JPH01207575A - Vibrationproof device for construction - Google Patents
Vibrationproof device for constructionInfo
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- JPH01207575A JPH01207575A JP3231188A JP3231188A JPH01207575A JP H01207575 A JPH01207575 A JP H01207575A JP 3231188 A JP3231188 A JP 3231188A JP 3231188 A JP3231188 A JP 3231188A JP H01207575 A JPH01207575 A JP H01207575A
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- additional weight
- base
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
この発明は、例えはビル、アンテナ、原子力の制御盤な
どに代表される構造物の振動を低減する制振装置にrx
1シ、特に油圧、空気圧、あるいは電磁制御による外部
エネルギーを利用したサーボ減衰器に関するものである
。Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] This invention is applicable to vibration damping devices that reduce vibrations of structures such as buildings, antennas, nuclear power control panels, etc.
In particular, the present invention relates to a servo damper that utilizes external energy through hydraulic, pneumatic, or electromagnetic control.
[従来の技術]
第5図は、例えは特開昭60−123675号公報に開
示された従来の構造物の制振装置を示す一部断面構成図
である。図において、1は地震などの外力を受けて振動
を生ずる構造物で、例えはビル、アンテナ、原子力の制
御盤などである。2は構造物lが設置される地盤、3は
構造物1の水平方向の振動を検出する第1の振動検出器
で、この例では加速度計である。11は付加重錘8の水
平方向の振動を検出する第2の振動検出器で、この例で
は加速度計である。4はこれら第1.第2の振動検出器
3.11からの検出信号を基にアクチュエータ6を制御
し、このアクチュエータ6の駆動部7に結合された付加
重錘8を駆動する制御回路である。9はアクチュエータ
6の静止部を構造物lに固定する取付は台、10は付加
重錘8と構造物1間に押入されるばねである。[Prior Art] FIG. 5 is a partially sectional configuration diagram showing a conventional vibration damping device for a structure disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 123675/1982. In the figure, numeral 1 indicates a structure that generates vibrations when subjected to an external force such as an earthquake, such as a building, an antenna, a nuclear power control panel, etc. 2 is the ground on which the structure 1 is installed, and 3 is a first vibration detector that detects horizontal vibration of the structure 1, which is an accelerometer in this example. A second vibration detector 11 detects horizontal vibration of the additional weight 8, and is an accelerometer in this example. 4 is the first of these. This is a control circuit that controls the actuator 6 based on the detection signal from the second vibration detector 3.11 and drives the additional weight 8 coupled to the drive section 7 of the actuator 6. Reference numeral 9 represents a mounting base for fixing the stationary portion of the actuator 6 to the structure 1, and 10 represents a spring inserted between the additional weight 8 and the structure 1.
第6図は第5図の構造物の制振装置の制御システムを示
すブロック図である。図において、3は第1の振動検出
器、11は第2の撮動検出器、6はアクチュエータ、4
は制御回路で、この制御回路4内の4a、4b、4cは
積分回路、4eは演算回路である。FIG. 6 is a block diagram showing a control system for the vibration damping device of the structure shown in FIG. In the figure, 3 is a first vibration detector, 11 is a second imaging detector, 6 is an actuator, and 4
is a control circuit, 4a, 4b, and 4c in this control circuit 4 are integrating circuits, and 4e is an arithmetic circuit.
第7図は第5図の構造物の制振装置におけるアクチュエ
ータの一例を示す拡大断面図である。図において、6は
アクチュエータ、6aは円筒状の永久磁石、6bは円柱
状のセンタボール、6Cは励磁ヨーク、6dは駆動コイ
ル、6eは駆動コイル6dを支承するサポートであり、
サポート6eの他端には付加重錘8を固着し、直進往復
駆動自在とする。アクチュエータ6の静止部は取付は台
9を介して構造物lに固定されている。その他、7はア
クチュエータ6の駆動部、10はばねである。FIG. 7 is an enlarged sectional view showing an example of the actuator in the vibration damping device for the structure shown in FIG. In the figure, 6 is an actuator, 6a is a cylindrical permanent magnet, 6b is a cylindrical center ball, 6C is an excitation yoke, 6d is a drive coil, and 6e is a support that supports the drive coil 6d.
An additional weight 8 is fixed to the other end of the support 6e, so that it can be driven in a straight line and back and forth. The stationary part of the actuator 6 is fixed to the structure l via a stand 9. In addition, 7 is a drive portion of the actuator 6, and 10 is a spring.
次に、上記従来の構造物の制振装置の動作について、第
5図〜第7図を参照して説明する。構造物lが地震など
の外力による地盤振動を受けて水平方向に振動すると、
この構造物lの振動加速度は第1の振動検出器3により
、また付加重錘8の振動加速度は第2の振動検出器11
によりそれぞれ電気信号として検出される。この電気信
号は制御回路4へ伝送され、積分回路4a、4bで1目
積分され振動速度信号となり、積分回路4aを経て伝送
された構造物lの振動速度信号が積分回路4cで1目積
分され撮動変位信号となる。各積分回路4a〜4Cから
の信号は各々の信号の位相。Next, the operation of the conventional vibration damping device for a structure will be explained with reference to FIGS. 5 to 7. When a structure vibrates horizontally due to ground vibration caused by an external force such as an earthquake,
The vibration acceleration of this structure l is detected by the first vibration detector 3, and the vibration acceleration of the additional weight 8 is detected by the second vibration detector 11.
are detected as electrical signals. This electric signal is transmitted to the control circuit 4, and is integrated by the integrating circuits 4a and 4b to become a vibration velocity signal.The vibration velocity signal of the structure l transmitted via the integrating circuit 4a is integrated by the integrating circuit 4c. This becomes the imaging displacement signal. The signals from each of the integrating circuits 4a to 4C are in phase with each other.
