JP6605924B2 - Vibration suppression device for structures - Google Patents
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本発明は、支持体に立設された構造物の振動抑制装置に関する。 The present invention relates to a vibration suppressing device for a structure erected on a support.
従来、この種の振動抑制装置として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この振動抑制装置は、高層の建物に適用されたものであり、複数の支持部材及びマスダンパを備えている。各支持部材は、建物の外周に立設されており、各マスダンパは、回転マス及びボールねじを有していて、対応する支持部材の上端部と建物の上端部に連結されている。振動抑制装置では、地震などにより建物が振動すると、振動による建物の変位が、支持部材を介してマスダンパに伝達され、それによりマスダンパが伸縮するのに伴って、回転マスが回転する。また、これらの複数の支持部材及びマスダンパから成る複数の付加振動系の固有振動数を建物の固有振動数に同調(共振)させることにより、建物の振動エネルギを付加振動系で吸収することによって、建物の振動が抑制される。 Conventionally, what was disclosed by patent document 1 as this kind of vibration suppression apparatus is known, for example. This vibration suppression device is applied to a high-rise building and includes a plurality of support members and a mass damper. Each support member is erected on the outer periphery of the building, and each mass damper has a rotating mass and a ball screw, and is connected to the upper end portion of the corresponding support member and the upper end portion of the building. In the vibration suppressing device, when the building vibrates due to an earthquake or the like, the displacement of the building due to the vibration is transmitted to the mass damper via the support member, and thereby the rotating mass rotates as the mass damper expands and contracts. Moreover, by absorbing the vibration energy of the building by the additional vibration system by tuning (resonating) the natural frequency of the plurality of additional vibration system composed of the plurality of support members and the mass damper to the natural frequency of the building, Vibration of the building is suppressed.
上述したように、この従来の振動抑制装置では、曲げ変形が卓越する高層の建物などの構造物を制御対象とするものであって、高層の建物の低層部などの剪断変形が卓越する部分を制御対象としたものではない。高層の建物などの構造物の1次モードの振動については、曲げ変形による変位の方向と剪断変形による変位の方向は互いに同じ方向で、曲げ変形と剪断変形を足し合わせた変位で振動するため、剪断変形の割合が曲げ変形に対して比較的大きい場合は、従来の振動抑制装置では、構造物の振動を十分に抑制することができないおそれがある。 As described above, in this conventional vibration suppression device, a structure such as a high-rise building where bending deformation is dominant is controlled, and a portion where shear deformation such as a low-rise portion of a high-rise building is dominant is controlled. It is not intended for control. As for the vibration of the first-order mode of structures such as high-rise buildings, the direction of displacement due to bending deformation and the direction of displacement due to shear deformation are the same as each other, and vibration is caused by the sum of bending deformation and shear deformation. When the shear deformation ratio is relatively large with respect to the bending deformation, the conventional vibration suppressing device may not be able to sufficiently suppress the vibration of the structure.
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、構造物の振動時、2つのダンパを適切に連動させることができ、それにより、構造物の振動を十分に抑制することができる振動抑制装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can appropriately link two dampers when a structure vibrates, thereby sufficiently suppressing the vibration of the structure. An object of the present invention is to provide a vibration suppressing device that can perform the above-described operation.
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、上下方向に延びる柱を有し、支持体に立設された構造物の振動抑制装置であって、柱よりも高い剛性を有し、上下方向に延び、水平方向に長さを有するとともに、当該水平方向の一端部において上下方向の全体が柱の少なくとも上部に一体に設けられた伝達部材と、上下方向に延び、伝達部材の下端部における水平方向の他端部側の所定部位と、支持体及び構造物の下部から成る系内の所定の第1部位との一方に連結されるとともに、作動流体が充填された第1シリンダと、第1シリンダ内に摺動自在に設けられ、第1シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画するとともに、伝達部材の所定部位と第1部位との他方に連結された第1ピストンと、水平方向に延び、支持体及び構造物の下部から成る系内の所定の第2部位と、第2部位よりも上側の構造物の所定の第3部位との一方である第2シリンダ連結対象に連結されるとともに、作動流体が充填された第2シリンダと、第2シリンダ内に摺動自在に設けられ、第2シリンダ内を第3流体室と第4流体室に区画するとともに、第2及び第3部位の他方である第2ピストン連結対象に連結された第2ピストンと、を備え、構造物が1次モードの振動モードで振動することにより構造物が支持体に対して水平方向の一方の側に変位したときに、伝達部材及び第1部位から第1シリンダ及び第1ピストンに、第1ピストンを第1流体室側に移動させる方向の力が作用するとともに、第2及び第3部位から第2シリンダ及び第2ピストンに、第2ピストンを第3流体室側に移動させる方向の力が作用するように構成されており、第1及び第3流体室を互いに連通する第1連通路と、第2及び第4流体室を互いに連通する第2連通路と、をさらに備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a vibration suppressing device for a structure that has a column extending in the vertical direction and is erected on a support, and has higher rigidity than the column. and, extending vertically, and a transmission member Rutotomoni which have a length in the horizontal direction, the overall vertical direction have you to one end of the horizontal integrally provided on at least the upper portion of the pillar, extending vertically The transmission member is connected to one of a predetermined portion on the other end side in the horizontal direction at the lower end portion of the transmission member and a predetermined first portion in the system composed of the support and the lower portion of the structure, and is filled with a working fluid. The first cylinder is slidably provided in the first cylinder, and the first cylinder is divided into a first fluid chamber and a second fluid chamber, and the other of the predetermined portion and the first portion of the transmission member is provided. First piston connected, and horizontally extending, support and structure It is connected to the second cylinder connection object which is one of the predetermined second part in the system composed of the lower part and the predetermined third part of the structure above the second part, and is filled with the working fluid The second cylinder is slidably provided in the second cylinder, divides the second cylinder into a third fluid chamber and a fourth fluid chamber, and is connected to the second piston which is the other of the second and third portions. A second piston connected to the object, and when the structure is displaced in one side in the horizontal direction with respect to the support by virtue of the structure vibrating in the primary mode vibration mode, A force in the direction of moving the first piston toward the first fluid chamber acts on the first cylinder and the first piston from the first part, and the second cylinder and the second piston from the second and third parts to the second cylinder and the second piston. 2 Piston moved to the 3rd fluid chamber A first communication passage that communicates the first and third fluid chambers with each other, and a second communication passage that communicates the second and fourth fluid chambers with each other. It is characterized by providing.
アスペクト比が比較的大きい構造物が1次モードの振動モードで振動したときには、構造物の曲げ変形による変位の方向と、剪断変形による変位の方向は互いに同じ方向になり、これらの曲げ変形による変位と剪断変形による変位を足し合わせた変位量が、比較的大きくなる傾向にある。また、構造物の振動による曲げ変形の度合いは、構造物の上側の部分であるほど、より大きくなり、構造物の振動による剪断変形の度合いは、構造物の下側の部分であるほど、より大きくなる。以上の点に着目し、本発明は上述した構成を採用している。 When a structure having a relatively large aspect ratio vibrates in the first mode vibration mode, the direction of displacement due to bending deformation of the structure is the same as the direction of displacement due to shear deformation, and the displacement due to these bending deformations. And the displacement due to shear deformation tend to be relatively large. In addition, the degree of bending deformation due to the vibration of the structure increases as the upper part of the structure increases, and the degree of shear deformation due to the vibration of the structure increases as the lower part of the structure increases. growing. Focusing on the above points, the present invention adopts the above-described configuration.
すなわち、柱よりも高い剛性を有する伝達部材が、上下方向に延び、水平方向に長さを有するとともに、その水平方向の一端部において上下方向の全体が柱に一体に設けられている。また、上下方向に延びる第1シリンダが、伝達部材の下端部における水平方向の他端部側の所定部位と、支持体及び構造物の下部から成る系内の所定の第1部位との一方に連結されており、第1シリンダの内部には、作動流体が充填されるとともに、第1ピストンが摺動自在に設けられている。第1ピストンは、第1シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画しており、伝達部材の所定部位と第1部位の他方に連結されている。 That is, the transmission member having a rigidity higher than pillar extending vertically, having a length in the horizontal direction Rutotomoni the entire vertical direction have you to one end of the horizontal direction is provided integrally with the pillar Yes. Further, the first cylinder extending in the vertical direction is provided at one of a predetermined portion on the other end portion side in the horizontal direction at the lower end portion of the transmission member and a predetermined first portion in the system composed of the support and the lower portion of the structure. The first cylinder is filled with a working fluid and a first piston is slidably provided. The first piston partitions the inside of the first cylinder into a first fluid chamber and a second fluid chamber, and is connected to the other of the predetermined portion and the first portion of the transmission member.
構造物が1次モードの振動モードで振動し、それにより柱が水平方向に、例えば左右方向(前後方向)に曲げ変形したときには、伝達部材は、比較的高い剛性を有するのでほとんど変形せず、伝達部材の下端部における水平方向の他端部側の部分が、柱との接合部分である水平方向の一端部の下端部から前後方向(左右方向)に延びる軸線を中心として、上下方向に回動するように変位する(後述する図4など参照)。したがって、第1シリンダ及び第1ピストンを、上記のように伝達部材を介して構造物の柱の上部に連結するとともに、構造物の下部及び支持体から成る系内の第1部位に連結することによって、構造物の1次モードの振動により発生した曲げ変形による変位を、第1シリンダ及び第1ピストンに適切に伝達することができる。これにより、第1シリンダ、第1ピストン及び作動流体から成る第1ダンパの減衰力を、伝達部材を介して、当該曲げ変形を抑制するように適切に作用させることができる。 When the structure vibrates in the vibration mode of the primary mode and thereby the column is bent and deformed in the horizontal direction, for example, in the left-right direction (front-rear direction), the transmission member has a relatively high rigidity and thus hardly deforms. The portion on the other end side in the horizontal direction at the lower end of the transmission member rotates in the vertical direction around an axis extending in the front-rear direction (left-right direction) from the lower end of the one end in the horizontal direction, which is a joint portion with the column. It is displaced so as to move (see FIG. 4 described later). Therefore, the first cylinder and the first piston are connected to the upper part of the pillar of the structure via the transmission member as described above, and to the first part in the system composed of the lower part of the structure and the support body. Thus, the displacement due to the bending deformation generated by the vibration of the primary mode of the structure can be appropriately transmitted to the first cylinder and the first piston. Thereby, the damping force of the 1st damper which consists of a 1st cylinder, a 1st piston, and a working fluid can be made to act appropriately so that the bending deformation may be controlled via a transmission member.
