JPH04161575A - 水平全方向ハイブリッド形吸振装置 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、多層建物の屋上階あるいはその近くの任意
階の床上に取り付け、台風あるいは地震等が原因となっ
て生ずる多層建物の捕れを、吸収あるいは減殺すること
を目的とする吸振装置であ　る。

（ロ）従来の技術 従来からの吸振装置は、建物の揺れに反応して作動する
パソンイブ（受動）形装置と、ある制御則に基いて積極
的に樒れを制御しようとするアクティブ（能動）形装置
に大別できる。多層建物の屋」二に、補助質量とバネお
よびダンパーから成る振動系を取り付け、その振動系と
建物の固有周期とを同調させることによって、吸振効果
を得ようとする方式はバッジイブ形吸振装置の代表例で
ある。バッジイブ形吸振装置としては、この他に、振子
式補助質量を用いたものや水のスロノノング現象を用い
たものがある。これらに対して補助質量によるｔｉ性ノ
Ｊを、　（バネとダンパーの代りに、）制御された油圧
力を介して建物に伝える方式にすればアクティブ形吸振
装置となる。　（以」二の各方式による吸振装置の性能
比較については、例えば、日本建築学会大会学術講演梗
概集昭和６３年り０月＝５４１〜５４２頁参照） （ハ）発明が解決しようとする問題点 パッジイブ形吸振装置は、安価ではあるが、その吸振効
果は装置の固有周期近傍に限られ、アクティブ形吸振装
置は、幅広い周波数領域に関して有効であるが、一般に
高価であり、消費エネルギーも少なくない。

また、従来からの吸振装置は、大部分が１方向の樒れに
対して吸振効果をもつもので、それらの組合せによる場
合でも、せいぜい直交２方向までである。ところが、一
般に多層建物の１ぶれは立体的であり、その時の床の運
動は、水平回転を含む水平全方向に変位する。

さらに、多層建物における人間の住環境を調えることに
主眼をおくならば、建物に設置する吸振装置としては、
連続した幅広い周波数領域に関して有効でなくとも、指
定した数個の周波数近傍の振動に対して有効ならば許容
できる姿と云える。

本発明の動機は、以上のような問題に対処できる性能を
、低いエネルギー消費のもとて安価に達成できる吸振装
置の開発にある。

（ニ）問題点を解決するための手段 本装置は、制御エネルギー（電流）が供給されている間
中は、アクティブ形装置として作動し、制御エネルギー
が途絶しても、ピノ／イブ形装置として作動するハイブ
リッド形吸振装置である。

以下、図面について、その構造とンステムを説明する。

（＋）　　多層建物の最上階あるいはその近くの任意の
階の床（＋）上に、凹球面台座（２）を取り付け、その
凹球面上に、３個のボール支承（４）を、台座（２）の
中心からみて点対称に配置する。ボール支承（４）上に
、底面が曲率半径ｒの凸球面となっている水槽（５）を
乗せる。　水槽（５）は、凹球面台座（２）　ｌを振子
運動できるので、振子運動の周期が建物の固有周期に合
うように水槽底面の曲率半径ｒを定めれば、この段階で
バッジイブ形吸振装置となる。

この場合は、固定電磁石（３）および懸下電磁石（６）
が作動しない場合に相当する。

（ｉｉ）さらに、水槽（５）の中の水（７）が、必要な
スロツンング固有周期を持つように、水槽中の隔壁（８
）を設ければ、多層建物の複数の固有周期に対処できる
パッジイブ形吸振装置となる。

（ｉｉｉ）振子運動している水槽（５）を、固定電磁石
（３）と懸下電磁石（６）より成る水平全方向リニヤ・
モーターによって加速してやれば、見かけ上、バランイ
ブ形吸振装置において曲率半径ｒを縮めた場合と同等の
効果が生じ、減速してやれば、曲率゛　　半径ｒを伸ば
した場合と同等となる。

（Ｉｖ）　　水槽（５）の運動は、水平回転に関しても
自由度を持っているので、固定電磁石（３）と懸下電磁
石（６）より成る水平全方向リニヤ・モーターによって
回転制御すれば、多層建物の捩れ振動による床回転を減
殺する作用が生ずる。

（Ｖ）従って、適当なセンサーによって建物と水槽（５
）の運動を観測し、その観測データに基いて、上記の水
平全方向リニヤ・モーターによって、水槽（５）の水平
全方向の揺動運動ならびに回転運動をコンピューター制
御すれば、本装置は、水平全方向アクティブ形吸振装置
となる。

