JPH0415354B2 - - Google Patents
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- JPH0415354B2 JPH0415354B2 JP31314786A JP31314786A JPH0415354B2 JP H0415354 B2 JPH0415354 B2 JP H0415354B2 JP 31314786 A JP31314786 A JP 31314786A JP 31314786 A JP31314786 A JP 31314786A JP H0415354 B2 JPH0415354 B2 JP H0415354B2
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- JP
- Japan
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- vibration
- damper
- seismic isolation
- isolation
- sensor
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- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 49
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000010587 phase diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Floor Finish (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、地震等外部振動に対する免震、防振
の最適制御方法に関する。
の最適制御方法に関する。
免震、防振は建物や建物内の床、若しくは床上
の機械装置を対象として行われ、例えは建物に対
するものでは基礎と建物間に防振ゴムを配設した
り、機械装置を対象とするものでは床上の機械基
礎とその上の機械装置の間に防振ゴムやバネ材を
配設したりする。
の機械装置を対象として行われ、例えは建物に対
するものでは基礎と建物間に防振ゴムを配設した
り、機械装置を対象とするものでは床上の機械基
礎とその上の機械装置の間に防振ゴムやバネ材を
配設したりする。
また、建物躯体を基礎部分として床をゴムやバ
ネで支承して床全体を免震、防振構造とすること
もある。
ネで支承して床全体を免震、防振構造とすること
もある。
いずれにせよ、建物や機械装置等の免震、防振
対象物は地震等の外部振動を受けた時は基礎部分
に対し振動周期を長くするようにしてローラ若し
くはゴム材やバネ材を介して支承され、また振動
エネルギーを熱その他のエネルギーに変換して振
動を減衰するために、シリンダダンパや磁石ダン
パがこの免震、防振対象物と基礎部分間に設けら
れる。
対象物は地震等の外部振動を受けた時は基礎部分
に対し振動周期を長くするようにしてローラ若し
くはゴム材やバネ材を介して支承され、また振動
エネルギーを熱その他のエネルギーに変換して振
動を減衰するために、シリンダダンパや磁石ダン
パがこの免震、防振対象物と基礎部分間に設けら
れる。
かかるダンパは常時作動させるわけでなく、地
震発生時にのみ働くように制御する必要がある。
そして、磁石ダンパのうち電磁ダンパを例にとる
と、これは電磁石と電磁石の両極間に置かれた導
体板からなり、いずれか一方を基礎部分側に、他
方を建物等免震、防振対象物側に設ける。そし
て、基礎部分に外部振動条件を測定するセンサー
を設け、地震発生を該センサーが検知するとその
出力により電磁力に通電し、磁力を発生させる。
震発生時にのみ働くように制御する必要がある。
そして、磁石ダンパのうち電磁ダンパを例にとる
と、これは電磁石と電磁石の両極間に置かれた導
体板からなり、いずれか一方を基礎部分側に、他
方を建物等免震、防振対象物側に設ける。そし
て、基礎部分に外部振動条件を測定するセンサー
を設け、地震発生を該センサーが検知するとその
出力により電磁力に通電し、磁力を発生させる。
電磁石と導体板間には振動の速度に比例した制
御力が生じる。この制動力は導体板中に発生した
渦電流によるものであり、渦電流は電気エネルギ
