JP7058473B2 - 制振システム、及び制振制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制振システム、及び制振制御方法に関する。

建物の制振技術はパッシブ方式とアクティブ方式に大別される。アクティブ方式は、建物の揺れをセンサで計測し、その計測データに基づき制振ダンパー等を制御することで、建物の振動のエネルギーを効率的に吸収し建物の揺れを抑制する方式である。従来、制振ダンパーを用いたアクティブ方式の制振技術が知られている。制振ダンパーを用いる場合には、制御により制振ダンパーのエネルギー吸収能力を上げることで建物の揺れを小さくする制御方法が利用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７－２５９３７６号公報

しかしながら、特許文献１によれば、地震動により建物が振動した後に、建物の振動のエネルギーを制振ダンパーに吸収させて、振動した建物の振動を減衰させるものである。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、地震動による建物を振動させるエネルギーの当該建物への伝搬を低減させる制振システム、及び制振制御方法を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様の制振システムは、複数の層を成す建物の制振システムであって、地震動によるエネルギーの伝搬を低減させる層（配置層という。）に配置され、当該配置層の柱に作用させる力を調整する応力調整部と、前記応力調整部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記地震動によるエネルギーによって前記配置層の柱に水平方向に作用する第１応力が生じて前記建物が変形する際に、前記配置層よりも高層側の層である前記応力調整部が配置されていない層（非配置層という。）の前記地震動による変形が前記配置層の変形よりも小さくなるように、前記配置層の変形により生じる前記配置層の柱の復元力を打ち消すための第２応力を調整し、前記第２応力の調整にあたり、前記配置層の柱の層せん断力として作用する合力が所定の範囲内の値に収まって、前記復元力と前記第２応力との前記合力が発生しないように、前記配置層の柱に前記第１応力の方向と同じ方向に作用させる前記第２応力の大きさを決定し、前記応力調整部によって前記第２応力を発生させる制振システムである。

（２）上記の制振システムにおいて、前記制御部は、前記建物の地盤の振動の検出値、又は、前記建物の振動の検出値に基づいて前記応力調整部を制御して、前記応力調整部を配置した層に作用させる前記第２応力を調整する。

（３）上記の制振システムにおいて、前記制御部は、前記建物の地盤の振動の検出値、又は、前記配置層より低層側の前記非配置層の振動の検出値を含む振動の検出値に基づいて、前記配置層の柱に作用させる前記第２応力を調整する。

（４）上記の制振システムにおいて、前記制御部は、前記応力調整部を配置した層より高層側の振動の検出値を含む振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用させる前記第２応力を調整する。

（５）上記の制振システムにおいて、前記制御部は、前記振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用させる前記第２応力を動的に調整する。

（６）上記の制振システムにおいて、前記制御部は、前記振動の検出値に基づいたフィードバック制御により、前記第２応力を調整する。

（７）上記の制振システムにおいて、前記応力調整部が配置された層の構造は、前記応力調整部が配置されていない層の構造と所定の範囲内で同一である。

（８）本発明の一態様の制振制御方法は、複数の層を成す建物の制振システムの制振制御方法であって、地震動によるエネルギーの伝搬を低減させる層（配置層という。）に配置された応力調整部により、当該配置層の柱に作用させる力を調整し、前記地震動によるエネルギーによって前記配置層の柱に水平方向に作用する第１応力が生じて前記建物が変形する際に、前記配置層よりも高層側の層である前記応力調整部が配置されていない層の前記地震動による変形が前記配置層の変形よりも小さくなるように、前記制振システムのコンピュータが、前記配置層の変形により生じる前記配置層の柱の復元力を打ち消すための第２応力を調整し、前記コンピュータが、前記第２応力を調整にあたり、前記配置層の柱の層せん断力として作用する合力が所定の範囲内の値に収まって、前記復元力と前記第２応力との前記合力が発生しないように、前記配置層の柱に前記第１応力の方向と同じ方向に作用させる前記第２応力の大きさを決定し、前記コンピュータが、前記応力調整部によって前記第２応力を発生させるように前記応力調整部を制御する過程を含む制振制御方法である。

本発明によれば、地震動による建物を振動させるエネルギーの当該建物への伝搬を低減させる制振システム、及び制振制御方法を提供することができる。

第１の実施形態の制振システムの全体構成を示す図である。 実施形態の制振装置が設置される建物の一部を示す図である。 実施形態の制振装置を示す断面図である。 実施形態の回転型ダンパーを示す断面図である。 実施形態の回転型ダンパー２３をパッシブ方式の制振制御に適用した事例について説明するための図である。 回転型ダンパー２３をアクティブ方式の制振制御に適用した事例（比較例）について説明するための図である。 図６に示した事例（比較例）における層せん断力について説明するための図である。 図６に示した事例（比較例）における層せん断力の分布について説明するための図である。 実施形態における層せん断力について説明するための図である。 実施形態における層せん断力の分布について説明するための図である。 実施形態に係るアクティブ方式の制振制御の詳細を説明するための図である。 第２の実施形態の制振システムの全体構成を示す図である。

以下、実施形態の制振装置および制振システムについて説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

（第１の実施形態）
まず、本実施形態の制振システム１の全体構成について説明する。

図１は、本実施形態の制振システム１の全体構成を示す図である。図１に示すように、制振システム１は、例えば、高層または超高層の建物（建造物）ＢＬに設けられ、地震動の発生時など（以下、単に「振動発生時」と称する）に建物ＢＬの揺れを抑制する。制振システム１は、例えば建物ＢＬの長周期地震動対策として設けられるアクティブ制振システムである。本実施形態の制振システム１は、複数の制振装置１１（応力調整部）と、複数のセンサ１２と、制御部１３とを備えている。なお、制振装置１１およびセンサ１２は、それぞれ１つだけでもよい。なお、制振システム１は、高層の建物ＢＬに限らず、低層（例えば３階から５階建）の建物ＢＬに適用されてもよい。建物ＢＬにおいて、制振装置１１が配置された層の構造は、制振装置１１が配置されていない層の構造と所定の範囲内で同一である。図１に示す建物ＢＬは、ラーメン構造を有し、地盤上に構築されている。上記の所定の範囲内で同一とは、制振装置１１が配置された層の構造と、制振装置１１が配置されていない層の構造とが同じ構造様式を有することをいう。

制振装置１１は、例えば建物ＢＬの下層部（低層階）に配置される。制振装置１１は、後述する回転型ダンパー２３を含み、振動発生時に減衰力を作用させる。複数の制振装置１１は、例えば建物ＢＬの複数の層（階）に分かれて配置される。なお、制振装置１１の設置個所は、建物ＢＬの下層部に限らず、任意の層（階）でよい。

センサ（振動センサ）１２は、建物ＢＬの任意の層に配置され、建物ＢＬの振動に関する情報を検出する。センサ１２は、例えば建物ＢＬの振動を加速度として検出する加速度センサであるが、これに限定されない。例えば、センサ１２は、設置された地点の振動を検出し、直交する３軸方向の成分に分けて出力する。

センサ（振動センサ）１２は、例えば、制振装置１１を配置した層より低層側（建物の基礎部、地階を含む。）の層に設置される。制振装置１１を配置した層より低層側の層にセンサ１２を配置することにより、低層側の揺れの状況を反映した制御がしやすくなる。なお、各層においてセンサ１２を配置する位置には制限はなく、適宜選択してよい。以下の説明では、例えば、センサ１２を当該層の床、つまり階に配置する場合を例示して説明する。

