JPH0571247A - 制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】地震や風によって構造物に引き起こされる振動
を抑制する。 【構成】付加振動体７を支持する複数個の油圧ジャッキ
９、１９を上下対称的に配置する。上下両側の油圧ジャ
ッキ９、１９の各給油室１３、１５、２３、２５を第１
給油管２７、第２給油管２９を介して連通する。これに
より、付加振動体７を水平方向にのみ振動させることが
出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地震や風等の水平力に
より高層建築物等の構造物に生じる振動を低減する際に
適用するに好適な制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来のアクティブ・コントロール
型の制振装置の一例が設けられた構造物の正面図であ
る。

【０００３】高層建築物等の構造物に対する従来からの
制振手法の一つとして、付加振動体懸垂式の制振手法が
挙げられる。この制振手法においては、例えば図４に示
すように、構造物１に固定された反力フレーム２から複
数個のアーム３３を介して付加振動体７を懸垂すると共
に、地震や風等の水平力による振動を検出する加速度計
等のセンサ３２を構造物１に取り付けておき、該センサ
３２が振動を検出した際には、反力フレーム２にほぼ水
平に設けられたアクチュエータ３５のラム３５ａを適宜
突出又は後退させて、ラム３５ａの先端部に接続された
前記付加振動体７を図４左右方向に所定の加速度で移動
させる。すると、その反作用として、アクチュエータ３
５及び反力フレーム２を介して構造物１に対して逆向き
に制振力が働き、その結果、構造物１の振動が低減され
ることとなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、構造物１の
振動を低減すべくアクチュエータ３５のラム３５ａを突
出又は後退させると、アーム３３を介して懸垂された付
加振動体７は、図４想像線で示すように、水平方向の運
動と上下方向の運動とを組み合わせた形で振り子の如く
振動する。従って、アクチュエータ３５のラム３５ａが
該付加振動体７の振動動作に追従する形で複雑に移動し
なければならないので、ラム３５ａと付加振動体７との
接続部分に工夫を凝らす必要があるばかりか、アクチュ
エータ３５のラム３５ａの突出又は後退量と付加振動体
７の水平方向の移動量が一致しない（付加振動体７の上
下方向の移動量に対応した分だけ異なる）ので、ラム３
５ａの突出又は後退量を適正に決定するためには、面倒
な解析が必要となる。

【０００５】また、懸垂式の付加振動体７は、必然的に
水平方向（図４矢印Ａ、Ｂ方向）のみならず上下方向
（図４矢印Ｅ、Ｆ方向）にも移動するので、上下方向の
移動量に相当する分だけエネルギーが無駄に消費される
欠点があるばかりか、重量物である付加振動体７の上下
移動動作が構造物１に悪影響を及ぼす（例えば、構造物
１の上下振動を惹起する等の）恐れがあった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、懸垂式の付加
振動体を水平方向にのみ移動させることにより、上述し
た種々の問題点を解消することが出来る制振装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】即ち、本発明は、構造
物（１）上に設けられたフレーム（２）を有し、前記フ
レーム（２）に一対以上の懸架手段（９及び１９）を、
それぞれ第１のピン支承（１１、２１）を介して回転自
在に、かつ各対の懸架手段（９及び１９）が上下方向
（矢印Ｅ、Ｆ方向）に対向する形で設け、前記各対の懸
架手段（９及び１９）に付加振動体（７）を第２のピン
支承（１７）を介して中空支持する形で設け、前記各対
の懸架手段（９及び１９）間に、前記第２のピン支承の
上下方向位置が常に一定であるように前記各対の懸架手
段を制御する制御手段（１３、１５、２３、２５、２
７、２９）を設け、前記付加振動体（７）と前記フレー
ム（２）間に弾性手段を水平方向に設け、前記付加振動
体（７）と前記構造物（１）間に前記付加振動体（７）
を水平方向に往復駆動する往復駆動手段（４）を設けて
構成される。なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。以下の
「作用」の欄についても同様である。

【０００８】

【作用】上記した構成により、本発明は、付加振動体
（７）が往復駆動手段（４）を介して水平方向に駆動さ
れると、付加振動体（７）の上下両側に設けられた各対
の懸架手段（９及び１９）が、第１のピン支承（１１、
２１）と第２のピン支承（１７）との上下方向（矢印
Ｅ、Ｆ方向）における距離が常に一致する形で伸縮する
ように制御されるように作用する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図１は本発明による制振装置の一実施例が設けられ
た構造物の正面図、図２は図１の平面図、図３は図１に
示す制振装置の拡大図である。

