JPH0376974A - 制振装置 - 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 本発明は制振装置に係り、特に付加質量の変位により構
造物の振動をυ１振する制振装置に関する。

従来の技術 例えばビル等の構造物においては地震あるいは風圧等に
より振動が発生した場合、振動を制振するための制振装
置がビル屋上等に設けられている。

この種の制振装置では、主にビルの質量に応じた所定の
重量を有する付加質量を、ビルの振動状態に応じて変位
させてビルで発生した１ｔｉ動を制振する！戒が採用さ
れている。

従来の制振装置としては、例えば付加質量の変位を！物
する油圧シリンダを設け、構造物の振動に対して受動的
に振動を制振するパッシブマス制御方式と、付加質量を
移動させる油圧シリンダを設け、構造物に加えられた振
動に応じて付加質量を油圧シリンダにより駆動し、構造
物の振動を能動的にｔｎｒｉするアクティブマス１ＩＩ
Ｉｊ１１方式とがある。

両方式を比較するとアクティブマスＩＩＪｗ方式がパッ
シブマス制御方式よりも優れた制振効果を発揮できるの
で、主にアクティブマス１ｌＪｔｌ方式が採用されてい
る。

発明が解決しようとする課題 ところが、従来は例えば地震発生等の災害発生時に停電
が発生すると油圧シリンダを制御する油圧ＩＪＩＩＩユ
ニットが動作しなかつたり、あるいは十分な圧力が得ら
れず構造物の振動を制振できなくなるといった課題があ
る。あるいは、従来の制振装置において、比較的大きな
地震発生により油圧シリンダ自体あるいは油圧配管が破
損した場合も十分な制振効果が得られず、しかも激しい
振動が構造物に加えられた場合、付加質量の変位により
ｉｓをさらに増大させてしまう可能性があるといった課
題もある。

そこで、本発明は上記課題を解決したｒｓｌｉ装置を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、構造物上に変位可能に設けられた付加質量と
、付加質量を変位させて構造物の振動を制振するアクチ
ユエータと、付加質量の変位を緩衝する！１石部材と、
構造物又はアクチュエータで異常が発生したことを検知
する検知手段と、検知手段により異常発生が検知された
ときアクチュエータを停止し、ｌ！ｉ部材のみに前記付
加質量の変位が伝達されるように切換える切換手段と、
よりなる。

作用 停電あるいはアクチュエータの故障あるいは激しい地震
等の異常が発生したとき、アクチユエータによる付加質
量のアクティブマス制御を止め、パッシブマスｖ４ｍに
切換えて付加質量の変位を緩衝部材によりＩｉｉして構
造物の振動を制振する。

実施例 第１図及び第２図に本発明になるυ１振装置の一実施例
を示す。

両図中、制振装置ｉ１はビル２の屋上２ａに設置されて
いる。このビル２は１２南建てであり、正面の横幅に対
して側面の奥行きが小さいタワー構造の如く建設されて
いる。ビル２の例えば３，６゜９．１２階の各フロアに
は床面あるいは柱等の振動の状態を検出する振動状態検
知センサ３（３＋。

３ｚ　、３ｇ・−）が設けられており、ビルの地下には
地震を検出する地震センサ４がｊＩ！設されている。

又、ビル２の屋上には風速風向計５が設置されている。

尚、振動状態検知センサ３は、ビル２が振動したときの
変位を検知する変位センサでも良いし、あるいは振動発
生時の速度そ検知する速度センサ、あるいは加速度を検
知する加速度センサ等が考えられる。

第１図に示すビル２は例えば地震が発生した場合あるい
は風圧が０…用した場合奥行の小さい幅狭方向（矢印Ｘ
方向〉に振動が発生しやすい構造となっている。そのた
め、第２図に示す制振装置１は付加質Ｉ１６を矢印Ｘ方
向に移動させてビル２の振動を制振するように設置され
ている。この制振ｉｉ＊ｉは、所定の重量を有する付加
質［１６が矢印Ｘ方向に移動自在に設けられており、第
１の油圧シリンダ７により付ｍ質量を移動させてビル２
の振動を制振する。又、油圧シリンダ７と付加質量６と
の固には第２の油圧シリンダ８及びコイルバネ９が介在
し、通常第２の油圧シリンダ８は作動不可状態にロック
されている。