なお、制振装置１１を配置した層より低層側に設置するセンサ１２に代えて、建物ＢＬの敷地（以下、建物ＢＬの地盤という。）に設置してもよく、制振装置１１を配置した層より低層側の階と建物ＢＬの地盤の双方に設置してもよい。例えば、複数のセンサ１２は、建物ＢＬの複数の階に分かれて配置される。複数のセンサ１２は、建物ＢＬの上層部（高層階）と、中層部（中層階）と、下層部（制振装置１１を配置した層より低層階）又は建物ＢＬの地盤とにそれぞれ設置されてもよい。複数のセンサ１２を配置する層の位置は、建物ＢＬの構造により、建物ＢＬの振動の特徴を検出しやすい位置に配置するとよい。

制御部１３は、有線または無線を介して複数の制振装置１１および複数のセンサ１２と通信可能に接続される。制御部１３は、センサ１２からセンサ１２の検出結果を取得する。そして、制御部１３は、センサ１２の検出結果に基づき、制振装置１１に発生させる減衰力の大きさおよびタイミングを計算する。そして、制御部１３は、計算により求められた減衰力の大きさおよびタイミングを示す情報に基づき、制振装置１１を制御する。例えば、制御部１３は、特定の層の柱に作用する力を調整する。その方法は、建物ＢＬの地盤の振動の検出値、又は、建物ＢＬの振動の検出値に基づいて、上記の特定の層の柱に作用する力を調整するものであってもよい。例えば、建物ＢＬの振動の検出値は、後述する制振装置１１を配置した層より低層側（低層側の層）の振動の検出値を含む振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用する力を調整するものであってもよい。

制御部１３は、例えば、制振システム１のプロセッサがプログラムを実行することで実現されるソフトウェア機能部である。ただし、制御部１３は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェア機能部とハードウェアとが協働することで実現されてもよい。

次に、本実施形態の制振装置１１について説明する。
図２は、制振装置１１が設置される建物ＢＬの一部を示す図である。図２に示すように、建物ＢＬは、例えば、建物ＢＬの１フロアを形成する構造材の一部として、第１梁Ｂ１、第２梁Ｂ２、第１柱Ｐ１、第２柱Ｐ２、およびＹ形ブレースＢｒを有する。

第１梁Ｂ１は、略水平方向に延びており、制振装置１１が設置されるフロアの床部Ｆの一部を形成している。第２梁Ｂ２は、第１梁Ｂ１と略平行に配置され、略水平方向に延びており、制振装置１１が設置されるフロアの天井部Ｃの一部を形成している。第１柱Ｐ１および第２柱Ｐ２は、それぞれ略鉛直方向に延びており、第１梁Ｂ１と第２梁Ｂ２とに亘っている。制振装置１１は、例えば、第１梁Ｂ１、第２梁Ｂ２、第１柱Ｐ１、および第２柱Ｐ２により囲まれる空間Ｓに配置される。

Ｙ形ブレースＢｒは、第１ブレースＢｒ１、第２ブレースＢｒ２、および連結部Ｂｒ３を有する。第１ブレースＢｒ１の第１端部Ｂｒ１ａは、第２梁Ｂ２と第１柱Ｐ１との結合部に接続されている。第１ブレースＢｒ１の第２端部Ｂｒ１ｂは、第１端部Ｂｒ１ａに対して斜め下方に位置し、空間Ｓの水平方向の略中央部に位置する。同様に、第２ブレースＢｒ２の第１端部Ｂｒ２ａは、第２梁Ｂ２と第２柱Ｐ２との結合部に接続されている。第２ブレースＢｒ２の第２端部Ｂｒ２ｂは、第１端部Ｂｒ２ａに対して斜め下方に位置し、空間Ｓの水平方向の略中央部に位置する。連結部（頂部）Ｂｒ３は、第１ブレースＢｒ１の第２端部Ｂｒ１ｂと第２ブレースＢｒ２の第２端部Ｂｒ２ｂとを連結している。

図２に示すように、本実施形態では、制振装置１１は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３と、第２柱Ｐ２との間に設置されている。制振装置１１は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３と、第２柱Ｐ２とに対してそれぞれ固定される。本願でいう「ＸＸに対して固定」とは、「ＸＸ」に対して直接に固定される場合に限らず、別の部材を介在させて間接的に固定される場合も含む。言い換えると、「ＸＸに対して固定」とは、「ＸＸに対して相対的に固定」を意味する。Ｙ形ブレースＢｒは、「第１部材」の一例である。第２柱Ｐ２は、「第２部材」の一例である。Ｙ形ブレースＢｒおよび第２柱Ｐ２は、振動発生時に相対変位（相対変形）する部材の組の一例である。なお、制振装置１１が設けられる建物ＢＬの構造は、上記例に限定されない。

次に、本実施形態の制振装置１１の構成について説明する。
図３は、本実施形態の制振装置１１を示す断面図である。図３に示すように、制振装置１１は、ケース２１、固定部材２２、回転型ダンパー２３、固定機構２４、伝達部２５、およびアクチュエータ２６を備えている。

ケース２１は、第１梁Ｂ１によって形成される床部Ｆの上に設置される。ケース２１は、箱状に形成され、回転型ダンパー２３の一部、固定機構２４の第２固定部５２、伝達部２５、およびアクチュエータ２６を収容している。ケース２１は、回転型ダンパー２３が通される開口部２１ａを有する。なお、ケース２１は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。

固定部材（取付部材、連結部材）２２は、ケース２１と第２柱Ｐ２との間に設けられている。固定部材２２は、第２柱Ｐ２（例えば、第２柱Ｐ２の脚部）に対して固定され、振動発生時に第２柱Ｐ２（例えば、第２柱Ｐ２の脚部）と一体に変位する。固定部材２２には、ケース２１、固定機構２４の第２固定部５２、およびアクチュエータ２６が固定される。言い換えると、固定部材２２は、ケース２１、固定機構２４の第２固定部５２、およびアクチュエータ２６を第２柱Ｐ２（例えば、第２柱Ｐ２の脚部）に対して固定している。なお、固定部材２２は、ケース２１、固定機構２４の第２固定部５２、およびアクチュエータ２６を、第２柱Ｐ２に代えて、または第２柱Ｐ２に加えて、床部Ｆに固定してもよい。また、固定部材２２は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。この場合、固定機構２４の第２固定部５２およびアクチュエータ２６は、直接、またはケース２１や別の部材を介して第２柱Ｐ２および床部Ｆの少なくとも一方に固定されてもよい。また、本実施形態の制振装置１１は、図３に示される配置例に代えて、図３において左右が逆に配置されてもよい。すなわち、回転型ダンパー２３の外筒３１が固定機構２４の第２固定部５２によって例えばＹ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３に固定され、一方で、回転型ダンパー２３の軸部材３６が固定機構２４の第１固定部５１によって固定部材２２に固定されてもよい。また、この場合、固定機構２４の第１固定部５１は、固定部材２２に固定されることに代えて、直接、または別の部材を介して第２柱Ｐ２および床部Ｆの少なくとも一方に回転型ダンパー２３の軸部材３６を固定してもよい。

