JP7220100B2 - Vibration damping device and method of designing a vibration damping device - Google Patents

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Description

本発明は、制震装置及び当該制震装置を設計する方法に関する。 The present invention relates to a damping device and a method of designing such a damping device.

特許文献１、２は、建物の制震技術としての同調質量ダンパ（Tuned Mass Dumper: TMD）を開示する。同調質量ダンパは、制震対象である建物に連結される弾性体と、当該弾性体に連結される質量体と、を有する。この弾性体と質量体とにより規定される共振振動数は、建物の固有振動数に同調する。その結果、同調質量ダンパは、建物が加震されたとき、建物に生じる振動の振幅や加速度を低減する。 Patent Documents 1 and 2 disclose a tuned mass damper (TMD) as a vibration control technology for buildings. A tuned mass damper has an elastic body connected to a building to be damped and a mass connected to the elastic body. The resonance frequency defined by this elastic body and mass tunes to the natural frequency of the building. As a result, the tuned mass damper reduces the amplitude and acceleration of vibrations experienced by the building when the building is shaken.

特開平３－７４６４９号公報JP-A-3-74649 特開２０１５－２２７６０５号公報JP 2015-227605 A

例えば、建物は、長辺方向と短辺方向とで固有振動数が異なる場合がある。このような場合に、長辺方向の固有振動数又は短辺方向の固有振動数のいずれか一方を選択し、選択した方向の固有振動数に同調質量ダンパの共振振動数を同調させることが考えられる。しかし、同調質量ダンパの共振振動数は、選択しなかった方向の固有振動数と同調していないので、選択しなかった方向において所望の制震効果が得られない場合があり得る。また、長辺方向の固有振動数及び短辺方向の固有振動数の中間値に、同調質量ダンパの共振振動数を同調させることが考えられる。この場合であっても、同調質量ダンパの共振振動数は、長辺方向の固有振動数及び短辺方向の固有振動数のいずれにも厳密には同調していないので、所望の制震効果が得られない場合があり得る。 For example, a building may have different natural frequencies in the long side direction and the short side direction. In such a case, it is conceivable to select either the natural frequency in the long side direction or the natural frequency in the short side direction and tune the resonance frequency of the tuned mass damper to the natural frequency in the selected direction. be done. However, since the resonant frequency of the tuned mass damper is not in tune with the natural frequency in the non-selected direction, it may not be possible to obtain the desired damping effect in the non-selected direction. It is also conceivable to tune the resonant frequency of the tuned mass damper to an intermediate value between the natural frequency in the long side direction and the natural frequency in the short side direction. Even in this case, the resonance frequency of the tuned mass damper is not strictly tuned to either the natural frequency in the long side direction or the natural frequency in the short side direction, so the desired damping effect is not achieved. may not be obtained.

この問題は、方向ごとの固有振動数の相違が大きくなるほど、顕著である。このような問題は、いわゆる「同調ずれ」と呼ばれる。同調ずれが生じる構成では、制震効果を十分に発揮することが難しい。 This problem becomes more conspicuous as the difference in natural frequency in each direction increases. Such problems are referred to as so-called "detuning". It is difficult to sufficiently exert the damping effect in a configuration in which tuning deviation occurs.

例えば、特許文献１の技術では、方向ごとに、バネを追加することによって共振振動数を調整する。また、特許文献２の技術では、方向ごとに、オイルダンパ又は回転慣性質量ダンパを追加し付加質量を与えることによって共振振動数を調整する。しかし、これらの対策では、装置の構成が複雑化及び大型化し得るので、実際の建物への適用には適さない可能性がある。 For example, in the technique of Patent Document 1, the resonance frequency is adjusted by adding a spring for each direction. Further, in the technique of Patent Document 2, the resonance frequency is adjusted by adding an oil damper or a rotational inertia mass damper to give an additional mass for each direction. However, these countermeasures may complicate and increase the size of the device, and may not be suitable for application to actual buildings.

そこで、本発明は、簡易な構成によって、所望の制震効果を発揮し得る制震装置及び当該制震装置を設計する方法を提供する。 Accordingly, the present invention provides a vibration control device capable of exhibiting a desired vibration control effect with a simple configuration, and a method of designing the vibration control device.

本発明の一形態は、建物に適用される制震装置であって、質量体と、建物に連結され、第１方向及び第１方向と交差する第２方向において共通のバネ定数を有する第１弾性部と、第１弾性部及び質量体に連結され、第１方向及び第２方向において共通のバネ定数を有する第２弾性部と、第１弾性部及び第２弾性部のいずれか一方から選択される選択弾性部に対して並列に接続され、減衰係数に基づく減衰力を利用して選択弾性部の見かけのバネ定数を制御する弾性制御部と、を備え、弾性制御部は、選択弾性部の第１方向における見かけの第１バネ定数を制御することにより、建物の第１方向における固有振動数に同調させた第１最適共振振動数に調整する第１減衰部と、選択弾性部の第２方向における見かけの第２バネ定数を制御することにより、建物の第２方向における固有振動数に同調させた第２最適共振振動数に調整する第２減衰部と、を有する。 One aspect of the present invention is a vibration damping device applied to a building, comprising: a mass body; an elastic portion, a second elastic portion connected to the first elastic portion and the mass body and having a common spring constant in the first direction and the second direction, and one of the first elastic portion and the second elastic portion. an elastic control unit connected in parallel to the selected elastic portion and controlling an apparent spring constant of the selected elastic portion using a damping force based on the damping coefficient, wherein the elastic control unit controls the selected elastic portion A first damping section that adjusts to a first optimum resonance frequency that is tuned to the natural frequency of the building in the first direction by controlling the apparent first spring constant in the first direction of the selected elastic section; a second damping section that adjusts to a second optimum resonant frequency tuned to the natural frequency of the building in a second direction by controlling an apparent second spring constant in the two directions.

この制震装置において、第１弾性部のバネ定数は、第１方向と第２方向とで共通である。また、第２弾性部のバネ定数も、第１方向と第２方向とで共通である。方向ごとに第１弾性部と第２弾性部のバネ定数を異ならせる場合と比べると、バネ定数を共通とすることにより、第１弾性部及び第２弾性部の構成を簡易にすることができる。そして、弾性制御部は、選択弾性部として選択した第１弾性部及び第２弾性部のいずれか一方の見かけのバネ定数を調整する。見かけのバネ定数を調整することによって、制震装置の共振振動数を、建物の固有振動数に同調させることができる。さらに、弾性制御部は、第１方向及び第２方向ごとに見かけのバネ定数を調整可能である。つまり、制震装置は、建物において方向ごとに異なる固有振動数のそれぞれに対して同調させることができる。従って、制震装置は、簡易な構成によって、所望の制震効果を発揮することができる。 In this vibration damping device, the spring constant of the first elastic portion is common in the first direction and the second direction. Further, the spring constant of the second elastic portion is also common in the first direction and the second direction. Compared to the case where the spring constants of the first elastic portion and the second elastic portion are different for each direction, the common spring constant makes it possible to simplify the configuration of the first elastic portion and the second elastic portion. . Then, the elasticity control section adjusts the apparent spring constant of either the first elastic section or the second elastic section selected as the selected elastic section. By adjusting the apparent spring constant, the resonant frequency of the damping device can be tuned to the natural frequency of the building. Furthermore, the elasticity control section can adjust the apparent spring constant for each of the first direction and the second direction. That is, the damping device can be tuned for each different natural frequency in the building in each direction. Therefore, the vibration damping device can exert a desired vibration damping effect with a simple configuration.

上記の制震装置において、弾性制御部は、第２弾性部に対して並列に接続されていてもよい。この構成によれば、所望の制震効果をより確実に発揮することができる。 In the vibration damping device described above, the elastic control section may be connected in parallel with the second elastic section. According to this configuration, the desired damping effect can be exhibited more reliably.

上記の制震装置は、第２弾性部及び弾性制御部を、第１弾性部に連結する中間支持部をさらに備えてもよい。この構成によっても所望の制震効果をより確実に発揮することができる。 The vibration damping device described above may further include an intermediate support portion that connects the second elastic portion and the elastic control portion to the first elastic portion. With this configuration as well, the desired damping effect can be exhibited more reliably.

上記の制震装置において、第１弾性部は、一端が中間支持部に固定され、他端が建物に固定された第１支承装置を有し、第２弾性部は、一端が質量体に固定され、他端が中間支持部に固定された第２支承装置を有し、第１減衰部は、第１方向に沿って減衰力を発揮するように、一端が質量体に固定され、他端が中間支持部に固定され、第２減衰部は、第２方向に沿って減衰力を発揮するように、一端が質量体に固定され、他端が中間支持部に固定されていてもよい。この構成によれば、上記の制震装置を簡易な構造によって建物に据え付けることができる。 In the above vibration damping device, the first elastic part has a first bearing device with one end fixed to the intermediate support part and the other end fixed to the building, and the second elastic part has one end fixed to the mass body. and a second bearing device with the other end fixed to the intermediate support; is fixed to the intermediate support, and the second damping part has one end fixed to the mass body and the other end fixed to the intermediate support so as to exert a damping force along the second direction. According to this configuration, the vibration damping device can be installed in a building with a simple structure.

上記の制震装置において、第１最適共振振動数は、第２最適共振振動数より高く、第１減衰部の第１減衰係数は、第２減衰部の第２減衰係数よりも大きくてもよい。この設定によれば、所望の制震効果をより確実に発揮することができる。 In the vibration damping device described above, the first optimum resonance frequency may be higher than the second optimum resonance frequency, and the first damping coefficient of the first damping section may be greater than the second damping coefficient of the second damping section. . According to this setting, the desired damping effect can be exhibited more reliably.

本発明の別の形態は、建物に適用される制震装置を設計する方法であって、建物の質量（Ｍ）と制震装置が備える質量体の質量（ｍ）とを利用して、質量比（μ）を得るステップと、建物の第１方向及び第２方向における固有振動数に応じた制震装置の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）を得るステップと、質量比（μ）を利用して、最適減衰定数（ｈＯＰＴ）を得るステップと、最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）及び最適減衰定数（ｈＯＰＴ）を利用して、第１方向に沿った減衰力を発揮する第１減衰部及び第２方向に沿った減衰力を発揮する第２減衰部にそれぞれ併設される第２弾性部のバネ定数（ｋ２）と第２弾性部に直列に接続される第１弾性部のバネ定数（ｋ１）との比率を示す剛性比（λ）を得るステップと、剛性比（λ）及び最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）を利用して、バネ定数（ｋ１）、（ｋ２）を得るステップと、第１弾性部のバネ定数（ｋ１）及び第２弾性部のバネ定数（ｋ２）の少なくとも一方、剛性比（λ）及び質量体の質量（ｍ）を利用して、第１減衰部の減衰係数（ＣＸ）及び第２減衰部の減衰係数（ＣＹ）を得るステップと、を有する。この方法によれば、簡易な構成によって、所望の制震効果を発揮し得る制震装置を設計できる。 Another aspect of the present invention is a method for designing a damping device applied to a building, wherein the mass (M) of the building and the mass (m) of the mass provided in the damping obtaining the ratio (μ) and obtaining the optimum resonant frequencies (ω OPT·X ), (ω OPT·Y ) of the damping device according to the natural frequencies of the building in the first and second directions; , using the mass ratio (μ) to obtain the optimum damping constant (h OPT ), and using the optimum resonance frequency (ω OPT ·X ), (ω OPT ·Y ) and the optimum damping constant (h OPT ) Then, the spring constant (k 2 ) of the second elastic portion provided side by side with the first damping portion that exerts the damping force along the first direction and the second damping portion that exerts the damping force along the second direction. and the spring constant (k 1 ) of the first elastic portion connected in series with the second elastic portion ;・X ) and (ω OPT Y ) to obtain the spring constants (k 1 ) and (k 2 ), and the spring constant (k 1 ) of the first elastic portion and the spring constant of the second elastic portion Using at least one of (k 2 ), the stiffness ratio (λ), and the mass (m) of the mass body, the damping coefficient (C X ) of the first damping section and the damping coefficient (C Y ) of the second damping section are calculated. and obtaining. According to this method, it is possible to design a vibration damping device capable of exerting a desired vibration damping effect with a simple configuration.

