JPH08189224A

JPH08189224A - 制振装置

Info

Publication number: JPH08189224A
Application number: JP7001987A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Suzuki; 哲夫鈴木; Mitsuru Kageyama; 満蔭山; Koji Fukui; 宏治福井; Takahide Kobayashi; 隆英小林; Tatsuya Ganmi; 龍也願海
Original assignee: Obayashi Corp; Tokico Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Tokico Ltd
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 1995-01-10
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、構造物の捩じれ振動を効果的に制
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１は、ビル２の捩じれ方向の振動を
検出する加速度センサ３ａ，３ｂと、ビル２の大きさに
応じた所定重量を有しビル２の捩じれ方向に回転可能に
設けられた付加質量４と、付加質量４を回転駆動する駆
動機構５と、加速度センサ３ａ，３ｂにより検出された
ビル２の捩じれ方向に応じて付加質量４がビル２の捩じ
れ振動を制振するように駆動機構５を駆動制御する制御
装置６と、よりなる。

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、特に構
造物の垂直方向の軸を中心とする捩じれ方向の振動を制
振す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り振動が発生した場合、振動を制
振するための制振装置がビル屋上等に設けられている。
この種の制振装置は、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、ビルの振動状態に応じて駆動機
構によって変位させ、ビルで発生した振動を制振するも
のである。

【０００３】従来の制振装置としては、例えば特開平２
−３００４７８号に示されているように、付加重量をリ
ニアベアリング等により摺動自在に支持するとともに、
付加質量に螺合するボールネジ等の伝達機構をモータに
より駆動し、付加質量が水平方向に往復動されるように
構成したものがある。上記制振装置においては、常に付
加質量がボールネジのストローク中心を基準点として往
復動するように設定されており、地震等によりビルが振
動すると、その振動の大きさに応じてモータが駆動され
て付加質量を制振方向に移動させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際のビル
では、例えば地震発生時に一方向にのみ振動することが
少なく、地震が発生した震源地の方向やビルの構造など
によっては地震による振動方向以外の方向の振動が合成
されてビルの上層部分においては、複雑な振動が発生し
やすい。特に複数のビルが連結されたような複雑な構造
のビルなどでは、地震による振動が地面から上層部分に
伝播する過程で垂直方向の軸を中心とする捩じれ振動が
起きやすい。

【０００５】しかるに、上記制振装置では、ビルが一方
向に直線的に振動した場合の振動を効果的に制振するこ
とができるが、例えばビルが垂直方向を軸として捩じり
方向の振動が発生した場合、上記のように付加質量を直
線運動させるだけでは、有効に捩じれ振動を制振するこ
とができなかった。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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、構造物の捩じ
れ方向の振動を検出する検出手段と、該構造物の大きさ
に応じた所定重量を有する付加質量と、該付加質量を回
転駆動する駆動機構と、前記検出手段により検出された
前記構造物の捩じれ方向に応じて前記付加質量が前記構
造物の捩じれ方向の振動を制振するように前記駆動機構
を駆動制御する制御手段と、よりなることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、検出手段により検出された構
造物の捩じれ方向に応じて付加質量が構造物の捩じれ方
向の振動を制振するように駆動機構を駆動制御すること
により、構造物の捩じれ方向の振動を効果的に制振する
ことが可能になる。

【０００８】

【実施例】図１乃至図３に本発明になる制振装置の一実
施例を示す。各図中、制振装置１はビル２の屋上２ａに
設置されている。このビル２は一例として直方体形状の
高層ビルであり、正面の横幅に対して側面の奥行きが小
さいタワー構造の如く建設されている。尚、本実施例で
は、説明の便宜上ビル２の構造を単純化して説明するこ
とにする。又、ビル２の屋上２ａの長手方向（Ｘ方向）
の両端にはビル２の回転方向の加速度を検出する加速度
センサ（検出手段）３ａ，３ｂが設けられている。

【０００９】上記加速度センサ３ａ，３ｂは、例えばビ
ル２の屋上２ａの加速度センサ３ａ，３ｂ設置箇所がＹ
ａ方向に変位した場合には＋の符号で、且つその加速度
を示す検出信号を出力し、ビル２の屋上２ａがＹｂ計方
向に変位した場合には−の符号で、且つその加速度を示
す検出信号を出力する。そのため、加速度センサ３ａ，
３ｂからの検出信号の差に基づいてビル２の捩じれ振動
の有無、及び振動方向、振幅、周期等を検出することが
できる。即ち、加速度センサ３ａが＋の検出信号を出力
し、加速度センサ３ｂが−の検出信号を出力した場合に
は、ビル２が時計方向に捩じれ振動していることが分か
り、また加速度センサ３ａ，３ｂの検出信号の符号が上
記と逆の場合には、ビル２が反時計方向に捩じれ振動し
ていることが分かる。更に、加速度センサ３ａ，３ｂの
検出信号の符号が同一であったとしても加速度センサ３
ａ，３ｂにより検出された加速度に差がある場合にも、
その加速度の大きな方向にビル２が捩じ振動しているの
が分かる。