ーとして消耗され、振動は減衰する。
御力が生じる。この制動力は導体板中に発生した
渦電流によるものであり、渦電流は電気エネルギ
ーとして消耗され、振動は減衰する。
このような従来のダンパの制御方法では、ダン
パは制動定数が固定のものとしてとらえられ、免
震、防振対象物の振動は線形振動となるために、
制振までの時間が長くかかる。また、外部振動を
検知するセンサーは基礎部分側に設けられ、電磁
ダンパに対して開ループ制御回路を形成するた
め、やはり、制振させるまでの時間は長くかかる
ことになり、効果が不十分である。
パは制動定数が固定のものとしてとらえられ、免
震、防振対象物の振動は線形振動となるために、
制振までの時間が長くかかる。また、外部振動を
検知するセンサーは基礎部分側に設けられ、電磁
ダンパに対して開ループ制御回路を形成するた
め、やはり、制振させるまでの時間は長くかかる
ことになり、効果が不十分である。
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、
制振までの時間を短縮して、効果を向上させるこ
とができる免震、防振の最適制御方法を提供する
ことにある。
制振までの時間を短縮して、効果を向上させるこ
とができる免震、防振の最適制御方法を提供する
ことにある。
本発明は前記目的を達成するため、基礎部分に
対し、免震、防振対象物が異なる振動周期を有す
るように組合わされ、該基礎部分と免震、防振対
象物間に制御可能な振動減衰用ダンパを配設する
場合において、免震、防振対象物側に振動変化測
定用のセンサーを設け、その測定値が設定値以上
になつたときに該センサーの測定値をもとにコン
ピユーターで最適免震すなわち地震による免震、
防振対象物の揺れを最大に低減する制動力を計算
し、この制動力の計算結果を変換器で物理量に変
換してこの物理量を実行すべくダンパの制御を行
い、該ダンパによる振動減衰の結果を前記センサ
ーで測定しかつ物理量に変換して再びダンパでの
振動減衰用制御を行うことを要旨とするものであ
る。
対し、免震、防振対象物が異なる振動周期を有す
るように組合わされ、該基礎部分と免震、防振対
象物間に制御可能な振動減衰用ダンパを配設する
場合において、免震、防振対象物側に振動変化測
定用のセンサーを設け、その測定値が設定値以上
になつたときに該センサーの測定値をもとにコン
ピユーターで最適免震すなわち地震による免震、
防振対象物の揺れを最大に低減する制動力を計算
し、この制動力の計算結果を変換器で物理量に変
換してこの物理量を実行すべくダンパの制御を行
い、該ダンパによる振動減衰の結果を前記センサ
ーで測定しかつ物理量に変換して再びダンパでの
振動減衰用制御を行うことを要旨とするものであ
る。
本発明によれば、免震、防振対象物のダンパ制
御は、コンピユーターにより最適免震を行う制動
力を計算して行われるものであり、その都度ダン
パの減衰定数は免震、防振対象物の振動の速度、
加速度の関数で決定することができ、振動は非線
形振動となり、制振時間は短く、振幅が小さい免
震、防振が可能となる。また、センサーは建物、
機械装置等の免震、防振対象物に直接取付けられ
ており、その測定値に応じてダンパ制御が行われ
る。閉ループ回路の制御回路を形成するため、制
振時間はさらに短くなる。
御は、コンピユーターにより最適免震を行う制動
力を計算して行われるものであり、その都度ダン
パの減衰定数は免震、防振対象物の振動の速度、
加速度の関数で決定することができ、振動は非線
形振動となり、制振時間は短く、振幅が小さい免
震、防振が可能となる。また、センサーは建物、
機械装置等の免震、防振対象物に直接取付けられ
ており、その測定値に応じてダンパ制御が行われ
る。閉ループ回路の制御回路を形成するため、制
振時間はさらに短くなる。
以下、図面について本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の免震、防振の最適制御方法の
概要図で、図中１は基礎部分、２は免震、防振対
象物を示す。
概要図で、図中１は基礎部分、２は免震、防振対
象物を示す。
先にも述べたように免震、防振対象物２として
は、建物、床、機械装置などが考えられ、これら
に対して基礎部分１としては建物基礎又は大地、
建物躯体、建物床などが対象となる。そして、免
震、防振対象物２は、バネや防振ゴム等の弾性体