【００１０】構造物１の屋上等の上面１ａには、図１に
示すように、本発明による制振装置３が設けられてお
り、制振装置３は、構造物１の上面に固定的に設けられ
たフレーム２を有している。フレーム２には、図２に示
すように、第１コイルバネ５が水平なＸ軸方向（即ち、
図２左右方向である矢印Ａ、Ｂ方向）に後述する付加振
動体７を挟んで両側に設けられており、また、フレーム
２には第２コイルバネ６が、前記Ｘ軸方向に直角で水平
なＹ軸方向（即ち、図２上下方向である矢印Ｃ、Ｄ方
向）に後述する付加振動体７を挟んで両側に設けられて
いる。第１コイルバネ５及び第２コイルバネ６の先端に
は、図１及び図２に示すように、所定の質量（例えば、
制振すべき構造物１の質量に対して１％の質量）を有す
るブロック状の付加振動体７が、上下方向からそれぞれ
４個（計８個）の同一仕様の油圧ジャッキ９、１９によ
り中空支持されてフレーム２に懸垂された形で接続され
ている。付加振動体７と構造物１間には油圧アクチェー
タ４が設けられており、油圧アクチェータ４にはロッド
４ａが先端を付加振動体７の上面にゴムコネクタ４ｂな
どを介して弾性的に接続された形で矢印Ａ、Ｂ方向に突
出駆動自在に設けられている。油圧アクチェータ４には
加振制御装置８が接続しており、加振制御装置８には構
造物１の上面１ａに設けられた振動センサ１４が接続し
ている。

【００１１】即ち、フレーム２の上部には、図１及び図
２に示すように、４個の油圧ジャッキ９がそれぞれボー
ル軸受１１を中心として３６０°方向に回転自在に設け
られており、各油圧ジャッキ９は、図３に示すように、
フレーム２に対してボール軸受１１を中心として３６０
°方向に回転自在に支持された円筒状のシリンダ１０を
それぞれ有している。シリンダ１０内には円板状のピス
トン１２が、該シリンダ１０内の空間を分割して２個の
給油室１３、１５を形成する形で上下方向、即ち図３矢
印Ｅ、Ｆ方向に摺動自在に嵌入係合しており、ピストン
１２の下側にはロッド１６が、シリンダ１０の下面から
下方に突出した形で接続されている。各ロッド１６の先
端には、ブロック状の付加振動体７がその４隅に全方向
に回動在に設けられた４個のピンコネクタ１７を介して
吊下された形で水平に支持されている。

【００１２】なお、付加振動体７の下側には前記油圧ジ
ャッキ９と同一仕様の油圧ジャッキ１９が４個、図１に
示すように、前記４個の油圧ジャッキ９と上下対称的に
設けられている。即ち、フレーム２の下部には、図１及
び図２に示すように、４個の油圧ジャッキ１９がそれぞ
れボール軸受２１を中心として３６０°方向に回転自在
に設けられており、各油圧ジャッキ１９は、図３に示す
ように、フレーム２に対してボール軸受２１を中心とし
て３６０°方向に回転自在に支持された円筒状のシリン
ダ２０をそれぞれ有している。シリンダ２０内には円板
状のピストン２２が、該シリンダ２０内の空間を分割し
て２個の給油室２３、２５を形成する形で図３上下方向
に摺動自在に嵌入係合しており、ピストン２２の上側に
はロッド２６が、シリンダ２０の上面から上方に突出し
た形で接続されている。各ロッド２６の先端には、前記
付加振動体７が前記４個のピンコネクタ１７を介して支
持されている。また、各ピンコネクタ１７は、図３に示
すように、それぞれ対応するボール軸受１１とボール軸
受２１との中央点に位置している。

【００１３】なお、各ピンコネクタ１７を挾む形で上下
に配設された各対の油圧ジャッキ９、１９においては、
図３に示すように、油圧ジャッキ９の図中上側の給油室
１３と油圧ジャッキ１９の図中上側の給油室２３が第１
給油管２７を介して連通していると共に、油圧ジャッキ
９の図中下側の給油室１５と油圧ジャッキ１９の図中下
側の給油室２５が第２給油管２９を介して連通してい
る。更に、給油室１３、２３及び第１給油管２７内には
作動油３０が充填されており、給油室１５、２５及び第
２給油管２９内には作動油３１が充填されている。

