JP3876532B2

JP3876532B2 - Structure damping device

Info

Publication number: JP3876532B2
Application number: JP17002498A
Authority: JP
Inventors: 勝生牟田口; 斉中川; 儀一田口; 孝祐工藤
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1998-06-17
Filing date: 1998-06-17
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2018-06-17
Also published as: JP2000002018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地上あるいは水上にある構造物相互の主として強風による揺れを抑えるようにするための構造物制振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
オフィス街等のビルの密集地では、防災対策の一つとして、火災発生時に隣接するビルへ避難できるようにするために、隣接するビル間に連絡橋を架設するようにしている場合がある。
【０００３】
又、上記連絡橋を利用して、強風発生時等のビルの振動を抑える工夫が行われているものもある。その一例を示すと、図１３（イ）（ロ）に示す如く、隣接する一方のビルａから他方のビルｂへ向けて連絡橋ｃを張り出させるように架け、且つビルｂ側に固定されて連絡橋ｃを移動可能に支持するようにした支持台ｄと、連絡橋ｃの張り出し端部との間にオイルダンパｅを介在させ、振動発生時にビルａ，ｂの振動エネルギーをオイルダンパｅで吸収することができるようにしてある（実開昭６３−４５８１０号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図１３（イ）（ロ）に示すものの場合、上記オイルダンパｅではビルａ，ｂ間の大きな相互変位を瞬時に吸収することはできないので、大地震時に発生するビルａ，ｂ間の大きな相互変位を許容することができず、そのため、オイルダンパｅ自体やビルａ，ｂが損傷を受ける可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、強風発生時や比較的小さな地震発生時には制振機能を最大限に発揮させることができると共に、大地震発生時には構造物の大きな相互変位を許容することができるようにしようとするものである。
【０００６】
【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、隣接する構造物同士を、外側筒体に内側筒体を挿入してテレスコープ状に組み立ててなる伸縮ケーシングにより連結して、該伸縮ケーシングにおける外側筒体の内側基端部にアクティブ型の吸振機を装備させ、且つ該アクティブ型の吸振機をロック機構を介して内側筒体の内側部に着脱自在に連結し、更に、上記構造物に揺れ検知センサーを設置すると共に、該揺れ検知センサーからの信号を基に上記アクティブ型の吸振機への制御指令と上記ロック機構へのロック解除指令を送る制御器を備えた構成とする。
【０００７】
強風や比較的小さな地震が発生すると、構造物の揺れが揺れ検知センサーにて検出され、その値を基に、制御器から構造物を押し引きする制御指令がアクティブ型の吸振機に送られるため、構造物の揺れが効果的に抑えられる。一方、大地震が発生して構造物に大きな相対変位が発生した場合には、制御器からロック機構へロック解除指令が送られることによりアクティブ型の吸振機と内側筒体とのロックが解かれるため、伸縮ケーシングは自由に伸縮できることになり、構造物の大きな相対変位を許容することができる。
【０００８】
又、アクティブ型の吸振機として油圧シリンダを用いるようにした構成とすることにより、伸縮ケーシングの伸縮制御を高精度に行わせることができる。
【０００９】
一方、隣接する構造物同士を、外側筒体に内側筒体を挿入してテレスコープ状に組み立ててなる伸縮ケーシングにより連結して、該伸縮ケーシングにおける外側筒体の内側基端部に、パッシブ型の吸振機を装備させ、且つ該パッシブ型の吸振機をロック機構を介して内側筒体の内側部に着脱自在に連結し、更に、上記構造物に揺れ検知センサーを設置すると共に、該揺れ検知センサーからの信号を基に上記ロック機構へロック解除指令を送る制御器を備えた構成とした場合は、パッシブ型の吸振機の減衰係数を最適に選定しておくことによって、強風時等の構造物の揺れを効果的に減衰させることができる。
【００１０】
又、パッシブ型の吸振機としてオイルダンパを用いるようにした構成とすることによって、より簡単な構成とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
図１（イ）（ロ）（ハ）、図２（イ）（ロ）、図３（イ）（ロ）は本発明の実施の一形態を示すもので、構造物としての３つのビル１₁，１₂，１₃が３角形の配置に並んでいる場合について示す。斜め左右方向に隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃の相対向するコーナー部同士を、アクティブ型の吸振機を内蔵させた伸縮ケーシング２にて連結し、且つ上記アクティブ型の吸振機の制御装置を設ける。
【００１６】
上記伸縮ケーシング２は、図２（イ）（ロ）に詳細を示す如く、外側筒体２ａに内側筒体２ｂを挿入してテレスコープ状に組み立ててなり、長手方向の両端となる外側筒体２ａの基端と内側筒体２ｂの先端とを、それぞれ球面軸受３を介してビル１₁，１₂，１₃の外壁部の所要高さ位置に水平に取り付けるようにしてある。
【００１７】
又、上記アクティブ型の吸振機は、本実施の形態では油圧シリンダ４としてあり、伸縮ケーシング２内において、外側筒体２ａの基端部に、ヘッド側部分を、取付部材５を介して長手方向に沿うようカンチレバー式に取り付けると共に、ピストンロッド４ａの先端部を、コンロッド１４及びロック機構６を介して内側筒体２ｂの内側部に着脱可能に連結した構成としてある。