また、水平方向に延びる第2シリンダが、支持体及び構造物の下部から成る系内の所定の第2部位と、第2部位よりも上側の構造物の所定の第3部位との一方である第2シリンダ連結対象に連結されており、第2シリンダの内部には、作動流体が充填されるとともに、第2ピストンが摺動自在に設けられている。第2ピストンは、第2シリンダ内を第3流体室と第4流体室に区画するとともに、第2及び第3部位の他方である第2ピストン連結対象に連結されている。第2シリンダ及び第2ピストンを、上記のように第2及び第3部位に連結することによって、構造物の1次モードの振動により発生した剪断変形による変位を、第2シリンダ及び第2ピストンに適切に伝達することができる。これにより、第2シリンダ、第2ピストン及び作動流体から成る第2ダンパの減衰力を、当該剪断変形を抑制するように適切に作用させることができる。 Further, the second cylinder extending in the horizontal direction is one of a predetermined second part in the system composed of the support and the lower part of the structure, and a predetermined third part of the structure above the second part. The second cylinder is connected to an object to be connected. The second cylinder is filled with a working fluid and a second piston is slidably provided. The second piston partitions the inside of the second cylinder into a third fluid chamber and a fourth fluid chamber, and is connected to a second piston connection target that is the other of the second and third portions. By connecting the second cylinder and the second piston to the second and third portions as described above, the displacement due to the shear deformation generated by the vibration of the primary mode of the structure is transferred to the second cylinder and the second piston. Can communicate properly. Thereby, the damping force of the 2nd damper which consists of a 2nd cylinder, a 2nd piston, and a working fluid can be made to act appropriately so that the shear deformation concerned may be controlled.
さらに、振動抑制装置は、構造物が1次モードの振動モードで振動することにより支持体に対して水平方向の一方の側に変位したときに、伝達部材及び第1部位から第1シリンダ及び第1ピストンに、第1ピストンを第1流体室側に移動させる方向の力が作用するとともに、第2及び第3部位から第2シリンダ及び第2ピストンに、第2ピストンを第3流体室側に移動させる方向の力が作用するように構成されている。 Furthermore, when the structure is vibrated in one of the horizontal directions with respect to the support by vibrating in the vibration mode of the primary mode, the vibration suppressing device is connected to the first cylinder and the first cylinder from the transmission member and the first part. A force in the direction of moving the first piston toward the first fluid chamber acts on one piston, and the second and third pistons move from the second and third portions to the second cylinder and the second piston, and the second piston moves toward the third fluid chamber. It is comprised so that the force of the direction to move may act.
この場合、第1及び第3流体室が、第1連通路を介して互いに連通しており、第2及び第4流体室が、第2連通路を介して互いに連通している。このため、構造物が1次モードによる振動により水平方向の一方の側に変位した場合において、第1ピストンに作用する圧力が第2ピストンに作用する圧力よりも大きいときには、第2ピストンに作用する第3流体室側に第2ピストンを移動させる方向の力に抗して、第1流体室内の作動流体の一部を、第1ピストンによる圧縮により第1連通路を介して第3流体室に流入させるとともに、第4流体室内の作動流体の一部を、第2連通路を介して第2流体室に流入させることができる。したがって、構造物の曲げ変形と剪断変形を足し合わせた変形を、互いに連動する2つのダンパの働きによってより適切に抑制することができ、構造物の振動を十分に抑制することができる。また、このような2つのダンパの作動により、第1及び第2シリンダ内の作動流体の粘性減衰効果に加え、第1及び第2連通路を介した作動流体の流動による慣性効果がさらに得られ、このような効果も構造物の振動抑制に大きく寄与している。 In this case, the first and third fluid chambers communicate with each other via the first communication path, and the second and fourth fluid chambers communicate with each other via the second communication path. For this reason, when the structure is displaced to one side in the horizontal direction due to the vibration in the primary mode, the pressure acts on the second piston when the pressure acting on the first piston is larger than the pressure acting on the second piston. A part of the working fluid in the first fluid chamber is compressed into the third fluid chamber through the first communication path by compression by the first piston against the force in the direction of moving the second piston toward the third fluid chamber. A part of the working fluid in the fourth fluid chamber can be allowed to flow into the second fluid chamber via the second communication path. Therefore, the deformation obtained by adding the bending deformation and the shear deformation of the structure can be more appropriately suppressed by the action of the two dampers interlocking with each other, and the vibration of the structure can be sufficiently suppressed. In addition to the viscous damping effect of the working fluid in the first and second cylinders, the inertia effect by the flow of the working fluid through the first and second communication passages is further obtained by the operation of the two dampers. Such an effect also greatly contributes to suppression of vibration of the structure.
上記とは逆に、第2ピストンに作用する圧力が第1ピストンに作用する圧力よりも大きいときには、第1ピストンに作用する第1流体室側に第1ピストンを移動させる方向の力に抗して、第3流体室内の作動流体の一部を、第2ピストンによる圧縮により第1連通路を介して第1流体室に流入させるとともに、第2流体室内の作動流体の一部を、第2連通路を介して第4流体室に流入させることができる。したがって、構造物の曲げ変形と剪断変形を足し合わせた変形を、互いに連動する2つのダンパの働きによってより適切に抑制することができ、構造物の振動を十分に抑制することができる。また、このような2つのダンパの作動により、第1及び第2シリンダ内の作動流体の粘性減衰効果に加え、第1及び第2連通路を介した作動流体の流動による慣性効果がさらに得られ、このような効果も構造物の振動抑制に大きく寄与している。 Contrary to the above, when the pressure acting on the second piston is larger than the pressure acting on the first piston, it resists the force in the direction of moving the first piston toward the first fluid chamber acting on the first piston. Then, a part of the working fluid in the third fluid chamber is caused to flow into the first fluid chamber through the first communication path by compression by the second piston, and a part of the working fluid in the second fluid chamber is The fluid can flow into the fourth fluid chamber via the communication path. Therefore, the deformation obtained by adding the bending deformation and the shear deformation of the structure can be more appropriately suppressed by the action of the two dampers interlocking with each other, and the vibration of the structure can be sufficiently suppressed. In addition to the viscous damping effect of the working fluid in the first and second cylinders, the inertia effect by the flow of the working fluid through the first and second communication passages is further obtained by the operation of the two dampers. Such an effect also greatly contributes to suppression of vibration of the structure.
以上のように、本発明によれば、構造物の振動時、第1シリンダ、第1ピストン、第2シリンダ及び第2ピストンを有する2つのダンパを適切に連動させることができ、それにより、構造物の振動を十分に抑制することができる。 As described above, according to the present invention, at the time of vibration of the structure, the two dampers having the first cylinder, the first piston, the second cylinder, and the second piston can be appropriately interlocked. The vibration of the object can be sufficiently suppressed.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の構造物の振動抑制装置において、第1及び第2部位は支持体であるとともに、第3部位は構造物の下部であることを特徴とする。
The invention according to
この構成によれば、第1シリンダ及び第1ピストンの一方が連結される第1部位が支持体であるので、第1シリンダ、第1ピストン及び作動流体から成る第1ダンパに、構造物の1次モードの振動により発生した曲げ変形による変位をより適切に伝達でき、ひいては、第1ダンパの減衰力を、当該曲げ変形を抑制するように、より適切に作用させることができる。また、第2シリンダ及び第2ピストンの一方が連結される第2部位が支持体であり、第2シリンダ及び第2ピストンの他方が連結される第3部位が構造物の下部である。したがって、第2シリンダ、第2ピストン及び作動流体から成る第2ダンパに、構造物の1次モードの振動により発生した剪断変形による変位をより適切に伝達でき、ひいては、第2ダンパの減衰力を、当該剪断変形を抑制するように、より適切に作用させることができる。 According to this configuration, since the first portion to which one of the first cylinder and the first piston is connected is the support body, the first damper including the first cylinder, the first piston, and the working fluid is connected to the structure 1 The displacement due to the bending deformation generated by the vibration in the next mode can be transmitted more appropriately. As a result, the damping force of the first damper can be applied more appropriately so as to suppress the bending deformation. In addition, a second part to which one of the second cylinder and the second piston is connected is a support, and a third part to which the other of the second cylinder and the second piston is connected is a lower part of the structure. Therefore, the displacement due to the shear deformation generated by the vibration of the primary mode of the structure can be more appropriately transmitted to the second damper including the second cylinder, the second piston, and the working fluid, and the damping force of the second damper can be transmitted. Further, it is possible to act more appropriately so as to suppress the shear deformation.
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の構造物の振動抑制装置において、第2シリンダ及び第2ピストンの少なくとも一方は、少なくとも一方に対応する第2シリンダ連結対象及び第2ピストン連結対象の少なくとも一方に、弾性要素を介して連結されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the structure vibration suppressing device according to the first or second aspect, at least one of the second cylinder and the second piston is a second cylinder connection object and a second piston corresponding to at least one of the second cylinder and the second piston. It is connected to at least one of the objects to be connected via an elastic element.
この構成によれば、第2シリンダ及び第2ピストンの少なくとも一方が、当該少なくとも一方に対応する第2シリンダ連結対象及び第2ピストン連結対象の少なくとも一方に、弾性要素を介して連結されている。また、前述したように、第1シリンダ及び第1ピストンの一方は、伝達部材を介して構造物に連結されている。以上により、伝達部材と、作動流体から成る慣性接続要素及び粘性要素が、直列に接続された関係になるとともに、弾性要素と、作動流体から成る慣性接続要素及び粘性要素が、直列に接続された関係になるので、これらの要素によって付加振動系を構成することができる。したがって、例えば、伝達部材の剛性(ばね定数)や、弾性要素の剛性、作動流体の密度及び粘度、第1及び第2シリンダの断面積、ならびに、第1及び第2連通路の通路面積などの諸元を適切に設定することによって、この付加振動系の固有振動数を構造物の1次の固有振動数に同調(共振)させることができ、それにより、構造物の振動エネルギを付加振動系で吸収することによって、構造物の振動をさらに良好に抑制することができる。 According to this configuration, at least one of the second cylinder and the second piston is connected to at least one of the second cylinder connection object and the second piston connection object corresponding to the at least one via the elastic element. As described above, one of the first cylinder and the first piston is connected to the structure via the transmission member. Thus, the transmission member, the inertia connecting element and the viscous element made of the working fluid are connected in series, and the elastic element and the inertia connecting element and the viscous element made of the working fluid are connected in series. Because of this relationship, an additional vibration system can be configured by these elements. Therefore, for example, the rigidity (spring constant) of the transmission member, the rigidity of the elastic element, the density and viscosity of the working fluid, the cross-sectional areas of the first and second cylinders, the passage area of the first and second communication paths, and the like By appropriately setting the specifications, the natural frequency of the additional vibration system can be tuned (resonated) with the primary natural frequency of the structure, and thereby the vibration energy of the structure can be tuned. By absorbing at, the vibration of the structure can be further suppressed.
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の構造物の振動抑制装置において、第2ピストンは、弾性要素を介して、第2ピストン連結対象に連結されており、弾性要素は、第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に延びる一対のケーブルで構成されており、第2シリンダに設けられるとともに、第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に配置された一対の第1滑車と、第2ピストン連結対象に連結されるとともに、第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に配置された一対の第2滑車と、をさらに備え、一対のケーブルの各々の中間の部分は、第1及び第2滑車に巻き回されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration suppressing device for a structure according to the third aspect, the second piston is connected to the second piston connection target via the elastic element, and the elastic element is the second It is composed of a pair of cables extending in opposite directions in the horizontal direction with the piston in between, and provided in the second cylinder, and in a pair of cables arranged on the opposite sides in the horizontal direction with the second piston in between. One pulley and a pair of second pulleys that are connected to the second piston connection object and that are disposed on opposite sides in the horizontal direction with the second piston in between, and each of the pair of cables. The portion is wound around the first and second pulleys.