ゲインを調節し所要の出力を得るよう演算回路4eで加
減算を行い、この演算回路4eの出力信号を基に電力増
幅してアクチュエータ6の駆動を制御し、付加重錘8を
駆動させる。このように、構造物1の振動を検出する第
1の振動検出器3及び付加重錘8の撮動を検出する第2
の振動検出器11からの検出信号に応じてアクチュエー
タ6を駆動させるフィールドバックサーボ機構を構成す
る。The arithmetic circuit 4e performs addition and subtraction to adjust the gain and obtain the required output, and the power is amplified based on the output signal of the arithmetic circuit 4e to control the actuator 6 and drive the additional weight 8. In this way, the first vibration detector 3 detects the vibration of the structure 1 and the second vibration detector 3 detects the imaging of the additional weight 8.
A feedback servo mechanism is configured to drive the actuator 6 in response to a detection signal from the vibration detector 11.
また、制御回路4からの制御信号、すなわち駆動電流は
アクチュエータ6の駆動コイル6dに供給され、その結
果、電磁効果により駆動コイル6dには電磁力が発生し
、駆動コイル6dを支承するサボー) 6 e、 駆
動部7を介して付加重錘8を水平駆動させる。Further, the control signal from the control circuit 4, that is, the drive current, is supplied to the drive coil 6d of the actuator 6, and as a result, an electromagnetic force is generated in the drive coil 6d due to the electromagnetic effect, which supports the drive coil 6d. e. Drive the additional weight 8 horizontally via the drive unit 7.
この時、制御回路4内の積分回路4a〜4c及び演算回
路4eの機能は次のようになる。まず、第1の振動検出
器3から積分回路4aを経てアクチュエータ6に至る制
御系は、構造物1の振動速度に応じた駆動力であるダン
ピング力を構造物lへ付与する機能を有し、構造物1の
減衰特性、すなわち動的剛性の改善を行う。積分回路4
cからアクチュエータ6に至る制御系は、構造物lの振
動変位に応じた駆動力を構造物lへ付与する機能を有し
、構造物lのばね特性、すなわち静的特性の改善を行う
。付加重錘8に装着する第2の振動検出器11から積分
回路4bを経てアクチュエータ6に至る制御系は、付加
重錘8の振動速度に応じた駆動力を発生するもので、こ
れは付加重錘8にダンピング力を与え、付加重錘8の発
振を抑制して安定化を図るものである。At this time, the functions of the integrating circuits 4a to 4c and the arithmetic circuit 4e in the control circuit 4 are as follows. First, the control system from the first vibration detector 3 to the actuator 6 via the integrating circuit 4a has a function of applying a damping force, which is a driving force, to the structure 1 according to the vibration speed of the structure 1, The damping characteristics of the structure 1, that is, the dynamic stiffness is improved. Integrating circuit 4
The control system from c to the actuator 6 has a function of applying a driving force to the structure l according to the vibrational displacement of the structure l, and improves the spring characteristics, that is, the static characteristics of the structure l. The control system from the second vibration detector 11 attached to the additional weight 8 to the actuator 6 via the integrating circuit 4b generates a driving force according to the vibration speed of the additional weight 8. This applies a damping force to the weight 8 to suppress oscillation of the additional weight 8 and stabilize it.
[発明が解決しようとする課題]
上記した従来の構造物の制振装置は以上のように構成さ
れているので、構造物lの減衰特性の改善には有効であ
るが、地震などの大きな加速度が構造物lに作用した場
合にも効果的に振動低減を行うためには、付加重錘8を
非常に重くするか、あるいはアクチュエータ6を駆動す
るために非常に大きな電力を要するので、構造物lに搭
載する装置が大型化するという問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional structure damping device described above is configured as described above, and is effective in improving the damping characteristics of the structure. In order to effectively reduce vibrations even when it acts on the structure 1, it is necessary to make the additional weight 8 very heavy or to drive the actuator 6, which requires a very large amount of electric power. There was a problem in that the equipment installed on the L was large.
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、付加重錘を小さく軽くできると共に、アクチ
ュエータの駆動に要する電力を減少でき、構造物に搭載
する部分が小型で高性能な構造物の制振装置を得ること
を目的とする。This invention was made to solve the above-mentioned problems.The additional weight can be made smaller and lighter, and the electric power required to drive the actuator can be reduced, and the part mounted on the structure can be small and high-performance. The purpose is to obtain a vibration damping device for structures.
