JP5190652B2 - Vibration reduction mechanism and specification method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、高層建物等の曲げ変形が卓越する構造物の振動を低減させるための振動低減機構、およびその諸元設定方法に関する。 The present invention relates to a vibration reduction mechanism for reducing vibration of a structure such as a high-rise building where bending deformation is dominant, and a specification setting method thereof.
塔状の高層建物のように曲げ変形が卓越する構造物の振動を抑制するために、たとえば特許文献1に示されているように、構造物の頂部に所謂チューンド・マス・ダンパー(Tunned Mass Damper:TMD)を設置するという手法が知られている。これは、構造物に付加バネを介して付加質量を接続し、それら付加バネと付加質量により定まる固有振動数を構造物の固有振動数に同調させることにより構造物の共振点近傍における応答を低減させるというものである。
また、特許文献2には、構造物をコア(主構造体)と外周フレーム(または外周壁)とにより構成し、それらのいずれか一方の頂部にトップガーダーを張り出すように設けて、コアと外周フレームとの間にトップガーダーを介して制震装置を架設することにより、コアが曲げ変形した際には制震装置を作動させてその振動を減衰させるという曲げ変形制御型制震構造物の提案がある。
Further, in
特許文献1に示されるような従来一般のTMDは、十分な振動低減効果を得るためには付加質量を大きくする必要があり、必然的に大型大重量とならざるを得ないが、構造物にあまり大きな質量を付加することは好ましくないし、TMDが大型大重量になるほど設置位置や設置スペースに関しての制約も大きくなるので、通常は付加質量を構造物の全質量の1〜2%程度とすることが現実的であり、したがって振動低減効果にも自ずと限界がある。
また、特許文献2に示される曲げ変形制御型制震構造物では、頂部の曲げ戻しを利用することから大きな減衰を付与する割には振動低減効果は限定的で小さなものにしかならない。
The conventional general TMD as shown in
Moreover, in the bending deformation control type damping structure shown in
上記事情に鑑み、本発明は従来一般のTMDのように過大な付加質量を必要とせず、また振動低減効果を飛躍的に向上させることのできる有効な振動低減機構とその諸元設定方法を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention provides an effective vibration reduction mechanism and its specification setting method that do not require an excessive additional mass like conventional TMD and can dramatically improve the vibration reduction effect. The purpose is to do.
本発明の振動低減機構およびその諸元設定方法は、曲げ変形が卓越する高層建物等の構造物を対象とするものであって、振動低減対象の構造物における主構造体に対してその周囲に跳ね出す剛性部材を主構造体と一体に設けるとともに、主構造体の周囲には該主構造体に対して独立している軸力部材を並設してその一端部を固定するとともに、該軸力部材の他端部と前記剛性部材との間に、主構造体の曲げ変形が剛性部材を介して伝達されることにより錘が回転して回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーを介装し、該回転慣性質量ダンパーにより生じる回転慣性質量と前記軸力部材の軸剛性とにより定まる固有振動数を前記主構造体の固有振動数に同調させるべく、前記軸力部材の軸剛性を前記回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量で除した値を前記主構造体の固有1次角振動数の二乗にほぼ一致させるようにしたものである。
本発明においては、必要に応じて、軸力部材の軸剛性を調整するための付加バネを該軸力部材と直列に設置しても良い。
The vibration reduction mechanism and its specification setting method according to the present invention are intended for structures such as high-rise buildings where bending deformation is outstanding, and around the main structure in the structure to be reduced in vibration. A rigid member that protrudes is provided integrally with the main structure, and an axial force member that is independent of the main structure is provided around the main structure to fix one end thereof, and the shaft Between the other end of the force member and the rigid member, a rotational inertia mass damper is provided that generates a rotational inertia mass by rotating the weight when the bending deformation of the main structure is transmitted through the rigid member. In order to synchronize the natural frequency determined by the rotational inertia mass generated by the rotational inertia mass damper and the axial rigidity of the axial force member with the natural frequency of the main structure, the axial rigidity of the axial force member is changed to the rotational inertia. The mass inertia of the mass damper Is the value which was set to be substantially matched to the square of intrinsic primary angular frequency of the main structure.
In the present invention, if necessary, an additional spring for adjusting the axial rigidity of the axial force member may be installed in series with the axial force member.