【００１４】本発明による制振装置３は以上のような構
成を有するので、通常の状態では構造物１に振動は生じ
ないので、フレーム２に８個の油圧ジャッキ９、１９を
介して支持された付加振動体７は、構造物１に対して静
止状態を保持する。次に、構造物１が地震や風等の水平
力により矢印Ａ、Ｂ方向に振動した場合には、当該振動
は振動センサ１４に検知され、検出信号Ｓ１として加振
制御装置８に出力される。加振制御装置８は、当該信号
Ｓ１から構造物１の振動の大きさ及び周期を判断し、油
圧アクチェータ４を当該振動の大きさ及び周期に対応し
たストローク及び周期で矢印Ａ、Ｂ方向に往復駆動す
る。すると、付加振動体７も構造物１の振動に同期した
形で矢印Ａ、Ｂ方向に移動を開始する。すると、付加振
動体７からは、油圧アクチェータ４などを介して、構造
物１に対して逆向きに制振力が働き、その結果、構造物
１の振動が低減される。

【００１５】なお、付加振動体７が矢印Ａ、Ｂ方向を含
む水平方向のどの向きに移動しても、付加振動体７が上
下方向、即ち図１矢印Ｅ、Ｆ方向に運動することはな
い。何故なら、付加振動体７は、図１に示すように、４
個のピンコネクタ１７を介して上下各４個（計８個）の
同一仕様、即ち、同一のシリンダ面積、シリンダ容積等
を有する油圧ジャッキ９、１９により上下対称的に支持
されており、更に、これ等油圧ジャッキ９、１９はそれ
ぞれボール軸受１１、２１を介して反力フレーム２に３
６０°方向に回転自在に支持されているので、油圧アク
チェータ等を介して付加振動体７に対して水平方向、例
えば図２矢印Ｇ方向の力が作用した際には、図３上側の
各油圧ジャッキ９のロッド１６及びピストン１２がシリ
ンダ１０に対して下方に移動すると同時に、下側の各油
圧ジャッキ１９のロッド２６及びピストン２２がシリン
ダ２０に対して上方に移動する。すると、上側の各油圧
ジャッキ９のピストン１２は、シリンダ１０内の下側の
給油室１５内に充填された作動油３１を押圧し、該作動
油３１は第２給油管２９を介して下側の対応する油圧ジ
ャッキ１９のシリンダ２０内の下側の給油室２５に所定
量ΔＸ１だけ供給される。

【００１６】一方、下側の各油圧ジャッキ１９のピスト
ン２２は、シリンダ２０内の上側の給油室２３内に充填
された作動油３０を押圧し、該作動油３０は第１給油管
２７を介して上側の対応する油圧ジャッキ９のシリンダ
１０内の上側の給油室１３に上述所定量ΔＸ１に等しい
量ΔＸ２が供給される。すると、上下両側の油圧ジャッ
キ９、１９は、既に述べたように、同一のシリンダ断面
積を有しているので、付加振動体７の上側に位置する各
油圧ジャッキ９のロッド１６の突出量ΔＬ１（即ち、Δ
Ｘ２をシリンダ断面積で割った値）と付加振動体７の下
側に位置する各油圧ジャッキ１９のロッド２６の突出量
ΔＬ２（即ち、量ΔＸ１をシリンダ断面積で割った値）
とは常に等しくなる。この際、各ピンコネクタ１７は、
図３に示すように、それぞれ対応するボール軸受１１と
ボール軸受２１との中央点に位置しているので、上側の
各油圧ジャッキ９のボール軸受１１の回りの振れ角αと
下側の各油圧ジャッキ１９のボール軸受２１の回りの振
れ角βは常に等しく、従って、各油圧ジャッキ９のロッ
ド１６の突出量ΔＬ１の上下方向、即ち図３矢印Ｅ、Ｆ
方向における成分ΔＬ１'（＝ΔＬ１・cosα）と各油圧
ジャッキ１９のロッド２６の突出量ΔＬ２の上下方向に
おける成分ΔＬ２'（＝ΔＬ２・cosβ）とは常に等しく
なる。その結果、４個のピンコネクタ１７は、常に同じ
高さを保持し、従って付加振動体７は、水平方向にのみ
移動し、上下方向、即ち図１矢印Ｅ、Ｆ方向に運動する
ことはない。

【００１７】このように、付加振動体７は、懸垂式であ
るにも拘らず、上下方向には移動せずに水平方向にのみ
移動して制振効果を発揮させることが可能である。更
に、付加振動体７は上下方向には移動せずに水平方向、
即ち制振力が最大限に働く方向にのみ移動するので、付
加振動体７の運動エネルギは有効に制振動作に消費さ
れ、エネルギーの浪費はなく有利である。また、付加振
動体７は、所定の制振効果を発揮するためには必然的に
所定の重量を必要とするが、図４に示すような従来の付
加振動体懸垂式の制振装置３と異なり、上下方向には移
動しないので、付加振動体７の重量が如何に大きくても
制振動作時に構造物１の上下振動を惹起するようなこと
はない。