[課題を解決するための手段]
この発明に係る構造物の制振装置は、地震などの外力に
よる振動人力が第2の基盤に作用した時。[Means for Solving the Problems] A vibration damping device for a structure according to the present invention can be used when vibration human force due to an external force such as an earthquake acts on a second foundation.
第1の基盤上に設置された構造物に作用する加速度を低
減するため、水平方向に揺動自在な支持体と水平方向に
伸縮する流体ダンパをイーえ、さらに構造物に装着され
たアクチュエータと、このアクチュエータにより駆動さ
れる付加重錘と、構造物の振動を検出する第1の振動検
出器と、付加重錘の振動を検出する第2の振動検出器と
、第1の基盤の振動を検出する第3の振動検出器と、第
1の振動検出器、第2の振動検出器及び第3の振動検出
器からの各検出信号に基いてアクチュエータを制御し、
付加重錘を駆動させる制御回路とを備えることにより、
構造物に振動減衰力を発生させるようにしたものである
。In order to reduce the acceleration acting on the structure installed on the first base, a horizontally swingable support and a horizontally expandable fluid damper are installed, and an actuator attached to the structure is installed. , an additional weight driven by the actuator, a first vibration detector that detects vibrations of the structure, a second vibration detector that detects vibrations of the additional weight, and a first vibration detector that detects vibrations of the first base. controlling the actuator based on each detection signal from the third vibration detector, the first vibration detector, the second vibration detector, and the third vibration detector;
By being equipped with a control circuit that drives the additional weight,
It is designed to generate vibration damping force in the structure.
[作用コ
この発明の構造物の制振装置においては、地震なとの外
力による振動人力が第2の基盤に作用した時、水平方向
に揺動自在な支持体と水平方向に伸縮する流体ダンパに
より第1の基盤に発生する加速度が低減されるため、構
造物に作用する加速度が低減され、さらに外部の振動人
力によって発生する構造物の振動を、この構造物が弾性
的な変形をすることなしに剛体的に振動する剛体モード
と、構造物が弾性的な変形をする弾性モードに分けた場
合に、この弾性モードを対象として制御力を発生させる
ため、構造物上に装着されたアクチュエータと付加重錘
によって構造物に作用させる制御力が小さくて済むこと
になるので、付加重錘を小さく軽くでき、またアクチュ
エータの駆動に要する電力を減少てき、これにより、構
造物に搭載する部分が小型で高性能な構造物の制振装置
が得られる。[Operation] In the structure vibration damping device of the present invention, when vibration human force due to an external force such as an earthquake acts on the second base, a support body that can swing horizontally and a fluid damper that expands and contracts horizontally are used. Since the acceleration generated in the first base is reduced, the acceleration acting on the structure is reduced, and furthermore, the vibration of the structure generated by external vibration human force is suppressed by causing the structure to elastically deform. When the structure is divided into a rigid mode in which it vibrates rigidly and an elastic mode in which the structure deforms elastically, an actuator mounted on the structure and an elastic mode are used to generate a control force for this elastic mode. Since the control force applied to the structure by the additional weight can be reduced, the additional weight can be made smaller and lighter, and the electric power required to drive the actuator can be reduced, which allows the parts mounted on the structure to be smaller. A high-performance vibration damping device for structures can be obtained.
[実施例]
第1図はこの発明の一実施例である構造物の制振装置を
示す一部断面構成図、第2図は第1図の構造物の制振装
置における支持体を示す斜視図である。第1図において
、13は第1の基盤12と第20基盛2(第5図に示す
地盤に相当する)の間に挿入された支持体である。第2
図に支持体13の構造が示されており、この例では金属
板13aとゴム板13bを交互にそれぞれ20〜30枚
積層した構造を有する。また、支持体13の上下面の金
属板13aはそれぞれ溶接などにより第1の基盤12及
び第2の基盤2に固定され、第1の基盤12の鉛直方向
に荷重に対しては十分に剛であり、第1の基盤12の水
平方向に対しては軟らかいはね特性が実現できる。14
は第1の基盤12と第2の基盤2の間に挿入された流体
ダンパで、この例では油圧ダンパてあり、水平方向に伸
縮することができる。その他第1図において、3は構造
物1の水平方向の振動を検出する第1の振動検出器で、
この例では加速度計である。11は付加重錘8の水平方
向の振動を検出する第2の振動検出器で、この例では加
速度計である。15は第1の基盤12の水平方向の振動
を検出する第3の振動検出器で、この例では加速度計で
ある。4は制御回路で、この制御回路4はこれら第1.
