JPH06264644A - 構造物の振動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンパクト化でき、かつ大地震等の大きな外
乱に対しても機能させることができる構造物の振動制御
装置を提供する。 【構成】 構造物１０の頂部等に、付加慣性質量体２と
これを水平軸３の回りに回転させるＡＣサーボモーター
５等からなる振動制御装置１を設置する。地震等による
構造物１０の振動をセンサー７で検出し、制御回路６を
介してＡＣサーボモーター５に制御信号を送る。構造物
１０の振動と付加慣性質量体２の回転を同調させること
で、構造物１０に回転慣性による曲げモーメント作用さ
せ、構造物１０の振動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、制御力を加えることに
より地震や風等による構造物の応答を低減する能動型の
振動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】能動型の振動制御装置としては、例えば
特開平１−２７５８６６〜６９号公報に記載されたもの
〔以下、ＡＭＤ（アクティブ・マス・ドライバーの略）
という〕等がある。

【０００３】ＡＭＤは、質量ｍ₁ の構造物本体と、質量
ｍ_d の付加質量体との間に、アクチュエーターの油圧力
あるいは電磁力等による制御力ｕ(t) を加え、構造物の
振動を能動的に抑制するものである。

【０００４】通常、行われている閉ループの制御では、
地震や風等による構造物の応答を構造物頂部や構造物内
外の適当な位置に設置したセンサーで検出し、構造物の
応答に応じて、これを打ち消すための制御力を構造物の
振動に同調させた形で付加質量体に加え、その反力で構
造物の応答を低減させている。

【０００５】また、広域、狭域に配置された地震サンサ
ーを利用して、構造物の応答予測の下に、開ループと閉
ループの制御を組み合わせることも可能である（特公平
３−６９４３１号公報参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のＡＭＤでは、構
造物の水平振動をせん断変形とみなして、付加質量体を
水平方向に移動（駆動）させて振動を制御するのが一般
的であった。

【０００７】しかし、大地震時、あるいは大強風時に
は、付加質量体の水平方向の移動量が過大となるため、
従来のＡＭＤはもっぱら中小地震、あるいは中小台風時
の振動低減に限って駆動されていた。

【０００８】一方、超高層建物の振動成分には、多分に
曲げ変形が含まれている。

【０００９】本発明は上述のような点を考慮し、回転す
る付加慣性質量体を利用することで、コンパクト化さ
れ、かつ大地震等の大きな外乱に対しても機能させるこ
とができる構造物の振動制御装置を提供することを目的
としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の振動制御装置
は、構造物の振動を検出するためのセンサーと、構造物
の所定位置に設置した駆動装置と、この駆動装置の作動
により水平軸の回りに回転する付加慣性質量体と、セン
サーで検出した構造物の振動に応じて駆動装置の作動を
制御する制御手段とからなる。

【００１１】適用対象となる構造物は特に限定されない
が、超高層建物や、塔状構造物等、振動成分に曲げ変形
成分が多く含まれる構造物に適する。

【００１２】制御手段は、例えば電気的な制御回路の形
で与えられ、構造物の水平振動をセンサーで検出し、こ
れを制御回路を通して指令信号の形で駆動装置を作動さ
せる。この他、制御手段としてコンピューターを用いる
ことも考えられる。

【００１３】駆動装置は、例えば付加慣性質量体を水平
な軸の回りに回転させるＡＣサーボモーター等であり、
構造物の振動と付加慣性質量体の回転を同調させること
で、構造物の振動を低減させる。

【００１４】

【作用】従来のＡＭＤ１１は、図２(a) に示すように水
平方向に慣性力を作用させて構造物１０にせん断変形を
与えるのに対し、本発明の振動制御装置１では、図２
(b) に示すように回転慣性による曲げモーメントを作用
させることによって、構造物１０に曲げ変形を与える。

【００１５】これを構造物１０の応答に同調させて行う
ことで、構造物１０の振動が低減する。

【００１６】図３(a) 、(b) は、この作用の違いを曲げ
せん断棒に対する水平力Ｐ（従来のＡＭＤに対応）と曲
げモーメントＭ（本発明の装置に対応）を作用させた時
の変形図と曲げモーメント図として示したものである。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の装置の一実施例を示したも
のである。

【００１８】振動制御装置１は、付加慣性質量体２とし
ての回転体と、これを水平軸３の回りに回転させるＡＣ
サーボモーター５、構造物１０の振動を検出し、制御回
路に電気的な信号を送るセンサー７、及びセンサー７か
ら入力した信号をもとに制御信号を作り出し、ＡＣサー
ボモーター５に出力する制御回路６とから構成され、通
常、構造物１０の頂部等に設置される。

【００１９】図中、４は付加慣性質量体２の回転中心と
なる水平軸３を支持する軸受である。付加慣性質量体２
としては、鋼材等の重量物を用いることで、全体の回転
慣性が増大する。また、図では付加慣性質量体２として
円柱状の回転体を用いているが、これに限定する必要は
なく、設置スペースや回転慣性を考慮して形状を定めれ
ばよい。

【００２０】

【発明の効果】 従来のＡＭＤのように付加質量体のストロークに関
する制限がなく、大地震等の大きな外乱の入力に対して
も振動制御を行うことができる。

【００２１】 付加慣性質量体の水平移動がないた
め、装置全体をコンパクト化することができる。

【００２２】 付加慣性質量体の水平移動がないた
め、暴走しても衝突したりせず、保安面でも優れてい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を示したもので、(a)
は立面図、(b) は平面図、(c)は側面図である。

【図２】(a) は従来のＡＭＤ、(b) は本発明の装置の原
理を示す比較図である。

【図３】(a) は従来のＡＭＤ、(b) は本発明の装置の作
用の違いを示す比較図である。

【符号の説明】

１…振動制御装置、２…付加慣性質量体、３…水平軸、
４…軸受、５…ＡＣサーボモーター、６…制御回路、７
…センサー、１０…構造物、１１…ＡＭＤ、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小鹿 紀英 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 坂本 光雄 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物の振動を検出するためのセンサー
   と、構造物の所定位置に設置した駆動装置と、前記駆動
   装置の作動により水平軸の回りに回転する付加慣性質量
   体と、前記センサーで検出した構造物の振動に応じて前
   記駆動装置の作動を制御する制御手段とからなることを
   特徴とする構造物の振動制御装置。
2. 【請求項２】 前記構造物は超高層建物である請求項１
   記載の構造物の振動制御装置。
3. 【請求項３】 前記駆動装置はＡＣサーボモーターであ
   る請求項１または２記載の構造物の振動制御装置。