本発明によれば次のような格別顕著な効果を奏する。
曲げ変形の卓越する構造物における主構造体に対し剛性部材を跳ね出させて設けるとともに軸力部材と直列に回転慣性質量ダンパーを付加するだけで、主構造体の共振特性を十分に改善でき、大幅な応答低減効果が得られ、地震動のみならず風や交通振動などの外乱に対しても振動を有効に抑制でき、居住性の改善に寄与する。
回転慣性質量と軸力部材の軸剛性とにより定まる振動数を主構造体の固有振動数に同調させるべく、軸力部材の軸剛性を回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量で除した値を主構造体の固有1次角振動数の二乗にほぼ一致させることで、構造物の応答を大幅に低減できる。また、高振動領域においてもダンパー反力や軸力部材の反力が増大しない。
回転慣性質量ダンパーは実際の錘の質量の10〜500倍もの回転慣性質量が得られ、したがって小質量の錘による小型軽量かつ小容量の回転慣性質量ダンパーであっても大きな質量を有するTMD等の他の振動低減機構と同等ないしそれ以上の性能が得られ、コスト的にも設置スペースの点でも有利である。
必要に応じて軸力部材に付加バネを直列に設置することにより、それらの全体の軸剛性を最適にかつ容易に設定することができ、振動数同調を確実にかつ精度良く行うことができる。
According to the present invention, the following remarkable effects can be obtained.
Resonance characteristics of the main structure can be sufficiently improved simply by adding a rotary inertia mass damper in series with the axial force member while providing a rigid member to the main structure in a structure with excellent bending deformation. A significant response reduction effect can be obtained, and vibrations can be effectively suppressed against disturbances such as wind and traffic vibrations as well as seismic motion, contributing to improved comfort.
In order to synchronize the frequency determined by the rotary inertia mass and the axial stiffness of the axial force member with the natural frequency of the main structure, the value obtained by dividing the axial stiffness of the axial force member by the rotary inertia mass of the rotary inertia mass damper is the main structure. By substantially matching the square of the natural primary angular frequency of the body, the response of the structure can be greatly reduced. Further, the damper reaction force and the reaction force of the axial force member do not increase even in a high vibration region.
A rotary inertia mass damper can obtain a rotary inertia mass of 10 to 500 times the mass of an actual weight. Therefore, even a small, lightweight and small capacity rotary inertia mass damper with a small mass weight has a large mass such as TMD. Performance equivalent to or better than other vibration reduction mechanisms can be obtained, which is advantageous in terms of cost and installation space.
By installing additional springs in series with the axial force member as necessary, the overall axial rigidity can be set optimally and easily, and frequency tuning can be performed reliably and accurately.
本発明の振動低減機構の一実施形態を図1に示す。
本実施形態は、曲げ変形が卓越する塔状の高層建物への適用例であって、図1(a)は全体の概要図、(b)はその振動モデルである。
本実施形態における振動低減対象の構造物としての高層建物は、コア部を構成している主構造体1と、その頂部から周囲に跳ね出す形態で構造的には主構造体1と一体に設けられている剛性部材2と、主構造体1の周囲に構造的には独立に立設されて外周フレームを構成している軸力部材3とからなり、軸力部材3の上端部と剛性部材2の先端部との間に回転慣性質量ダンパー4を介装したことを主眼とするものである。
これは基本的には特許文献2に示されている曲げ変形制御型制震構造物と同様の構造のものであり、本実施形態における主構造体1、剛性部材2、軸力部材3、回転慣性質量ダンパー4は、それぞれ特許文献2に示される制震構造物におけるコア、トップガーダー、外周フレーム(ないし外周壁)、制震装置に相当するものである。
One embodiment of the vibration reducing mechanism of the present invention is shown in FIG.
The present embodiment is an application example to a tower-like high-rise building where bending deformation is dominant, and FIG. 1A is an overall schematic diagram, and FIG. 1B is a vibration model thereof.
