JPH0674668B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、免震構造物と地盤又は付加振動体との間にア
クチュエータを備えた制振装置に関するものである。

《従来の技術》 地震に起因する振動を抑制する建造物として、いわゆる
免震構造物が知られている。

この免震構造物の中には、地震時に油圧式の動力駆動装
置（以下、「アクチュエータ」という）を動作させるこ
とにより構造物の振動を低減する方式が採用されている
ものがある。そして、この振動低減方式として、制振力
の反力の取り方の異なる固定反力方式と慣性反力方式が
知られている。

固定反力方式による制振システムを第７図の平面図及び
第８図の側面図により説明する。これら各図において構
造物１は、地盤２に形成された構造物１の横断面形状よ
りもやや大きい溝内に、複数の積層ゴム等の免振装置３
上に支持されて建造されている。この構造物１の下部側
壁面と溝の壁面４（以下「擁壁面」という）との間に
は、構造物１に制振力を入力するアクチュエータ５が介
設されている。特にアクチュエータ５は、地震動に伴う
水平二次元振動に対応させて、水平面の直角２方向にそ
れぞれ１台ずつ配置されている。そして各アクチュエー
タ５のシリンダ部5aは各擁壁面４に、シリンダロッド5b
の先端は構造物１の側壁面に固着されている。また構造
物１及び地盤２には、制振制御に伴う構造物１の応答量
や、地震時の地動を検出し、これら検出値を図示されな
い制御手段に出力してアクチュエータ５の制御に供する
ために、センサ6,7が設けられている。

次に、慣性反力方式による制振システムを第９図の平面
図及び第10図の側面図により説明する。これら各図にお
いては、免振支持された構造物１の頂部又は中間階に制
振装置が設けられている。

これら制振装置は、上述の固定反力方式と同様、水平面
の直角二方向にそれぞれ一台ずつ配設され、主に構造物
１に固定された構造物側の固定ブロック８と付加振動体
９との間に設けられたアクチュエータ５と、構造物１の
揺れにより慣性で振れてアクチュエータ５に反力を与え
る付加振動体９とから構成される。そして各アクチュエ
ータ５のシリンダ部5aは各固定ブロック８に、シリンダ
ロッド5bの先端は付加振動体９に固着されている。ま
た、第７図，第８図と同様、構造物１及び地盤２にはセ
ンサ6,7が設けられている。

第７図乃至第10図に示す各制振システムにおいては地震
により地盤２と構造物１との相対位置が変位した場合、
センサ6,7は、構造物１及び地盤２の位置，速度，加速
度等に関するデータを検出して制御手段に出力する。次
いで、この制御手段は、アクチュエータ５に対し制振の
ための操作信号を出力し、各アクチュエータ５が上記操
作信号に応じた制振動作を行うことにより、構造物１は
各アクチュエータ５の力線に沿って加えられる制振力で
制振されるようになっている。

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、上述したいずれの制振システムにあって
も、アクチュエータ５の両端が構造物１と地盤２または
付加振動体９とに固着されているため、極端に言えば、
いずれか一方のアクチュエータ５の制振力の作用方向
（アクチュエータ５の力線）に沿って地震力が加わって
構造物１と地盤２または付加振動体９とが相対変位する
場合、他方のアクチュエータ５には、その横方向から相
対変位による剪断力または曲げモーメントが加わり、破
損されるおそれがあった。

ここに、構造物１または固定ブロック８と各アクチュエ
ータ５との取付けを直接ピン結合として、上述の相対変
位による剪断力等をアクチュエータ５の回転動作で回避
することが考えられる。しかしこのような構成では、回
転動作のためにアクチュエータ５と構造物１等との配置
関係が直角ではなくある角度を成すこととなり、また直
接ピンで結合することは微小相対変位でもアクチュエー
タ５が大きく振れることとなり、その結果アクチュエー
タ５から構造物１等に入力される制振力が制御値と異な
ってしまうなど、制振力制御の精度を低下させる問題が
あった。

本発明は、上記諸点に鑑みて提案されたものであって、
本発明の目的とするところは制振制御の精度を維持しつ
つ、横方向から加わる剪断力または曲げモーメントでア
クチュエータが破損されるのを防止できる制振装置を提
供することにある。

《課題を解決するための手段とその作用》 本発明は、地盤と地盤上に免振支持された構造物との間
に構造物に制振力を作用させるアクチュエータを設け、
アクチュエータの一端を構造物に固着すると共に、他端
を、地盤に対するアクチュエータの相対移動を許容する
移動案内手段を介して、地盤に結合して構成され、移動
案内手段により、アクチュエータの制振力入力方向、す
なわちアクチュエータの取付けと異なる方向に向かう地
動に伴う地盤と構造物との相対変位に対して、構造物に
対する制振力の入力角をほぼ直角に維持しつつ、アクチ
ュエータは剪断力等を受けることなく相対変位に従って
地盤に沿って相対移動するようになっている。これによ
り、アクチュエータの力線の方向が変化することに起因
する誤差が生じなくなる。

