JP3394330B2 - 衝撃ダンパーを用いた高層構造物における制振構造 - Google Patents
衝撃ダンパーを用いた高層構造物における制振構造Info
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Description
【０００１】Ａ．発明の目的
(1) 産業上の利用分野
この発明は、高層建築物及び塔状構造物等の高層構造物
において付加重錘（付加質量体ともいう）によるダイナ
ミックダンパーを用いて風や地震等の強制外力により当
該構造物に生起する振動を低減する制振構造に関する。
において付加重錘（付加質量体ともいう）によるダイナ
ミックダンパーを用いて風や地震等の強制外力により当
該構造物に生起する振動を低減する制振構造に関する。
【０００２】(2) 従来の技術
高層建築物や塔状構造物等の高層構造物はその柔構造特
性から、風・地震等の外力を受けて大きく揺れる傾向が
あるが、その制振のために、ダイナミックダンパーを利
用することは公知である。そして、近年においては、そ
のダイナミックダンパーをコンピュータからの信号を受
け、油圧シリンダー等の起振器（アクチュエータ）を介
して能動的に作動させるいわゆるアクティブマスダンパ
ーが特に有効なものとして使用されている。
性から、風・地震等の外力を受けて大きく揺れる傾向が
あるが、その制振のために、ダイナミックダンパーを利
用することは公知である。そして、近年においては、そ
のダイナミックダンパーをコンピュータからの信号を受
け、油圧シリンダー等の起振器（アクチュエータ）を介
して能動的に作動させるいわゆるアクティブマスダンパ
ーが特に有効なものとして使用されている。
【０００３】該アクティブマスダンパーにおいては、構
造物の屋上あるいは適宜階層内にボールベアリングや積
層ゴム体等の支持手段により移動可能に付加重錘を取り
付け、該付加重錘を油圧シリンダー等からなる起振器に
より構造物に作用する振動を打ち消す方向に加振させて
振動を低減するようになっている。そして、該加振器を
振動検出器・制御部を介して駆動するものである。すな
わち、構造物に入力する振動を振動検出器によって検出
し、該検出した振動を演算処理装置いわゆるコンピュー
ターにより振動の大きさ、周波数特性、応答加速度等を
解析した後、構造物の応答が最小となるような付加重錘
への最適加振力ならびに加振方向を算定し、該処理装置
の指令に基づき加振器を駆動し、付加重錘を加振するこ
とにより入力振動を打ち消すようになっている。図７は
その振動モデルを示すものであって、構造物Ｓは質量Ｍ
を有し、その屋上部にばね１００、加振器１０２を備
え、質量ｍの付加重錘からなる１自由度のダイナミック
ダンパーＰが配される。加振器１０２はセンサー１０６
からの検出信号を入力し解析する処理部１０４を介して
駆動される。
造物の屋上あるいは適宜階層内にボールベアリングや積
層ゴム体等の支持手段により移動可能に付加重錘を取り
付け、該付加重錘を油圧シリンダー等からなる起振器に
より構造物に作用する振動を打ち消す方向に加振させて
振動を低減するようになっている。そして、該加振器を
振動検出器・制御部を介して駆動するものである。すな
わち、構造物に入力する振動を振動検出器によって検出
し、該検出した振動を演算処理装置いわゆるコンピュー
ターにより振動の大きさ、周波数特性、応答加速度等を
解析した後、構造物の応答が最小となるような付加重錘
への最適加振力ならびに加振方向を算定し、該処理装置
の指令に基づき加振器を駆動し、付加重錘を加振するこ
とにより入力振動を打ち消すようになっている。図７は
その振動モデルを示すものであって、構造物Ｓは質量Ｍ
を有し、その屋上部にばね１００、加振器１０２を備
え、質量ｍの付加重錘からなる１自由度のダイナミック
ダンパーＰが配される。加振器１０２はセンサー１０６
からの検出信号を入力し解析する処理部１０４を介して
駆動される。
【０００４】しかしながら、従来のアクティブマスダン
パーによれば、付加重錘は最大振幅に見合う移動域を保
持するように設定されており、このため大きなストロー
クを要し、また付加重錘の重量化が困難であるので自ず
からエネルギー散逸の増大化にも限度がある。このた
め、従来のアクティブマスダンパーによれば、振幅が大
きく、設置空間が大きくなる割には、エネルギー消費が
小さく、構造物の大型化に対処し得ないという問題があ
る。
パーによれば、付加重錘は最大振幅に見合う移動域を保
持するように設定されており、このため大きなストロー
クを要し、また付加重錘の重量化が困難であるので自ず
からエネルギー散逸の増大化にも限度がある。このた
め、従来のアクティブマスダンパーによれば、振幅が大
きく、設置空間が大きくなる割には、エネルギー消費が
小さく、構造物の大型化に対処し得ないという問題があ
る。
【０００５】(3) 発明が解決しようとする課題
本発明は、上記実情に鑑み、ダイナミックダンパーの特
性を活用しつつ、エネルギー散逸が大きく優れた制振性
能を発揮するとともに、設置空間の節約を図りうる高層
構造物における制振構造を得ることを目的とする。本発
明はこのため、いわゆる衝撃ダンパーの新規な適用のも
とにこの目的を達成しようとするものである。
性を活用しつつ、エネルギー散逸が大きく優れた制振性
能を発揮するとともに、設置空間の節約を図りうる高層
構造物における制振構造を得ることを目的とする。本発
明はこのため、いわゆる衝撃ダンパーの新規な適用のも
とにこの目的を達成しようとするものである。
【０００６】Ｂ．発明の構成
(1) 問題点を解決するための手段
本発明の高層構造物における制振構造は、具体的には次
の技術的手段を採る。すなわち、第１番目の高層構造物
における制振構造の発明は、請求項１に記載のとおり、
主振動系の高層構造物において、付加重錘が重畳的に配
された２自由度以上のダイナミックダンパーが独立的に
