JPH02266071A - 流体を利用した構造物の制振方法及び装置 - 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） 本発明ば超高層建築物、タワー、煙突等の塔状構造物１
、長大橋等の如き１．風力Ｇコよる振動が問題となる土
木、建築構造物の制振方法及び装置に係るものである。

（従来の技術） 超高層建築物、おるいは吊り橋等の長大構造物に風荷重
が作用する場合、同構造物は風方向の力（抗力）と、風
方向と直角方向の力（揚力）を受りる。

抗力は流体の流れ方向の惧性力とし２てとらえられるが
、自然風の場合にはその変動周期は不規則で、構造物の
振動に及Ｌｉず影舌は小さいとされている。

一方、揚力については構造物周辺の流れの非対称性によ
る圧力差として理解される。一般の土木、建築構造物の
ように非流線形の断面を有する構造物では、風の流れが
構造物表面から剥離し１、構造物周辺に渦を形成する。

一定値以上の風速ではこれらの渦は風向軸に対し７て非
対称、且つ周期的に変動し、それが周期的揚力発生の原
因となる。

（第９図参照） 前記渦による正負揚力の発生周期Ｔｏは、構造物の断面
の大きさをＤ、風速をＵで表わすと、Ｔｏｃｃ　　Ｄ の関係がほぼ成立する。

これらの間にある特定の条件が満足された場合には、渦
の発生周期が構造物の固有周期に一致し１、構造物に共
振現象が発生ずる。このとき、構造物各部に発生する応
力と同時に、居住性、使用性が問題となる。

このように風力によって生じる構造物の振動を抑制する
ために、従来１．第１０図乃至第１３図に示すように、
構造物（ａ）の表面に連続した突起（ｈ）、または非連
続状の突起（ｂ′）を設けて、構造物の風力特性を変化
させる制振方法が実施されている。

あるいはまた、振動を制御するために、例えば構造物器
こ設置した液槽内の液体のスロッシングを利用する可動
質量の運動エネルギー作用を利用する制振方法も実用化
されつつある。

（発明が解決しようとする課題） 前者の方法は構造物の表面に設けた突起物によって、構
造物周辺に発生する渦を撹乱して構造物Ｇこ作用する風
荷重を低減するという原理に基くものであるが、そのた
めの装置類を構造物の外表面に設ける必要があり、構造
物の意匠−にの外観を損なう惧れがある。

また後者の方法は、振動の原因となる現象とは全く別の
力を利用するものであって、相当の重量を有する別の装
置類を構造物に新らたに付加することになり、不経済で
ある。

本発明は前記従来技術の有する問題点に鑑みて提案され
たもので、その目的とする処は、構造物表面に突起物を
設けたり、重量物を付設することなり一１流体を吹出す
ことによって、構造物周辺の気流条件を変化させて同構
造物の風力による振動を低減または抑制する構造物の制
振方法及び装置を提供する点にある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため、本発明に係る建造物の制振
方法は、構造物の表面に設けた吹出し、ノズルから加圧
流体を放出し７、前記構造物周辺に風によって生じる非
対称渦を制御し７で同構造物の風による振動を抑制する
ように構成されている。

また前記の制振方法を自動的に遂行するため、本発明に
係る建造物の制振装置は、風速及び風力の方向、大きさ
並に構造物の振動を検知するセンサーと、構造物の表面
に配設された加圧流体吹出し７ノズルと、同ノズルに接
続された流体加圧装置及び流体放出制御装置と、同制御
装置Ｇこ接続された流体放出制御信号発生器と、前記セ
ンサーの検知信号を入力して加圧流体の放出方向９強さ
、景を演算して前記流体加圧装置及び流体放出制御信号
発生器を起動する計算機とより構成されている。

更に本発明の制振装置は構造物の表面に配設された加圧
流体吹出し７ノズルと、同ノズルに接続された流体加圧
装置及び流体放出制御装置と１．同制御装置に接続され
入力が制御される制御信号発生器とよりなり、人的制御
番こまって制振作用が行なわれるように構成されている
。

（作用） 本発明の方法によれば前記したように、構造物の表面に
設けた吹出し２ノズルから放出された加圧流体＆、ｍよ
って、構造物周辺の風の流れを変え、構造物周辺の非対
称渦の発生を抑制し１、その結果構造物に作用する力を
制御し７、風力による振動を低減するものである。