本発明によれば、簡易な構成によって所望の制震効果を発揮できる制震装置及び当該制震装置を設計する方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of designing the vibration control apparatus which can exhibit a desired vibration control effect by simple structure, and the said vibration control apparatus is provided.

図１は、制震装置を設置した建物を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a building in which a vibration damping device is installed. 図２は、制震装置の構造を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the structure of the vibration damping device. 図３は、図２に示す制震装置を力学モデルとして示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the vibration damping device shown in FIG. 2 as a dynamic model. 図４は、制震装置を設計する方法において、共振振動数と減衰係数との関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the resonance frequency and the damping coefficient in the method of designing the vibration damping device. 図５は、変形例１の制震装置の構造を示す分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view showing the structure of the vibration damping device of Modification 1. FIG. 図６は、変形例２の制震装置の構造を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing the structure of the vibration damping device of Modification 2. FIG. 図７は、比較例の制震装置を力学モデルとして示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a vibration damping device of a comparative example as a dynamic model.

以下、添付図面を参照しながら本発明を実施するための形態を詳細に説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

＜制震装置＞
図１に示すように、制震装置１は、建物１００に適用する。制震装置１は、地震等により基礎１０１から建物１００に振動が印可されたときに生じる建物１００の揺れ又は加速度を抑制する。具体的には、制震装置１は、第１方向における建物１００の揺れ又は加速度を抑制すると共に、第２方向における建物１００の揺れ又は加速度を抑制する。 <Vibration control device>
As shown in FIG. 1, the vibration damping device 1 is applied to a building 100. As shown in FIG. The vibration damping device 1 suppresses shaking or acceleration of the building 100 that occurs when vibration is applied from the foundation 101 to the building 100 due to an earthquake or the like. Specifically, the vibration damping device 1 suppresses shaking or acceleration of the building 100 in the first direction, and suppresses shaking or acceleration of the building 100 in the second direction.

ここで、第１方向は、第２方向と交差しており、一例として第１方向は、第２方向に対して直交する。以下の説明において、第１方向をＸ方向とし、第２方向をＹ方向と呼ぶ。つまり、制震装置１は、Ｘ方向における建物１００の揺れ又は加速度を抑制すると共に、Ｙ方向における建物１００の揺れ又は加速度を抑制する。 Here, the first direction crosses the second direction, and as an example, the first direction is orthogonal to the second direction. In the following description, the first direction will be referred to as the X direction and the second direction will be referred to as the Y direction. That is, the vibration damping device 1 suppresses shaking or acceleration of the building 100 in the X direction and suppresses shaking or acceleration of the building 100 in the Y direction.

建物１００は、方向ごとに構造的な特性が異なることがある。例えば、建物１００を平面視したとき、矩形であるとする。つまり、建物１００の一辺（長辺）は、別の辺（短辺）よりも長い。このような形状を有する建物１００は、長辺に沿う方向の構造特性と、短辺に沿う方向の構造特性が異なる。構造特性とは、例えば、加振に対する応答性である。具体的には、建物１００は、長辺方向の固有振動数と、短辺方向の固有振動数とは、互いに異なる。以下の説明において、建物１００の構造的特性は、固有振動数の用語を用いて説明する。 The building 100 may have different structural characteristics in each direction. For example, assume that the building 100 is rectangular in plan view. That is, one side (long side) of the building 100 is longer than another side (short side). The building 100 having such a shape has different structural characteristics along the long sides and structural characteristics along the short sides. Structural characteristics are, for example, responsiveness to vibration excitation. Specifically, the natural frequency of the building 100 in the long side direction and the natural frequency in the short side direction are different from each other. In the following description, the structural characteristics of building 100 are described using the term natural frequency.

制震装置１は、互いに異なる方向において、それぞれに同調可能な共振振動数を設定できる。つまり、制震装置１は、長辺方向（Ｘ方向）の固有振動数に同調する最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ：第１最適共振振動数）を設定でき、短辺方向（Ｙ方向）の固有振動数に同調する最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ：第２最適共振振動数）を設定できる。これら制震装置１の最適共振振動数は、互いに独立に設定可能である。従って、制震装置１は、長辺方向及び短辺方向のそれぞれにおいて、同調ずれを低減できる。 The vibration damping device 1 can set tunable resonance frequencies in mutually different directions. That is, the vibration damping device 1 can set the optimum resonance frequency (ω OPT·X : first optimum resonance frequency) that is in tune with the natural frequency in the long side direction (X direction). It is possible to set an optimum resonance frequency (ω OPT·Y : second optimum resonance frequency) that tunes to the natural frequency of . The optimum resonance frequencies of these damping devices 1 can be set independently of each other. Therefore, the vibration damping device 1 can reduce the tuning deviation in each of the long-side direction and the short-side direction.

図２は、図１に示す制震装置１の分解斜視図である。図２に示すように、制震装置１は、支持フレーム２と、下支承装置３（第１弾性部）と、中間フレーム４（中間支持部）と、上支承装置６（第２弾性部）と、減衰装置７Ｘ、７Ｙ（弾性制御部）と、錘８（質量体）と、を有する。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the vibration damping device 1 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the vibration damping device 1 includes a support frame 2, a lower support device 3 (first elastic portion), an intermediate frame 4 (intermediate support portion), and an upper support device 6 (second elastic portion). , damping devices 7X and 7Y (elastic control units), and a weight 8 (mass body).

支持フレーム２は、制震装置１の基礎体であり、建物１００に対して固定される。この固定態様は、剛体であり支持フレーム２と建物１００との固定箇所は、剛体とみなし、制震特性に有意な影響を及ぼさないものとする。図２に示す支持フレーム２の形状は、平板であるが、この形状に限定されない。支持フレーム２は、制震特性に有意な影響を及ぼさない剛体とみなせる形状、構造を適宜採用してよい。支持フレーム２には、下支承装置３といったそのほかの構成要素が配置される。 The support frame 2 is the foundation of the vibration damping device 1 and fixed to the building 100 . This fixing mode is a rigid body, and the fixing point between the support frame 2 and the building 100 is regarded as a rigid body and does not significantly affect the damping characteristics. Although the shape of the support frame 2 shown in FIG. 2 is a flat plate, it is not limited to this shape. The support frame 2 may appropriately adopt a shape and structure that can be regarded as a rigid body that does not significantly affect the damping characteristics. Further components such as the lower bearing device 3 are arranged on the support frame 2 .

下支承装置３は、支持フレーム２に固定されている。制震装置１は、４個の下支承装置３を含み、それぞれの下支承装置３は、支持フレーム２に対して矩形の角部に対応する位置に配置されている。 The lower bearing device 3 is fixed to the support frame 2 . The vibration damping device 1 includes four lower bearing devices 3 , and each lower bearing device 3 is arranged with respect to the support frame 2 at positions corresponding to the corners of the rectangle.

下支承装置３は、支持フレーム２に固定される下部固定面３ａと、中間フレーム４に固定される上部固定面３ｂと、下部固定面３ａ及び上部固定面３ｂとの間に配置されたせん断変形部３ｃと、を有する。下部固定面３ａ及び上部固定面３ｂにおける固定箇所は、剛体とみなし、制震特性に有意な影響を及ぼさないものとする。下支承装置３は、中間フレーム４などを介して、その上方に配置される錘８等を支持する。下支承装置３は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに変形可能である。この変形とは、下部固定面３ａに対して上部固定面３ｂの位置が、Ｘ方向及び／又はＹ方向にずれることをいう。この変形は、例えば、積層ゴム構造を有するせん断変形部３ｃによってなされる。そして、下支承装置３は、Ｘ方向への変形のしやすさと、Ｙ方向への変形のしやすさに、有意な差異がない。換言すると、下支承装置３は、Ｘ方向へのバネ定数と、Ｙ方向へのバネ定数とに有意な差異がない。なお、下支承装置３は、積層ゴム、転がり支承、滑り支承、球面すべり支承等の構造を採用してよい。 The lower support device 3 includes a lower fixing surface 3a fixed to the support frame 2, an upper fixing surface 3b fixed to the intermediate frame 4, and a shear deformation mechanism disposed between the lower fixing surface 3a and the upper fixing surface 3b. and a portion 3c. The fixing points on the lower fixing surface 3a and the upper fixing surface 3b are regarded as rigid bodies and shall not significantly affect the damping characteristics. The lower support device 3 supports the weight 8 and the like arranged thereabove via the intermediate frame 4 and the like. The lower support device 3 is deformable in each of the X and Y directions. This deformation means that the position of the upper fixing surface 3b shifts in the X direction and/or the Y direction with respect to the lower fixing surface 3a. This deformation is achieved, for example, by a shear deformation portion 3c having a laminated rubber structure. Further, the lower bearing device 3 has no significant difference between the easiness of deformation in the X direction and the easiness of deformation in the Y direction. In other words, the lower bearing device 3 has no significant difference between the spring constant in the X direction and the spring constant in the Y direction. The lower bearing device 3 may employ a structure such as laminated rubber, rolling bearing, sliding bearing, or spherical sliding bearing.

中間フレーム４は、下支承装置３の上に配置される。そして、中間フレーム４は、上支承装置６、減衰装置７Ｘ、７Ｙ及び錘８を支持する。図２に示す中間フレーム４の形状は、平板であるがこの形状に限定されない。支持フレーム２と同様に、中間フレーム４は、制震特性に有意な影響を及ぼさない剛体とみなせる形状、構造を適宜採用してよい。 The intermediate frame 4 is arranged on top of the lower bearing device 3 . The intermediate frame 4 supports the upper support device 6, the damping devices 7X and 7Y, and the weight 8. Although the shape of the intermediate frame 4 shown in FIG. 2 is a flat plate, it is not limited to this shape. As with the support frame 2, the intermediate frame 4 may appropriately adopt a shape and structure that can be regarded as a rigid body that does not significantly affect the damping characteristics.

