JPH06307495A - 制振装置 - Google Patents

制振装置

Info

Publication number
JPH06307495A
JPH06307495A JP9338393A JP9338393A JPH06307495A JP H06307495 A JPH06307495 A JP H06307495A JP 9338393 A JP9338393 A JP 9338393A JP 9338393 A JP9338393 A JP 9338393A JP H06307495 A JPH06307495 A JP H06307495A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibration
building
weight
spherical
damping device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9338393A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiko Matsuoka
佳子 松岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokico Ltd
Original Assignee
Tokico Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokico Ltd filed Critical Tokico Ltd
Priority to JP9338393A priority Critical patent/JPH06307495A/ja
Publication of JPH06307495A publication Critical patent/JPH06307495A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はどの方向の振動も制振できるよう構
成した制振装置を提供することを目的とする。 【構成】 制振装置11は、ビル12の屋上12aに設
置された本体13と、本体13内に設けられた楕円球形
の球面状凹部14と、この球面状凹部14内に転動自在
に載置された球形のおもり15とよりなる。本体13は
椀形に形成されており、支柱16を介してビル12の屋
上12aに固定されたベース17に支持されている。お
もり15は球面状凹部14内に転動自在に載置されてい
るため、ビル12が地震又は風により振動すると、球面
状凹部14内を振動方向に転動する。そして、おもり1
5はビル12の振動に対して逆位相となるように転動し
てビル12の振動を減衰させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は制振装置に係り、特にど
の方向の振動も制振できるよう構成した制振装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、ビル等の構造物においては、地
震あるいは風圧等による振動を制振するための制振装置
が設けられている。この種の制振装置では、主にビルの
質量に応じた所定の重量を有する付加質量を動吸振器が
ビルの振動状態に応じて変位させてビルの振動を制振す
るようになっている。
【0003】従来の制振装置としては、例えば図10に
示すように、おもり1がロープ2に吊下され、ロープ2
が複数の滑車3に巻掛けされて端部が固定部4に固定さ
れた構成の装置がある。そして、おもり1はX方向の振
動が発生したとき、A方向に振り子運動して振動を制振
する。
【0004】又、別の従来の制振装置としては、例えば
図11に示す構成のものがある。この制振装置は、X方
向の振動が発生したとき円弧状のおもり5がローラ6,
7に案内されながらA方向に揺動して振動を制振する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記制振装
置では、いずれもおもり1,5が一方向にしか動作せ
ず、X方向の振動を制振する構成であり、例えば制御対
象が2方向以上の固有振動数を持って運動する場合、各
振動方向毎に制振装置を設けなければならないため、か
なり大きな設置スペースが必要となり、設置費用も高価
になるといった課題がある。
【0006】さらに、ビルの屋上等のように設置スペー
スが小さい場合、各振動方向毎に制振装置を設けること
ができず、全ての振動を制振することができなくなる。
【0007】そこで、本発明は上記課題を解決した制振
装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記請求項1の発明は、
内部に球面状凹部が形成された本体と、該球面状凹部内
に移動自在に載置され、振動方向に応じた方向に前記球
面状凹部内を転動する球状のおもりと、よりなることを
特徴とする。
【0009】又、請求項2の発明は、前記球面状凹部
が、曲率半径が各振動方向に応じて変化させたことを特
徴とする。
【0010】又、請求項3の発明は、前記球面状凹部
が、内部に液体を充填されたことを特徴とする。
【0011】
【作用】上記請求項1によれば、内部に球面状凹部が形
成された本体と、球面状凹部内に移動自在に載置され、
振動方向に応じた方向に球面状凹部内を転動する球状の