【００１８】
上記ロック機構６として、本実施の形態では油圧式ブレーキを採用しており、内側筒体２ｂの内壁上下部に長手方向に沿うよう固設したブレーキ板７と、該上下のブレーキ板７を両側から挾持するようにしたブレーキシュー８と、上記油圧シリンダ４側のコンロッド１４の先端部に取り付けて上記上下の各ブレーキシュー８を保持するようにしたブレーキ本体フレーム９とからなる構成としてある。なお、ブレーキシュー８は、圧油を抜くことにより内蔵したばねが開いてブレーキ力が解除されるようにしてあり、制御装置からの指令及び停電時に圧油が抜かれるようにしてある。
【００１９】
制御装置は、図１（ハ）に示す如く、各ビル１₁，１₂，１₃の伸縮ケーシング２連結レベルと同一レベル付近に設置した揺れ検知センサーとしての変位検出器１０₁，１０₂，１０₃と、該変位検出器１０₁，１０₂，１０₃で検出した変位を比較して変位の小さい方のビル１₁又は１₂、１₂又は１₃を基準に変位の大きい方のビル１₂又は１₁、１₃又は１₂を押し引きするように上記油圧シリンダ４へ制御力ｕ₁，ｕ₂の信号を送る制御器１１を備えた構成としてある。なお、図２（イ）（ロ）において、１２は外側筒体２ａと内側筒体２ｂとの間に設けられた伸縮作動用のガイドローラ、１３はブレーキ本体フレーム９と内側筒体２ｂとの間に設けられた摺動ガイド機構を示す。
【００２０】
強風が発生した場合や中小規模の地震が発生した場合、各ビル１₁，１₂，１₃に設置してある変位検出器１０₁，１０₂，１０₃で変位が検出され、隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃の変位が制御器１１に入れられて比較された後、変位の小さい方のビル１₁又は１₂、１₂又は１₃を基準に変位の大きい方のビル１₂又は１₁、１₃又は１₂を押し引きするように油圧シリンダ４が駆動される。油圧シリンダ４が駆動されると、ピストンロッド４ａの先端にコンロッド１４を介して連結してあるロック機構６が内側筒体２ｂにロックされているため、ピストンロッド４ａの移動力が内側筒体２ｂに伝えられる結果、伸縮ケーシング２が伸縮させられ、その力がビル１₁，１₂，１₃に与えられる。この場合、ビル１₁，１₂，１₃の変位は、それぞれビル１₁，１₂，１₃に作用する外力によって変化するので、一つのビル１₁又は１₂又は１₃を基準として見れば、油圧シリンダ４により引張り力と押し力の二つの状態が発生する。よって、この力により隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃相互間の揺れを効果的に低減させることができる。なお、本発明では、予め、ビル１₁，１₂，１₃に作用する予想の外力（中小地震まで）により油圧シリンダ４の最大ストロークが設定してある。
【００２１】
上記において、伸縮ケーシング２のビル１₁と１₂、１₂と１₃への連結部には、球面軸受３が介在しているため、連結部に作用するあらゆる方向の力を吸収することができる。
【００２２】
上記制御理論を詳述すると、図１（ロ）（ハ）において、各ビル１₁，１₂，１₃の変位検出器１０₁，１０₂，１０₃で検出した変位信号を基に、制御器１１で各伸縮ケーシング２内の油圧シリンダ４への制御力ｕ₁，ｕ₂が算出される。この制御力ｕ₁，ｕ₂はＬＱ制御理論あるいはＨ^∞制御理論を用いることによって算出される。
【００２３】
一例として、ＬＱ制御理論の場合を(1) 式に示す。なお、ｘ₁〜ｘ_nはビル１₁〜１_nの変位、Ｘ₁〜Ｘ_nはビル１₁〜１_nの速度、ｋ₁₁〜ｋ_nnは定数を示す。

油圧シリンダ４を力制御で駆動する場合、制御力は力の次元をもつので、右辺のフィードバックゲイン行列は、それぞればね定数、減衰係数となる。したがって、この(1) 式の右辺を最適化し、油圧シリンダ４の制御力ｕ₁，ｕ₂…ｕ_nを求めることにより、ビル１₁，１₂…１_nの揺れを低減させることができる。
【００２４】
一方、大地震が発生した場合、ビル１₁，１₂，１₃は共振すると大きく揺れ、油圧シリンダ４に設定してある最大ストロークよりも大きな変位となってしまうことになる。このような場合は、変位検出器１０₁，１０₂，１０₃により検出された値が制御器１１にて大変位と判断され、制御器１１からロック機構６にロック解除指令が送られることになる。すなわち、伸縮ケーシング２の外側筒体２ａと内側筒体２ｂとの間のロック機構６として設けられている油圧式ブレーキのブレーキシュー８に対する圧油が抜かれることになり、その結果、伸縮ケーシング２の外側筒体２ａと内側筒体２ｂとは互いに縁が切られてフリーな状態となる。そのため、上記隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃が互いに離れる方向に大きく変位する場合には、図３（イ）に示す如く、伸縮ケーシング２の内側筒体２ｂは外側筒体２ａより引き出され、逆に、隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃が互いに接近する方向に大きく変位する場合は、図３（ロ）に示す如く、伸縮ケーシング２の内側筒体２ｂは外側筒体２ａ内に押し込まれることになる。したがって、伸縮ケーシング２及び油圧シリンダ４は、隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃間の大きな相対変位を許容することができ、これにより、伸縮ケーシング２の取付部において、伸縮ケーシング２や油圧シリンダ４が損傷を受けてしまうことを防ぐことができる。
【００２５】