A high-rise building as a vibration reduction target structure in the present embodiment is structurally provided integrally with the
This is basically the same structure as the bending deformation control type damping structure shown in
但し、上記従来の制震構造物における制震装置はたとえばオイルダンパー等の単なる一般的なダンパーであるのに対し、本実施形態における回転慣性質量ダンパー4は主構造体1の曲げ変形が剛性部材2の回転を介して軸力として伝達されることによって錘が回転して所望の回転慣性質量を生じる構成のものとされている。
However, the vibration control device in the conventional vibration control structure is a simple damper such as an oil damper, whereas the rotary inertia mass damper 4 in the present embodiment is a member whose bending deformation of the
すなわち、本実施形態において使用する回転慣性質量ダンパー4は、主構造体1の曲げ変形に伴う剛性部材2の鉛直面内での回転により軸方向(上下方向)に変形するような力を受けて作動し、それにより小質量の錘が水平面内において回転するものであって、その錘の回転慣性モーメントと回転角加速度とにより錘に生じる慣性モーメントを制御力として利用して振動低減効果を得る構成のものである。
具体的には、回転慣性質量ダンパー4に生じる加力(加振)方向の相対変位をx、その際の錘の回転角をφとし、それら相対変位xと回転角φとの間に x=αφ の関係があるとき、摩擦等による回転ロスを無視すると、この回転慣性質量ダンパー4の変位方向の慣性力(制御力)Pは次式で表される。
Specifically, the relative displacement in the force (vibration) direction generated in the rotary inertia mass damper 4 is x, and the rotation angle of the weight at that time is φ, and between these relative displacement x and the rotation angle φ, x = When there is a relationship of αφ, ignoring the rotation loss due to friction or the like, the inertia force (control force) P in the displacement direction of the rotary inertia mass damper 4 is expressed by the following equation.
上記のような回転慣性質量ダンパー4が発生する回転慣性質量Ψの大きさは、回転する錘の実際の質量に対して10〜500倍にもなるので、小質量の錘を回転させることのみで極めて大きな慣性回転質量Ψを得ることができ、したがって錘が小質量であっても充分な制御力、つまりは充分な振動低減効果が得られるものである。
しかも、回転慣性質量Ψの大きさは、錘の質量のみならずその径寸法および径方向の質量分布により決定されるものであり、錘の質量が大きいほど、径寸法が大きいほど、質量が内周部よりも外周部に分布しているほど回転慣性質量Ψは大きくなるから、それらを適正に設定することによって回転慣性質量Ψを所望の大きさに設定することができ、所望の振動低減効果を得られる。
The magnitude of the rotational inertia mass Ψ generated by the rotary inertia mass damper 4 as described above is 10 to 500 times as large as the actual mass of the rotating weight. Therefore, only by rotating the small mass weight. An extremely large inertial rotating mass Ψ can be obtained. Therefore, even if the weight is small, a sufficient control force, that is, a sufficient vibration reducing effect can be obtained.
Moreover, the magnitude of the rotational inertia mass Ψ is determined not only by the mass of the weight but also by its diameter and radial mass distribution. The larger the weight, the larger the diameter, Since the rotational inertial mass Ψ increases as it is distributed in the outer peripheral part rather than the peripheral part, the rotational inertial mass Ψ can be set to a desired size by appropriately setting them, and the desired vibration reduction effect Can be obtained.
なお、この種の回転慣性質量ダンパーとしてはたとえば特許第3250795号公報や特開2004−44748号公報に免震装置として使用されるものが公知であり、本実施形態においてはそれらに示されているようなボールネジ式の回転慣性質量ダンパーが好適に採用可能であるが、回転慣性質量ダンパー4の構成は特に限定されるものではなく、所望の形式、特性のものを任意に採用することができる。 In addition, as this kind of rotary inertia mass damper, what is used as a seismic isolation device is known, for example in patent 3250795 and Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-44748, and is shown in them in this embodiment. Such a ball screw type rotational inertial mass damper can be suitably employed, but the configuration of the rotational inertial mass damper 4 is not particularly limited, and a desired type and characteristics can be arbitrarily employed.
