JP5358322B2 - Vibration control device and specification method of vibration control device - Google Patents

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本発明は、制震装置及び制震装置の諸元設定方法に関する。   The present invention relates to a vibration control device and a specification setting method for the vibration control device.

回転慣性質量を利用した回転慣性質量ダンパーを用いて構造物を制震することが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2を参照)。   It has been proposed to control a structure using a rotary inertia mass damper using the rotary inertia mass (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

また、回転慣性質量ダンパーと直列に付加バネを設置し、回転慣性質量と付加バネとにより定まる固有振動数を、構造物の固有振動数に同調するように、回転慣性質量ダンパーと付加バネの諸元を設定することによって、この固有振動数における構造物の応答を低減させることが提案されている(例えば、特許文献3を参照)。   Also, an additional spring is installed in series with the rotary inertia mass damper, and the rotary inertia mass damper and the additional spring are adjusted so that the natural frequency determined by the rotary inertia mass and the additional spring is synchronized with the natural frequency of the structure. It has been proposed to reduce the response of the structure at this natural frequency by setting the origin (see, for example, Patent Document 3).

特開2006−125110号公報JP 2006-125110 A 特開2008−002165号公報JP 2008-002165 A 特開2008−133947号公報JP 2008-133947 A

回転慣性質量ダンパーを備える制震装置の性能を向上させて、構造物を効果的に制震することが望まれている。   It is desired to improve the performance of a vibration control device including a rotary inertia mass damper to effectively control the structure.

本発明は、上記を考慮し、回転慣性質量ダンパーを備える制震装置の性能を向上させて、構造物を効果的に制震することが目的である。   In view of the above, an object of the present invention is to effectively control a structure by improving the performance of a vibration control device including a rotary inertia mass damper.

請求項1の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、前記構造物の固有円振動数をωとし、前記回転慣性質量の倍率をαmとすると、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αm>1、となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   The invention of claim 1 is a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relative to each other due to a disturbance, and has a mass between the first part and the second part. A rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of the body and a spring are arranged in series, the natural circular frequency determined by the rotary inertia mass and the spring is ωd, and the natural circular frequency of the structure is ω Assuming that the magnification of the rotary inertia mass is αm, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd <1 and αm> 1 according to the damping constant. ing.

請求項1の発明では、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αm>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元が設定されている。   In the first aspect of the invention, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd <1 and αm> 1 according to the damping constant.

回転慣性質量ダンパーの荷重変形履歴は、ω/ωd=1.0を境に回転慣性質量ダンパーの入力に対する位相が入れ替わる。つまり、傾きが負から正へ反転する。回転慣性質量は、加速度に対する値であるので、回転慣性質量ダンパーが外力に対して抵抗を持つためには傾きが負となる必要がある。よって、ω/ωd≧1の場合は、回転慣性質量による慣性抵抗が生じない。   In the load deformation history of the rotary inertia mass damper, the phase with respect to the input of the rotary inertia mass damper is switched at ω / ωd = 1.0. That is, the slope is inverted from negative to positive. Since the rotational inertia mass is a value with respect to acceleration, in order for the rotational inertia mass damper to have resistance to an external force, the inclination needs to be negative. Therefore, when ω / ωd ≧ 1, inertial resistance due to rotational inertial mass does not occur.

したがって、回転慣性質量による制震効果を得るためには、ω/ωd<1とする必要がある。また、回転慣性質量を増幅させるためには、倍率αmをαm>1とする必要がある。更に、減衰定数によってαm>1となる範囲が異なる。   Therefore, ω / ωd <1 is required to obtain a seismic control effect by the rotational inertial mass. Further, in order to amplify the rotational inertial mass, the magnification αm needs to be αm> 1. Furthermore, the range in which αm> 1 varies depending on the attenuation constant.

よって、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αm>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定することによって、回転慣性質量が増幅される。言い換えると、小さな質量体で大きな回転慣性質量が得られる。このように、制震装置の性能が向上するので、構造物が効果的に制震される。   Therefore, the rotational inertial mass is amplified by setting the specifications of the rotational inertial mass damper and the spring such that ω / ωd <1 and αm> 1 according to the damping constant. In other words, a large rotational inertial mass can be obtained with a small mass body. Thus, since the performance of the vibration control device is improved, the structure is effectively damped.

請求項2の発明は、前記回転慣性質量の倍率αmが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   According to a second aspect of the invention, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set such that the magnification αm of the rotary inertia mass is maximized.

請求項2の発明では、回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量の倍率が最大となるので、更に効果的に制震される。   In the invention of claim 2, since the magnification of the rotational inertia mass of the rotary inertia mass damper is maximized, the vibration is more effectively suppressed.

請求項3の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、前記構造物の固有円振動数をωとし、前記バネのバネ剛性の倍率をγkとすると、ω/ωd>1、且つ、減衰定数に応じて、γk>1、となるように前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   The invention of claim 3 is a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relative to each other due to a disturbance, and has a mass between the first part and the second part. A rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of the body and a spring are arranged in series, the natural circular frequency determined by the rotary inertia mass and the spring is ωd, and the natural circular frequency of the structure is ω Assuming that the spring stiffness magnification of the spring is γk, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd> 1 and γk> 1 according to the damping constant. ing.

請求項3の発明では、ω/ωd>1、且つ、減衰定数に応じて、γk>1、となるように前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   In the invention of claim 3, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd> 1 and γk> 1 according to the damping constant.

バネの荷重変形履歴は、ω/ωd=1.0を境にバネの入力に対する位相が入れ替わる。つまり、傾きが負から正へ反転する。バネが外力に対して抵抗を持つためには傾きが正となる必要がある。よって、ω/ωd≦1の場合は、バネのバネ剛性による抵抗が生じない。   In the load deformation history of the spring, the phase with respect to the input of the spring is switched with ω / ωd = 1.0 as a boundary. That is, the slope is inverted from negative to positive. In order for the spring to have resistance against external force, the inclination needs to be positive. Therefore, when ω / ωd ≦ 1, there is no resistance due to the spring stiffness of the spring.

したがって、バネによる制震効果を得るためには、ω/ωd>1とする必要がある。また、バネのバネ剛性を増幅させるためには、倍率γkをγk>1とする必要がある。更に減衰定数よって、γk>1となる範囲が異なる。   Therefore, in order to obtain the damping effect by the spring, it is necessary to satisfy ω / ωd> 1. In order to amplify the spring stiffness of the spring, the magnification γk needs to be γk> 1. Furthermore, the range where γk> 1 varies depending on the attenuation constant.

よって、ω/ωd>1、且つ、減衰定数に応じて、γk>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定することによって、バネのバネ剛性が増幅される。言い換えると、バネ剛性の小さなバネで大きなバネ剛性が得られる。このように、制震装置の性能が向上するので、構造物が効果的に制震される。   Therefore, the spring stiffness of the spring is amplified by setting the rotational inertia mass damper and the specifications of the spring so that ω / ωd> 1 and γk> 1 according to the damping constant. In other words, a large spring rigidity can be obtained with a spring having a small spring rigidity. Thus, since the performance of the vibration control device is improved, the structure is effectively damped.

請求項4の発明は、前記バネのバネ剛性の倍率γkが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   According to a fourth aspect of the present invention, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that the spring rigidity magnification γk of the spring is maximized.

請求項4の発明では、バネのバネ剛性の倍率が最大となるので、更に効果的に制震される。   In the invention of claim 4, since the magnification of the spring stiffness of the spring is maximized, the vibration is more effectively suppressed.

請求項5の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーと減衰ダンパーとを並列に配置すると共に、並列に配置された前記回転慣性質量ダンパー及び前記減衰ダンパーとバネとを直列に配置し、前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、前記構造物の固有円振動数をωとし、前記減衰ダンパーの減衰係数の倍率をαcとすると、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αc>1、となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   The invention of claim 5 is a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relative to each other due to a disturbance, and has a mass between the first part and the second part. A rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotating the body and a damping damper are arranged in parallel, and the rotary inertia mass damper arranged in parallel, the damping damper, and a spring are arranged in series, and the rotary inertia Assuming that the natural circular frequency determined by the mass and the spring is ωd, the natural circular frequency of the structure is ω, and the magnification of the damping coefficient of the damping damper is αc, ω / ωd <1 and a damping constant Accordingly, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that αc> 1.

請求項5の発明では、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αc>1、となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元が設定されている。   In the fifth aspect of the invention, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd <1 and αc> 1 according to the damping constant.

減衰係数の倍率αcとω/ωdとの関係において、倍率αcのピーク値は、減衰定数(減衰係数と臨界減衰係数の比)hdが大きくなるにしたがって、ω/ωd=1よりも小さくなっていく(ω/ωd<1の範囲でピーク値となる)。   In the relationship between the attenuation coefficient magnification αc and ω / ωd, the peak value of the magnification αc becomes smaller than ω / ωd = 1 as the attenuation constant (ratio of attenuation coefficient to critical attenuation coefficient) hd increases. (The peak value is in the range of ω / ωd <1).

したがって、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αc>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定することによって、減衰ダンパーの減衰係数が増幅され、言い換えると、小さな減衰係数の減衰ダンパーで大きな減衰係数が得られる。このように制震装置の性能が向上するので、構造物が効果的に制震される。   Accordingly, the damping coefficient of the damping damper is amplified by setting the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring so that ω / ωd <1 and αc> 1 according to the damping constant, in other words, A large damping coefficient can be obtained with a damping damper having a small damping coefficient. Since the performance of the vibration control device is thus improved, the structure is effectively damped.

請求項6の発明は、前記減衰係数の倍率αcが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定されている。   In the sixth aspect of the invention, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that the magnification αc of the damping coefficient is maximized.

請求項6の発明では、減衰係数の倍率αcが最大となるので、更に効果的に制震される。   According to the sixth aspect of the present invention, the damping coefficient magnification αc is maximized, so that the vibration is more effectively suppressed.