第2゜第3の振動検出器3,11,15からの検出信号
を基にアクチュエータ6を制御し、このアクチュエータ
6の駆動部7に結合された付加重錘8を駆動させるもの
である。9はアクチュエータ6の静止部を構造物lに固
定する取付は台、lOは付加重錘8と構造物1間に挿入
されるはねである。[Example] Fig. 1 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a vibration damping device for a structure which is an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a perspective view showing a support in the vibration damping device for a structure shown in Fig. 1. It is a diagram. In FIG. 1, 13 is a support inserted between the first base 12 and the 20th foundation 2 (corresponding to the ground shown in FIG. 5). Second
The structure of the support body 13 is shown in the figure, and in this example, it has a structure in which 20 to 30 metal plates 13a and 20 to 30 rubber plates 13b are laminated alternately. Further, the metal plates 13a on the upper and lower surfaces of the support body 13 are fixed to the first base 12 and the second base 2 by welding or the like, respectively, and are sufficiently rigid against loads in the vertical direction of the first base 12. Therefore, a soft splash characteristic can be realized in the horizontal direction of the first base 12. 14
is a fluid damper inserted between the first base plate 12 and the second base plate 2, which is a hydraulic damper in this example, and can expand and contract in the horizontal direction. Others In FIG. 1, 3 is a first vibration detector that detects vibrations in the horizontal direction of the structure 1;
In this example it is an accelerometer. A second vibration detector 11 detects horizontal vibration of the additional weight 8, and is an accelerometer in this example. A third vibration detector 15 detects horizontal vibration of the first base 12, and is an accelerometer in this example. 4 is a control circuit, and this control circuit 4 is connected to these first .
The actuator 6 is controlled based on the detection signals from the second and third vibration detectors 3, 11, and 15, and the additional weight 8 coupled to the drive section 7 of the actuator 6 is driven. Reference numeral 9 indicates a mounting base for fixing the stationary portion of the actuator 6 to the structure 1, and IO indicates a spring inserted between the additional weight 8 and the structure 1.
さてここで、この発明による構造物の制振装置の振動低
減原理は、第2の基盤2に地震などの外力が作用し、構
造物lに制御力が作用した時に成立する次の方程式を前
提とする。Now, the vibration reduction principle of the vibration damping device for a structure according to the present invention is based on the premise that the following equation is established when an external force such as an earthquake acts on the second foundation 2 and a control force acts on the structure l. shall be.
ただし、ml:支持体13の質量
CI=支持体13の減衰
l(1:支持体13の剛性
xI=支持体13の変位
Ms:構造物lの質量
Ks:構造物1の剛性
X・:構造物1の変位 1md:
付加重錘8の質量
kd:付加重錘8の剛性
xd:付加重錘8の変位
ZH:地震人力加速度
U :制御力
ここで、制御力Uを次のように構成する。However, ml: Mass of support 13 CI = Attenuation l of support 13 (1: Rigidity xI of support 13 = Displacement of support 13 Ms: Mass of structure 1 Ks: Rigidity of structure 1 Displacement of object 1 1md:
Mass kd of additional weight 8: Rigidity xd of additional weight 8: Displacement ZH of additional weight 8: Earthquake human acceleration U: Control force Here, the control force U is configured as follows.
(J=Cq (xs−x+)−cdxd=(2)
’ただし、c5:構造物速度フィードバックゲイン(弾
性モードを対象とした動剛性の改善)cd:付加重錘速
度フィードバックゲイン(安定化)
上記(1)式に上記(2)式を代入すると、m+ x
++ c +i++ k+x+となり、上記(
3)式から分かるように支持体13の閉動特性に影響を
与えることなく、それぞれのフィードバックゲインCg
、Cdによって構造物1の各特性を改善することができ
る。(J=Cq (xs-x+)-cdxd=(2)
'However, c5: Structure velocity feedback gain (improvement of dynamic stiffness targeting elastic mode) cd: Additional weight velocity feedback gain (stabilization) Substituting the above equation (2) into the above equation (1), m+ x
++ c +i++ k+x+, and the above (
3) As can be seen from the equation, each feedback gain Cg can be adjusted without affecting the closing dynamic characteristics of the support 13.
, Cd can improve each characteristic of the structure 1.
第3図は第1図の構造物の制振装置の制御システムを示
すブロック図である。図において、4は制御回路であり
、この制御回路4内の4a、4b。FIG. 3 is a block diagram showing a control system for the vibration damping device of the structure shown in FIG. In the figure, 4 is a control circuit, and 4a and 4b within this control circuit 4.
4cは積分回路、4dは相対速度検出器、4eは演算回
路である。積分回路4aは第1の振動検出器3より検出
された構造物lの振動加速度信号を振動速度信号に変換
し、積分回路4cは第3の振動検出器15より検出され
た第1の基盤12の振動加速度信号を振動速度信号に変
換し、積分回路4bは第2の振動検出器11より検出さ
れた付加重錘8の振動加速度信号を振動速度信号に変換
する。相対速度検出器4dは積分回路4aの出力である
構造物1の振動速度信号と、積分回路4cの出力である
第1の基盤12の振動速度信号から両者の相対速度信号
を検出する。また、演算回路4eは相対速度検出器4d
及び積分回路4dからの信号を受けて所要の出力を得る
ように、上記(3)式によって各々の信号の位相、ゲイ
ンを調整し加減算を行う。演算回路4eの出力を基に電
力増幅してアクチュエータ6の駆動を制御し、付加重錘
8を駆動させる。このように、構造物1の振動を検出す
る第1の振動検出器3、付加重錘8の振動を検出する第
2の振動検出器11及び第1の基盤12の振動を検出す
る第3の振動検出器15からの検出信号に応じて、アク
チュエータ6を駆動させるフィードバックサーボ機構を
構成する。4c is an integrating circuit, 4d is a relative speed detector, and 4e is an arithmetic circuit. The integrating circuit 4a converts the vibration acceleration signal of the structure l detected by the first vibration detector 3 into a vibration velocity signal, and the integrating circuit 4c converts the vibration acceleration signal of the structure l detected by the third vibration detector 15 into a vibration velocity signal. The integrating circuit 4b converts the vibration acceleration signal of the additional weight 8 detected by the second vibration detector 11 into a vibration velocity signal. The relative velocity detector 4d detects a relative velocity signal between the vibration velocity signal of the structure 1, which is the output of the integrating circuit 4a, and the vibration velocity signal of the first base 12, which is the output of the integrating circuit 4c. The arithmetic circuit 4e also includes a relative speed detector 4d.