おもりと、よりなるため、振動が印加されると、球状の
おもりがその振動方向に球面状凹部内を転動することに
より、構造物の振動を制振する。
【0012】又、請求項2によれば、球面状凹部の曲率
半径が各振動方向に応じて変化させることにより、構造
物の振動特性に応じた制振効果がえられる。
【0013】又、請求項3によれば、球面状凹部の内部
に液体が充填されているため、液体の質量がおもりとし
て作用し、より大きな減衰力が得られる。
【0014】
【実施例】図1乃至図3に本発明になる制振装置の第1
実施例を示す。
【0015】各図中、制振装置11は、大略、構造物と
してのビル12の屋上12aに設置された本体13と、
本体13内に設けられた楕円球形の球面状凹部14と、
この球面状凹部14内に転動自在に載置されたボール状
(球形)のおもり15とよりなる。又、本体13は椀形
に形成されており、支柱16を介してビル12の屋上1
2aに固定されたベース17に支持されている。
【0016】ビル12などの構造物はその建物形状、高
さ、周囲の建物の位置、形状などによって方向によって
振動の大きさが異なり、一般に振動が発生しやすい方向
を制振できるように制振装置は設置される。従って、球
面状凹部14は上方からみるとx方向の曲率半径Rx
びy方向の曲率半径Ry を徐々に変化させた楕円形に形
成されており、これはビル12の振動特性に応じた制振
効果が得られるように製作されているからである。
【0017】即ち、ビル12の各方向において、最も大
きな振動が発生する方向がx方向(楕円の長辺方向)と
なるように設定し、比較的小さな振動が発生する方向が
y方向(楕円の短辺方向)となるように設定する。そし
て、後述する演算方法によりビル12の振動特性に合っ
た球面状凹部14のx方向の曲率半径Rx とy方向の曲
率半径Ry とを定める。
【0018】しかし、ビル12の振動がどの方向に対し
ても同じ大きさで作用する場合は、x方向の曲率半径R
x とy方向の曲率半径Ry と等しくなり、球面状凹部1
4は円形の球面となる。
【0019】おもり15は楕円球形の球面状凹部14内
に転動自在に載置されているため、ビル12が地震又は
風により振動すると、球面状凹部14内を振動方向に転
動する。そして、おもり15はビル12の振動に対して
逆位相で転動してビル12の振動を減衰させる。
【0020】しかも、おもり15は球面状凹部14に沿
って3次元運動することになり、1台の制振装置11で
水平面内の多方向の振動を制振させることがきる。又、
おもり15は回転しながら球面状凹部14内を転動して
周期的運動をすることにより、おもり15が自転しなが
ら公転することになり、その慣性モーメントにより従来
のように単におもりを揺動させたり、平行移動させる構
成の装置よりも、同じ質量のおもりでより大きな等価質
量分の運動エネルギを得ることができる。従って、おも
り15のみかけ上の質量が大きくなり、その分従来より
も小さいおもりを使用しても充分な制振効果が得られ、
装置全体が小型化、軽量化を図ることができる。
【0021】又、上記制振装置11では、おもり15が
球面状凹部14内をどの方向にも転動することができる
ので、従来のように複数台の装置を設けなくても、1台
で複数方向の振動を制振することができ、そのため、設
置スペースを節約することができるとともに設備費及び
取り付け工事費も安価に抑えられている。
【0022】ここで、上記球面状凹部14の曲率半径及
びおもり15の大きさを決めるための演算方法について
説明する。
【0023】例えば、おもり15の質量をma とすると
き、球面状凹部14のx,y方向の曲率半径をRx,R
yとする。又、おもり15の半径をra ,おもり15の
質量中心回りの慣性モーメントをIa とする。そして、
図1に示す構造を数学モデルで表すと図4のようにな
る。
【0024】さらに、制御対象となるビル12はx,y
方向の2方向に振動するものとし、ビル12の質量をM
s ,x,y方向に振動する場合の剛性(バネ定数),減
衰定数を夫々Kx ,Cx ,Ky ,Cy とする。
【0025】次に上記制振装置11の制振動作の説明を
分かりやすくするため、x方向の振動を例にして説明す
る。尚、以下の式において1回微分は速度、2回微分は
加速度を示す。
【0026】図5に制振装置11及びビル12をモデル
化したx方向断面を示す。
【0027】上記球面状凹部14に載置された球形のお
もり15には、重力加速度,回転運動している場合には
運動方向と反対方向のころがり摩擦力が作用する。そし
て、おもり15は球面状凹部14内を滑らずに転がりな
がら運動する。
【0028】このときのおもり15の等価質量me は、
e =ma +(Ia /ra 2 )となる。そして、おもり
15のx方向の加速度をαa ,ビル12のx方向の変位
をx s ,ビル12のx方向の速度をvs とするとき、こ
のビル12の運動方程式は、 Ms ・αs =−Ks ・xs −Cs ・vs −me ・αa … (1) となる。
【0029】又、おもり15の重心の運動方程式は、
【0030】
【数1】
【0031】又、ビル12のx方向の変位xとおもり1
5の重心回りの回転角φとの間には次の関係が成り立
つ。
【0032】
【数2】
【0033】さらに、図5より、 sin θ=xo /(Rx −ra ) であるから、接線方向の分力は、次式のようになる。 ma gsin θ=ma g・xo /(Rx −ra ) となる。そこで、ビル12の変位xo は図5中右方向を
