JP3502999B2 - 制震装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は吊り橋のタワー、超高層
ビルディング、タワー、鉄塔等の構造物の上部に設置し
てこれら構造物の風荷重（空気力）による振動や、地震
による振動振幅を抑えて早期に振動を減衰させるために
用いる制震装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の制震装置として構造物に与えら
れた揺れエネルギーを錘りの運動エネルギーに変え、そ
れを効率よく減衰することにより構造物の揺れを少なく
することができるようにしたものが既に知られている
（特開平３−１６３２３８号）。これは、単振子を発展
させたもので、図３にその一例の概要を示す如く、構造
物ａの頂部に、ベースフレームｂを据え付け、該ベース
フレームｂ上に、左右に所要の間隔を隔てて支持ローラ
ｃを２つ宛計４個所設置し、該各左右の支持ローラｃ上
に、Ｖ字型の底面をもつ制震質量としての錘りｄを、左
右方向へ単弦振動するように揺動自在に設置して、重力
を利用した復元力によるばね系を構成し、且つ上記錘り
ｄの前後両側面部に左右の突起ｅを設けると共に、上記
錘りｄを前後で挟む位置に設置した架台ｆに、上記突起
ｅと対応する左右のバッファｇを取り付けて、上記突起
ｅがバッファｇに当接する範囲で上記錘りｄの揺動領域
が規制されるようにし、上記錘りｄを、建物の揺れに対
し９０度遅れの位相で揺動させることにより建物の揺れ
を速かに低減させられるようにしてある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記Ｖ字型
の底面をもつ錘りｄを利用した制震装置の場合、錘りｄ
が振り子の如く揺動する際の揺動中心からの半径によっ
て振動周期が決まるため、一度周期を設定すると固有周
期の調整が困難になるという問題がある。

【０００４】そのため、最近、錘りの固有周期の調整を
行うことができるようにしたものが提案され、既に本出
願人によって出願されている（特願平５−２１９２２３
号）。これは、左右の支持ローラ上に、Ｖ字型に屈曲可
能としたレールを介して錘りを揺動自在に載置し、且つ
上記錘りの左右両端部とＶ字型のレールとの間に固有周
期調整用ライナーを介在させ、該ライナーの厚みでＶ字
型レールのＶ字角度を変化させ得るようにしたものであ
る。

【０００５】上記最近出願された方式の場合は、左右２
個所のライナーの厚みを調整することでＶ字型レールの
Ｖ字角度を変化させられることから、固有周期の調整が
可能になる、という利点を有している。

【０００６】本発明は、上記最近出願された方式を更に
一歩進めて、装置稼動中でも１個所の調整操作で固有周
期の調整を容易に行うことができるようにしようとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、離隔させて配置した支持ローラ上に、左
右のレール体同士をＶ字型にヒンジ結合してなるＶ字型
レールを揺動自在に載置し、且つ上記Ｖ字型レール上
に、左右方向に長くした錘りを該Ｖ字型レールの長手方
向と平行に載置して、該錘りの中央部を上記Ｖ字型レー
ルのヒンジに連結すると共に、上記錘りの両端部とＶ字
型レールとの間に支承体を介在させ、更に、上記Ｖ字型
レールの上面側又は下面側に、Ｖ字型レールのＶ字角度
を変化させて固有周期を調整するための角度調整装置を
介装させた構成とする。

【０００８】又、構造物の揺れを検出する揺れセンサ
と、該揺れセンサで検出した信号を演算して角度調整装
置へ指令を送る制御器とを備えた構成とする。

【０００９】

【作用】錘りをＶ字型レールに載せて支持ローラ上で揺
動させると、等価的に単振子に類似した単弦周期とする
ことができる。この際、Ｖ字型レールに装備させてある
角度調整装置の作動量を変えると、Ｖ字型レールの開き
角度を任意に変更することができるため、稼動中であっ
ても固有周期を変えることができる。