次に、図４は本発明の他の実施の形態として、ロック機構６の他の例を示すものである。すなわち、油圧シリンダ４のピストンロッド４ａに連結してあるコンロッド１４の先端に、長手方向の中央部を仕切り板１５で仕切った角筒状のベースフレーム１６を、伸縮ケーシング２の長手方向に沿うよう連設し、該ベースフレーム１６内に互いに逆向きに調整用ジャッキ１７を組み入れ、又、上記ベースフレーム１６の上下面のそれぞれ前半部及び後半部に、上記調整用ジャッキ１７の作動により長手方向へのみ所要量移動できるようにスライドプレート１８を水平に組み付け、且つ該各スライドプレート１８上に、長手方向で対向するようにロック用ジャッキ１９を設置すると共に、該ロック用ジャッキ１９の先端部に、ロック爪２１ａを有する操作リンク２１の後端部をピン連結して、該操作リンク２１の中間部を、スライドプレート１８上に固設したブラケット２０に回動自在に連結し、更に、内側筒体２ｂの内側面における前後の操作リンク２１と対応する位置に、爪受ブロック２２をそれぞれ固設した構成としてある。図２（イ）（ロ）と同一部分には同一符号が付してある。
【００２６】
図４に示すロック機構６の場合、長手方向で対向するロック用ジャッキ１９を伸長作動させると、操作リンク２１の回動を介しロック爪２１ａがそれぞれ外側に張り出て爪受ブロック２２の長手方向で対向する側の面に当接し、これにより、内側筒体２ｂの移動を拘束することができる。又、制御器１１からロック解除指令が出されると、ロック用ジャッキ１９が収縮作動させられることにより、ロック爪２１が爪受ブロック２２から離反させられて内側に退避させられるため、内側筒体２ｂは長手方向に自由に動くことができる。なお、ロック爪２１ａを爪受ブロック２２に当接させる初期設定作業、あるいは、大地震が起きた後の復旧作業は、調整用ジャッキ１７の伸縮作動でスライドプレート１８を長手方向へスライドさせて、前後のスライドプレート１８の間隔を調整することにより容易に実施することができる。
【００２７】
次いで、図５（イ）（ロ）は本発明の更に他の実施の形態を示すもので、図４に示すロック機構６の構成を、内外で逆に構成したものである。すなわち、長手方向の前後に所要間隔を隔てて配置した端面板２３ａと該前後の端面板２３ａの間を連結する連結板２３ｂとからなるロックフレーム２３を、ピストンロッド４ａの先端に連結してあるコンロッド１４の先端に連設して、上記前後の端面板２３ａの対向部上下位置に爪受ブロック２２をそれぞれ取り付け、一方、内側筒体２ｂの内側上下面部には、長手方向に沿うようベースフレーム２４を取り付けると共に、該ベースフレーム２４の内側前後部に、調整用ジャッキ１７の作動によってガイド機構２５を介し長手方向へのみ移動できるようにした左右一対のスライドプレート１８をそれぞれ幅方向を立てて配置し、且つ該各左右のスライドプレート１８間に、ロック用ジャッキ１９を対向するように設置し、各ロック用ジャッキ１９の先端部に、上記爪受ブロック２２に対応させて、ロック爪２１ａを有する操作リンク２１をピン連結し、操作リンク２１を左右のスライドプレート１８間にそれぞれ枢着したものである。
【００２８】
図５に（イ）（ロ）に示すロック機構６の場合も、図４に示すロック機構と同様な作用効果を奏し得る。
【００２９】
又、図６（イ）（ロ）（ハ）は本発明の更に他の実施の形態として、図５の変形例を示すものである。すなわち、図５に示したものと同様な構成において、ベースフレーム２４を不要とし、且つロックフレーム２３には、端面板２３ａの下側部のみに爪受ブロック２２を一体形成し、更に、スライドプレート１８のガイド機構として、スライドプレート１８自体の前後部にガイド輪２６を設けたものである。
【００３０】
図６（イ）（ロ）（ハ）に示すようにすると、ロック機構６の構造を簡略化することができる。
【００３１】
次に、図７は本発明の別の実施の形態を示すもので、上記各実施の形態と同様な構成において（図では図２の実施の形態に対応させた場合を示す）、アクティブ型の吸振機としての油圧シリンダ４に代えて、パッシブ型の吸振機としてオイルダンパ２７を採用したものである。
【００３２】
今、オイルダンパ２７を内蔵した伸縮ケーシング２を、図１（イ）（ロ）に示したと同様に設置したとすると、ビル１₁と１₂を対象に一自由度系を考えた場合、ビル１₁，１₂の応答はそれぞれ図８（イ）（ロ）のようになる。これを合成すると図９の如くなる（但し、ｆ₁＜ｆ₂とする）。図９において、Ｐ，Ｑは、理論的に知られているＰ，Ｑ点法の最適点である。
【００３３】
パッシブ型の吸振機の場合、条件として、上記(1) 式における右辺のフィードバックゲイン行列の一部が零で、且つすべての要素が正の値をとることである。したがって、Ｐ，Ｑ法で得られた最適点Ｐ，Ｑを通る応答曲線を求めて、Ｐ，Ｑ点を通るようにオイルダンパ２７の減衰係数を最適化することによって、ビル１₁，１₂の揺れを効果的に抑えることができる。又、オイルダンパ２７の場合、油圧シリンダ４のような圧油制御が不要であるから全体を安価に製作することができる。
【００３４】
なお、上記の場合、ビル１₁，１₂間について特定したが、ｎ個のビルについては同様な手法よりｎ個存在する最適点を求め、これらｎ個を通る応答曲線を求めて、ｎ個の応答点を通るようにオイルダンパ２７を決定すればよい。
【００３５】
次に、図１０は本発明の更に別の実施の形態を示すもので、上記各実施の形態において（図では図４の実施の形態に対応させた場合を示す）、伸縮ケーシング２を、外側筒体２ａと内側筒体２ｂとの間に、中間筒体２ｃを介在させて多段（３段）伸縮構造としたものである。なお、中間筒体２ｃを複数設けて４段以上の多段伸縮構造としてもよい。
【００３６】
図１０に示すように構成すると、隣接するビル１₁と１₂、１₂と１₃間の更に大きな変位を許容吸収することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、隣接するビル１₁，１₂，１₃のコーナー部同士を連結する場合を示したが、ビルの並び方によっては、図１１に示す如く、ビル１₁〜１₁₂が整列している場合に各ビルの側壁部同士を連結するようにしてもよいこと、又、ビル１₁と伸縮ケーシング２の連結部について示す図１２のように各ビルと伸縮ケーシング２との連結部には、積層ゴム２８の如き緩衝部材や自在継手を介在させるようにしてもよいこと、更に、伸縮ケーシング２の内側筒体２ｂと油圧シリンダ又はオイルダンパとの間には、メカニカルブレーキや電磁式ブレーキ等をロック機構６として介在させるようにしてもよいこと、更に又、ビルの揺れ検知センサーとしては変位検出器に代えて、検出した速度を１回積分して変位を求めるようにした速度検出器や、検出した加速度を２回積分して変位を求めるようにした加速度検出器を用いてもよく、油圧シリンダ４の制御は速度あるいは加速度の大小で行うようにしてもよいこと、更に、ビル以外の構造物についても同様に採用できること、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。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の構造物制振装置によれば、次の如き優れた効果を発揮する。