そして本発明では、そのような回転慣性質量ダンパー4を用いたうえで、その回転慣性質量ダンパー4により生じる回転慣性質量Ψと、軸力部材3の軸剛性kv(後述するように付加バネ5を設置する場合にはそのバネ剛性も考慮した総合的な軸剛性)により定まる固有振動数を主構造体1の固有振動数に同調させるようにそれらの諸元を設定することを要旨としている。
すなわち、一般に質量mとバネkによる振動系における固有角振動数ωは
ω2=k/m
なる関係で定まるのと同様に、本発明のような回転慣性質量ダンパー4と軸力部材3とによる振動系においては、その固有角振動数ω0は回転慣性質量Ψおよび軸力部材の軸剛性kvから
ω0 2=kv/Ψ
なる関係で定まる。したがって、その固有角振動数ω0を主構造体1の固有1次角振動数ω1にほぼ一致させれば、つまり
ω0 2=kv/Ψ≒ω1 2
の関係が成り立つようにΨおよびkvの値を設定すれば、主構造体1の固有1次モードの振動に対する応答を大きく低減させることができる。
In the present invention, after using such a rotary inertia mass damper 4, the rotary inertia mass Ψ generated by the rotary inertia mass damper 4 and the axial rigidity k v of the axial force member 3 (
That is, in general, the natural angular frequency ω in the vibration system with the mass m and the spring k is ω 2 = k / m
In the vibration system composed of the rotary inertia mass damper 4 and the
It is determined by the relationship. Therefore, if the natural angular frequency ω 0 is substantially matched with the natural primary angular frequency ω 1 of the
If the values of Ψ and k v are set so that the relationship of is established, the response of the
なお、上記の軸剛性kvは軸力部材3自体の軸剛性kcをそのまま利用しても良いが、その軸剛性kvを調整するために図1(b)に示すように軸力部材3の要所に適宜の付加バネ5を直列に組み込むようにしても良く、それにより軸力部材3全体の総合的な軸剛性kvの設定をより容易にかつ確実に行うことができる。そのような付加バネ5を付加する場合における軸力部材3の総合的な軸剛性kvは次式で求められる。
また、図1(b)に示すようにこの振動低減機構には付加減衰6も必要であり、その付加減衰6は図示例のように回転慣性質量ダンパー4に対して並列に設置すれば良いが、あるいは上記の付加バネ5を設置する場合にはそれに並列に設置することでも良い。もしくは、回転慣性質量ダンパー4として付加減衰を並列に組み込み一体化したものを用いても良く、その場合には他に格別の付加減衰を設置する必要はない。いずれにしても、そのような付加減衰6があることによってこの振動低減機構の固有角振動数ωは主構造体1の固有1次角振動数ω1とは厳密には一致しないが、実質的にほぼ同等とすることができる。
Further, as shown in FIG. 1B, this vibration reduction mechanism also requires an additional damping 6, and the additional damping 6 may be installed in parallel with the rotary inertia mass damper 4 as in the illustrated example. Alternatively, when the
なお、本実施形態における剛性部材2は主構造体1の頂部から側方に水平に跳ね出すように設けることが好ましいものの、それに限るものではなく、主構造体1の中間部分から跳ね出すことでも良いし、水平に限らず斜め上方や斜め下方に跳ね出すことでも良い。また、軸力部材3の固定端は基礎等の不動点でなくても良く、構造体の低層部のように変形が小さい箇所でも良い。さらに、剛性部材2を主構造体1の中間部に多段に設けても良く、その場合は固定端と各段の剛性部材2の間のそれぞれに軸力部材3と回転慣性質量ダンパー4を設ければ良い。
In addition, although it is preferable to provide the
以上のように、本実施形態の振動低減機構は、塔状の主構造体1および剛性部材2からなる主振動系に対して、軸力部材3と回転慣性質量ダンパー4とによる付加振動系を付加し、その付加振動系の固有角振動数ωを主振動系の固有1次角振動数ω1に同調させるべく、軸力部材3の軸剛性k v を回転慣性質量ダンパー4の回転慣性質量Ψで除した値を主構造体の固有1次角振動数ω 1 の二乗にほぼ一致させることによって、主振動系(すなわち主構造体1)の曲げ振動に対する共振特性および応答を有効に改善でき、大幅な振動低減効果が得られるものである。
As described above, the vibration reduction mechanism of the present embodiment has an additional vibration system including the
この点に関し、特許文献2に示されている従来の曲げ変形制御型制震構造物と対比すれば、従来の制震構造物では外周フレームと制震装置による付加振動系によりコアの曲げ変形に対する振動低減効果を得る点では本発明と共通するが、その制震装置としてはオイルダンパー等の単なるダンパーを用いるものに過ぎず、したがってその制震装置を全振動数領域において単に作動させるのみであって本発明のように主振動系との同調を行うものでもそれが可能なものでもなく、当然に本発明のような優れた共振特性の改善効果や応答低減効果が得られるものではない。
しかも、上記従来の制震構造物では、本発明における軸力部材3に相当する外周フレームないし外周壁の軸変形は制震効果を低下させるロスでしかなく、したがってそれらは十分に高軸剛性とする必要があるが、本発明においては軸力部材3の総合的な軸剛性kvを適切に設定して振動数同調に有効に利用するものであるし、必要に応じて軸力部材3自体の軸剛性kcを補完するように付加バネ5を設置してその総合的な軸剛性kvを最適に調整でき、それにより最適な振動数同調を容易に行い得るので構造的に極めて合理的である。