【００１０】又、揺れセンサで検出した信号に基づい
て、制御器により角度調整装置の作動量を調整させるよ
うにすると、構造物の固有周期に錘りの固有周期を自動
的に一致させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１２】図１は本発明の一実施例を示すもので、外
力を受けて揺動する構造物１の頂部にベースフレーム２
を据え付け、該ベースフレーム２上に、左右に所要間隔
を隔てて支持ローラ３を２つ宛計４個所設置し、該左右
の支持ローラ３上に、左右のレール体４ａの一端同士を
Ｖ字型となるように突き合わせてＶ字の角度を調整可能
にヒンジ５にて連結してなるＶ字型レール４を、左右方
向へ揺動自在に載置し、且つ該Ｖ字型レール４上に、制
震質量としての錘り６を、左右方向に長くしてＶ字型レ
ール４の長手方向と平行となるように載置して、該錘り
６の中央部を、上記レール体４ａ同士を結合したヒンジ
５に、上下方向の長孔７ａを有するブラケット７を介し
て連結し、上記錘り６の両端部と上記Ｖ字型レール４の
両端部との間に、Ｖ字型レール４側に支持フレーム８を
介し位置固定した支承体としてのローラ９を、２個所宛
計４個所介在させ、上記錘り６がＶ字型レール４と一体
に支持ローラ３上を左右方向へ単弦振動する如く揺動さ
せられるようにして、重力を利用した復元力によるばね
系を構成する。なお、上記ローラ９の支持フレーム８は
錘り６側に固定してもよい。

【００１３】又、上記Ｖ字型レール４の上面側に、Ｖ字
型レールの角度調整装置として、左右のレール体４ａ間
に介装させるようにして油圧シリンダ１０を設置し、更
に、構造物１上に揺れセンサ１１を取り付け、且つ該揺
れセンサ１１で検出した信号を演算して上記油圧シリン
ダ１０の駆動ユニット１２へ駆動指令を送る制御器１３
を備え、該制御器１３から構造物１の振動特性変化に応
じた駆動指令を駆動ユニット１２へ送って油圧シリンダ
１０を伸縮調整することにより、錘り６の固有周期を調
整させられるようにする。

【００１４】更に、上記錘り６の前後両側面部の左右位
置に突起１４を設け、且つ上記錘り６を前後で挟む位置
に設置した架台１５に、上記突起１４と対応する左右の
バッファ１６を取り付けて、上記突起１４がバッファ１
６に当接する範囲で上記錘り６の揺動領域が規制される
ようにし、上記錘り６を、構造物１の揺れに対し９０度
遅れの位相で揺動させることにより構造物１の揺れを速
かに低減させられるようにする。

【００１５】構造物１に地震等によって揺れが発生する
と、錘り６がＶ字型レール４と一体に左右の支持ローラ
３上を単弦振動を行うように左右に揺動することによ
り、Ｖ字型制震質量として作動する。すなわち、本装置
をハイブリット型に構成した場合には、たとえば、支持
ローラ３と同軸に取り付けた錘り駆動モータで錘り６を
構造物１の揺れに対して９０度位相をずらして駆動する
ことで、構造物１の揺れを減衰させることができ、一
方、パッシブ型に構成した場合には、構造物１の揺れに
よって９０度遅れで錘り６に与えられる揺れエネルギー
をダンパ等で減衰させることで、構造物１の揺れを減衰
させることができる。

【００１６】上記において、構造物１への制震力を最適
に与えるためには、構造物１のもつ固有周期に錘り６の
固有周期を一致させる必要があるが、本発明では、錘り
６の固有周期の調整を稼動中であっても容易に行うこと
ができる。すなわち、Ｖ字型レール４のＶ字角度によっ
て装置自身のもつ固有周期が定められるが、Ｖ字型レー
ル４の上面側で左右のレール体４ａ間に介装させてある
油圧シリンダ１０の伸縮量を駆動ユニット１２で変更す
ると、錘り６の両端部とＶ字型レール４の両端部との間
には単に支承体としてのローラ９が介在させてあるだけ
であるため、Ｖ字型レール４のヒンジ５部を中心とする
Ｖ字の角度を容易に変えることができ、これにより錘り
６の揺動軌跡を変化させることができて、装置自身のも
つ固有周期を調整することができる。

【００１７】ここで、上記固有周期の調整について、Ｖ
字型レール４上の油圧シリンダ１０を収縮させた状態を
示す図２と比較して説明する。今、油圧シリンダ１０を
収縮させた図２に示す状態において、錘り６を振り子と
考えると、振り子中心Ｏから錘り６の重心Ｇまでの距離
である半径はｒ′である。一方、図１に示す如く、油圧
シリンダ１０を伸長させてＶ字型レール４のＶ字角度を
開くようにすると、振り子中心Ｏから錘り６の重心Ｇま
での半径は、上記ｒ′よりも長いｒとなる。すなわち、
図２に示す状態の場合、振り子長さが短いため短周期と
なり、図１に示す状態の場合、振り子長さが長くなるた
め長周期となる。したがって、構造物１の外乱による揺
れを揺れセンサ１１で検出し、それを制御器１３で時々
刻々演算し解析して揺れ周期を求め、構造物１の振動特
性に応じた駆動指令を駆動ユニット１２に与えて１台の
油圧シリンダ１０の伸縮量を調整することのみにより、
錘り６の周期を構造物１の周期に対して自動的に且つ正
確に同調させることが可能となる。したがって、より高
い制震効果が得られる。又、上記錘り６は円弧状に形成
する必要がなくて任意の形状とすることができるので、
加工面でも有利である。