また本発明は、免振支持された構造物の頂部または中間
部に付加振動体を設け、付加振動体と構造物との間に制
振力を作用させるアクチュエータを設けると共に、アク
チュエータの一端を付加振動体に固着し、他端を、構造
物に対するアクチュエータの相対移動を許容する移動案
内手段を介して、構造物に結合して構成され、移動案内
手段により、アクチュエータの制振力作用方向、すなわ
ち付加振動体と構造物との間におけるアクチュエータの
取付けと異なる方向に向かる地動に伴う構造物と付加振
動体との相対変位に対して、付加振動体と構造物との間
の制振力作用方向を維持しつつ、アクチュエータは剪断
力等を受けることなく相対変位に従って構造物に沿って
相対移動するようになっている。これにより、アクチュ
エータの力線の方向が変化することに起因する誤差が生
じなくなる。

《実施例》 まず固定反力形の制振装置の好適実施例を第１図の平断
面図及び第２図の側断面図により説明する。

基本的には本発明は、地盤２と地盤２上に免振装置３で
免振支持された構造物１との間に構造物１に制振力を作
用させるアクチュエータ５が設けられ、アクチュエータ
５の一端を構造物１に固着すると共に、他端を、地盤２
に対するアクチュエータ５の相対移動を許容する移動案
内手段10を介して、地盤２に結合して構成される。

本実施例では擁壁面４にガイド枠体11が設けられてお
り、このガイド枠体11内には、油圧形の駆動装置である
アクチュエータ５のシリンダ部5aが収納されている。ま
た、ガイド枠体11の構造物１側の側面には相対変位が生
ずる水平方向にスリットＳが設けられており、アクチュ
エータ５のシリンダロッド5bは上記スリットＳを通り、
構造物１の下部側面に固定的に取り付けられている。

また、シリンダ部5aと擁壁面４との接触部及び、シリン
ダ部5aとガイド枠体11の内部各側面との接触部には摩擦
を生じないような手段が講じてある。第１図，第２図で
は、このような手段としてベアリング12を使用したもの
を示してあるが、構造物１と地盤２との相対移動に対
し、シリンダ部5aが擁壁面４に沿って摺動可能であるな
ら、上記以外の手段であってもよい。

すなわち本実施例にあっては、移動案内手段10はガイド
枠体11とベアリング12とで構成されている。そして図示
例では、地盤２に対し構造物１がアクチュエータ５の設
置方向、すなわちその制振力の入力方向と異なる方向
（例えば第１図の上下方向）に変位した場合にあって
も、アクチュエータ５の構造物１に対する入力位置が変
わることはなく、且つ制振力の入力角が直角に維持され
つつ構造物１の移動に追従してシリンダ部5aがガイド枠
体11内を移動することになる。従って地盤２に対して構
造物１が水平方向に相対移動しても、移動案内手段10に
より、アクチュエータ５は剪断力、曲げモーメントを受
けることなく構造物１と共に移動できることとなり、ま
た制振力は、構造物１に対して水平方向から所定の位置
に垂直に作用することになる。

第３図の底面図及び第４図の側断面図は、固定反力形の
制振装置の他の好適実施例を示すものである。

本実施例においては、地盤２に設けた溝の底面に取付壁
体13を設置し、この取付壁体13から十分距離を置いた構
造物１の底面にピン14を有する突起部15を設けてある。
そして、アクチュエータ５のシリンダ部５は取付壁体13
に固定され、シリンダロッド5bの先端部は、移動案内手
段10たるロッド16の一端に回動自在に連結され、ロッド
16の他端は、上記ピン14で突起部15に連結されている。
ここで、ロッド16の長さを地震時における構造物１の地
盤２に対する相対変位量に比べて十分大きく形成するこ
とにより、アクチュエータ５の振れを微小にすることが
できる。

またロッド16と突起部15とをピン14により連結せず、例
えば、ロッド16の先端部に凸部を設け、突起部15には、
前記凸部と嵌まり合う凹部を設け、ロッド16と突起部15
とを枢着してもよい。

本実施例では、地盤２に対し、構造物１が例えば、第３
図において図面上方に移動したときは、アクチュエータ
５により構造物１に加えられる動作力の方向は、本来の
力線と略一致するので、上述のように直接ピンで結合す
るのに比して、アクチュエータ５の振れ量を抑えて制振
動作の誤差はほぼ解消できる。すなわち本実施例にあっ
ては、移動案内手段10は一端がピン14で構造物１に回転
自在に取付けられたロッド16で構成されている。そして
図示例では、地盤２に対し構造物１がアクチュエータ５
の設置方向、すなわちその制振力の入力方向と異なる方
向に変位した場合にあっても、構造物１と地盤２との相
対変位量に比べて非常に長さの長いロッド16の微小な振
れによって、アクチュエータ５の構造物１に対する入力
位置が変わることなく、且つ制振力の入力角がほぼ直角
に維持されつつ相互間の相対移動を許容することにな
る。従って地盤２に対して構造物１が水平方向に相対移
動しても、移動案内手段10により、アクチュエータ５は
剪断力、曲げモーメントを受けることなく構造物１と共
に移動できることとなり、また制振力は、構造物１に対
して水平方向から所定の位置にほぼ垂直に作用すること
になる。

