JPH04101474U - 制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造物の制振装置に適用されている同調質量
ダンパーの性能を改善し、経済性を向上し、固有周期の
長い構造物や大型構造物にも適用可能ならしめる。 【構成】 構造物１上に凹型滑り板２を設置し、同滑り
板２上に質点４に取付けられた可変滑り支承３を載置
し、同支承３に設けた加圧流体室６に加圧用バルブ１０
が介装された加圧用配管１２、及び圧抜用バルブ１１が
介装された圧抜用配管１３が接続され、同各配管１２、
１３が夫々アキユムレーター１４及びポンプ１５に接続
され、構造物１の頂部に装架された変位センサー１６及
び加速度センサー１７と、質点４に装架された加速度セ
ンサー１８をコントローラー１９に接続し、同コントロ
ーラー１９によって前記各センサーから測定信号に基い
て前記各バルブ１０、１１を制御する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は建築物やタワー等の地震や風による振動を抑制する制振装置に係るも のである。

【０００２】

【従来の技術】

図５は前記制振装置を構成する同調質量ダンパー（以下ＴＭＤと呼称する）の 原理を示し、構造物Ａの頂部にばねｐ、質点ｍ、減衰機構ｑを取付けて構成した ＴＭＤの固有周期を構造物の固有周期と同調させ、地震や風等で構造物が振動す ると、ＴＭＤの質点の振動が励起され、構造物への入力エネルギーがＴＭＤの質 点の運動エネルギーとして吸い上げられ、ＴＭＤの減衰機構を通してこのエネル ギーを消散させる。

【０００３】 なおＴＭＤのばねとしては質点を支持する目的を兼ねて振り子等が用いられ、 減衰機構としてはオイルダンパーが用いられるのが一般的である。質点は構造物 質量の１％程度、ＴＭＤ自体の減衰率は０．１５位が標準的である。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

振り子の固有周期Ｔは、吊り長さをＬ重力加速度をｇとすると

【０００５】

【数１】

【０００６】 で求められるが、長周期構造物に応用した場合、この吊り長さＬが非常に長くな り、構造物にうまく組込めない。また大型構造物で重量が大になると、ＴＭＤの 質点も比例的に大きくする必要があり、吊り構造物のメカニズムが難しく、不経 済なものとなる。 また減衰機構としてはダンパーが必要であり、大ストロークで且つ大容量とな るので高価なものとなる。更にＴＭＤの原理として前記減衰機構の減衰率ｈが小 さい程、構造物のエネルギーがＴＭＤに伝わって都合がよいが、エネルギーの消 散のためにはｈが大きい方がよく、この矛盾した要求に普通のオイルダンパーは 対応できないため、ＴＭＤの効果には制約がある。

【０００７】 更に台風時や大地震時にはＴＭＤの動きが過大となるため、通常、ある限度以 上の入力時にはＴＭＤの動きを止めている。従ってこのためのストツパーが別途 必要となり、メカニズムが複雑になり、コスト高になる。 本考案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 するところは、長周期構造物や大型構造物にも適用でき、制振効果が通常のＴＭ Ｄよりも大きい、構造が簡単で経済性の優れた制振装置を提供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

前記の目的を達成するため、本考案に係る制振装置は、構造物上に、上面が凹 曲面に形成された凹型滑り板を設置し、同滑り板上に、質点に取付けられた下面 に加圧流体室を有する可変滑り支承を載置し、前記加圧流体室に接続され、且つ 加圧用バルブ及び圧抜用バルブが夫々介装された加圧用配管及び圧抜用配管をア キユムレータ及びポンプに接続するとともに、構造物頂部及び質点の加速度及び 同質点と建物の相対変位の測定データに基いて前記各バルブを調整する制御装置 を設けて構成されている。

【０００９】

【作用】

本考案に係る制振装置は前記したように構成されているので、構造物が振動す ると質点も凹型滑り板上を滑動しようとするが、質点の動き始めの状態では前記 制御装置を介して前記加圧用配管及び圧抜用配管に介装された加圧用バルブ及び 圧抜用バルブを制御して、前記可変滑り支承における加圧流体室内を高圧に加圧 して、質点の重さの大部分を液体圧で受けるようにすると、摩擦力は非常に小さ くでき、従って構造物への入力エネルギーを質点の運動エネルギーとして有効に 吸い上げることができる。

【００１０】 一旦、質点が大きく振動し始めると、前記制御装置によって前記加圧流体室内 の圧力を低減し、可変滑り支承での履歴減衰が最適になるように調整して、エネ ルギーを消散させるものである。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案に係る制振装置の一実施例を示し、図２は同制振装置における質 点の可変滑り支承部の全体構成を示し、図３は可変滑り支承部の詳細を示し、説 明を簡略化するため、凹型滑り板の上面は平面で示されているが実際は凹曲面に 構成されている。

【００１２】 １は構造物で、同構造物１の頂部に上面が凹曲面に形成された凹型滑り板２が 設置され、同凹型滑り板２上に可変滑り支承３を取付けた質点４が載置される。 なお同質点４と可変滑り支承３とはピンまたは球座を介して接合される。 前記凹型滑り板２の凹曲面は一定の曲率半径ｒを有するもので、これは一種の 逆さ振子であって、同逆さ振り子の固有周期は

【００１３】

【数２】

【００１４】 で求められ、この固有周期が構造物の固有周期と同じになるように曲率半径ｒを 決める。凹型滑り板２の表面はステンレス材５等より構成される。 図３から明らかなように、可変滑り支承３は中央下面に加圧流体室６が設けら れ、周辺下面に弗素樹脂等の滑り材７が固着され、同滑り材７の内側において可 変滑り支承３に設けた凹部８にシール材９が配設されている。更に前記加圧流体 室６には夫々加圧用バルブ１０及び圧抜用バルブ１１が介装された加圧用配管１ ２及び圧抜用配管１３が接続され、同各配管１２、１３はアキユムレーター１４ 及びポンプ１５に接続されている。

