JPH0369774A - 構造物の免振装置 - Google Patents

構造物の免振装置

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JPH0369774A
JPH0369774A JP20286989A JP20286989A JPH0369774A JP H0369774 A JPH0369774 A JP H0369774A JP 20286989 A JP20286989 A JP 20286989A JP 20286989 A JP20286989 A JP 20286989A JP H0369774 A JPH0369774 A JP H0369774A
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JP
Japan
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displacement
vibration
signal
control
calculator
Prior art date
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JP20286989A
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English (en)
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Ikuo Yamamoto
郁夫 山本
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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〕 本発明は構造物の免振装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来、建物等に使用されている構造物の免振装置には、
第12図に示すように積層ゴム(3)が用いられ、上部
構造物(2)あるいは内部構造物は、積層ゴム(3)に
よる緩衝作用によって振動の減揺が行なわれている。(
1)は下部構造物である。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述のように、従来の建物には積層ゴム(緩衝装置)が
用いられているが、積層ゴムは水平方向には7レキシプ
ルで大きな変形を受けやすい。そこで第13図に示すよ
うに上部構造物(2)あるいは内部構造物の左右に積層
ゴム(3)及び支持体(4)を設けて水平方向の揺れを
減揺させることも考えられる。
しかしながら、このような積層ゴム(3)を主体とした
従来の免振装置では、大きな振動を伴う時には、上部構
造物(2)あるいは内部構造物の動揺が十分に抑制され
ないという問題点がある。
本発明は、前記の問題点を解消し、大きな振動を伴う揺
れに際して建物内の上部あるいは内部構造物を安定的に
支持でき、特に地震等の災害においても、上部あるいは
内部構造物内の機器や装置等を保護することができる免
振装置を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
建物の地盤又は下部構造物と、同下部構造物の上部又は
内部に位置する上部構造物又は内部構造物との間に、緩
衝支持装置を設ける。また上記下部構造物と上部構造物
又は内部構造物の少なくとも一方に動揺検出器を設ける
。更に、上記動揺検出器からの出力に基づいて上部構造
物又は内部構造物の変位置を演算する変位量演算器と、
同変位量演算器からの出力に基づき減揺制御量を演算し
て得られた制御信号を上記緩衝支持装置へ出力する制御
演算器とを設ける。
〔作用〕
本発明の構造物の免振装置は前記のように構成されてお
シ、下部構造物及び上部構造物又は内部構造物の少なく
とも一方に設置した動揺検出器により、下部構造物及び
上部構造物、又は内部構造物の動揺、またはこれ等の一
方の動揺を検出して、そのとき得られた動揺検出信号を
変位量演算器へ送る。同変位量演算器は、動揺検出信号
に基づき上部構造物、内部構造物の変位量を演算して、
その結果得られた変位量信号を制御演算器へ送る。
制御演算器は変位量信号に基づき減揺制御量を演算して
