JPH06336858A - 制震構造物 - Google Patents

制震構造物

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JPH06336858A
JPH06336858A JP12421493A JP12421493A JPH06336858A JP H06336858 A JPH06336858 A JP H06336858A JP 12421493 A JP12421493 A JP 12421493A JP 12421493 A JP12421493 A JP 12421493A JP H06336858 A JPH06336858 A JP H06336858A
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正 那須
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鐸二 小堀
Genichi Takahashi
元一 高橋
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造物の架構に高減衰装置と可変減衰装置ま
たは可変剛性装置を併用することで、万が一の故障等に
より能動型制御の機能が損なわれても、高い制震効果を
保有する制震構造物を提供する。 【構成】 柱梁架構内に、耐震要素としての逆V字型ブ
レース33を設け、梁32とブレース33との間に、能
動型の制震装置である可変減衰装置1と受動型の制震装
置である高減衰装置21を並列に配置する。地震や風等
の外力や構造物の応答に応じて可変減衰装置1のみを制
御する。可変減衰装置1をロックした状態では、高減衰
装置21のみが機能する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地震や風等の振動外力
に対する応答について高い減衰性を与えるための受動型
の制震装置としての高減衰装置と、能動型の制震装置と
しての可変減衰装置または可変剛性装置を併用した制震
構造物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】出願人は構造物の柱梁架構内に、ブレー
スや壁等の形で可変剛性要素(耐震要素)を組み込み、
可変剛性要素自体の剛性、あるいは架構本体と可変剛性
要素との連結状態を可変とし、地震や風等の振動外力に
対し、振動外力の特性をコンピュータにより解析して、
非共振となるよう構造物の剛性を変化させて構造物の安
全を図る能動型制震システム、可変剛性構造等を種々開
発している(例えば特開昭62−268479号、特開
昭63−114770号、特開昭63−114771号
等)。
【0003】また、装置の減衰係数を可変とした油圧式
の制震装置を用い、構造物の非共振性や減衰性を考慮し
た種々の能動型制震システムを提案している(例えば特
開平2−209568〜71号等)。
【0004】さらに、これらの能動型制震システムに利
用可能な制震装置として、例えば特開平3−18660
2号のシリンダロック装置や、特開平2−289769
号の制震構造物用可変減衰装置等がある。可変剛性装置
としてのシリンダロック装置の基本原理は、シリンダ本
体内の両ロッド形ピストンの両側に油圧室を設け、両油
圧室内の圧油を切換弁により閉止し、または流動させる
ことにより、前記ピストンを固定し、または移動自在と
するものである。
【0005】制震構造物用可変減衰装置は、構造物の架
構内に設置し、個々の地震や風外力等の特性に応じて装
置の減衰係数を能動的に変化させることにより、その減
衰抵抗力で構造物の揺れを低減するものであり、コンピ
ュータ等を用いた制御手段により構造物の減衰性を評価
した制御を行うことができる。
【0006】このような、制震構造物用可変減衰装置と
しては、例えば特開平2−289769号公報に記載さ
れたもの等がある。
【0007】図4は、可変減衰装置の一例を油圧回路図
として示したもので、シリンダ2内で往復動する両ロッ
ド型のピストン3の左右に油圧室6を設け、この左右の
油圧室6内の圧油を弁により閉止し、または流動させる
ことにより、ピストン3を固定し、または左右移動自在
とする構成になっている。
【0008】そして、シリンダ2及びロッド4をそれぞ
れ構造物の架構本体または可変剛性要素に連結すること
で、架構の変形に対し減衰抵抗力を与える。