請求項7の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、前記第一部位に一端部が連結され他端部に開口部が形成された外筒と、前記外筒の中に、軸方向に移動可能、且つ軸回りに回転しないように設けられた移動部と、前記外筒の中における前記移動部よりも他端部側に設けられた当接部と前記移動部との間に配置され、前記移動部と前記当接部とに当接し、前記移動部の軸方向の移動に伴い伸縮するコイル状のバネと、前記移動部に設けられると共にコイル状の前記バネの中を軸方向に沿って他端部側に延在する軸体と、前記外筒の他端部に形成された前記開口部から前記外筒内のコイル状の前記バネの中に一端部側が挿入され且つ他端部が前記第二部位に連結された内筒と、前記内筒の中に軸回りに回転可能に保持されると共に前記軸体が挿入される回転体と、前記軸体の外周面と前記回転体の内周面とに設けられ前記軸体の軸方向の直線変位を前記回転体の軸周りの回転変位に変換する螺合手段と、前記回転体と一体となって軸周りに回転する質量体と、を有する回転慣性質量ダンパーと、を備えている。   The invention according to claim 7 is a vibration damping device provided between the first part and the second part of the structure that moves relative to each other due to a disturbance, and has one end connected to the first part and an opening at the other end. An outer cylinder having a portion formed therein, a moving part provided in the outer cylinder so as to be movable in the axial direction and not to rotate around the axis, and the other end of the outer cylinder than the moving part A coil-shaped spring disposed between a contact portion provided on the part side and the moving portion, contacting the moving portion and the contact portion, and extending and contracting as the moving portion moves in the axial direction; A shaft body provided in the moving portion and extending in the axial direction in the coiled spring to the other end side, and the outer portion from the opening formed in the other end portion of the outer cylinder. An inner cylinder in which one end is inserted into the coiled spring in the cylinder and the other end is connected to the second part; A rotating body that is rotatably held around an axis in an inner cylinder and into which the shaft body is inserted, and an axial direction of the shaft body provided on an outer peripheral surface of the shaft body and an inner peripheral surface of the rotating body A rotary inertia mass damper having screwing means for converting the linear displacement into a rotational displacement around the axis of the rotating body, and a mass body integrally rotating with the rotating body and rotating around the axis. .

請求項7の発明では、回転慣性質量ダンパーを構成する内筒、回転体、及び軸体が、コイル状のバネの中を軸方向に移動する。したがって、回転慣性質量ダンパーとバネとを単純に軸方向に連結した場合と比較し、制震装置における回転慣性質量及びバネとで構成されている部位の軸方向の全長が短くなる。   In the invention of claim 7, the inner cylinder, the rotating body, and the shaft body constituting the rotary inertia mass damper move in the axial direction in the coil-shaped spring. Therefore, compared with a case where the rotary inertia mass damper and the spring are simply connected in the axial direction, the total length in the axial direction of the portion constituted by the rotary inertia mass and the spring in the vibration control device is shortened.

請求項8の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置の諸元設定方法であって、前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、前記構造物の固有円振動数をωとし、前記回転慣性質量の倍率をαmとすると、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αm>1、となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   The invention of claim 8 is a specification setting method for a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relative to each other due to a disturbance, wherein the first part and the second part Rotational inertia mass damper that generates rotational inertia mass by rotation of the mass body and a spring are arranged in series, and the natural circular frequency determined by the rotational inertia mass and the spring is ωd, When the circular frequency is ω and the magnification of the rotary inertia mass is αm, ω / ωd <1 and αm> 1 according to the damping constant, so that the rotary inertia mass damper and the spring are Set the specifications.

請求項8の発明では、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αm>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定する。   In the invention of claim 8, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd <1 and αm> 1 according to the damping constant.

回転慣性質量ダンパーの荷重変形履歴は、ω/ωd=1.0を境に回転慣性質量ダンパーの入力に対する位相が入れ替わる。つまり、傾きが負から正へ反転する。回転慣性質量は、加速度に対する値であるので、回転慣性質量ダンパーが外力に対して抵抗を持つためには傾きが負となる必要がある。よって、ω/ωd≧1の場合は、回転慣性質量による慣性抵抗が生じない。   In the load deformation history of the rotary inertia mass damper, the phase with respect to the input of the rotary inertia mass damper is switched at ω / ωd = 1.0. That is, the slope is inverted from negative to positive. Since the rotational inertia mass is a value with respect to acceleration, in order for the rotational inertia mass damper to have resistance to an external force, the inclination needs to be negative. Therefore, when ω / ωd ≧ 1, inertial resistance due to rotational inertial mass does not occur.

したがって、回転慣性質量による制震効果を得るためには、ω/ωd<1とする必要がある。また、回転慣性質量を増幅させるためには、倍率αmをαm>1とする必要がある。更に、減衰定数によってαm>1となる範囲が異なる。   Therefore, ω / ωd <1 is required to obtain a seismic control effect by the rotational inertial mass. Further, in order to amplify the rotational inertial mass, the magnification αm needs to be αm> 1. Furthermore, the range in which αm> 1 varies depending on the attenuation constant.

よって、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αm>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定することによって、回転慣性質量が増幅される。言い換えると、小さな質量体で大きな回転慣性質量が得られる。このように、制震装置の性能が向上するので、構造物が効果的に制震される。   Therefore, the rotational inertial mass is amplified by setting the specifications of the rotational inertial mass damper and the spring such that ω / ωd <1 and αm> 1 according to the damping constant. In other words, a large rotational inertial mass can be obtained with a small mass body. Thus, since the performance of the vibration control device is improved, the structure is effectively damped.

請求項9の発明は、前記回転慣性質量の倍率αmが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   The invention of claim 9 sets the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring so that the magnification αm of the rotary inertia mass is maximized.

請求項9の発明では、回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量の倍率が最大となるので、更に効果的に制震される。   In the invention of claim 9, since the magnification of the rotary inertia mass of the rotary inertia mass damper is maximized, the vibration is more effectively suppressed.

請求項10の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置の諸元設定方法であって、前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、前記構造物の固有円振動数をωとし、前記バネのバネ剛性の倍率をγkとすると、ω/ωd>1、且つ、減衰定数に応じて、γk>1、となるように前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   The invention of claim 10 is a specification setting method for a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relative to each other due to a disturbance, wherein the first part and the second part Rotational inertia mass damper that generates rotational inertia mass by rotation of the mass body and a spring are arranged in series, and the natural circular frequency determined by the rotational inertia mass and the spring is ωd, When the circular frequency is ω and the spring stiffness magnification of the spring is γk, ω / ωd> 1, and γk> 1 according to the damping constant, so that the rotary inertia mass damper and the spring Set the specifications.

請求項10の発明では、ω/ωd>1、且つ、減衰定数に応じて、γk>1、となるように前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   In the invention of claim 10, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd> 1 and γk> 1 according to the damping constant.

バネの荷重変形履歴は、ω/ωd=1.0を境にバネの入力に対する位相が入れ替わる。つまり、傾きが負から正へ反転する。バネが外力に対して抵抗を持つためには傾きが正となる必要がある。よって、ω/ωd≦1の場合は、バネのバネ剛性による抵抗が生じない。   In the load deformation history of the spring, the phase with respect to the input of the spring is switched with ω / ωd = 1.0 as a boundary. That is, the slope is inverted from negative to positive. In order for the spring to have resistance against external force, the inclination needs to be positive. Therefore, when ω / ωd ≦ 1, there is no resistance due to the spring stiffness of the spring.

したがって、バネによる制震効果を得るためには、ω/ωd>1とする必要がある。また、バネのバネ剛性を増幅させるためには、倍率γkをγk>1とする必要がある。更に、減衰定数によってγk>1となる範囲が異なる。   Therefore, in order to obtain the damping effect by the spring, it is necessary to satisfy ω / ωd> 1. In order to amplify the spring stiffness of the spring, the magnification γk needs to be γk> 1. Furthermore, the range where γk> 1 varies depending on the attenuation constant.

よって、ω/ωd>1、且つ、減衰定数に応じて、γk>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定することによって、バネのバネ剛性が増幅される。言い換えると、バネ剛性の小さなバネで大きなバネ剛性が得られる。このように、制震装置の性能が向上するので、構造物が効果的に制震される。   Therefore, the spring stiffness of the spring is amplified by setting the rotational inertia mass damper and the specifications of the spring so that ω / ωd> 1 and γk> 1 according to the damping constant. In other words, a large spring rigidity can be obtained with a spring having a small spring rigidity. Thus, since the performance of the vibration control device is improved, the structure is effectively damped.

請求項11の発明は、前記バネのバネ剛性の倍率γkが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   In the eleventh aspect of the invention, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that the spring rigidity magnification γk of the spring is maximized.

請求項11の発明では、バネのバネ剛性の倍率が最大となるので、更に効果的に制震される。   In the invention of claim 11, since the magnification of the spring rigidity of the spring is maximized, the vibration is more effectively suppressed.

請求項12の発明は、外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置の諸元設定方法であって、前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーと減衰ダンパーとを並列に配置すると共に、並列に配置された前記回転慣性質量ダンパー及び前記減衰ダンパーとバネとを直列に配置し、前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、前記構造物の固有円振動数をωとし、前記減衰ダンパーの減衰係数の倍率をαcとすると、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αc>1、となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   The invention of claim 12 is a specification setting method for a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relative to each other due to a disturbance, wherein the first part and the second part The rotary inertia mass damper and the damping damper that generate the rotary inertia mass by the rotation of the mass body are arranged in parallel, and the rotary inertia mass damper arranged in parallel and the damping damper and the spring are arranged in series. When the natural circular frequency determined by the rotational inertia mass and the spring is ωd, the natural circular frequency of the structure is ω, and the magnification of the damping coefficient of the damping damper is αc, ω / ωd <1 And according to the damping constant, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that αc> 1.

請求項12の発明では、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αc>1、となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定する。   According to the invention of claim 12, the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that ω / ωd <1 and αc> 1 according to the damping constant.