(1) 隣接する構造物同士を、外側筒体に内側筒体を挿入してテレスコープ状に組み立ててなる伸縮ケーシングにより連結して、該伸縮ケーシングにおける外側筒体の内側基端部にアクティブ型の吸振機を装備させ、且つ該アクティブ型の吸振機をロック機構を介して内側筒体の内側部に着脱自在に連結し、更に、上記構造物に揺れ検知センサーを設置すると共に、該揺れ検知センサーからの信号を基に上記アクティブ型の吸振機への制御指令と上記ロック機構へのロック解除指令を送る制御器を備えた構成としてあるので、強風や中小の地震が発生して構造物が揺れた場合に、各構造物の変位を基にアクティブ型の吸振機を駆動することによって、隣接する構造物相互の揺れを効果的に低減することができ、各構造物に制振装置を単独で設置する場合よりもコストパフォーマンスがよくて、省エネ化を図ることができ、又、大地震が発生したような場合は、ロック機構を解除して伸縮ケーシングの伸縮をフリーにすることができることにより、構造物の大変位を許容することができ、伸縮ケーシング及び吸振機の損傷を防ぐことができる。
(2) アクティブ型の吸振機として油圧シリンダを用いるようにした構成とすることにより、構造物の揺れを精度よく抑えることができる。
(3) 隣接する構造物同士を、外側筒体に内側筒体を挿入してテレスコープ状に組み立ててなる伸縮ケーシングにより連結して、該伸縮ケーシングにおける外側筒体の内側基端部に、パッシブ型の吸振機を装備させ、且つ該パッシブ型の吸振機をロック機構を介して内側筒体の内側部に着脱自在に連結し、更に、上記構造物に揺れ検知センサーを設置すると共に、該揺れ検知センサーからの信号を基に上記ロック機構へロック解除指令を送る制御器を備えた構成とすることにより、パッシブ型の吸振機の減衰係数を隣接する構造物に合わせて最適化しておくことによって、構造物の揺れを効果的に低減することができる。
(4) パッシブ型の吸振機としてオイルダンパを用いるようにした構成とすることにより、構造がシンプルでメンテナンスが容易となるため、装置全体を安価に製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の構造物制振装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略平面図、（ロ）は概略側面図、（ハ）は制御ブロック図である。
【図２】本発明の構造物制振装置の詳細を示すもので、（イ）は切断正面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図３】作動状態を示すもので、（イ）は伸縮ケーシングが伸長した状態の、又、（ロ）は伸縮ケーシングが収縮した状態の概要図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す切断正面図である。
【図５】本発明の更に他の実施の形態を示すもので、（イ）は切断正面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【図６】本発明の更に別の実施の形態を示すもので、（イ）は切断正面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ方向矢視図、（ハ）は（イ）の部分拡大図である。
【図７】本発明の別の実施の形態を示す概要図である。
【図８】図７に示す構造物制振装置の制御理論を示すもので、（イ）は一つの構造物の応答倍率と周波数との関係の一例を示す図、（ロ）は隣接する構造物の応答倍率と周波数との関係の一例を示す図である。
【図９】図８（イ）（ロ）を合成した応答曲線を示す図である。
【図１０】本発明の更に別の実施の形態を示す概要図である。
【図１１】伸縮ケーシングの他の配置例を示す概略平面図である。
【図１２】ビルと伸縮ケーシングとの連結部に積層ゴムを介在させた状態の概略図である。
【図１３】従来におけるビル振動抑制対策の一例を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＤ部拡大図である。
【符号の説明】
１₁〜１₁₂ ビル（構造物）
２伸縮ケーシング
２ａ外側筒体
２ｂ内側筒体
２ｃ中間筒体
３球面軸受
４油圧シリンダ（アクティブ型の吸振機）
６ロック機構
１０₁，１０₂，１０₃ 変位検出器（揺れ検知センサー）
１１制御器
２７オイルダンパ（パッシブ型の吸振機）
２８積層ゴム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a structure damping device for suppressing shaking mainly due to strong winds between structures on the ground or water.
[0002]
[Prior art]
In densely populated areas such as office districts, as one of disaster prevention measures, there is a case where a connecting bridge is erected between adjacent buildings in order to be able to evacuate to adjacent buildings in the event of a fire.