この構成によれば、第2ピストンが、弾性要素としての一対のケーブルを介して、支持体及び構造物の下部から成る系内の第2部位と、第2部位よりも上側の構造物の第3部位との他方である第2ピストン連結対象に連結されている。また、第2シリンダには、第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に配置された一対の第1滑車が設けられており、第2ピストン連結対象には、第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に配置された一対の第2滑車が連結されている。さらに、一対のケーブルの各々の中間の部分は、第1及び第2滑車に巻き回されている。以上の構成により、構造物の振動時、第1及び第2滑車の一方は他方に対して、いわゆる動滑車として機能し、それにより、構造物の振動による変位が増大された状態で第2ピストンに伝達されるので、第2ピストンの移動量及び作動流体の流動量を増大でき、ひいては、構造物の振動抑制効果を高めることができる。 According to this configuration, the second piston is connected to the second part in the system consisting of the support and the lower part of the structure via the pair of cables as the elastic elements, and the second part of the structure above the second part. It is connected with the 2nd piston connection object which is the other of three parts. The second cylinder is provided with a pair of first pulleys disposed on opposite sides in the horizontal direction with the second piston in between, and the second piston is connected to the second piston to be connected. A pair of second pulleys arranged on opposite sides in the horizontal direction are connected. Further, an intermediate portion of each of the pair of cables is wound around the first and second pulleys. With the above configuration, when the structure vibrates, one of the first and second pulleys functions as a so-called moving pulley with respect to the other, thereby increasing the displacement of the second piston in a state where the displacement due to the vibration of the structure is increased. Therefore, the amount of movement of the second piston and the amount of flow of the working fluid can be increased, and consequently the vibration suppressing effect of the structure can be enhanced.
また、ケーブルは、引張力が作用したときに、剛性を発揮し、圧縮力が作用したときには、弛むため剛性を発揮しない。これに対して、本発明によれば、一対のケーブルが、第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に延びているので、1次モードの振動により第2及び第3部位の一方が他方に対して水平方向の一方の側及び他方の側に繰り返し変位したときに、当該変位を、両ケーブルを介して第2ピストンに適切に伝達することができる。 Further, the cable exhibits rigidity when a tensile force is applied, and does not exhibit rigidity because it is loosened when a compression force is applied. On the other hand, according to the present invention, since the pair of cables extend in the opposite directions in the horizontal direction with the second piston in between, one of the second and third portions is caused by the vibration in the primary mode. When repeatedly displaced to one side and the other side in the horizontal direction with respect to the other, the displacement can be appropriately transmitted to the second piston via both cables.
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の振動抑制装置において、回転自在の回転マスと、第1及び第2連通路の少なくとも一方に設けられ、少なくとも一方の連通路内における作動流体の流動を回転運動に変換し、回転マスに伝達する動力変換機構と、をさらに備えることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the vibration suppressing device for a structure according to any one of the first to fourth aspects, at least one of the rotatable rotary mass and the first and second communication paths is provided, And a power conversion mechanism for converting the flow of the working fluid in the communication path into a rotary motion and transmitting the rotary fluid to the rotary mass.
この構成によれば、第1及び第2連通路の少なくとも一方には、動力変換機構が設けられており、この動力変換機構によって、この少なくとも一方の連通路における作動流体の流動が、回転運動に変換された状態で回転マスに伝達される。これにより、構造物の振動時、前述したように作動流体が少なくとも一方の連通路を流れるのに伴って回転マスが回転するので、回転マスの回転慣性による慣性効果が付加されることにより、構造物の振動抑制効果をさらに高めることができる。 According to this configuration, at least one of the first and second communication passages is provided with a power conversion mechanism, and the flow of the working fluid in the at least one communication passage is caused to rotate by this power conversion mechanism. The converted state is transmitted to the rotating mass. As a result, when the structure vibrates, the rotating mass rotates as the working fluid flows through at least one of the communication passages as described above. Therefore, an inertia effect due to the rotating inertia of the rotating mass is added, so that the structure The effect of suppressing vibrations of objects can be further enhanced.
請求項6に係る発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の振動抑制装置において、第2ピストンに一体に取り付けられたナットと、ナットにボールを介して螺合するとともに、ナットに対して回転自在のねじ軸と、ねじ軸に設けられた回転マスと、をさらに備えることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the vibration suppressing device for a structure according to any one of the first to fourth aspects, the nut integrally attached to the second piston is screwed to the nut via a ball, and A screw shaft that is rotatable with respect to the nut, and a rotation mass provided on the screw shaft are further provided.
この構成によれば、ナットが、第2ピストンに一体に取り付けられており、回転自在のねじ軸が、ボールを介して、ナットに螺合している。また、ねじ軸には、回転マスが設けられている。以上の構成により、構造物の振動時、第2ピストンがナットと一緒に第2シリンダに対して移動するのに伴い、ねじ軸が回転マスと一緒に回転することにより、回転マスの回転慣性による慣性効果が付加されることによって、構造物の振動抑制効果をさらに高めることができる。 According to this configuration, the nut is integrally attached to the second piston, and the rotatable screw shaft is screwed into the nut via the ball. The screw shaft is provided with a rotating mass. With the above configuration, when the structure vibrates, the screw shaft rotates together with the rotating mass as the second piston moves relative to the second cylinder together with the nut. By adding the inertia effect, the vibration suppressing effect of the structure can be further enhanced.
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図1〜図3は、本発明の第1実施形態による振動抑制装置などを示している。振動抑制装置は、構造物Cの振動を抑制するためのものであり、構造物C内に設けられた左右一対の振動抑制装置1L、1Rで構成されている。構造物Cは、例えば高層のビルであって、互いに併設された上下方向に延びる複数の柱Pと、互いに併設された左右方向に延びる複数の梁Bとを互いに組み合わせたラーメン構造を有しており、基礎梁Fに立設されている。柱P及び梁Bは、複数のH形鋼などの鋼材を直列に接合することで構成されている。なお、図1では便宜上、一部の構成部品の符号を省略している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 3 show a vibration suppressing device according to a first embodiment of the present invention. The vibration suppressing device is for suppressing the vibration of the structure C, and includes a pair of left and right
図1及び図2に示すように、左側の振動抑制装置1Lは、第1ダンパ2、第2ダンパ3及び伝達部材4を備えている。第1ダンパ2は、円筒状の第1シリンダ21と、第1シリンダ21内に摺動自在に設けられた第1ピストン22と、第1シリンダ21に部分的に収容されたピストンロッド23などで構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the left vibration suppressing device 1 </ b> L includes a
図2に示すように、第1シリンダ21は、上下方向に延び、かつ、上端部が下端部よりも左方に位置するように斜めに延びており、互いに対向する上壁21a及び下壁21bと、両者21a、21bの間に一体に設けられた周壁21cで構成されている。なお、第1シリンダ21を上下方向にほぼまっすぐに(ほぼ鉛直方向に)延びるように設けてもよい。これらの上壁21a、下壁21b及び周壁21cによって画成された油室は、第1ピストン22によって、上側の第1油室21d及び下側の第2油室21eに区画されており、両油室21d、21eには、シリコンオイルで構成された作動油HFが充填されている。第1シリンダ21の断面積、ならびに作動油HFの密度及び粘性の設定については、後述する。
As shown in FIG. 2, the
また、上壁21a及び下壁21bの各々の径方向の中央には、上下方向に貫通するロッド案内孔21fが形成されており、ロッド案内孔21fには、シール21gが設けられている。さらに、下壁21bには、下方に突出する凸部21hが一体に設けられており、凸部21hの内部には、収容部21iが画成されている。さらに、凸部21hには、自在継手を介して第1取付具FL1が設けられており、凸部21hは、自在継手により第1取付具FL1に対して回動自在である。第1取付具FL1は、正面形状が台形状の鋼材から成る第1連結部材EN1を介して、基礎梁Fに取り付けられている。これにより、第1ダンパ2の第1シリンダ21は基礎梁Fに連結されている。
Further, a