第５図及び第６図は慣性反力形の制振装置の好適な実施
例を示すものである。

本発明は基本的には、免振支持された構造物１の頂部ま
たは中間部に付加振動体９が設けられ、付加振動体９と
構造物１との間に制振力を作用させるアクチュエータ５
が設けられると共に、アクチュエータ５の一端を付加振
動体９に固着し、他端を、構造物１に対するアクチュエ
ータ５の相対移動を許容する移動案内手段10を介して、
構造物１に結合して構成される。

まず、第５図に示す実施例においては、構造物１の上部
（同図では屋上）に付加振動体９を設け、この付加振動
体９に対し二以上のアクチュエータ５を設けてある。同
図においては、一の付加振動体９に対し、水平二次元方
向に一対のアクチュエータ５を配置し、付加振動体９に
アクチュエータ５の各シリンダロッド5bを連結固着し、
各シリンダ部5aは第１図，第２図で示したと同様のガイ
ド枠体11内に摺動自在に収納し、ガイド枠体11は構造物
１の屋上の床面から突出した固定ブロック８に固着され
ている。

地震により構造物１が変位し、各アクチュエータ５によ
る制振動作が行われる際に、付加振動体９の位置が元の
位置から変位するが、この変位に応じて、アクチュエー
タ５の各シリンダ部5aは、ガイド枠体11内を摺動する。

また、第６図においては、第３図，第４図に示したと同
様のロッド16が設けられ、各アクチュエータ５のシリン
ダロッド5bを、ロッド16を介して付加振動体９にそれぞ
れ連結し、各アクチュエータ５の各シリンダ部5aは、屋
上の床面から突出した固定ブロック８に固着してある。
本実施例では、付加振動体９の位置が変位する場合、付
加振動体９に加えられる力の方向が本来の力線と異なる
ことに起因する制振誤差は、第３図，第４図に示した場
合と同様、略ゼロとすることができる。

また、第９図及び第10図に示したものにあっては、各付
加振動体９に別々にアクチュエータ５を備えるようにし
ており、制振装置の設備面積が広くなって構造物１の有
効利用面積が制限されることとなるが、本実施例にあっ
ては、構造物１側の固定ブロック８に対するアクチュエ
ータ５の相対移動を許容できるので、付加振動体９の振
れ方向に拘らず直接付加振動体９にアクチュエータ５を
取付けることができ、制振装置の占有スペースを縮小化
することもできる。

《効果》 本発明においては、制振用のアクチュエータを構造物と
地震との相対変位方向へ移動させる構成にしたので、ア
クチュエータは、剪断応力または曲げモーメントを受け
ることがなく、従ってその破壊を防止できると共に、ア
クチュエータの力線の方向が変化することに起因する誤
差を防止できるので、高精度かつ信頼性の高い制振シス
テムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固定反力形の制振装置の実施例を示す平断面
図、第２図は同じく側断面図、第３図は固定反力形の制
振装置の他の実施例を示す底面図、第４図は同じく側断
面図、第５図及び第６図は慣性反力形の制振装置の実施
例をそれぞれ示す平面図、第７図は従来の固定反力方式
を採用した制振システムを説明するための平面図、第８
図は同じく側面図、第９図は従来の慣性反力方式を採用
した制振システムを説明するための平面図、第10図は同
じく側面図である。 １……構造物 ２……地盤 ５……アクチュエータ ９……付加振動体 10……移動案内手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地盤と該地盤上に免振支持された構造物と
   の間に該構造物に制振力を作用させるアクチュエータを
   設け、該アクチュエータの一端を上記構造物に固着する
   と共に、他端を、上記地盤に対する該アクチュエータの
   相対移動を許容する移動案内手段を介して、該地盤に結
   合し、該移動案内手段は、該アクチュエータの該構造物
   に対する該制振力の入力角を略直角に維持することを特
   徴とする制振装置。
2. 【請求項２】免振支持された構造物の頂部または中間部
   に付加振動体を設け、該付加振動体と上記構造物との間
   に制振力を作用させるアクチュエータを設けると共に、
   該アクチュエータの一端を上記付加振動体に固着し、他
   端を、上記構造物に対する該アクチュエータの相対移動
   を許容する移動案内手段を介して、該構造物に結合し、
   該移動案内手段は、該アクチュエータの該付加振動体に
   対する該制振力の作用方向を維持することを特徴とする
   制振装置。