter α is small, the state shifts to a state where the shape parameter α for giving the original response reduction effect is large. By setting the shape parameter α to a value that gives the tuning period to the weight of the dynamic vibration absorber, both the period of the dynamic vibration absorber and the damping constant are changed to perform very efficient vibration control be able to.
【0043】本願発明の制震方法によれば、制震装置
としての動吸振器における構造物振動初期の立ち上がり
が改善され、早期に制震効果を顕し、応答の増大を抑え
るとともに早期の応答低減効果が得られる。According to the vibration damping method of the present invention, the initial rise of structural vibration in the dynamic vibration absorber as the vibration damping device is improved, the vibration damping effect is exhibited early, the increase in response is suppressed, and the response is reduced early. The effect is obtained.
【0044】また、形状パラメータαを用いた履歴制
御の考え方を導入することで制御が簡略化され、かつ効
率的な制御が可能となる。[0044] In addition, a simplified control by introducing the concept of history control using shape parameters alpha, and enables efficient control.
【0045】本願請求項2に係る制震方法によれば、
動吸振器の周期を形状パラメータαの設定により調整す
ることができるため、実装において固有周期の同調が容
易となる。According to the vibration control method of claim 2 of the present application,
Since the period of the dynamic vibration absorber can be adjusted by setting the shape parameter α, the natural period can be easily tuned in mounting.
【図1】本願発明の一実施形態を概念的に示したもの
で、(a) はシステム全体の概念図、(b) は非線形動吸振
器の構成を力学モデルとして示した図である。FIGS. 1A and 1B conceptually show an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a conceptual diagram of the entire system, and FIG. 1B is a diagram showing the configuration of a nonlinear dynamic vibration absorber as a dynamic model.
【図2】非線形動吸振器における復元力特性と構造的制
約の関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between a restoring force characteristic and a structural constraint in the nonlinear dynamic vibration absorber.
【図3】形状パラメータα=0〜2.0の5種類につい
て、左側に復元力Qと重りの変位xの関係(復元力特
性)を表すグラフを、右側に可変減衰装置の発生減衰力
Fと重りの変位xの関係を表すグラフを並べたものであ
る。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the restoring force Q and the displacement x of the weight (restoring force characteristic) for five types of shape parameters α = 0 to 2.0, and the right side shows the generated damping force F of the variable damping device. And a graph showing the relationship between the weight and the displacement x of the weight.
【図4】制御手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a control procedure.
【図5】形状パラメータαと動吸振器の固有周期Tおよ
び減衰定数hの変化の関係を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a shape parameter α and changes in a natural period T and a damping constant h of the dynamic vibration absorber.
1…非線形動吸振器、2…重り、3…バネ、4…可変減
衰装置、5…コンピュータ、6…センサ、10…建物DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonlinear dynamic vibration absorber, 2 ... Weight, 3 ... Spring, 4 ... Variable damping device, 5 ... Computer, 6 ... Sensor, 10 ... Building
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02 F16F 15/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E04H 9/02 F16F 15/02
Claims (2)
動な重りとを、重りの振動を構造物の振動に同調させる
ための剛性Kのバネにより連結するとともに、前記バネ
と並列に可変減衰装置を設けてなる非線形動吸振器を用
いた構造物の制震方法であって、 前記バネのみの復元力Qs と剛性を0〜kd の間で変化
させる前記可変減衰装置の発生減衰力Fとの和として与
えられる復元力Q(=Qs +F)と、前記重りの振幅D
との関係である復元力特性について、 前記可変減衰装置によって制御可能な範囲で、任意の複
数の復元力Q0 に対してエネルギー吸収特性が最大とな
る復元力特性を荷重−変形関係を表す座標平面上の形状
として与える形状パラメータα=Q0 /(K・D)を求
めておき、 外乱による前記構造物の応答初期においては減衰量の低
い状態を与える値α1に対応する復元力特性を与えるよ
うに制御することで、前記可変減衰装置による減衰量を
大きくした状態に比べて前記重りがより早期に振動を開
始するようにし、 続いて構造物の応答の増大に伴い減衰量の大きい状態を
与える値α2 に対する復元力特性を与えるように制御す
ることで、前記重りの振動を構造物の振動に同調させて
構造物の応答を低減させることを特徴とする構造物の制
震方法。1. A structure and a weight movable in a horizontal direction with respect to the structure are connected by a spring having a rigidity K for synchronizing the vibration of the weight with the vibration of the structure, and are variable in parallel with the spring. a vibration control method of a structure that uses nonlinear dynamic vibration absorber formed by providing a damping device, the generated damping of the variable damping device for varying the restoring force Q s and stiffness of the spring only between 0 to k d Restoring force Q (= Qs + F) given as the sum of force F and amplitude D of the weight
Loading the restoring force characteristic is a relationship, in a controllable range by the variable damping device, the restoring force characteristic energy absorption characteristics is maximized with respect to a plurality of arbitrary restoring force Q 0 and - coordinates representing the deformation relationships A shape parameter α = Q 0 / (K · D) to be given as a shape on a plane is obtained in advance, and a restoring force characteristic corresponding to a value α 1 giving a low attenuation state in the initial stage of the response of the structure due to a disturbance is obtained. By controlling to give, the weight starts to vibrate earlier as compared with the state where the attenuation by the variable damping device is increased, and then the state where the attenuation is large with the increase of the response of the structure. by controlling so as to provide a restoring force characteristics for the value alpha 2 to give, seismic response control method of the structure, characterized in that to reduce the response of the tuned in structure to the vibration of the vibrating structure of the weight.
変減衰装置がない状態において前記重りの振動が構造物
の振動に同調する剛性K0 よりも小さく振動周期が構造
物の固有周期より長い状態に設定しておき、前記形状パ
ラメータαを前記減衰量の低い状態を与える値α1 から
前記減衰量の大きい状態を与える値α2 に移行させるこ
とにより、前記バネと前記パラメータαによって決まる
重りの振動周期が構造物の固有周期に近づくように設定
することを特徴とする請求項1記載の構造物の制震方
法。2. A method in which the rigidity K of the spring is set in advance in a state where the vibration of the weight is smaller than the rigidity K 0 in which the vibration of the weight is synchronized with the vibration of the structure without the variable damping device, and the vibration period is longer than the natural period of the structure. It may be set to, the by the shape parameter alpha from the values alpha 1 to give a low state of said attenuation be transferred to the value alpha 2 which gives a large state of the attenuation of the weight determined with the spring by the parameter alpha Damping method according to claim 1 structure according vibration period and sets to approach the natural period of the structure.
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP35023496A JP3246373B2 (en) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | Structure damping method |
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CN105804261B (en) * | 2016-03-21 | 2017-12-26 | 同济大学 | Suspension type material damping device |
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1996
- 1996-12-27 JP JP35023496A patent/JP3246373B2/en not_active Expired - Fee Related
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