請求項２の発明によれば、強風時、前記センサーによっ
て得られた風速、風力の方向及び大きさと構造物の振動
の検知信号を計算機に入力して、同計算機によって加圧
流体放出の方向２強さ、量を演算し、前記制御信号発生
器と流体加圧装置を起動し１１、構造物の表面に配設さ
れた吹出し７ノズルより加圧流体を放出せと、め、構造
物の風による振動を自動的に抑制するものである。

請求項３の発明は、各種センサーや計算機を使用するこ
となく、監視員の判断によって制御信号発生器より制御
信号を発し１、前記流体加圧装置及び流体放出制御装置
を起動し７て、構造物の風６．二よる振動を制御するも
のである。

（実施例） 以下本発明を開示の実施例について説明する。

第１６ｃこおいて（Ａｌは構造物で、その表面に加圧流
体吹出し、ノズル（１）が配設され、更に風向、風速セ
ンサー（２）、風圧センサー（３）、振動センサー（４
）が配設されている。

前記吹出し、ノズル（１）は流体加圧装置（Ｂｌ及び流
体放出制御装置（Ｃ）に接続され、同制御装置Ｃ１は制
御信号発生器（［））に接続されている。同制御信号発
へに器（１〕）及び前記流体加圧装置＋８１は計′ｇ機
（口からの制御信号を受げて起動するようＧに構成され
１、同計算機（Ｄには前記各センサー（２）　（３）　
（４，）からの検知信号が、観測装置（口を介し７て数
値変換して入力されるようになっζいる。

而し７て強風時に前記各センサー（２）　（３）　（４
）によって、風向、風速、風圧及び構造物の振動が検知
され、これらの検知信号が観測装置（口によって数値変
換されて計算機［Ｆ］に人力され、同計算機０によって
加圧流体放出の方向１強さ、量を演算し、前記流体加圧
装置ｆＢｌを起動するとともに、制御信号発生器ＣＤ）
より制御信号を発し７、前記流体放出制御装置（０を制
御し、前記構造物（２）の吹出し７ノズル（１）より加
圧流体を放出し７て構造物置の風による振動を抑制する
。

なお加圧流体の発生方法とし７ては、コンプレツサーを
単独で使用する場合、２コンプレツサーとアキュムレー
ターとを併用する場合、ジェットエンジンの排出力を利
用する場合が考えられる。

次に前記実施例による構造物の制振方法について説明す
る。

第３図は構造物込）の片側には大きな渦が発生し７、他
方には小さな渦が発生し、−２その不均衡から揚力を生
じている状態を示す。

この状態において第４図に示すように、構造物（Ａ）に
おける小さな渦が発生ずる側の隅部Ｇこ設けた吹出し７
ノズル（１）より加圧流体Ｐを放出するごと（、二よっ
て、同加圧流体Ｐは流体による小さな渦の生長する方間
に放出されることとなり、従って構造物（ＡＩの両側の
渦の力が平衡状態になり２揚力が打ち消されることとな
り、構造物の振動が用１制される。

また第５図に示すようＧこ、構造物φ）におげろ風下側
の中央の吹出し７ノズル（１）から加圧流体Ｐを放出し
て左右の対称性を保持し２、平衡状態を実現することも
可能である。

第６図は構造物の風上側におりる左右両側の隅に配設さ
れたノズル（１）から夫々加圧流体Ｐを放出した場合を
示し７、同各加圧流体Ｐによって風の流れを構造物置の
左右側外側方Ｇコ膨出させる。これば構造物のみかげの
大きさＤ′を変化させたことになる。

面して渦発生の周期は構造物ＵＸ）の大きさＤ！、こほ
ぼ比例するので一１第６図の場合、渦の発生器ｉＪＩが
長周期側にずらされ、振幅が第８図のｙに示すように減
少する。

更に第７図Ｇこ示すように構造物（Ａ）の風上側の一方
の隅部に設けたノズル（１）より加圧流体Ｐを放出し７
、第３図の不均衡状態を意図的に促進し７、流れの非対
称性を大きくすると、揚力も大きくなり、これを構造物
の振動の抑制力とし２て利用することができる。

また前記第１図に示す如き能動的な振動制御の他に１．
従来の突起物等による方法と同様に、時間的、または空
間的に、若し、くはその両者についての渦発生状況を乱
すことによる風の作用力低減効果のみを期待することも
可能である。