【0009】左右の油圧室6には、それぞれ油圧室6の
圧油の流出を阻止する流出阻止用チェック弁8及び油圧
室6への圧油の流入を阻止する流入阻止用チェック弁9
が設けられ、左右の流出阻止用チェック弁8どうしを連
結する流入用流路10と、左右の流入阻止用チェック弁
9どうしを連結する流出用流路11とが設けられてい
る。
【0010】これら流入用流路10及び流出用流路11
の連結位置には流量制御弁12が設けられており、この
流量制御弁12の開度を変化させることにより、可変減
衰装置1の減衰係数cを調整することができる。
【0011】また、この例で、流量制御弁12は、弁体
の一端側に入口ポート15と出口ポート16を有し、他
端側に背圧ポート17を有する大流量切換弁12aと、
背圧ポート17への圧油の流出を制御し得るシャットオ
フ弁12bとからなり、コンピュータ14からの指令を
受けて、シャットオフ弁12bが開閉し、これに伴って
大流量切換弁12aが作動し、大流量切換弁12aの開
度及びその開度に応じた装置の減衰係数cが調整制御さ
れる。
【0012】すなわち、流量制御弁12の開度を調整
し、完全なロック状態と完全なフリー状態の間で連結状
態を微妙に調整することにより、種々の減衰係数cを与
え、減衰係数cと架構本体の振動状態に応じ、そのとき
の架構本体の固有周期及び架構本体の減衰定数hが与え
られることになる。なお、ロック状態(全閉)とフリー
状態(全開)の2段階で制御するようにした場合は、可
変剛性装置となる。
【0013】また、流入用流路10または流出用流路1
1には、作動油の圧縮及び温度変化による容積変化を補
うなどの目的で、アキュムレータ19等が設けられてい
る。
【0014】一方、コンピュータ等による制御システム
を必要としない受動型の制震を可能とするものとして、
例えば特開平4−371679号公報や特開平5−59
841号公報等に記載された高減衰装置がある。
【0015】図5は、高減衰装置21の一例についてそ
の基本的な構成を示したもので、シリンダ2内を移動す
るピストン3と、シリンダ2の一端より出入するピスト
ンロッド4を有し、ピストン3の両側の油圧室6a,6
bを連通させる流路に調圧弁22a,22bが設けられ
ている。
【0016】調圧弁22a,22bの設計により、振動
特性等に応じた所定の減衰係数cが装置に与えられ、こ
のような構成の高減衰装置21を、ピストンロッド4及
びシリンダ2に設けた取付部25,26を介して柱梁架
構内に適切に配置することで、構造物に高い減衰性を与
えることができる。
【0017】なお、この例では、調圧弁22a,22b
をピストン3内、すなわちピストン3を貫通する流路に
設けており、また作動中の油の圧縮に対してアキュムレ
ータ19を設け、さらにチェック弁23a,23bと並
列にオリフィス24a,24bを設け、油圧室6a,6
bにおける圧ごもりを解消する構成としている。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】可変剛性装置や可変減
衰装置は、地震や風等の振動特性あるいは構造物の応答
に応じて、時々刻々、ロック状態とフリー状態あるいは
減衰係数cを変化させながら、最適制御を行うことがで
きるという利点がある反面、万が一の故障が生じて制御
が停止した場合に問題が生ずる。
【0019】他方、高減衰装置の減衰係数cは調圧弁の
設計等によって設定することができるが、構造物の揺れ
を抑えるための最適減衰係数は、構造物自体の振動特性
の他、個々の地震や風外力の特性によっても異なり、可
変減衰装置に比べ制震効果が劣る。これに対し、本願出
願人等は、特願平4−162923号において、異なる
減衰係数を与えるための調圧弁や、装置の性能以上の外
力に対処するためのリリーフ弁等を組み合わせた多折れ
線型減衰係数を持つ制震構造物用高減衰装置等も提案し
ているが、受動型の制震装置には変わりないため、制震
効果には限度がある。
【0020】本発明は、構造物の架構に受動型の制震装
置である高減衰装置と能動型の制震装置である可変減衰
装置または可変剛性装置を併用し、これらを適切に配置
することで、万が一の故障等により能動型制御の機能が
損なわれても、高い制震効果を保有する制震構造物を提
供することを目的としたものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】本発明の制震構造物は、
