JPH02236326A

JPH02236326A - 減衰付加装置を用いた構造物の制震方法および減衰付加装置

Info

Publication number: JPH02236326A
Application number: JP5706989A
Authority: JP
Inventors: Naomiki Niwa; 直幹丹羽; Takuji Kobori; 小堀　鐸二; Genichi Takahashi; 元一高橋
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1989-03-09
Filing date: 1989-03-09
Publication date: 1990-09-19
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: JPH0742723B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は減衰係数が異なる２以上の減衰付加装置を、構
造物の架構内に分散させて配置することにより、地震や
風などによる構造物の振動を低減させる制震方法および
該制震方法に使用する減衰付加装置の構造に関するもの
である。

（従来の技術〕出廓人は構造物の柱梁架構内に、プレースや壁などの形
で可変剛性要素を組み込み、可変剛性要素自体の剛性、
あるいは架措本体と可変剛性要素との連結状態を可変と
し、地震や風などの振動外力に対し、振動外力の特性を
コンピューターにより解析して、非共振となるよう構造
物の剛性を変化させて構造物の安全を図る能動的制震シ
ステムおよび可変剛性構造を種々提案している（例えば
特開昭６２−２６８４７９号、特開昭６３−１１４７７
０号、特開昭６３−１１４７７１号など）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の能動的制震システムは、主として地震
動などの卓越周（Ｕ］と、構造物の固有振動数（通常、
１次の固有振動数が問題となる場合が多い）との関係に
着目し、卓越周期に対し、構造物の固有振動数を能動的
にずらすことにより、共振現象を避け、応答量の低減を
図っている。

しかし、特に地震動などの場合、非定常振動であること
から、例えば卓越周期がはっきりしない場合や卓越周期
が複数ある場合など、必ずしも最適な制御とならない場
合も考えられる。

また、能動的制震システムの場合、制御用のコンピュー
ターの他、各種センサーを用いるため、何らかの異常が
あった場合に対し、種々の安全維持機構を必要とするな
ど制御機構が複雑となり、コスト面での問題も考えられ
る。その他、制御の遅れにより十分な効果を発揮するま
で時間を要するような場合も考えられる。

本発明はコンビエータープログラムなどによる制御シス
テムを必要としない受動的制震を可能とするものであり
、シリンダー内で往復動する両ロッド形式のピストンを
有する減衰付加装置を用い、減衰係数の異なる装置を架
構内に適切６こ配置することにより、小さな振動から大
きな振動まで安定した大きな減衰効果を与え、構造物の
安全性を６菫保するとともに、快適な居住空間を実現す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

以下に、本発明を実施例に対応する符号を用いて説明す
る。

本発明の減衰付加装置１は第２図の概念図に示すように
、シリンダー２内で往復動する両ロッド形式のピストン
３の左右に油圧室５を設け、この左右の油圧室５を連結
する油路６に固定オリフィス７を設けたものである。

この固定オリフィス７の設計により、任意の減衰係数Ｃ
を持つ減衰付加装置１が得られる。

また、固定オリフィス７により、レイノルズ数が大きな
流れ（乱流）を生み、抵抗力として、シリンダー２とピ
ストン３の相対速度■の２乗に比例する減衰力が得られ
、この装置１を架構内に設置した場合、振動の大きさに
より、架構の減衰定数ｈが変化する．第３図のグラフはこのような架構の特性を４種類の減衰
係数Ｃ，〜Ｃ４　（ｃ＋＜　ｃ，＜　（，＜　Ｃ４　）
について概念的に示したものであり、前述のようにシリ
ンダー２とピストン３の相対速度■の２乗に比例する減
衰力が得られ、架構に対し最大の減衰定数ｈを与える付
近で架構の固有周期が短い方（Ｔｏ＞Ｔ＋＞　１”Ｚ＞
ＴＩ＞Ｔａ　）へ移行し、減衰定数ｈも徐々に低下する
。また、グラフからも明らかなように、振動レベル、す
なわち相対速度Ｖが大きくなるに従って、最大の減衰効
果を与える減衰付加装置の減衰係数Ｃは小さなものとな
る。

本発明の制震方法は、このような特性を生かしたもので
、減衰係数の異なる装置１を架構内に適切に分散配置す
ることにより、小さな振動から大きな振動まで、安定し
た大きな減衰効果を得ることができる。また、振動レベ
ルが大きくなるに従って、プレースや壁などの可変剛性
要素が効きはじめ、剛性が徐々に高くなり、固存周朋が
変．イヒする。この性質を利用することにより、非共振
化による構造物の応答低減も可能としている。

〔実施例〕

次に、図示した実施例について説明する。

第１図は本発明の一実施例としての、架構配置（伏図）
を示したもので、減衰係数０１〜Ｃ４を有する４種類の
減衰付加装置１ａ，ｊｂ，ｌｃ，１ｄを対称に近い形で
分散配置し、後述するような形で架構内に配置したプレ
ースやモーメント抵抗柱、壁などの可変剛性要素を、振
動レベルに応じ、徐々に効かせるようにしている。なお
、図中１３は架構本体ｌ２を構成する柱、１４は大梁を
示す。

減衰付加装置１は前述した第２図に示すように、シリン
ダー２内を往復動する両口・ノド形弐のピストン３を有
する油圧式の装置であり、左右の油圧室５を結ぶ油路６
に設けた固定オリフイス７の設計により、それぞれ減衰
係数ｃ，”−’ｃ４を有する装置１ａ〜１ｄとすること
ができる。