回転型ダンパー２３は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３と、固定部材２２との間に配置されている。ここで、回転型ダンパー２３の「軸方向ＡＤ」および「径方向Ｒ」を定義する。軸方向ＡＤは、回転型ダンパー２３の後述する軸部材３６の軸方向（長手方向）である。径方向Ｒは、軸方向ＡＤとは略直交する方向であり、例えば軸部材３６から放射状に離れる方向である。また、以下の説明における「回転」とは、軸方向ＡＤに延びた中心線周りの回転を意味する。

本実施形態では、回転型ダンパー２３は、軸方向ＡＤを略水平にして配置されている。回転型ダンパー２３は、ケース２１に設けられた開口部２１ａを通じて、ケース２１の内部からケース２１の外部に突出している。詳しく述べると、回転型ダンパー２３の外筒３１は、軸方向ＡＤの両端部として、第１端部３１ａと、第２端部３１ｂとを有する。第１端部３１ａは、ケース２１の外部において、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３とケース２１の外面との間に位置する。一方で、第２端部３１ｂは、第１端部３１ａとは反対側に位置し、ケース２１の内部に収容されている。

図４は、回転型ダンパー２３を示す断面図である。図４に示すように、回転型ダンパー２３は、外筒３１、回転体（内筒）３２、第１軸受３３、第２軸受３４、粘性体３５、軸部材３６、変換部３７、および接続部３８を有する。

外筒３１は、円筒状に形成されている。外筒３１は、回転型ダンパー２３の外形の大部分を形成している。本実施形態では、外筒３１は、軸方向ＡＤにおいて比較的大きな長さを有する。

回転体３２は、外筒３１の内側に収容されている。本実施形態の回転体３２は、筒状に形成されており、軸部材３６が軸方向ＡＤに進退可能な空間を内部に有する。回転体３２の軸方向ＡＤの一端部は、第１軸受３３によって回転可能に支持されている。回転体３２の軸方向ＡＤの他端部は、例えば接続部３８を介して第２軸受３４によって回転可能に支持されている。このため、回転体３２は、外筒３１の内側で外筒３１に対して回転可能である。

粘性体３５は、外筒３１の内周面と回転体３２の外周面との間に収容されている。粘性体３５は、例えば、オイルのような液体であるが、これに限定されない。粘性体３５は、外筒３１に対して回転体３２が回転する場合に、流動抵抗に基づく減衰力を外筒３１と回転体３２との間に作用させる。粘性体３５は、例えば、外筒３１に対する回転体３２の回転速度に応じた減衰力を外筒３１と回転体３２との間に作用させる。すなわち、外筒３１と回転体３２との間に作用する減衰力は、外筒３１に対する回転体３２の回転速度が大きい場合に大きくなる。一方で、外筒３１と回転体３２との間に作用する減衰力は、外筒３１に対する回転体３２の回転速度が小さい場合に小さくなる。

軸部材３６は、外筒３１の第１端部３１ａにおいて、外筒３１の内部から外筒３１の外部に突出している。軸部材３６は、軸方向ＡＤに沿って外筒３１の内部から外筒３１の外部に突出している。軸部材３６は、外筒３１および回転体３２に対して軸方向ＡＤに進退可能（移動可能）である。軸部材３６の外周面には、断面略半円状のボール転動溝（ねじ溝）３６ａが螺旋状に形成されている。本実施形態の軸部材３６は、ボールねじ機構Ｍのねじ軸として機能する。軸部材３６は、回転体３２を回転させる外力が入力される軸部材の一例である。

変換部３７は、軸部材３６の軸方向ＡＤの直線移動を、回転体３２の回転移動に変換する変換機構である。言い換えると、本実施形態では、軸部材３６と変換部３７とによりボールねじ機構Ｍが実現されている。変換部３７は、例えば、ボールナット４１と、複数の軸受４２とを有する。ボールナット４１および複数の軸受４２は、外筒３１に収容されている。

ボールナット４１は、軸部材３６が挿通される挿通穴４１ｈを有する。挿通穴４１ｈを規定するボールナット４１の内周面には、断面略半円状のボール転動溝（ねじ溝）４１ａが螺旋状に形成されている。ボールナット４１のボール転動溝４１ａは、軸部材３６のボール転動溝３６ａと向かい合う。ボールナット４１のボール転動溝４１ａと、軸部材３６のボール転動溝３６ａとの間には、複数のボール４３が転動可能に配置される。また、ボールナット４１は、ボール転動溝３６ａ，４１ａを転動したボール４３を変換部３７の内部で循環させる無限循環路４１ｂを有する。

複数の軸受４２は、外筒３１に対してボールナット４１を回転可能に支持する。また、複数の軸受４２は、外筒３１に対してボールナット４１の軸方向ＡＤおよび径方向Ｒの位置を保持する。これにより、軸部材３６が軸方向ＡＤに移動した場合、複数のボール４３がボール転動溝３６ａ，４１ａに沿って転動することでボールナット４１が回転し、軸部材３６の直線移動がボールナット４１の回転移動に変換される。

接続部３８は、外筒３１の内側において回転体３２とボールナット４１との間に設けられ、回転体３２とボールナット４１とを接続している。これにより、ボールナット４１が回転する場合、ボールナット４１と一体に回転体３２が回転する。このため、軸部材３６を軸方向ＡＤに移動させる外力が軸部材３６に入力された場合、軸部材３６が軸方向ＡＤに移動し、外筒３１に対して回転体３２が回転する。例えば、回転体３２は、軸部材３６の進退に応じて、第１方向と、第１方向とは反対の第２方向で回転する。

ただし、回転型ダンパー２３の構成は、上記例に限定されない。回転型ダンパー２３は、外筒３１に対する回転体３２の回転に減衰特性を有するものであればよい。例えば、回転型ダンパー２３は、オイルダンパー、粘性ダンパー、粘弾性ダンパーなどのいずれでもよい。

次に、図３に戻り、固定機構２４、伝達部２５、およびアクチュエータ２６について説明する。固定機構２４は、回転型ダンパー２３を建物ＢＬに対して固定する。固定機構２４は、第１固定部５１と、第２固定部５２とを含む。

第１固定部５１は、外筒３１から突出した軸部材３６の端部に取り付けられる。第１固定部５１は、軸部材３６の前記端部を、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３に対して固定する。言い換えると、第１固定部５１は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３に対して軸部材３６の軸方向ＡＤの位置（相対位置）を固定する。これにより、振動発生時にＹ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３が軸方向ＡＤに変位する場合、回転型ダンパー２３の軸部材３６は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３と一体に軸方向ＡＤに変位する。例えば、回転型ダンパー２３の軸部材３６は、第１固定部５１によって、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３に対して回転しないように固定されている。

第２固定部５２は、回転型ダンパー２３の外筒３１の第２端部３１ｂと固定部材２２との間に設けられている。第２固定部５２は、回転型ダンパー２３の外筒３１を、固定部材２２に固定する。言い換えると、第２固定部５２は、回転型ダンパー２３の外筒３１を、固定部材２２を介して例えば建物ＢＬの第２柱Ｐ２の脚部に固定する。すなわち、第２固定部５２は、第２柱Ｐ２の脚部に対して外筒３１の軸方向ＡＤの位置（相対位置）を固定する。これにより、振動発生時に第２柱Ｐ２が軸方向ＡＤに変位する場合、回転型ダンパー２３の外筒３１は、第２柱Ｐ２の脚部と一体に軸方向ＡＤに変位する。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、第２固定部５２は、直接、または固定部材２２やケース２１などを介して床部Ｆに固定されてもよい。この場合、回転型ダンパー２３の外筒３１は、第２柱Ｐ２と一体に変位することに代えて、床部Ｆと一体に変位してもよい。また、別の例として、回転型ダンパー２３の外筒３１は、第２柱Ｐ２や床部Ｆとは異なる部材と一体に変位してもよい。