上支承装置６は、中間フレーム４及び錘８に固定されている。制震装置１は、４個の上支承装置６を含み、それぞれの上支承装置６は、中間フレーム４に対して矩形の角部に対応する位置に配置されている。また、上支承装置６の単体構成は、下支承装置３と同じであるとしてよい。つまり、上支承装置６は、中間フレーム４に固定される下部固定面６ａと、錘８に固定される上部固定面６ｂと、下部固定面６ａ及び上部固定面６ｂとの間に配置したせん断変形部６ｃと、を有する。上支承装置６も、Ｘ方向のバネ定数とＹ方向のバネ定数とに有意な差異がない。 The upper support device 6 is fixed to the intermediate frame 4 and the weight 8 . The vibration damping device 1 includes four upper support devices 6 , and each upper support device 6 is arranged on the intermediate frame 4 at positions corresponding to the corners of the rectangle. Also, the single structure of the upper support device 6 may be the same as that of the lower support device 3 . That is, the upper support device 6 has a lower fixed surface 6a fixed to the intermediate frame 4, an upper fixed surface 6b fixed to the weight 8, and a shear deformation mechanism arranged between the lower fixed surface 6a and the upper fixed surface 6b. and a portion 6c. The upper bearing device 6 also has no significant difference between the spring constant in the X direction and the spring constant in the Y direction.

減衰装置７Ｘ、７Ｙは、中間フレーム４及び錘８に固定されている。減衰装置７Ｘ、７Ｙは、中間フレーム４に対して矩形の辺部に対応する位置に配置されている。つまり、減衰装置７Ｘ、７Ｙは、一対の上支承装置６の間に配置されている。減衰装置７Ｘ、７Ｙは、減衰係数を所望の値に設定可能な構成であれば、特に制限はされない。例えば、減衰装置７Ｘ、７Ｙとして線形のオイルダンパを用いてもよい。 The damping devices 7X, 7Y are fixed to the intermediate frame 4 and the weight 8. As shown in FIG. The damping devices 7X and 7Y are arranged on the intermediate frame 4 at positions corresponding to the sides of the rectangle. That is, the damping devices 7X and 7Y are arranged between the pair of upper support devices 6. As shown in FIG. The damping devices 7X and 7Y are not particularly limited as long as the damping coefficient can be set to a desired value. For example, linear oil dampers may be used as the damping devices 7X and 7Y.

減衰装置７Ｘ、７Ｙは、中間フレーム４に固定される固定端７ａと、錘８に固定される固定端７ｂと、減衰力を発生する減衰力発生部７ｃと、を有する。減衰力発生部７ｃは、固定端７ａ、７ｂの相対的な速度差に比例する減衰力を生じる。一対の減衰装置７Ｘ（第１減衰部）は、Ｘ方向に沿った減衰力を生じるように、軸線がＸ方向と平行になるように配置されている。別の一対の減衰装置７Ｙ（第２減衰部）は、Ｙ方向に沿った減衰力を生じるように、軸線がＹ方向と平行になるように配置されている。 The damping devices 7X and 7Y have a fixed end 7a fixed to the intermediate frame 4, a fixed end 7b fixed to the weight 8, and a damping force generator 7c for generating a damping force. The damping force generator 7c generates a damping force proportional to the relative speed difference between the fixed ends 7a and 7b. A pair of damping devices 7X (first damping units) are arranged such that their axes are parallel to the X direction so as to generate a damping force along the X direction. Another pair of damping devices 7Y (second damping section) are arranged so that their axes are parallel to the Y direction so as to generate a damping force along the Y direction.

上記の構成を有する制震装置１では、支持フレーム２と中間フレーム４との間のバネ定数は、下支承装置３の配置、数、それぞれのバネ定数等に基づき、Ｘ方向及びＹ方向共に固定値である。一方、中間フレーム４と錘８との間のバネ定数は、上支承装置６の配置、数、バネ定数等と、減衰装置７Ｘ、７Ｙの減衰係数とに基づいて制御される値である。上支承装置６の見かけのバネ定数は、減衰装置７Ｘ、７Ｙによって所定の値に調整することができる。一対の減衰装置７Ｘによって、Ｘ方向の見かけのバネ定数が調整され、別の一対の減衰装置７ＹによってＹ方向の見かけのバネ定数が調整される。従って、制震装置１の共振振動数を、建物１００のそれぞれの方向の固有振動数に同調させることができる。 In the vibration damping device 1 having the above configuration, the spring constant between the support frame 2 and the intermediate frame 4 is fixed in both the X and Y directions based on the arrangement, number, and respective spring constants of the lower bearing devices 3. value. On the other hand, the spring constant between the intermediate frame 4 and the weight 8 is a value controlled based on the arrangement, number, spring constant, etc. of the upper support device 6 and the damping coefficients of the damping devices 7X and 7Y. The apparent spring constant of the upper support device 6 can be adjusted to a predetermined value by damping devices 7X, 7Y. A pair of damping devices 7X adjusts the apparent spring constant in the X direction, and another pair of damping devices 7Y adjusts the apparent spring constant in the Y direction. Therefore, the resonance frequency of the vibration damping device 1 can be tuned to the natural frequency of the building 100 in each direction.

＜制震装置の力学モデル＞
以下、図１に示した制震装置１の力学特性について、図３に示す力学モデルを参照しながら、さらに詳細に説明する。 <Dynamic model of vibration damping device>
Hereinafter, the dynamic characteristics of the vibration damping device 1 shown in FIG. 1 will be described in more detail with reference to the dynamic model shown in FIG.

制震装置１は、建物１００である質量体１２に取り付けられる。制震装置１は、質量体１１と、Ｘ方向連結部２０と、Ｙ方向連結部３０と、を有する。Ｘ方向連結部２０は、質量体１１を質量体１２にＸ方向に連結する。Ｙ方向連結部３０は、質量体１１を質量体１２にＹ方向に連結する。Ｘ方向連結部２０及びＹ方向連結部３０は、互いに影響を及ぼさない。つまり、質量体１１及びＸ方向連結部２０によって構成されるＸ方向振動系は、質量体１１及びＹ方向連結部３０によって構成されるＹ方向振動系に対して独立している。 The vibration damping device 1 is attached to a mass body 12 that is a building 100 . The vibration damping device 1 has a mass body 11 , an X-direction connecting portion 20 and a Y-direction connecting portion 30 . The X-direction connecting portion 20 connects the mass body 11 to the mass body 12 in the X direction. The Y-direction connecting portion 30 connects the mass body 11 to the mass body 12 in the Y direction. The X-direction connecting portion 20 and the Y-direction connecting portion 30 do not affect each other. In other words, the X-direction vibration system formed by the mass body 11 and the X-direction connection portion 20 is independent of the Y-direction vibration system formed by the mass body 11 and the Y-direction connection portion 30 .

質量体１１は、建物１００に対して水平方向に移動可能である。具体的には、質量体１１は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。質量体１１は、図１に示す錘８に対応する。質量体１１の質量は、質量（ｍ）として示す。 The mass 11 is horizontally movable with respect to the building 100 . Specifically, the mass 11 is movable in the X direction and the Y direction. The mass 11 corresponds to the weight 8 shown in FIG. The mass of mass 11 is shown as mass (m).

質量体１２は、図１に示す建物１００に対応する。質量体１２の質量は、質量（Ｍ）として示す。 Mass 12 corresponds to building 100 shown in FIG. The mass of mass 12 is indicated as mass (M).

Ｘ方向連結部２０は、下バネ〔Ｘ〕２１（第１弾性部）と、上バネ〔Ｘ〕２２（第２弾性部）と、ダンパ〔Ｘ〕２３と、を有する。 The X-direction connecting portion 20 has a lower spring [X] 21 (first elastic portion), an upper spring [X] 22 (second elastic portion), and a damper [X] 23 .

下バネ〔Ｘ〕２１は、図１に示す下支承装置３に対応する。より詳細には、４個の下支承装置３によって構成されるＸ方向の弾性系に対応する。下バネ〔Ｘ〕２１は、一端が質量体１２に連結され、他端が上バネ〔Ｘ〕２２の一端に連結される。下バネ〔Ｘ〕２１は、固有バネ定数（ｋＸ１）を有する。 The lower spring [X] 21 corresponds to the lower bearing device 3 shown in FIG. More specifically, it corresponds to an elastic system in the X direction constituted by four lower bearing devices 3 . The lower spring [X] 21 has one end connected to the mass body 12 and the other end connected to one end of the upper spring [X] 22 . The lower spring [X] 21 has an intrinsic spring constant (k X1 ).

上バネ〔Ｘ〕２２は、図１に示す上支承装置６に対応する。より詳細には、４個の上支承装置６によって構成されるＸ方向の弾性系に対応する。上バネ〔Ｘ〕２２は、固有バネ定数（ｋＸ２）を有する。上バネ〔Ｘ〕２２は、一端が下バネ〔Ｘ〕２１の他端に連結され、他端が質量体１１に連結される。つまり、下バネ〔Ｘ〕２１と上バネ〔Ｘ〕２２とは、互いに直列に連結される。 The upper spring [X] 22 corresponds to the upper bearing device 6 shown in FIG. More specifically, it corresponds to an elastic system in the X direction composed of four upper support devices 6 . The upper spring [X] 22 has an intrinsic spring constant (k X2 ). The upper spring [X] 22 has one end connected to the other end of the lower spring [X] 21 and the other end connected to the mass body 11 . That is, the lower spring [X] 21 and the upper spring [X] 22 are connected in series with each other.

ダンパ〔Ｘ〕２３は、図１に示す減衰装置７Ｘに対応する。ダンパ〔Ｘ〕２３は、上バネ〔Ｘ〕２２の両端の速度差に対応する減衰力を発生させる。また、ダンパ〔Ｘ〕２３は、減衰器としての機能に加えて、上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）を調整し、見かけのバネ定数（調整バネ定数（ｋＸ´））を得る機能を併せ持っている。調整バネ定数（ｋＸ´）を得る機能の詳細については、後述する。 The damper [X] 23 corresponds to the damping device 7X shown in FIG. The damper [X] 23 generates a damping force corresponding to the speed difference between both ends of the upper spring [X] 22 . In addition to functioning as an attenuator, the damper [X] 23 adjusts the inherent spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 to provide an apparent spring constant (adjusted spring constant (k X ')). It also has the function of obtaining The details of the function for obtaining the adjustment spring constant (k X ') will be described later.

ダンパ〔Ｘ〕２３は、上バネ〔Ｘ〕２２に対して並列に連結される。つまり、実施形態の制震装置１は、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２を選択弾性部として選択する。具体的には、ダンパ〔Ｘ〕２３は、一端が上バネ〔Ｘ〕２２の一端に連結され、他端が上バネ〔Ｘ〕２２の他端に接続される。また、ダンパ〔Ｘ〕２３は、一端が上バネ〔Ｘ〕２２の他端に連結され、他端が質量体１１に連結されているともいえる。ダンパ〔Ｘ〕２３は、所望の減衰係数（ＣＸ）（第１減衰係数）に設定可能である。すなわち、ダンパ〔Ｘ〕２３は、上バネ〔Ｘ〕２２の両端の速度差に対応する減衰力の大きさを所望の大きさに設定することができる。 The damper [X] 23 is connected in parallel with the upper spring [X] 22 . That is, the vibration damping device 1 of the embodiment selects the upper spring [X] 22 and the upper spring [Y] 32 as the selected elastic portions. Specifically, the damper [X] 23 has one end connected to one end of the upper spring [X] 22 and the other end connected to the other end of the upper spring [X] 22 . It can also be said that the damper [X] 23 has one end connected to the other end of the upper spring [X] 22 and the other end connected to the mass body 11 . The damper [X] 23 can be set to a desired damping coefficient (C X ) (first damping coefficient). That is, the damper [X] 23 can set the magnitude of the damping force corresponding to the speed difference between both ends of the upper spring [X] 22 to a desired magnitude.