第３図において、例えば架構の振動レベルが比較的小さ
い振動レベルであるＶ，　　（相対速度）の場合には、
減衰係数Ｃ，の城衰付加装置ｌａが固定に近い状態とな
り、減衰付加装置１ａを介在させたプレースまたは壁な
どの可変剛性要素の剛性が架構零体の剛性に加わり、固
有周期はＴ，となる。また、減衰性に関しては、減衰係
数ｃｌの減衰付加装置１ｂによる寄与が最も大きく、減
衰係数０４の減衰付加装置１ｄはピストン３の移動がほ
とんどフリーに近い状態で、構造物の減衰性に対する寄
与は小さい。

一方、比較的大きな振動レベルである■２の場合には、
減衰係数０１〜Ｃ３の減衰付加装置１３〜ｌｃが固定に
近い状態となり、固有周期はＴ３となる。また、減衰性
に関しては、減衰係数０４の減衰付加装置ｌｄによる寄
与が最も大きく、減衰係数０１の減衰付加装置１ａによ
る寄与が最も小さくなる．このように、装置１の減衰係数Ｃにより、可変剛性要素
の効き出す振動レベルが異なり、これを調整することに
より、例えば常に平均値的な減衰定数ｈ０を構造物に与
え、安定した減衰性を発揮させることができる。また、
第３図に示すように振動レベルが大きくなるに従って、
構造物の固有周期Ｔが徐々に短くなるため、地震動など
の振動外乱に対し構造物が共振しはじめ、構造物の応答
が徐々に大きくなると、構造物の固有周期が変動して、
非共振の状態に移行するため、共振による大きな被害を
防ぐことができる。

第４図は振動レベルと固有周期の関係を示したもので、
振動レベルにより、装置の減衰抵抗力が変化し、これに
従って可変剛性がなされる。

第５図〜第１２図は本発明における個々の減衰付加装置
の構造物架構に対する適用位置の例を示したものである
。

第５図の例では架構零体１２としての柱梁架構と、可変
剛性要素としての逆■型プレース１５の間に減衰付加装
置１を介在させている。

第６図の例は架構零体１２としての柱梁架構と、上下の
梁ｌ４より立設したまたは垂下させたフレーム２１どう
しの間に減衰付加装置１を介在させて、可変剛性要素と
してのモーメント抵抗フレームを構成した場合である。

第７図の例では架構零体１２としての柱梁架構と、可変
剛性要素としてのＲＣ耐震壁２２との間に減衰付加装置
１を介在させている。

第８図の例は、免震構造物の基部に積層ゴムなどの免震
ゴム２３と併用して減衰付加装置１を設けた場合の例で
あり、減衰付加装置１が免震構造におけるダンパーの役
割を果たしている。この場合の可変剛性要素は構造物の
基礎と考えることができる。

第９図の例では、架構本体ｌ２としての柱梁架構内に設
けたＸ型プレース２４を可変剛性要素としており、Ｘ型
の中央に減衰付加装置ｌを横向きく横型）に介在させて
ある。

第１０図の例は第９図の例と同様Ｘ型プレース２５に適
用した例であり、第９図の例が減衰付加装置１を横向き
に設けた横型だったのに対し、本例では減衰付加装置を
縦向きに設け、縦型としている。

第１１図の例は、第７図の例と同様、架構零体ｌ２とし
ての柱梁架構と、可変剛性要素としてのＲＣ耐震壁２６
との間に減衰付加装置ｌを介在させたものであるが、減
衰付加装置１を出入口などの開口部２７の上方に設けた
点に特徴を有している。

第１２図の例は、大架構におけるＸ型プレース２８の中
央に減衰付加装置１を介在させたもので、中間の大梁２
９とプレース２８は分離されている。

〔発明の効果〕

本発明の減衰付加装置は、架構本体と可変剛性要素との
間に介在させた場合において、振動レヘルに応じて構造
物に所定の減衰性を与えることができる。

また、減衰係数の異なる２種以上の減衰付加装置を、構
造物の架構内に分敗させて配置することにより、プレー
ス、壁などの可変剛性要素を振動レベルに応じて徐々に
効かせることができ、安定した減衰性を確保するととも
に、振動外乱に対する構造物の共振を防ぎ、安全かつ快
適な居住空間を実現することができる。

また、受動的制震機構を与えるものであるため、設置の
際の構造物の特性に応じた設計および調整を必要とする
だけであり、複雑な制御システムや付帯設備を必要とせ
ず、能動的制震機構に比べ低コストで設置することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制震方法における減衰係数の異なる減
衰付加装置の配置例を示す平面図、第２図は本発明の減
衰付加装置の概念図、第３図は本発明における架構の特
性を説明するためのグラフ、第４図は本発明における振
動レベルと固有周期の関係を示すグラフ、第５図〜第１
２図は本発明における個々の減衰付加装置の構造物架構
に対する適用位置の例を示す概要図である。 ■・・・減衰付加装置、２・・・シリンダー、３・・・
ピストン、４・・・ロッド、５・・・油圧室、６・・・
油路、７・・・固定オリフィス、ｌ２・・・架構零体、１３・・・柱、１４・・・梁、１
５・・・プレース第図第図コ２第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シリンダーと、該シリンダー内で往復動する両ロ
ッド形式のピストンと、前記ピストンの両側の油圧室を
連結する油路と、該油路に設けられ、装置に所定の減衰
係数を与える固定オリフィスとからなる減衰付加装置を
複数個、構造物の架構内に分散させて配置するとともに
、前記複数個の減衰付加装置として、減衰係数の異なる
少なくとも２種以上の減衰付加装置を用いることを特徴
とする減衰付加装置を用いた構造物の制震方法。
（２）シリンダーと、該シリンダー内で往復動する両ロ
ッド形式のピストンと、前記ピストンの両側に設けられ
た油圧室と、前記両油圧室を連結する油路と、該油路に
設けた固定オリフィスとからなることを特徴とする構造
物用減衰付加装置。