従って、Ｉｌｌ振装置１は後述するようにアクティブマ
スｌ１ｌＩ用の油圧シリンダ７と、パッシブマスｆ４Ｉ
ＩＩ用の油圧シリンダ８．フィルバネ９とを有する。

第１因において、ビル２が地震発生により振動すると、
各振動状態検知センサ３１〜３４及び地震センサ４から
の検出信号はＡ／Ｄ変換器１０に入力され、デジタル信
号に変換される。Ａ１０変換器１０からの低目が入力さ
れる演算装置１１には、風速風向計５からの計測信号及
び油圧シリンダ７を駆訪糾卯する油圧１１１３８ユニツ
ト１６からの異常検出信号も供給されており、振動状態
検知センサ３１〜３４．地震センサ４．風速風向計５等
からの信号により＠勘状態が演算され、その演算結果に
基づいて付加質ｍ６の変位方向、変位量、変位速度、加
速度等を算出するプログラムが入力されている。そして
、演算装置１１１に接続された１ｌｌｔｌ装Ｍ１２は演
算装置１１からの指令により油圧シリンダ８を駆動１１
ｊｌｌｌする。

ここで、本発明の要部である制振装置１について詳述す
る。

第３図に示す始く、油圧シリンダ７のシリンダ本体７ａ
はビル２の屋上２ａに固定された固定台２ｂに固定され
ており、シリンダ本体７ａ内にはピストン７ｂがｒａｐ
自在に嵌入している。ピストン７ｂと一体に設けられた
０ツド７Ｃの先端は油圧シリンダ８が固定されたベース
１３に一体的に結合されている。ピストン７ｂにより画
成されたピストン本体７ａの左室７　　右室７，２は夫
々油１１ 圧配管１４．１５を介して第１の油圧制御ユニット１６
に接続されている。油圧！１３１１１ユニット１６は制
御装置１２からの指令により左室７□又は右室７ａ２に
作動油を圧送してピストン７ｂを矢印Ｘ方向に：Ｗｔ妨
させる。又、ｔｆｉ１ｍ装置１２には油圧ポンプ（図示
せず）へ供給される駆動電流の有無及び油圧配管１４．
１５の破損等による作動油の圧力低下及びビル２に大き
な振動が加えられたことを検知する異常検知手段１２Ａ
と、異常検知手段１２Ａが上記停電時あるいは油圧シリ
ンダ作動不可状態等の異常発生を検知したときアクティ
ブマス糾−をパッシブマス＄り卯に切換える切換手段１
２Ｂとを有する。

油圧シリンダ８は、前記ベース１３に固定されたシリン
ダ本体８ａと、シリンダ本体８ａ内を摺動するピストン
８ｂと、ピストン８ｂと一体に設けられ付加質量６のベ
ース１７に結合されたロッド８Ｃとよりなる。又、ピス
トン８ｂにより画成されたシリンダ本体８ａの左室８，
１．右室８，２は油圧配管１８．１９を介して第２の油
圧υ制御ユニット２０と接続されている。

上記油圧シリンダ８の両側に位置するベース１３と１７
との間にはコイルバネ９が巻装されている。しかるに、
通常はシリンダ本体８ａの左室８□と右ｖ８，２との間
の油圧回路は油圧副部ユニット２０により遮断され作動
油の移動が阻止されている。従って、油圧シリンダ８は
ピストン８ｂが移動不可状態にロックされており、シリ
ンダ本体８ａ、ピストン８ｂ、０ツド８ｃは一体的に保
持される。

ここで、上記構成になる制振装置１の動作について説明
する。例えば地震発生又は風圧の作用によりビル２が矢
印Ｘ方向に振動した場合、ビル２の各階では夫々異なる
変位量、加速度の振動が発生する。このような、ビル２
の振動は各振動状態検知センサ３１〜３４により検出さ
れ、さらに地震センサ４．肩速屓圧計５からの信号に基
づいて付加質［１６の変位方向、変位量、速度、加速度
等が演算装置１１により算出される。

ＩＩＪｗ装置１２は演算装置１１の演算結果に基づき、
油圧制御ユニット１６にＭｌｉ１信号を出力する。

その結果、油圧υ１部ユニット１６はシリンダ本体７の
左ｖ７，１又は右ｖ７．２に油圧配管１４．１５を介し
て作動油を圧送する。この場合、油圧シリンダ８が前述
の如くロック状態になっているので、油圧シリンダ７の
ピストン７ｂの変位は直接付加賀量６に伝達される。従
って、付加質Ｉ６はビル２の振動に応じて矢印Ｘ方向に
ｇ勤され、ビル２の振動を制振する。

ここで、例えば＊ｉ等の災害発生により停電が発生した
とする。この場合、油圧ポンプ（図示せず）が作動しな
くなって油圧が低下したり、あるい＆！ｔｎｍ装置１２
自体が１１１ｍ不能となる。さらに地震により油圧配管
１４．１５が切断されたり油圧シリンダ７が破損して動
作不能になることもある。このような異常自体が発生す
ると、異常検知手段１２Ａが油圧低下、電流低下等に基
づいて異常発生を検知する。