前記第1ピストン22は、円柱状に形成されており、その径方向の中央にピストンロッド23が一体に設けられている。また、第1ピストン22の周面には、シール22aが設けられており、第1ピストン22の径方向の外端部には、上下方向に貫通する複数の孔が形成されている(2つのみ図示)。これらの孔には、第1リリーフ弁24及び第2リリーフ弁25がそれぞれ設けられている。
The
第1リリーフ弁24は、弁体と、これを閉弁側に付勢するばねで構成されており、第1油室21d内の作動油HFの圧力が所定値に達したときに開弁し、それにより第1及び第2油室21d、21eが互いに連通される。第2リリーフ弁25は、第1リリーフ弁24と同様に構成されており、第2油室21e内の作動油HFの圧力が所定値に達したときに開弁し、それにより第1及び第2油室21d、21eが互いに連通される。
The
ピストンロッド23は、第1ピストン22から上下に斜めに延びるとともに、第1シリンダ21のロッド案内孔21f、21fに挿入されている。また、ピストンロッド23は、その一端部が収容部21iに収容されており、一端部以外の大部分が第1シリンダ21に収容されている。さらに、ピストンロッド23の他端部には、自在継手を介して第2取付具FL2が設けられており、ピストンロッド23は、自在継手により、第2取付具FL2に対して回動自在である。第2取付具FL2は、正面形状が三角形状の鋼材から成る第2連結部材EN2を介して、前記伝達部材4の下端部の右端部に取り付けられており、伝達部材4との接合部分が、伝達部材4の後述する付加柱4aの延長軸線上に位置している。
The
伝達部材4は、上下方向に互いに接合・固定された複数の柱材から成る付加柱4aと、構造物Cの各階ごとに設けられたX字状のブレース材4bを有しており、付加柱4a及びブレース材4bは、例えばH形鋼で構成され、弾性を有している。付加柱4aは、構造物Cの上端部から下部にわたって、柱Pと平行に上下方向に延びており、その下端部が構造物Cの2階部分を支持する梁Bに接合されるとともに、下端部よりも上側の部分が対応する各階の梁Bに接合されている。このように、付加柱4aは、各階において、柱P及び梁Bとともに井桁状のラーメン構造を構成している。本実施形態では、梁Bへの付加柱4aの接合位置の中心は、隣り合う一対の柱P、Pのそれぞれの軸線の間の距離をLとすると、伝達部材4が設けられた柱Pの軸線からL/4の位置に設定されている(図1参照)。
The
また、ブレース材4bは、各階において、柱Pと梁Bとの上下2つの接合部分と、付加柱4aと梁Bとの上下2つの接合部分とから成る4つの接合部分に、接合されており、それにより、柱P、梁B及び付加柱4aから成るラーメン構造の剛性が高められている。
Further, the
以上のように、伝達部材4として、構造物Cの柱P及び梁Bの一部が兼用されており、伝達部材4は、上述したように構成されていることによって、柱Pよりも高い剛性を有している。伝達部材4の剛性の設定については、後述する。
As described above, a part of the pillar P and the beam B of the structure C are used as the
前記第2ダンパ3は、基礎梁Fと、構造物Cの2階部分を支持する梁Bと、伝達部材4が設けられた柱Pと、この柱Pの左側の隣の柱Pとによって取り囲まれた空間に配置されている。以下の説明及び図2では、第2ダンパ3から見て左側及び右側に位置する柱Pをそれぞれ、「左柱PL」及び「右柱PR」とする。第2ダンパ3は、円筒状の第2シリンダ31と、第2シリンダ31内に摺動自在に設けられた第2ピストン32などで構成されている。
The
第2シリンダ31は、左右方向に延びており、互いに対向する左壁31a及び右壁31bと、両者31a、31bの間に一体に設けられた周壁31cで構成されている。第2シリンダ31の断面積の設定については、後述する。また、これらの左壁31a、右壁31b及び周壁31cによって画成された油室は、第2ピストン32によって、右側(内側)の第3油室31d及び左側(外側)の第4油室31eに区画されており、両油室31d、31eには、作動油HFが充填されている。また、左壁31a及び右壁31bの各々の径方向の中央には、左右方向に貫通するケーブル案内孔(図示せず)が形成されており、ケーブル案内孔には、シール(図示せず)が設けられている。さらに、周壁31cは、支持部材5の連結部5bに取り付けられている。
The
この支持部材5は、例えばH形鋼から成るブレース状のものであり、左右の斜め材5a、5aで構成されており、弾性を有している。支持部材5の剛性(ばね定数)の設定については、後述する。左右の斜め材5a、5aは、それらの上端部が左右の柱PL、PRと2階部分を支持する梁Bとの接合部分にそれぞれ連結されており、基礎梁Fの付近まで延びている。また、左右の斜め材5a、5aの下端部は、互いに連結されており、上記の連結部5bになっている。以上の構成により、第2ダンパ3の第2シリンダ31は、支持部材5を介して、構造物Cの下部に連結されている。
The
前記第2ピストン32は、円柱状に形成されており、その周面には、シール32aが設けられている。また、第2ピストン32の径方向の外端部には、左右方向に貫通する複数の孔が形成されており(2つのみ図示)、これらの孔には、第3リリーフ弁33及び第4リリーフ弁34がそれぞれ設けられている。これらの第3及び第4リリーフ弁33、34はそれぞれ、前述した第1及び第2リリーフ弁24、25と同様に構成されている。第3リリーフ弁33は、第3油室31d内の作動油HFの圧力が所定値に達したときに開弁し、それにより第3及び第4油室31d、31eが互いに連通される。第4リリーフ弁34は、第4油室31e内の作動油HFの圧力が所定値に達したときに開弁し、それにより第3及び第4油室31d、31eが互いに連通される。
The
また、振動抑制装置1Lは、第2シリンダ31に部分的に収容された左右一対のケーブル6L、6Rと、第2シリンダ31に取り付けられた左右一対の第1滑車7L、7Rと、基礎梁Fに連結された左右一対の第2滑車8L、8Rをさらに備えている。左右のケーブル6L、6Rは、例えば鋼線で構成され、弾性を有している。左右のケーブル6L、6Rの剛性(ばね定数)は、互いに同じ大きさに設定されており、その設定については後述する。左ケーブル6Lは、その一端部が第2ピストン32の左端部でかつ径方向の中央に取り付けられており、第2ピストン32から左方に延びるとともに、第2シリンダ31の左壁31aの前記ケーブル案内孔に、シールを介して挿通されている。また、左ケーブル6Lの他端部は、左連結部9Lに取り付けられている。左連結部9Lは、例えばH形鋼で構成されており、基礎梁F及び左柱PLに取り付けられている。
The
左側の第1滑車7Lは第2シリンダ31の左壁31aに、左側の第2滑車8Lは左連結部9Lに、それぞれ取り付けられている。左ケーブル6Lは、その中間の部分において、第1及び第2滑車7L、8Lに折り返された状態で巻き回されており、所定のテンションが付与されている。
The left
右ケーブル6Rは、その一端部が第2ピストン32の右端部でかつ径方向の中央に取り付けられており、第2ピストン32から右方に延びるとともに、第2シリンダ31の右壁31bの前記ケーブル案内孔に、シールを介して挿通されている。また、右ケーブル6Rの他端部は、右連結部9Rに取り付けられている。右連結部9Rは、左連結部9Lと同様に例えばH形鋼で構成されており、基礎梁F及び右柱PRに取り付けられている。以上の構成により、第2ダンパ3の第2ピストン32は、左右のケーブル6L、6R及び左右の連結部9L、9Rを介して、基礎梁Fに連結されている。
One end of the
右側の第1滑車7Rは第2シリンダ31の右壁31bに、右側の第2滑車8Rは右連結部9Rに、それぞれ取り付けられている。右ケーブル6Rは、その中間の部分において、第1及び第2滑車7R、8Rに折り返された状態で巻き回されており、左ケーブル6Lのテンションと同じ大きさのテンションが付与されている。
The right
さらに、振動抑制装置1Lは、第1連通路10及び第2連通路11を備えている。第1連通路10は、第1油室21dと第3油室31dを互いに連通するように、第1及び第2シリンダ21、31に接続されている。第1シリンダ21との第1連通路10の接続部分は、第1シリンダ21の周壁21cの上端部に位置しており、第2シリンダ31との第1連通路10の接続部分は、第2シリンダ31の周壁31cの右端部に位置している。
Furthermore, the
第2連通路11は、第2油室21eと第4油室31eを互いに連通するように、第1及び第2シリンダ21、31に接続されている。第1シリンダ21との第2連通路11の接続部分は、第1シリンダ21の周壁21cの下端部に位置しており、第2シリンダ31との第2連通路11の接続部分は、第2シリンダ31の周壁31cの左端部に位置している。第1及び第2連通路10、11の通路面積の設定については後述する。
The
以上の構成の振動抑制装置1Lでは、構造物Cが静止しているときには、第1及び第2ピストン22、32は、図2に示す中立位置にある。
In the
図1及び図3に示すように、右側の振動抑制装置1Rは、上述した左側の振動抑制装置1Lと同様に構成されており、これと左右対称に配置されている点のみが異なっている。このような相違から、振動抑制装置1Rの第2シリンダ31の第3及び第4油室31d、31eの位置関係は、振動抑制装置1Lの第2シリンダ31の第3及び第4油室31d、31eの位置関係と左右逆の関係になっている。すなわち、振動抑制装置1Rの第2シリンダ31の第3油室31dは、第2ピストン32の左側に位置しており、第4油室31eは、第2ピストン32の右側に位置している。振動抑制装置1Rの第2シリンダ31との第1連通路10の接続部分は、第2シリンダ31の周壁31cの左端部に位置しており、第2シリンダ31との第2連通路11の接続部分は、第2シリンダ31の周壁31cの右端部に位置している。
As shown in FIGS. 1 and 3, the right vibration suppression device 1 </ b> R is configured in the same manner as the left vibration suppression device 1 </ b> L described above, and is different only in that it is arranged symmetrically. Because of this difference, the positional relationship between the third and
次に、図1、図4及び図5を参照しながら、構造物Cが1次モードの振動モードで振動したときにおける右側の振動抑制装置1Rの動作例について説明する。図1に二点鎖線で示すように、1次モードによる構造物Cの振動は、その上端側が左右方向に繰り返し往復動するような態様で行われる。この場合、構造物Cの曲げ変形による変位の方向と、剪断変形による変位の方向は互いに同じ方向になり、構造物Cの振動による曲げ変形の度合いは、構造物Cの上側の部分であるほど、より大きくなり、構造物Cの振動による剪断変形の度合いは、構造物Cの下側の部分であるほど、より大きくなる。
Next, an example of the operation of the right
また、1次モードの振動により構造物Cが基礎梁Fに対して右側に変位すると、図4に示すように、右側の付加柱4aと梁Bとの接合部分が、この付加柱4aの隣の右側の柱Pと梁Bとの接合部分から前後方向(同図の奥行き方向)に延びる軸線を中心として、上方に回動するように変位する。その結果、この構造物Cの変位が、伝達部材4を介して第1ダンパ2に伝達される。また、基礎梁Fに対する構造物Cの下部の変位が、支持部材5やケーブル6L、6Rを介して、第2ダンパ3に伝達される。
Further, when the structure C is displaced to the right side with respect to the foundation beam F by the vibration of the primary mode, as shown in FIG. 4, the joint portion between the right
以上により、図5に格子状のハッチング付きの矢印で示すように、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に、第1油室21d側に第1ピストン22を移動させる方向の力(第1ダンパ21を伸張するような力)が作用するとともに、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に、第3油室31d側に第2ピストン32を移動させる方向の力が作用する。
As described above, as shown by the grid-shaped hatched arrows in FIG. 5, the force in the direction of moving the
この動作例では、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する圧力が、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する圧力よりも大きいため、図5に示すように、第1ピストン22が、図2に示す中立位置から第1油室21d側に移動し、第1油室21d内の作動油HLが第1ピストン22で圧縮される。これにより、第1油室21d内の作動油HFの一部は、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する第3流体室31d側に第2ピストン32を移動させる方向の力に抗して、第1連通路10を介して第3油室31dに流入する。これにより、第2ピストン32が、図2に示す中立位置から第4油室31e側に移動することによって、第4油室31e内の作動油HFの一部が、第2連通路11を介して第2油室21eに流入する。図5では、作動油HFの流れの方向を、第1及び第2連通路10、11の付近に付した矢印で示している。
In this operation example, since the pressure acting on the
また、図4に示すFRは、振動抑制装置1Rの第1ダンパ21の反力を表している。同図に示すように、第1ダンパ21の反力FRは、右側の付加柱4aと梁Bとの接合部分を下方に押し戻すように作用し、すなわち、伝達部材4を介して、構造物Cの1次モードの振動による曲げ変形を抑制するように作用する。また、図5から明らかなように、第2ダンパ31の反力は、構造物Cの下部における剪断変形を抑制するように作用する。
Moreover, FR shown in FIG. 4 represents the reaction force of the
また、図示しないものの、1次モードの振動により構造物Cが基礎梁Fに対して左側に変位したときには、構造物Cの変位が第1及び第2ダンパ2、3に伝達されることによって、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に、第2油室21e側に第1ピストン22を移動させる方向の力(第1ダンパ21を短縮するような力)が作用するとともに、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に、第4油室31e側に第2ピストン32を移動させる方向の力が作用する。