In this regard, in contrast to the conventional bending deformation control type damping structure shown in
In addition, in the above conventional vibration control structure, the axial deformation of the outer peripheral frame or the outer peripheral wall corresponding to the
また、従来一般のTMDと対比すれば、従来一般のTMDは付加振動系により振動数同調を行うものである点で本発明と共通するといえるが、上述したように従来一般のTMDでは十分な振動低減効果を得るためには大きな付加質量を必要とする点で難があるのに対し、本発明では小質量の錘を回転させる構成の回転慣性質量ダンパー4を用いることでその錘の10〜500倍にも及ぶ大きな回転慣性質量が得られることから、従来一般のTMDに比べて遙かに小型軽量の回転慣性質量ダンパー4で同等ないしそれ以上の振動低減効果が得られる。換言すれば、従来一般のTMDにより本発明と同等の効果を得ようとすれば、それに必要となる付加質量は著しく大きなものとなってしまって現実的ではない。 In contrast to the conventional general TMD, the conventional general TMD is common to the present invention in that the frequency tuning is performed by the additional vibration system. However, as described above, the conventional general TMD has sufficient vibration. In order to obtain a reduction effect, there is a difficulty in that a large additional mass is required, but in the present invention, by using the rotary inertia mass damper 4 configured to rotate a small mass weight, the weight is 10 to 500. Since a rotational inertia mass as much as twice as large can be obtained, a vibration inertia effect equivalent to or higher than that of a rotational inertia mass damper 4 that is much smaller and lighter than that of a conventional general TMD can be obtained. In other words, if an effect equivalent to that of the present invention is to be obtained by a conventional general TMD, the additional mass required for it becomes extremely large, which is not realistic.
以下、本実施形態の振動低減機構の効果を確認するための解析手法とその結果について図2を参照して詳細に説明する。
図1(b)に示す振動モデルにおいて、主構造体1の曲げ剛性EI、その等価質量m、回転慣性モーメントIθ、軸力部材3の総合的な軸剛性kv、軸力部材3自体の軸剛性kc、付加バネk0、回転慣性質量ダンパー4による回転慣性質量Ψ、付加減衰c0(回転慣性質量ダンパー4と並列に設置)とする。また、この構造物の全高H、主構造体1と軸力部材3との間の距離bとする。なお、主構造体1(具体的にはコア部)が全てのせん断力を負担し、軸力部材3(具体的には外周フレーム)は軸方向力のみを負担するものとする。
Hereinafter, an analysis method for confirming the effect of the vibration reduction mechanism of the present embodiment and the result thereof will be described in detail with reference to FIG.
In the vibration model shown in FIG. 1B, the bending rigidity EI of the
頂部質点の水平変位をx、回転角θとし、構造物に作用するせん断力をQ,主構造体1の頂部で負担する曲げモーメントをM1とすると次式が成り立つ。
主構造体1の脚部の固定端の水平変位x0、主構造体1の減衰係数をCとすると、振動方程式は次の(1)式で表される。ここで、Zkは回転慣性質量ダンパー4と軸力部材3の軸剛性kvの直列バネである。
変位xおよび回転角θが角振動数ωで正弦波振動するとして、xj=xjeiωt、θ=θeiωt(j=0,1)を用いて加振点変位x0に対する頂部応答変位xの比率(応答倍率)は次の(2)式で表される。
上記の(2)式より
これを(1)式に代入して(3)式が得られる。
故に、応答倍率( ̄x)=x/x0 は次の(4)式で求められる。なお、( ̄x)は、xの上部に ̄(バー)がつくことを表すものである(以下、他の記号についても同様)。
ここで、検討を単純化するために構造物の回転慣性モーメントを無視し、Iθ=0、
ω1 2=3EI/(mH3)とする。なお、ω1は剛性部材2の曲げ戻し効果を無視したときの構造物の固有1次角振動数である。
これに対する構造物の減衰定数h=c/(2mω1)とする。また、付加振動系に対して
Let ω 1 2 = 3EI / (mH 3 ). Note that ω 1 is the natural primary angular frequency of the structure when the bending back effect of the
The damping constant h = c / (2 mω 1 ) of the structure against this. Also, for the additional vibration system
次に、比較のために、回転慣性質量ダンパー4を設置せずに付加減衰のみを付加した場合を検討する。検討を単純化するため、軸力部材3の軸伸縮や剛性部材2の曲げ変形を無視して、(5)式において、Ψ=0、kv→∞ とし、構造物の1次モードに対する付加減衰の減衰定数をh01=c0/(2mω1)とおくと、回転慣性質量ダンパー4を使用しない場合の応答倍率は次式で求められる。
