JPH06336860A - 構造物の制振装置 - Google Patents

構造物の制振装置

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JPH06336860A
JPH06336860A JP15121293A JP15121293A JPH06336860A JP H06336860 A JPH06336860 A JP H06336860A JP 15121293 A JP15121293 A JP 15121293A JP 15121293 A JP15121293 A JP 15121293A JP H06336860 A JPH06336860 A JP H06336860A
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blades
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Morimasa Watakabe
守正 渡壁
Osamu Chiba
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Kiyotaka Matsumoto
喜代隆 松本
Masayuki Hayama
将之 早間
Mamoru Okamoto
守 岡本
Masahiko Suzuki
鈴木  昌彦
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 風圧力による構造物、特に、高層,超高層の
構造物の振動を効果的に抑制できる構造物の制振装置を
提供すること。 【構成】 制振装置では、各制振翼40を、構造物を3
0に収納自在に形成し、これにより、不必要な制振翼が
風100の流れを乱し予期しない振動を引き起こすこと
を防止している。これに加えて、各制振翼40に、エア
カーテン作成用のエア吹出部を設けている。これによ
り、制振翼自体が小さい場合でも、制振翼の実効的な長
さは、制振翼自体の長さとエアカーテンの長さを足し合
わせた大きさとなるため、大きな制振翼を設けた場合と
同様な制振効果を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、構造物の制振装置、特
に高層または超高層の構造物に作用する風圧力に起因し
て発生する構造物の振動を制振する制振装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】今日、構造物の高層化に伴い、強風等に
より引き起こされる構造物の振動現象が問題となってい
る。特に、各種超高層タワーや、超高層建築物は、構造
物全体が柔構造に形成される場合が多い。従って、風圧
力により大きな影響を受けやすく、例えば風向きが構造
物に正対する場合は、図9に示すよう構造物10の裏面
に周期的なカルマン渦20が発生し、このカルマン渦2
0により、構造物10が風と直角する方向に振動すると
いう現象が生ずる。
【0003】従って、このカルマン渦の発生を抑制でき
れば、構造物10の振動を大幅に低減し、居住性のよい
高層,超高層の構造物を得ることができる。
【0004】このため、従来より制振翼を用いた制振装
置についての提案がなされている(特開平−12047
6号公報,特開平4−297675号公報)。
【0005】例えば特開平2−120476号公報に係
る従来技術では、図7,図8に示すよう、構造物1の上
層階における外壁の角部に、ブレード2を配置してい
る。そして、構造物1の振動を小さくするように、ブレ
ード2に加わる風力が得られるよう、風に対する各ブレ
ード2の迎角を制御している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の制
振装置では、風圧力による構造物1の振動を抑制するよ
う、各ブレード2の翼方向のみを制御していた。
【0007】しかし、従来の装置では、構造物1の外部
に全てのブレード2が露出しているため、制振に不要な
ブレードも風圧力を受けることになり、これが、予期し
ない種々の振動を誘発する原因となるというおそれがあ
った。
【0008】さらに、構造物1の外壁に設けられるブレ
ード2としては、設置スペース等の制約から余り大きな
ものを設けることはできず、これが十分な制振効果を発
揮できないという原因となっていた。
【0009】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、風圧力による構造物、
特に、高層,超高層の構造物の振動を効果的に抑制でき
る構造物の制振装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、風圧力による構造物の振動を制振する制
振装置において、前記構造物の上方での風速および風向
きを検出する風センサと、前記構造物の上方における2
方向の振動を検出する振動センサと、前記構造物の上方
に縦方向に配置され、かつ前記構造物の周囲に所定間隔
をおいて設けられた少なくとも3個の制振翼と、前記各
制振翼に設けられたエアカーテン作成用のエア吹出部
と、前記各制振翼を制御する制振翼制御手段と、を含
み、前記各制振翼は、前記構造物に収納自在にかつ翼方
向が制御自在に前記構造物に設けられ、前記制振翼制御
手段は、前記風センサおよび振動センサの検出出力に基
づき、前記構造物の振動を抑制するよう、前記各制振翼
の外壁外部への突出量、翼方向を演算し前記各制振翼を
制御するとともに、前記各エア吹出部を制御することを
特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の制振装置では、各制振翼を、構造物に
収納自在に形成し、これにより、不必要な制振翼が風の
流れを乱し予期しない振動を引き起こすことを防止して
いる。
【0012】これに加えて、本発明では、各制振翼に、
エアカーテン作成用のエア吹出部を設けている。これに
より、制振翼自体が小さい場合でも、制振翼の実効的な
長さは、制振翼自体の長さとエアカーテンの長さを足し
合わせた大きさとなるため、大きな制振翼を設けた場合
と同様な制振効果を得ることができる。
【0013】このように、本発明によれば、予期しない