[0003]
Some of the above-mentioned connecting bridges have been devised to suppress building vibrations when strong winds occur. As an example, as shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), a bridge c is extended from one adjacent building a to the other building b and is fixed to the building b side. An oil damper e is interposed between the support base d for movably supporting the connecting bridge c and the projecting end of the connecting bridge c, and the vibration energy of the buildings a and b is transferred to the oil damper e when vibration occurs. Can be absorbed (Japanese Utility Model Publication No. 63-45810).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case shown in FIGS. 13A and 13B, the oil damper e cannot absorb a large mutual displacement between the buildings a and b instantaneously. Therefore, there is a possibility that the oil damper e itself and the buildings a and b may be damaged.
[0005]
Therefore, the present invention can maximize the vibration damping function when a strong wind occurs or a relatively small earthquake occurs, and allows a large mutual displacement of the structure when a large earthquake occurs. To do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention connects adjacent structures by an extensible casing formed by inserting an inner cylinder into an outer cylinder and assembling it into a telescope shape, and the outer cylinder in the extensible casing . An active vibration absorber is installed at the inner base end of the body, and the active vibration absorber is detachably connected to the inner portion of the inner cylinder through a lock mechanism. A sensor is provided, and a controller is provided that sends a control command to the active vibration absorber and a lock release command to the lock mechanism based on a signal from the shake detection sensor.
[0007]
When strong winds or relatively small earthquakes occur, the shaking of the structure is detected by the shake detection sensor, and a control command for pushing and pulling the structure is sent from the controller to the active vibration absorber based on that value. The shaking of the structure is effectively suppressed. On the other hand, when a large earthquake occurs and a large relative displacement occurs in the structure, an unlock command is sent from the controller to the lock mechanism to unlock the active vibration absorber and the inner cylinder. Therefore, the telescopic casing can freely expand and contract, and a large relative displacement of the structure can be allowed.
[0008]
In addition, by adopting a configuration in which a hydraulic cylinder is used as the active vibration absorber , the expansion / contraction control of the expansion / contraction casing can be performed with high accuracy.
[0009]
On the other hand, adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting an inner cylindrical body into an outer cylindrical body and assembled in a telescope shape, and a passive type is connected to the inner base end of the outer cylindrical body in the telescopic casing . is equipped with a vibration absorbing unit, and a vibration absorbing device of the passive type and detachably connected to the inner portion of the inner tubular body through a locking mechanism, furthermore, with installing a shake detection sensor to the structure, rocking Re detection In the case of a configuration with a controller that sends a lock release command to the lock mechanism based on the signal from the sensor, by selecting the damping coefficient of the passive vibration absorber optimally, the structure during strong winds, etc. The vibration of the object can be effectively attenuated.
[0010]
Moreover, it can be set as a simpler structure by setting it as the structure which used the oil damper as a passive type vibration absorber .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
FIGS. 1 (a), (b), (c), FIG. 2 (a), (b), and FIG. 3 (a), (b) show an embodiment of the present invention, and show three buildings 1 as structures. _{The case where 1} , 1 ₂ , and 1 ₃ are arranged in a triangular arrangement will be described. The opposite corners of buildings 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 _{3 that} are diagonally adjacent to each other are connected by an extensible casing 2 containing an active vibration absorber , and the active vibration absorption A machine control device is provided.
[0016]
As shown in detail in FIGS. 2 (A) and 2 (B), the telescopic casing 2 is assembled into a telescope shape by inserting the inner cylinder 2b into the outer cylinder 2a, and is an outer cylinder that becomes both ends in the longitudinal direction. The base end 2a and the front end of the inner cylinder 2b are horizontally attached to the required height positions of the outer wall portions of the buildings 1 ₁ , 1 ₂ , 1 ₃ via spherical bearings 3 respectively.
[0017]
The active vibration absorber is a hydraulic cylinder 4 in the present embodiment. In the telescopic casing 2, the head side portion is disposed in the longitudinal direction through the mounting member 5 at the base end portion of the outer cylindrical body 2a. And the tip of the piston rod 4a is detachably connected to the inner portion of the inner cylindrical body 2b via the connecting rod 14 and the lock mechanism 6.
[0018]
In the present embodiment, a hydraulic brake is employed as the lock mechanism 6, and a brake plate 7 fixed to the upper and lower portions of the inner wall of the inner cylinder 2 b along the longitudinal direction, and the upper and lower brake plates 7 are arranged on both sides. The brake shoe 8 is held between the brake shoe 8 and the brake body frame 9 attached to the tip of the connecting rod 14 on the hydraulic cylinder 4 side so as to hold the upper and lower brake shoes 8. The brake shoe 8 is configured such that when the pressure oil is removed, the built-in spring is opened and the brake force is released, and the pressure oil is removed at the time of a command from the control device and a power failure.
[0019]
Controller, as shown in FIG. 1 (c), each building 1 _1, 1 _2, 1 ₃ of the telescoping casing 2 connecting level and the displacement detector as shake detection sensor installed in the same level around 10 _1, 10 _2, 10 _3, displacement detector 10 _1, 10 _2, 10 ₃ smaller building 1 ₁ or the comparison to displace the detected displacement at 1 _2, 1 ₂ or 1 of the _third reference to the displacement of the larger buildings The controller 11 is configured to send signals of control forces u ₁ and u ₂ to the hydraulic cylinder 4 so as to push and pull 1 ₂ or 1 ₁ , 1 ₃ or 1 ₂ . In FIGS. 2A and 2B, reference numeral 12 denotes a guide roller for expansion / contraction operation provided between the outer cylinder 2a and the

inner cylinder

2b, and 13 denotes a brake body frame 9 and the inner cylinder 2b. The sliding guide mechanism provided between them is shown.