【００１８】なお、上述の実施例においては、図１及び
図２に示すように、ブロック状の付加振動体７を用いた
制振装置３について説明したが、所定の質量を有する限
り如何なる形状の付加振動体７を用いてもよいことは勿
論である。

【００１９】また、上述の実施例においては、図３に示
すように、付加振動体７を支持する各対の油圧ジャッキ
９及び１９を上下対称的に（即ち、各ピンコネクタ１７
がそれぞれ対応するボール軸受１１とボール軸受２１と
の中央点に位置する形で）配設し、これ等油圧ジャッキ
９、１９のロッド１６、２６の突出量ΔＬ１、ΔＬ２を
油圧配管により常に一致させることにより、付加振動体
７の移動方向を水平方向に限定した制振装置３について
説明した。しかし、本発明は、付加振動体７に対して水
平方向の力が作用した際に、該付加振動体７と上下各対
の油圧ジャッキを接続するピンコネクタ１７の上下方向
の位置が常に一定となるように各油圧ジャッキ１９、１
９を制御することが出来る限り、各対の油圧ジャッキ９
及び１９を上下非対称的に（即ち、各ピンコネクタ１７
がそれぞれ対応するボール軸受１１とボール軸受２１と
の中央点に位置しない形で）配設してもよく、また油圧
ジャッキ９及び１９以外の懸架手段を用いても構わな
い。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構造物上に設けられたフレーム２を有し、前記フレーム
に一対以上の油圧ジャッキ９及び１９等の懸架手段を、
それぞれボール軸受１１、２１等の第１のピン支承を介
して回転自在に、かつ各対の懸架手段が上下方向（例え
ば、図１矢印Ｅ、Ｆ方向）に対向する形で設け、前記各
対の懸架手段に付加振動体７をピンコネクタ１７等の第
２のピン支承を介して中空支持する形で設け、前記各対
の懸架手段間に、前記第２のピン支承の上下方向位置が
常に一定であるように前記各対の懸架手段を制御する給
油室１３、１５、２３、２５、第１給油管２７、第２給
油管２９等の制御手段を設け、前記付加振動体と前記フ
レーム間に第１コイルバネ、第２コイルバネ６などの弾
性手段を水平方向に設け、前記付加振動体と前記構造物
間に前記付加振動体を水平方向に往復駆動する油圧アク
チェータ４などの往復駆動手段を設けて構成したので、
往復駆動手段により付加振動体７に対して水平方向の力
が作用した際には、付加振動体７の上下両側に設けられ
た各対の懸架手段が、第１のピン支承と第２のピン支承
との上下方向（例えば、図３矢印Ｅ、Ｆ方向）における
距離が常に一致する形で伸縮するように制御されること
から、付加振動体７を水平方向にのみ移動させることが
可能となる。その結果、図４に示すような従来の付加振
動体懸垂式の制振装置が孕んでいる種々の問題点、即ち
制振動作時に付加振動体７が必然的に上下方向にも移動
してしまうことに起因する欠点を克服した制振装置３を
提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による制振装置の一実施例が設けられた
構造物の正面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】図１に示す制振装置の拡大図である。

【図４】従来のアクティブ・コントロール型の制振装置
の一例が設けられた構造物の正面図である。

【符号の説明】

２……フレーム ３……制振装置 ５……弾性手段（第１コイルバネ） ６……弾性手段（第２コイルバネ） ７……付加振動体 ９、１９……懸架手段（油圧ジャッキ） １１、２１……第１のピン支承（ボール軸受） １３、１５、２３、２５……制御手段（給油室） １７……第２のピン支承（ピンコネクタ） ２７……制御手段（第１給油管） ２９……制御手段（第２給油管）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物上に設けられたフレームを有し、 前記フレームに一対以上の懸架手段を、それぞれ第１の
   ピン支承を介して回転自在に、かつ各対の懸架手段が上
   下方向に対向する形で設け、 前記各対の懸架手段に付加振動体を第２のピン支承を介
   して中空支持する形で設け、 前記各対の懸架手段間に、前記第２のピン支承の上下方
   向位置が常に一定であるように前記各対の懸架手段を制
   御する制御手段を設け、 前記付加振動体と前記フレーム間に弾性手段を水平方向
   に設け、 前記付加振動体と前記構造物間に前記付加振動体を水平
   方向に往復駆動する往復駆動手段を設けて構成した制振
   装置。