配され、前記付加重錘の移動域の途中に剛性の調整され
た主振動系に属する被衝突物体（ストッパー）を配して
なることを特徴とする。 上記構成において、本発明に
採用されるダイナミックダンパーの付加重錘は起振器に
より駆動される態様、いわゆるアクティブマスダンパー
を採ることも、また、起振器を廃した態様を採ること
も、いずれも自由である。
の技術的手段を採る。すなわち、第１番目の高層構造物
における制振構造の発明は、請求項１に記載のとおり、
主振動系の高層構造物において、付加重錘が重畳的に配
された２自由度以上のダイナミックダンパーが独立的に
配され、前記付加重錘の移動域の途中に剛性の調整され
た主振動系に属する被衝突物体（ストッパー）を配して
なることを特徴とする。 上記構成において、本発明に
採用されるダイナミックダンパーの付加重錘は起振器に
より駆動される態様、いわゆるアクティブマスダンパー
を採ることも、また、起振器を廃した態様を採ること
も、いずれも自由である。
【０００７】図１は本発明の２自由度ダイナミックダン
パーによる基本モデルを示す。図において、１は主振動
系の高層構造物であり質量Ｍを有し、地盤Ｅに対し所定
の剛性をもって立設される。しかして、この構造物１上
に、もしくは構造物１内に、２つの質量ｍ１，ｍ２を有
する付加重錘２，３よりなる２自由度のダイナミックダ
ンパーＤが配され、このダイナミックダンパーＤに対し
て付加重錘２，３の移動域の途中に、この構造物１に固
設されるとともに剛性の調整された被衝突物体としての
ストッパー５が配される。
パーによる基本モデルを示す。図において、１は主振動
系の高層構造物であり質量Ｍを有し、地盤Ｅに対し所定
の剛性をもって立設される。しかして、この構造物１上
に、もしくは構造物１内に、２つの質量ｍ１，ｍ２を有
する付加重錘２，３よりなる２自由度のダイナミックダ
ンパーＤが配され、このダイナミックダンパーＤに対し
て付加重錘２，３の移動域の途中に、この構造物１に固
設されるとともに剛性の調整された被衝突物体としての
ストッパー５が配される。
【０００８】第２番目の高層構造物における制振構造の
発明は、請求項４に記載のとおり、主振動系の高層構造
物１において、主付加重錘２の上に副付加重錘３を重畳
的に配された２自由度以上のダイナミックダンパーが独
立的に配され、前記副付加重錘３の移動域の途中に剛性
の調整された主振動系に属する被衝突物体（ストッパ
ー）５を配してなることを特徴とする。
発明は、請求項４に記載のとおり、主振動系の高層構造
物１において、主付加重錘２の上に副付加重錘３を重畳
的に配された２自由度以上のダイナミックダンパーが独
立的に配され、前記副付加重錘３の移動域の途中に剛性
の調整された主振動系に属する被衝突物体（ストッパ
ー）５を配してなることを特徴とする。
【０００９】第３番目の高層構造物における制振構造の
発明は、請求項７に記載のとおり、主振動系の高層構造
物１において、主付加重錘２の上に副付加重錘３を重畳
的に配された２自由度以上のダイナミックダンパーが独
立的に配され、前記副付加重錘３の移動域の途中に剛性
の調整された主付加重錘に属する被衝突物体（ストッパ
ー）５を配してなることを特徴とする。
発明は、請求項７に記載のとおり、主振動系の高層構造
物１において、主付加重錘２の上に副付加重錘３を重畳
的に配された２自由度以上のダイナミックダンパーが独
立的に配され、前記副付加重錘３の移動域の途中に剛性
の調整された主付加重錘に属する被衝突物体（ストッパ
ー）５を配してなることを特徴とする。
【００１０】(2) 作用
第１番目の発明の制振構造について、基本モデルに基づ
いてその作用を説明する。風・地震等の外力を受けて構
造物１が揺れると、付加重錘２，３は相対的に構造物１
の揺れ変位と反対もしくは同一の方向に動く。構造物１
の振動幅が小さいとき、付加重錘２，３は通常のダイナ
ミックダンパー機能を発揮する。すなわち、付加重錘
２，３は一対のものとして構造物１に作用する振動を打
ち消す方向に反力を与えることになり、これにより構造
物の振動は低減される。構造物１の振動幅が大きくなる
と、付加重錘２，３はその移動域の途中に配されたスト
ッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギーが構
造物１の振動エネルギーを消散させる。本ダイナミック
ダンパーにおいては、付加重錘２，３が２自由度に配さ
れたものとなっているので、各々の付加重錘２，３は独
立して変位し、ストッパー５にわずかな時間差を存して
連続的に衝突する。これにより、より大きな衝突エネル
ギーを得る。更にまた、ストッパー５は剛度が低められ
て所定の剛度に調整されたものとなっているので、付加
重錘２，３の衝突前後の動きが容易に予測され、精確に
起振器を駆動することができる。
いてその作用を説明する。風・地震等の外力を受けて構
造物１が揺れると、付加重錘２，３は相対的に構造物１
の揺れ変位と反対もしくは同一の方向に動く。構造物１
の振動幅が小さいとき、付加重錘２，３は通常のダイナ
ミックダンパー機能を発揮する。すなわち、付加重錘
２，３は一対のものとして構造物１に作用する振動を打
ち消す方向に反力を与えることになり、これにより構造
物の振動は低減される。構造物１の振動幅が大きくなる
と、付加重錘２，３はその移動域の途中に配されたスト
ッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギーが構
造物１の振動エネルギーを消散させる。本ダイナミック
ダンパーにおいては、付加重錘２，３が２自由度に配さ
れたものとなっているので、各々の付加重錘２，３は独
立して変位し、ストッパー５にわずかな時間差を存して
連続的に衝突する。これにより、より大きな衝突エネル
ギーを得る。更にまた、ストッパー５は剛度が低められ
て所定の剛度に調整されたものとなっているので、付加
重錘２，３の衝突前後の動きが容易に予測され、精確に