[0020]
When an earthquake or when small scale gale occurs occurs, the displacement at each building 1 _1, 1 _2, 1 ₃ displacement detector 10 ₁ that is installed in, 10 _2, 10 ₃ are detected, the adjacent building After the displacements of 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 ₃ are put in the controller 11 and compared, the building with the larger displacement based on the building 1 ₁ or 1 ₂ , 1 ₂ or 1 ₃ with the smaller displacement The hydraulic cylinder 4 is driven so as to push and pull the building 1 ₂ or 1 ₁ , 1 ₃ or 1 ₂ . When the hydraulic cylinder 4 is driven, the locking mechanism 6 connected to the tip of the piston rod 4a via the connecting rod 14 is locked to the inner cylinder 2b, so that the moving force of the piston rod 4a is changed to the inner cylinder 2b. As a result, the telescopic casing 2 is expanded and contracted, and the force is applied to the buildings 1 ₁ , 1 ₂ and 1 ₃ . In this case, displacement of the building ₁ 1, 1 _2, 1 _3, since changes by an external force acting on the building ₁ 1, 1 _2, 1 _3, respectively, look at one of the building 1 ₁ or 1 ₂ or 1 ₃ as a reference For example, the hydraulic cylinder 4 generates two states, a tensile force and a pushing force. Therefore, this force can effectively reduce shaking between adjacent buildings 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 ₃ . In the present invention, the maximum stroke of the hydraulic cylinder 4 is set in advance by an expected external force (up to a small and medium earthquake) acting on the buildings 1 ₁ , 1 ₂ , 1 ₃ .
[0021]
In the above, since the spherical bearing 3 is interposed in the connecting portion of the expansion casing 2 to the buildings 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 ₃ , it can absorb forces in all directions acting on the connecting portion. it can.
[0022]
More specifically the control theory, in FIG. 1 (b) (c), based on the displacement signals detected by the building ₁ 1, 1 _2, 1 displacement detector 10 ₁ _3, 10 _2, 10 _3, control The controller 11 calculates the control forces u ₁ and u ₂ for the hydraulic cylinders 4 in each of the telescopic casings 2. The control forces u ₁ and u ₂ are calculated by using LQ control theory or H ^∞ control theory.
[0023]
As an example, the case of LQ control theory is shown in equation (1). X _{1 to} x _n are the displacements of the buildings 1 ₁ to 1 _n , X _{1 to} X _n are the velocities of the buildings 1 ₁ to 1 _n , and k _{11 to} k _nn are constants.

When the hydraulic cylinder 4 is driven by force control, since the control force has a force dimension, the feedback gain matrix on the right side is a spring constant and a damping coefficient, respectively. Therefore, the right-hand side of the equation (1) was optimized by determining the control force u _1, u ₂ ... u _n of the hydraulic cylinder 4, it is possible to reduce the sway of the building 1 _1, 1 ₂ ... 1 _n.
[0024]
On the other hand, if a large earthquake occurs, the buildings 1 ₁ , 1 ₂ , 1 ₃ resonate greatly when they resonate, resulting in a displacement larger than the maximum stroke set in the hydraulic cylinder 4. In such a case, the value detected by the displacement detectors 10 ₁ , 10 ₂ , 10 ₃ is determined to be a large displacement by the controller 11, and a lock release command is sent from the controller 11 to the lock mechanism 6. Become. That is, the pressure oil to the brake shoe 8 of the hydraulic brake provided as the lock mechanism 6 between the outer cylinder 2a and the inner cylinder 2b of the expansion casing 2 is removed. As a result, the expansion casing 2 The outer cylinder body 2a and the inner cylinder body 2b are in a free state with their edges cut. Therefore, when the adjacent buildings 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 ₃ are largely displaced in the direction away from each other, as shown in FIG. When the adjacent buildings 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 ₃ are greatly displaced in the direction of approaching each other, as shown in FIG. 2b is pushed into the outer cylinder 2a. Therefore, the expansion casing 2 and the hydraulic cylinder 4 can tolerate a large relative displacement between the adjacent buildings 1 ₁ and 1 ₂ , 1 ₂ and 1 _3. 2 and the hydraulic cylinder 4 can be prevented from being damaged.
[0025]
Next, FIG. 4 shows another example of the lock mechanism 6 as another embodiment of the present invention. That is, a rectangular tube-shaped base frame 16 in which the central portion in the longitudinal direction is partitioned by the partition plate 15 at the tip of the connecting rod 14 connected to the piston rod 4 a of the hydraulic cylinder 4 extends along the longitudinal direction of the telescopic casing 2. The adjustment jacks 17 are incorporated in the base frame 16 in opposite directions, and the front and rear surfaces of the upper and lower surfaces of the base frame 16 are respectively moved in the longitudinal direction by the operation of the adjustment jack 17. The slide plate 18 is horizontally assembled so that only the required amount can be moved, and a locking jack 19 is installed on each slide plate 18 so as to face each other in the longitudinal direction, and at the tip of the locking jack 19, The rear end portion of the operation link 21 having the lock claw 21a is pin-connected, and the intermediate portion of the operation link 21 is connected to the slide plate. The claw receiving block 22 is fixedly installed at a position corresponding to the front and rear operation links 21 on the inner side surface of the inner cylindrical body 2b. . The same parts as those in FIGS. 2A and 2B are denoted by the same reference numerals.
[0026]
In the case of the lock mechanism 6 shown in FIG. 4, when the locking jack 19 that is opposed in the longitudinal direction is extended, the lock claws 21 a protrude outwardly through the rotation of the operation link 21, and the longitudinal direction of the claw receiving block 22. In contact with the opposite surface, thereby restricting the movement of the inner cylindrical body 2b. When a lock release command is issued from the controller 11, the locking jack 19 is contracted to move the locking claw 21 away from the claw receiving block 22 and retreat to the inside, so that the inner cylinder 2b. Can move freely in the longitudinal direction. The initial setting operation for bringing the lock claw 21a into contact with the claw receiving block 22 or the recovery operation after the occurrence of a large earthquake is performed by sliding the slide plate 18 in the longitudinal direction by the expansion and contraction operation of the adjustment jack 17. This can be easily performed by adjusting the distance between the front and rear slide plates 18.