構造物の架構内に受動型制震装置として所定のダンパ機
能を有する高減衰装置21と、制御手段を備えた能動型
制震装置としての可変減衰装置1または可変剛性装置と
を併用して配置したことを特徴とする。
【0022】高減衰装置21としては、従来の技術の項
や課題を解決するための手段の項で述べたもの等を用い
ることができ、基本的な構成としては、シリンダ2、シ
リンダ2内を移動するピストン3、シリンダ2の一端よ
り出入するピストンロッド4、ピストンの両側に形成さ
れた油圧室6、及び両油圧室6を連通させる流路に設け
た調圧弁22を有し、所定の減衰係数を実現する。
【0023】可変減衰装置1または可変剛性装置も、従
来の技術の項で述べたもの等を用いることができ、可変
減衰装置1の基本的な構成は、シリンダ2、シリンダ2
内を移動するピストン3、シリンダ2の一端より出入す
るピストンロッド4、ピストンの両側に形成された油圧
室6、及び両油圧室6を連通させる流路に設けた流量制
御弁12、及び制震の対象となる構造物に作用する外力
または構造物の応答に応じて流量制御弁12の開度を制
御するコンピュータ等を用いた制御手段とからなる。
【0024】可変剛性装置は、可変減衰装置1における
流量制御弁12を、開状態と閉状態の間で変化する開閉
弁に置き換えたものに相当し、架構における構造部材ま
たは耐震要素どうしの連結状態を、制御手段によりロッ
ク状態とフリー状態との間で可変とすることができる。
【0025】高減衰装置21と可変減衰装置1または可
変剛性装置の配置については、両者を同一の柱梁架構内
に並列または直列に配置することもでき、その場合、構
造物全体における装置の専有スペースを小さくできると
いう利点がある。
【0026】また、高減衰装置21と可変減衰装置1ま
たは可変剛性装置を異なる柱梁架構に設置することもで
き、例えばこれらを立面的に異なる層に分けて配置した
り、同一階について平面的に異なる位置の柱梁架構に配
置することが考えられる。
【0027】この他、同一の柱梁架構内における併用
や、立面的に異なる層または平面的に異なる位置に分け
た配置を、一つの構造物内で種々組み合わせることも可
能である。
【0028】柱梁架構に対する可変減衰装置1や高減衰
装置21の設置は、従来の可変剛性装置あるいは高減衰
装置の場合と同じであり、例えばシリンダ2本体を架構
の梁に連結し、シリンダ2の一端より出入するピストン
ロッド4をブレースまたは耐震壁等の耐震要素側に連結
するといった形式となる。
【0029】架構または耐震要素に対するシリンダ2本
体及びロッド4の連結関係は上述した場合の逆であって
もよく、また架構内の耐震要素間に設置し、耐震要素ど
うしを連結する形でもよい。
【0030】
【実施例】図1〜図3は、本発明の実施例として、制震
構造物Aにおける可変減衰装置1と高減衰装置21の配
置例を示したものである。
【0031】図1の実施例は、可変減衰装置1と高減衰
装置21を同一の柱梁架構内に設置した場合であり、柱
31と梁32で囲まれる柱梁架構内に耐震要素としての
逆V字型ブレース33を設け、梁32とブレース33と
の連結位置に可変減衰装置1と高減衰装置21を介在さ
せている。
【0032】高減衰装置21については、制御が行われ
ず、可変減衰装置1のみが地震や風等の外力や構造物の
応答に応じて制御される。
【0033】図2の実施例は、可変減衰装置1と高減衰
装置21を同一階において異なる柱梁架構内に設置した
ものである。
【0034】図3の実施例は、可変減衰装置1と高減衰
装置21を層で分けて配置したものであり、この例で
は、上層階について高減衰装置21を配置し、下層階に
ついて可変減衰装置1を配置している。この他、1階毎
あるいは数階毎交互に配置すること等も考えられる。
【0035】なお、本発明においては、上記各実施例に
おける可変減衰装置1の代わりに可変剛性装置を用いて
もよい。
【0036】
【発明の効果】 能動型の制震装置に対し高減衰装置を併用すること
で、受動型の減衰付加が可能である。
【0037】 受動型の制震装置である高減衰装置
が、能動型の制震装置である可変減衰装置または可変剛
性装置に対するフェールセーフとなる。
【0038】 可変減衰装置または可変剛性装置を使
っていることで、非共振効果も得られる。
【0039】 万が一の停電時にも、能動型制震装置
の側をロックすることで、その分だけ地震に対する耐力
がアップする。