In response to the signals from the integrating circuit 4d, the phase and gain of each signal are adjusted and addition/subtraction is performed according to the above equation (3) so as to obtain the required output. The power is amplified based on the output of the arithmetic circuit 4e to control the drive of the actuator 6, thereby driving the additional weight 8. In this way, the first vibration detector 3 detects the vibration of the structure 1, the second vibration detector 11 detects the vibration of the additional weight 8, and the third vibration detector detects the vibration of the first base 12. A feedback servo mechanism is configured to drive the actuator 6 in accordance with the detection signal from the vibration detector 15.
次に、上記この発明の一実施例である構造物の制振装置
の動作について、第1図及び第3図を参照して説明する
。地震などの外力による地盤振動により第2の基盤2が
水平方向に振動した場合、支持体13が剪断変形してこ
の振動を吸収し、第1の基盤12には人力の1/3〜1
15 の振動しか生じない。これによって、いわゆる免
震効果を得ることができる。また、第1の基盤12に生
じた振動は流体ダンパ14によって振動エネルギーが消
散され、その振動は速やかに減衰する。またこの流体ダ
ンパ14を調整することによって、第1の基盤12と第
2の基盤2の間に生じる相対変位を所定の範囲に制限す
ることができる。Next, the operation of the vibration damping device for a structure, which is an embodiment of the present invention, will be explained with reference to FIGS. 1 and 3. When the second base 2 vibrates in the horizontal direction due to ground vibration caused by an external force such as an earthquake, the support body 13 undergoes shear deformation and absorbs this vibration, and the first base 12 receives 1/3 to 1 of the human power.
Only 15 vibrations occur. This makes it possible to obtain a so-called seismic isolation effect. Moreover, the vibration energy of the vibration generated in the first base plate 12 is dissipated by the fluid damper 14, and the vibration is quickly damped. Further, by adjusting the fluid damper 14, the relative displacement occurring between the first base plate 12 and the second base plate 2 can be limited to a predetermined range.
しかして、第2の基盤2の水平方向に地震による振動人
力が作用すると構造物lは振動するが、その際の振動モ
ードは、構造物lが剛体的に振動する剛体モードと、構
造物lが弾性的に振動する弾性モードの重ね合わせによ
って表現することができる。上記(3)式において、構
造物速度フィードバックゲインCsは構造物lと第1の
基盤12の相対速度(ΩsJ(+)に比例するため弾性
モードのみに対して有効に作用し、剛性モードに対して
は無効となる。剛性モードを制振しようとする場合、上
記(3)式の第2番目の式の右辺−M −Z Hを減少
させる力を付加重錘8によって発生する必要があるため
、付加重錘8として非常に大きな質量を要し装置の大型
化の原因となる。この発明による構造物の制振装置にお
いては、剛性モードによって発生する加速度に対しては
上述した免震作用によって低減し、弾性モードによって
発生する加速度に対してはこの発明の制振装置における
構造物1の上部に搭載する部分によって低減できる。Therefore, when vibration human force due to an earthquake acts on the second foundation 2 in the horizontal direction, the structure l vibrates, but the vibration modes at that time are a rigid body mode in which the structure l vibrates like a rigid body, and a rigid body mode in which the structure l vibrates like a rigid body. can be expressed by a superposition of elastic modes that vibrate elastically. In the above equation (3), the structure velocity feedback gain Cs is proportional to the relative velocity (ΩsJ(+)) between the structure l and the first base 12, so it acts effectively only on the elastic mode, and on the rigid mode. In order to dampen the rigidity mode, it is necessary to generate a force using the additional weight 8 that reduces the right-hand side of the second equation (3) above. This requires a very large mass as the additional weight 8, which causes the device to become larger.In the vibration damping device for a structure according to the present invention, the acceleration generated by the rigid mode is suppressed by the above-mentioned seismic isolation effect. The acceleration generated by the elastic mode can be reduced by the portion mounted on the upper part of the structure 1 in the vibration damping device of the present invention.
また、制御回路4内の各積分回路4a、4b。Also, each integrating circuit 4a, 4b in the control circuit 4.
4c、相対速度検出器4d及び演算回路4eのそれぞれ
の機能は次のようになる。4c, the relative speed detector 4d, and the arithmetic circuit 4e have the following functions.