異常検知手段１２Ａの異常検知により！１ｌｌｔｌｉｌ
装置１１の切換手段１２Ｂは油圧＄１３６０ユニット１
６に停止信号を出力して油圧シリンダ７の油圧回路を遮
断スルトトモニ、油圧ｔｌｊ’ｌＤｌニット２０＆−ｆ
Ｆｔ）Ｊ信号を出力して油圧シリンダ８の油圧回路を開
にする。そのため、付加質量６はどル２に加えられた外
！（振動）により受動的に矢印Ｘ方向に移動する。この
場合、アクティブマス１ｌＪａｌｌ用の油圧シリンダ７
がロック状態にあり、且つ油圧シリンダ８が動作状態に
切換えられているので、付加質量６の変位はコイルバネ
９及び油圧シリンダ８により緩衝される。従って、上記
異常発生時は付加質１６がパッシブマスｉ、ＩＪ神され
てビル２の振動をＩｌｌ振する。

又、大きな地震が発生し前記油圧シリンダ７によるアク
ティブマス制御ではビル２の振動を制振できず逆に付加
質量６の変位によりビル２が加振されている場合にも、
異常検知手段１２Ａがこれを検知し、その結果＄１Ｊｔ
ｌｌ装置１２の切換手段１２Ｂは上記と同様油圧シリン
ダ７を停止させるとともに油圧シリンダ８をａｆＦ状態
にしてパッシブマス制御に切換える。

第４図に本発明の変形例を示す。第４図中、制振装Ｗ１
２１は油圧シリンダ７とコイルバネ９とを有する簡易型
であり、通常は油圧シリンダ７を油圧ｉｌＩｍユニット
１６によりアクティブｗ４御している。この場合、油圧
シリンダ７のピストン７ｂの変位はベース１３と１７と
の間に介在するコイルバネ９の弾疾力を介して付加質量
６に伝達される。

しかるに、前記異常発生時は油圧シリンダ７の油圧回路
が遮断され油圧シリンダ７はロック状態に切換ねる。そ
して、付加質１６はコイルバネ９の弾撲力のみによって
パッシブマス制御される。

このＩＩ振装置２１はコイルバネ９を介して付加質量６
をアクティブマス制御する構成であるので小型の付加質
量６が使用され、比較的小型のビルに適している。

尚、上記実施例では油圧シリンダを用いてアクティブマ
ス制御するようにしたが、これに限らず、例えばモータ
のＵ動力で付加質量を能動的に移動させる構成としても
良い。その場合異常発生時モータの回転を機械的にロッ
クするＩ構を設けておく。

又、上記実施例ではビルの屋上に装置を設置したが、ビ
ルの内部あるいはビル以外のＩＭ構造物設置するように
しても良い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる１Ｉ１１１振装置は、通常構
７１ｊｉ物の１ｉ勤に応じてアクチユエータを駆動して
付加質量を７クテイプマス１ｌＪＩｌｌＬ、て構造物の
振動を良好に制振できるとともに、例えばアクチュエー
タが動作不能になったり、あるいは糾ｍ装置が糾Ｗ動作
できなくなったり、あるいはアクティブマス制御にまり
制振できないような大きな地震等の異常発生時にはアク
チュエータを停止させて付加質量の移動をｌＩｉ衝部材
により緩衝するパッシブマス１ｌｌｔｌｌｌに切換えて
異常発生時にも適応できる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるυ１振装置の一実施例が適用され
たＩＪＳシステムの構成図、第２図は！ｌＪ振装璽の模
式図、第３図は本発明の要部の拡大図、第４図は本発明
の変形例の構成図である。 １．２１・・・制振装置、３１〜３４・・・振動状態検
知センサ、４・・・地震センサ、５・・・風速風向計、
６・・・付加質量、７・・・第１の油圧シリンダ、８・
・・第２の油圧シリンダ、９・・・コイルバネ、１２・
・・ｔＡｗ装置、１２Ａ・・・異常検知手段、１２Ｂ・
・・切換手段、１６・・・第１の油圧！１Ｊｔｌｌｌユ
ニット、２０・・・第２の油圧制御ユニット。 第１ｒ！ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 構造物上に変位可能に設けられた付加質量と、前記付加
   質量を変位させて構造物の振動を制振するアクチュエー
   タと、 前記付加質量の変位を緩衝する緩衝部材と、前記構造物
   又はアクチュエータで異常が発生したことを検知する検
   知手段と、 前記検知手段により異常発生が検知されたとき前記アク
   チュエータを停止し、前記緩衝部材のみに前記付加質量
   の変位が伝達されるように切換える切換手段と、 よりなることを特徴とする制振装置。