Although not shown, when the structure C is displaced to the left with respect to the foundation beam F due to the vibration of the primary mode, the displacement of the structure C is transmitted to the first and
この場合、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する圧力が、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する圧力よりも大きいため、第1ピストン22が第2油室21e側に移動し、第2油室21e内の作動油HLが第1ピストン22で圧縮される。これにより、第2油室21e内の作動油HFの一部は、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する第4流体室31e側に第2ピストン32を移動させる方向の力に抗して、第2連通路11を介して第4油室31eに流入する。これにより、第2ピストン32が第3油室31d側に移動することによって、第3油室31d内の作動油HFの一部が、第1連通路10を介して第1油室21dに流入する。
In this case, since the pressure acting on the
また、以上のような構造物Cの振動時における右側の振動抑制装置1Rの動作は、左側の振動抑制装置1Lにおいて同様に行われるので、以下、振動抑制装置1Lの動作について簡単に説明する。1次モードの振動により構造物Cが基礎梁Fに対して右側に変位したときには、図4に示すように、左側の付加柱4aと梁Bとの接合部分が、この付加柱4aの隣の左側の柱Pと梁Bとの接合部分から前後方向(同図の奥行き方向)に延びる軸線を中心として、下方に回動するように変位する。その結果、第1ダンパ2が短縮され、第1ダンパ2の反力FLが、左側の付加柱4aと梁Bとの接合部分を上方に押し戻すように、すなわち、構造物Cの1次モードの振動による曲げ変形を抑制するように作用する。
Further, since the operation of the right
一方、1次モードの振動により構造物Cが基礎梁Fに対して左側に変位したときには、左側の付加柱4aと梁Bとの接合部分が、上記の軸線を中心として上方に回動するように変位する結果、第1ダンパ2が伸張され、この場合にも、第1ダンパ2の反力FLが構造物Cの1次モードの振動による曲げ変形を抑制するように作用する。左側の振動抑制装置1Lの第2ダンパ3及び作動流体HFの動作は、右側の振動抑制装置1Rのそれと同様であるので、その説明を省略する。
On the other hand, when the structure C is displaced to the left side with respect to the foundation beam F by the vibration in the primary mode, the joint portion between the left
以上のように、第1実施形態によれば、上下方向に延びる第1シリンダ21が基礎梁Fに連結されており、第1シリンダ21の内部には、作動油HFが充填されるとともに、第1ピストン22が摺動自在に設けられている。第1ピストン22は、第1シリンダ21内を第1油室21dと第2油室21eに区画しており、伝達部材4の下端部の右端部(左端部)に連結されている。第1シリンダ21及び第1ピストン22を、上記のように伝達部材4及び基礎梁Fに連結することによって、構造物Cの1次モードの振動により発生した曲げ変形による変位を、伝達部材4を介して、第1シリンダ21及び第1ピストン22に適切に伝達することができる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、水平方向に延びる第2シリンダ31が、構造物Cの下部に設けられた梁Bに連結されており、第2シリンダ31の内部には、作動油HFが充填されるとともに、第2ピストン32が摺動自在に設けられている。第2ピストン32は、第2シリンダ31内を第3油室31dと第4油室31eに区画するとともに、基礎梁Fに連結されている。第2シリンダ31及び第2ピストン32を、上記のように梁B及び基礎梁Fに連結することによって、構造物Cの1次モードの振動により発生した剪断変形による変位を、第2シリンダ31及び第2ピストン32に適切に伝達することができる。
Further, a
さらに、図5を参照して説明したように、振動抑制装置1Rは、構造物Cが1次モードの振動モードで振動することにより基礎梁Fに対して右側に変位したときに、構造物C及び基礎梁Fから第1シリンダ21及び第1ピストン22に、第1ピストン22を第1油室21d側に移動させる方向の力が作用するとともに、構造物C及び基礎梁Fから第2シリンダ31及び第2ピストン32に、第2ピストン32を第3油室31d側に移動させる方向の力が作用するように構成されている。
Furthermore, as described with reference to FIG. 5, the vibration suppressing device 1 </ b> R has the structure C when the structure C is displaced to the right side with respect to the foundation beam F by vibrating in the vibration mode of the primary mode. A force in a direction to move the
この場合、第1及び第3油室21d、31dが、第1連通路10を介して互いに連通しており、第2及び第4油室21e、31eが、第2連通路11を介して互いに連通している。また、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する圧力が第2ピストン32に作用する圧力よりも大きいため、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する第3油室31d側に第2ピストン32を移動させる方向の力に抗して、第1油室21d内の作動油HFの一部を、第1ピストン22による圧縮により第1連通路10を介して第3油室31dに流入させるとともに、第4油室31e内の作動油HFの一部を、第2連通路11を介して第2油室21eに流入させることができる。したがって、第1及び第2シリンダ21、31内の作動油HFの粘性減衰効果に加え、第1及び第2連通路10、11を介した作動油HFの流動による慣性効果がさらに得られる。
In this case, the first and
さらに、振動抑制装置1Rは、構造物Cが1次モードの振動モードで振動することにより基礎梁Fに対して左側に変位したときに、構造物C及び基礎梁Fから第1シリンダ21及び第1ピストン22に、第1ピストン22を第2油室21e側に移動させる方向の力が作用するとともに、構造物C及び基礎梁Fから第2シリンダ31及び第2ピストン32に、第2ピストン32を第4油室31e側に移動させる方向の力が作用するように構成されている。
Furthermore, when the structure C is displaced to the left side with respect to the foundation beam F by vibrating in the first mode vibration mode, the
この場合、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する圧力が第2ピストン32に作用する圧力よりも大きいため、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する第4油室31e側に第2ピストン32を移動させる方向の力に抗して、第2油室21e内の作動油HFの一部を、第1ピストン22による圧縮により第2連通路11を介して第4油室31eに流入させるとともに、第3油室31d内の作動油HFの一部を、第1連通路10を介して第1油室21dに流入させることができる。したがって、第1及び第2シリンダ21、31内の作動油HFの粘性減衰効果に加え、第1及び第2連通路10、11を介した作動油HFの流動による慣性効果がさらに得られる。
In this case, since the pressure acting on the
以上から明らかなように、構造物Cが1次モードの振動モードで振動することにより基礎梁Fに対して左側及び右側に繰り返し変位したときに、第1及び第2シリンダ21、31内の作動油HFの粘性減衰効果と、第1及び第2連通路10、11を介した作動油HFの流動による慣性効果とが得られることによって、構造物Cの振動を十分に抑制することができる。この場合、振動抑制装置が、左右一対の振動抑制装置1L、1Rで構成されているので、この効果をより有効に得ることができる。
As is clear from the above, when the structure C vibrates in the primary mode vibration mode and is repeatedly displaced to the left and right with respect to the foundation beam F, the operation in the first and
以上のように、第1実施形態によれば、構造物Cの振動時、第1シリンダ21及び第1ピストン22を有する第1ダンパ2と、第2シリンダ31及び第2ピストン32を有する第2ダンパ3とを適切に連動させることができ、それにより、構造物Cの振動を十分に抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment, when the structure C vibrates, the
なお、図5は、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する圧力が第2ピストン32に作用する圧力よりも大きい場合の例であるが、これとは逆に、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する圧力が第1ピストン22に作用する圧力よりも大きいときには、振動抑制装置1Rは次のように動作する。
FIG. 5 shows an example in which the pressure acting on the
すなわち、構造物Cが1次モードの振動モードで振動することにより基礎梁Fに対して右側に変位したときには、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する第1油室21d側に第1ピストン22を移動させる方向の力に抗して、第3油室31d内の作動油HFの一部を、第2ピストン32による圧縮により第1連通路10を介して第1油室21dに流入させるとともに、第2油室21e内の作動油HFの一部を、第2連通路11を介して第4油室31eに流入させることができる。したがって、第2及び第1シリンダ31、21内の作動油HFの粘性減衰効果に加え、第1及び第2連通路10、11を介した作動油HFの流動による慣性効果がさらに得られる。
That is, when the structure C is displaced to the right side with respect to the foundation beam F by vibrating in the primary mode vibration mode, the
また、構造物Cが1次モードの振動モードで振動することにより基礎梁Fに対して左側に変位したときには、構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する第2油室21e側に第1ピストン22を移動させる方向の力に抗して、第4油室31e内の作動油HFの一部を、第2ピストン32による圧縮により第2連通路11を介して第2油室21eに流入させるとともに、第1油室21d内の作動油HFの一部を、第1連通路10を介して第3油室31dに流入させることができる。したがって、第2及び第1シリンダ31、21内の作動油HFの粘性減衰効果に加え、第1及び第2連通路10、11を介した作動油HFの流動による慣性効果がさらに得られる。
Further, when the structure C is displaced to the left with respect to the foundation beam F by vibrating in the primary mode vibration mode, the
以上により、構造物C及び基礎梁Fから第2ピストン32に作用する圧力が第1ピストン22に作用する圧力よりも大きい場合にも、前述した構造物C及び基礎梁Fから第1ピストン22に作用する圧力が第2ピストン32に作用する圧力よりも大きい場合と同様に、第1及び第2ダンパ2、3を適切に連動させることができ、それにより、構造物Cの振動を十分に抑制することができる。
As described above, even when the pressure acting on the
また、第1ピストン22が構造物Cの柱Pに、伝達部材4を介して連結されている。さらに、第2シリンダ31が構造物Cの下部に、支持部材5を介して連結されており、第2ピストン32が基礎梁Fに、左右のケーブル6L、6Rを介して連結されている。以上の構成により、作動油HFから成る慣性接続要素及び粘性要素と、弾性を有する伝達部材4が、直列に接続された関係になるとともに、作動油HFから成る慣性接続要素及び粘性要素と、弾性を有する第2支持部材5及び左右のケーブル6L、6Rとが、直列に接続された関係になるので、これらの要素によって付加振動系を構成することができる。
Further, the
また、伝達部材4、支持部材5、及び左右のケーブル6L、6Rの剛性(ばね定数)や、作動油HFの密度及び粘度、第1及び第2シリンダ21、31(第1及び第2ピストン22、32)の断面積、第1及び第2連通路10、11の通路面積などの諸元は、上記の付加振動系の固有振動数が構造物Cの1次の固有振動数に同調(共振)するように、設定されている。これにより、構造物Cの振動エネルギを付加振動系で吸収することによって、構造物Cの振動をさらに良好に抑制することができる。さらに、第1及び第2ダンパ2、3の反力FL(FR)は、第1及び第2ピストン22、32の断面積を調整することによってそれぞれ変更可能であり、この場合、第1及び第2ピストン22、32の断面積が大きいほど、より大きくなる。
Further, the rigidity (spring constant) of the
また、図6は、構造物Cが1次モードの振動モードで振動したときの左右の振動抑制装置1L、1Rの第1ダンパ2、2の反力FL、FRの関係を示している。同図から明らかなように、左側の第1ダンパ2の反力FLの上下方向の分力は、基礎梁Fを下方に押圧するように作用し、右側の第1ダンパ2の反力FRの上下方向の分力は、基礎梁Fを上方に押圧するように作用する。このように、左右の第1ダンパ2、2の反力FL、FRの上下方向の分力を互いに相殺させるように作用させることができ、したがって、基礎梁Fへの第1ダンパ2、2の反力FL、FRの負担を軽減することができる。なお、当該効果を得る上では、左右の第1ダンパ2、2の基礎梁Fへの連結部分を、左右方向(水平方向)に可能な限り近づけるのが好ましい。
FIG. 6 shows the relationship between the reaction forces FL and FR of the