[0027]
Next, FIGS. 5A and 5B show still another embodiment of the present invention, in which the configuration of the lock mechanism 6 shown in FIG. 4 is reversed inside and outside. That is, a lock frame 23 composed of an end face plate 23a disposed at a predetermined interval in the longitudinal direction and a connecting plate 23b connecting the front and rear end face plates 23a is connected to the tip of the piston rod 4a. A claw receiving block 22 is provided at the upper and lower positions of the opposing portions of the front and rear end face plates 23a connected to the front end of the connecting rod 14, while the inner frame 2b has a base frame extending along the longitudinal direction on the inner upper and lower surface portions. 24, and a pair of left and right slide plates 18 that are movable only in the longitudinal direction through the guide mechanism 25 by the operation of the adjusting jack 17 are arranged in the front and rear sides of the base frame 24 with the width direction set up. In addition, a locking jack 19 is installed between the left and right slide plates 18 so as to face each other. The tip portion 19, in association with the hook receiver block 22, the operating link 21 having a lock claw 21a and the pin connection, is obtained by pivotally respectively operating link 21 between the left and right slide plate 18.
[0028]
In the case of the lock mechanism 6 shown in FIGS. 5A and 5B, the same function and effect as the lock mechanism shown in FIG. 4 can be obtained.
[0029]
6 (a), 6 (b), and 6 (c) show a modification of FIG. 5 as still another embodiment of the present invention. That is, in the same configuration as that shown in FIG. 5, the base frame 24 is not necessary, and the lock frame 23 is integrally formed with the claw receiving block 22 only on the lower side portion of the end face plate 23a. As a guide mechanism 18, guide wheels 26 are provided at the front and rear portions of the slide plate 18 itself.
[0030]
6A, 6B, 6C, the structure of the lock mechanism 6 can be simplified.
[0031]
Next, FIG. 7 shows another embodiment of the present invention, the same structure as the above embodiments (in the figure shows a case where in correspondence to the embodiment of FIG. 2), the active instead of the hydraulic cylinder 4 as the vibration absorbing device is obtained by employing the oil damper 27 as a passive type vibration absorbing machine.
[0032]
Assuming that the expansion casing 2 with the oil damper 27 is installed in the same manner as shown in FIGS. 1 (a) and (b), when a one-degree-of-freedom system is considered for the buildings 1 ₁ and 1 ₂ , The responses of 1 ₁ and 1 ₂ are as shown in FIGS. When this is synthesized, the result is as shown in FIG. 9 (where f ₁ <f ₂ ). In FIG. 9, P and Q are optimum points of the P and Q point methods known in theory.
[0033]
In the case of a passive vibration absorber , a condition is that a part of the feedback gain matrix on the right side in the above equation (1) is zero and all elements have positive values. Accordingly, the response curves passing through the optimum points P and Q obtained by the P and Q methods are obtained, and the damping coefficient of the oil damper 27 is optimized so as to pass through the points P and Q, thereby building 1 ₁ , 1 _2. Can be effectively suppressed. Further, in the case of the oil damper 27, pressure oil control like the hydraulic cylinder 4 is unnecessary, so that the whole can be manufactured at low cost.
[0034]
In the above case, the building 1 ₁ , 1 ₂ was specified, but for n buildings, n optimum points are obtained by the same method, and response curves passing through these n pieces are obtained. The oil damper 27 may be determined so as to pass through the response point.
[0035]
Next, FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention. In each of the above-described embodiments (the figure shows the case corresponding to the embodiment of FIG. 4), the expansion casing 2 is placed outside. An intermediate cylindrical body 2c is interposed between the cylindrical body 2a and the inner cylindrical body 2b to form a multistage (three-stage) stretchable structure. Note that a plurality of intermediate cylinders 2c may be provided to form a multistage stretchable structure having four or more stages.
[0036]
With the configuration as shown in FIG. 10, it is possible to permit absorption of a larger displacement between adjacent building 1 _1, 1 _2, 1 ₂ and 1 _3.
[0037]
In the above embodiment, the corners of the adjacent buildings 1 ₁ , 1 ₂ , 1 ₃ are connected to each other. However, depending on how the buildings are arranged, as shown in FIG. 11, the buildings 1 ₁ to 1 _{12 are connected.} The side walls of the buildings may be connected to each other when they are aligned, and the connection between the building ₁₁ and the expansion casing 2 is shown in FIG. A buffer member such as a laminated rubber 28 or a universal joint may be interposed in the connecting portion. Further, a mechanical brake or a mechanical brake or an oil damper is provided between the inner cylinder 2b of the expansion casing 2 and the hydraulic cylinder or oil damper. An electromagnetic brake or the like may be interposed as the lock mechanism 6, and the displacement of the building is detected by integrating the detected speed once instead of the displacement detector. A speed detector or an acceleration detector that integrates the detected acceleration twice to obtain a displacement may be used, and the hydraulic cylinder 4 may be controlled according to the magnitude of the speed or acceleration. Of course, structures other than buildings can be similarly adopted, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the structure damping device of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) Adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting an inner cylindrical body into an outer cylindrical body and assembled into a telescope, and an active type is connected to the inner base end of the outer cylindrical body in the telescopic casing . The active type vibration absorber is detachably connected to the inner side of the inner cylinder through a lock mechanism, and a vibration detection sensor is installed on the structure, and the vibration detection is performed. Since it has a configuration with a controller that sends a control command to the active vibration absorber and a lock release command to the lock mechanism based on the signal from the sensor, strong winds and small and medium earthquakes will occur and the structure will In the case of shaking, the active vibration absorber is driven based on the displacement of each structure, so that the vibration between adjacent structures can be effectively reduced. Install with The cost performance is better than that of the case, and energy savings can be achieved, and in the event of a major earthquake, the lock mechanism can be released and the expansion and contraction of the expansion casing can be made free. can tolerate the large displacement of the object, it is possible to prevent damage to the telescopic casing及beauty intake exciter.