３又は往復運動可能なローラ、ベアリング（図示
せず）若しくはピン結構造などにより、主に基礎
部分１に対しこの基礎部分１が地震等の外部振動
を受けたときにその振動同期を長くして振動する
ように組合わされる。
は、建物、床、機械装置などが考えられ、これら
に対して基礎部分１としては建物基礎又は大地、
建物躯体、建物床などが対象となる。そして、免
震、防振対象物２は、バネや防振ゴム等の弾性体
３又は往復運動可能なローラ、ベアリング（図示
せず）若しくはピン結構造などにより、主に基礎
部分１に対しこの基礎部分１が地震等の外部振動
を受けたときにその振動同期を長くして振動する
ように組合わされる。
電磁石を用いた電磁ダンパ４を、該基礎部分１
又は免震、防振対象物２のいずれか一方に、その
導体板４ｂを他方に取付ける。
又は免震、防振対象物２のいずれか一方に、その
導体板４ｂを他方に取付ける。
また、変位計、速度計、加速度計からなる振動
変化測定用のセンサー５を免震、防振対象物２側
に設け、その計測出力をリミツター６を介してコ
ンピユーター７に導入する。このリミツター６は
センサー５から制御範囲を定めるものであり、一
方コンピユーター７の出力は変換器８に導入さ
れ、これを受けた変換器８は電磁ダンパ４のコイ
ル４ａに接続される。
変化測定用のセンサー５を免震、防振対象物２側
に設け、その計測出力をリミツター６を介してコ
ンピユーター７に導入する。このリミツター６は
センサー５から制御範囲を定めるものであり、一
方コンピユーター７の出力は変換器８に導入さ
れ、これを受けた変換器８は電磁ダンパ４のコイ
ル４ａに接続される。
第２図は、本発明方式の等価ブロツク回路図で
あり、実線は力学的回路、点線は電気的回路を示
し、ｘは変位、x〓は速度、x¨は加速度、ｖ、v′、
v″はそれぞれ、ｘ、x〓、x¨の電圧変換値である。
あり、実線は力学的回路、点線は電気的回路を示
し、ｘは変位、x〓は速度、x¨は加速度、ｖ、v′、
v″はそれぞれ、ｘ、x〓、x¨の電圧変換値である。
地震等外部振動を受けたときに、まず基礎部分
１が振動し、次いで免震、防振対象物２が振動す
る。この免震、防振対象物２の振動はセンサー５
で変位（ｘ）、速度（x〓）、加速度（x¨）が測定さ
れ、その値が予めリミツター６に設定された以上
になつたとき、センサー５の測定値をコンピユー
ター７で最適免震すなわち地震による免震、防振
対象物の揺れを最大に低減する制動力を計算す
る。
１が振動し、次いで免震、防振対象物２が振動す
る。この免震、防振対象物２の振動はセンサー５
で変位（ｘ）、速度（x〓）、加速度（x¨）が測定さ
れ、その値が予めリミツター６に設定された以上
になつたとき、センサー５の測定値をコンピユー
ター７で最適免震すなわち地震による免震、防振
対象物の揺れを最大に低減する制動力を計算す
る。
そして、計算結果をダンパ４を制御する物理量
に変換器８で変換してこの物理量に基づいてダン
パ４を制御する。なお、弾性体３及びダンパ４の
制振作用は前記従来例で説明したのと同じであ
る。
に変換器８で変換してこの物理量に基づいてダン
パ４を制御する。なお、弾性体３及びダンパ４の
制振作用は前記従来例で説明したのと同じであ
る。
その免震結果をセンサー５で測定し、再びセン
サー５の測定値をコンピユーター７で地震による
免震、防振対象物の揺れを最大に低減する制動力
を計算し、その計算結果をダンパ４を制御する物
理量に変換器８で変換してこの物理量に基づいて
ダンパ４を制御する。
サー５の測定値をコンピユーター７で地震による
免震、防振対象物の揺れを最大に低減する制動力
を計算し、その計算結果をダンパ４を制御する物
理量に変換器８で変換してこの物理量に基づいて
ダンパ４を制御する。
このようにダンパ４の制御は閉ループ回路で行
われ、これは免震、防振対象物２を制振させるま
での時間が短く、効果的に免震、防振ができるも
のである。
われ、これは免震、防振対象物２を制振させるま
での時間が短く、効果的に免震、防振ができるも
のである。
ところで、一般的に地震等減衰振動による振動
は下記の(1)式によつて表される。
は下記の(1)式によつて表される。
ｘ＝e-〓tcos ωt
α：減衰定数、ω：基本角周波数、ｔ：時間
この場合の波形、相平面を第３図に示す。
これは、地震そのものの振動又は基礎部分１の
振動としてとらえることができ、一方、免震、防
振対象物２では弾性体３及び電磁ダンパ４がある