減衰係数の倍率αcとω/ωdとの関係において、倍率αcのピーク値は、減衰定数(減衰係数と臨界減衰係数の比)hdが大きくなるにしたがって、ω/ωd=1よりも小さくなっていく(ω/ωd<1の範囲でピーク値となる)。   In the relationship between the attenuation coefficient magnification αc and ω / ωd, the peak value of the magnification αc becomes smaller than ω / ωd = 1 as the attenuation constant (ratio of attenuation coefficient to critical attenuation coefficient) hd increases. (The peak value is in the range of ω / ωd <1).

したがって、ω/ωd<1、且つ、減衰定数に応じて、αc>1となるように、回転慣性質量ダンパー及びバネの諸元を設定することによって、減衰ダンパーの減衰係数が増幅され、言い換えると、小さな減衰係数の減衰ダンパーで大きな減衰係数が得られる。このように制震装置の性能が向上するので、構造物が効果的に制震される。   Accordingly, the damping coefficient of the damping damper is amplified by setting the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring so that ω / ωd <1 and αc> 1 according to the damping constant, in other words, A large damping coefficient can be obtained with a damping damper having a small damping coefficient. Since the performance of the vibration control device is thus improved, the structure is effectively damped.

請求項13の発明は、前記減衰係数の倍率αcが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する。   The invention of claim 13 sets the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring so that the magnification αc of the damping coefficient is maximized.

請求項13の発明では、減衰係数の倍率αcが最大となるので、更に効果的に制震される。   In the invention of claim 13, since the magnification αc of the attenuation coefficient is maximized, the vibration is more effectively suppressed.

請求項1に記載の発明によれば、本構成を適用しない場合と比較し、回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量が増幅され、制震装置の性能が向上するので、構造物を効果的に制震することができる。   According to the first aspect of the present invention, the rotational inertial mass of the rotary inertia mass damper is amplified and the performance of the vibration control device is improved compared to the case where this configuration is not applied, so that the structure is effectively controlled. Can shake.

請求項2に記載の発明によれば、回転慣性質量が増幅される倍率が最大であるので、構造物を更に効果的に制震することができる。   According to the invention described in claim 2, since the magnification at which the rotational inertial mass is amplified is maximum, the structure can be more effectively damped.

請求項3に記載の発明によれば、本構成を適用しない場合と比較し、バネのバネ剛性が増幅され、制震装置の性能が向上するので、構造物を効果的に制震することができる。   According to the third aspect of the present invention, the spring rigidity of the spring is amplified and the performance of the vibration control device is improved as compared with the case where the present configuration is not applied. it can.

請求項4に記載の発明によれば、バネのバネ剛性が増幅される倍率が最大であるので、構造物を更に効果的に制震することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the magnification at which the spring stiffness of the spring is amplified is maximum, the structure can be more effectively damped.

請求項5に記載の発明によれば、本構成を適用しない場合と比較し、減衰ダンパーの減衰係数が増幅され、制震装置の性能が向上するので、構造物を効果的に制震することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the damping coefficient of the damping damper is amplified and the performance of the damping device is improved compared to the case where this configuration is not applied, so that the structure is effectively damped. Can do.

請求項6に記載の発明によれば、減衰ダンパーの減衰係数が増幅される倍率が最大であるので、構造物を更に効果的に制震することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, since the magnification at which the damping coefficient of the damping damper is amplified is maximum, the structure can be more effectively damped.

請求項7に記載の発明によれば、回転慣性質量ダンパーとバネと単純に軸方向に連結した場合と比較し、制震装置における回転慣性質量とバネとで構成された部位の軸方向の全長を短くすることができる。   According to invention of Claim 7, compared with the case where a rotation inertia mass damper and a spring are simply connected to an axial direction, the axial total length of the site | part comprised with the rotation inertia mass and the spring in a damping device Can be shortened.

請求項8に記載の発明によれば、本諸元設定方法を適用しない場合と比較し、回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量が増幅され、制震装置の性能が向上するので、構造物を効果的に制震することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the rotational inertial mass of the rotary inertial mass damper is amplified and the performance of the vibration control device is improved compared to the case where the specification setting method is not applied. Can be controlled.

請求項9に記載の発明によれば、回転慣性質量が増幅される倍率が最大であるので、構造物を更に効果的に制震することができる。   According to the invention described in claim 9, since the magnification at which the rotational inertial mass is amplified is the maximum, the structure can be more effectively damped.

請求項10に記載の発明によれば、本諸元設定方法を適用しない場合と比較し、バネのバネ剛性が増幅され、制震装置の性能が向上するので、構造物を効果的に制震することができる。   According to the tenth aspect of the present invention, since the spring rigidity of the spring is amplified and the performance of the vibration control device is improved as compared with the case where the specification setting method is not applied, the structure is effectively damped. can do.

請求項11に記載の発明によれば、バネのバネ剛性が増幅される倍率が最大であるので、構造物を更に効果的に制震することができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, since the magnification at which the spring stiffness of the spring is amplified is maximum, the structure can be more effectively damped.

請求項12に記載の発明によれば、本諸元設定方法を適用しない場合と比較し、減衰ダンパーの減衰係数が増幅され、制震装置の性能が向上するので、構造物を効果的に制震することができる。   According to the twelfth aspect of the present invention, the damping coefficient of the damping damper is amplified and the performance of the vibration control device is improved as compared with the case where the specification setting method is not applied. Can shake.

請求項13に記載の発明によれば、減衰ダンパーの減衰係数が増幅される倍率が最大であるので、構造物を更に効果的に制震することができる。   According to the thirteenth aspect of the present invention, since the magnification at which the damping coefficient of the damping damper is amplified is maximum, the structure can be more effectively damped.

本発明の実施形態に係る制震装置のモデル図である。It is a model figure of the damping device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施例の制震装置を示す軸方向に沿った断面図である。It is sectional drawing along the axial direction which shows the damping device of the Example of this invention. 本発明の実施例の制震装置の断面斜視図である。It is a section perspective view of the damping device of the example of the present invention. 本発明の実施例の制震装置が構造物を構成する架構に設けられている状態を示す正面図である。It is a front view which shows the state in which the damping device of the Example of this invention was provided in the frame which comprises a structure. (A)は、図4の状態から構造物が右側へ水平移動した状態の図あり、(B)は図4の状態から構造物が左側へ水平移動した状態の図ある。(A) is a figure of the state which the structure moved horizontally to the right side from the state of FIG. 4, (B) is a figure of the state which the structure moved horizontally from the state of FIG. 制震装置の回転慣性質量ダンパーの回転慣性質量及びバネのバネ剛性の応答変位と時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotational displacement of the rotational inertia mass damper of a damping device, the response displacement of the spring rigidity of a spring, and time. 回転質量ダンパーの荷重曲線とω/ωdとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the load curve of a rotation mass damper, and omega / omegad. 回転質量ダンパーの荷重曲線とω/ωdとの関係における等価な剛性の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the equivalent rigidity in the relationship between the load curve of a rotation mass damper, and omega / omegad. 回転慣性質量の倍率αmとω/ωdとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between magnification (alpha) m of rotation inertia mass, and (omega) / (omega) d. バネのバネ剛性の倍率γkとω/ωdとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between magnification γk of spring stiffness of a spring and ω / ωd. 減衰係数の倍率αcとω/ωdとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between magnification αc of an attenuation coefficient, and ω / ωd. 図11のグラフを書き直したグラフである。It is the graph which rewrote the graph of FIG. 図12を拡大したグラフである。It is the graph which expanded FIG.

図1〜図5を用いて、本発明の実施形態の係る制震装置について説明する。
図1に示すモデル図のように、本発明の制震装置100は、構造物の任意の層に、層間変位が生じた際に軸方向の移動を質量体の回転運動に変換し回転慣性質量mdを生じさせ回転慣性質量ダンパー200とバネ剛性Kdのバネ400を直列に配置した構成とされている。
A vibration control device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in the model diagram of FIG. 1, the vibration damping device 100 of the present invention converts rotational movement of a mass body into rotational motion of a mass body when an interlayer displacement occurs in an arbitrary layer of a structure. The md is generated, and the rotary inertia mass damper 200 and the spring 400 having the spring stiffness Kd are arranged in series.

なお、回転慣性質量ダンパー200に対して並列に配置されている減衰係数Cdの減衰ダンパー300は、後述するように原理的に必要であるが、回転慣性質量ダンパー200の質量体を回転させる機構等の各種抵抗やグリスによる粘性抵抗などで必ず発生するので、必ずしも減衰ダンパー300を付加する必要はない。なお、減衰ダンパー300を付加する場合、回転慣性質量ダンパー200に一体的に組み込まれていてもよい。   The damping damper 300 having the damping coefficient Cd arranged in parallel with the rotary inertia mass damper 200 is theoretically necessary as described later, but a mechanism for rotating the mass body of the rotary inertia mass damper 200, etc. Therefore, it is not always necessary to add the damping damper 300. In addition, when adding the damping damper 300, you may integrate in the rotary inertia mass damper 200 integrally.

回転慣性質量ダンパー200の構成(構造)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ればよい。   The configuration (structure) of the rotary inertia mass damper 200 is not particularly limited, and a desired type and characteristics may be arbitrarily adopted.

つぎに、この図1に示すモデル図の制震装置100の構造を、実施例を挙げてより具体的に説明する。なお、実施例の制震装置100は、一例であって、この実施例の構造に限定されるものではない。例えば、特開2006−125110号公報及び特開2008−002165号公報に記載の回転慣性質量ダンパーも本発明に適用可能である。また、回転慣性質量ダンパーの原理は、特開2006−125110号公報及び特開2008−002165号公報に記載されている原理と同様である。   Next, the structure of the vibration control device 100 of the model diagram shown in FIG. 1 will be described more specifically with reference to examples. In addition, the damping device 100 of an Example is an example, Comprising: It is not limited to the structure of this Example. For example, rotational inertia mass dampers described in JP-A-2006-125110 and JP-A-2008-002165 are also applicable to the present invention. The principle of the rotary inertia mass damper is the same as the principle described in JP-A-2006-125110 and JP-A-2008-002165.