起振器を駆動することができる。
【００１１】特に、請求項２の制振構造については、構
造物１の振動幅が小さいとき（これをレベル１と称す
る）、付加重錘２，３を起振器をもって能動的すなわち
アクティブに作用させ、いわゆるアクティブマスダンパ
ー機能を発揮させる。すなわち、付加重錘２，３は協同
して構造物１に作用する振動を打ち消す方向に反力を与
えることになり、これにより構造物の振動は低減され
る。構造物１の振動幅が大きくなると（これをレベル２
と称する）、付加重錘２，３をパッシブに作用させ、通
常のダイナミックダンパー機能を発揮させる。構造物１
の振動幅が更に大きくなると（これをレベル３と称す
る）、付加重錘２，３はその移動域の途中に配されたス
トッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギーが
構造物１の振動エネルギーを消散させる。
造物１の振動幅が小さいとき（これをレベル１と称す
る）、付加重錘２，３を起振器をもって能動的すなわち
アクティブに作用させ、いわゆるアクティブマスダンパ
ー機能を発揮させる。すなわち、付加重錘２，３は協同
して構造物１に作用する振動を打ち消す方向に反力を与
えることになり、これにより構造物の振動は低減され
る。構造物１の振動幅が大きくなると（これをレベル２
と称する）、付加重錘２，３をパッシブに作用させ、通
常のダイナミックダンパー機能を発揮させる。構造物１
の振動幅が更に大きくなると（これをレベル３と称す
る）、付加重錘２，３はその移動域の途中に配されたス
トッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギーが
構造物１の振動エネルギーを消散させる。
【００１２】第２番目の発明の制振構造については、構
造物１の振動幅が小さいとき、主及び副付加重錘２，３
は受働的すなわちパッシブに作用し、通常のダイナミッ
クダンパー機能を発揮する。すなわち、主及び副付加重
錘２，３は一対のものとして構造物１に作用する振動を
打ち消す方向に反力を与えることになり、これにより構
造物の振動は低減される。構造物１の振動幅が大きくな
ると、副付加重錘３はその移動域の途中に配されたスト
ッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギーが構
造物１の振動エネルギーを消散させる。
造物１の振動幅が小さいとき、主及び副付加重錘２，３
は受働的すなわちパッシブに作用し、通常のダイナミッ
クダンパー機能を発揮する。すなわち、主及び副付加重
錘２，３は一対のものとして構造物１に作用する振動を
打ち消す方向に反力を与えることになり、これにより構
造物の振動は低減される。構造物１の振動幅が大きくな
ると、副付加重錘３はその移動域の途中に配されたスト
ッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギーが構
造物１の振動エネルギーを消散させる。
【００１３】特に、請求項５の制振構造については、構
造物１の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１のと
き、副付加重錘３を起振器をもってアクティブに作用さ
せ、アクティブマスダンパー機能を発揮させる。すなわ
ち、副付加重錘３は主振動系並びに主付加重錘２の動き
に対応し、かつ主付加重錘２に協働して、構造物１に作
用する振動を打ち消す方向に反力を与えることになり、
これにより構造物の振動は低減される。構造物１の振動
幅が大きくなり、レベル２になると、主並びに副付加重
錘２，３はパッシブに動作し、通常のダイナミックダン
パー機能を発揮させる。構造物１の振動幅が更に大きく
なり、レベル３になると、副付加重錘３はその移動域の
途中に配されたストッパー５に衝突する。これにより、
主付加重錘２の変位が制限され、また、その衝突エネル
ギーが構造物１の振動エネルギーを消散させる。
造物１の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１のと
き、副付加重錘３を起振器をもってアクティブに作用さ
せ、アクティブマスダンパー機能を発揮させる。すなわ
ち、副付加重錘３は主振動系並びに主付加重錘２の動き
に対応し、かつ主付加重錘２に協働して、構造物１に作
用する振動を打ち消す方向に反力を与えることになり、
これにより構造物の振動は低減される。構造物１の振動
幅が大きくなり、レベル２になると、主並びに副付加重
錘２，３はパッシブに動作し、通常のダイナミックダン
パー機能を発揮させる。構造物１の振動幅が更に大きく
なり、レベル３になると、副付加重錘３はその移動域の
途中に配されたストッパー５に衝突する。これにより、
主付加重錘２の変位が制限され、また、その衝突エネル
ギーが構造物１の振動エネルギーを消散させる。
【００１４】第３番目の発明の制振構造については、構
造物１の振動幅が小さいとき、主及び副付加重錘２，３
は通常のダイナミックダンパー機能を発揮する。すなわ
ち、主及び副付加重錘２，３は一対のものとして構造物
１に作用する振動を打ち消す方向に反力を与えることに
なり、これにより構造物の振動は低減される。構造物１
の振動幅が大きくなると、副付加重錘３はその移動域の
途中に配されたストッパー５に衝突する。そして、その
衝突エネルギーが構造物１の振動エネルギーを消散させ
る。
造物１の振動幅が小さいとき、主及び副付加重錘２，３
は通常のダイナミックダンパー機能を発揮する。すなわ
ち、主及び副付加重錘２，３は一対のものとして構造物
１に作用する振動を打ち消す方向に反力を与えることに
なり、これにより構造物の振動は低減される。構造物１
の振動幅が大きくなると、副付加重錘３はその移動域の
途中に配されたストッパー５に衝突する。そして、その
衝突エネルギーが構造物１の振動エネルギーを消散させ
る。