【００１８】なお、上記実施例ではＶ字型レール４の上
面側に角度調整装置として油圧シリンダ１０を介装した
場合を示したが、Ｖ字型レール４の下面側に介装しても
よいこと、又、油圧シリンダ１０に代えて、たとえば、
電動ジャッキや油圧ジャッキ等を用いてもよいこと、更
に、実施例では、錘り６の両端部とＶ字型レール４の両
端部との間に支承体としてのローラ９を４個所介在させ
た場合を示したが、幅の長いローラとしての円柱を両端
部に２個所介在させたり、あるいは、錘り６又はＶ字型
レール４の一方に固定して他方に対して摺動自在となる
ようにした非回転の円柱座としてもよいこと、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ることは勿論である。

【００１９】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の制震装置によ
れば、錘りをＶ字型のレールを介して支持ローラ上で単
弦振動を行う如く揺動できるようにしたので、単弦振動
を行う運動エネルギーによって制震効果を得ることがで
き、又、錘りの両端部とＶ字型レールの両端部との間に
支承体を介在させ、且つＶ字型レールの左右のレール体
間に角度調整装置を装備させたので、１台の角度調整装
置の操作のみでＶ字型レールの開き角度を容易に調整で
き、稼動中でも錘りの固有周期を構造物に完全に一致さ
せることができ、又、揺れセンサの検出信号に基づく制
御器からの指令を角度調整装置に与えるようにすること
により、錘りの固有周期を構造物の固有周期に自動的に
合わせることができ、これにより、構造物の経年変化に
よる周期ずれに対しても現場で対応することができ、特
に、ハイブリット型に構成した場合には、錘りを駆動す
るモータパワーが少なくて済み、モータから発生する
熱、振動、騒音を小さくすることができて、構造物周辺
に対する環境の影響悪化を極力抑えることができると共
に、省エネルギー化及びコンパクト化を図ることがで
き、更に、モータパワーを小さくできることから、同程
度のモータ駆動力に比べて、外乱時に錘りを大きく揺ら
すことができて高い制震効果を得ることができる、等の
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制震装置の一実施例を示す概要図であ
る。

【図２】油圧シリンダを収縮させた状態の概要図であ
る。

【図３】円弧状の錘りを用いた単弦振動方式の制震装置
の例を示す概要図である。

【符号の説明】

３ 支持ローラ ４ Ｖ字型レール ４ａ レール体 ５ ヒンジ ６ 錘り ９ ローラ（支承体） １０ 油圧シリンダ（角度調整装置） １１ 揺れセンサ １３ 制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 保 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 谷田 宏次 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 小池 裕二 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 山田 俊一 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 有田 友彦 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 黒川 泰嗣 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 石井 孝二 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所内 (56)参考文献 特開 平４−262146（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−163238（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339976（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−54914（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−119795（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−101839（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16F 15/02 E01D 1/00 E04H 9/02 341

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 離隔させて配置した支持ローラ上に、左
   右のレール体同士をＶ字型にヒンジ結合してなるＶ字型
   レールを揺動自在に載置し、且つ上記Ｖ字型レール上
   に、左右方向に長くした錘りを該Ｖ字型レールの長手方
   向と平行に載置して、該錘りの中央部を上記Ｖ字型レー
   ルのヒンジに連結すると共に、上記錘りの両端部とＶ字
   型レールとの間に支承体を介在させ、更に、上記Ｖ字型
   レールの左右のレール体間に、Ｖ字型レールのＶ字角度
   を変化させて固有周期を調整するための角度調整装置を
   介装させた構成を有することを特徴とする制震装置。
2. 【請求項２】 構造物の揺れを検出する揺れセンサと、
   該揺れセンサで検出した信号を演算して角度調整装置へ
   指令を送る制御器とを備えた請求項１記載の制震装置。