図4に示すように、構造物10を構成する左側の柱20L、右側の柱20R、上梁22A、及び下梁22Bで構成された架構24内に、制震装置100Lと制震装置100Rとが左右に並んで配設されている。また、左側の制震装置100Lと右側の制震装置100Rとは、架構24内に左右対称に配置されている。   As shown in FIG. 4, the seismic control device 100 </ b> L and the seismic control device 100 </ b> R are installed in the frame 24 composed of the left column 20 </ b> L, the right column 20 </ b> R, the upper beam 22 </ b> A, and the lower beam 22 </ b> B that constitute the structure 10. Are arranged side by side. Further, the left side vibration control device 100L and the right side vibration control device 100R are arranged symmetrically in the frame 24.

具体的には、制震装置100Lは、一端部が上梁22Aの略中央部分に取り付けられた回転支承30に回転可能に連結され、他端部が下梁22Bと柱20Lとの隅部に取り付けられた回転支承40Lに回転可能に連結されている。制震装置100Rは、一端部が上梁22Aの略中央部分に取り付けられた回転支承36に回転可能に連結され、他端部が下梁22Bと柱20Rとの隅部に取り付けられた回転支承40Rに回転可能に連結されている。   Specifically, the vibration control device 100L is rotatably connected at one end to a rotary bearing 30 attached to the substantially central portion of the upper beam 22A, and has the other end at a corner between the lower beam 22B and the column 20L. It is rotatably connected to the attached rotary bearing 40L. The vibration control device 100R has one end rotatably connected to a rotation support 36 attached to the substantially central portion of the upper beam 22A, and the other end attached to a corner of the lower beam 22B and the column 20R. It is rotatably connected to 40R.

なお、以降、左右を区別する必要がある場合は、符号の後にL,Rのいずれかを付し、区別する必要がない場合は、L,Rを省略する。   In the following description, when it is necessary to distinguish between left and right, either L or R is added after the symbol, and when it is not necessary to distinguish, L and R are omitted.

また、この図4のような制震装置の設置(配置)は一例であって、架構24の水平方向の変形(図5(A)と図5(B)を参照)を抑制できれば、どのように設置(配置)してもよい。更に、構造物10のいずれの層(階)の架構に設置してもよい。また、架構以外の部位に設置してもよい。つまり、構造物10が地震などの外乱によって相対移動する第一部位と第二部位との間に制振装置100を設けることによって、制震効果が得られるように設置すればよい。また、特開2008−002165号公報に記載されているようにトグル機構を適用してもよい。   In addition, the installation (arrangement) of the vibration control device as shown in FIG. 4 is an example, and if the horizontal deformation of the frame 24 (see FIGS. 5A and 5B) can be suppressed, how will it be? It may be installed (arranged). Furthermore, you may install in the frame of any layer (floor) of the structure 10. FIG. Moreover, you may install in site | parts other than a frame. That is, what is necessary is just to install so that the damping effect may be acquired by providing the damping device 100 between the 1st site | part which the structure 10 moves relatively by disturbances, such as an earthquake, and a 2nd site | part. Further, a toggle mechanism may be applied as described in JP 2008-002165 A.

つぎに、制震装置100について詳しく説明する説明する。なお、左右の制震装置100R,100Lは同じ構造であるので、LRを省略して説明する。   Next, the vibration control device 100 will be described in detail. Since the left and right vibration control devices 100R and 100L have the same structure, LR will be omitted.

図2と図3とに示すように、実施例の制震装置100は、外筒110と内筒140とを有し、外筒110の中に内筒140が挿入されている。なお、内筒140は外筒110の開口部112から挿入され、外筒110の中を軸方向に沿って移動可能となっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the vibration damping device 100 of the embodiment has an outer cylinder 110 and an inner cylinder 140, and the inner cylinder 140 is inserted into the outer cylinder 110. The inner cylinder 140 is inserted from the opening 112 of the outer cylinder 110 and can move in the outer cylinder 110 along the axial direction.

外筒110の開口部112と反対側の端部には軸方向に沿って延びるアーム120が設けられ、アーム120の端部が回転支承30に回転可能に連結されている(図4を参照)。   An arm 120 extending in the axial direction is provided at the end of the outer cylinder 110 opposite to the opening 112, and the end of the arm 120 is rotatably connected to the rotary support 30 (see FIG. 4). .

内筒140の外筒110への挿入側と反対側の端部には軸方向に沿って延びるアーム190が設けられ、アーム192の端部が回転支承40に回転可能に連結されている(図4を参照)。   An arm 190 extending in the axial direction is provided at the end of the inner cylinder 140 opposite to the insertion side of the outer cylinder 110, and the end of the arm 192 is rotatably connected to the rotary support 40 (see FIG. 4).

外筒110の中には軸方向に沿って移動可能に円盤180が設けられている。円盤180の側壁には軸方向に沿ってリブ182が形成されている。外筒110の内壁面110Aには、円盤180のリブ182が係合する凹溝115が軸方向に沿って形成されている。よって、円盤180は軸回りに回転することなく外筒110の中を軸方向に移動可能な構成となっている。なお、円盤180には小径部186が形成されている。   A disk 180 is provided in the outer cylinder 110 so as to be movable along the axial direction. Ribs 182 are formed on the side wall of the disk 180 along the axial direction. On the inner wall surface 110 </ b> A of the outer cylinder 110, a concave groove 115 that engages with the rib 182 of the disk 180 is formed along the axial direction. Therefore, the disk 180 is configured to be movable in the axial direction in the outer cylinder 110 without rotating around the axis. Note that a small diameter portion 186 is formed in the disk 180.

外筒110の開口部112にはフランジ114が形成されている。そして、フランジ114と円盤180との間にコイル状のバネ(コイルバネ)400が配置されている。また、このバネ400の両端部は、円盤180とフランジ114とに当接している。なお、バネ400の一方の端部は、円盤180の小径部186と外筒110の内壁面110Aとの間に嵌め込まれている。   A flange 114 is formed in the opening 112 of the outer cylinder 110. A coiled spring (coil spring) 400 is disposed between the flange 114 and the disk 180. Further, both end portions of the spring 400 are in contact with the disk 180 and the flange 114. One end of the spring 400 is fitted between the small diameter portion 186 of the disk 180 and the inner wall surface 110 </ b> A of the outer cylinder 110.

円盤180の中心部にはシャフト160が設けられている。シャフト160は、バネ400中を開口部112に向けて軸方向に沿って延在している。   A shaft 160 is provided at the center of the disk 180. The shaft 160 extends along the axial direction in the spring 400 toward the opening 112.

内筒140は、回転体保持部142及び連結部144で構成されている。回転体保持部142が外筒110に挿入され、連結部144が前述したアーム190に連結されている。   The inner cylinder 140 includes a rotating body holding part 142 and a connecting part 144. The rotating body holding part 142 is inserted into the outer cylinder 110, and the connecting part 144 is connected to the arm 190 described above.

内筒140の回転体保持部142の中には、回転体150が軸回りに回転可能に保持されている。なお、回転体保持部142の内周面142Aと回転体150の外周面150Aと間には、ボール172が設けられている。なお、回転保持部142と回転体150との隙間に設けられている(或いは、設けてもよい)粘性体(粘性液)302については、後述する。   In the rotating body holding part 142 of the inner cylinder 140, the rotating body 150 is held so as to be rotatable about an axis. A ball 172 is provided between the inner peripheral surface 142A of the rotating body holding portion 142 and the outer peripheral surface 150A of the rotating body 150. The viscous body (viscous liquid) 302 provided (or may be provided) in the gap between the rotation holding unit 142 and the rotating body 150 will be described later.

回転体150の一端側の先端部152は、回転体保持部142の外筒110に挿入されている側の開口部146から露出している。また、回転体150の他端部側は、回転体保持部142の外筒110に挿入されていない側の開口部148から露出し、他端部にフランジ部154が形成される。そして、この他端部のフランジ部154は、後述する連結部144の端部に形成された凹部145に嵌め込まれている。よって、回転体150は、内筒140(回転体保持部142)に対して軸方向に相対移動することなく軸回りに回転する構造となっている。また、回転体150の内部は空洞なっている(回転体150は中空構造となっている)。   The distal end portion 152 on one end side of the rotating body 150 is exposed from the opening portion 146 on the side inserted into the outer cylinder 110 of the rotating body holding portion 142. Further, the other end portion side of the rotating body 150 is exposed from the opening portion 148 on the side that is not inserted into the outer cylinder 110 of the rotating body holding portion 142, and a flange portion 154 is formed at the other end portion. And the flange part 154 of this other end part is engage | inserted by the recessed part 145 formed in the edge part of the connection part 144 mentioned later. Therefore, the rotating body 150 has a structure that rotates around the axis without moving relative to the inner cylinder 140 (the rotating body holding portion 142) in the axial direction. Moreover, the inside of the rotary body 150 is hollow (the rotary body 150 has a hollow structure).

前述した円盤180に設けられたシャフト160の外周面には、雌ネジ溝162が形成されている。この雌ネジ溝は回転体150の先端部152の貫通孔151に挿入されている。そして、回転体150の先端部152の貫通孔151の内周面には、雌ネジ溝162が螺合する雄ネジ溝(図示略)が形成されている。よって、シャフト160が回転体150の先端部152を軸方向に移動すると。回転体150が軸回りに回転する構造となっている。   A female thread groove 162 is formed on the outer peripheral surface of the shaft 160 provided in the disk 180 described above. The female screw groove is inserted into the through hole 151 of the tip portion 152 of the rotating body 150. A male screw groove (not shown) into which the female screw groove 162 is screwed is formed on the inner peripheral surface of the through hole 151 of the distal end portion 152 of the rotating body 150. Therefore, when the shaft 160 moves the tip portion 152 of the rotating body 150 in the axial direction. The rotating body 150 is configured to rotate around the axis.