また、上バネ〔Ｘ〕２２及びダンパ〔Ｘ〕２３を含む力学系を調整バネ〔Ｘ〕２４と称する。調整バネ〔Ｘ〕２４は、調整バネ定数（ｋＸ´）（見かけの第１バネ定数）を有する。調整バネ定数（ｋＸ´）は、上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）がダンパ〔Ｘ〕２３によって調整されたものである。 A dynamic system including the upper spring [X] 22 and the damper [X] 23 is called an adjustment spring [X] 24 . The adjustment spring [X] 24 has an adjustment spring constant (k X ') (apparent first spring constant). The adjusted spring constant (k X ′) is obtained by adjusting the natural spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 by the damper [X] 23 .

Ｙ方向連結部３０は、Ｘ方向連結部２０に対して制震の対象となる方向が異なっているだけである。つまり、Ｙ方向連結部３０の単体の構成は、Ｘ方向連結部２０と同じである。Ｙ方向連結部３０は、下バネ〔Ｙ〕３１（第１弾性部）と、上バネ〔Ｙ〕３２（第２弾性部）と、ダンパ〔Ｙ〕３３と、を有する。下バネ〔Ｙ〕３１は、下支承装置３に対応する。上バネ〔Ｙ〕３２は、上支承装置６に対応する。ダンパ〔Ｙ〕３３は、減衰装置７Ｙに対応する。上バネ〔Ｙ〕３２及びダンパ〔Ｙ〕３３を含む力学系を調整バネ〔Ｙ〕３４と称する。調整バネ〔Ｙ〕３４は、調整バネ定数（ｋＹ´）（見かけの第２バネ定数）を有する。 The Y-direction connecting portion 30 differs from the X-direction connecting portion 20 only in the direction in which vibration is to be damped. In other words, the single structure of the Y-direction connecting portion 30 is the same as that of the X-direction connecting portion 20 . The Y-direction connecting portion 30 has a lower spring [Y] 31 (first elastic portion), an upper spring [Y] 32 (second elastic portion), and a damper [Y] 33 . A lower spring [Y] 31 corresponds to the lower support device 3 . The upper spring [Y] 32 corresponds to the upper support device 6 . A damper [Y] 33 corresponds to the damping device 7Y. A dynamic system including the upper spring [Y] 32 and the damper [Y] 33 is called an adjustment spring [Y] 34 . The adjustment spring [Y] 34 has an adjustment spring constant (k Y ') (apparent second spring constant).

なお、図３の力学モデルでは、Ｘ方向連結部２０の下バネ〔Ｘ〕２１とＹ方向連結部３０の下バネ〔Ｙ〕３１とは、それぞれ別のバネとして示している。しかし、図１に示す構造の例示では、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１は、下支承装置３によって構成される弾性系である。つまり、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１は、共通の構成要素により実装されている。同様に、Ｘ方向連結部２０の上バネ〔Ｘ〕２２とＹ方向連結部３０の上バネ〔Ｙ〕３２とは、それぞれ別のバネとして図示している。上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２は、上支承装置６によって構成される弾性系である。つまり、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２は、共通の構成要素により実装されている。 In the dynamic model of FIG. 3, the lower spring [X] 21 of the X-direction connecting portion 20 and the lower spring [Y] 31 of the Y-direction connecting portion 30 are shown as separate springs. However, in the structural illustration shown in FIG. That is, the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 are mounted by a common component. Similarly, the upper spring [X] 22 of the X-direction connecting portion 20 and the upper spring [Y] 32 of the Y-direction connecting portion 30 are illustrated as separate springs. The upper spring [X] 22 and the upper spring [Y] 32 are elastic systems constituted by the upper support device 6 . That is, the upper spring [X] 22 and the upper spring [Y] 32 are mounted by a common component.

次に、Ｘ方向振動系を例に、制震装置１が建物１００のＸ方向における固有振動数に同調させ得る理由について説明する。建物１００の固有振動数に対応するとは、建物１００に対してＸ方向の振動が印加されたとき、振動によって生じる建物１００の振幅あるいは加速度を低減するように、制震装置１のＸ方向の共振振動数が設定されていることをいう。 Next, taking the X-direction vibration system as an example, the reason why the vibration damping device 1 can be tuned to the natural frequency of the building 100 in the X direction will be described. Corresponding to the natural frequency of the building 100 means that when X-direction vibration is applied to the building 100, the X-direction resonance of the vibration control device 1 is reduced so as to reduce the amplitude or acceleration of the building 100 caused by the vibration. It means that the frequency is set.

制震装置１は、下バネ〔Ｘ〕２１と上バネ〔Ｘ〕２２とを有する。今、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）がゼロとして設定され、減衰力を発生しない状態を仮定する。そうすると、制震装置１の共振振動数（ωＸ）は、質量体１１の質量（ｍ）と、固有バネ定数（ｋＸ１）と調整バネ定数（ｋＸ´）により決定される。調整バネ〔Ｘ〕２４は、ダンパ〔Ｘ〕２３の調整対象であるが、減衰係数（ＣＸ）がゼロであるとき、調整バネ〔Ｘ〕２４の調整バネ定数（ｋＸ´）は、実質的に上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）である。なわち、制震装置１の共振振動数（ωＸ）は、下記式（１）及び式（２）により示される。式（１）において、バネ定数（ｋＸＣ）は、Ｘ方向連結部２０の合成バネ定数である。

Figure 0007220100000001

Figure 0007220100000002
 The damping device 1 has a lower spring [X] 21 and an upper spring [X] 22 . Assume now that the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23 is set to zero to generate no damping force. Then, the resonance frequency (ω X ) of the vibration damping device 1 is determined by the mass (m) of the mass body 11, the intrinsic spring constant (k X1 ), and the adjustment spring constant (k X ′). The adjustment spring [X] 24 is the object of adjustment of the damper [X] 23. When the damping coefficient (C X ) is zero, the adjustment spring constant (k X ') of the adjustment spring [X] 24 is substantially is the intrinsic spring constant (k X2 ) of the top spring [X] 22 . That is, the resonance frequency (ω X ) of the vibration damping device 1 is expressed by the following formulas (1) and (2). In Equation (1), the spring constant (k XC ) is the composite spring constant of the X-direction connecting portion 20 .
Figure 0007220100000001
Figure 0007220100000002

次に、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）が大きく設定され、大きな減衰力が生じる状態を仮定する。そうすると、質量体１１の移動に対して上バネ〔Ｘ〕２２が伸縮し難くなる。そして、最終的に上バネ〔Ｘ〕２２は、剛体としてみなされる状態となる。この状態では、上バネ〔Ｘ〕２２は、弾性体としての機能を奏しない。この場合には、制震装置１の共振振動数（ωＸ）は、質量体１１の質量（ｍ）と、固有バネ定数（ｋＸ１）と、により決定される。すなわち、制震装置１の共振振動数（ωＸ）は、下記式（３）により示される。

Figure 0007220100000003
Next, assume a state in which the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23 is set large to generate a large damping force. This makes it difficult for the upper spring [X] 22 to expand and contract with respect to the movement of the mass body 11 . Finally, the upper spring [X] 22 is regarded as a rigid body. In this state, the upper spring [X] 22 does not function as an elastic body. In this case, the resonance frequency (ω X ) of the vibration damping device 1 is determined by the mass (m) of the mass body 11 and the natural spring constant (k X1 ). That is, the resonance frequency (ω X ) of the vibration damping device 1 is expressed by the following formula (3).
Figure 0007220100000003

調整バネ定数（ｋＸ´）、すなわち質量体１１の移動量と上バネ〔Ｘ〕２２の伸びとの関係は、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）によって制御可能である。従って、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）を制御することにより、上バネ〔Ｘ〕２２の調整バネ定数（ｋＸ´）を変化させることが可能になる。調整バネ定数（ｋＸ´）は、制震装置１の共振振動数（ωＸ）に関係するので、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）を制御することにより、制震装置１のＸ方向における共振振動数（ωＸ）を所望の値に設定することができる。 The adjustment spring constant (k X ′), that is, the relationship between the displacement of the mass 11 and the elongation of the upper spring [X] 22 can be controlled by the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23 . Therefore, by controlling the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23, it is possible to change the adjustment spring constant (k X ′) of the upper spring [X] 22 . Since the adjustment spring constant (k X ') is related to the resonance frequency (ω X ) of the vibration damping device 1, by controlling the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23, the The resonant frequency in the X direction (ω X ) can be set to a desired value.

＜制震装置を設計する方法＞
次に、制震装置１を設計する方法について説明する。制震装置１の設計とは、つまり、図３の力学モデルに示す、下バネ〔Ｘ〕２１のバネ定数（ｋＸ１）、上バネ〔Ｘ〕２２のバネ定数（ｋＸ２）、下バネ〔Ｙ〕３１のバネ定数（ｋＹ１）、上バネ〔Ｙ〕のバネ定数（ｋＹ２）、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰定数（ＣＸ）、及びダンパ〔Ｙ〕３３の減衰定数（ＣＹ）を求めることである。なお、下バネ〔Ｘ〕２１のバネ定数（ｋＸ１）及び下バネ〔Ｙ〕３１のバネ定数（ｋＹ１）は共通であるから（ｋＸ１＝ｋＹ１＝ｋ１）、いずれか一方を求めることとしてよい。同様に、上バネ〔Ｘ〕２２のバネ定数（ｋＸ２）及び上バネ〔Ｙ〕３２のバネ定数（ｋＹ２）は共通であるから（ｋＸ２＝ｋＹ２＝ｋ２）、いずれか一方を求めることとしてよい。 <Method for designing a vibration control device>
Next, a method for designing the vibration damping device 1 will be described. The design of the vibration damping device 1 means the spring constant (k X1 ) of the lower spring [X] 21, the spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22, and the lower spring [ Y] 31 spring constant (k Y1 ), upper spring [Y] spring constant (k Y2 ), damper [X] 23 damping constant (C X ), and damper [Y] 33 damping constant ( CY ) is to ask for Since the spring constant (k X1 ) of the lower spring [X] 21 and the spring constant (k Y1 ) of the lower spring [Y] 31 are common (k X1 = k Y1 = k 1 ), either one is calculated It is good as a thing. Similarly, since the spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 and the spring constant (k Y2 ) of the upper spring [Y] 32 are common ( k X2 =k Y2 =k 2 ), either one of You can ask for it.

