JPH02248542A - 構造物用高減衰付加装置 - Google Patents

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〕 本発明は構造物の架橋本体と可変剛性要素、または架構
内に設けた可変剛性要素どうしを連結し、地震時などの
構造物の振動レベルに応じ、その連結状態および減衰係
数を受動的に変化させることにより、構造物を振動外乱
から守るための高減衰付加装置に関するものである。

〔従来の技術〕

出願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、
あるいは架橋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置シ
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、従来の能動的制置システムは、主として地震
動などの卓越周期と、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１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、能動的制置システムの場合、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。

本発明の高減衰付加装置は架橋本体と可変剛性要素との
間に介在させた場合において、装置の減衰係数が振動外
乱による構造物の振動レベルに応じ、自動的に変化する
よう構成し、コンピュ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置を可能とするもので
あり、減衰性を考慮して構造物の安全性を確保するとと
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、本発明の高減衰付加装置を実施例に対応する符
号を用いて説明する。

本発明の高減衰付加装置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
結する油路に開閉弁６などからなる可変オリフィスを設
け、このオリフィスの開度がシリンダー２とピストン３
の相対速度により生じる油路の油圧に応じて、自動的、
すなわち受動的に変化するようになっている。

そして、シリンダー２およびロッド４の一方が構造物の
架橋本体および可変剛性要素または可変剛性要素どうし
の一方に連結され、他方が架橋本体および可変剛性要素
または可変剛性要素どうしの他方に連結される。

高減衰付加装置１の減衰力はオリフィスの開度に応じて
、シリンダー２とピストン３の相対速度の２乗にほぼ比
例する抵抗力として得られ、架構に対し最大の減衰定数
りを与える付近で架橋の固有周期が短い方へ移行し、減
衰定数りも徐々に低下する。

第３図のグラフはこのような架橋の特性を眉間振幅が数
ｃＩ１１程度の大振動から眉間振幅が数＋ｎｍ程度の小
振動までの５種類の振動レベル（速度ｖ、〜ＶＳ）につ
いて概念的に示したものであり、Ｃは連結装置の減衰係
数、ｈは架構の減衰定数を示している。このグラフから
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高減衰付
加装置の減衰係数Ｃは小さなものとなる。

表−１はこの関係をまとめたものである。

表−１ 第３図および表−１より、地震や風などに対する構造物
の揺れを最小（減衰定数りを最大）にするためには、振
動が大きくなるに従い、装置１の減衰係数Ｃを小さくす
ればよいことになる。すなわち、振動が大きくなるに従
い、オリフィスの開度を大きくして行けばよい。

本発明はこの架橋特性を利用し、架橋の減衰効果が最大
となるように、振動レベルに応じて、装置の減衰係数を
調整するものであり、前記オリフィスにシリンダー２と
ピストン３の相対速度に応じた開度を実現できる特性を
持たせておく。すなわち、オリフィスの開度を相対速度
の増減に応じて自動的に増減し、できるだけ大きな減衰
効果を得るための所要の減衰係数を与えるよう調整を行
うことにより、地震、風などの振動外乱に対し、構造物
の揺れを最小に抑えることができる。

〔実施例〕

次に、図示した実施例について説明する。

第１図は本発明の高減衰付加装置１の構造物への設置を
概念的に示したもので、柱３３と梁３４からなる架構本
体３１と、各層の架構本体３１内に組み込んだ可変剛性
要素としての逆Ｖ型プレース３５との間に、高減衰付加
装置１を介在させている。地震や風などの振動外乱に対
し、構造物が振動すると、高減衰付加装置１のシリンダ
ー２とピストン３の相対速度に応じ、オリフィスの開度
が自動的に変化し、最適の減衰係数Ｃにより、構造物に
最大の減衰力を与えることができる。

第４図は高減衰付加装置ｌの一実施例における回路図を
示したもので、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内の圧油の流動をオリフィスとしての開閉弁６の
開度により調整し、ピストン３とシリンダー２の相対移
動に対する減衰力を調整する構造となっている。