、その結果得られた制御信号を緩衝支持装置に出力する
。緩衝支持装置は、油圧シリンダのサーボバルブの開度
を制御し、油圧シリンダ及び緩衝器を介して、上部構造
物、内部構造物の動揺を抑制し、上部構造物又は内部構
造物をアクティブに水平になるように保持して、構造物
の揺れを大幅に減少させる。
〔実施例〕
第1図乃至第11図によシ本発明を説明する。
第1実施例の系統図を示す第1図において、3aが内部
構造物2下面と下部構造物上面との間に介装した緩衝支
持装置、3b 、 3cが内部構造物と下部構造物の側
面に設置した緩衝支持装置である。4aが構造物20A
部位に設置した動揺検出器、4bが下部構造物(基盤構
造物)10B部位に設置した動揺検出器、5aが内部構
造物2及び動揺検出器4aに接続した変位量演算器、6
aが変位量演算器5aに接続した制御演算器、5bが下
部構造物(基盤構造物)1及び動揺検出器4bに接続し
た変位量演算器、6bが変位量演算器5bに接続した制
御演算器、7が制御演算器6a 、 6bに接続した信
号加算器である。
動揺検出器4aよシ変位量演算器5aを経て信号加算器
7に至る制御系統が、構造物2の揺れに対してフィート
9パツク的な制御を行うフィート3バツク制御系統とな
り、動揺検出器4bより変位量検出器5bを経て信号加
算器7に至る制御系統が、構造物2の揺れに対してフィ
ードフォワード的な制御を行うフィードフォワード制御
系統になっている。
第2図は第1図の緩衝支持装置3a + 3b 、 3
cの詳細を示しておL3Jが構造物2に取付けた緩衝器
(ばねとダンパーとよシなる緩衝器)、3mが構造物1
と緩衝器31との間に設置した油圧シリンダ(緩衝器3
1 を駆動して構造物2の支持点の位置を調節する油圧
シリンダ)、3pが同油圧シリンダ3nの圧油給非管路
に設けたサーボバルブである。
次に第1図、第2図に示した免振装置の作用を具体的に
説明する。動揺検出器4aによシ構造物2のA部位の動
揺を検出して、そのとき得られた動揺検出信号を変位量
演算器5aへ送シ、ここで同動揺検出信号に基づき構造
物2の変位量を演算して、その結果得られた変位量信号
を制御演算器6aへ送り、ここで同変位量信号に基づき
減揺制御量を演算して、その結果得られたフィートノζ
ツク的な制御信号を信号加算器7へ送る。一方、動揺検
出器4bにより下部構造物(基盤構造物)10B部位の
動揺を検出して、そのとき得られた動揺検出信号を変位
量演算器5bへ送シ、ここで同動揺検出信号に基づき構
造物lの変位量を演算して、その結果得られた変位量信
号を制御演算器6bへ送シ、ここで同変位量信号に基づ
き減揺制御量を演算して、その結果得られたフィードフ
ォワード的な制御信号を信号加算器7へ送)、ここで上
記2つの制御信号を加算して、その結果得られた駆動指
令信号Utを緩衝支持装置3a + 3bのサーボパル
プ3pへ出力し、開駆動指令信号U1に基づきサーボパ
ルプ3pの開度を制御して、油圧シリンダ3nおよび緩
衝器31を介して、緩衝支持装置3によシ構造物2の動
揺をアクティブに水平になるように保持して、構造物2
あるいは構造物2内部の揺れを大幅に減少させる。
第2実施例の系統図を示す第3図において、3a 、 
3aが下部構造物1の上部と構造物2の下部との間に介
装した緩衝支持装置、4aが構造物20八部位に設置し
た複数個の動揺検出器(バーチカルジャイロ、レートジ
ャイロ、位置計、加速度計等)であシ、動揺検出器4a
によう、構造物2のへ部位周りのロール角φ。、ピッチ
角θ。、ヨー角ψ。、レート値委。、ミ。、φ。、上下
変位ZC1,上下速度Zcm。
上下変位加速度Zctを検出するようになっている。
また5aが構造物2および動揺検出器4aに接続した変
位量演算器、6aが変位量演算器5aK接続した制御演
算器、8がアナログ号をディジタル信号に変換する〜0
変換器、9がディジタル信号をアナログ信号に変換する
D/A変換器である。
第3実施例の系統図を示す第4図において、3a 、 
3aが下部構造物1の上部と構造物2の下部との間に介
装した緩衝支持装置、4bが下部構造物10B部位に設
置した複数個の動揺検出器(バーチカルジャイロ、レー
トジャイロ、位置計、加速度計等)であシ、動揺検出器
4bによシ、下部構造物10B部位周ジのロール角φ、
、ピッチ角θ。、ヨー角ψ。、レート値φ。、θ。、?