正とすると、この力は、 −ma g・xo /(Rx −ra ) と表せる。
【0034】
【数3】
【0035】おもり15の加速度は常に中心に向かい、
変位xo に比例する。よって、おもり15は単振動す
る。そこで、単振動の式x=−ω2 xと比較して ωa 2 =(ma /me )・{g/(Rx −ra )} ∴ ωa =√{ma ・g/me (Rx −ra )} … (9) 一方、制振装置11を設けない場合のビル12の運動方
程式は、以下のようになる。 MS ・αS =−KS ・XS −CS ・VS … (10) この場合、ビル12の1次固有振動数ωS は、 ωS =√(KS /MS ) … (11) である。又、ビル12の質量MS と、おもり15の等価
質量me との比ρを、 ρ=Me /MS とする。そして、ビル12の自由振動に対して1次の振
動モードの減衰が最大になるように制振装置11の固有
振動数ωa を定める。 ωa ={1/(1+ρ)}ωS … (12) であるときのωa が最適値であることが知られているの
で、上記(12)を満たすようにωa のパラメータ(例
えばRx ,ra など)を決定する。
【0036】図6は上記制振装置11が設けられていな
いビル12に初期変位x0 を与えたときのビル12の応
答(振動)を示す。そして、図7は上記制振装置11が
設けられたビル12に初期変位x0 を与えたときのビル
12の応答(振動)を示す。
【0037】両図の振動波形より制振装置11がない場
合に比べて制振装置11が設けられた場合の振動の減衰
効果が大きいことが分かる。
【0038】又、図1中、y方向に運動についても曲率
半径Ry を上記と同様にして定める。
【0039】図8,図9に本発明の第2実施例を示す。
【0040】両図中、制振装置21は、大略、構造物と
してのビル12の屋上12aに設置された球形の高架水
槽22と、高架水槽22内に設けられた球形の球面状凹
部23と、この球面状凹部23内に転動自在に載置され
た球形のおもり24とよりなる。又、高架水槽22は半
径Rが一定な球形に形成されており、内部にはタンク容
量の1/2の量の水が充填されている。この高架水槽2
2は、支柱25により支持され、支柱25を介してビル
12の屋上12aに固定されている。
【0041】従って、ビル12が振動すると、球形のお
もり24が球面状凹部23内を転動するとともに、高架
水槽22内の水面26が振動方向に揺動する。上記構成
の制振装置21は、おもり24が水の抵抗を受けながら
球面状凹部23を転動するとともに、水面26が振動方
向に揺動することにより高架水槽22内の水の質量を有
するおもりが変位しているのと同じ制振作用が得られ
る。そのため、おもり24が小さくてもより大きな制振
効果が得られる。
【0042】尚、高架水槽22内には、水以外の液体を
充填しても良い。
【0043】又、本実施例では、ビル12の屋上12a
に設けられた高架水槽22に1次の固有振動数ωに対し
て前述した各式と同様の関係が成立するよう、おもり2
4の半径r,慣性モーメントIを設定する。
【0044】尚、上記実施例では、1個のおもりを使用
したが、ビル等の構造物の大きさに応じて複数個のおも
りを使用してもよい。その場合、構造物の大きさに応じ
ておもりの大きさを選択するのではなく、おもりの数を
増減することによりその構造物の大きさに合った質量の
おもりにすることができる。
【0045】
【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項1によれ
ば、内部に球面状凹部が形成された本体と、球面状凹部
内に移動自在に収納され、振動に応じて球面状凹部内を
転動する球状のおもりと、よりなるため、振動が印加さ
れると、球状のおもりがその振動方向に球面状凹部内を
転動することにより、制御対象のどの方向の振動でも制
振することができ、従来の装置よりも設置スペースが小
さくて済み、設置台数の1台で良いので製作費、取り付
け工事費等の費用が安価に抑えことができる。
【0046】又、請求項2によれば、球面状凹部の曲率
半径が各振動方向に応じて変化させることにより、構造
物の振動特性に応じた制振効果を得ることができる。
【0047】又、請求項3によれば、球面状凹部の内部
に液体が充填されているため、液体の質量がおもりとし
て作用し、より大きな減衰力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる制振装置の第1実施例の構成図で
ある。
【図2】本発明の要部の斜視図である。
【図3】制振装置の縦断面図である。
【図4】ビルをモデル化した斜視図である。
【図5】ビル及び制振装置の数学モデルの図である。
【図6】制振装置が設けられていないビルの振動状態を
示す波形図である。
【図7】制振装置が設けられたビルの振動状態を示す波
形図である。
【図8】本発明の第2実施例の構成図である。
【図9】第2実施例の要部を示す縦断面図である。
【図10】従来の制振装置の概略構成を示す図である。
【図11】従来の別の制振装置の概略構成を示す図であ
る。
【符号の説明】
11,21 制振装置 12 ビル 13 本体 14,23 球面状凹部 15,24 おもり 22 高架水槽