振動を引き起こすことなく、構造物の振動を効果的に抑
制できる制振装置を得ることができる。
【0014】
【実施例】次に本発明の好適な実施例を、図面に基づき
詳細に説明する。
【0015】図1には、本発明が適用された超高層構造
物の一例が示されている。実施例の超高層構造物30
は、ほぼ四角柱形状に形成され、その屋上32には、風
速および風向きを検出する風センサ(風向・風速計)5
0と、構造物30の水平2方向(x,y方向)の振動を
検出する振動センサ(地震計)52とが設けられてい
る。
【0016】また、前記超高層構造物30は、その側面
の各コーナ部36に制振翼40が設けられている。前記
各制振翼40は、後述するアクチュエータ48を駆動す
ることにより、構造物30内から外部へ進退自在に形成
されている。さらに、図2に示すよう、前記各制振翼4
0は、構造物30の外部へ突出した状態において、支持
軸42を中心として水平方向に回動自在に形成されてい
る。従って後述するアクチュエータ48を制御すること
により、制振翼40の翼方向を任意の向きに設定するこ
とができる。
【0017】図3には、前記制振翼40の構造が示され
ている。実施例の制振翼40は、その前端部に複数のエ
ア吹出口44が所定間隔で形成されている。そして、エ
アブロアー46から供給されるエアが各エア吹出口44
から吹き出され、制振翼40の前方に所定幅L2 のエア
カーテン70が形成される構造となっている。このエア
カーテン70は、制振翼40の本体とともに、構造物3
0に吹き付ける風100を受けることになる。このた
め、制振翼40は、実質的にこのエアカーテン70の面
積L2 ×H分だけ大きなものとして機能することにな
る。すなわち、幅L1 ,高さH1 の制振翼40が、幅
L,高さHの大きな制振翼として機能することになる。
【0018】図4には、実施例のシステムの回路図が示
されている。実施例のシステムでは、風センサ(風向・
風速計)50として、風速計50a,風向計50bが設
けられている。
【0019】そして、超高層構造物30の上空における
風100の風速および風向きは、前記各センサ50a,
50bで検出され、制振翼制御回路60へ入力される。
【0020】さらに、超高層構造物30に風100が吹
き付けると、構造物上方にはいろいろな振動が発生し、
特に風100が吹き付ける面と反対側の面にはカルマン
渦が発生し、これが構造物30を風方向と直交する方向
に振動させる原因となる。
【0021】このような超高層構造物30の振動量およ
び振動方向は、建物上層階に、水平2方向同時測定でき
るように設置された振動センサ52により検出され、制
振翼制御回路60へ入力される。
【0022】制振翼制御回路60は、前記各センサ50
a,50b,52からの検出信号に基づき、超高層構造
物30の振動を抑制するよう、各制振翼40を制御す
る。
【0023】具体的には、前記制振翼制御回路60は、
突出長演算部62,エアカーテン長演算部64,方向演
算部66を含み、風量および風向きに合わせて構造物の
振動を抑制するよう、各制振翼40の構造物外壁からの
突出長l,カーテン長L2 ,翼方向を各制振翼40毎に
演算する。そして、その演算値に基づき各制振翼40に
対応して設けられたアクチュエータ68を駆動制御す
る。
【0024】各制振翼40に対応して設けられたアクチ
ュエータ68は、前述したエアブロアー46と、制振翼
40を進退させ、かつ任意の方向に向ける制振翼アクチ
ュエータ48とを含む。すなわち、各アクチュエータ6
8は、突出長演算部62で演算された突出長lの値に基
づき対応する制振翼40を構造物30から外部へ突出さ
せ、さらに方向演算部66で演算された翼方向に基づき
制振翼40を所定方向へ向ける。さらに、カーテン長演
算部64で演算された値に基づきエアブロアー46が駆
動され、制振翼40の前方に所定長L2 のエアカーテン
70を形成する。
【0025】図5には、実施例の制振装置の動作の一例
が示されている。
【0026】超高層構造物30に風圧力が作用した場合
に、構造物30の周囲に発生する渦の規則性を乱した
り、構造物30の背後に回り込む風の流れを分離したり
することにより、カルマン渦の生成,発達を効果的に抑
制し、構造物30の制振を図ることができる。
【0027】このため、実施例では、例えば図5(A)
に示すよう構造物30の正面から風100が当たる場合
には、その後方両側に位置する制振翼40−1,40−
2を構造物外部に突出させ、かつエアカーテン70を形
成させ、制振効果を得ている。
【0028】また、図5(B),(C)に示すよう、構
造物30の斜め方向から風100が当たる場合には、風
方向および風量に合わせて構造物30から突出させる制
振翼40−1,40−2,40−4を決定し、さらに各
制振翼40の突出量およびエアカーテン70の長さL2
、さらには各制振翼40の翼方向を設定し、制振効果
を得ている。
【0029】特に、実施例によれば制振に寄与しない制
振翼40は、構造物30の内部に収納し、制振に寄与す
る翼のみを構造物30の外部に突出させる構成としてい
る。これにより、制振に寄与しない制振翼40が、任意
方向からの風による空力的外力の影響を受け、予期し得
ないような種々の振動を引き起こすことを未然に防止す
ることができる。
【0030】これに加えて、制振に寄与する制振翼40
は、図3に示すようエアカーテン70を作成し、小さい
制振翼40で大きな制振翼と同様な効果を発揮すること
ができる。これにより、小さな制振翼40であっても大
きな制振翼と同様に、風100の力を分散し、かつ風の
流れの方向を変えることができ、超高層構造物30の振
動を効果的に抑制することができる。
【0031】さらに、実施例の制振翼40は、長さL1
を小さくできるため、構造物30の内部にコンパクトに
収納でき、構造物の内部空間の有効利用を図ることがで
きる。
【0032】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で、各種の変形実施
が可能である。
【0033】例えば、前記実施例では、構造物30の各
コーナ部36に制振翼40を設ける場合を例にとり説明
したが、必要に応じ、各コーナ部の間に制振翼を設ける
構造としてもよい。
【0034】さらに、前記実施例は、構造部30の周囲