ので、下記の(2)のごとき式に置きかえられる。
振動としてとらえることができ、一方、免震、防
振対象物２では弾性体３及び電磁ダンパ４がある
ので、下記の(2)のごとき式に置きかえられる。
ｍd2x／dt2＋ｃdx／dt＋kx＝e-〓tcos ωt……(2
) ｍ：免震対象物の質量 ｃ：電磁ダンパの定数 ｋ：弾性体３の弾性定数 そして、(2)式を解くと下記(3)式となる。（Ｃ／
２ｍ）2＞ｋの条件で この場合の波形、相平面を第４図に示す。
) ｍ：免震対象物の質量 ｃ：電磁ダンパの定数 ｋ：弾性体３の弾性定数 そして、(2)式を解くと下記(3)式となる。（Ｃ／
２ｍ）2＞ｋの条件で この場合の波形、相平面を第４図に示す。
以上は、コンピユーター７でダンパ制御の最適
計算を行わない場合であり、ダンパ４を定係数ダ
ンパとして用いるため、振動は線形振動となる。
計算を行わない場合であり、ダンパ４を定係数ダ
ンパとして用いるため、振動は線形振動となる。
一方、本発明では、電磁ダンパ４の制動力を免
震、防振対象物２の振動の速度、加速度の関数ｆ
（ｘ、x〓、x¨）で使用し、これをコンピユーター７
で計算して変換器８に出力するようにする変係数
ダンパとして用いるため、その振動は非線形振動
となり、一般に(4)式で表される。
震、防振対象物２の振動の速度、加速度の関数ｆ
（ｘ、x〓、x¨）で使用し、これをコンピユーター７
で計算して変換器８に出力するようにする変係数
ダンパとして用いるため、その振動は非線形振動
となり、一般に(4)式で表される。
ｍd2x／dt2ｆ（ｘ、x〓、x¨）dx／dt＋kx
＝e〓tcos ωt ……(4)
(4)式の解法はｆ（ｘ、x〓、x¨）で異なり、一般的
には不可能であるが、その波形、相平面を第５図
に示す。
には不可能であるが、その波形、相平面を第５図
に示す。
これら、第３図〜第５図の相平面から明らかな
ように免震、防振を行う場合に、その振動を非線
形振動としてとらえ、そのdx／dtの変係数ｆ
（ｘ、x〓、x¨）を適当にすると制振時間が短く、振
幅が小さくて免震、防振できることが知見でき
る。本発明では、さらに制御回路が閉ループ回路
であるためよりいつそう制振時間が短く、振幅が
小さくて免震、防振が可能となる。
ように免震、防振を行う場合に、その振動を非線
形振動としてとらえ、そのdx／dtの変係数ｆ
（ｘ、x〓、x¨）を適当にすると制振時間が短く、振
幅が小さくて免震、防振できることが知見でき
る。本発明では、さらに制御回路が閉ループ回路
であるためよりいつそう制振時間が短く、振幅が
小さくて免震、防振が可能となる。
なお、前記実施例はダンパに電磁ダンパを用い
たもので説明したが、制御可能なものであれば油
圧ダンパ、空圧ダンパのごときシリンダタイプの
ものでも同様である。
たもので説明したが、制御可能なものであれば油
圧ダンパ、空圧ダンパのごときシリンダタイプの
ものでも同様である。
以上述べたように、本発明の免震、防振の最適
制御方法は、変係数のダンパを用い振動を非線形
振動とし、さらに制御回路を閉ループ回路とする
ため、予め設定した強度以上の地震等あらゆる外
部振動に対して理論的な最小振幅、最小時間で免
震、防振ができ、従来のものと比べて効率が格段
と向上するものである。
制御方法は、変係数のダンパを用い振動を非線形
振動とし、さらに制御回路を閉ループ回路とする
ため、予め設定した強度以上の地震等あらゆる外
部振動に対して理論的な最小振幅、最小時間で免
震、防振ができ、従来のものと比べて効率が格段
と向上するものである。
第１図は本発明の免震、防振の最適制御方法の
１実施例を示す概要図、第２図は同上等価ブロツ
ク回路図、第３図は地震波の振動波形と相平面
図、第４図は定係数磁石ダンパによる振動波形と
相平面図、第５図は本発明のダンパによる振動波
形と相平面図である。 １……基礎部分、２……免震、防振対象物、３
……弾性体、４……電磁ダンパ、４ａ……コイ
ル、４ｂ……導体板、５……センサー、６……リ
ミツター、７……コンピユーター、８……変換
器。
１実施例を示す概要図、第２図は同上等価ブロツ
ク回路図、第３図は地震波の振動波形と相平面
図、第４図は定係数磁石ダンパによる振動波形と
相平面図、第５図は本発明のダンパによる振動波
形と相平面図である。 １……基礎部分、２……免震、防振対象物、３
……弾性体、４……電磁ダンパ、４ａ……コイ