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部に球面状凹部が形成された本体と、 該球面状凹部内に移動自在に載置され、振動方向に応じ
    た方向に前記球面状凹部内を転動する球状のおもりと、 よりなることを特徴とする制振装置。
  2. 【請求項2】 前記球面状凹部は、曲率半径が各振動方
    向に応じて変化させたことを特徴とする請求項1の制振
    装置。
  3. 【請求項3】 前記球面状凹部は、内部に液体を充填さ
    れたことを特徴とする請求項1の制振装置。
JP9338393A 1993-04-20 1993-04-20 制振装置 Pending JPH06307495A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9338393A JPH06307495A (ja) 1993-04-20 1993-04-20 制振装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9338393A JPH06307495A (ja) 1993-04-20 1993-04-20 制振装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06307495A true JPH06307495A (ja) 1994-11-01

Family

ID=14080794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9338393A Pending JPH06307495A (ja) 1993-04-20 1993-04-20 制振装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06307495A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1194016A (ja) * 1997-09-26 1999-04-09 Tokai Univ 転動型制振装置およびそれを用いた制振構造
JP2010101391A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Osaka Sangyo Univ 制振装置及び制振性に優れた立設部材
CN105971148A (zh) * 2016-07-21 2016-09-28 兰州理工大学 万向摆动轨道支撑式调谐质量阻尼器
US10724551B2 (en) 2015-09-25 2020-07-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hydraulic oil tank for power generation system and method for sealing hydraulic oil in said hydraulic oil tank

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1194016A (ja) * 1997-09-26 1999-04-09 Tokai Univ 転動型制振装置およびそれを用いた制振構造
JP2010101391A (ja) * 2008-10-23 2010-05-06 Osaka Sangyo Univ 制振装置及び制振性に優れた立設部材
US10724551B2 (en) 2015-09-25 2020-07-28 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hydraulic oil tank for power generation system and method for sealing hydraulic oil in said hydraulic oil tank
CN105971148A (zh) * 2016-07-21 2016-09-28 兰州理工大学 万向摆动轨道支撑式调谐质量阻尼器
CN105971148B (zh) * 2016-07-21 2019-09-20 兰州理工大学 万向摆动轨道支撑式调谐质量阻尼器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101963202A (zh) 减振装置
CN110192044B (zh) 紧凑的空间的椭圆体质量摆
CN101832358A (zh) 控制结构多维振动的陀螺减振阻尼器及其制作方法
JP5238701B2 (ja) 制振構造物、及び制振構造物の設計方法
JP4593552B2 (ja) 上下免震装置
JPH01131763A (ja) 構造物の振動抑制装置
JPH06307495A (ja) 制振装置
JP2007010110A (ja) 免震装置及び回転慣性付加装置
JP2834980B2 (ja) 構造物の耐震支持構造
JPH086490B2 (ja) 建物の制振装置
JPS63297837A (ja) 2重動吸振器
WO2014178109A1 (ja) 重力バランス式免震装置
JPH01131767A (ja) 構造物の振動抑制装置
JP3712523B2 (ja) 制振装置
JP3696724B2 (ja) 転動型制振装置を用いた制振構造
JPH0814207B2 (ja) 建物の制振装置
JPH022995Y2 (ja)
RU2693064C1 (ru) Устройство компенсации колебаний высотных сооружений
JP3320364B2 (ja) 転がり振子免震構造
JP7423431B2 (ja) 動吸振装置
JPH022994Y2 (ja)
JP2689652B2 (ja) 制振装置
JP3202314B2 (ja) 重力復元式2方向制振装置
JPH0218455B2 (ja)
JP3679890B2 (ja) 減衰器付き水平全方向振子