内筒140の回転体保持部142の開口部148から露出した回転体150に外周面には、回転体150よりも大径の質量体178が設けられている。よって、質量体178は回転体150と一体となって回転する。そして、連結部144は、この質量体178の外側を囲うように(干渉しないよう)、側面視略四角枠状に形成されている(図4も参照)。   A mass body 178 having a diameter larger than that of the rotating body 150 is provided on the outer peripheral surface of the rotating body 150 exposed from the opening 148 of the rotating body holding portion 142 of the inner cylinder 140. Therefore, the mass body 178 rotates integrally with the rotating body 150. And the connection part 144 is formed in the substantially square frame shape by the side view so that the outer side of this mass body 178 may be enclosed (it does not interfere).

なお、シャフト160、内筒140、回転体150、及び質量体178が回転慣性質量ダンパー200を構成する。   The shaft 160, the inner cylinder 140, the rotating body 150, and the mass body 178 constitute the rotary inertia mass damper 200.

また、回転体150の軸心、円盤180の軸心、質量体178の軸心、シャフト160の軸心は同一軸線上にある。また、これらが回転慣性質量ダンパー200の軸心であると共に、コイル状のバネ400のコイル中心(軸心)とも一致する。   The axis of the rotating body 150, the axis of the disk 180, the axis of the mass body 178, and the axis of the shaft 160 are on the same axis. These are the axis of the rotary inertia mass damper 200 and also coincide with the coil center (axis) of the coiled spring 400.

ここで、前述したように、内筒140の回転体保持部142と回転体150との間(ボール172が設けられている間)にオイルなどの粘性体(粘性液)302を入れ減衰ダンパー(オイルダンパー)300を備える構造としてもよい(回転慣性質量ダンパーと減衰ダンパー(オイルダンパー)とが一体的に構成されたダンパーであってもよい)。なお、粘性体302は、オイルシール(図示略)等で封止され、漏れ出ない構造となっている。   Here, as described above, a viscous body (viscous liquid) 302 such as oil is inserted between the rotating body holding portion 142 of the inner cylinder 140 and the rotating body 150 (while the ball 172 is provided), so that the damping damper ( An oil damper) 300 may be used (a damper in which a rotary inertia mass damper and a damping damper (oil damper) are integrally formed). The viscous body 302 is sealed with an oil seal (not shown) or the like, and has a structure that does not leak.

つぎに、本実施例の制震装置100の動作について説明する
図5(A)に示すように、地震動等の振動(外乱)により、構造物10が右側へ水平移動すると、架構24が右方向へ水平変形(平行四辺形状に変形)する。すなわち、上梁22Aが右側に水平移動する(上梁22Aと下梁22Aとが相対移動する)。
Next, the operation of the vibration control device 100 of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 5A, when the structure 10 moves horizontally to the right side due to vibration (disturbance) such as seismic motion, the frame 24 moves to the right. Deform horizontally (deform into parallelogram). That is, the upper beam 22A moves horizontally to the right (the upper beam 22A and the lower beam 22A move relative).

よって、架構24内において、回転支承30と回転支承40Lとの距離が長くなり、回転支承30と回転支承40Lとの距離が短くなる。このように回転支承30と回転支承40L,40Rとの距離の変化によって、制震装置100Lは全長が伸長し、制震装置100Rは全長が収縮する。   Therefore, in the frame 24, the distance between the rotary bearing 30 and the rotary bearing 40L becomes longer, and the distance between the rotary bearing 30 and the rotary bearing 40L becomes shorter. Thus, due to the change in the distance between the rotary bearing 30 and the rotary bearings 40L and 40R, the overall length of the vibration control device 100L is expanded, and the total length of the vibration control device 100R is contracted.

また、図5(B)に示すように、構造物10が左側へ水平移動すると、架構24が左方向へ水平変形(平行四辺形状に変形)する。すなわち、上梁22Aが左側に水平移動する(上梁22Aと下梁22Aとが相対移動する)。   Further, as shown in FIG. 5B, when the structure 10 moves horizontally to the left, the frame 24 is horizontally deformed (deformed into a parallelogram) in the left direction. That is, the upper beam 22A moves horizontally to the left (the upper beam 22A and the lower beam 22A move relative to each other).

よって、架構24内において、回転支承30と回転支承40Lとの距離が短くなり、回転支承30と回転支承40Rとの距離が長くなる。このように回転支承30と回転支承40L,40Rとの距離の変化によって、制震装置100Rは全長が収縮し、制震装置100Lは全長が伸長する。   Therefore, in the frame 24, the distance between the rotating bearing 30 and the rotating bearing 40L is shortened, and the distance between the rotating bearing 30 and the rotating bearing 40R is increased. Thus, due to the change in the distance between the rotary bearing 30 and the rotary bearings 40L and 40R, the overall length of the vibration control device 100R contracts, and the total length of the vibration control device 100L extends.

よって、地震等の外乱(振動)によって、架構24が左右に振動すると回転支承30と回転支承40R,40Lとの距離が変化し、制震装置100の全長が伸縮する。   Therefore, when the frame 24 vibrates left and right due to disturbance (vibration) such as an earthquake, the distance between the rotary bearing 30 and the rotary bearings 40R and 40L changes, and the overall length of the vibration control device 100 expands and contracts.

この伸縮(全長の変化)により、円盤180が軸方向に移動する。円盤180の軸方向の移動によって、コイル状のバネ400が伸縮する。また、回転体150が軸周りに回転し回転体150と一体となった質量体178が軸回りに回転する(回転体150と質量体178とが一体となって回転する)。   Due to this expansion and contraction (change in the total length), the disk 180 moves in the axial direction. As the disk 180 moves in the axial direction, the coiled spring 400 expands and contracts. Further, the rotating body 150 rotates around the axis and the mass body 178 integrated with the rotating body 150 rotates around the axis (the rotating body 150 and the mass body 178 rotate together).

つぎに、回転慣性質量が増幅された制震装置、及び回転慣性質量mdの倍率αmを大きくする第一の諸元設定方法について説明する。   Next, a description will be given of a vibration control device in which the rotational inertial mass is amplified and a first specification setting method for increasing the magnification αm of the rotational inertial mass md.

制震装置100の質量体178が回転することによって発生する回転慣性質量mdとバネ400とにより定まる固有円振動数をωdとし、   The natural circular frequency determined by the rotational inertia mass md generated by rotating the mass body 178 of the damping device 100 and the spring 400 is ωd,

構造物10の固有円振動数(図5(A)と図5(B)とに示すように、架構24が左右に振動(変形)する際の固有円振動数)をωとすると、   If the natural circular frequency of the structure 10 (the natural circular frequency when the frame 24 vibrates (deforms) left and right as shown in FIGS. 5A and 5B) is ω,

ω/ωd<1、且つ、倍率αm>1   ω / ωd <1 and magnification αm> 1

となるように、回転慣性質量ダンパー200とバネ400の諸元(具体的には、バネ400のバネ定数、バネ400の全長、質量体178の重さ、質量体178の直径、質量体178の回転量(軸方向の移動と回転量との比)等)を設定する。   The specifications of the rotary inertia mass damper 200 and the spring 400 (specifically, the spring constant of the spring 400, the total length of the spring 400, the weight of the mass body 178, the diameter of the mass body 178, the mass body 178 Rotation amount (ratio between axial movement and rotation amount, etc.) is set.

ここで、図6は、制震装置100の回転慣性質量ダンパー200の回転慣性質量及びバネ400のバネ剛性の応答変位と時間との関係を示すグラフである。なお、DMC−Mの線が回転慣性質量ダンパー200の回転慣性質量を指し、Kの線がバネ400のバネ剛性を指す。また、図7と図8は回転質量ダンパー200の荷重曲線とω/ωdとの関係を示すグラフである。   Here, FIG. 6 is a graph showing the relationship between the rotational inertia mass of the rotary inertia mass damper 200 of the damping device 100 and the response displacement of the spring stiffness of the spring 400 and time. The DMC-M line indicates the rotational inertia mass of the rotary inertia mass damper 200, and the K line indicates the spring rigidity of the spring 400. 7 and 8 are graphs showing the relationship between the load curve of the rotating mass damper 200 and ω / ωd.

図6〜図8に示すように、回転慣性質量ダンパー200の入力に対する位相が、ω/ωd=1.0を境に入れ替わる。つまり、傾きが負から正へ反転する。   As shown in FIGS. 6 to 8, the phase with respect to the input of the rotary inertia mass damper 200 is switched at the boundary of ω / ωd = 1.0. That is, the slope is inverted from negative to positive.

回転慣性質量(ダイナミックマス(DM))mdは、加速度に対する値であるので、回転慣性質量mdが外力に対して抵抗を持つためには傾きが負となる必要がある。つまり、ω/ωd≧1では、回転慣性質量mdによる外力に対する抵抗(ダイナミックマス効果)が得られない。言い換えると、回転慣性質量mdによる抵抗(ダイナミックマス効果)を得るためには、ω/ωd<1とすることが必要条件であることが判る。なお、ω/ωd=1は、構造物10と制震装置100とを共振させた状態である。   Since the rotational inertial mass (dynamic mass (DM)) md is a value with respect to acceleration, the inclination needs to be negative in order for the rotational inertial mass md to have resistance to external force. That is, when ω / ωd ≧ 1, resistance to an external force (dynamic mass effect) due to the rotational inertial mass md cannot be obtained. In other words, it can be seen that ω / ωd <1 is a necessary condition in order to obtain resistance (dynamic mass effect) due to the rotational inertial mass md. Note that ω / ωd = 1 is a state where the structure 10 and the vibration control device 100 are resonated.

ここで、倍率αmについて説明する。
減衰のある場合の履歴から求まる等価剛性を制震装置100の全長の最大変位点での剛性とし、回転慣性質量体(ダイナミックマス単体)の剛性との比を、減衰のある場合のダイナミックマスの倍率(質量体178によって発生する回転慣性質量mdの倍率)と定義する。そして、倍率αmを計算する式が、[数1]である。また、この[数1]をグラフ化したものが、図9のグラフである。
Here, the magnification αm will be described.
The equivalent stiffness obtained from the history with damping is taken as the stiffness at the maximum displacement point of the total length of the damping device 100, and the ratio of the stiffness of the rotary inertia mass body (dynamic mass alone) to the dynamic mass with damping is calculated. It is defined as magnification (magnification of rotational inertia mass md generated by mass body 178). An equation for calculating the magnification αm is [Equation 1]. Further, a graph of this [Equation 1] is the graph of FIG.