【００１５】特に、請求項８の制振構造については、構
造物の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１のとき、
副付加重錘３を作用させ、アクティブマスダンパー機能
を発揮させる。すなわち、副付加重錘３は主振動系並び
に主付加重錘２の動きに対応し、かつ主付加重錘２に協
働して、構造物に作用する振動を打ち消す方向に反力を
与えることになり、これにより構造物の振動は低減され
る。構造物の振動幅が大きくなり、レベル２になると、
主並びに副付加重錘２，３はパッシブに動作し、通常の
ダイナミックダンパー機能を発揮させる。構造物の振動
幅が更に大きくなり、レベル３になると、副付加重錘３
はその移動域の途中に配されたストッパーに衝突する。
これにより、主付加重錘２の変位が制限され、また、そ
の衝突エネルギーが構造物１の振動エネルギーを消散さ
せる。
造物の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１のとき、
副付加重錘３を作用させ、アクティブマスダンパー機能
を発揮させる。すなわち、副付加重錘３は主振動系並び
に主付加重錘２の動きに対応し、かつ主付加重錘２に協
働して、構造物に作用する振動を打ち消す方向に反力を
与えることになり、これにより構造物の振動は低減され
る。構造物の振動幅が大きくなり、レベル２になると、
主並びに副付加重錘２，３はパッシブに動作し、通常の
ダイナミックダンパー機能を発揮させる。構造物の振動
幅が更に大きくなり、レベル３になると、副付加重錘３
はその移動域の途中に配されたストッパーに衝突する。
これにより、主付加重錘２の変位が制限され、また、そ
の衝突エネルギーが構造物１の振動エネルギーを消散さ
せる。
【００１６】更に、請求項１０に具現化される制振構造
については、２つの副付加重錘３Ａ，３Ｂにより減衰性
が増大し、主付加重錘２の変位幅が小さくなる。
については、２つの副付加重錘３Ａ，３Ｂにより減衰性
が増大し、主付加重錘２の変位幅が小さくなる。
【００１７】(3) 実施例
本発明の高層構造物における制振構造の実施例を図面に
基づいて説明する。 （第１実施例） 図２及び図３はその一実施例（第１実施例）を示す。す
なわち、図２はその縦断面構成を示し、図３はその平面
構成を示す。これらの図において、先の基本モデルと同
等の部材については同一の符号が付されている。また、
図において、Ｘ，Ｙは構造物１の平面層のそれぞれ直角
方向成分の座標を示す。
基づいて説明する。 （第１実施例） 図２及び図３はその一実施例（第１実施例）を示す。す
なわち、図２はその縦断面構成を示し、図３はその平面
構成を示す。これらの図において、先の基本モデルと同
等の部材については同一の符号が付されている。また、
図において、Ｘ，Ｙは構造物１の平面層のそれぞれ直角
方向成分の座標を示す。
【００１８】図２及び図３に示されるように、本実施例
のダイナミックダンパーＤにおいては、第１の付加重錘
（主付加重錘）２は転動子１０に支持されて構造物１の
床面上に転動自在に配され、第２の付加重錘（副付加重
錘）３はこの第１の付加重錘２上に同じく転動子１１に
転動自在に支持される。これらの付加重錘２，３は一方
向、図例ではＸ方向への移動のみが許容される。すなわ
ち、本実施例では、付加重錘２，３の側面部に対応する
構造物１の壁体１Ａに固設された案内部材１２に沿って
一方向へのみ移動するようになされているが、その他適
宜の一方向移動規制手段を採用しえる。
のダイナミックダンパーＤにおいては、第１の付加重錘
（主付加重錘）２は転動子１０に支持されて構造物１の
床面上に転動自在に配され、第２の付加重錘（副付加重
錘）３はこの第１の付加重錘２上に同じく転動子１１に
転動自在に支持される。これらの付加重錘２，３は一方
向、図例ではＸ方向への移動のみが許容される。すなわ
ち、本実施例では、付加重錘２，３の側面部に対応する
構造物１の壁体１Ａに固設された案内部材１２に沿って
一方向へのみ移動するようになされているが、その他適
宜の一方向移動規制手段を採用しえる。
【００１９】第１の付加重錘２の下面には突起２ａが突
出され、構造物１の床面に凹設された凹部１ａ内に十分
な移動域を存して配される。しかして、突起２ａと凹部
１ａとの間には、ばね体１４と、起振器１５とが介装さ
れる。同様にして、第１の付加重錘２の上面の凹部２ｂ
と該凹部２ｂ内に配される第２の付加重錘３の下面の突
起３ａとの間には、ばね体１６と起振器１７とが介装さ
れる。ばね体１４，１６は所要のばね定数と減衰性を有
し、付加重錘２，３の復帰作用をなす。また、起振器１
５，１７は付加重錘２，３をそれぞれ独立して強制的に
変位させる。該起振器１５，１７は電気信号により正確
かつ迅速に作動する電磁式油圧シリンダー、電磁パルス
により駆動される電磁パルス起振器、等が使用される。
出され、構造物１の床面に凹設された凹部１ａ内に十分
な移動域を存して配される。しかして、突起２ａと凹部
１ａとの間には、ばね体１４と、起振器１５とが介装さ
れる。同様にして、第１の付加重錘２の上面の凹部２ｂ
と該凹部２ｂ内に配される第２の付加重錘３の下面の突
起３ａとの間には、ばね体１６と起振器１７とが介装さ
れる。ばね体１４，１６は所要のばね定数と減衰性を有
し、付加重錘２，３の復帰作用をなす。また、起振器１
５，１７は付加重錘２，３をそれぞれ独立して強制的に
変位させる。該起振器１５，１７は電気信号により正確
かつ迅速に作動する電磁式油圧シリンダー、電磁パルス
により駆動される電磁パルス起振器、等が使用される。
【００２０】ストッパー５は、構造物１の一部をなし、
その剛性を調整され、第１・第２の付加重錘２，３の移
動域の途中に配される。図において、ばね５ａ，５ｂを
もってその調整された剛性を表示する。第１ばね５ａは
第１の付加重錘２に対してのものであり、第２ばね５ｂ
は第２の付加重錘３に対するものである。すなわち、ス