この場合には、第２図に示すように、予めプログラム化
された、吹出し７ノズルの制御信号発生器ＣＤ＋を構造
物ｆＡｌの吹出し７ノズル（１）に接続された流体放出
制御装置（Ｃ）に連絡するとともに、同ノズル（１）に
流体加圧装置（Ｂｌを接続し７て構成され、監視員の人
的制御によって流体放出を起動するものである。

（発明の効果） 本発明は前記したように、構造物の表面に設けた吹出し
ノズルから加圧流体を放出し、同加圧流体によって構造
物周辺に風によって生じる非対称渦の発生を抑止して、
構造物の振動の原因となる揚力を減少させ、構造物の振
動を抑制し１、また構造物の固有周期と一致した渦の発
生を防止し、構造物の振動を抑制するようにしたもので
あって、構造物の振動発生の原因自体を除去、またはそ
の影響を低減するので、無駄なく効率のよい制振効果が
得られる。

また意図的に非対称渦を発生させ、同非対称渦による力
を構造物の振動制御に利用するものであり、本発明によ
ればこのように、自然発生する力を構造物の振動制御Ｇ
こ用いることによって高い制御効果が期待できる。

更に本発明によれば、従来の固体、液体等の運動エネル
ギーを用いた制振法とは異なり、長周期の現象にも適用
できる。

更にまた本発明によれば構造物に突起物を配設ず名従来
方法のように、意匠的な外観を損する惧れかない。

請求項２の発明は、表面に加圧流体吹出ノズルを設けた
構造物に、風速及び風力の方向、大きさ並に構造物の振
動を検知するザンザーを配設し５、前記ノズルには流体
加圧装置及び流体放出制御装置を接続するとともに、同
制御装置に流体放出制御信号発生器を接続し２、更に前
記センサーの検知信号を入力して加圧流体の放出方向３
強さ２Ｍを演算して前記流体加圧装置及び流体放出制御
信号発生器を起動する計算器を組合わせたことによって
、前記構造物の制振方法を自動的に遂行し７うるように
したものである。

請求項３の発明は、構造物の表面に配設された加圧流体
吹出し、ノズルに、流体加圧装置及び流体放出制御装置
を接続するとともに、同制御装置に人手によって起動さ
れる制御信号発生器を接続したことによって、各種セン
サーや計算機を使用することなく、監視員の判断によっ
て前記制御信号器より制御信号を発し７で、前記流体加
圧装置及び流体放出制御装置を起動し２、簡易な方法に
よって構造物の振動を抑制することができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々本発明に係る構造物の制振方法
を実施するための制振装置の各実施例を示す機構図、第
３図は構造物に風による揚力の発生する状態を示す横断
平面図、第４図乃至第７図は本発明に係る制振作用を示
す横断平面図、第８図は第６図に示す場合における構造
物の加振周期と振幅との関係を示す図、第９図は風によ
って構造物に正負の揚力が発生する状態を示す縦断面図
、第１０図及び第１１図は夫々従来の制振構造物の１例
を示す正面図差に平面図、第１２図及び第１３図は夫々
従来の制振構造物の他の例を示す正面図差に平面図であ
る。 （２）−構造物、　　　　　　ｆＢｌ−流体加圧装置、
（〇−流体放出制御装置、　（Ｄ）−制御信号発生器、
（１）−ノズル、 （２）−風向、風速センサー　（３）−風圧センサー（
４）−振動センサー 代理人　弁理士　岡　本　重　文 外２名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、構造物の表面に設けた吹出しノズルから加圧流体を
   放出し、前記構造物周辺に風によって生じる非対称渦を
   制御して同構造物の風による振動を抑制することを特徴
   とする流体を利用した構造物の制振方法。 ２、風速及び風力の方向、大きさ並に構造物の振動を検
   知するセンサーと、構造物の表面に配設された加圧流体
   吹出しノズルと、同ノズルに接続された流体加圧装置及
   び流体放出制御装置と、同制御装置に接続された流体放
   出制御信号発生器と、前記センサーの検知信号を入力し
   て加圧流体の放出方向、強さ、量を演算して前記流体加
   圧装置及び流体放出制御信号発生器を起動する計算機と
   より構成されたことを特徴とする流体を利用した構造物
   の制振装置。 ３、構造物の表面に配設された加圧流体吹出しノズルと
   、同ノズルに接続された流体加圧装置及び流体放出制御
   装置と、同制御装置に接続され入力が制御される制御信
   号発生器とより構成されたことを特徴とする流体を利用
   した構造物の制振装置。