一方、回転慣性質量ダンパー4の負担力Pは、Iθを無視して頂部回転角θより次式で求められる。
さらに、( ̄b)=b/Hとして、加振力mx0ω1 2 に対するダンパー反力倍率は、(7)式で求められる。
この式は複素数表示しているので、この絶対値が反力倍率となる。
また、回転慣性質量ダンパー4を使用せず付加減衰だけの場合は、(7)式においてΨ=0、kv→∞として
In addition, when only the additional damping is not used without using the rotary inertia mass damper 4, Ψ = 0, k v → ∞ in the equation (7)
以上の説明において、主系のb/H=0.1、構造減衰h=0.02、付加減衰系の
Ψ/m=0.2、( ̄ω0)=ω0/ω1=1.01、付加減衰h0=c0/(2Ψω0)=0.07(これは、h01=c0/(2mω1)=( ̄Ψ)( ̄ω0)h0=0.014に相当)とした場合を例にとって、その場合の頂部応答倍率(加振振幅に対する頂部応答の比)を図2に示し、ダンパー反力倍率(軸力部材3の負担力でもある)を図3に示す。
また、図2〜図3には比較のために回転慣性質量ダンパーを使用せず減衰のみで構成した場合についても併せて示しているが、これは頂部の応答倍率が回転慣性質量ダンパー4を使用した場合と同等になるように減衰h01=0.7とした場合である。
In the above description, b / H = 0.1 for the main system, structural damping h = 0.02, Ψ / m = 0.2 for the additional damping system, ( ̄ω 0 ) = ω 0 / ω 1 = 1. 01, additional attenuation h 0 = c 0 / (2Ψω 0 ) = 0.07 (this corresponds to h 01 = c 0 / (2mω 1 ) = ( ̄Ψ) ( ̄ω 0 ) h 0 = 0.014 2), the top response magnification (ratio of the top response to the excitation amplitude) in that case is shown in FIG. 2, and the damper reaction force magnification (which is also a burden force of the axial force member 3) is shown in FIG. .
In addition, FIGS. 2 to 3 also show a case in which only a damping is used without using a rotary inertia mass damper for comparison, but this uses a rotary inertia mass damper 4 with a top response magnification. This is a case where attenuation h 01 = 0.7 so as to be equivalent to the above case.
以上の検討により、図2に示されるように回転慣性質量ダンパー4を使用することでそれを使用しない場合に比較して頂部応答を6割程度も低減できることがわかる。そして、これと同等の応答低減効果を減衰だけで得るためには減衰h01を50倍(=0.7/0.014)とする必要があり、そのためには格段に大容量のオイルダンパーを必要とすることがわかる。
また、図3に示すように、共振振動数におけるダンパー反力(回転慣性質量と減衰の合計)は、回転慣性質量ダンパー4を使用した場合も減衰のみを付与した場合と同等であるが、前者では共振点近傍以外ではほとんどダンパーが反力を負担しないのに対し、後者では加振振動数の増大に伴いダンパーの負担力が増大している。したがって、地震のように種々の振動数成分をもつ加振の場合は、本発明の方がダンパーや軸力部材に作用する反力が小さくなり、より合理的な設計ができる。
From the above examination, it can be seen that the top response can be reduced by about 60% by using the rotary inertia mass damper 4 as shown in FIG. 2 as compared with the case where it is not used. In order to obtain a response reduction effect equivalent to this only by attenuation, it is necessary to increase the attenuation h 01 by 50 times (= 0.7 / 0.014). For that purpose, an extremely large capacity oil damper is required. I understand that I need it.
Further, as shown in FIG. 3, the damper reaction force (the sum of the rotational inertial mass and the damping) at the resonance frequency is equivalent to the case where only the damping is applied even when the rotating inertial mass damper 4 is used. However, the damper hardly bears the reaction force except in the vicinity of the resonance point, whereas in the latter, the burden force of the damper increases as the vibration frequency increases. Therefore, in the case of excitation having various frequency components such as an earthquake, the reaction force acting on the damper and the axial force member becomes smaller in the present invention, and a more rational design can be achieved.