シリンダー２およびロッド４はその一方が構造物の架構
本体および可変剛性要素または可変剛性要素どうしの一
方に連結され、他方が架構本体および可変剛性要素また
は可変剛性要素どうしの他方に連結される。

左右の油圧室５には、それぞれ油圧室５の圧油の流出を
阻止する流出阻止用チェック弁７および油圧室５への圧
油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁８が設けられ
、左右の流出阻止用チェック弁７どうしを流入用流路９
が連結し、左右の流入阻止用チェック弁８どうしを流出
用流路１０が連結している。

開閉弁６はこの流入用流路９と流出用流路１０を結ぶ流
路に設けられており、開閉弁６の開度を変化させること
により、装置１の減衰係数Ｃを調整することができる。

第５図は第４図の実施例における開閉弁６の構造を示し
たもので、スプール弁の流入ポート１３と流出ポート１
４間を塞ぐ弁体１１に非線形ばねである円錐型コイルば
ね１２を設け、流入ポート１３側の流入圧（前圧）に対
抗させている。

上述の構成から明らかなように、本実施例ではピストン
３が左右どちらに動いても、圧油は常に開閉弁６の下側
から流入するようになっており、流入ポート１３からの
油圧により、弁体１１が押し上げられ、流出ポート１４
に圧油が流れ出る。

すなわち、流入圧に応じた弁体１１の移動量を非線形ば
ね１２で制御することで、架橋に最適の減衰力を与える
ことができる。この関係を示したのが、表−２である。

表−２ 第６図は高減衰付加装置１の他の実施例における回路図
を示したものであり、基本的な構成は第４図の実施例の
場合と同様であるが、オリフィスとしての開閉弁２０に
ついて、弁体２１の流入ポート２３と反対側にアキュム
レーター２８に連結された背圧ポート２５を設けである
。この背圧ポート２５はバイパス２６により流入ポート
２３側とも連結されており、アキュムレーター２８との
間に介在させた前圧調整弁２７により、背圧を調整し、
それによって開閉弁２０の開度を調整している。背圧調
整弁２７は第７図に示すような円錐状の弁体２９を有す
るポペット弁であり、開閉弁２０の前圧に応じ、背圧調
整弁２７の弁体２９がアキュムレーター２８の圧力に抵
抗して移動し、背圧が制御される。このようにして、開
閉弁２０の開度が振動レベルに応じた最適の減衰係数を
装置ｌに与え、構造物の揺れを抑制することができる。

第８図〜第１５図は本発明における可変減衰機構を有す
る連結装置の構造物架橋に対する適用位置の例を示した
ものである。

第８図の例では架構本体３１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３５の間に高減衰付加
装置１を介在させている。

第９図の例は架構本体３１としての柱梁架構と、上下の
梁３４より立設したまたは垂下させたフレーム４１どう
しの間に高減衰付加装置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１０図の例では架構本体２としての柱梁架構と、可変
剛性要素としてのＲＣ耐震壁４２との間に高減衰付加装
置ｌを介在させている。

第１１図の例は、免震構造物の基部に積層ゴムなどの免
震ゴム４３と併用して高減衰付加装置ｌを設けた場合の
例であり、高減衰付加装置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１２図の例では架構本体３１としての柱梁架構内に設
けたＸ型プレース４４を可変剛性要素としており、Ｘ型
の中央に高減衰付加装置１を横向き（横型）に介在させ
である。

第１３図の例は第１２図の例と同様Ｘ型プレース４５に
適用した例であり、第１２図の例が高減衰付加装置１を
横向きに設けた横型だったのに対し、本例では高減衰付
加装置１を縦向きに設け、縦型としている。

第１４図の例は第１０図の例と同様、架構本体３１とし
ての柱梁架構と、可変剛性要素としてのＲＣ耐震壁４６
との間に高減衰付加装置１を介在させたものであるが、
高減衰付加装置１を出入口などの開口部４７の上方に設
けた点に特徴を有している。

第１５図の例は、大架構におけるＸ型プレース４８の中
央に高減衰付加装２１を介在させたもので、中間の大梁
４９とプレース４８は分離されている。

〔発明の効果〕

本発明の高減衰付加装置は、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、装置の減衰係数が振動
外乱による構造物の振動レベルに応じて自動的に変化し
、可変剛性要素と装置の連結状態を変化させ、その構造
物の特性に応じた最適な減衰性を与えることができる。