さらに、第2シリンダ31には、第2ピストン32を間にして左右方向に互いに反対側に配置された一対の第1滑車7L、7Rが設けられており、基礎梁Fには、第2ピストン32を間にして左右方向に互いに反対側に配置された一対の第2滑車8L、8Rが連結されている。さらに、左右のケーブル6L、6Rの各々の中間の部分は、第1及び第2滑車7L、7R、8L、8Rに巻き回されている。以上の構成により、構造物Cの振動時、第1及び第2滑車7L、7R、8L、8Rの一方は他方に対して、いわゆる動滑車として機能し、それにより、構造物Cの振動による変位が増大された状態で第2ピストン32に伝達されるので、第2ピストン32の移動量及び作動油HFの流動量を増大でき、ひいては、構造物Cの振動抑制効果を高めることができる。
Further, the
また、左右のケーブル6L、6Rが、第2ピストン32を間にして左右方向に互いに反対側に延びているので、1次モードの振動により構造物Cが基礎梁Fに対して左側及び右側に繰り返し変位したとき(図1の二点鎖線参照)に、構造物Cの変位を、両ケーブル6L、6Rを介して第2ピストン32に適切に伝達することができる。
Further, since the left and
さらに、第1油室21d又は第2油室21eの作動油HFの圧力が所定値に達したときに、第1ピストン22に設けられた第1リリーフ弁24又は第2リリーフ弁25が開弁し、第1及び第2油室21d、21eを互いに連通させることによって、作動油HFの圧力が、両油室21d、21eの一方から他方に逃がされる。さらに、第3油室31d又は第4油室31eの作動油HFの圧力が所定値に達したときに、第2ピストン32に設けられた第3リリーフ弁33又は第4リリーフ弁34が開弁し、第3及び第4油室31d、31eを互いに連通させることによって、作動油HFの圧力が、両油室31d、31eの一方から他方に逃がされる。以上により、作動油HFによる慣性効果及び粘性減衰力を制限することによって、左右のケーブル6L、6Rに弾性限界を超える過大な引張荷重が作用するなどの振動抑制装置の過負荷状態を防止することができる。
Furthermore, when the pressure of the hydraulic oil HF in the
さらに、所定のテンションが左右のケーブル6L、6Rに付与されているので、構造物Cの振動時、第2ピストン32の移動量がテンションによる左ケーブル6L又は右ケーブル6Rの引張量に達するまでは、両ケーブル6L、6Rの反力が作用するため、左右のケーブル6L、6R全体のばね定数kは、両ケーブル6L、6Rのばね定数k1、k2の和(=k1+k2)になる。これに対して、第2ピストン32の移動量がテンションによる左ケーブル6L又は右ケーブル6Rの引張量に達した後には、一方のケーブルのテンションが消失し、他方のケーブルの反力だけが作用するようになるため、左右のケーブル6L、6R全体のばね定数kは、左ケーブル6Lのばね定数k1又は右ケーブル6Rのばね定数k2になる。
Furthermore, since a predetermined tension is applied to the left and
このように、左右のケーブル6L、6Rにテンションを予め付与することによって、構造物Cの変位に対する両ケーブル6L、6Rから成る弾性要素の剛性の特性として、バイリニアな特性を得ることができる。したがって、例えば、振動による構造物Cの変位が大きくなるのに伴って振動抑制装置の反力が過大にならないうちに、この弾性要素の剛性がより小さな値(k1又はk2)に切り替わるようにすることが可能になる。それにより、付加振動系の固有振動数を構造物の固有振動数と異ならせることで、振動抑制装置の反力の過大化を防止することができる。
In this way, by applying tension to the left and
また、図7及び図8は、振動抑制装置の第1変形例を示している。この第1変形例は、第1及び第2連通路10、11の途中に、回転慣性による慣性効果を付与するための歯車ポンプ41及び第1回転マス47をそれぞれ設けたものである。なお、これらの図7及び図8では、第1連通路10の構成のみが示されており、第2連通路11のものについては省略されている。
7 and 8 show a first modification of the vibration suppressing device. In the first modified example, a
図7及び図8に示すように、歯車ポンプ41は、ケーシング42と、ケーシング42に収容された第1ギヤ43及び第2ギヤ44を有している。ケーシング42は、第1連通路10よりも大きな流路面積を有しており、互いに対向する2つの出入口42a、42aを介して、第1連通路10に連通している。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
また、第1ギヤ43は、スパーギヤで構成され、第1回転軸45に一体に設けられている。第1回転軸45は、ケーシング42に回転自在に支持され、第1連通路10に直交する方向に水平に延びており、ケーシング42の外部に若干、突出している。第2ギヤ44は、第1ギヤ43と同様、スパーギヤで構成され、第2回転軸46に一体に設けられており、第1ギヤ43と噛み合っている。第2回転軸46は、ケーシング42に回転自在に支持されており、第1回転軸45と平行に延びている。また、第1及び第2ギヤ43、44の互いの噛合い部分は、ケーシング42の出入口42a、42aに臨んでいる。
The
第1回転マス47は、比重の比較的大きな材料、例えば鉄から成る円板で構成されている。また、第1回転マス47は、上記の第1回転軸45に同心状に取り付けられており、第1ギヤ43及び第1回転軸45と一体に回転する。
The first
以上の構成により、この第1変形例では、構造物Cが振動するのに伴って前述したように作動油HFが第1及び第2連通路10、11を流動する際に、ケーシング42に流入した作動油HFによって第1及び第2ギヤ43、44が回転駆動され、第1ギヤ43と一体の第1回転マス47が回転する。このように、作動油HFの流動を歯車ポンプ41で回転運動に変換し、第1回転マス47を回転させることによって、第1実施形態による作動油HFの慣性効果及び粘性減衰効果に、第1回転マス47の回転慣性による慣性効果が付加されるので、構造物Cの振動抑制効果をさらに高めることができる。
With the above configuration, in the first modification, as the structure C vibrates, the hydraulic oil HF flows into the
また、第1変形例による振動抑制装置では、第1回転マス47から成る慣性接続要素が作動油HFから成る慣性接続要素に並列に付加されている。したがって、この第1変形例の場合、付加振動系の固有振動数を定める諸元には、第1実施形態の場合の前述した諸元に加えて、歯車ポンプ41の容積効率や第1回転マス47の質量や径などが含まれる。したがって、これらの諸元を適切に設定することによって、この付加振動系の固有振動数を構造物Cの1次の固有振動数に同調させることができる。
Further, in the vibration suppressing device according to the first modification, the inertia connecting element composed of the first rotating
図9は、振動抑制装置の第2変形例を示している。この第2変形例は、上述した第1変形例の第1回転マス47に対して、第2回転マス51をさらに付加したものである。なお、図9では、図7及び図8に示した第1変形例と同じ構成要素については、同じ符号を付している。
FIG. 9 shows a second modification of the vibration suppressing device. In this second modification, a
図9に示すように、前述した第1回転軸45は、第1回転マス47を越えてケーシング42と反対側に延びており、その先端部に、粘弾性ゴム52を介して、第2回転マス51が同心状に設けられている。第2回転マス51は、第1回転マス47と同様、例えば鉄から成る円板で構成されており、その径は第1回転マス47よりも小さい。また、粘弾性ゴム52は、粘性及び弾性の双方を有している。
As shown in FIG. 9, the
以上の構成により、この第2変形例では、構造物Cが振動するのに伴い、第1回転軸45及び第1回転マス47が回転すると、第1回転軸45の回転が粘弾性ゴム52を介して第2回転マス51に伝達される。これにより、第2回転マス51が回転することによって、第2回転マス51の回転慣性による慣性効果がさらに付加されるので、構造物Cの制振効果をさらに高めることができる。
With the above configuration, in the second modification, when the first
以上の構成の第2変形例の振動抑制装置では、第2回転マス51から成る慣性接続要素と粘弾性ゴム52から成る弾性要素及び粘性要素が直列に接続されるとともに、これらの要素が、第1変形例の振動抑制装置の作動油HF及び第1回転マス47などから成る要素に、並列に接続された関係になる。
In the vibration suppression device of the second modification having the above-described configuration, the inertial connection element made of the second rotating
以上の関係から、この第2変形例の振動抑制装置では、付加振動系として、第1変形例による作動油HF及び第1回転マス47などから成る第1付加振動系と、第2回転マス51などから成る第2付加振動系が、互いに別個に存在することになる。この場合、第2付加振動系の諸元も構造物Cの1次の固有振動数に同調するように設定されているので、第1及び第2付加振動系の組合わせ固有振動数を、構造物Cの1次の固有振動数に多重同調させることができ、ひいては、構造物Cの1次モードによる振動をさらに適切に抑制することができる。この場合、第1付加振動系の諸元は、第1変形例の場合について前述したとおりであり、第2付加振動系の諸元には、第2回転マス51の質量や径、粘弾性ゴム52のばね定数及び粘度などが含まれる。
From the above relationship, in the vibration suppressing device of the second modified example, the first additional vibration system including the hydraulic oil HF and the first rotating
なお、第2変形例では、粘性及び弾性を有する粘弾性ゴム52を用いているが、弾性のみを有するゴムやばねなどを用いてもよい。また、第1及び第2変形例では、歯車ポンプ41及び第1回転マス47を第1及び第2連通路10、11の両方に設けているが、これらのいずれか一方のみに設けてもよい。
In the second modification, the
さらに、第1及び第2変形例では、作動油HFの流動を第1回転マス47の回転に変換する機構として、歯車ポンプ41を有する歯車ポンプ機構を用いているが、これに代えて、作動油HFの流動によって回転するスクリュー羽根を有するスクリュー機構を用いてもよい。この場合には、スクリュー羽根の角度などを変えることによって、作動油HFの慣性効果を調整することが可能である。あるいは、上記の歯車ポンプ機構に代えて、本出願人による特許第5161395号の図2などに記載されたピストンがナットに一体に設けられたボールねじや、ベーンモータなどを用いてもよい。
Furthermore, in the first and second modified examples, a gear pump mechanism having the
さらに、第1及び第2変形例では、第2ダンパ3及び第1回転マス47(第2回転マス51)を、いわゆるパッシブ式のダンパとして構成しているが、いわゆるアクティブ式のダンパとして構成し、第1回転マス47(第2回転マス51)を電動機で強制的に回転駆動することによって、構造物Cの風揺れを防止するようにしてもよい。
Furthermore, in the first and second modifications, the
次に、図10を参照しながら、本発明の第2実施形態による振動抑制装置について説明する。この振動抑制装置は、第1実施形態と比較して、第2ダンパ61の構成が主に異なっている。図10は、右側の振動抑制装置の第2ダンパ61などを拡大して示しており、図10において、第1実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付している。以下、第1実施形態と異なる点を中心に説明する。
Next, a vibration suppressing device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This vibration suppression device is mainly different from the first embodiment in the configuration of the
第2ダンパ61は、第2シリンダ62、第2ピストン63、ナット64、ねじ軸65、及び左右一対の回転マス66、66を有している。第2シリンダ62の構成は、第1実施形態の第2シリンダ31の構成と基本的に同じであり、第2シリンダ62は、左右の壁62a、62b及び周壁62cで構成されている。
The
左壁62a及び右壁62bの各々には、その径方向の中央に、左右方向に貫通するねじ軸案内孔(図示せず)が形成されており、ねじ軸案内孔の上側及び下側に、左右方向に貫通するケーブル案内孔(図示せず)が形成されている。ねじ軸案内孔及びケーブル案内孔にはそれぞれ、シール(図示せず)が設けられている。左壁62a、右壁62b及び周壁62cによって画成された油室は、第2ピストン63によって、左側の第3油室62dと、右側の第4油室62eに区画されており、両油室62d、62eには、作動油HFが充填されている。第3油室62dは、第1連通路10を介して前述した第1シリンダ21の第1油室21dに連通しており、第4油室62eは、第2連通路11を介して前述した第1シリンダ21の第2油室21eに連通している。なお、図10では、便宜上、第1及び第2連通路10、11を途中で省略して示している。
Each of the
また、第2シリンダ62の周壁62cの内面には、一対のレール62f、62fが一体に設けられている。便宜上、図10では、レール62f、62fの断面を示すハッチングを省略している。図10に示すように、両者62f、62fは、第2シリンダ62の径方向に若干、突出するとともに、径方向において互いに対向するように配置されている。各レール62fは、第2シリンダ62の第1連通路10との接続部と第2連通路11との接続部の間の全体にわたって、左右方向に延びている。
A pair of
第2ピストン63は、円筒状に形成されており、第2シリンダ62内に摺動自在に設けられている。なお、図10では、便宜上、第2ピストン63のハッチングを省略している。第2ピストン63の径方向の外端部には、左右方向に延びる一対の凹部(図示せず)が形成されており、これらの一対の凹部は、上記のレール62f、62fに、シール(図示せず)を介して、係合している。これらの凹部及びレール62f、62fによって、第2シリンダ62に対する第2ピストン63の回転が阻止される。また、第2ピストン63には、第1実施形態の第3及び第4リリーフ弁33、34とそれぞれ同様に構成された第3及び第4リリーフ弁67、68が設けられている。