本実施形態の第２固定部５２は、第２柱Ｐ２に対して回転型ダンパー２３の外筒３１を回転可能に支持する。詳しく述べると、第２固定部５２は、支持軸５６と、回転支持機構５７とを有する。

支持軸５６は、回転型ダンパー２３の外筒３１の第２端部３１ｂに固定され、外筒３１と一体に回転可能である。支持軸５６は、軸方向ＡＤに沿って、外筒３１の第２端部３１ｂから固定部材２２に向けて延びている。支持軸５６のなかで固定部材２２の近くに位置する端部は、支持軸５６の直径が大きくなった拡径部５６ａを有する。

回転支持機構５７は、固定部材２２に固定されている。回転支持機構５７は、軸受５７ａと、ホルダ５７ｂとを有する。軸受５７ａは、支持軸５６の拡径部５６ａを回転可能に支持する。すなわち、軸受５７ａは、固定部材２２に対して（すなわち第２柱Ｐ２に対して）支持軸５６および外筒３１を回転可能に支持する。ホルダ５７ｂは、箱状に形成され、拡径部５６ａおよび軸受５７ａを収容する。ホルダ５７ｂは、軸方向ＡＤから拡径部５６ａに面する部分を有し、固定部材２２に対する（すなわち第２柱Ｐ２に対する）拡径部５６ａの軸方向ＡＤの位置を保持する。

以上のような構成により、第２固定部５２は、第２柱Ｐ２（例えば、第２柱Ｐ２の脚部）に対して外筒３１の軸方向ＡＤの位置を固定するとともに、第２柱Ｐ２に対して外筒３１を回転可能に支持する。言い換えると、外筒３１は、第２固定部５２によって、建物ＢＬ、ケース２１、およびアクチュエータ２６に対して回転可能に支持されている。

また、上述したように、本実施形態の制振装置１１は、図３に示される配置例に代えて、図３において左右が逆に配置されてもよい。この場合、回転型ダンパー２３の外筒３１は、第２固定部５２によってＹ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３に対して固定されてもよい。これにより、振動発生時にＹ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３が軸方向ＡＤに変位する場合、回転型ダンパー２３の外筒３１は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３と一体に軸方向ＡＤに変位する。例えば、第２固定部５２は、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３に対して外筒３１を回転可能に支持する。アクチュエータ２６やケース２１は、Ｙ形ブレースＢｒに固定され、Ｙ形ブレースＢｒによって支持されてもよい。一方で、回転型ダンパー２３の軸部材３６は、第１固定部５１によって、直接、または固定部材２２や別の部材を介して第２柱Ｐ２に固定されてもよい。すなわち、第１固定部５１は、第２柱Ｐ２の脚部に対して軸部材３６の軸方向ＡＤの位置（相対位置）を固定してもよい。これにより、振動発生時に第２柱Ｐ２が軸方向ＡＤに変位する場合、回転型ダンパー２３の軸部材３６は、第２柱Ｐ２の脚部と一体に軸方向ＡＤに変位する。ただし、本実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、第１固定部５１は、直接、または固定部材２２や別部材などを介して床部Ｆに固定されてもよい。この場合、回転型ダンパー２３の軸部材３６は、第２柱Ｐ２と一体に変位することに代えて、床部Ｆと一体に変位してもよい。また、別の例として、回転型ダンパー２３の軸部材３６は、第２柱Ｐ２や床部Ｆとは異なる部材と一体に変位してもよい。

次に、伝達部２５について説明する。
伝達部２５は、アクチュエータ２６と回転型ダンパー２３の外筒３１との間に設けられ、アクチュエータ２６からの動力を回転型ダンパー２３の外筒３１に伝える。伝達部２５は、例えば、外筒３１の外周面に設けられたギアである。伝達部２５は、例えば、外筒３１の外周面に沿う環状に形成され、外筒３１の外周面の全周に亘って設けられている。なお、伝達部２５は、アクチュエータ２６からの動力を回転型ダンパー２３の外筒３１に伝えることができる部材であれば、構成や取付位置などは限定されない。伝達部２５は、外筒３１とは別体に形成されて外筒３１に取り付けられていてもよく、外筒３１と一体に成形されていてもよい。また、伝達部２５は、ギアに限定されず、高摩擦部材（例えばゴム部材）などでもよい。

アクチュエータ２６は、回転型ダンパー２３の外部に設けられている。アクチュエータ２６は、例えば電動アクチュエータであり、モータ（駆動源）６１、減速機６２、およびギア６３を有する。減速機６２は、モータ６１に接続されており、モータ６１から動力が伝達される。ギア６３は、減速機６２に接続されており、減速機６２から動力が伝達される。ギア６３は、回転型ダンパー２３の外筒３１に設けられた伝達部２５に係合している。モータ６１は、減速機６２を介してギア６３を回転させることで、伝達部２５に動力（回転トルク）を作用させる。なお、減速機６２は、必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。この場合、モータ６１が直接にギア６３に接続されてもよい。

アクチュエータ２６は、伝達部２５に動力を作用させることで、伝達部２５を介して回転型ダンパー２３の外筒３１に動力（回転トルク）を直接に作用させる。これにより、アクチュエータ２６は、建物ＢＬに対して回転型ダンパー２３の外筒３１を回転させる。なお、「回転型ダンパーの外筒に動力を直接に作用させる」とは、回転型ダンパー２３の軸部材３６を介さずに、回転型ダンパー２３の外筒３１に動力を作用させる（軸部材３６を介さずに外筒３１を回転させる）ことを意味する。言い換えると、「回転型ダンパーの外筒に動力を直接に作用させる」とは、外筒３１に対する軸部材３６の位置や移動速度（回転体３２の回転速度）とは関係なく、外筒３１を外部から強制的に回転させることを意味する。

アクチュエータ２６は、建物ＢＬに対して外筒３１を回転させることで、回転型ダンパー２３の回転体３２に対して外筒３１を回転させる。これにより、アクチュエータ２６は、外筒３１と回転体３２との間の相対回転速度を変化させ、外筒３１と回転体３２との間に作用する減衰力の大きさや発生タイミングを変化させることで、制振装置１１の減衰特性を変化させる。

例えば、アクチュエータ２６は、軸部材３６に入力された外力（例えば、Ｙ形ブレースＢｒと第２柱Ｐ２の脚部（または床部Ｆ）との間の相対変位により軸部材３６に作用する力）によって軸部材３６が移動し、外筒３１に対して回転体３２が第１方向に回転する場合に、回転体３２に対して外筒３１を前記第１方向とは反対の第２方向に回転させる動力を出力することができる。アクチュエータ２６は、第１方向に回転する回転体３２に対してその反対方向に外筒３１を回転させることで、制振装置１１の減衰力を高めることができる。

また、アクチュエータ２６は、軸部材３６に入力された外力によって軸部材３６が移動し、外筒３１に対して回転体３２が第１方向に回転する場合に、回転体３２に対して外筒３１を前記第１方向と同じ方向に回転させる動力を出力することができる。アクチュエータ２６は、第１方向に回転する回転体３２に対して同じ方向に外筒３１を回転させることで、制振装置１１の減衰力を小さくするまたはゼロにすることができる。