ル、４ｂ……導体板、５……センサー、６……リ
ミツター、７……コンピユーター、８……変換
器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基礎部分に対し、免震、防振対象物が異なる
振動周期を有するように組合わされ、該基礎部分
と免震、防振対象物間に制御可能な振動減衰用ダ
ンパを配設する場合において、免震、防振対象物
側に振動変化測定用のセンサーを設け、その測定
値が設定値以上になつたときに該センサーの測定
値をもとにコンピユーターで最適免震すなわち地
震による免震、防振対象物の揺れを最大に低減す
る制動力を下記のごとき(2)式で計算し、 ｍd2x／dt2＋ｃdx／dt＋kx＝e-〓tcos ωt ……(2) ｍ：免震対象物の質量 ｃ：電磁ダンパの定数 ｋ：弾性体３の弾性定数 この制動力の計算結果を変換器で物理量に変換し
てこの物理量を実行すべくダンパの制御を行い、
該ダンパによる振動減衰の結果を前記センサーで
測定しかつ物理量に変換して再びダンパでの振動
減衰用制御を行うことを特徴とする免震、防振の
最適制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314786A JPS63165652A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 免震、防振の最適制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31314786A JPS63165652A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 免震、防振の最適制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63165652A JPS63165652A (ja) | 1988-07-08 |
| JPH0415354B2 true JPH0415354B2 (ja) | 1992-03-17 |
Family
ID=18037669
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31314786A Granted JPS63165652A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 免震、防振の最適制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63165652A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0772439B2 (ja) * | 1986-12-26 | 1995-08-02 | 株式会社竹中工務店 | 超微細振動環境を作る制振方法及び制振装置 |
| JPH0285478A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-26 | Ohbayashi Corp | 制振方法 |
| JPH0285479A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-26 | Ohbayashi Corp | 制振方法 |
| JPH02217575A (ja) * | 1989-02-16 | 1990-08-30 | Shimizu Corp | 構造物の振動抑制装置 |
| JP2552361B2 (ja) * | 1989-05-25 | 1996-11-13 | 株式会社大林組 | 液体貯蔵タンクの制振装置 |
| JP2016132887A (ja) * | 2015-01-16 | 2016-07-25 | 株式会社バインドテクノ | 免震装置 |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP31314786A patent/JPS63165652A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63165652A (ja) | 1988-07-08 |
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