The
前記ナット64は、円筒状に形成されており、第2ピストン63の径方向の中央部に取り付けられている。ねじ軸65は、複数のボール(図示せず)を介してナット64に螺合するとともに、ナット64から左右に延びている。すなわち、ナット64、ボール及びねじ軸65は、ボールねじを構成している。また、ねじ軸65は、第2シリンダ62の左右の壁62a、62bの前記ねじ軸案内孔に、シールを介して挿入されるとともに、左右の連結部69L、69Rに、ラジアル軸受け70、70をそれぞれ介して回転自在に支持されている。
The
左右の連結部69L、69Rは、第1実施形態の左右の連結部9L、9Rと同様にH形鋼で構成されており、左右の柱PL、PRには取り付けられておらず、基礎梁Fにのみ取り付けられている。また、左連結部69Lは左柱PLと第2シリンダ62の間に、右連結部69Rは右柱PRと第2シリンダ62の間に、それぞれ配置されている。さらに、左右の連結部69L、69Rには、左右方向に貫通するねじ軸支持孔が形成されており、各ねじ軸支持孔に、上記のラジアル軸受け70が設けられている。
The left and right connecting
また、ねじ軸65は、左連結部69Lよりも左側に延びるとともに、右連結部69Rよりも右側に延びている。さらに、ねじ軸65の左端部及び右端部には、摩擦材71が取り付けられており、摩擦材71は、摩擦係数が比較的安定している材料、例えばテフロン(登録商標)などで構成されている。左側の摩擦材71と左連結部69Lの間及び右側の摩擦材71と右連結部69Rの間にはそれぞれ、スラスト軸受け72が設けられている。
Further, the
前記回転マス66、66の各々は、比重の比較的大きい材料、例えば鉄で構成されており、ドーナツ板状に形成されている。回転マス66の中央の孔には、上記の摩擦材71が同心状に嵌合している。摩擦材71の摩擦係数は、回転マス66の回転トルクが所定値以上になったときに、回転マス66が摩擦材71に対して滑るように設定されている。これにより、回転マス66は、その回転トルクが所定値に達するまでは、ねじ軸65と一緒に回転する。
Each of the
また、ねじ軸65には、回転マス66、66の左右方向(軸線方向)への移動を規制するフランジが設けられている。以上のように、ねじ軸65に左右方向に移動不能に設けられた左右の回転マス66、66の間に、左右の連結部69L、69Rが挟み込まれていることによって、ねじ軸65は、左右の連結部69L、69Rから抜けないようになっている。
Further, the
また、第2実施形態による振動抑制装置は、左右一対のケーブル73L、73R、第1滑車74L、74R及び第2滑車75L、75Rを、それぞれ上下に2組ずつ備えており、これらの左右のケーブル73L、73R、第1滑車74L、74R及び第2滑車75L、75Rはそれぞれ、第1実施形態の左右のケーブル6L、6R、第1滑車7L、7R及び第2滑車8L、8Rと同様に構成されている。
Moreover, the vibration suppression device according to the second embodiment includes a pair of left and
具体的には、左ケーブル73Lは、第2シリンダ62に部分的に収容されており、その一端部が第2ピストン63の左端部に取り付けられていて、第2ピストン63から左方に延びるとともに、第2シリンダ62の左壁62aの前記ケーブル案内孔に、シールを介して挿通されている。また、左ケーブル73Lの他端部は、左連結部69Lに取り付けられている。
Specifically, the
左側の第1滑車74Lは第2シリンダ62の左壁62aに、左側の第2滑車75Lは左連結部69Lに、それぞれ取り付けられている。左ケーブル73Lは、その中間の部分において、第1及び第2滑車74L、75Lに折り返された状態で巻き回されており、所定のテンションが付与されている。
The left
右ケーブル73Rは、第2シリンダ62に部分的に収容されており、その一端部が第2ピストン63の右端部に取り付けられていて、第2ピストン63から右方に延びるとともに、第2シリンダ62の右壁62bの前記ケーブル案内孔に、シールを介して挿通されている。また、右ケーブル73Rの他端部は、右連結部69Rに取り付けられている。
The
右側の第1滑車74Rは第2シリンダ62の右壁62bに、右側の第2滑車75Rは右連結部69Rに、それぞれ取り付けられている。右ケーブル73Rは、その中間の部分において、第1及び第2滑車74R、75Rに折り返された状態で巻き回されており、左ケーブル73Lのテンションと同じ大きさのテンションが付与されている。
The right
なお、右側の振動抑制装置の第2ダンパは、上述した左側の振動抑制装置の第2ダンパ61と同様に構成されており、これと左右対称に配置されていることが異なるだけなので、その詳細な説明については省略する。
Note that the second damper of the right vibration suppression device is configured in the same manner as the
以上のように、第2実施形態によれば、ナット64が、第2ピストン63に一体に取り付けられており、回転自在のねじ軸65が、ボールを介して、ナット64に螺合している。また、ねじ軸65には、回転マス66、66が設けられている。以上の構成により、構造物Cの振動時、第2ピストン63がナット64と一緒に第2シリンダ62に対して移動するのに伴い、ねじ軸65が回転マス66、66と一緒に回転するので、回転マス66、66の回転慣性による慣性効果が付加されることによって、構造物Cの振動抑制効果をさらに高めることができる。
As described above, according to the second embodiment, the
また、摩擦材71がねじ軸65と回転マス66の間に設けられており、回転マス66の回転トルクが所定値に達したときに、回転マス66がねじ軸65に対して滑り、ねじ軸65と一緒に回転しなくなる。これにより、回転マス66による慣性効果を制限することによって、左右のケーブル73L、73Rに弾性限界を超える過大な引張荷重が作用するなどの振動抑制装置の過負荷状態を防止することができる。その他、第1実施形態による効果を同様に得ることができる。
Further, the
なお、第2実施形態では、回転マス66、66を用いているが、第1実施形態の第2変形例と同様に、ねじ軸65に、粘弾性ゴムを介して、あるいは、弾性を有するゴムやばねを介して、第2回転マスを設けてもよい。この場合、各種の要素の諸元を第2変形例で説明したように設定することによって、作動油HF及び回転マス66などから成る第1付加振動系と、第2回転マスなどから成る第2付加振動系との組合わせ固有振動数を、構造物Cの1次の固有振動数に多重同調させることができ、ひいては、構造物Cの1次モードによる振動をさらに適切に抑制することができる。
In the second embodiment, the
また、第2実施形態では、ねじ軸65を、左右の連結部69L、69Rから抜けないように設けることによって、基礎梁Fに対して左右方向(軸線方向)に移動不能に設けているが、第2シリンダ62に対して回転可能かつ左右方向(軸線方向)に移動不能に設けるとともに、基礎梁Fに対して左右方向に移動可能に設けてもよい。これにより、第2シリンダ62に対する第2ピストン63の移動を回転運動に変換し、回転マス66に伝達することができる。
Further, in the second embodiment, the
なお、本発明は、説明した第1及び第2実施形態ならびに変形例(以下、総称して「実施形態」という)に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、伝達部材4に対する第1ピストン22の連結位置を、付加柱4aの延長軸線上に、すなわち、伝達部材4における水平方向の柱Pと反対側の他端部に設定しているが、この他端部側の他の適当な部位に設定してもよい。また、実施形態では、第1シリンダ21を、構造物Cが立設された基礎梁Fに連結しているが、構造物Cの下部に設けられた梁や、構造物Cの下方に設けられた地下構造物などに連結してもよい。さらに、実施形態では、第1シリンダ21を基礎梁Fに、第1ピストン22を伝達部材4に、それぞれ連結しているが、これとは逆に、第1シリンダ21を伝達部材4に、第1ピストン22を基礎梁Fに、それぞれ連結してもよい。
The present invention is not limited to the first and second embodiments and modifications described below (hereinafter collectively referred to as “embodiments”), and can be implemented in various modes. For example, in the embodiment, the connection position of the
また、実施形態では、第1ダンパ2及び伝達部材4を構造物Cの内側に設けているが、図11に示すように、構造物Cの外側に設けてもよい。さらに、実施形態では、梁Bへの付加柱4aの接合位置、すなわち、伝達部材4の左右方向の長さを、伝達部材4が設けられた柱Pの軸線からL/4の長さに設定しているが、これに限らず、他の適当な長さを採用可能である。また、実施形態では、伝達部材4を、柱Pの上端部から下部にわたって設けているが、図12に示すように、柱Pの上部に設けてもよい。その場合には、第1ダンパ2の第1シリンダ又は第1ピストンは、柱Pよりも剛性が高い壁部Wなどを介して基礎梁Fに連結される。この壁部Wは、例えば鉄筋コンクリートで構成されている。また、伝達部材を、構造物Cの上端部(最上階)まで設けなくてもよく、最上階よりも若干、下側の階まで設けてもよい。
In the embodiment, the
さらに、実施形態では、柱P及び梁Bの一部を伝達部材4として兼用しているが、これらの少なくとも一方を兼用せずに、伝達部材を構成してもよい。また、実施形態では、伝達部材4を、付加柱4aやブレース材4bの組み合わせで構成しているが、柱Pよりも剛性の高い鉄筋コンクリート製の壁などで構成してもよい。さらに、実施形態では、伝達部材4を、構造物Cのラーメン構造を構成する柱Pや梁Bに設けているが、構造物(建物)の吹き抜け部分やエレベータの設置スペースなどの空間を画成する壁部や柱などに、設けてもよい。
Furthermore, in the embodiment, a part of the column P and the beam B is also used as the
また、実施形態では、第2シリンダ31、62を、第2支持部材5を介して左右の柱PL、PRと梁Bとの接合部分に連結しているが、第2支持部材5を省略するとともに、第2シリンダを梁に直接、連結してもよい。さらに、実施形態では、第2シリンダ31、62を左右の柱PL、PRと梁Bとの接合部分に、第2ピストン32、63を基礎梁Fに、それぞれ連結しているが、これとは逆に、第2ピストンを左右の柱と梁との接合部分に、第2シリンダを基礎梁に、それぞれ連結してもよい。この場合、第2シリンダを、逆V字状に設けられた第2支持部材を介して、左右の柱と基礎梁との接合部分に連結するとともに、梁の付近に配置してもよく、あるいは、第2支持部材を省略するとともに、第2シリンダを基礎梁に直接、連結してもよい。これらのいずれの場合にも、第2滑車は、左右の柱と梁との接合部分に取り付けられる。
In the embodiment, the
また、実施形態では、本発明における第2シリンダ連結対象は、構造物Cの2階部分を支持する梁Bであり、第2ピストン連結対象は、構造物Cが立設された基礎梁Fであるが、第2シリンダ連結対象及び第2ピストン連結対象として、構造物の他の適当な部位を採用してもよいことは、もちろんである。さらに、実施形態では、第2ダンパ3、61を、基礎梁Fとそのすぐ上側の梁Bとの間に設置し、2層間の層間変位を抑制しているが、3層以上の間の層間変位を抑制してもよいことはもちろんである。また、振動抑制装置による振動抑制効果を高めるために、第2ダンパ3、61が連結された構造物Cの連結部分の剛性を、他の部分の剛性よりも低くなるように設定してもよい(ソフトファーストストーリー)。
In the embodiment, the second cylinder connection object in the present invention is a beam B that supports the second floor portion of the structure C, and the second piston connection object is a foundation beam F on which the structure C is erected. Of course, other appropriate parts of the structure may be adopted as the second cylinder connection object and the second piston connection object. Furthermore, in the embodiment, the
また、実施形態では、第2ピストン32、63を基礎梁Fに、左右のケーブル6L、6R、73L、73Rを介して連結しているが、これに代えて、第2ピストンに一体に設けられたピストンロッドを介して連結してもよい。さらに、実施形態では、左右のケーブル6L、6R、73L、73Rは、鋼線であるが、テンションを付与することにより剛性を発揮するものであればよく、例えば帯状の鋼板でもよい。また、実施形態の第1及び第2滑車7L、7R、8L、8R、74L、74R、75L、75Rへの左右のケーブル6L、6R、73L、73Rの巻き数は任意に設定可能であり、当該設定により、第2ダンパ3、61に伝達される構造物Cの変位の増幅倍率を自由に設定することができる。
In the embodiment, the
さらに、実施形態では、第1ダンパ2、2を伝達部材4の下端部の右端部及び左端部にそれぞれ連結するとともに、第2ダンパ3を左右方向に延びる梁Bに連結することによって、構造物Cの振動による左右方向の変位を抑制しているが、構造物の振動による前後方向の変位を抑制してもよい。この場合には、第1ダンパは、伝達部材の下端部の前端部(後端部)に連結されるとともに、第2ダンパは、前後方向に延びる梁に連結され、第2ダンパの第2シリンダは、前後方向に延びるように設けられる。また、実施形態では、第1及び第2シリンダ21、31、62ならびに第1及び第2ピストン22、32、63の断面形状は、円形状であるが、他の適当な形状、例えば角形状でもよい。このように第2実施形態の第2シリンダ62及び第2ピストン63の断面形状を角形状に設定した場合には、前述した凹部及びレール62f、62fを省略することができる。さらに、実施形態では、本発明における作動流体は、作動油HFであるが、粘性を有する他の適当な流体でもよい。
Furthermore, in the embodiment, the