トッパー５は構造物１の一部をなすものであるが、構造
物１の躯体とは異なった所定の剛性、換言すれば低い剛
性を持つように形成される。
その剛性を調整され、第１・第２の付加重錘２，３の移
動域の途中に配される。図において、ばね５ａ，５ｂを
もってその調整された剛性を表示する。第１ばね５ａは
第１の付加重錘２に対してのものであり、第２ばね５ｂ
は第２の付加重錘３に対するものである。すなわち、ス
トッパー５は構造物１の一部をなすものであるが、構造
物１の躯体とは異なった所定の剛性、換言すれば低い剛
性を持つように形成される。
【００２１】上述したダイナミックダンパーＤはＸ方向
のみの移動が許容される態様のものであるが、Ｙ方向の
みのものに関しても配置態様が変わるだけで、同一構成
を採る。
のみの移動が許容される態様のものであるが、Ｙ方向の
みのものに関しても配置態様が変わるだけで、同一構成
を採る。
【００２２】図４は本ダイナミックダンパーＤの平面配
置の一例を示す。図において、ＤｘはＸ方向ダイナミッ
クダンパー、ＤｙはＹ方向ダイナミックダンパーを示
し、構造物１の適宜階層に配される。通常は、構造物１
の固有振動モードの卓越する個所が選ばれる。
置の一例を示す。図において、ＤｘはＸ方向ダイナミッ
クダンパー、ＤｙはＹ方向ダイナミックダンパーを示
し、構造物１の適宜階層に配される。通常は、構造物１
の固有振動モードの卓越する個所が選ばれる。
【００２３】なお、起振器１５，１７は、コンピュータ
からの駆動信号を受けて駆動されるものであるが、その
回路構成は図７に示す従来公知の構成を採る。
からの駆動信号を受けて駆動されるものであるが、その
回路構成は図７に示す従来公知の構成を採る。
【００２４】（実施例の作用・効果）
このように構成された本実施例の高層構造物における制
振構造は次のように作動する。風・地震等の外力を受け
て構造物１が揺れると、付加重錘２，３は構造物１と変
位的に独立したものとなっているので、相対的に構造物
１の揺れ変位と反対もしくは同一の方向に動く。構造物
１の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１のとき、付
加重錘２，３を起振器１５，１７をもって能動的すなわ
ちアクティブに作用させ、いわゆるアクティブマスダン
パー機能を発揮させる。すなわち、付加重錘２，３は協
働して、構造物１に作用する振動を打ち消す方向に反力
を与えることになり、これにより構造物の振動は減衰さ
れる。この付加重錘２，３の変位は起振器１５，１７に
より正確に制御される。
振構造は次のように作動する。風・地震等の外力を受け
て構造物１が揺れると、付加重錘２，３は構造物１と変
位的に独立したものとなっているので、相対的に構造物
１の揺れ変位と反対もしくは同一の方向に動く。構造物
１の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１のとき、付
加重錘２，３を起振器１５，１７をもって能動的すなわ
ちアクティブに作用させ、いわゆるアクティブマスダン
パー機能を発揮させる。すなわち、付加重錘２，３は協
働して、構造物１に作用する振動を打ち消す方向に反力
を与えることになり、これにより構造物の振動は減衰さ
れる。この付加重錘２，３の変位は起振器１５，１７に
より正確に制御される。
【００２５】構造物１の振動幅が大きくなると、起振器
１５，１７は中立（ニュートラル）状態となり、先ずレ
ベル２では、付加重錘２，３はパッシブに作用し、通常
のダイナミックダンパー機能を発揮する。更に、構造物
１の振動幅が大きくなりレベル３に達すると、付加重錘
２，３はその移動域の途中に配された第１・第２ばね５
ａ，５ｂを介してストッパー５に衝突する。そして、そ
の衝突エネルギーが構造物１の振動エネルギーを消散さ
せる。本ダイナミックダンパーＤにおいては、付加重錘
２，３が２自由度に配されたものとなっているので、各
々の付加重錘２，３は独立して変位し、ストッパー５に
連続的に、換言すればわずかな時間差を存して衝突す
る。これにより、より大きな衝突エネルギーを得る。更
にまた、ストッパー５は剛度が低められて調整されたも
のとなっているので、付加重錘２，３の衝突前後の動き
が正確に予測される。
１５，１７は中立（ニュートラル）状態となり、先ずレ
ベル２では、付加重錘２，３はパッシブに作用し、通常
のダイナミックダンパー機能を発揮する。更に、構造物
１の振動幅が大きくなりレベル３に達すると、付加重錘
２，３はその移動域の途中に配された第１・第２ばね５
ａ，５ｂを介してストッパー５に衝突する。そして、そ
の衝突エネルギーが構造物１の振動エネルギーを消散さ
せる。本ダイナミックダンパーＤにおいては、付加重錘
２，３が２自由度に配されたものとなっているので、各
々の付加重錘２，３は独立して変位し、ストッパー５に
連続的に、換言すればわずかな時間差を存して衝突す
る。これにより、より大きな衝突エネルギーを得る。更
にまた、ストッパー５は剛度が低められて調整されたも
のとなっているので、付加重錘２，３の衝突前後の動き
が正確に予測される。
【００２６】このように、本実施例の高層構造物におけ
る制振構造によれば、ストッパー５は剛性の調整された
ものであり、付加重錘２，３は２自由度であるので、付
加重錘２，３の衝突前後の運動が正確に予測され、か
つ、制御でき、これにより、大きな衝突エネルギーを得
ることができる。付加重錘２，３の衝突エネルギーによ
り大きなエネルギー散逸を図ることができ、構造物１の
振動はより速く減衰される。この結果、付加重錘２，３
の移動は小さいので、ダイナミックダンパーの小型化を
達成でき、設置空間の節減を図ることができる。
る制振構造によれば、ストッパー５は剛性の調整された
ものであり、付加重錘２，３は２自由度であるので、付
加重錘２，３の衝突前後の運動が正確に予測され、か
つ、制御でき、これにより、大きな衝突エネルギーを得