以上説明したような制振装置１１によれば、アクチュエータ２６によって回転型ダンパー２３の外筒３１を回転させることで、制振装置１１の減衰特性を動的に変化させ、建物ＢＬの振動をより効果的に減衰させることができる。例えば、制振装置１１は、建物ＢＬの振動に応じてアクチュエータ２６の出力（モータ６１の回転速度など）を変化させることで、回転型ダンパー２３の外筒３１の回転状態を変化させ、建物ＢＬの振動をより効果的に抑制することができる。

次に、本実施形態の制振システム１の作用について説明する。
本実施形態の制振システム１では、センサ１２は、振動発生時に、建物ＢＬの振動に関する情報を検出する。制御部１３は、センサ１２により検出された検出結果（振動データ）に基づき、制振装置１１のアクチュエータ２６を制御し、回転型ダンパー２３の外筒３１を回転させる。

詳しく述べると、例えば、制御部１３は、センサ１２の検出結果と、建物ＢＬの設計情報とに基づき、振動によって建物ＢＬに作用する負担度を導出する。「負担度」は、例えば、建物ＢＬの構造材（例えば、第１梁Ｂ１、第２梁Ｂ２、第１柱Ｐ１、および第２柱Ｐ２）の最大許容応力（限界応力）に対して実際に建物ＢＬの構造材に生じる応力の大きさ（例えば、最大層間変形時の応力の大きさ）である。「建物の設計情報」は、建物ＢＬの重量や剛性（構造材の太さや結合関係）などである。

また、制御部１３は、回転型ダンパー２３の設計情報（出力特性）と建物ＢＬの設計情報とに基づき、アクチュエータ２６によって回転型ダンパー２３の外筒３１を回転させることによって建物ＢＬに追加で加わる負担（応力）の大きさを導出する。そして、制御部１３は、振動により建物ＢＬに作用する負担度、アクチュエータ２６によって外筒３１を回転させることにより建物ＢＬに追加で加わる負担度、および制振装置１１の動作効率などを総合的に考慮して、アクチュエータ２６によって回転させる外筒３１の回転量、回転速度、および回転のタイミングなどを導出する。そして、制御部１３は、導出された外筒３１の回転量、回転速度、および回転のタイミングなどの情報に基づき、アクチュエータ２６の動作を制御して外筒３１を回転させる。

これにより、制振システム１は、振動発生時に、Ｙ形ブレースＢｒの連結部Ｂｒ３と第２柱Ｐ２の脚部（または床部Ｆ）との間の相対変位に基づき回転型ダンパー２３の軸部材３６が移動することで回転体３２が回転することに加え、アクチュエータ２６によって外筒３１を追加で回転させることで、回転型ダンパー２３の外筒３１と回転体３２との間に作用する減衰力の大きさや発生タイミングを調整することができる。さらに、これにより、制振システム１は、アクティブ方式の制振作用を奏し、パッシブ制振よりも効果的な制振を行うことが可能となる。

以下、制振システム１におけるいくつかの制御例について説明する。

＜パッシブ方式の制振制御＞
最初に、図５を参照して、回転型ダンパー２３をパッシブ方式の制振制御に適用した事例について説明する。図５は、回転型ダンパー２３をパッシブ方式の制振制御に適用した事例について説明するための図である。図５（ａ）に、回転型ダンパー２３の相対回転速度の時刻歴を示す。また、図５（ｂ）に、図５（ａ）に示された回転型ダンパー２３の相対回転速度の時刻歴に対応して発生する回転型ダンパー２３の減衰力を示す。ここで、「相対回転速度」とは、外筒３１に対する回転体３２の回転速度を意味する。

また、図５において、波形ａ，ｂは、建物ＢＬの構造材（例えばＹ形ブレースＢｒと第２柱Ｐ２の脚部）の相対変位による軸部材３６の移動に基づく回転型ダンパー２３の相対回転速度を示す。

図５（ａ）に示すように、アクチュエータ２６を駆動しなければ、アクチュエータ２６による外筒３１の回転量がゼロになる。その場合には、回転型ダンパー２３をパッシブ方式の制振制御に適用できる。図中の波形ａは、相対的に小さな振動が入力された場合の回転型ダンパー２３の相対回転速度の時刻歴を示す。一方で、図中の波形ｂは、相対的に大きな振動が入力された場合の回転型ダンパー２３の相対回転速度の時刻歴を示す。波形ａ，ｂとして示すように、回転型ダンパー２３がパッシブ方式の回転型ダンパーとして機能する場合、回転型ダンパー２３の相対回転速度は、例えば、建物ＢＬの構造材の相対変位による軸部材３６の移動に応じたサインカーブ状の波形に沿って変化する。

図５（ｂ）に示すように、回転型ダンパー２３は、建物ＢＬの構造材の相対変位速度（回転型ダンパー２３の軸部材３６に移動速度）が大きくなればなるほど、大きな減衰力を発生させる。

これに対し、アクチュエータ２６を駆動して外筒３１を回転させることで、回転型ダンパー２３の減衰力を調整することができる。このように、回転型ダンパー２３を用いれば、アクティブ方式の制振制御に適用できる。

＜アクティブ方式の制振制御＞
次に、回転型ダンパー２３をアクティブ方式の制振制御に適用した事例について説明する。
ここで、回転型ダンパー２３をアクティブ方式の制振制御に適用した実施形態の理解を進めるために、簡素化した制振制御の事例を図６から図８に示して、制振制御の原理について説明する。

（アクティブ方式の制振制御の原理）
図６は、回転型ダンパー２３をアクティブ方式の制振制御に適用した事例（比較例）について説明するための図である。図６に示す事例は、制振制御の方式を簡素化したものであり、実施形態の比較例に相当する。図６（ａ）に、比較例としての回転型ダンパー２３の相対回転速度の時刻歴を示す。また、図６（ｂ）に、図６（ａ）に示された比較例としての回転型ダンパー２３の相対回転速度の時刻歴に対応して発生する回転型ダンパー２３の減衰力を示す。

図６（ａ）に示す事例は、アクチュエータ２６は、回転型ダンパー２３の外筒３１を、軸部材３６の移動に基づく回転体３２の回転方向とは反対向きに回転させたものである。例えば、アクチュエータ２６は、アクティブに制御しなければ波形ａとなる回転型ダンパー２３の相対回転速度を、波形ＡＣＴ－ａとなるように外筒３１を回転させる。波形ＡＣＴ－ａは、建物ＢＬの構造材の相対変位による軸部材３６の移動による回転体３２の回転と、アクチュエータ２６により外筒３１を直接に回転させることによる外筒３１の回転とを合わせた回転型ダンパー２３の相対回転速度を示す。

図６（ｂ）に示すように、制振装置１１は、アクティブに制御しなければ破線ａとなる回転型ダンパー２３の減衰力を、実線ＡＣＴ－ａとなるように大きくすることができる。この比較例のように回転型ダンパー２３の減衰力をパッシブ方式で利用する場合より大きくすれば、建物ＢＬの揺れを早期に収めるように作用することになる。

図７は、図６に示した事例（比較例）における層せん断力について説明するための図である。図7に、比較例の場合の層間変位δと層せん断力Ｔａの関係を示す。特定の層について、その層の層間変位δが大きくなると、それにつれてその層の柱の復元力ｂが大きくなる。この復元力ｂは、柱による層せん断力として建物ＢＬのその層の柱に作用する。