まず、積分回路4aと積分回路4C及び相対速度検出器
4dを経てアクチュエータ6に至る制御系は、構造物l
の弾性モートによる振動速度に応じた駆動力であるダン
ピング力を構造物lへ付与する機能を有し、構造物lの
減衰特性、すなわち動的剛性の改善を行う。また、積分
回路4bを経てアクチュエータ6に至る制御系は、付加
重錘8の振動速度に応じた駆動力を発生するもので、こ
れは付加重錘8にダンピング力を与え、付加重錘8の発
振を抑制して安定化を図るものである。First, the control system that reaches the actuator 6 via the integrating circuit 4a, the integrating circuit 4C, and the relative speed detector 4d is connected to the structure l.
It has a function of applying a damping force, which is a driving force according to the vibration speed by the elastic mote, to the structure l, and improves the damping characteristics of the structure l, that is, the dynamic rigidity. Further, the control system that reaches the actuator 6 via the integrating circuit 4b generates a driving force according to the vibration speed of the additional weight 8, which applies a damping force to the additional weight 8, and This is to suppress oscillation and stabilize it.
第4図はこの発明の一実施例である構造物の制振装置と
従来例の構造物の制振装置において、地盤振動人力が作
用した時に、構造物に発生する振動加速度の大きさ及び
アクチュエータの駆動に要する電力の大きさとけ加重錘
の質量の関係を比較して示す特性図である。第4図中で
、実線はこの発明の一実施例である構造物の制振装置に
よる場合を、点線は従来例の構造物の制振装置による場
合をそれぞれ示し、ム印は構造物1に発生する振動加速
度の大きさを、・印はアクチュエータ6の駆動に要する
電力の大きさをそれぞれ示している。Figure 4 shows the magnitude of the vibration acceleration generated in the structure and the actuator when ground vibration is applied to the vibration damping device for a structure according to an embodiment of the present invention and the conventional vibration damping device for a structure. FIG. 3 is a characteristic diagram comparing and showing the relationship between the amount of electric power required to drive the motor and the mass of the weight. In FIG. 4, the solid line shows the case using a vibration damping device for a structure according to an embodiment of the present invention, the dotted line shows the case using a conventional vibration damping device for a structure, and the square mark indicates the structure 1. The magnitude of the generated vibration acceleration is indicated, and the mark . indicates the magnitude of the electric power required to drive the actuator 6, respectively.
第4図に示す特性図から明らかなように、インパルス的
な980ga 1の地盤振動人力が作用した時に、この
発明の一実施例と従来例とを比べて、付加重錘8の構造
物lに対する質量比(m d/ M −)が0.Olと
小さい場合でも、構造物lに発生する振動加速度が約5
5%に、アクチュエータ6の駆動に要する電力が約24
%に減少し、付加重錘8が小さい場合にも十分な制振効
果が得られるものである。As is clear from the characteristic diagram shown in FIG. 4, when an impulse-like ground vibration force of 980 ga 1 is applied, one embodiment of the present invention is compared with the conventional example, and the impact on the structure l of the additional weight 8 is shown. Mass ratio (m d/M −) is 0. Even if Ol is small, the vibration acceleration generated in the structure l is about 5
5%, the power required to drive the actuator 6 is approximately 24%.
%, and even when the additional weight 8 is small, a sufficient vibration damping effect can be obtained.
なお、上記実施例において、流体ダンパ14は油圧ダン
パに限らず、例えはエアーダンパなどであっても良い。In addition, in the above embodiment, the fluid damper 14 is not limited to a hydraulic damper, but may be an air damper, for example.
また、上記実施例では、制振装置における構造物1に搭
載する部分を構造物lの最上階に設置した場合について
示したが、何れの階層に設置しても良く、上記実施例と
同様の効果を奏することは云うまでもない。Further, in the above embodiment, the part of the vibration damping device to be mounted on structure 1 was installed on the top floor of structure 1, but it may be installed on any floor, and it can be installed in the same way as in the above embodiment. Needless to say, it is effective.
また、上記実施例では、第1.第2.第3の振動検出器
3,11.15として加速度計を用いた場合について説
明したが、速度計であ・フても良い。Further, in the above embodiment, the first. Second. Although the case has been described in which an accelerometer is used as the third vibration detector 3, 11.15, a speedometer may also be used.
この場合には、第3図に示す積分回路4a、4b。In this case, integrating circuits 4a, 4b shown in FIG.
4cは不要となる。4c becomes unnecessary.
また、上記実施例において、アクチュエータ6としては
、電磁アクチュエータの他に、空気圧及び油圧アクチュ
エータの何れを用いても良い。Further, in the above embodiment, as the actuator 6, any of a pneumatic actuator and a hydraulic actuator may be used in addition to an electromagnetic actuator.