ることができる。付加重錘２，３の衝突エネルギーによ
り大きなエネルギー散逸を図ることができ、構造物１の
振動はより速く減衰される。この結果、付加重錘２，３
の移動は小さいので、ダイナミックダンパーの小型化を
達成でき、設置空間の節減を図ることができる。
【００２７】（第２実施例）
図５は本発明の他の実施例（第２実施例）を示す。図に
おいて、先の実施例と同等の部材については同一の符号
が付されている。本実施例の制振構造によれば、ダイナ
ミックダンパーＤを構成する２つの付加重錘２，３がそ
れぞれ独立して構造体１に取り付けた起振器１５，１７
により駆動されることを特徴とする。その作用・効果は
第１実施例に準じる。
おいて、先の実施例と同等の部材については同一の符号
が付されている。本実施例の制振構造によれば、ダイナ
ミックダンパーＤを構成する２つの付加重錘２，３がそ
れぞれ独立して構造体１に取り付けた起振器１５，１７
により駆動されることを特徴とする。その作用・効果は
第１実施例に準じる。
【００２８】（第３実施例）
先の図例（第１実施例、第２実施例）では、第１及び第
２の付加重錘２，３はともにストッパー５に衝接するも
のであるが、第２の付加重錘３のみがストッパー５に衝
接する態様は本発明の他の実施例（第３実施例）を構成
する。すなわち、本実施例の制振構造は図２・図３ある
いは図５において、ストッパー５に付設された第１ばね
５ａが省略されたものであり、他の構成は変わりがな
い。構造物１の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１
のとき、付加重錘２，３を起振器をもって能動的すなわ
ちアクティブに作用させ、いわゆるアクティブマスダン
パー機能を発揮させる。すなわち、付加重錘２，３は協
働して、構造物１に作用する振動を打ち消す方向に反力
を与えることになり、これにより構造物の振動は減衰さ
れる。これらの付加重錘２，３の変位は起振器１５，１
７により正確に制御される。構造物１の振動幅が大きく
なると、先ずレベル２では、付加重錘２，３をパッシブ
に作用させ、通常のダイナミックダンパー機能を発揮さ
せる。更に、構造物１の振動幅が大きくなりレベル３に
達すると、第２の副付加重錘３はその移動域の途中に配
されたばね５ｂを介してストッパー５に衝突する。本実
施例において、起振器１７のみをもって第２の副付加重
錘３をアクティブに作用させても本質的な差異はない。
２の付加重錘２，３はともにストッパー５に衝接するも
のであるが、第２の付加重錘３のみがストッパー５に衝
接する態様は本発明の他の実施例（第３実施例）を構成
する。すなわち、本実施例の制振構造は図２・図３ある
いは図５において、ストッパー５に付設された第１ばね
５ａが省略されたものであり、他の構成は変わりがな
い。構造物１の振動幅が小さいとき、すなわちレベル１
のとき、付加重錘２，３を起振器をもって能動的すなわ
ちアクティブに作用させ、いわゆるアクティブマスダン
パー機能を発揮させる。すなわち、付加重錘２，３は協
働して、構造物１に作用する振動を打ち消す方向に反力
を与えることになり、これにより構造物の振動は減衰さ
れる。これらの付加重錘２，３の変位は起振器１５，１
７により正確に制御される。構造物１の振動幅が大きく
なると、先ずレベル２では、付加重錘２，３をパッシブ
に作用させ、通常のダイナミックダンパー機能を発揮さ
せる。更に、構造物１の振動幅が大きくなりレベル３に
達すると、第２の副付加重錘３はその移動域の途中に配
されたばね５ｂを介してストッパー５に衝突する。本実
施例において、起振器１７のみをもって第２の副付加重
錘３をアクティブに作用させても本質的な差異はない。
【００２９】（第４実施例）
図６は本発明の更に他の実施例（第４実施例）を示す。
先の実施例（第１〜第３実施例）ではいずれもストッパ
ーが構造物１に設置されたものであるが、本実施例では
ストッパーが第１のいわゆる主付加重錘内に設置され
る。本図において、先の実施例と同等の部材について、
同一の符合が付されている。もっと詳しくは、本実施例
では、構造物１の床面に転動子１０を介して、主付加重
錘２が移動自在に支持され、また、この主付加重錘２内
にストッパー５を挟んで互いに反対方向に変位する２つ
の副付加重錘３（第１副付加重錘３Ａ、第２副付加重錘
３Ｂ）が転動子１１を介して移動自在に支持される。主
付加重錘２は構造物１にばね体１４を介して所定の復元
力並びに減衰性をもって取り付けられ、また、２つの副
付加重錘３Ａ，３Ｂも主付加重錘２にばね体１６を介し
て所定の復元力並びに減衰性をもって取り付けられる。
先の実施例（第１〜第３実施例）ではいずれもストッパ
ーが構造物１に設置されたものであるが、本実施例では
ストッパーが第１のいわゆる主付加重錘内に設置され
る。本図において、先の実施例と同等の部材について、
同一の符合が付されている。もっと詳しくは、本実施例
では、構造物１の床面に転動子１０を介して、主付加重
錘２が移動自在に支持され、また、この主付加重錘２内
にストッパー５を挟んで互いに反対方向に変位する２つ
の副付加重錘３（第１副付加重錘３Ａ、第２副付加重錘
３Ｂ）が転動子１１を介して移動自在に支持される。主
付加重錘２は構造物１にばね体１４を介して所定の復元
力並びに減衰性をもって取り付けられ、また、２つの副
付加重錘３Ａ，３Ｂも主付加重錘２にばね体１６を介し
て所定の復元力並びに減衰性をもって取り付けられる。
【００３０】しかして、この構成のダンパは次のように
作動する。構造物１の振動幅が小さいとき、主及び副付
加重錘２，３はパッシブに動作し、通常のダイナミック
ダンパー機能を発揮する。すなわち、主及び副付加重錘
２，３は一対のものとして構造物１に作用する振動を打
ち消す方向に反力を与えることになり、これにより構造
物の振動は低減される。構造物１の振動幅が大きくなる
と、副付加重錘３Ａ，３Ｂはその移動域の途中に配され
たストッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギ
ーが構造物１の振動エネルギーを消散させる。この構成
によれば、２つの副付加重錘３Ａ，３Ｂは互いに対向し
て設置されることにより、減衰性が増大し、主付加重錘
２の変位の制限幅をより小さく採ることができる。
作動する。構造物１の振動幅が小さいとき、主及び副付
加重錘２，３はパッシブに動作し、通常のダイナミック
ダンパー機能を発揮する。すなわち、主及び副付加重錘
２，３は一対のものとして構造物１に作用する振動を打
ち消す方向に反力を与えることになり、これにより構造
物の振動は低減される。構造物１の振動幅が大きくなる
と、副付加重錘３Ａ，３Ｂはその移動域の途中に配され
たストッパー５に衝突する。そして、その衝突エネルギ
ーが構造物１の振動エネルギーを消散させる。この構成
によれば、２つの副付加重錘３Ａ，３Ｂは互いに対向し
て設置されることにより、減衰性が増大し、主付加重錘
２の変位の制限幅をより小さく採ることができる。
【００３１】同図のダンパーＤにおいて、主付加重錘２
と構造物１との間、及び副付加重錘３と主付加重錘２と
の間にそれぞれ起振器１５，１７（破線表示）を介装さ
せることができる。この起振器１５，１７の作動により
アクティブマスダンパーとしてレベル１の振動に対応す
ることができる。なお、この場合、主付加重錘２に対す
る起振器１５を省略することができる。
と構造物１との間、及び副付加重錘３と主付加重錘２と
の間にそれぞれ起振器１５，１７（破線表示）を介装さ
せることができる。この起振器１５，１７の作動により
アクティブマスダンパーとしてレベル１の振動に対応す
ることができる。なお、この場合、主付加重錘２に対す
る起振器１５を省略することができる。
【００３２】本発明は上記各実施例に限定されたもので
はなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変
更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術
範囲内に包含されるものである。叙上の実施例では、
付加重錘が２個のいわゆる２自由度のものを示したが、
付加重錘が３個（３自由度）もしくはそれ以上のものを
除外するものではない。図例では一方向のダイナミッ
クダンパーを示したが、各付加重錘２，３が全方向へ移
動しうる無方向性のダイナミックダンパーを採用しう
る。この場合、各付加重錘２，３は円形断面形状をなし
ストッパー５も円形をなす。
はなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変
更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術
範囲内に包含されるものである。叙上の実施例では、
付加重錘が２個のいわゆる２自由度のものを示したが、
付加重錘が３個（３自由度）もしくはそれ以上のものを
除外するものではない。図例では一方向のダイナミッ
クダンパーを示したが、各付加重錘２，３が全方向へ移
動しうる無方向性のダイナミックダンパーを採用しう
る。この場合、各付加重錘２，３は円形断面形状をなし
ストッパー５も円形をなす。
【００３３】Ｃ．発明の効果
本発明の高層構造物における制振構造によれば、ストッ
パーは剛性の調整されたものであり、付加重錘は少なく
とも２自由度であるので、付加重錘の衝突前後の運動が
正確に予測され、かつ、制御でき、これにより、大きな
衝突エネルギーを得ることができる。また、付加重錘の
衝突エネルギーにより大きなエネルギー散逸を図ること
ができ、構造物の振動はより速く減衰される。付加重錘
の移動は小さいので、ダイナミックダンパーの小型化を
達成でき、設置空間の節減を図ることができる。
パーは剛性の調整されたものであり、付加重錘は少なく
とも２自由度であるので、付加重錘の衝突前後の運動が
正確に予測され、かつ、制御でき、これにより、大きな
衝突エネルギーを得ることができる。また、付加重錘の
衝突エネルギーにより大きなエネルギー散逸を図ること
ができ、構造物の振動はより速く減衰される。付加重錘
の移動は小さいので、ダイナミックダンパーの小型化を
達成でき、設置空間の節減を図ることができる。
【図１】本発明の高層構造物における制振構造の基本モ
デルを示す図。
デルを示す図。
【図２】その一実施例（第１実施例）の縦断面図。
【図３】図２のIII −III 線断面図。
【図４】ダイナミックダンパーの平面配置図。
【図５】本発明の他の実施例（第２実施例）の縦断面
図。
図。
【図６】本発明の更に他の実施例（第４実施例）の縦断
面図。
面図。
【図７】従来のダイナミックダンパーによる制振構造の
概念図。
概念図。
Ｄ…ダイナミックダンパー、１…高層構造物、２…第１
の付加重錘（主付加重錘）、３…第２の付加重錘（副付
加重錘）、３Ａ…第１副付加重錘、３Ｂ…第２副付加重
錘、５…ストッパー、１５，１７…起振器
の付加重錘（主付加重錘）、３…第２の付加重錘（副付
加重錘）、３Ａ…第１副付加重錘、３Ｂ…第２副付加重
錘、５…ストッパー、１５，１７…起振器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 下田 郁夫
神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス
工業株式会社藤沢事業場内
(72)発明者 持丸 昌已
神奈川県藤沢市桐原町８番地 オイレス
工業株式会社藤沢事業場内
(72)発明者 永井 潔
東京都港区北青山２丁目５番８号 株式
会社間組内
(72)発明者 木本 幸一郎
東京都港区北青山２丁目５番８号 株式
会社間組内