これにより、構造物の応答量を低減し、安全性を確保す
るとともに、快適な居住空間を実現することができる。

また、受動的制置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、能動的制置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図は本発明の高減衰付加装置の構造物への設置例の
概要図、第２図は本発明の装置の概念図、第３図は本発
明の装置を設置した場合の架構の特性を説明するための
グラフ、第４図は本発明の一実施例における油圧回路図
、第５図は第４図の実施例において使用する開閉弁の構
造を示す断面図、第６図は本発明の他の実施例における
油圧回路図、第７図は第６図の実施例において使用する
背圧調整弁の構造を示す断面図、第８図〜第１５図は本
発明の高減衰付加装置の構造物架構に対する具体的な適
用位置の例を示す概要図である。 １・・・高減衰付加装置、２・・・シリンダー、３・・
・ピストン、４・・・ピストンロッド、５・・・油圧室
、６・・・開閉弁、７・・・流出阻止用チェック弁、８
・・・流入阻止用チェック弁、９・・・流入用流路、ｌ
Ｏ・・・流出用流路、１１・・・弁体、１２・・・ばね
、１３・・・流入ポート、１４・・・流出ポート、２０
・・・開閉弁、２１・・・弁体、２３・・・流入ポート
、２４・・・流出ポート、２５・・・背圧ポート、２６
・・・バイパス、２７・・・背圧調整２８・・・アキュ
ムレーター ２９・・・弁体 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）構造物の架構本体または可変剛性要素または架構
   本体内に設けた可変剛性要素どうしの一方に連結される
   シリンダーと、 前記架構本体または可変剛性要素または架構本体内に設
   けた可変剛性要素どうしの他方に連結され、前記シリン
   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、 前記油路に設けたオリフィスとからなり、 前記オリフィスの開度を前記シリンダーと前記ピストン
   の相対速度の増減に応じて自動的に増減し、前記架構本
   体の架構特性における前記シリンダーと前記ピストンの
   相対速度に応じて、できるだけ大きな減衰効果を得るた
   めの所要の減衰係数を与えるよう調整したことを特徴と
   する構造物用高減衰付加装置。
2. （２）前記両油圧室には両油圧室の圧油の流出を阻止す
   る一対の流出阻止用チェック弁と、両油圧室への圧油の
   流入を阻止する一対の流入阻止用チェック弁とが設けら
   れ、 前記油路は前記両流出阻止用チェック弁を連結する流入
   用流路と、前記両流入阻止用チェック弁を連結する流出
   用流路とからなり、 前記オリフィスは前記流入用流路と流出用流路との連結
   位置に設けられた開閉弁であり、該開閉弁には前記シリ
   ンダーと前記ピストンの相対速度に応じて生じる該開閉
   弁の前圧に対し、該開閉弁を前記所要の減衰係数を与え
   る開度に保つばねを設けたことを特徴とする請求項１記
   載の構造物用高減衰付加装置。
3. （３）前記両油圧室には両油圧室の圧油の流出を阻止す
   る一対の流出阻止用チェック弁と、両油圧室への圧油の
   流入を阻止する一対の流入阻止用チェック弁とが設けら
   れ、 前記油路は前記再流出阻止用チェック弁を連結する流入
   用流路と、前記両流入阻止用チェック弁を連結する流出
   用流路とからなり、 前記オリフィスは、前記流入用流路と流出用流路との連
   結位置に設けられ、弁体の一端側に流入ポートと流出ポ
   ートを有し、他端側にバイパスによって前記流入ポート
   と連結される背圧ポートを有する開閉弁であり、前記弁
   体の背圧ポート側に、アキュムレーターに連結され、前
   記シリンダーと前記ピストンの相対速度に応じて生じる
   前記開閉弁の前圧に応じて移動する円錐状の弁体を有す
   るポペット弁からなる背圧調整弁を設けたことを特徴と
   する請求項１記載の構造物用高減衰付加装置。