に制振翼40を合計4個設けた場合を例にとり説明した
が、構造物30によっては、例えばその周囲に3個の制
振翼40を等間隔に設けてもよく、また5個以上の制振
翼40を所定間隔で設けるようにしてもよい。
【0035】さらに、前記実施例では、制振翼40が、
構造物30の内部に収納される構造のものを示したが、
本発明はこれに限らず、必要に応じ例えば図6に示すよ
う、非使用時には制振翼40を構造物30の外壁34に
密着収納させる構造としてもよい。
【0036】また、前記実施例では、制振翼40を複数
フロアにまたがって形成する場合を例にとり説明した、
各フロア毎に前記制振翼40を設ける構造としてもよ
い。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば構
造物に作用する風速および風向きに合わせて、制振翼の
動作をアクティブに制御し、構造物の振動を効果的に抑
制することができる制振装置を得ることができるという
効果がある。
【0038】特に、本発明によれば、制振に寄与しない
制振翼は、構造物に収納することにより、任意方向の風
による空力的外力の影響により、予期し得ない振動が発
生することを未然に防止することができる。
【0039】これに加えて、本発明によれば、制振翼に
エア吹出口を設けエアカーテンを形成することにより、
小さな制振翼で大きな制振効果を発揮することができ、
しかも構造物への制振翼の設置スペースを節減し、構造
物の内部空間の有効利用を図ることができるという効果
もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用された超高層構造物の概略斜視説
明図である。
【図2】制振翼の翼方向の制御の説明図である。
【図3】実施例に用いられる制振翼の構造を示す概略説
明図である。
【図4】実施例の制振システムのブロック図である。
【図5】実施例の制振システムの動作を示す説明図であ
る。
【図6】他の実施例の制振翼収納動作の説明図である。
【図7】従来の制振装置の概略説明図である。
【図8】図7に示す制振装置の動作を示す平面概略説明
図である。
【図9】風の流れにより構造物の周囲に発生するカルマ
ン渦の説明図である。
【符号の説明】
30 超高層建造物 40 制振翼 44 吹出口 46 エアブロアー 50 風センサ 52 振動センサ 60 制振翼制御回路 70 エアカーテン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早間 将之 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 岡本 守 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内 (72)発明者 鈴木 昌彦 東京都中央区京橋1丁目7番1号 戸田建 設株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風圧力による構造物の振動を制振する制
    振装置において、 前記構造物の上方での風速および風向きを検出する風セ
    ンサと、 前記構造物の上方における2方向の振動を検出する振動
    センサと、 前記構造物の上方に縦方向に配置され、かつ前記構造物
    の周囲に所定間隔をおいて設けられた少なくとも3個の
    制振翼と、 前記各制振翼に設けられたエアカーテン作成用のエア吹
    出部と、 前記各制振翼を制御する制振翼制御手段と、 を含み、 前記各制振翼は、 前記構造物に収納自在にかつ翼方向が制御自在に前記構
    造物に設けられ、 前記制振翼制御手段は、 前記風センサおよび振動センサの検出出力に基づき、前
    記構造物の振動を抑制するよう、前記各制振翼の外壁外
    部への突出量、翼方向を演算し前記各制振翼を制御する
    とともに、前記各エア吹出部を制御することを特徴とす
    る構造物の制振装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 前記制振翼制御手段は、 前記風センサおよび振動センサの検出出力に基づき、前
    記構造物の振動を抑制するよう、前記各制振翼のエア吹
    出量を演算しエアカーテンを作成させることを特徴とす
    る構造物の制振装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7823335B2 (en) 2004-12-15 2010-11-02 Renscience Ip Holdings Inc. Wall edge vortex suppressor
US7836642B2 (en) 2004-07-26 2010-11-23 Renscience Ip Holdings Inc. Roof edge windscreen
US7866095B2 (en) 2004-09-27 2011-01-11 Renscience Ip Holdings Inc. Roof edge vortex suppressor

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US7836642B2 (en) 2004-07-26 2010-11-23 Renscience Ip Holdings Inc. Roof edge windscreen
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US8161692B2 (en) 2004-09-27 2012-04-24 Renscience Ip Holdings, Inc. Roof edge vortex suppressor
US7823335B2 (en) 2004-12-15 2010-11-02 Renscience Ip Holdings Inc. Wall edge vortex suppressor
US7966773B2 (en) 2004-12-15 2011-06-28 Renscience Ip Holdings Inc. Wall edge vortex suppressor

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