例えば、建物１００の固有振動数に同調する周波数が、Ｘ方向では最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）であり、Ｙ方向では最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ）であるとする。これらの最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）を力学モデルの要素にて示すと、式（４）、（５）である。

Figure 0007220100000004

Figure 0007220100000005
 For example, assume that the frequency tuned to the natural frequency of the building 100 is the optimum resonance frequency (ω OPT·X ) in the X direction and the optimum resonance frequency (ω OPT·Y ) in the Y direction. Expressions (4) and (5) represent these optimum resonance frequencies (ω OPT·X ) and (ω OPT·Y ) as elements of the dynamic model.
Figure 0007220100000004
Figure 0007220100000005

式（４）において、合成バネ定数（ｋＸＣ）は、下バネ〔Ｘ〕２１の固有バネ定数（ｋＸ１）及び調整バネ〔Ｘ〕２４の調整バネ定数（ｋＸ´）の直列結合として得られる（式（２）参照）。合成バネ定数（ｋＹＣ）は、下バネ〔Ｙ〕３１の固有バネ定数（ｋＹ１）及び調整バネ〔Ｙ〕３４の調整バネ定数（ｋＹ´）の直列結合として得られる。 In equation (4), the composite spring constant ( kXC ) is obtained as a series combination of the intrinsic spring constant ( kX1 ) of the lower spring [X] 21 and the adjustment spring constant ( kX ') of the adjustment spring [X] 24. (see formula (2)). The composite spring constant (k YC ) is obtained as a series combination of the intrinsic spring constant (k Y1 ) of lower spring [Y] 31 and the adjusted spring constant (k Y ′) of adjusting spring [Y] 34 .

ここで、合成バネ定数（ｋＸＣ）は、合成バネ定数（ｋＹＣ）と異なる。この違いによって、Ｘ方向の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）とＹ方向の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ）とがそれぞれ建物１００の各方向における固有振動数に同調している。まず、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１は、下支承装置３によるバネ要素である。従って、下バネ〔Ｘ〕２１の固有バネ定数（ｋＸ１）と下バネ〔Ｙ〕３１の固有バネ定数（ｋＹ１）とは、共通（バネ定数（ｋ１））である。一方、調整バネ〔Ｘ〕２４の調整バネ定数（ｋＸ´）は、調整バネ〔Ｙ〕３４の調整バネ定数（ｋＹ´）と異なる。 Here, the composite spring constant (k XC ) is different from the composite spring constant (k YC ). Due to this difference, the optimum resonance frequency in the X direction (ω OPT·X ) and the optimum resonance frequency in the Y direction (ω OPT·Y ) are in tune with the natural frequency of the building 100 in each direction. First, the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 are spring elements provided by the lower support device 3 . Therefore, the intrinsic spring constant (k X1 ) of the lower spring [X] 21 and the intrinsic spring constant (k Y1 ) of the lower spring [Y] 31 are common (spring constant (k 1 )). On the other hand, the adjustment spring constant (k X ') of the adjustment spring [X] 24 is different from the adjustment spring constant (k Y ') of the adjustment spring [Y] 34 .

調整バネ定数（ｋＸ´）は、上支承装置６と減衰装置７Ｘとにより決まる。つまり、調整バネ定数（ｋＸ´）は、上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）と、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）と、により決まる。換言すると、式（６）に示すように、調整バネ定数（ｋＸ´）は、固有バネ定数（ｋＸ２）と減衰係数（ＣＸ）との関数である。また、式（７）に示すように、Ｙ方向における調整バネ定数（ｋＹ´）についても、同様である。

Figure 0007220100000006

Figure 0007220100000007
 The adjustment spring constant (k X ') is determined by the upper bearing device 6 and the damping device 7X. That is, the adjustment spring constant (k X ′) is determined by the natural spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 and the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23 . In other words, the tuning spring constant ( kX ') is a function of the intrinsic spring constant ( kX2 ) and the damping coefficient ( CX ), as shown in equation (6). The same applies to the adjustment spring constant (k Y ') in the Y direction, as shown in Equation (7).
Figure 0007220100000006
Figure 0007220100000007

そうすると、Ｘ方向振動系における下バネ〔Ｘ〕２１の固有バネ定数（ｋＸ１）がＹ方向振動系における下バネ〔Y〕３１の固有バネ定数（ｋＹ１）と等しく、且つ、Ｘ方向振動系における上バネ〔Ｘ〕の固有バネ定数（ｋＸ２）がＹ方向振動系における上バネ〔Ｙ〕３２の固有バネ定数（ｋＹ２）と等しい、という条件を前提としたうえで、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）（第１減衰係数）及びダンパ〔Ｙ〕３３の減衰係数（ＣＹ）（第２減衰係数）を調整することにより、所望の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）を得ることが可能である。このような問題は、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１の固有バネ定数（ｋ１）と、調整バネ〔Ｘ〕２４の調整バネ定数（ｋＸ´）とを適切な比率（剛性比：λ）とすることで解くことができる。 Then, the natural spring constant (k X1 ) of the lower spring [X] 21 in the X-direction vibration system is equal to the natural spring constant (k Y1 ) of the lower spring [Y] 31 in the Y-direction vibration system, and the X-direction vibration system On the assumption that the natural spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] in the Y-direction vibration system is equal to the natural spring constant (k Y2 ) of the upper spring [Y] 32 in the Y-direction vibration system, the damper [X] 23 damping coefficient (C X ) (first damping coefficient) and damper [Y] 33 damping coefficient (C Y ) (second damping coefficient) are adjusted to obtain the desired optimum resonance frequency (ω OPT X ), (ω OPT·Y ). Such a problem is solved by setting the proper ratio (k 1 ) of the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 and the adjustment spring constant (k X ′) of the adjustment spring [X] 24 ( Rigidity ratio: λ) can be solved.

制震装置１の各パラメータの設定において、制震装置１の共振振動数を建物１００の周期に同調させることが重要であることは既に述べた。この同調は、上述したように、制震装置１の共振振動数と建物１００の周期との関係である。制震装置１の各パラメータの設定では、さらに、制震装置１の減衰定数が適切な値であることも重要である。この適切な減衰定数を最適減衰定数（ｈＯＰＴ）と呼ぶ。本実施形態の制震装置１の設計方法では、制震装置１におけるＸ方向及びＹ方向のそれぞれの共振振動数が建物１００の周期に同調し、かつ、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて、最適減衰定数（ｈＯＰＴ）となるように、制震装置１の各パラメータの設定を行う。このような満たすべき条件は、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１における共通バネ定数（ｋ１）、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２における共通バネ定数（ｋ２）、Ｘ方向の減衰係数（ＣＸ）、Ｙ方向の減衰係数（ＣＹ）を適切に設定することにより、満足することができる。 It has already been described that it is important to synchronize the resonance frequency of the vibration damping device 1 with the period of the building 100 in setting each parameter of the vibration damping device 1 . This tuning is the relationship between the resonance frequency of the damping device 1 and the period of the building 100, as described above. In setting each parameter of the vibration damping device 1, it is also important that the damping constant of the vibration damping device 1 is an appropriate value. This suitable damping constant is called the optimal damping constant (h OPT ). In the method for designing the vibration damping device 1 of the present embodiment, the resonance frequencies of the vibration damping device 1 in the X direction and the Y direction are synchronized with the period of the building 100, and in each of the X direction and the Y direction, optimal Each parameter of the vibration damping device 1 is set so as to obtain the damping constant (h OPT ). Such conditions to be satisfied are the common spring constant (k 1 ) in the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31, the common spring constant (k 2 ), the damping coefficient in the X direction (C X ), and the damping coefficient in the Y direction (C Y ) can be appropriately set.

要するに、制震装置１の設計とは、共通バネ定数（ｋ１）、共通バネ定数（ｋ２）、減衰係数（ＣＸ）、（ＣＹ）を得ることである。以下、共通バネ定数（ｋ１）、（ｋ２）、減衰係数（ＣＸ）、（ＣＹ）を得る手順を説明する。 In short, the design of the damping device 1 is to obtain a common spring constant (k 1 ), a common spring constant (k 2 ), damping coefficients (C X ), (C Y ). The procedure for obtaining the common spring constants (k 1 ), (k 2 ) and damping coefficients (C X ), (C Y ) will be described below.

質量比（μ）を得る（ステップＳ１）。質量比（μ）は、式（８）に示すように、錘８の質量〔ｍ〕と建物１００の質量〔Ｍ〕との比率である。まず、錘８の質量（ｍ）を設定する。質量（ｍ）は、所望の制震性能や、制震装置１の設置場所の広さ、建物１００の構造強度などを総合的に判断して決定してよい。錘８の質量（ｍ）が決まれば、質量比（μ）は、式（８）により得られる。

Figure 0007220100000008
A mass ratio (μ) is obtained (step S1). The mass ratio (μ) is the ratio between the mass [m] of the weight 8 and the mass [M] of the building 100, as shown in Equation (8). First, the mass (m) of the weight 8 is set. The mass (m) may be determined by comprehensively judging the desired damping performance, the size of the installation location of the damping device 1, the structural strength of the building 100, and the like. Once the mass (m) of the weight 8 is determined, the mass ratio (μ) can be obtained by Equation (8).
Figure 0007220100000008

次に、最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）得る（ステップＳ２）。これらは、建物１００におけるＸ方向の固有振動数（ΩＸ）及びＹ方向の固有振動数（ΩＹ）に基づいて設定する。以下の説明において、最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）は、最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ）よりも高いとする。つまり、建物１００の周期は、Ｘ方向が短周期側であり、Ｙ方向が長周期側であるとする。最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれに対して一般的な同調質量ダンパの最適設定式を用いて算出してよい。最適設定式として、例えば、式（９Ａ）、（９Ｂ）を用いてよい。なお、式（９Ａ）、（９Ｂ）におけるΩＸは、建物１００のＸ方向における固有振動数であり、ΩＹは、建物１００のＹ方向における固有振動数である。

Figure 0007220100000009
Next, the optimum resonance frequencies (ω OPT·X ) and (ω OPT·Y ) are obtained (step S2). These are set based on the X-direction natural frequency (Ω X ) and the Y-direction natural frequency (Ω Y ) of the building 100 . In the following description, it is assumed that the optimum resonance frequency (ω OPT·X ) is higher than the optimum resonance frequency (ω OPT·Y ). That is, the period of the building 100 is assumed to be on the short period side in the X direction and on the long period side in the Y direction. The optimum resonant frequencies (ω OPT·X ), (ω OPT·Y ) may be calculated using general tuned mass damper optimum setting equations for the X and Y directions, respectively. Equations (9A) and (9B), for example, may be used as the optimum setting equations. Note that Ω X in equations (9A) and (9B) is the natural frequency of the building 100 in the X direction, and Ω Y is the natural frequency of the building 100 in the Y direction.
Figure 0007220100000009

さらに、最適減衰定数（ｈＯＰＴ）を得る（ステップＳ３）。最適減衰定数（ｈＯＰＴ）は、式（１０）に示すように、質量比（μ）に基づいて算出される。つまり、最適減衰定数（ｈＯＰＴ）は、錘８の質量（ｍ）と建物１００の質量（Ｍ）とによって決まるので、Ｘ方向及びＹ方向で共通である。

Figure 0007220100000010
Furthermore, an optimum attenuation constant (h OPT ) is obtained (step S3). The optimum attenuation constant (h OPT ) is calculated based on the mass ratio (μ) as shown in equation (10). That is, the optimum damping constant (h OPT ) is determined by the mass (m) of the weight 8 and the mass (M) of the building 100, and is common in the X and Y directions.
Figure 0007220100000010