m、上下変位Zm、上下速度2つ、上下変位加速度zr
nを検出するようになっている。
また5bが上記下部構造物1及び上記動揺検出器4bに
接続した変位量演算器、 6bが同変位量演算器5bに
接続した制御演算器、8がんΦ変換器、9がD/A変換
器である。
第4実施例の系統図を示す第5図において、3a + 
3aが下部構造物1の上部と構造物2の下部との間に介
装した緩衝支持装置、 4aが構造物2のA部位に設置
した複数個の動揺検出器(バーチカルジャイロ、レート
ジャイロ、位置計、加速度計等)で同動揺検出器4aに
よシ構造物2のA部位周りのロール角φ。、ピッチ角θ
。、ヨー角ψ。、レート値平変位加速度Zc2を検出す
るようになっている。
また5aが上記構造物2および上記動揺検出器4aに接
続した変位量演算器、 6aが変位量演算器5aに接続
した制御演算器、 6aが同変位量演算器5aに接続し
た制御演算器、 5bが上記下部構造物1および上記動
揺検出器4bに接続した変位量演算器、 6bが同変位
量演算器5bに接続した制御演算器、7が上記制御演算
器6a 、 6bに接続した信号加算器、8かに0変換
器9がD/A変換器である。
また第6図は第3.4.5図に示した緩衝支持装置3a
の詳細を示しておシ、31が構造物2に取付けた緩衝器
(ばねとダンパー(ゴム等)とようなる緩衝器)、3m
が下部構造物1と緩衝器31との間に介装した構造物支
持用シリンダ(アキュムレータに接続した構造物支持用
シリンダ)、3nが下部構造物lと緩衝器31との間に
介装した油圧シリンダ(緩衝器31を駆動して構造物2
の支持点の位置を調節する油圧シリンダ)、3pが同油
圧シリンダ3nの圧油給排管路に設けたサーボパルプで
ある。
次に第3図に示した免振装置の作用を具体的に説明する
動揺検出器4aによシ構造物2のA部位の動揺を検出し
て、そのとき得られた動揺検出信号(ロール角φ。、ピ
ッチ角θ。、ヨー角ψ。、レート値φ。、θ。。
ψ。、上下変位2゜1.上下速度2゜1.上下変位加速
度zC1+水平変位Z。2.水平速度乞。2.水平変位
加速度Z。2)を〜Φ変換器8を経て変位量演算器5a
へ送る。
変位量演算器5aで動揺検出信号に基づき構造物2の変
位量(構造物2の支持点の変位zciと速度Zciと加
速度Z。1)を水平方向、鉛直方向についてそれぞれ演
算して、その結果得られた変位量信号(Zci 、zc
i −zci )を制御演算器6aへ送シ、ここで同変
位量信号に基づき減揺制御量を演算して、その結果得ら
れた制御信号をD/A変換器9を経て緩衝支持装[13
aのサーボバルブ3p(第6図参照)の開度を制御して
、油圧シリンダ3nおよび緩衝器31を介して緩衝支持
装置3aによる構造物2の動揺を抑制し、構造物2をア
クティブに水平になるように保持して、構造物2或いは
構造物2内部の揺れを大幅に減少させる。
次に第4図に示した免振装置の作用を具体的に説明する
動揺検出器4bによシ、下部構造物10B部位の動揺を
検出して、そのとき得られた動揺検出信号(ロール角ん
、ピッチ角θ。、ヨー角ψ、、レート値水平方向加速度
Zm2 )を、〜0変換器8を経て変位量演算器5bへ
送る。変位量演算器5bで同動揺検出信号に基づき構造
物2の変位量(下部構造物1の支持点の変位Zmlと速
度Zmiと加速度Zml )を演算して、その結果得ら
れた変位量信号(Zmi*zmi、Zmi )を制御演
算器6bへ送る。
制御演算器6bで同変位量信号に基づき減揺制御量を演
算して、その結果得られた制御信号をD/A変換器9を
経て緩衝支持装置3aのサーボパルプ3pへ出力し、同
駆動指令信号に基づきサーボパルプ3pの開度を制御し
て、油圧シリンダ3nおよび緩衝器31を介して緩衝支
持装置3による構造物2の動揺を抑制し、構造物2をア
クティブに水平になるように保持して、構造物2あるい
は同構造物2内部の揺れを大幅に減少させる。
次に第5図に示した減揺装置の作用を具体的に説明する
動揺検出器4aによシ構造物2のA部位の動揺を検出し
て、そのとき得られた動揺検出信号(ロール角φ。、ピ
ッチ角θ。、ヨー角ψ。、レート値委。*0(2+委。
、上下変位Zcl、上下速度2CL上下変位加速度ZC
1#水平方向の変位zC2p水平方向速度ZCL 水平
方向加速度Xc2 )を、A/D i換器8を経て変位
盆検出器5aへ送シ、ここで同動揺検出信号に基づき構
造物2の変位量(構造物2の支持点の変位Zdと速度Z
ciと加速度Zct )を水平方向、鉛直方向について