1 主構造体
2 剛性部材
3 軸力部材
4 回転慣性質量ダンパー
5 付加バネ
6 付加減衰
DESCRIPTION OF
Claims (4)
振動低減対象の構造物における主構造体に対してその周囲に跳ね出す剛性部材を主構造体と一体に設け、
主構造体の周囲には、該主構造体に対して独立している軸力部材を並設してその一端部を固定するとともに、該軸力部材の他端部と前記剛性部材との間に、主構造体の曲げ変形が剛性部材を介して伝達されることにより錘が回転して回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーを介装し、
該回転慣性質量ダンパーにより生じる回転慣性質量と前記軸力部材の軸剛性とにより定まる固有振動数を前記主構造体の固有振動数に同調させるべく、前記軸力部材の軸剛性を前記回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量で除した値を前記主構造体の固有1次角振動数の二乗にほぼ一致させてなることを特徴とする振動低減機構。 A vibration reduction mechanism for structures such as high-rise buildings where bending deformation is outstanding,
A rigid member that jumps out around the main structure in the vibration reduction target structure is provided integrally with the main structure,
Around the main structure, an axial force member independent of the main structure is juxtaposed to fix one end thereof, and between the other end of the axial force member and the rigid member. In addition, a rotation inertia mass damper that generates a rotation inertia mass by rotating the weight by transmitting the bending deformation of the main structure through the rigid member,
In order to synchronize the natural frequency determined by the rotational inertial mass generated by the rotational inertial mass damper and the axial stiffness of the axial force member with the natural frequency of the main structure, the axial stiffness of the axial force member is set to the rotational inertial mass. A vibration reduction mechanism characterized in that a value obtained by dividing a damper's rotational inertial mass substantially coincides with the square of the natural primary angular frequency of the main structure .
軸力部材の軸剛性を調整するための付加バネを該軸力部材と直列に設置してなることを特徴とする振動低減機構。 The vibration reduction mechanism according to claim 1,
A vibration reduction mechanism characterized in that an additional spring for adjusting the axial rigidity of the axial force member is installed in series with the axial force member.
振動低減対象の構造物における主構造体に対してその周囲に跳ね出す剛性部材を主構造体と一体に設け、
主構造体の周囲には、該主構造体に対して独立している軸力部材を並設してその一端部を固定するとともに、該軸力部材の他端部と前記剛性部材との間に、主構造体の曲げ変形が剛性部材を介して伝達されることにより錘が回転して回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーを介装し、
該回転慣性質量ダンパーにより生じる回転慣性質量と前記軸力部材の軸剛性とにより定まる固有振動数を前記主構造体の固有振動数に同調させるべく、前記軸力部材の軸剛性を前記回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量で除した値を前記主構造体の固有1次角振動数の二乗にほぼ一致させるように、回転慣性質量ダンパーと軸力部材の諸元を設定することを特徴とする振動低減機構の諸元設定方法。 A specification setting method of a vibration reduction mechanism for a structure such as a high-rise building where bending deformation is outstanding,
A rigid member that jumps out around the main structure in the vibration reduction target structure is provided integrally with the main structure,
Around the main structure, an axial force member independent of the main structure is juxtaposed to fix one end thereof, and between the other end of the axial force member and the rigid member. In addition, a rotation inertia mass damper that generates a rotation inertia mass by rotating the weight by transmitting the bending deformation of the main structure through the rigid member,
In order to synchronize the natural frequency determined by the rotational inertial mass generated by the rotational inertial mass damper and the axial stiffness of the axial force member with the natural frequency of the main structure, the axial stiffness of the axial force member is set to the rotational inertial mass. Vibrations characterized by setting the specifications of the rotary inertia mass damper and the axial force member so that the value divided by the rotary inertia mass of the damper substantially matches the square of the natural primary angular frequency of the main structure. Specification method for reduction mechanism.
軸力部材に付加バネを直列に設置することによって軸力部材全体の軸剛性を調整することを特徴とする振動低減機構の諸元設定方法。 A specification setting method for a vibration reduction mechanism according to claim 3,
A specification setting method for a vibration reduction mechanism, wherein the axial rigidity of the entire axial force member is adjusted by installing an additional spring in series with the axial force member.
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