（ホ）発明の効果 本装置の設計、作動上の利点ならびに特色を記すと以下
のごとくになる。

（＋）　　本吸振装置は、多層建物の立体振動に因る変
位、すなわち水平全方向の床変位ならびに床回転に対処
することができる。

（ｉ＋）　　揺動する水槽（５）の運動を、吊り下げ形
振子で実現するなら、振子の腕の必要長さは、例えば、
固有周期５秒で６米、７秒で１２米程度となり、設計上
の大きな障害となる。これに対して、本装置は単に水槽
底面の曲率半径ｒを調整することで対処できる。

（ｉｉ＋）水槽（５）の運動は、駆動力なしでも、もと
もとパッジイブに始動するので、水槽（５）を加速・減
速するエネルギー消費は、純然たるアクティブ形吸振装
置に比べ僅かである。

（ｉｖ）　　水平全方向リニヤ・モーターの駆動電流を
制御するための制御則を変えることによって、例えば台
風時と地震時のような、性質の異なる挑れに対して、そ
れぞれに適切な制御が可能である。

（へ）他の実施例 （＋）水槽（５）の代わりに、鉄塊・コンクリート・氷
蓄熱槽等の、必要な質量をもつ適当な重量物で置き換え
ても、水槽の中の水のスロッシング現象による吸振効果
が失われるだけで、本装置の吸振性能は殆んど確保され
る。

（ｉｉ）懸下電磁石（６）を永久磁石で置き換えても、
電流供給が途絶したときのパッジイブ状態の性能に若干
の低下が予想されるだけで、本装置のアクティブ状態の
性能には殆んど変化はない。

（ｉｉ１）固定電磁石（３）と懸下電磁石（６）を取り
外しても、本装置は、多層建物の１内至２の固有周期に
同調できるパッジイブ形吸振装置となる。

（ｉｖ）固定電磁石（３）と懸下電磁石（６）の配列を
、それぞれ相対する１列とした場合には、多層建物の１
方向のみの揺動に対処できるハイブリッド形吸振装置と
なる。

【図面の簡単な説明】

添付の図面Ｉは、図面■中に記したＡ−Ａ方向より見た
概念的平面図である。 図面■は、図面Ｉ中に記したＢ−［３方向より見た概念
的断面図である。 図中記入の記号の意味は次の通りである。 １：（多層建物の）床 一９＝ ２：　凹球面台座 ３：　固定電磁石 ４：　ボール支承 ５：　水槽 ６：　懸下電磁石 ７：水 ８：　隔壁 以　　上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］ （ｉ）多層建物の屋上階を含む任意階の床（１）上に、
   凹球面台座（２）を取り付け、その凹球面上に、固定電
   磁石（３）を、六角形が単位形となる網目の節点位置に
   、凹球面台座（２）の中心からみて点対称に配置し、３
   個のボール支承（４）を、やはり中心点対称に設置する
   。 （ｉｉ）ボール支承（４）上に、底面が、台座（２）の
   凹球面の曲率中心と同じ空間点より計って、曲率半径ｒ
   の凸球面となっている水槽（５）を乗せ、その凸球面に
   、懸下電磁石（６）を、固定電磁石（３）が形成してい
   る六角形の中心になるように、取付ける。 以上の如く構成された、台風あるいは地震等による多層
   建物の搖れを吸収あるいは減殺する目的をもつ、吸振装
   置。 ［２］ 特許請求範囲第１項記載の吸振装置において、水槽（５
   ）の代りに、鉄塊・コンクリート・氷蓄熱槽等の、必要
   な質量をもつ適当な重量物で置き換えた吸振装置。 ［３］ 特許請求範囲第１項および第２項記載の吸振装置におい
   て、懸下電磁石（６）を永久磁石に置換した吸振装置。 ［４］ 特許請求範囲第１項記載の吸振装置において、固定電磁
   石（３）と懸下電磁石（６）を取り外し、水槽（５）に
   、中の水（７）が必要なスロッシング（Ｓｌｏｓｈｉｎ
   ｇ）固有周期を持つように、隔壁（８）を設けた吸振装
   置。 ［５］ 特許請求範囲第１項、第２項、第３項において、固定電
   磁石（３）と懸下電磁石（６）の配列を、それぞれ相対
   する１列として、多層建物の１方向のみの揺動に対処し
   た吸振装置。