それぞれ演算し、制御演算器6aへ送り、ここで同変位
量信号に基づき減揺制御量を演算して、その結果得られ
た制御信号Uxiを加算器7へ送る。一方、動揺検出器
4bにょシ下部構造物lのB部位の動揺を検出して、そ
のとき得られた動揺検出信号(ロール角も、ピッチ角θ
m、ヨー角へ。
レート値へ、0m + thn+上下変位Zml *上
下速度Zml*上下変位加速度Zml+水平方向変位Z
m21速度zm2゜加速度2m2 )を〜Φ変換器8を
経て変位量演算器5bへ送る。変位量演算器5bで同動
揺検出信号に基づき構造物2の変位量(上部構造物2の
支持点の変位Zciと速度Z。1と加速度Zci)を演
算して、その結果得られた変位量信号(Zct、Zci
、Zct )を制御演算器6aへ送る。制御演算器6a
で同変位量信号に基づき減揺制御量を演算して、その結
果得られた制御信号Uliを加算器7へ送る。一方、動
揺検出器4bによシ下部構造物1のB部位の動揺を検出
して、そのとき得られた動揺検出信号(ロール角ん、ピ
ッチ角θ、、ヨー角ら、レート値苑、am 、’fim
 。
上下変位Zm、上下速度ら、上下変位加速度Zm)を〜
0変換器8を経て変位量演算器5bへ送る。変位量演算
器5bで同動揺検出信号に基づき構造物2の変位量(下
部構造物lの支持点の変位Zmiと速度Zmiと加速度
Zmi )を演算して、その結果得られた変位量信号(
Zmi 、Zmi 、Zmi )を制御演算器6bへ送
る。制御演算器6bで同変位量信号に基づき減揺制御量
を演算して、その結果得られた制御信号U21を加算器
7へ送シ、ここで上記2つの制御信号UliおよびU2
1を加算して、その結果得られた駆動指令信号UlをD
/A変換器9を経て緩衝支持装置3aのサーボパルプ3
pへ出力し、開駆動指令信号Utに基づきサーボパルプ
3pの開度を制御して、油圧シリンダ3nおよび緩衝器
31を介して緩衝支持装置3による構造物2をアクティ
ブに水平になるように保持して、構造物2あるいは同構
造物内の揺れを大幅に減少させる。
変位量演算器5aでは、構造物2の支持点の変位Zci
と速度Zciと加速度Zciとを次の要領で演算する。
Zoi =p’、 (X(*Y(tZclφ。、θ。、
ψ。、Xi、Yi、Zi )(上下方向、水平方向につ
いてそれぞれ演算)Fl、F2.F3:ファンクション 例えば F□=zc−(xi−Xc)・θc+(Yi−Yc)φ
Cり2=Zc−(Xl−xc)θc+ (Yi−Yc 
)φC但し、1=1〜N、N :支持点数(緩衝支持装
置の数)XYZ座標系:絶対空間座標系。
(X工、Yi、Zi) :゛既知の各支持点のXYZ平
面座標。
(Xc、Yc、Zc) :検出器位置。
なお、Zci r Zci p ZciはZciを積分
器によシ積分してZciを求めたう、Zciを積分器に
よシ積分してZ。土を求めるようにしてもよい。また逆
に、Zciを微分器によう微分してZciを求めたシ、
Zciを微分器によう微分してZciを求めるようにし
てもよい。
同様に変位量演算器5bでは下部構造物lの支持点の変
位Zmiと速度Zmiと加速度Zmiとを次の要領で演
算する。
Zml ” ’4 (xm + Ym # Zm *φ
lil+θmIψm * Xni l Yni 、zn
l)(上下方向、水平方向についてそれぞれ演算)但し
、i = 1〜IIJ p (Xni、Yni、Zni
 ) :検出器位置。
F4〜F6:ファンクション 例えば F4=Zm −(Xnt−xm)θm+ (Yni −
Ym )φ。
F5 =之m−(Xni −Xm) am+ (Yni
−Ym) amなおZmi e Zmi I Zmiは
Zmiを積分器によυ積分してZmiを求めたり、Zm
iを積分器によう積分してZmiを求めるようにしても
よい。またそれとは逆にZmiを微分器によυ微分して
Zmiを求めたシ、Zmiを微分器によυ微分してZm
iを求めるようにしてもよい。
制御演算器6a 、 6bの制御アルゴリズムは種々の
ものが考えられる。−例としては次のものがある。
制御演算器6aの制御アルゴリズムの一例Uli ” 
−Kpi (1+に11/S +KoiS+KmiS2
)i制御演算器6bの制御アルゴリズムの一例ここで〜
はラプラス変換されたことを示し、Sはラプラス変換の
パラメータKj1 、GJlはゲインを示している。こ
れらのゲインは各緩衝支持装置3毎に設定される。
また、第4図の実施例の場合、制御信号UliおよびU
2tを加算器7により加算して、駆動指令信号Ulを得