(56)参考文献 特開 平５−10053（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−204582（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−272343（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E04H 9/02 341
Claims (10)
- 【請求項１】主振動系の高層構造物において、 付加重錘が重畳的に配された２自由度以上のダイナミッ
クダンパーが独立的に配され、 前記付加重錘の移動域の途中に、該主振動系に揺れが生
じたとき小さい振動幅に対しては該付加重錘は衝突せ
ず、該主振動系の大きい振動幅に対しては該付加重錘が
衝突する剛性の調整された主振動系に属する被衝突物体
を配してなる、ことを特徴とする高層構造物における制
振構造。 - 【請求項２】付加重錘は起振器により駆動される請求項
１に記載の高層構造物における制振構造。 - 【請求項３】付加重錘は２自由度のダイナミックダンパ
ーである請求項１又は２に記載の高層構造物における制
振構造。 - 【請求項４】主振動系の高層構造物において、 主付加重錘の上に副付加重錘を重畳的に配された２自由
度以上のダイナミックダンパーが独立的に配され、 前記副付加重錘の移動域の途中に、該主振動系に揺れが
生じたとき小さい振動幅に対しては該付加重錘は衝突せ
ず、該主振動系の大きい振動幅に対しては該付加重錘が
衝突する剛性の調整された主振動系に属する被衝突物体
を配してなる、ことを特徴とする高層構造物における制
振構造。 - 【請求項５】副付加重錘は起振器により駆動される請求
項４に記載の高層構造物における制振構造。 - 【請求項６】主及び副付加重錘は２自由度のダイナミッ
クダンパーである請求項４又は５に記載の高層構造物に
おける制振構造。 - 【請求項７】主振動系の高層構造物において、 主付加重錘の上に副付加重錘を重畳的に配された２自由
度以上のダイナミックダンパーが独立的に配され、 前記副付加重錘の移動域の途中に、該主振動系に揺れが
生じたとき小さい振動幅に対しては該付加重錘は衝突せ
ず、該主振動系の大きい振動幅に対しては該付加重錘が
衝突する剛性の調整された主付加重錘に属する被衝突物
体を配してなる、ことを特徴とする高層構造物における
制振構造。 - 【請求項８】主及び副付加重錘は起振器により駆動され
る請求項７に記載の高層構造物における制振構造。 - 【請求項９】主及び副付加重錘は２自由度のダイナミッ
クダンパーである請求項７又は８に記載の高層構造物に
おける制振構造。 - 【請求項１０】副付加重錘は主付加重錘の上に被衝突物
体を介して互いに反対方向に変位する２つの第１副付加
重錘と第２副付加重錘とからなる請求項７に記載の高層
構造物における制振構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18059194A JP3394330B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 衝撃ダンパーを用いた高層構造物における制振構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18059194A JP3394330B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 衝撃ダンパーを用いた高層構造物における制振構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0821127A JPH0821127A (ja) | 1996-01-23 |
| JP3394330B2 true JP3394330B2 (ja) | 2003-04-07 |
Family
ID=16085947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18059194A Expired - Lifetime JP3394330B2 (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 衝撃ダンパーを用いた高層構造物における制振構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3394330B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108416083A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-17 | 武汉理工大学 | 一种高耸电视塔结构二维动力模型分析方法及系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5917291B2 (ja) * | 2012-05-25 | 2016-05-11 | 特許機器株式会社 | マスダンパー型制振装置 |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP18059194A patent/JP3394330B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108416083A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-08-17 | 武汉理工大学 | 一种高耸电视塔结构二维动力模型分析方法及系统 |
| CN108416083B (zh) * | 2018-01-22 | 2020-04-21 | 武汉理工大学 | 一种高耸电视塔结构二维动力模型分析方法及系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0821127A (ja) | 1996-01-23 |
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