Figure 0005358322
Figure 0005358322
Figure 0005358322
Figure 0005358322

なお、各符号の意味は下記である。   The meaning of each symbol is as follows.

Figure 0005358322
:回転慣性質量の倍率
Figure 0005358322
:直列したばねにより増幅された回転慣性質量
Figure 0005358322
:回転慣性質量体(ダイナミックマス単体)の質量
Figure 0005358322
:バネ剛性
Figure 0005358322
:制震装置の固有円振動数
Figure 0005358322
:構造物の固有円振動数
Figure 0005358322
:位相角
Figure 0005358322
:減衰定数(減衰係数と臨界減衰係数との比)
Figure 0005358322
: Rotational inertia mass magnification
Figure 0005358322
: Rotational inertial mass amplified by a series of springs
Figure 0005358322
: Mass of rotating inertial mass (dynamic mass alone)
Figure 0005358322
: Spring stiffness
Figure 0005358322
: Natural frequency of vibration control device
Figure 0005358322
: Natural circular frequency of structure
Figure 0005358322
: Phase angle
Figure 0005358322
: Damping constant (ratio between damping coefficient and critical damping coefficient)

図9に示すように、ωd=1.0の場合、倍率αmは、−1.0となる。よって、前述したω/ωd<1.0とし、且つ倍率αmが1よりも大きくなるように、回転慣性質量ダンパー200及びバネ400の諸元を設定することで、回転慣性質量mdが増幅される。言い換えると、回転慣性質量による外力に対する抵抗(ダイナミックマス効果)が増幅される。よって、小さな質量体178で大きな回転慣性質量が得られるので、構造物10が効果的に制震される。   As shown in FIG. 9, when ωd = 1.0, the magnification αm is −1.0. Therefore, the rotational inertial mass md is amplified by setting the specifications of the rotational inertial mass damper 200 and the spring 400 such that ω / ωd <1.0 and the magnification αm is greater than 1. . In other words, the resistance (dynamic mass effect) to the external force due to the rotational inertial mass is amplified. Therefore, since a large rotational inertial mass can be obtained with the small mass body 178, the structure 10 is effectively damped.

また、図9に示すように、減衰ダンパー300の減衰係数Cdの減衰定数hdが大きいと、倍率αmが抑えられている。よって、減衰定数hdを小さくすることで、大きな効果が得られることが判る。   As shown in FIG. 9, when the damping constant hd of the damping coefficient Cd of the damping damper 300 is large, the magnification αm is suppressed. Therefore, it can be seen that a large effect can be obtained by reducing the attenuation constant hd.

なお、αm>1.0及びαmが最大となるω/ωdは、減衰定数hdによって変わるので、hdの値によって計算して決定すればよい。   Note that ω / ωd at which αm> 1.0 and αm is maximum varies depending on the attenuation constant hd, and may be determined by calculation based on the value of hd.

例えは、hd=0.2の場合は、αm>1となるω/ωdの範囲は、0.54<ω/ωd<0.74となる。また、hd=0.02の場合は、ω/ωd=0.97で、倍率αmが最大となるので、最適とされる。なお、必ずしも倍率αmが最大でなくとも、αmが1よりも大きければよい。   For example, when hd = 0.2, the range of ω / ωd where αm> 1 is 0.54 <ω / ωd <0.74. In addition, when hd = 0.02, ω / ωd = 0.97 and the magnification αm is maximized, which is optimal. Note that αm may be larger than 1 even though the magnification αm is not necessarily maximum.

なお、hd=0の場合は、ω/ωd=1で連続とならないで、発散してしまうので、hd>0である必要がある(減衰が必要である)。しかし、減衰ダンパー300(粘性体302)が組み込まれていない場合であっても、回転慣性質量ダンパー200の質量体178を回転させる機構等の各種摩擦抵抗やグリスによる粘性抵抗などで必ず減衰が発生する。よって、必ずしも減衰ダンパー300(粘性体302)が付加されている(組み込まれている)必要はない。   When hd = 0, ω / ωd = 1 does not become continuous and diverges, so hd> 0 needs to be required (attenuation is necessary). However, even when the damping damper 300 (viscous body 302) is not incorporated, the damping always occurs due to various frictional resistances such as a mechanism for rotating the mass body 178 of the rotary inertia mass damper 200 and viscous resistance due to grease. To do. Therefore, the damping damper 300 (viscous body 302) is not necessarily added (incorporated).

ここで、回転慣性質量ダンパー(回転慣性質量)を用いた構造物の制震効果として、入力低減効果による制震効果やモード制御による制震効果がある。そして、モード制御は構造物の振動モードを制御して、高次モードをなくすことによって、構造物を効果的に制震する技術である。   Here, as the vibration control effect of the structure using the rotary inertia mass damper (rotational inertia mass), there are a vibration control effect by the input reduction effect and a vibration control effect by the mode control. Mode control is a technology that effectively controls the structure by controlling the vibration mode of the structure and eliminating the higher-order mode.

しかし、モード制御を行なうためには、構造物の質量よりも大きな回転慣性質量を発生させる必要がある。つまり大きくて重い質量体178が必要である。しかし、大きくて重い質量体178を備える構成とすると、設置スペースの増大や重い質量体178を支える制震装置100全体の十分な強度が必要とされ(例えばアーム120、190の増大等)、実用上、障害が発生する場合がある。   However, in order to perform mode control, it is necessary to generate a rotational inertial mass larger than the mass of the structure. That is, a large and heavy mass body 178 is necessary. However, if the configuration includes a large and heavy mass body 178, an increase in installation space and sufficient strength of the entire vibration control device 100 that supports the heavy mass body 178 are required (for example, an increase in the arms 120 and 190). In addition, a failure may occur.

しかし、本諸元の設定方法で設定された制震装置100は、回転慣性質量(質量体178)を大きくすることなく、回転慣性質量(ダイナミックマス効果)を増幅させるので、モード制御を行なう際に非常に有効である。   However, the damping device 100 set by the setting method of this specification amplifies the rotational inertial mass (dynamic mass effect) without increasing the rotational inertial mass (mass body 178). It is very effective.

つぎに、バネ剛性が増幅された制震装置、及びバネ400バネ剛性Kdの倍率γkを大きくする第二の諸元設定方法について説明する。また、制震装置自体は同様の構成であるので、説明を省略する。   Next, a description will be given of a vibration damping device with amplified spring stiffness and a second specification setting method for increasing the magnification γk of the spring 400 spring stiffness Kd. Further, since the vibration control device itself has the same configuration, the description thereof is omitted.

図6〜図7で説明したように、バネ400への入力に対する位相がω/ωd=1.0を境に入れ替わる。つまり、傾きが負から正へ反転する。バネ400が外力に対して抵抗を持つためには傾きが正となる必要がある。つまり、ω/ωd≦1では、外力に対して抵抗が。言い換えると、バネ400が外力に対して抵抗を持つためには、ω/ωd>1とすることが必要条件であることが判る。   As described with reference to FIGS. 6 to 7, the phase with respect to the input to the spring 400 is switched at ω / ωd = 1.0. That is, the slope is inverted from negative to positive. In order for the spring 400 to have resistance against an external force, the inclination needs to be positive. That is, when ω / ωd ≦ 1, resistance is to external force. In other words, it is understood that ω / ωd> 1 is a necessary condition for the spring 400 to have resistance against external force.

ここで、倍率γkについて説明する。
すなわち、バネ400のバネ剛性との比をバネ剛性の倍率γkと定義する。そして、倍率γkを計算する式が[数2]である。また、この[数2]をグラフ化したものが図10のグラフである。
Here, the magnification γk will be described.
That is, the ratio of the spring 400 to the spring stiffness is defined as the spring stiffness magnification γk. The equation for calculating the magnification γk is [Equation 2]. Further, the graph of FIG. 10 is a graph of this [Equation 2].

Figure 0005358322
Figure 0005358322
Figure 0005358322
Figure 0005358322

Figure 0005358322
:減衰のある場合の制震装置100の最大変形時と荷重の関係から求まる剛性が等価バネ剛性
Figure 0005358322
: Rigidity obtained from the relationship between the maximum deformation of the damping device 100 and the load when there is damping is equivalent spring stiffness

なお、上記以外の各符号は、[数1]で説明したものと同様である。   In addition, each code other than the above is the same as that described in [Equation 1].

この図10のグラフを見ると判るように、ω/ωd>1となるように、回転慣性質量ダンパー200及びバネ400の諸元を設定することで、γk>1、すなわちバネ剛性Kdの増幅効果が生じる。しかし、ω/ωdを大きくしていくと、γkは0に収束していく、つまり、γk≦1となる。よって、γk>1となるω/ωdの範囲となるように、回転慣性質量ダンパー200及びバネ400の諸元を設定する。   As can be seen from the graph of FIG. 10, by setting the specifications of the rotary inertia mass damper 200 and the spring 400 so that ω / ωd> 1, γk> 1, that is, the amplification effect of the spring stiffness Kd. Occurs. However, as ω / ωd is increased, γk converges to 0, that is, γk ≦ 1. Therefore, the specifications of the rotary inertia mass damper 200 and the spring 400 are set so as to be in the range of ω / ωd where γk> 1.

したがって、ω/ωd>1、且つ、γk>1となるように回転慣性質量ダンパー200及びバネ400の諸元を設定することによって、バネ400のバネ剛性が増幅され、言い換えると、バネ剛性が小さなバネ400で大きなバネ剛性が得られるので、構造物10が効果的に制震される。   Therefore, by setting the specifications of the rotary inertia mass damper 200 and the spring 400 so that ω / ωd> 1 and γk> 1, the spring stiffness of the spring 400 is amplified, in other words, the spring stiffness is small. Since large spring rigidity is obtained by the spring 400, the structure 10 is effectively damped.