る。すなわち、 Ul = Un +U2t この駆動指令信号UlをD/A変換器9によりアナログ
変換した後、各緩衝支持装et、3のサーボパルプ3p
へ出力し、開駆動指令信号U1に基づきサーボパルプ3
pの開度を制御して、油圧シリンダ3nおよび緩衝器3
1を介して緩衝支持装置3による構造物2をアクティブ
に水平になるように保持して構造物2あるいは構造物2
内部σ)揺れを大幅に減少する。
第11図はその作用を示している。
第7図乃至第10図は、それぞれ緩衝支持装置の配置例
を示すもので、第7図は前述の第2.第3実施例に対応
し、第8図は第1実施例に対応する。
第9図は内部構造物2a * 2b + 2c及び上部
構造物2dを緩衝支持装置3at3b+3c+3d、3
e、3g+3fで支持した例、第10図は地中に埋込ま
れた下部構造物1の内部に、緩衝支持袋e3a、3c、
3aを介して内部構造物を支持した例である。
〔発明の効果〕
本発明による構造物の免振装置は、下部構造物と上部構
造物又は内部構造物との間□設置した緩衝支持制御装置
と、上記下部構造物と上部構造物又は内部構造物の少な
くとも一方に設置した動揺検出器と、上記動揺検出器か
らの出力に基づいて上記上部構造物又は内部構造物の変
位量を演算する変位量演算器と、上記変位量演算器から
の出力に基づき減揺制御量を演算して得られた制御信号
を上記緩衝支持装置へ出力する制御演算器とをそなえた
ことによシ、次の効果を生ずる。
制御信号を受けた緩衝支持装置が油圧シリンダのサーボ
パルプ開度の制御等により上部構造物又は内部構造物の
動揺を抑制し、これ等の構造物をアクティブに水平にな
るように保持する。
これ等の構造物及び内部機器の揺れが大巾に減少し、地
震等の不意の振動に対しても、安全な揺れない領域を作
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例の系統図、第2図は第1図
の緩衝支持装置の詳細図、第3図は第2実施例の系統図
、第4図は第3実施例の系統図、第5図は第4実施例の
系統図、第6図は第3,4゜5図の緩衝支持装置の詳細
図、第7図乃至第10図はそれぞれ緩衝支持装置の配置
例を示す。 第11図は本発明による構造物の振動低減効果を示すグ
ラフ、第12図および第13図は共に従来装置を示す概
略図である。 1・・・下部構造物(基礎構造物) 2・・・内部構造物(上部構造物) k + 3b + 3c・・・緩衝支持装置4a、4b
・・・動揺検出器 5a、5b・・・変位量演算器 6a、6b・・・制御演算器 7・・・信号加算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 下部構造物と上部構造物又は内部構造物との間に設置し
    た緩衝支持装置と、上記下部構造物と上部構造物又は内
    部構造物の少なくとも一方に設置した動揺検出器と、上
    記動揺検出器からの出力に基づいて上記上部構造物又は
    内部構造物の変位量を演算する変位量演算器と、上記変
    位量演算器からの出力に基づき減揺制御量を演算して得
    られた制御信号を上記緩衝支持装置へ出力する制御演算
    器とをそなえたことを特徴とする構造物の免振装置。
JP20286989A 1989-08-07 1989-08-07 構造物の免振装置 Pending JPH0369774A (ja)

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JP20286989A JPH0369774A (ja) 1989-08-07 1989-08-07 構造物の免振装置

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5421129A (en) * 1992-01-28 1995-06-06 Kajima Corporation Vibration control device for structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5421129A (en) * 1992-01-28 1995-06-06 Kajima Corporation Vibration control device for structure

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