【0040】 能動型制震装置の側をロックすること
で、高減衰装置のみの場合より、強風時の変形を小さく
することができる。
【0041】 可変減衰装置を作動させることで、最
適減衰力を付与する制御が可能である。
【0042】 高減衰装置と可変減衰装置または可変
剛性装置を、地震や風等の振動レベルに応じて使い分け
ることもでき、能動的な制御を行う頻度が減ることでシ
ステムの耐久性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における高減衰装置と可変減
衰装置の配置例を示す立面図である。
【図2】本発明の他の実施例における高減衰装置と可変
減衰装置の配置例を示す平面図である。
【図3】本発明のさらに他の実施例における高減衰装置
と可変減衰装置の配置例を示す平面図である。
【図4】従来例としての可変減衰装置の一例を示した油
圧回路図である。
【図5】従来例としての高減衰装置の基本構成を示した
概要図である。
【符号の説明】
A…制震構造物、1…可変減衰装置、2…シリンダ、3
…ピストン、4…ピストンロッド、6…油圧室、8…流
出阻止用チェック弁、9…流入阻止用チェック弁、10
…流入用流路、11…流出用流路、12…流量制御弁、
13…弁開度コントローラ、14…コンピュータ、15
…入口ポート、16…出口ポート、17…背圧ポート、
19…アキュムレータ 21…高減衰装置、22…調圧弁、23…チェック弁、
24…オリフィス、25,26…取付部、31…柱、3
2…梁、33…ブレース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 丹羽 直幹 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 (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物の架構内に、それぞれ架構を構成
    する構造部材または耐震要素どうしを連結し、受動型制
    震装置として所定のダンパ機能を有する高減衰装置と、
    制御手段を備えた能動型制震装置として外力または構造
    物の応答に応じて所定の減衰係数を与える可変減衰装置
    とを併用して配置したことを特徴とする制震構造物。
  2. 【請求項2】 前記高減衰装置と可変減衰装置を同一の
    柱梁架構内に並列または直列に配置してある請求項1記
    載の制震構造物。
  3. 【請求項3】 前記高減衰装置と可変減衰装置を立面的
    に異なる層または平面的に異なる位置の柱梁架構に分け
    て配置してある請求項1記載の制震構造物。
  4. 【請求項4】 前記高減衰装置は、シリンダと、前記シ
    リンダ内を移動するピストンと、前記シリンダの一端よ
    り出入するピストンロッドと、前記ピストンの両側に形
    成された油圧室と、前記両油圧室を連通させる流路に設
    けた調圧弁とを設けてなる請求項1、2または3記載の
    制震構造物。
  5. 【請求項5】 前記可変減衰装置は、シリンダと、前記
    シリンダ内を移動するピストンと、前記シリンダの一端
    より出入するピストンロッドと、前記ピストンの両側に
    形成された油圧室と、前記両油圧室を連通させる流路に
    設けた流量制御弁と、制震の対象となる構造物に作用す
    る外力または構造物の応答に応じて前記流量制御弁の開
    度を制御する制御手段とを設けてなる請求項1、2、3
    または4記載の制震構造物。
  6. 【請求項6】 前記可変減衰装置の代わりに、前記構造
    部材または耐震要素どうしの連結状態をロック状態とフ
    リー状態との間で可変とする可変剛性装置を併用して配
    置した請求項1、2、3または4記載の制震構造物。
  7. 【請求項7】 前記可変剛性装置は、シリンダと、前記
    シリンダ内を移動するピストンと、前記シリンダの一端
    より出入するピストンロッドと、前記ピストンの両側に
    形成された油圧室と、前記両油圧室を連通させる流路に
    設けた開閉弁と、制震の対象となる構造物に作用する外
    力または構造物の応答に応じて前記開閉弁の開閉を制御
    する制御手段とを設けてなる請求項6記載の制震構造
    物。
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