また、図10に示すように、減衰ダンパー300の減衰係数Cdの減衰定数hdが大きいと、倍率γkが抑えられている。よって、減衰定数hdを小さくすることで、大きな効果が得られることが判る。   Further, as shown in FIG. 10, when the damping constant hd of the damping coefficient Cd of the damping damper 300 is large, the magnification γk is suppressed. Therefore, it can be seen that a large effect can be obtained by reducing the attenuation constant hd.

なお、γk>1.0及びγkが最大となるω/ωdは、減衰定数hdによって変わるので、hdの値によって計算して決定すればよい。   Note that ω / ωd at which γk> 1.0 and γk is maximized varies depending on the attenuation constant hd, and may be calculated and determined based on the value of hd.

例えは、hd0.01の場合は、1.0<ω/ωd<1.415で、γk>1となる。また、hd=0.02の場合は、ω/ωd=1.03で、倍率γkが最大となるので、最適とされる。なお、必ずしも倍率γkが最大でなくとも、γkが1よりも大きければよい。   For example, in the case of hd0.01, 1.0 <ω / ωd <1.415 and γk> 1. Further, when hd = 0.02, ω / ωd = 1.03 and the magnification γk is maximized, so it is optimal. Note that γk only needs to be larger than 1 even though the magnification γk is not necessarily the maximum.

つぎに、減衰ダンパー(オイルダンパー)300の減衰係数Cdが増幅された制震装置、及び減衰ダンパー(オイルダンパー)300の減衰係数Cdの倍率αcを大きくする第三の諸元設定方法について説明する。また、制震装置自体は同様の構成であるので、説明を省略する。   Next, a damping device in which the damping coefficient Cd of the damping damper (oil damper) 300 is amplified, and a third specification setting method for increasing the magnification αc of the damping coefficient Cd of the damping damper (oil damper) 300 will be described. . Further, since the vibration control device itself has the same configuration, the description thereof is omitted.

倍率αcについて説明する。
減衰のある場合の履歴面積から求まる等価な減衰係数を求め、減衰ダンパー300単体(オイルダンパー単体)の場合の減衰係数との比を、減衰のある場合の減衰係数の倍率αcと定義する。倍率αcは、回転慣性質量md(ダイナミックマス)の応答倍率の二乗となる。そして、倍率αmを求める式が[数3]である。また、この[数3]をグラフ化したものが図11である、
The magnification αc will be described.
An equivalent attenuation coefficient obtained from the history area when there is attenuation is obtained, and the ratio with the attenuation coefficient in the case of the damping damper 300 alone (oil damper alone) is defined as a magnification αc of the damping coefficient in the case of damping. The magnification αc is the square of the response magnification of the rotational inertia mass md (dynamic mass). The equation for obtaining the magnification αm is [Equation 3]. Further, FIG. 11 is a graph of this [Equation 3].

Figure 0005358322

Figure 0005358322
Figure 0005358322

Figure 0005358322

また、

Figure 0005358322
:減衰のある場合の履歴面積から求まる等価な減衰係数 Also,
Figure 0005358322
: Equivalent attenuation coefficient obtained from the history area with attenuation

なお、上記以外の各符号は、[数1]及び[数2]で説明したものと同様である。   In addition, each code | symbol other than the above is the same as that of what was demonstrated by [Equation 1] and [Equation 2].

図11に示すように、減衰係数Cdの倍率αcとω/ωdとの関係において、倍率αcのピーク値は、減衰定数hdが大きくなるにしたがって、ω/ωd=1よりも小さくなっていく(ω/ωd<1の範囲でピーク値となる)。   As shown in FIG. 11, in the relationship between the magnification αc of the attenuation coefficient Cd and ω / ωd, the peak value of the magnification αc becomes smaller than ω / ωd = 1 as the attenuation constant hd increases ( The peak value is in the range of ω / ωd <1).

したがって、ω/ωd<1、且つ、αc>1となるように諸元を設定することによって、減衰ダンパー300の減衰係数Cdが増幅され、言い換えると、小さな減衰係数Cdの減衰ダンパー300で大きな減衰係数が得られるので、構造物10が効果的に制震される。   Therefore, by setting the specifications so that ω / ωd <1 and αc> 1, the damping coefficient Cd of the damping damper 300 is amplified. In other words, the damping damper 300 having a small damping coefficient Cd has a large damping. Since the coefficient is obtained, the structure 10 is effectively damped.

また、αc>1.0及びαcが最大となるω/ωdは、減衰定数hdによって変わるので、hdの値によって計算して決定すればよい。   Further, ω / ωd at which αc> 1.0 and αc is maximum varies depending on the attenuation constant hd, and may be determined by calculation based on the value of hd.

また、図11のグラフを見ると判るように、減衰係数Cdの減衰定数hdを小さくすると、倍率αcが大きくなる。   As can be seen from the graph of FIG. 11, when the attenuation constant hd of the attenuation coefficient Cd is reduced, the magnification αc is increased.

よって、hdの値に応じて、倍率αcと減衰ダンパー300単体の減衰係数Cdとの積が最大となるように、ω/ωdを計算し、つまり最も増幅後の減衰係数Cdが最も大きくなるように、回転慣性質量ダンパー、バネ、及び減衰ダンパーの諸元を決定すればよい。   Therefore, according to the value of hd, ω / ωd is calculated so that the product of the magnification αc and the damping coefficient Cd of the damping damper 300 alone is maximized, that is, the damping coefficient Cd after amplification is maximized. In addition, the specifications of the rotary inertia mass damper, the spring, and the damping damper may be determined.

より詳しく説明すると、ω/ωd=1(共振点)では、   More specifically, when ω / ωd = 1 (resonance point),

Figure 0005358322
Figure 0005358322

となる。
倍率αcは減衰定数hdの二乗に反比例して高まるので、前述したように、ω/ωd=1付近(共振点付近)では、減衰係数Cdを小さくした方が、倍率αcを考えると大きな減衰係数を得ることになる。
It becomes.
Since the magnification αc increases in inverse proportion to the square of the damping constant hd, as described above, in the vicinity of ω / ωd = 1 (near the resonance point), the smaller the damping coefficient Cd, the larger the damping coefficient when considering the magnification αc. Will get.

そこで、図11のグラフを描き直して、

Figure 0005358322
を満足する
Figure 0005358322
に対する増幅された等価減衰定数
Figure 0005358322
の比率を求めると、図12と図13となる。なお、図13は、図12のグラフを拡大したグラフである。 So, redraw the graph in Fig.
Figure 0005358322
Satisfy
Figure 0005358322
Amplified equivalent damping constant for
Figure 0005358322
When the ratio is obtained, FIG. 12 and FIG. 13 are obtained. FIG. 13 is an enlarged graph of the graph of FIG.

この図12、図13のグラフをみると判るように、ω/ωd=0.95付近の場合は、減衰定数hd=0.10よりも、減衰定数hdを半分にしたhd=0.05の方が、より大きな等価減衰定数が

Figure 0005358322
得られることが分かる。 As can be seen from the graphs of FIGS. 12 and 13, when ω / ωd = 0.95, the attenuation constant hd is half that of the attenuation constant hd = 0.10. The larger equivalent damping constant is
Figure 0005358322
You can see that

この機構のように減衰係数Cdを増幅させて使用する場合、ω/ωd=0.90〜0.95で、hd=0.05〜0.10が、効果的に減衰効果を得ることができる。   When the attenuation coefficient Cd is amplified and used as in this mechanism, ω / ωd = 0.90 to 0.95 and hd = 0.05 to 0.10 can effectively obtain the attenuation effect. .

なお、第一の諸元設定方法(回転慣性質量の倍率αmを増幅させる諸元設定方法)と第三の諸元設定方法(減衰係数の倍率αcを増幅させる諸元設定方法)とは、両立が可能である。よって、増幅された回転慣性質量と増幅された減衰係数とで、更に効果的に構造物10を制震することができる。また、このとき、増幅された回転慣性質量と増幅された減衰係数とで、最も効果的に制震効果を発揮するように、制震方法、構造物の構成、制震装置の設置方法などを考慮して、回転慣性質量ダンパー、バネ、及び減衰ダンパーの諸元を決定すればよい。   The first item setting method (the item setting method for amplifying the rotational inertia mass magnification αm) and the third item setting method (the item setting method for amplifying the attenuation coefficient magnification αc) are compatible. Is possible. Therefore, the structure 10 can be more effectively damped by the amplified rotational inertial mass and the amplified attenuation coefficient. At this time, the vibration control method, the structure of the structure, the installation method of the vibration control device, etc. should be used so that the amplified rotational inertial mass and the amplified damping coefficient exhibit the most effective vibration control effect. Considering this, the specifications of the rotary inertia mass damper, the spring, and the damping damper may be determined.

ここで、回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置した制振装置における回転慣性質量の増幅現象、バネ剛性の増幅現象、及び減衰係数の増幅現象は、本発明者らが初めて発見し且つ理論化(数式化)したものである。また、実験によって理論が正しいことが確認されている。   Here, the inventors of the present invention have discovered for the first time the theory of amplification of the rotational inertia mass, the phenomenon of amplification of the spring stiffness, and the phenomenon of amplification of the damping coefficient in the vibration damping device in which the rotary inertia mass damper and the spring are arranged in series. (Formula). Experiments have confirmed that the theory is correct.

また、[数1]〜[数3]は、あくまでも理論式であり、実際の設計においては、各種ノイズ等が加わるので、これらの数式から所望する諸元が外れることがある。よって、実際の設計においては、これらの数式を基準として、適宜調整(チューニング)すればよい。   In addition, [Equation 1] to [Equation 3] are theoretical equations to the last, and various noises and the like are added in the actual design, so that desired specifications may deviate from these equations. Therefore, in actual design, adjustment (tuning) may be made as appropriate based on these mathematical expressions.

なお、回転慣性ダンパー200に対して直列に配置したバネ400は、所定の変形量を超えると降伏し、鋼材系の弾塑性ダンパーとして機能するようになる。よって、このようにバネ400を直列に配置する構成とすると、直地震動入力が想定より大きい場合にフェールセイフ機能を有する。   The spring 400 arranged in series with the rotary inertia damper 200 yields when a predetermined deformation amount is exceeded, and functions as a steel-based elastic-plastic damper. Therefore, when the spring 400 is arranged in series as described above, a fail-safe function is provided when the direct earthquake motion input is larger than expected.