また、実施形態では、1つの柱Pに対して、1つの振動抑制装置1L(1R)を設けているが、2つの振動抑制装置を設けてもよい。この場合、2つの振動抑制装置の一方の伝達部材及び第1ダンパは、柱の水平方向の一方の側に設けられ、2つの振動抑制装置の他方の伝達部材及び第1ダンパは、柱の水平方向の他方の側に設けられる。さらに、実施形態では、左右一対の振動抑制装置1L、1Rを設けているが、両者のいずれか一方を省略してもよい。また、実施形態は、本発明による振動抑制装置を高層の構造物Cに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、他の適当な構造物、例えば鉄塔などにも適用可能である。また、以上の実施形態に関するバリエーションを適宜、組み合わせて適用してもよいことは、もちろんである。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。
In the embodiment, one
C 構造物
P 柱
PL 左柱
PR 右柱
B 梁(第2及び第3部位の一方、第2シリンダ連結対象、構造物の下部)
F 基礎梁(支持体、第1部位、第2及び第3部位の他方、第2ピストン連結対象)
1L 振動抑制装置
1R 振動抑制装置
4 伝達部材
5 支持部材(弾性要素)
21 第1シリンダ
21d 第1油室(第1流体室)
21e 第2油室(第2流体室)
22 第1ピストン
HF 作動油(作動流体)
31 第2シリンダ
31d 第3油室(第3流体室)
31e 第4油室(第4流体室)
32 第2ピストン
6L 左ケーブル(一対のケーブル、弾性要素)
6R 右ケーブル(一対のケーブル、弾性要素)
7L 第1滑車
7R 第1滑車
8L 第2滑車
8R 第2滑車
10 第1連通路
11 第2連通路
41 歯車ポンプ(動力変換機構)
47 第1回転マス(回転マス)
62 第2シリンダ
62d 第3油室(第3流体室)
62e 第4油室(第4流体室)
63 第2ピストン
64 ナット
65 ねじ軸
66 回転マス
73L 左ケーブル(一対のケーブル、弾性要素)
73R 右ケーブル(一対のケーブル、弾性要素)
74L 第1滑車
74R 第1滑車
75L 第2滑車
75R 第2滑車
C structure P pillar PL left pillar PR right pillar B beam (one of the second and third parts, second cylinder connection target, lower part of the structure)
F foundation beam (support body, first part, second and third part, second piston connection target)
1L
21
21e Second oil chamber (second fluid chamber)
22 1st piston HF hydraulic oil (working fluid)
31
31e Fourth oil chamber (fourth fluid chamber)
32
6R Right cable (pair of cables, elastic element)
47 First rotating mass (rotating mass)
62
62e Fourth oil chamber (fourth fluid chamber)
63
73R Right cable (a pair of cables, elastic elements)
74L
Claims (6)
前記柱よりも高い剛性を有し、上下方向に延び、水平方向に長さを有するとともに、当該水平方向の一端部において上下方向の全体が前記柱の少なくとも上部に一体に設けられた伝達部材と、
上下方向に延び、前記伝達部材の下端部における水平方向の他端部側の所定部位と、前記支持体及び前記構造物の下部から成る系内の所定の第1部位との一方に連結されるとともに、作動流体が充填された第1シリンダと、
当該第1シリンダ内に摺動自在に設けられ、前記第1シリンダ内を第1流体室と第2流体室に区画するとともに、前記伝達部材の前記所定部位と前記第1部位との他方に連結された第1ピストンと、
水平方向に延び、前記支持体及び前記構造物の下部から成る前記系内の所定の第2部位と、当該第2部位よりも上側の前記構造物の所定の第3部位との一方である第2シリンダ連結対象に連結されるとともに、作動流体が充填された第2シリンダと、
当該第2シリンダ内に摺動自在に設けられ、前記第2シリンダ内を第3流体室と第4流体室に区画するとともに、前記第2及び第3部位の他方である第2ピストン連結対象に連結された第2ピストンと、を備え、
前記構造物が1次モードの振動モードで振動することにより前記構造物が前記支持体に対して水平方向の一方の側に変位したときに、前記伝達部材及び前記第1部位から前記第1シリンダ及び前記第1ピストンに、当該第1ピストンを前記第1流体室側に移動させる方向の力が作用するとともに、前記第2及び第3部位から前記第2シリンダ及び前記第2ピストンに、当該第2ピストンを前記第3流体室側に移動させる方向の力が作用するように構成されており、
前記第1及び第3流体室を互いに連通する第1連通路と、
前記第2及び第4流体室を互いに連通する第2連通路と、
をさらに備えることを特徴とする構造物の振動抑制装置。 A vibration suppressing device for a structure having a column extending in the vertical direction and erected on a support,
It has a higher rigidity than said post, extending vertically, Rutotomoni which have a length in the horizontal direction, have you at one end of the horizontal direction the overall vertical provided integrally on at least an upper portion of the pillar A transmission member,
It extends in the vertical direction and is connected to one of a predetermined portion on the other end side in the horizontal direction at the lower end portion of the transmission member and a predetermined first portion in the system composed of the support and the lower portion of the structure. And a first cylinder filled with a working fluid;
The first cylinder is slidably provided in the first cylinder, and the first cylinder is divided into a first fluid chamber and a second fluid chamber, and is connected to the other of the predetermined portion and the first portion of the transmission member. A first piston,
A first portion of the system extending in the horizontal direction and comprising the support and the lower part of the structure, and a predetermined third portion of the structure above the second portion; A second cylinder connected to a two-cylinder connection target and filled with a working fluid;
The second cylinder is slidably provided in the second cylinder, divides the second cylinder into a third fluid chamber and a fourth fluid chamber, and is connected to a second piston connection target that is the other of the second and third portions. A connected second piston,
When the structure vibrates in a primary mode vibration mode and the structure is displaced to one side in the horizontal direction with respect to the support, the transmission member and the first part move away from the first cylinder. And a force in the direction of moving the first piston toward the first fluid chamber acts on the first piston, and the second cylinder and the second piston from the second and third portions to the second cylinder and the second piston. A force in a direction to move the two pistons toward the third fluid chamber is applied,
A first communication passage communicating the first and third fluid chambers with each other;
A second communication passage communicating the second and fourth fluid chambers with each other;
A vibration suppressing device for a structure, further comprising:
前記弾性要素は、前記第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に延びる一対のケーブルで構成されており、
前記第2シリンダに設けられるとともに、前記第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に配置された一対の第1滑車と、
前記第2ピストン連結対象に連結されるとともに、前記第2ピストンを間にして水平方向に互いに反対側に配置された一対の第2滑車と、をさらに備え、
前記一対のケーブルの各々の中間の部分は、前記第1及び第2滑車に巻き回されていることを特徴とする、請求項3に記載の構造物の振動抑制装置。 The second piston is connected to the second piston connection object via the elastic element,
The elastic element is composed of a pair of cables extending in opposite directions in the horizontal direction with the second piston in between,
A pair of first pulleys provided on the second cylinder and disposed on opposite sides in the horizontal direction with the second piston in between;
A pair of second pulleys connected to the second piston connection object and disposed on opposite sides in the horizontal direction with the second piston interposed therebetween,
4. The vibration suppression device for a structure according to claim 3, wherein an intermediate portion of each of the pair of cables is wound around the first and second pulleys.
前記第1及び第2連通路の少なくとも一方に設けられ、当該少なくとも一方の連通路内における作動流体の流動を回転運動に変換し、前記回転マスに伝達する動力変換機構と、をさらに備えることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の振動抑制装置。 A rotatable mass,
A power conversion mechanism that is provided in at least one of the first and second communication paths, converts the flow of the working fluid in the at least one communication path into a rotational motion, and transmits the rotational motion to the rotary mass. The vibration suppression device for a structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is a vibration suppression device.
当該ナットにボールを介して螺合するとともに、前記ナットに対して回転自在のねじ軸と、
当該ねじ軸に設けられた回転マスと、をさらに備えることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の構造物の振動抑制装置。 A nut integrally attached to the second piston;
A screw shaft that is threadably engaged with the nut via a ball, and that is rotatable with respect to the nut;
The vibration suppression device for a structure according to any one of claims 1 to 4, further comprising a rotary mass provided on the screw shaft.
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