回転型ダンパー２３を設けた層の層せん断力Ｔａは、「柱の復元力ｂによる層せん断力」と「回転型ダンパー２３による層せん断力ＡＣＴ－ａ」の和になり、図7に示すような右肩上がりの長軸を持つ楕円上の軌跡に沿って変化する。
この比較例の制振制御（アクティブ方式）では、回転型ダンパー２３の減衰力（ＡＣＴ－ａ）を、パッシブ方式時の減衰力ａに比べて大きくして、回転型ダンパー２３のエネルギー吸収能力を上げることで建物ＢＬの揺れを小さくするように回転型ダンパー２３を作用させている。
そのため、この回転型ダンパー２３の減衰力（ＡＣＴ－ａ）が大きくなることにより、その分、建物ＢＬのその層の柱に作用するせん断力は小さくなる。

図８は、図６に示した事例（比較例）における層せん断力の分布について説明するための図である。比較例の場合、制振装置１１を設けた層の柱の負担は小さくなるものの、回転型ダンパー２３を設けた層より上の層に作用するせん断力はパッシブ方式と同程度となるため、建物ＢＬ全体に相応の振動（揺れ）が生じる。

（実施形態に係るアクティブ方式の制振制御の概要）
次に、図９と図１０を参照して、実施形態の一例について説明する。図９は、実施形態における層せん断力について説明するための図である。図９に、実施形態における層間変位δと層せん断力Ｔａの関係を示す。柱の復元力ｂによる層せん断力は、前述の図７と同様であり、層間変位δが生じるとその層の柱に作用する。

この実施形態におけるアクティブ方式の制振制御では、制御部１３は、回転型ダンパー２３の減衰量ＡＣＴ－ｂを調整することで、例えば地震時の層の変形により生じる層の柱の復元力ｂに対し、当該柱の復元力を打ち消すような応力（ＡＣＴ－ｂ）がその層の柱に作用するように制御する。例えば、この場合、回転型ダンパー２３の減衰量ＡＣＴ－ｂは、層の変形により生じる柱の復元力ｂを打ち消して、その層の柱に作用する水平方向成分の力が無くなる（「０」になる）ように決定されるとよい。

このように、制御部１３が回転型ダンパー２３の減衰量ＡＣＴ－ｂを調整することにより、回転型ダンパー２３を設けた層では、その層の「柱の復元力ｂによる層せん断力」と「回転型ダンパー２３による層せん断力（ＡＣＴ－ｂ）」とが打ち消されて、その層せん断力Ｔｂが所定の範囲内の値に収まるようになる。図９に、実施形態に係る層せん断力Ｔｂを示す。実施形態に係る層せん断力Ｔｂは、例えば、層間変位δの軸に長軸が沿った楕円状の軌跡になる。

このように、実施形態の制御方法によれば、地震動による揺れが生じても、柱に作用する層せん断力Ｔｂの大きさを軽減させることができる。

図１０は、実施形態における層せん断力の分布について説明するための図である。図１０に示すように、実施形態の場合には、制振装置１１として回転型ダンパー２３を設けた層の層せん断力は、ほとんど発生しない。これにより、回転型ダンパー２３を設けた層より上の層にはせん断力がほとんど作用しない状態が形成され、建物ＢＬ全体の振動が小さなものになる。

（実施形態に係るアクティブ方式の制振制御の詳細）
次に、図１１を参照し、上記の実施形態に係るアクティブ方式の制振制御の特性の定め方について説明する。図１１は、実施形態に係るアクティブ方式の制振制御の詳細を説明するための図である。図１１において建物ＢＬの第１層にＹ型ブレースＢｒと制振装置１１とを設けた場合を例示して、それらを立面図で示す。

建物ＢＬの第１層は、建物ＢＬが揺れていない理想状態の平時にあれば図１１（ａ）に示すように長方形ＡＢＣＤの断面を成す。例えば、Ｙ型ブレースＢｒの左右方向の中心を通るように座標系を設ける。図１１（ａ）におけるＹ型ブレースＢｒからＹ型ブレースＢｒを柱に固定するＢ点までの水平距離をＬ１で示す。Ｙ型ブレースＢｒから制振装置１１までの水平距離をＬ２で示す。水平距離Ｌ１は、制振装置１１がＹ型ブレースＢｒに干渉しないように決定されている。

一方、地震動により長方形ＡＢＣＤの断面が、図１１（ｂ）に示すように平行四辺形ＡＢｃｄに歪むものとする。図１１（ｂ）のように歪んだ結果、Ｙ型ブレースＢｒから制振装置１１までの水平距離がＬ３まで短縮する。このような水平距離になるまでに、制振装置１１は、所望の応力を発生して、当該層の柱に作用させる。

前述の図１に示すように建物ＢＬには、複数のセンサ１２が設けられている。
センサ１２は、加速度（XA）を検出する。制御部１３はそれを積分することで、各層の速度（XV）、変位（XD）を算出できる。なお、XA,XVは、加速度、速度をベクトルとして表記したものである。

加速度XAを、地盤の加速度と各層の加速度とを纏めて式（１）に示す。なお、加速度XAは、例えば、直交する３軸方向の成分を含むものであってもよく、特定の方向成分（Ｘ軸）のものであってもよい。

XA ＝（ XA0 XA1 XA2 … XAN ）^T ・・・（１）

なお、式（１）において、XA0が地盤の加速度、XA1からXANがセンサ１２により検出された加速度、Ｎがセンサ１２の個数、添え字の「T」が転置行列を示す。

線形予測処理により回転型ダンパー２３の軸速度の目標値（SSX1）を導出する。例えば、第１層X軸方向の軸速度SSX1を、加速度ベクトルに基づいた線形予測処理により、式（２）を用いて算出する。

SSX1_（k+1）＝［w0・XA_k＋w1・XA_（k-1）＋w2・XA_（k-2）＋…＋wM・XA_（k-M）］ ・・・（２）

なお、式（２）において、ｋは、直近の検出値を示し、Ｍは、ｋを基準に遡り線形予測処理の対象にする段数（個数）であり、w0、w1、w2、…、wMは、線形予測処理の係数である。

なお、上記の線形予測処理の係数は、第１層X軸方向の層せん断力Ｔｂの絶対値が「０」（又は最小）になるように最適化される。

第１層X軸方向の層せん断力Ｔｂの成分には、下記が含まれる。

・地震動により生じる第１層X軸方向の柱の復元力：GMFX1
・回転型ダンパー２３の減衰力による第１層X軸方向の応力：DFX1

柱の復元力（GMFX1）は、建物ＢＬと柱の構造に依存する。回転型ダンパー２３の減衰力（DFX1）は、回転型ダンパー２３の軸速度に依存する。

第１層X軸方向の層せん断力Ｔｂは、式（３）で示すことができる。
｜GMFX1＋DFX1｜ ・・・（３）

第１層X軸方向の層せん断力Ｔｂの最小値Qは、式（４）で示すことができる。

Q＝min（｜GMFX1＋DFX1｜） ・・・（４）

回転型ダンパー２３の特性に依存する関数ｆ（・）を用いることで、応力DFX1は、次式（５）で表すことができる。

DFX1_（k+1）＝ｆ（SSX1_（k+1）） ・・・（５）

つまり、DFX1_（k+1）は、式（５）に示すように、検出された加速度に基づいて算出された軸速度SSX1_（k+1）から算出される。

なお、柱の復元力（GMFX1）は、柱の剛性と層間変形から算定される。

上記の実施形態によれば、複数の層を成す建物ＢＬの制振システム１の制振装置１１は、地震動によるエネルギーの伝搬を低減させる層に配置され、当該層の柱に作用する力を調整する。制御部１３は、層の変形により生じる柱の復元力に対し、当該柱の復元力を打ち消すような応力が層の柱に作用するように制振装置１１を制御することにより、地震動による建物を振動させるエネルギーの当該建物への伝搬を低減させることができる。