次に、剛性比（λ）を得る（ステップＳ４）。剛性比（λ）とは、固有バネ定数（ｋＸ１）と、調整バネ定数（ｋＸ´）との比率である。剛性比（λ）は、最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）及び最適減衰定数（ｈＯＰＴ）を用いることにより得られる。剛性比（λ）の算出には、式（１１）、（１２）を用いる。

Figure 0007220100000011

Figure 0007220100000012
 Next, a stiffness ratio (λ) is obtained (step S4). The stiffness ratio (λ) is the ratio of the intrinsic spring constant (k X1 ) and the adjusted spring constant (k X ′). The stiffness ratio (λ) is obtained by using the optimum resonant frequencies (ω OPT·X ), (ω OPT·Y ) and the optimum damping constant (h OPT ). Equations (11) and (12) are used to calculate the stiffness ratio (λ).
Figure 0007220100000011
Figure 0007220100000012

なお、式（１１）、（１２）は、以下の条件１、２を共に満たすという条件のもとに成り立つ。
・条件１：制震装置１のＸ方向において共振振動数（ωＸ）が最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）であり、等価減衰係数（ｈｅ）が最適減衰定数（ｈＯＰＴ）である。
・条件２：制震装置１のＹ方向において共振振動数（ωＹ）が最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ）であり、等価減衰係数（ｈｅ）が最適減衰定数（ｈＯＰＴ）である。 Equations (11) and (12) are established under the condition that both the following conditions 1 and 2 are satisfied.
・Condition 1: The resonance frequency (ω X ) in the X direction of the vibration damping device 1 is the optimum resonance frequency (ω OPT·X ), and the equivalent damping coefficient (h e ) is the optimum damping constant (h OPT ). .
・Condition 2: In the Y direction of the vibration damping device 1, the resonance frequency (ω Y ) is the optimum resonance frequency (ω OPT Y ), and the equivalent damping coefficient (h e ) is the optimum damping constant (h OPT ). .

次に、Ｘ方向について、下バネ〔Ｘ〕２１の固有バネ定数（ｋＸ１）を得る。固有バネ定数（ｋＸ１）は、式（１３）により得られる。なお、下バネ〔Ｘ〕の固有バネ定数（ｋＸ１）は、下バネ〔Ｙ〕の固有バネ定数（ｋＹ１）と共通（共通バネ定数（ｋ１））である。従って、この演算により、共通バネ定数（ｋ１）も得られる（ステップＳ５）。

Figure 0007220100000013
Next, the intrinsic spring constant (k X1 ) of the lower spring [X] 21 is obtained for the X direction. The intrinsic spring constant (k X1 ) is given by equation (13). The intrinsic spring constant (k X1 ) of the lower spring [X] is common to the intrinsic spring constant (k Y1 ) of the lower spring [Y] (common spring constant (k 1 )). Therefore, this calculation also yields the common spring constant (k 1 ) (step S5).
Figure 0007220100000013

次に、上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）を得る。固有バネ定数（ｋＸ２）は、式（１４）により得られる。なお、上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）は、上バネ〔Ｙ〕３２の固有バネ定数（ｋＹ２）と共通（共通バネ定数ｋ２）である。従って、この演算により、共通バネ定数（ｋ２）も得られる（ステップＳ５）。

Figure 0007220100000014
Next, the intrinsic spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 is obtained. The intrinsic spring constant (k X2 ) is given by equation (14). The specific spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 is common to the specific spring constant (k Y2 ) of the upper spring [Y] 32 (common spring constant k 2 ). Therefore, by this calculation, the common spring constant (k 2 ) is also obtained (step S5).
Figure 0007220100000014

次に、減衰係数（ＣＸ）、（ＣＹ）を得る（ステップＳ６）。具体的には、図４の交点Ａに対応する媒介変数（ｇＡ）を減衰係数（ＣＹ）に換算する。同様に、交点Ｂに対応する媒介変数（ｇＢ）を減衰係数（ＣＸ）に換算する。図４のグラフＧ４ｂに示すように、等価減衰定数（ｈｅ）は、減衰係数（ＣＸ）、（ＣＹ）の増加に伴って増加し、最大値を経たのちに減少して所定の値に収束する。ここで、最適減衰定数（ｈＯＰＴ）は、等価減衰定数（ｈ）のグラフＧ４ｂに対して、互いに異なる２つの交点Ａ、Ｂを含む。媒介変数（ｇＡ）、（ｇＢ）は、この交点Ａ、Ｂに関する。 Next, attenuation coefficients (C X ) and (C Y ) are obtained (step S6). Specifically, the parameter (g A ) corresponding to the intersection point A in FIG. 4 is converted into an attenuation coefficient (C Y ). Similarly, the parameter (g B ) corresponding to the intersection point B is converted into an attenuation coefficient (C X ). As shown in the graph G4b of FIG. 4, the equivalent damping constant (h e ) increases as the damping coefficients (C X ) and (C Y ) increase, reaches a maximum value, and then decreases to a predetermined value. converges to Here, the optimum damping constant (h OPT ) includes two mutually different intersections A and B with respect to the graph G4b of the equivalent damping constant (h). Parameters (g A ), (g B ) relate to this intersection point A, B.

まず、媒介変数（ｇＡ）、（ｇＢ）を無次元化減衰係数（ｇＤＸ）、（ｇＤＹ）に換算する。この換算は、式（１５）、（１６）により行う。

Figure 0007220100000015

Figure 0007220100000016
 First, the parameters (g A ) and (g B ) are converted into dimensionless attenuation coefficients (g DX ) and (g DY ). This conversion is performed by equations (15) and (16).
Figure 0007220100000015
Figure 0007220100000016

次に、無次元化減衰係数（ｇＤＸ）、（ｇＤＹ）を減衰係数（ＣＸ）、（ＣＹ）に換算する（ステップＳ８）。この換算は、式（１７）、（１８）により行う。この処理によって、Ｘ方向振動系におけるダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）と、Ｙ方向振動系におけるダンパ〔Ｙ〕３３の減衰係数（ＣＹ）と、が得られる。

Figure 0007220100000017

Figure 0007220100000018
 Next, the dimensionless attenuation coefficients (g DX ) and (g DY ) are converted into attenuation coefficients (C X ) and (C Y ) (step S8). This conversion is performed by equations (17) and (18). By this process, the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23 in the X-direction vibration system and the damping coefficient (C Y ) of the damper [Y] 33 in the Y-direction vibration system are obtained.
Figure 0007220100000017
Figure 0007220100000018

＜作用効果＞
以下、比較例に係る制震装置１の作用効果と比較しながら、上記の制震装置１が奏する作用効果について説明する。 <Effect>
Hereinafter, the operational effects of the vibration damping device 1 will be described while comparing with the operational effects of the vibration damping device 1 according to the comparative example.

図７は、比較例の制震装置２００の力学モデルを示す。比較例の制震装置２００は、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１に対応する要素を有しない点で、実施形態の制震装置１と相違する。この制震装置２００では、上バネ〔Ｘ〕２２２に並列に取り付けられたダンパ〔Ｘ〕２２３によって減衰係数（ＣＸ）を調整することが可能であり、上バネ〔Ｙ〕２３２に並列に取り付けられたダンパ〔Ｙ〕２３３によって減衰係数（ＣＹ）を調整することが可能である。一方、実施形態の制震装置１のように、上バネ〔Ｘ〕２２２の固有バネ定数（ｋＸ２）と、上バネ〔Ｙ〕２３２の固有バネ定数（ｋＹ２）と、が同じであるとすれば、Ｘ方向の共振振動数（ωＸ）と、Ｙ方向の共振振動数（ωＹ）とを互いに異なる値に設定することはできない。 FIG. 7 shows a dynamic model of a vibration damping device 200 of a comparative example. The vibration damping device 200 of the comparative example differs from the vibration damping device 1 of the embodiment in that it does not have elements corresponding to the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 . In this vibration damping device 200, the damping coefficient (C X ) can be adjusted by the damper [X] 223 attached in parallel to the upper spring [X] 222, and the damper [X] 223 attached in parallel to the upper spring [Y] 232. It is possible to adjust the damping coefficient (C Y ) by the damper [Y] 233 provided. On the other hand, if the intrinsic spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 222 and the intrinsic spring constant (k Y2 ) of the upper spring [Y] 232 are the same as in the vibration damping device 1 of the embodiment, Then, the resonance frequency (ω X ) in the X direction and the resonance frequency (ω Y ) in the Y direction cannot be set to mutually different values.

一方、実施形態の制震装置１は、Ｘ方向の共振振動数（ωＸ）とＹ方向の共振振動数（ωＸ）とをそれぞれ独立に所望の値に設定することができる。例えば、Ｘ方向の共振振動数（ωＸ）を長周期とし、Ｙ方向の共振振動数（ωＹ）を短周期にする場合を仮定する。 On the other hand, the vibration damping device 1 of the embodiment can independently set the resonance frequency (ω X ) in the X direction and the resonance frequency (ω X ) in the Y direction to desired values. For example, assume that the resonance frequency (ω X ) in the X direction is a long period and the resonance frequency (ω Y ) in the Y direction is a short period.

まず、Ｘ方向振動系のダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）を小さく（≒０）とすることにより、Ｘ方向の合成バネ定数（ｋＸＣ）は、下バネ〔Ｘ〕２１と上バネ〔Ｘ〕２２の直列接続として示すことができる。従って、Ｘ方向の共振振動数（ωＸ）を長周期側に設定できる。 First, by reducing the damping coefficient (C X ) of the damper [X] 23 in the X-direction vibration system (≈0), the combined spring constant (k XC ) in the X-direction is It can be shown as a series connection of springs [X] 22 . Therefore, the resonance frequency (ω X ) in the X direction can be set to the long period side.

一方、Ｙ方向振動系のダンパ〔Ｙ〕３３の減衰係数（ＣＹ）を大きく（≒固定）とする。そうすると、上バネ〔Ｙ〕３２は、実質的に剛体とみなされるので、Ｙ方向の全体バネ定数（ｋＹＣ）は、下バネ〔Ｙ〕３１と等価であるとみなせる。従って、Ｙ方向の共振振動数（ωＹ）を短周期側に設定できる。 On the other hand, the damping coefficient (C Y ) of the damper [Y] 33 of the Y-direction vibration system is set large (≈fixed). Then, since the upper spring [Y] 32 is regarded as a substantially rigid body, the overall spring constant (k YC ) in the Y direction can be regarded as equivalent to that of the lower spring [Y] 31 . Therefore, the resonance frequency (ω Y ) in the Y direction can be set to the short period side.

つまり、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１の共通バネ定数（ｋ１）、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２の共通バネ定数（ｋ２）、ダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）及びダンパ〔Ｙ〕３３の減衰係数（ＣＹ）を適切に設定することにより、Ｘ方向及びＹ方向共に同調質量ダンパの最適設定（最適同調振動数、最適減衰定数）を満たすことが可能である。 That is, the common spring constant (k 1 ) of the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31, the common spring constant (k 2 ) of the upper spring [X] 22 and the upper spring [Y] 32, the damper [X] 23 damping coefficient (C X ) and damper [Y] 33 damping coefficient (C Y ), the optimum settings of the tuned mass damper (optimal tuned frequency, optimum damping constant ) can be satisfied.