(2) By adopting a configuration in which a hydraulic cylinder is used as an active vibration absorber, the vibration of the structure can be accurately suppressed.
(3) Adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting the inner cylindrical body into the outer cylindrical body and assembled into a telescope shape, and passively connected to the inner base end of the outer cylindrical body in the telescopic casing . is equipped with a type of vibration absorbing device, and with through the passive type locking mechanism vibration absorbing machine detachably connected to the inner portion of the inner tubular member, further, placing the shake detection sensor to the structure, Re rocking By adopting a configuration that includes a controller that sends a lock release command to the lock mechanism based on the signal from the detection sensor, the attenuation coefficient of the passive vibration absorber is optimized according to the adjacent structure. The shaking of the structure can be effectively reduced.
(4) By adopting a configuration in which an oil damper is used as a passive vibration absorber , the structure is simple and maintenance is easy, so that the entire apparatus can be manufactured at low cost.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an embodiment of a structure damping device of the present invention, in which FIG. 1A is a schematic plan view, FIG. 1B is a schematic side view, and FIG. 1C is a control block diagram.
FIGS. 2A and 2B show details of the structural vibration damping device of the present invention. FIG. 2A is a cut front view, and FIG. 2B is a view taken in the direction of arrows AA in FIG.
FIGS. 3A and 3B show an operating state, in which FIG. 3A is a schematic view of a state in which an expansion / contraction casing is extended, and FIG. 3B is a schematic view of a state in which the expansion / contraction casing is contracted.
FIG. 4 is a cut front view showing another embodiment of the present invention.
5A and 5B show still another embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a cut front view, and FIG. 5B is a view taken in the direction of arrows BB in FIG.
6A and 6B show still another embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a cut front view, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the direction CC of FIG. It is a partial enlarged view.
FIG. 7 is a schematic diagram showing another embodiment of the present invention.
8A and 8B show the control theory of the structure damping device shown in FIG. 7, in which FIG. 8A is a diagram showing an example of the relationship between the response magnification and frequency of one structure, and FIG. It is a figure which shows an example of the relationship between the response magnification of an object, and a frequency.
FIG. 9 is a diagram showing a response curve obtained by synthesizing FIGS.
FIG. 10 is a schematic diagram showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic plan view showing another arrangement example of the expansion casing.
FIG. 12 is a schematic view showing a state in which laminated rubber is interposed at a connecting portion between a building and an expansion casing.
FIGS. 13A and 13B show an example of conventional measures for suppressing building vibration, where FIG. 13A is a schematic side view, and FIG. 13B is an enlarged view of a portion D of FIG.
[Explanation of symbols]
1 ₁ to 1 ₁₂ building (structure)
2 telescopic casing 2a outer cylinder 2b inner cylinder 2c intermediate cylinder 3 spherical bearing 4 hydraulic cylinder (active vibration absorber )
6 Locking mechanism 10 ₁ , 10 ₂ , 10 ₃ Displacement detector (swing detection sensor)
11 Controller 27 Oil damper (passive vibration absorber )
28 Laminated rubber

Claims

Adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting an inner cylindrical body into an outer cylindrical body and assembled into a telescope shape, and an active vibration absorber is attached to an inner base end portion of the outer cylindrical body in the telescopic casing . The active vibration absorber is detachably connected to the inner side of the inner cylindrical body through a lock mechanism, and a vibration detection sensor is installed on the structure, and the vibration detection sensor A structural vibration damping device comprising a controller that sends a control command to the active vibration absorber and a lock release command to the lock mechanism based on a signal.

Adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting an inner cylindrical body into an outer cylindrical body and assembled in a telescope shape, and a hydraulic cylinder is provided at the inner base end of the outer cylindrical body in the telescopic casing. The hydraulic cylinder is detachably connected to the inner side of the inner cylinder through a lock mechanism, and a vibration detection sensor is installed in the structure, and the hydraulic pressure is based on a signal from the vibration detection sensor. A structure damping device comprising a controller for sending a control signal to a cylinder and a lock release command to the lock mechanism .

Adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting an inner cylindrical body into an outer cylindrical body and assembled in a telescope shape, and a passive vibration absorption is provided at the inner base end of the outer cylindrical body in the telescopic casing . machine is equipped with, and removably connected to the inside portion of the inner tubular member and through the passive type locking mechanism vibration absorbing machine, further, as well as installing a shake detection sensor to the structure, the rocking Re detection sensor A structure damping device comprising a controller that sends a lock release command to the lock mechanism on the basis of the above signal.

Adjacent structures are connected to each other by a telescopic casing formed by inserting an inner cylindrical body into an outer cylindrical body and assembled in a telescope shape, and an oil damper is provided at the inner base end of the outer cylindrical body in the telescopic casing. The oil damper is detachably connected to the inner side of the inner cylinder through a lock mechanism, and a shake detection sensor is installed on the structure, and the lock is set based on a signal from the shake detection sensor. A structure vibration control device comprising a controller that sends a lock release command to a mechanism .