また、制御部１３は、建物ＢＬの地盤の振動の検出値、又は、建物ＢＬの振動の検出値に基づいて制振装置１１を制御して、制振装置１１を配置した層に作用する力を調整する。これにより、制御部１３は、建物ＢＬの地盤の振動の検出値、又は、建物ＢＬの振動の検出値に基づいて制振装置１１を制御することにより、制振装置１１を配置した層に作用する力を調整することを可能にする。

また、制御部１３は、建物ＢＬの地盤の振動の検出値、又は、制振装置１１を配置した層より低層側（低層側の層）の振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用する力を調整する。これにより、制御部１３は、建物ＢＬの地盤の振動の検出値、又は、制振装置１１を配置した層より低層側の建物ＢＬの振動の検出値に基づいて制振装置１１を制御することにより、制振装置１１を配置した層に作用する力を調整することを可能にする。

また、制御部１３は、制振装置１１を配置した層より高層側の振動の検出値を含む振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用する力を調整する。これにより、制御部１３は、制振装置１１を配置した層より高層側の建物ＢＬの振動の検出値に基づいて制振装置１１を制御することにより、制振装置１１を配置した層に作用する力を調整することを可能にする。

また、制御部１３は、地震動等による振動の検出値に基づいて、層の柱に作用する力を動的に調整してもよい。なお、振動の検出値は、特定の方向の成分であってもよい。センサ１２が配置されている場所で、その場所の振動が大きくなる方向を利用してもよく、水平成分、又は、上下方向成分をその代表値にしてもよい。

また、制御部１３は、センサ１２による振動の検出値に基づいたフィードバック制御により、建物ＢＬに作用する力を調整することで、制振制御の安定性を確保しつつ、耐振性能を確保することができる。なお、センサ１２による振動の検出値に、地盤の振動に関する検出値が含まれていれば、建物ＢＬに到来する地震動の特徴をフィードバック制御に反映することができる。

また、制振装置１１が配置された層の構造は、制振装置１１が配置されていない層の構造と所定の範囲内で同一であってもよい。これにより、非免震構造の建物ＢＬに対する耐振性能を簡易な方法で高めることができる。

なお、上記の説明のように、各回転型ダンパー２３の軸速度の目標値は、個別に算出してもよく、上記の説明における回転型ダンパー２３の個数が複数（Ｐ個）である場合には、各回転型ダンパー２３の軸速度の目標値を纏めて算出してもよい。例えば、各層(p層)の回転型ダンパー２３の軸速度の目標値（SSXp）を式（６）のように定義してもよい。

SSX ＝（ SSX1 SSX2 … SSXP ）^T ・・・（６）

同様に、線形予測処理により回転型ダンパー２３の軸速度の目標値（SSX）を導出する。例えば、各層X軸方向の軸速度SSXを、加速度ベクトルに基づいた線形予測処理により、式（７）を用いて算出する。
SSX_（k+1）＝ W・[XA_k XA_（k-1） XA_（k-2） … XA_（k-M）]^T ・・・（７）

上記の式（７）において、Wは、線形予測処理の重み係数を要素に含む行列である。

（第１の実施形態の変形例）
実施形態の変形例について説明する。上記の実施形態の制振システムにおいて、推定される地震動の大きさに基づいて、上記の式（２）などで利用する線形予測処理の係数などが決定される。ただし、想定を超える大きさの地震動が到来すると演算過程で値が飽和することが有り得る。これを避けるため、式（２）に代えて式（８）を利用してもよい。

SSX1_（k+1）＝［w0・XA_k ^γ0＋w1・XA_（k-1） ^γ1＋w2・XA_（k-2） ^γ2＋…＋wM・XA_（k-M） ^γM］
・・・（８）

式（８）におけるｋ、Ｍ、w0、w1、w2、…、wMのそれぞれは、式（２）と同じであり、γ1からγMは、べき指数である。べき指数の値は、０から１までの値をとる。式（８）は、検出値である加速度を所定のべき指数を用いたべき演算のための式である。制御部１３は、各層のべき演算の結果に線形予測係数を乗じて、その和を算出する。

上記の変形例によれば、実施形態と同様の効果を奏することの他、過大な地震動が到来した際の制御の安定性を確保することができる。さらに、過大な地震動が到来した際に、建物ＢＬの柱などの構造材に作用する応力を最大許容応力範囲内に抑制しつつ、建物ＢＬの揺れを効率的に収めることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、制振装置１１を建物ＢＬに設ける位置が、第１の実施形態とは異なる。以下、相違点を中心に説明する。

図１２は、本実施形態の制振システム１の全体構成を示す図である。図１２に示す制振システム１は、複数の制振装置１１（応力調整部）と、複数のセンサ１２と、制御部１３とを備えている。

制振装置１１は、例えば建物ＢＬの中層部（中層階）に配置される。複数の制振装置１１は、例えば建物ＢＬの複数の階に分かれて配置される。なお、制振装置１１の設置個所は、建物ＢＬの中層部に限らず、任意の層に更に設けてもよい。

センサ（振動センサ）１２は、建物ＢＬの任意の層に配置され、建物ＢＬの振動に関する情報を検出する。

例えば、センサ（振動センサ）１２は、少なくとも、制振装置１１を配置した何れかの層（中層階）と、制振装置１１を配置した層より低層側の層（建物の基礎部、地階を含む。）とに設置される。

なお、複数のセンサ１２は、建物ＢＬの上層部（高層階）と、中層部（中層階）と、下層部（制振装置１１を配置した層より低層側の階）又は建物ＢＬの地盤とにそれぞれ設置されてもよい。複数のセンサ１２を配置する層の位置は、建物ＢＬの構造により、建物ＢＬの振動の特徴を検出しやすい位置に配置するとよい。

上記のように、建物ＢＬの下層部に制振装置１１を配置せずに、中層部に配置した場合でも、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

本実施形態によれば、制振装置１１を中層部に配置して、制振装置１１を配置した層より低層側又は高層側の層、例えば低層階又は高層階を含む階の揺れの状況を反映した制御を実施することにより、建物ＢＬの振動を抑制することができる。

以上の実施形態に示した構成によれば、減衰力の大きさを容易に制御可能な制振装置１１および制振システム１を提供することができる。すなわち、本実施形態では、制振装置１１は、回転型ダンパー２３と、回転型ダンパー２３の軸部材３６を介さずに回転型ダンパー２３の回転体３２に対して外筒３１を回転させるアクチュエータ２６とを備える。このような構成によれば、アクチュエータ２６によって外筒３１を回転させることで、外筒３１と回転体３２との間の相対回転速度を増減することができる。これにより、回転型ダンパー２３の減衰力の大きさを容易に増減することが可能になる。