要するに、制震装置１は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて、共通バネ定数（ｋ１）を有する下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１と、共通バネ定数（ｋ２）を有する上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２と、を備えている。方向ごとにバネ定数を異ならせる場合と比べると、バネ定数を共通とすることにより、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１を構成する下支承装置３の構成を簡易にすると共にコストを低減することもできる。同様に、バネ定数を共通とすることにより、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２を構成する上支承装置６の構成を簡易にすることができる。そして、ダンパ〔Ｘ〕２３は、上バネ〔Ｘ〕２２の固有バネ定数（ｋＸ２）を調整し、調整バネ定数（ｋＸ´）とする。調整バネ定数（ｋＸ´）とすることによって、制震装置１のＸ方向の共振振動数を最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）として、建物１００のＸ方向の固有振動数に同調させることができる。同様に、ダンパ〔Ｙ〕３３は、上バネ〔Ｙ〕３２の固有バネ定数（ｋＹ２）を調整し、調整バネ定数（ｋＹ´）とする。調整バネ定数（ｋＹ´）とすることによって、制震装置１のＹ方向の共振振動数を最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ）として、建物１００のＹ方向の固有振動数に同調させることができる。つまり、制震装置１は、建物１００において方向ごとに異なる固有振動数のそれぞれに対して同調させることができる。従って、制震装置１は、簡易な構成によって、所望の制震効果を発揮することができる。 In short, the vibration damping device 1 has the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 having a common spring constant (k 1 ) and a common spring constant (k 2 ) in each of the X and Y directions. An upper spring [X] 22 and an upper spring [Y] 32 are provided. Compared to the case where the spring constant is different for each direction, the common spring constant simplifies the configuration of the lower support device 3 that constitutes the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 and reduces the cost. can also be reduced. Similarly, by using a common spring constant, the configuration of the upper support device 6 constituting the upper spring [X] 22 and the upper spring [Y] 32 can be simplified. Then, the damper [X] 23 adjusts the inherent spring constant (k X2 ) of the upper spring [X] 22 to obtain the adjusted spring constant (k X ′). By setting the adjustment spring constant (k X '), the resonance frequency in the X direction of the vibration damping device 1 is tuned to the natural frequency in the X direction of the building 100 as the optimum resonance frequency (ω OPT · X ). can be done. Similarly, the damper [Y] 33 adjusts the inherent spring constant (k Y2 ) of the upper spring [Y] 32 to obtain the adjusted spring constant (k Y ′). By setting the adjustment spring constant (k Y '), the resonance frequency in the Y direction of the vibration damping device 1 is tuned to the natural frequency in the Y direction of the building 100 as the optimum resonance frequency (ω OPT Y ). can be done. In other words, the vibration damping device 1 can be tuned to each natural frequency that is different for each direction in the building 100 . Therefore, the vibration damping device 1 can exert a desired vibration damping effect with a simple configuration.

制震装置１の減衰装置７Ｘ、７Ｙは、上支承装置６に対して並列に接続されている。この構成によれば、所望の制震効果をより確実に発揮することができる。 The damping devices 7X and 7Y of the vibration damping device 1 are connected in parallel to the upper bearing device 6. As shown in FIG. According to this configuration, the desired damping effect can be exhibited more reliably.

制震装置１は、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２である上支承装置６、ダンパ〔Ｘ〕２３である減衰装置７Ｘ、ダンパ〔Ｙ〕３３である減衰装置７Ｙを、下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１である下支承装置３に連結する中間フレーム４をさらに備える。この構成によっても所望の制震効果をより確実に発揮することができる。 The vibration damping device 1 includes an upper support device 6, which is an upper spring [X] 22 and an upper spring [Y] 32, a damping device 7X, which is a damper [X] 23, and a damping device 7Y, which is a damper [Y] 33. It further comprises an intermediate frame 4 connected to the lower bearing device 3 which is a spring [X] 21 and a lower spring [Y] 31 . With this configuration as well, the desired damping effect can be exhibited more reliably.

制震装置１において、上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２は、上端が錘８に固定され、下端が中間フレーム４に固定された上支承装置６により構成される。下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１は、上端が中間フレーム４に固定され、下端が支持フレーム２に固定された下支承装置３により構成される。減衰装置７Ｘは、Ｘ方向に沿って減衰力を発揮するように、一端が錘８に固定され、他端が中間フレーム４に固定されている。他方の減衰装置７Ｙは、Ｙ方向に沿って減衰力を発揮するように、一端が錘８に固定され、他端が中間フレーム４に固定されている。この構成によれば、上記の制震装置１を簡易な構造によって建物１００に据え付けることができる。 In the vibration damping device 1, the upper spring [X] 22 and the upper spring [Y] 32 are constituted by the upper support device 6 having the upper end fixed to the weight 8 and the lower end fixed to the intermediate frame 4. As shown in FIG. The lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 are composed of a lower support device 3 having an upper end fixed to the intermediate frame 4 and a lower end fixed to the support frame 2 . The damping device 7X has one end fixed to the weight 8 and the other end fixed to the intermediate frame 4 so as to exhibit a damping force along the X direction. The other damping device 7Y has one end fixed to the weight 8 and the other end fixed to the intermediate frame 4 so as to exhibit a damping force along the Y direction. According to this configuration, the vibration damping device 1 can be installed in the building 100 with a simple structure.

制震装置１において、Ｘ方向の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）は、Ｙ方向の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｙ）より低い。一方のダンパ〔Ｘ〕２３の減衰係数（ＣＸ）は、他方のダンパ〔Ｙ〕３３の減衰係数（ＣＹ）よりも小さい。この設定によれば、所望の制震効果をより確実に発揮することができる。 In the vibration damping device 1, the optimum resonance frequency in the X direction (ω OPT·X ) is lower than the optimum resonance frequency in the Y direction (ω OPT·Y ). The damping coefficient (C X ) of one damper [X] 23 is smaller than the damping coefficient (C Y ) of the other damper [Y] 33 . According to this setting, the desired damping effect can be exhibited more reliably.

本発明の制震装置は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 The vibration damping device of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the gist of the present invention.

＜変形例１＞
図５は、図３に示された力学モデルに相当する別の構成である。制震装置１Ａは、ワイヤ４１と、中間フレーム４２と、ワイヤ４３と、減衰装置４４Ｘ、４４Ｙと、錘４５と、を有する。ワイヤ４１は、図３における下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１に対応する。ワイヤ４３は、図３における上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２に対応する。減衰装置４４Ｘは、図３におけるダンパ〔Ｘ〕２３に対応する。減衰装置４４Ｙは、図３におけるダンパ〔Ｙ〕３３に対応する。 <Modification 1>
FIG. 5 is another configuration corresponding to the dynamic model shown in FIG. The vibration damping device 1A has a wire 41, an intermediate frame 42, a wire 43, damping devices 44X and 44Y, and a weight 45. The wire 41 corresponds to the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 in FIG. Wire 43 corresponds to upper spring [X] 22 and upper spring [Y] 32 in FIG. The damping device 44X corresponds to the damper [X] 23 in FIG. The damping device 44Y corresponds to the damper [Y] 33 in FIG.

ワイヤ４１の上端は、建物１００の梁などに連結されている。ワイヤ４１の下端は、中間フレーム４２の角部にそれぞれ連結されている。中間フレーム４２は、例えば、矩形の平板である。ワイヤ４３の上端は、中間フレーム４２の角部にそれぞれ連結されている。ワイヤ４３の下端は、錘４５の角部にそれぞれ連結されている。減衰装置４４Ｘ、４４Ｙは、中間フレーム４２と錘４５との間に配置されている。具体的には、減衰装置４４Ｘ、４４Ｙの上端は、中間フレーム４２に連結されている。減衰装置４４Ｘ、４４Ｙの下端は、錘４５に連結されている。この配置によれば、中間フレーム４２と錘４５との相対速度に応じた減衰力を発揮できる。一対の減衰装置４４Ｘは、Ｘ方向に沿うように配置されている。別の一対の減衰装置４４Ｙは、Ｙ方向に沿うように配置されている。 An upper end of the wire 41 is connected to a beam of the building 100 or the like. The lower ends of the wires 41 are connected to the corners of the intermediate frame 42 respectively. The intermediate frame 42 is, for example, a rectangular flat plate. The upper ends of the wires 43 are connected to the corners of the intermediate frame 42 respectively. The lower ends of the wires 43 are connected to the corners of the weights 45, respectively. The damping devices 44X, 44Y are arranged between the intermediate frame 42 and the weight 45. As shown in FIG. Specifically, the upper ends of damping devices 44X and 44Y are connected to intermediate frame 42 . Lower ends of the damping devices 44X and 44Y are connected to the weight 45. As shown in FIG. With this arrangement, a damping force corresponding to the relative speed between the intermediate frame 42 and the weight 45 can be exerted. A pair of damping devices 44X are arranged along the X direction. Another pair of damping devices 44Y are arranged along the Y direction.

このような制震装置１Ａも、実施形態の制震装置１と同様の効果を得ることができる。 Such a vibration damping device 1A can also obtain effects similar to those of the vibration damping device 1 of the embodiment.

＜変形例２＞
図６は、図３に示された力学モデルに相当するさらに別の構成である。制震装置１Ｂは、筐体５１と、ワイヤ５２と、錘５３と、減衰装置５４Ｘ、５４Ｙと、支承装置５５と、支持フレーム５６と、を有する。ワイヤ５２は、図３における上バネ〔Ｘ〕２２及び上バネ〔Ｙ〕３２に対応する。錘５３は、図３における質量体１１に対応する。減衰装置５４Ｘは、図３におけるダンパ〔Ｘ〕２３に対応する。減衰装置５４Ｙは、図３におけるダンパ〔Ｙ〕３３に対応する。支承装置５５は、図３における下バネ〔Ｘ〕２１及び下バネ〔Ｙ〕３１に対応する。 <Modification 2>
FIG. 6 is yet another configuration corresponding to the dynamic model shown in FIG. The vibration damping device 1B has a housing 51, a wire 52, a weight 53, damping devices 54X and 54Y, a support device 55, and a support frame 56. Wire 52 corresponds to upper spring [X] 22 and upper spring [Y] 32 in FIG. Weight 53 corresponds to mass body 11 in FIG. The damping device 54X corresponds to the damper [X] 23 in FIG. The damping device 54Y corresponds to the damper [Y] 33 in FIG. The bearing device 55 corresponds to the lower spring [X] 21 and the lower spring [Y] 31 in FIG.

筐体５１は、ワイヤ５２と、錘５３と、減衰装置５４Ｘ、５４Ｙとを収容する。筐体５１は、例えば、鉄製や鋼製の部材を組み合わせた鉄骨構造である。筐体５１は、ワイヤ５２と、錘５３と、減衰装置５４Ｘ、５４Ｙとを所定の位置に配置するための構造体である。 The housing 51 accommodates the wire 52, the weight 53, and the damping devices 54X and 54Y. The housing 51 is, for example, a steel frame structure in which iron or steel members are combined. The housing 51 is a structure for arranging the wire 52, the weight 53, and the damping devices 54X and 54Y at predetermined positions.