【００１５】 更に図１に示すように構造物１には質点４との相対変位を計測する変位センサ ー１６及び加速度センサー１７が、質点４には加速度センサー１８が装着され、 前記各センサー１６、１７及び１８によって測定された構造物頂部及び質点４の 加速度、及び質点４と構造物１との相対変位量がコントローラ１９に送られ、同 コントローラー１９によってこれらのデータを処理して加圧用バルブ１０及び圧 抜用バルブ１１を自動操作して、前記加圧流体室６内の加圧流体の圧力を変化さ せる。加圧はポンプ１５から直接でなく、アキユムレーター１４の蓄圧の放出の 形で行い、蓄圧量が低下したときのみコントローラー１９からの指令でポンプ１ ５を作動させ、蓄圧量を増大する。

【００１６】 なお前記各センサー１６、１７、１８、コントローラー１９が前記各バルブ１ ０、１１の制御装置を構成するものである。 図示の実施例は前記したように構成されているので、構造物１が振動すると質 点４も凹型滑り板２上に滑動しようとするが、動き始めの状態では可変滑り支承 ３の加圧流体室６内の液体を高圧に加圧し、質点４の重さの大部分を流体圧で受 けるようにする。従って摩擦力を非常に小さくすることができるので、構造物１ への入力エネルギーが質点の運動エネルギーとして有効に吸い上げることができ る。

【００１７】 一旦、質点４が大きく振動し始めると、加圧流体室の圧下を低減して、可変滑 り支承３での履歴減衰が最適となるようにエネルギーを消散させる。なお最適エ ネルギーは次のようにして決められる。 図４に示すように、重さＷの質点４が振幅Ｄで振動しているとすると、

【００１８】

【数３】

【００１９】

【数４】

【００２０】

【数５】

【００２１】

【数６】

【００２２】 構造物の固有周期を８秒とすると、ｒ＝１５．９ｍ、振幅Ｄ＝１．０ｍで振動 している場合、履歴減衰率１５％を得るには、式５より見掛けの摩擦係数＝０． ０１５となる。 滑り材を弗素樹脂とすると、式６から液体圧による力＝０．８ ５Ｗとなる。即ち質点４の重さの８５％を液体圧で支持するように圧力を調整す ればよい。

【００２３】 実際には構造物１の振動と質点４の振動のデータに基いて、最適のアルゴリズ ム（ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）に従って圧力の調整、即ち摩擦力の調整によって構造 物１への入力エネルギーを最大限に消散させ、ＴＭＤとしての減衰効果を上げる ようにコントローラー１９で制御する。 また入力が過大となり、質点４が過大に動こうとする場合、圧力を抜いて摩擦 力を上げることによって、ブレーキの役目を持たせることができる。

【００２４】 更に制振効果を上げるため、アクチユエーターによって質点４に外力を加え、 いわゆるパワードパツシブシステムとすることもできる。

【００２５】

【考案の効果】

本考案に係る制振装置によれば、前記したように構造物上の凹型滑り面に、質 点に取付けられた可変滑り支承を載置した一種の逆さ振子が構成されているので 、従来の制振装置と違って吊下げ長さが不要で、長周期にも同期させることがで き、長周期構造物にも利用できる。また質点は滑り支承で支承されているので、 機構が簡単で重量が大でも対応できるので、大型構造物にも経済的に適用できる 。

【００２６】 また前記可変滑り支承は下面に加圧流体室を具え、同室には夫々加圧用及び圧 抜用バルブが介装された加圧用配管及び圧抜用配管が接続されるとともに、同各 配管がアキユムレータ及びポンプに接続され、且つ前記各バルブの制御装置が設 けられたことによって、前記加圧液体室の流体圧の制御によって、可変滑り支承 の摩擦力、即ち減衰率を自由に変えることによって、従来のＴＭＤより大きな制 振効果が得られる。また可変滑り支承は質点の支持とダンパー機能を兼ねている ので、別途ダンパーを設ける必要はない。更にブレーキ機能も兼ねているのでス トツパーも不要であり、構成が簡略化される。

【００２７】 更にまた前記加圧流体室の液体の加圧はアキユムレーターより行うので、地震 時等において停電により外部からの動力の供給がない場合でも機能できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る制振装置の一実施例を示す系統図
である。

【図２】前記制振装置における質点の可変滑り支承部を
示す正面図である。

【図３】前記可変滑り支承部の詳細を示す縦断面図であ
る。

【図４】質点の変位と力の関係図である。

【図５】従来の同調質量ダンパーの概略を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 構造物 ２ 凹型滑り板 ３ 可変滑り支承 ４ 質点 ６ 加圧流体室 １０ 加圧用バルブ １１ 圧抜用バルブ １２ 加圧用配管 １３ 圧抜用配管 １４ アキユムレーター １５ ポンプ １６ 変位センサー １７ 加速度センサー １８ 加速度センサー １９ コントローラー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物上に、上面が凹曲面に形成された
   凹型滑り板を設置し、同滑り板上に、質点に取付けられ
   た下面に加圧流体室を有する可変滑り支承を載置し、前
   記加圧流体室に接続され、且つ加圧用バルブ及び圧抜用
   バルブが夫々介装された加圧用配管及び圧抜用配管をア
   キユムレータ及びポンプに接続するとともに、構造物頂
   部及び質点の加速度及び同質点と建物の相対変位の測定
   データに基いて前記各バルブを調整する制御装置を設け
   てなることを特徴とする制振装置。