なお、上記の制振システム１は、アクチュエータ２６を利用してアクティブ方式の制振制御を実施することを基本とする。ただし、何らかの要因により制御系が不安定な状態になったとしても、アクチュエータ２６の駆動を停止することにより、パッシブ方式の制振制御に切り替えることができる。このような切り替えを実施すれば、不安定な状態の制御系を、安定性の高いパッシブ方式の制振制御に切り替えることができる。その切替後の制振システム１は、アクティブ方式の制振制御ほどの制振性能を得ることができないが、パッシブ方式の制振制御としての制振性能を得ることができる。

以上、本実施形態の制振装置１１および制振システム１について説明した。ただし、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、制振装置１１が介設される建物ＢＬの複数の構造材は、Ｙ形ブレースＢｒと柱Ｐ２、または第１梁Ｂ１とＹ形ブレースＢｒなどに限定されない。本実施形態において、制振装置１１が介設される建物ＢＬの第１部材および第２部材は、片ブレースや、Ｘ形ブレース、Ｖ形ブレースなどの他の形態のブレースでもよく、各種の形式のブレースが混在していてもよい。また、制振装置１１が介設される建物ＢＬの第１部材および第２部材は、第１梁Ｂ１、第２梁、第１柱Ｐ１、および第２柱Ｐ２のような建物ＢＬの構造材でもよく、その他の部材でもよい。

本実施形態の制振システム１を建物ＢＬに導入することにより、建物ＢＬの振動をアクティブ方式の制振制御で容易に抑制することができ、パッシブ方式の制振制御に比べて個数が少ない又は容量が小さい回転型ダンパーで効率的な制振を行うことができる。また、本制振システム１は、新設の建物ＢＬだけでなく、既存建物ＢＬにも導入が容易である。また、既存の回転型ダンパーをアクティブ制振用として使用することができる。

なお、上記の実施形態では、回転型ダンパーを適用した事例を説明した。これに代えて、シリンダー型のダンパーでも、ストローク量の制限を設ける等の措置を講じることで回転型ダンパーと同様に制御可能である。必要とされる特性及び建物ＢＬの特徴などにより、ダンパーの種類を適宜選択してもよい。

また、制振システム１の制御部１３による制御は、適宜フィードバックや学習による最適化を図るものであってもよい。また、建物ＢＬの揺れは、地震動に限らず、風による振動なども含まれる。

また、上記の実施形態の建物ＢＬは、非免震構造の一例であるが、免震層を有する免震構造であってもよい。その場合、上記の特性を有する制振装置１１を、免震構造の建物ＢＬの免震層に適用してもよい。また、上記の特性を有する制振装置１１を、免震構造の建物ＢＬの免震層以外の層に適用してもよい。

また、上記の実施形態では、建物ＢＬ又は建物の敷地に設置したセンサ１２の検出値に基づいた事例について説明したが、センサを配置する位置はこれに制限されず、センサ１２の検出値と同様の振動を検出できれば建物ＢＬの敷地外に配置してもよい。例えば、建物ＢＬの敷地の近傍であってもよく、建物ＢＬから所定の距離を隔てた遠隔であってもよい。また、外部の地震観測網のセンサをこれに代えてもよい。外部の地震観測網は、制振システム１とは独立して構成されたものであってよい。この場合、発生した地震の震央から建物ＢＬまでの間に、或いは、震央から建物ＢＬを結ぶ線分から所定の範囲内に観測点が位置しており、その観測点のセンサが検出した結果を、上記の処理に適用してもよい。なお、建物ＢＬ外のセンサの位置と建物ＢＬの位置に応じて、建物ＢＬに配置されたセンサ１２の検出値と建物ＢＬ外のセンサの検出値との時間差を、その時間差の影響を低減するように補正するとよい。

１…制振システム、１１…制振装置（応力調整部）、１２…センサ、１３…制御部、２３…回転型ダンパー、２５…伝達部、２６…アクチュエータ、３１…外筒、３２…回転体、３６…軸部材、５１…第１固定部、５２…第２固定部、ＢＬ…建物、ＡＤ…軸方向

Claims (8)

1. 複数の層を成す建物の制振システムであって、
   地震動によるエネルギーの伝搬を低減させる層（配置層という。）に配置され、当該配置層の柱に作用させる力を調整する応力調整部と、
   前記応力調整部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記地震動によるエネルギーによって前記配置層の柱に水平方向に作用する第１応力が生じて前記建物が変形する際に、前記配置層よりも高層側の層である前記応力調整部が配置されていない層（非配置層という。）の前記地震動による変形が前記配置層の変形よりも小さくなるように、前記配置層の変形により生じる前記配置層の柱の復元力を打ち消すための第２応力を調整し、
   前記第２応力の調整にあたり、前記配置層の柱の層せん断力として作用する合力が所定の範囲内の値に収まって、前記復元力と前記第２応力との前記合力が発生しないように、前記配置層の柱に前記第１応力の方向と同じ方向に作用させる前記第２応力の大きさを決定し、
   前記応力調整部によって前記第２応力を発生させる、
   制振システム。
2. 前記制御部は、
   前記建物の地盤の振動の検出値、又は、前記建物の振動の検出値に基づいて前記応力調整部を制御して、前記応力調整部を配置した層に作用させる前記第２応力を調整する、
   請求項１に記載の制振システム。
3. 前記制御部は、
   前記建物の地盤の振動の検出値、又は、前記配置層より低層側の前記非配置層の振動の検出値を含む振動の検出値に基づいて、前記配置層の柱に作用させる前記第２応力を調整する、
   請求項２に記載の制振システム。
4. 前記制御部は、
   前記応力調整部を配置した層より高層側の振動の検出値を含む振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用させる前記第２応力を調整する、
   請求項２に記載の制振システム。
5. 前記制御部は、
   前記振動の検出値に基づいて、前記層の柱に作用させる前記第２応力を動的に調整する、
   請求項２から請求項４の何れか１項に記載の制振システム。
6. 前記制御部は、
   前記振動の検出値に基づいたフィードバック制御により、前記第２応力を調整する、
   請求項２に記載の制振システム。
7. 前記応力調整部が配置された層の構造は、前記応力調整部が配置されていない層の構造と所定の範囲内で同一である、
   請求項２から請求項６の何れか１項に記載の制振システム。
8. 複数の層を成す建物の制振システムの制振制御方法であって、
   地震動によるエネルギーの伝搬を低減させる層（配置層という。）に配置された応力調整部により、当該配置層の柱に作用させる力を調整し、
   前記地震動によるエネルギーによって前記配置層の柱に水平方向に作用する第１応力が生じて前記建物が変形する際に、前記配置層よりも高層側の層である前記応力調整部が配置されていない層の前記地震動による変形が前記配置層の変形よりも小さくなるように、前記制振システムのコンピュータが、前記配置層の変形により生じる前記配置層の柱の復元力を打ち消すための第２応力を調整し、
   前記コンピュータが、前記第２応力を調整にあたり、前記配置層の柱の層せん断力として作用する合力が所定の範囲内の値に収まって、前記復元力と前記第２応力との前記合力が発生しないように、前記配置層の柱に前記第１応力の方向と同じ方向に作用させる前記第２応力の大きさを決定し、
   前記コンピュータが、前記応力調整部によって前記第２応力を発生させるように前記応力調整部を制御する過程、
   を含む制振制御方法。

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