尚、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above embodiment. Needless to say, various embodiments can be implemented without departing from the scope of the present invention.

10 構造物
24 架構
30 回転支承(第一部位)
40L 回転支承(第二部位)
40R 回転支承(第二部位)
100 制振装置
110 外筒
114 フランジ(当接部)
140 内筒
160 シャフト(軸体)
178 質量体
180 円盤(移動部)
200 回転慣性質量ダンパー
300 減衰ダンパー
400 バネ
142 回転体
md 回転慣性質量
Cd 減衰係数
Kd バネ剛性
10 Structure 24 Frame 30 Rotating bearing (first part)
40L Rotating bearing (second part)
40R Rotating bearing (second part)
100 Damping device 110 Outer cylinder 114 Flange (contact part)
140 Inner cylinder 160 Shaft (shaft)
178 Mass 180 Disc (moving part)
200 Rotating inertia mass damper 300 Damping damper 400 Spring 142 Rotating body md Rotating inertia mass Cd Damping coefficient Kd Spring stiffness

Claims (13)

外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、
前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、
前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、
前記構造物の固有円振動数をωとし、
前記回転慣性質量の倍率をαmとすると、
ω/ωd<1
且つ、
減衰定数hdに応じて、
αm>1となるように、
前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定された制震装置。
A vibration damping device provided between the first part and the second part of the structure that moves relative to each other due to a disturbance,
Between the first part and the second part, a rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of the mass body and a spring are arranged in series,
The natural circular frequency determined by the rotational inertial mass and the spring is ωd,
The natural circular frequency of the structure is ω,
When the magnification of the rotary inertia mass is αm,
ω / ωd <1
and,
Depending on the damping constant hd
αm> 1 so that
A vibration control device in which specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set.
前記回転慣性質量の倍率αmが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定された請求項1に記載の制震装置。   The vibration control device according to claim 1, wherein specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that a magnification αm of the rotary inertia mass is maximized. 外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、
前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、
前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、
前記構造物の固有円振動数をωとし、
前記バネのバネ剛性の倍率をγkとすると、
ω/ωd>1
且つ、
減衰定数に応じて、
γk>1となるように、
前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定された制震装置。
A vibration damping device provided between the first part and the second part of the structure that moves relative to each other due to a disturbance,
Between the first part and the second part, a rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of the mass body and a spring are arranged in series,
The natural circular frequency determined by the rotational inertial mass and the spring is ωd,
The natural circular frequency of the structure is ω,
If the spring stiffness magnification of the spring is γk,
ω / ωd> 1
and,
Depending on the damping constant,
so that γk> 1.
A vibration control device in which specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set.
前記バネのバネ剛性の倍率γkが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定された請求項3に記載の制震装置。   The vibration control device according to claim 3, wherein specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that a spring rigidity magnification γk of the spring is maximized. 外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、
前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーと減衰ダンパーとを並列に配置すると共に、並列に配置された前記回転慣性質量ダンパー及び前記減衰ダンパーとバネとを直列に配置し、
前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、
前記構造物の固有円振動数をωとし、
前記減衰ダンパーの減衰係数の倍率をαcとすると、
ω/ωd<1
且つ、
減衰定数に応じて、
αc>1となるように、
前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定された制震装置。
A vibration damping device provided between the first part and the second part of the structure that moves relative to each other due to a disturbance,
Between the first part and the second part, a rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of a mass body and a damping damper are arranged in parallel, and the rotary inertia mass damper arranged in parallel and The damping damper and the spring are arranged in series,
The natural circular frequency determined by the rotational inertial mass and the spring is ωd,
The natural circular frequency of the structure is ω,
When the magnification of the damping coefficient of the damping damper is αc,
ω / ωd <1
and,
Depending on the damping constant,
αc> 1 so that
A vibration control device in which specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set.
前記減衰係数の倍率αcが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元が設定された請求項5に記載の制震装置。   The vibration control device according to claim 5, wherein specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that a magnification αc of the damping coefficient is maximized. 外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置であって、
前記第一部位に一端部が連結され他端部に開口部が形成された外筒と、
前記外筒の中に、軸方向に移動可能、且つ軸回りに回転しないように設けられた移動部と、
前記外筒の中における前記移動部よりも他端部側に設けられた当接部と前記移動部との間に配置され、前記移動部と前記当接部とに当接し、前記移動部の軸方向の移動に伴い伸縮するコイル状のバネと、
前記移動部に設けられると共にコイル状の前記バネの中を軸方向に沿って他端部側に延在する軸体と、前記外筒の他端部に形成された前記開口部から前記外筒内のコイル状の前記バネの中に一端部側が挿入され且つ他端部が前記第二部位に連結された内筒と、前記内筒の中に軸回りに回転可能に保持されると共に前記軸体が挿入される回転体と、前記軸体の外周面と前記回転体の内周面とに設けられ前記軸体の軸方向の直線変位を前記回転体の軸周りの回転変位に変換する螺合手段と、前記回転体と一体となって軸周りに回転する質量体と、を有する回転慣性質量ダンパーと、
を備える請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の制震装置。
A vibration damping device provided between the first part and the second part of the structure that moves relative to each other due to a disturbance,
An outer cylinder having one end connected to the first part and an opening formed at the other end;
A moving part provided in the outer cylinder so as to be movable in the axial direction and not to rotate around the axis;
It is arranged between the moving part and the abutting part provided on the other end side of the moving part in the outer cylinder, abuts on the moving part and the abutting part, A coiled spring that expands and contracts with axial movement;
A shaft provided in the moving portion and extending in the coiled spring along the axial direction toward the other end, and the outer cylinder from the opening formed in the other end of the outer cylinder An inner cylinder in which one end is inserted into the coiled spring inside and the other end is connected to the second portion; and the shaft is rotatably held around the axis in the inner cylinder A screw provided on a rotating body into which the body is inserted, an outer peripheral surface of the shaft body, and an inner peripheral surface of the rotating body, and converts a linear displacement in the axial direction of the shaft body into a rotational displacement around the axis of the rotating body. A rotary inertia mass damper having a coupling means and a mass body that rotates integrally with the rotary body around an axis;
The vibration control device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置の諸元設定方法であって、
前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、
前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、
前記構造物の固有円振動数をωとし、
前記回転慣性質量の倍率をαmとすると、
ω/ωd<1
且つ、
減衰定数に応じて、
αm>1
となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する制震装置の諸元設定方法。
It is a specification setting method for a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relatively by disturbance,
Between the first part and the second part, a rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of the mass body and a spring are arranged in series,
The natural circular frequency determined by the rotational inertial mass and the spring is ωd,
The natural circular frequency of the structure is ω,
When the magnification of the rotary inertia mass is αm,
ω / ωd <1
and,
Depending on the damping constant,
αm> 1
The specifications setting method of the damping device which sets the specifications of the said rotary inertia mass damper and the said spring so that it may become.
回転慣性質量の倍率αmが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する請求項8に記載の制震装置の諸元設定方法。   The specification setting method of the damping device of Claim 8 which sets the specification of the said rotary inertia mass damper and the said spring so that the magnification (alpha) m of a rotary inertia mass may become the maximum. 外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置の諸元設定方法であって、
前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーとバネとを直列に配置し、
前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、
前記構造物の固有円振動数をωとし、
前記バネのバネ剛性の倍率をγkとすると、
ω/ωd>1
且つ、
γk>1
となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する制震装置の諸元設定方法。
It is a specification setting method for a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relatively by disturbance,
Between the first part and the second part, a rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of the mass body and a spring are arranged in series,
The natural circular frequency determined by the rotational inertial mass and the spring is ωd,
The natural circular frequency of the structure is ω,
If the spring stiffness magnification of the spring is γk,
ω / ωd> 1
and,
γk> 1
The specifications setting method of the damping device which sets the specifications of the said rotary inertia mass damper and the said spring so that it may become.
前記バネのバネ剛性の倍率γkが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する請求項10に記載の制震装置の諸元設定方法。   The specification setting method of the damping device according to claim 10, wherein the specifications of the rotary inertia mass damper and the spring are set so that the spring rigidity magnification γk of the spring is maximized. 外乱によって相対移動する構造物の第一部位と第二部位との間に設けられる制振装置の諸元設定方法であって、
前記第一部位と前記第二部位との間に、質量体の回転により回転慣性質量を生じる回転慣性質量ダンパーと減衰ダンパーとを並列に配置すると共に、並列に配置された前記回転慣性質量ダンパー及び前記減衰ダンパーとバネとを直列に配置し、
前記回転慣性質量と前記バネとにより定まる固有円振動数をωdとし、
前記構造物の固有円振動数をωとし、
前記減衰ダンパーの減衰係数の倍率をαcとすると、
ω/ωd<1
且つ、
αc>1
となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する制震装置の諸元設定方法。
It is a specification setting method for a vibration damping device provided between a first part and a second part of a structure that moves relatively by disturbance,
Between the first part and the second part, a rotary inertia mass damper that generates a rotary inertia mass by rotation of a mass body and a damping damper are arranged in parallel, and the rotary inertia mass damper arranged in parallel and The damping damper and the spring are arranged in series,
The natural circular frequency determined by the rotational inertial mass and the spring is ωd,
The natural circular frequency of the structure is ω,
When the magnification of the damping coefficient of the damping damper is αc,
ω / ωd <1
and,
αc> 1
The specifications setting method of the damping device which sets the specifications of the said rotary inertia mass damper and the said spring so that it may become.
前記減衰係数の倍率αcが最大となるように、前記回転慣性質量ダンパー及び前記バネの諸元を設定する請求項12に記載の制震装置の諸元設定方法。   The specification setting method of the damping device of Claim 12 which sets the specification of the said rotary inertia mass damper and the said spring so that the magnification (alpha) c of the said damping coefficient may become the maximum.
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