ワイヤ５２は、上端が筐体５１の上部に連結され、下端には錘５３が連結される。このような構造によれば、錘５３は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能である。減衰装置５４Ｘ、５４Ｙは、一端が錘５３の側部に連結され、他端が筐体５１に連結される。このような構造によれば、錘５３がＸ方向及びＹ方向に移動したとき、錘５３の速度に対応する減衰力が減衰装置５４Ｘ、５４Ｙにより発生する。 The wire 52 has an upper end connected to the upper portion of the housing 51 and a lower end connected to a weight 53 . With such a structure, the weight 53 can move in the X and Y directions. The damping devices 54X and 54Y have one end connected to the side portion of the weight 53 and the other end connected to the housing 51 . According to such a structure, when the weight 53 moves in the X and Y directions, damping forces corresponding to the speed of the weight 53 are generated by the damping devices 54X and 54Y.

このような制震装置１Ｂも、実施形態の制震装置１と同様の効果を得ることができる。 Such a vibration damping device 1B can also obtain the same effects as the vibration damping device 1 of the embodiment.

上記の制震装置は、それぞれの方向において２個のバネが直列に接続された二自由度の振動系を採用していた。例えば、制震装置は、二自由度よりも多い自由度、つまり、３個以上のバネが直列に接続された振動系を採用してもよい。そして、それらの複数のバネのうち、１か所に減衰装置を設けることとしてよい。 The damping device described above employed a two-degree-of-freedom vibration system in which two springs were connected in series in each direction. For example, the vibration damping device may employ a vibration system with more than two degrees of freedom, that is, three or more springs connected in series. A damping device may be provided at one of the plurality of springs.

上記の制震装置は、錘側に減衰装置を設けた。例えば、減衰装置は、建物と中間フレームとの間に設けられたバネに対して並列に接続されてもよい。 The damping device is provided on the weight side. For example, the damping device may be connected in parallel to a spring provided between the building and the intermediate frame.

１，１Ａ，１Ｂ…制震装置、２，５６…支持フレーム、３…下支承装置（第１弾性部）、４，４２…中間フレーム（中間支持部）、６…上支承装置（第２弾性部）、７Ｘ，７Ｙ，４４Ｘ，４４Ｙ，５４Ｘ，５４Ｙ…減衰装置（弾性制御部）、８，４５，５３…錘（質量体）、１１、１２…質量体、２０…Ｘ方向連結部、２１…下バネ〔Ｘ〕、２２…上バネ〔Ｘ〕、２３…ダンパ〔Ｘ〕、２４…調整バネ〔Ｘ〕、３０…Ｙ方向連結部、３１…下バネ〔Ｙ〕、３２…上バネ〔Ｙ〕、３３…ダンパ〔Ｙ〕、３４…調整バネ〔Ｙ〕、４１，４３，５２…ワイヤ、５１…筐体、５５…支承装置、１００…建物、１０１…基礎。 1, 1A, 1B... Vibration damping device, 2, 56... Support frame, 3... Lower support device (first elastic portion), 4, 42... Intermediate frame (intermediate support portion), 6... Upper support device (second elastic part), 7X, 7Y, 44X, 44Y, 54X, 54Y... Attenuator (elasticity control part) 8, 45, 53... Weight (mass body) 11, 12... Mass body 20... X-direction connecting part 21 ... lower spring [X], 22 ... upper spring [X], 23 ... damper [X], 24 ... adjustment spring [X], 30 ... Y-direction connecting portion, 31 ... lower spring [Y], 32 ... upper spring [ Y], 33... Damper [Y], 34... Adjusting spring [Y], 41, 43, 52... Wire, 51... Housing, 55... Bearing device, 100... Building, 101... Foundation.

Claims (5)

建物に適用される制震装置であって、
質量体と、
前記建物に連結され、第１方向及び前記第１方向と交差する第２方向において共通のバネ定数を有する第１弾性部と、
前記質量体及び前記第１弾性部に連結され、前記第１方向及び前記第２方向において共通のバネ定数を有する第２弾性部と、
前記第１弾性部及び前記第２弾性部のいずれか一方から選択される選択弾性部に対して並列に接続され、減衰係数に基づく減衰力を利用して前記選択弾性部の見かけのバネ定数を制御する弾性制御部と、を備え、
前記弾性制御部は、
前記選択弾性部の前記第１方向における見かけの第１バネ定数を制御することにより、前記制振装置の前記第１方向における第１共振振動数を、前記建物の前記第１方向における固有振動数に同調させた第１最適共振振動数に調整する第１減衰部と、
前記選択弾性部の前記第２方向における見かけの第２バネ定数を制御することにより、前記制振装置の前記第２方向における第２共振振動数を、前記建物の前記第２方向における固有振動数に同調させた第２最適共振振動数に調整する第２減衰部と、を有し、
前記第１最適共振振動数は、前記第２最適共振振動数より高く、
前記第１減衰部の第１減衰係数は、前記第２減衰部の第２減衰係数よりも大きい、制震装置。 A vibration damping device applied to a building,
a mass body;
a first elastic portion connected to the building and having a common spring constant in a first direction and a second direction intersecting the first direction;
a second elastic portion connected to the mass body and the first elastic portion and having a common spring constant in the first direction and the second direction;
connected in parallel to a selected elastic portion selected from one of the first elastic portion and the second elastic portion, and using a damping force based on a damping coefficient to obtain an apparent spring constant of the selected elastic portion; and an elasticity control unit for controlling,
The elasticity control unit is
By controlling the apparent first spring constant in the first direction of the selected elastic portion, the first resonance frequency in the first direction of the vibration damping device is adjusted to the natural frequency of the building in the first direction. a first damping unit that adjusts to a first optimum resonance frequency tuned to
By controlling the apparent second spring constant in the second direction of the selected elastic portion, the second resonance frequency in the second direction of the vibration damping device is adjusted to the natural frequency of the building in the second direction. a second damping section that adjusts to a second optimum resonance frequency tuned to
the first optimum resonance frequency is higher than the second optimum resonance frequency,
A vibration damping device , wherein a first damping coefficient of the first damping section is greater than a second damping coefficient of the second damping section . 前記弾性制御部は、前記第２弾性部に対して並列に接続されている、請求項１に記載の制震装置。 2. The vibration damping device according to claim 1, wherein said elastic control section is connected in parallel with said second elastic section. 前記第２弾性部及び前記弾性制御部を、前記第１弾性部に連結する中間支持部をさらに備える、請求項２に記載の制震装置。 3. The vibration damping device according to claim 2, further comprising an intermediate support portion connecting said second elastic portion and said elastic control portion to said first elastic portion. 前記第１弾性部は、一端が前記中間支持部に固定され、他端が前記建物に固定された第１支承装置を有し、
前記第２弾性部は、一端が前記質量体に固定され、他端が前記中間支持部に固定された第２支承装置を有し、
前記第１減衰部は、前記第１方向に沿って減衰力を発揮するように、一端が前記質量体に固定され、他端が前記中間支持部に固定され、
前記第２減衰部は、前記第２方向に沿って減衰力を発揮するように、一端が前記質量体に固定され、他端が前記中間支持部に固定されている、請求項３に記載の制震装置。 the first elastic part has a first bearing device with one end fixed to the intermediate support part and the other end fixed to the building;
the second elastic part has a second bearing device with one end fixed to the mass body and the other end fixed to the intermediate support part;
the first damping portion has one end fixed to the mass body and the other end fixed to the intermediate support portion so as to exhibit a damping force along the first direction;
4. The second damping section according to claim 3, wherein one end of the second damping section is fixed to the mass body and the other end is fixed to the intermediate support section so as to exhibit a damping force along the second direction. damping device. 建物に適用される制震装置を設計する方法であって、
前記建物の質量（Ｍ）と前記制震装置が備える質量体の質量（ｍ）とを利用して、質量比（μ）を得るステップと、
前記建物の第１方向及び第２方向における固有振動数に応じた前記制震装置の最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）を得るステップと、
前記質量比（μ）を利用して、最適減衰定数（ｈＯＰＴ）を得るステップと、
前記最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）及び前記最適減衰定数（ｈＯＰＴ）を利用して、前記第１方向に沿った減衰力を発揮する第１減衰部及び前記第２方向に沿った減衰力を発揮する第２減衰部にそれぞれ併設される第２弾性部のバネ定数（ｋ２）と前記第２弾性部に直列に接続される第１弾性部のバネ定数（ｋ１）との比率を示す剛性比（λ）を得るステップと、
前記剛性比（λ）及び前記最適共振振動数（ωＯＰＴ・Ｘ）、（ωＯＰＴ・Ｙ）を利用して、前記バネ定数（ｋ１）、（ｋ２）を得るステップと、
前記第１弾性部のバネ定数（ｋ１）及び前記第２弾性部のバネ定数（ｋ２）の少なくとも一方、前記剛性比（λ）及び前記質量体の質量（ｍ）を利用して、前記第１減衰部の減衰係数（ＣＸ）及び前記第２減衰部の減衰係数（ＣＹ）を得るステップと、を有し、
前記第１方向の前記第２弾性部のバネ定数（ｋ ２ ）は、前記第２方向の前記第２弾性部のバネ定数（ｋ ２ ）と共通であり、
第１の前記最適共振振動数（ω ＯＰＴ・Ｘ ）は、第２の前記最適共振振動数（ω ＯＰＴ・Ｙ ）より高く、
前記第１減衰部の第１減衰係数（Ｃ Ｘ ）は、前記第２減衰部の第２減衰係数（Ｃ Ｙ ）よりも大きい、制震装置を設計する方法。 A method of designing a damping device applied to a building, comprising:
obtaining a mass ratio (μ) by using the mass (M) of the building and the mass (m) of the mass of the damping device;
obtaining optimum resonance frequencies (ω OPT·X ), (ω OPT·Y ) of the damping device according to the natural frequencies of the building in the first direction and the second direction;
using said mass ratio (μ) to obtain an optimal damping constant (h OPT );
a first damping section that exerts a damping force along the first direction by using the optimum resonance frequencies (ω OPT·X ), (ω OPT·Y ) and the optimum damping constant (h OPT ); A spring constant (k 2 ) of a second elastic portion provided side by side with a second damping portion exerting a damping force along a second direction, and a spring constant of a first elastic portion connected in series with the second elastic portion. obtaining a stiffness ratio (λ) representing the ratio with (k 1 );
obtaining the spring constants (k 1 ) and (k 2 ) using the stiffness ratio (λ) and the optimum resonance frequencies (ω OPT·X ) and (ω OPT·Y );
Using at least one of the spring constant (k 1 ) of the first elastic portion and the spring constant (k 2 ) of the second elastic portion, the stiffness ratio (λ) and the mass (m) of the mass body, the obtaining the damping coefficient (C X ) of the first damping section and the damping coefficient (C Y ) of the second damping section;
the spring constant (k 2 ) of the second elastic portion in the first direction is common to the spring constant (k 2 ) of the second elastic portion in the second direction ;
a first said optimum resonance frequency (ω OPT-X ) is higher than a second said optimum resonance frequency (ω OPT-Y );
A method of designing a vibration damping device, wherein a first damping coefficient (C X ) of said first damping section is greater than a second damping coefficient (C Y ) of said second damping section.
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