[発明の効果]
この発明は以上説明したとおり、構造物の制振装置にお
いて、地震などの外力による振動人力が第2の基盤に作
用した時、第1の基盤上に設置された構造物に作用する
加速度を低減するため、水平方向に揺動自在な支持体と
水平方向に伸縮する流体ダンパを備え、さらに構造物に
装着されたアクチュエータと、このアクチュエータによ
り駆動される付加重錘と、構造物の振動を検出する第1
の振動検出器と、付加重錘の振動を検出する第2の振動
検出器と、第1の基盤の振動を検出する第3の振動検出
器と、第1の振動検出器、第2の振動検出器及び第3の
振動検出器からの各検出信号に基いてアクチュエータを
制御し、付加重錘を駆動させる制御回路とを備える構成
としたので、構造物の減衰特性を改善するために用いる
付加重錘を小さく軽くできると共に、アクチュエータの
駆動に要する電力を減少でき、構造物に搭載する部分が
小型で高性能な構造物の制振装置が得られるという優れ
た効果を奏するものである。[Effects of the Invention] As explained above, in the vibration damping device of a structure, when human vibration force due to an external force such as an earthquake acts on the second foundation, the present invention provides vibration control to the structure installed on the first foundation. In order to reduce the applied acceleration, the structure is equipped with a horizontally swingable support and a horizontally expandable fluid damper, and an actuator attached to the structure, an additional weight driven by this actuator, and a structure. The first step is to detect vibrations of objects.
a vibration detector, a second vibration detector that detects the vibration of the additional weight, a third vibration detector that detects the vibration of the first base, the first vibration detector, and the second vibration The configuration includes a control circuit that controls the actuator based on each detection signal from the detector and the third vibration detector and drives the additional weight, so that the additional weight used to improve the damping characteristics of the structure is This has excellent effects in that the weight weight can be made smaller and lighter, the electric power required to drive the actuator can be reduced, and a high-performance vibration damping device for a structure can be obtained with a small portion mounted on the structure.
第1図はこの発明の一実施例である構造物の制振装置を
示す一部断面構成図、第2図は第1図の構造物のi’l
振装置における支持体を示す斜視図、第3図は第1図の
構造物の制振装置の制御システムを示すブロック図、第
4図はこの発明の一実施例である構造物の制振装置と従
来例の構造物の制振装置において、地盤振動人力が作用
した時に、構造物に発生する振動加速度の大きさ及びア
クチュエータの駆動に要する電力の大きさと付加重錘の
質量の関係を比較して示す特性図、第5図は従来の構造
物の制振装置を示す一部断面構成図、第6図は第5図の
構造物の制振装置の制御システムを示すブロック図、第
7図は第5図の構造物の制振装置におけるアクチュエー
タの一例を示す拡大断面図である。
図において、l・・・構造物、2・・・第2の基盤(地
盤)、3・・・第1の振動検出器、4・・・制御回路、
4a、4b、4c・・・積分回路、4d・・・相対速度
検出器、4e・・・演算回路、6・・・アクチュエータ
、6a・・・円筒状の永久磁石、6b・・・円柱状のセ
ンタボール、6c・・・励磁ヨーク、6d・・・駆動コ
イル、6e・・・サポート、7・・・駆動部、8・・・
付加重錘、9・・・取付は台、lO・・・はね、11・
・・第2の振動検出器、12・・・第1の基盤、13・
・・支持体、13a・・・金属板、13b・・・ゴム板
、14・・・流体ダンパ、15・・・第3の振動検出器
である。
なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
第 1 図
14: シた体ダンノ\。
15: 第3/)扱暫し剣出呑
第2図
13: えj?tイ≧トミ
13o: #悉扱
13b: ゴム板
第 3 図
互
L−m−〜−−−−−−−−−−−J
3: 第1/)復動梗出券
4: Piづ町7回ンデト
4a、4b、4c:積分回路
旬; 相灯達7を猾島蓼
4e: 演箪回躇
6:アク+工二一タ
11: 第20裁t11績士券
15: 第3/)砒動硬出券
!s 4 図
/1寸叩垂神8/11溝セ11:打する頁量毘(md
)@ 5 閃
1: 構造5 7:
、馬1::′動部2: M2の、!暑(tglL)
8: 、t+:rMJ隻傅3: 早1の1
u馳牙剣出券 9.耳8町(1合4−
副匍回斤 10冒、rね6:ア7+
エエータ 11: 早2の1癲梗巳谷]]]
一]
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−−一() () ()
手続補正書(自発)
1、事件の表示 特願昭 63−32311 号
2、発明の名称
横遺物の制振装置
3、補正をする者
代表者志岐守哉
4、代理人
5、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明Jの欄
9補正の内容
(1)明細書第5頁第20行の「静的特性」を「静的剛
性」と補正する。
(21回回書9頁第7行の「鉛直方向に」を「鉛直方向
の」と補正する。
(3)同書第10頁第19行の「支持体13」を′第1
の基盤12」と補正する。
A)同書第14頁第12行、第13行、第18行の「剛
性モード」を「剛体モード」と補正する。FIG. 1 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a vibration damping device for a structure which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an i'l diagram of the structure shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the control system of the vibration damping device for the structure shown in FIG. 1, and FIG. 4 is a vibration damping device for the structure according to an embodiment of the present invention. Compare the relationship between the magnitude of the vibration acceleration generated in the structure, the magnitude of the electric power required to drive the actuator, and the mass of the additional weight when ground vibration is applied to a conventional vibration damping device for a structure. 5 is a partial cross-sectional configuration diagram showing a conventional vibration damping device for a structure, FIG. 6 is a block diagram showing a control system for the vibration damping device for a structure shown in FIG. 5, and FIG. 6 is an enlarged sectional view showing an example of an actuator in the vibration damping device for the structure shown in FIG. 5. FIG. In the figure, l... structure, 2... second base (ground), 3... first vibration detector, 4... control circuit,
4a, 4b, 4c...Integrator circuit, 4d...Relative speed detector, 4e...Arithmetic circuit, 6...Actuator, 6a...Cylindrical permanent magnet, 6b...Cylindrical shape Center ball, 6c... Excitation yoke, 6d... Drive coil, 6e... Support, 7... Drive unit, 8...
Additional weight, 9... Mount on stand, lO... Spring, 11.
...Second vibration detector, 12...First base, 13.
...Support body, 13a...Metal plate, 13b...Rubber plate, 14...Fluid damper, 15...Third vibration detector. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. 1st Figure 14: Shita body Danno\. 15: 3rd/) Handling sword drinking 2nd figure 13: Ej? t I ≧ Tomi 13o: #All Handling 13b: Rubber Plate No. 3 Figure Mutual L-m-~--------------J 3: 1st/) Double Movement Ticket 4: Pizu Town 7th inning 4a, 4b, 4c: Integral circuit shun; Soto and others 7 to Ishishima Aya 4e: Entan Kahei 6: Aku + Kouji Ichita 11: 20th trial t11 scoreboard 15: 3rd/) A hard ticket! s 4 Diagram/1 Sun Tattarukami 8/11 Mizose 11: The amount of pages to type (md
) @ 5 Flash 1: Structure 5 7:
, Horse 1::'Moving part 2: M2's,! Heat (tglL)
8: , t+:rMJKanfu 3: Early 1 of 1
uchigaken ticket 9. Mimi 8-cho (1go 4-
Souken Kaito 10, rne 6: A7+
Eeta 11: Early 2 no 1 癲kyomitani]]] 1] ■ ■ ■ ■ ■ ngu0sound ψ− %S%S− Jig■ 0 Δ −−1 () () () Procedural amendment ( (Spontaneous) 1. Indication of the case Japanese Patent Application No. 63-32311 2. Name of the invention Vibration damping device for horizontal artifacts 3. Person making the amendment Representative Moriya Shiki 4. Agent 5. Subject of amendment ``Invention'' in the description Details of the correction in Column 9 of J (1) "Static characteristics" on page 5, line 20 of the specification is corrected to "static rigidity." (Correct “in the vertical direction” on page 9, line 7 of the 21st circular to “in the vertical direction”. (3) “Support 13” on page 10, line 19 of the same circular is changed to
12”. A) Correct "rigidity mode" in lines 12, 13, and 18 of page 14 of the same book to "rigid body mode."
Claims (1)
部に設置された第1の基盤を水平方向に揺動自在に支持
する支持体と水平方向に伸縮する流体ダンパを、上記第
1の基盤と上記第2の基盤の間に備え、さらに上記構造
物に設置されたアクチュエータと、このアクチュエータ
により駆動される付加重錘と、上記構造物の振動を検出
する第1の振動検出器と、上記付加重錘の振動を検出す
る第2の振動検出器と、上記第1の基盤の振動を検出す
る第3の振動検出器と、上記第1の振動検出器の検出信
号から得た上記構造物の振動速度信号、及び上記第3の
振動検出器の検出信号から得た上記第1の基盤の振動速
度信号の両者から上記構造物と上記第1の基盤の間の相
対速度信号を得、この相対速度信号、及び上記第2の振
動検出器の検出信号から得た上記付加重錘の振動速度信
号の両者に基いて上記アクチュエータを制御し、上記付
加重錘を駆動させる制御回路とを備えたことを特徴とす
る構造物の制振装置。A support body that supports the first base installed at the bottom of the structure so as to be able to swing in the horizontal direction with respect to the second base that vibrates in response to an external force, and a fluid damper that expands and contracts in the horizontal direction are connected to the first base that vibrates in response to an external force. an actuator provided between the base and the second base and further installed on the structure, an additional weight driven by the actuator, and a first vibration detector that detects vibrations of the structure. , a second vibration detector for detecting vibrations of the additional weight, a third vibration detector for detecting vibrations of the first base, and the above vibration detector obtained from the detection signal of the first vibration detector. A relative velocity signal between the structure and the first base is obtained from both the vibration velocity signal of the structure and the vibration velocity signal of the first base obtained from the detection signal of the third vibration detector. , a control circuit that controls the actuator based on both the relative velocity signal and the vibration velocity signal of the additional weight obtained from the detection signal of the second vibration detector, and drives the additional weight. A vibration damping device for a structure, characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3231188A JPH01207575A (en) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Vibrationproof device for construction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3231188A JPH01207575A (en) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Vibrationproof device for construction |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01207575A true JPH01207575A (en) | 1989-08-21 |
Family
ID=12355395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3231188A Pending JPH01207575A (en) | 1988-02-15 | 1988-02-15 | Vibrationproof device for construction |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01207575A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04131479A (en) * | 1990-09-25 | 1992-05-06 | Fujita Corp | Vibration-damping device |
-
1988
- 1988-02-15 JP JP3231188A patent/JPH01207575A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH04131479A (en) * | 1990-09-25 | 1992-05-06 | Fujita Corp | Vibration-damping device |
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