【００１０】尚、上記加速度センサ３ａ，３ｂの代わり
にビル２が振動したときの回転方向の変位を検知する変
位センサ、あるいは振動発生時の回転方向の速度を検知
する速度センサを使用しても良い。又、本実施例では、
２個の加速度センサ３ａ，３ｂから出力された検出信号
の差に基づいてビル２に捩じれ振動が発生しているかど
うかを判定する構成としたが、これに限らず、例えばビ
ル２の捩じれ振動を直接的に検出することができる捩じ
れ検出センサをビル２の屋上中心に１個設置するように
しても良い。このような捩じれ検出センサとしては、例
えば羅針盤のように常に一方向（例えば南北）を指す針
の動きを磁気検出器により検出してビル２の捩じれ振動
の発生を検出する構成等が一例として考えられる。

【００１１】ビル２は、例えば地震が発生した場合ある
いは風圧が作用した場合、奥行の小さい幅狭方向（Ｙ方
向）の振動が発生しやすい構造となっている。ところ
が、地震の震源地の方向によっては、ビル２がＹ方向に
振動するとは限らず、ビル２に伝播する地震波の方向あ
るいはビル２の構造等によっては垂直な軸Ｏを中心とす
る回転方向の捩じれ振動がビル２に発生することがあ
る。

【００１２】この制振装置１は、大略、ビル２の捩じれ
方向の振動を検出する加速度センサ３ａ，３ｂと、ビル
２の大きさに応じた所定重量を有しビル２の捩じれ方向
に回転可能に設けられた付加質量４と、付加質量４を回
転駆動する駆動機構５と、加速度センサ３ａ，３ｂによ
り検出されたビル２の捩じれ方向に応じて付加質量４が
ビル２の捩じれ振動を制振するように駆動機構５を駆動
制御する制御装置６と、よりなる。

【００１３】このように制振装置１は、構成部品点数が
少なく、設置スペースも小さくて済むので、設置作業が
比較的簡単に行える。付加質量４は、ビル２の正面から
見ると逆Ｕ字状に形成されており、水平方向に延在する
水平部４ａと、水平部４ａの両端から下方に延在する垂
直部４ｂ，４ｃと一体化してなる。付加質量４の中央の
空間部分には、駆動機構５が位置するように設置されて
いる。

【００１４】この付加質量４は、ビル２の重心と一致す
る軸Ｏを中心に回転できるように回転自在に設けられて
いる。そのため、付加質量４が回転すると、軸Ｏから距
離Ｌだけ水平方向に突出した垂直部４ｂ，４ｃに回転モ
ーメントが作用する。又、ビル２が振動していないとき
は、図１に示すように付加質量４はビル２と平行となる
ように水平部４ａがＸ方向に延在する向き（以下「原点
位置」という）に静止している。

【００１５】駆動機構５は、ビル２の屋上２ａに固定さ
れており、円筒状のハウジング内には、駆動モータ５
ａ、駆動モータ５ａの回転駆動力を減速する減速ギヤ機
構５ｂ等が収納されている。又、減速ギヤ機構５ｂを介
して駆動される回転軸５ｃは、垂直方向に延在して上記
垂直方向の軸Ｏと一致するように設けられている。尚、
駆動モータ５ａには、回転量を検出するための回転検出
器５ｄが設けられている。

【００１６】駆動機構５の減速ギヤ機構５ｂは、複数の
ギヤが噛合した減速機であり、付加質量４に風等の外力
が作用した場合の抵抗力が大きく、駆動モータ５ａが停
止状態のときには付加質量４が風圧により回転すること
を防止するロック機構としても機能する。従って、付加
質量４は、後述するように駆動機構５の駆動モータ５ａ
が駆動されたときのみ回転して制振動作する。

【００１７】制御装置６には、予め加速度センサ３ａ，
３ｂから出力された検出信号に基づいてビル２の捩じれ
振動の有無、及び振動方向、振幅、周期等を演算する演
算プログラムや、ビル２の捩じれ方向、振幅、周期に応
じて付加質量４を回転させてビル２の振動を制振するた
めの制振プログラム等が入力されている。

【００１８】ここで、図４のフローチャートを参照して
制御装置６が実行する制振制御について説明する。尚、
制御装置６は所定時間毎（例えば、０．０５ｍｓｅｃ
毎）に図４の処理を繰り返し実行する。同図中、制御装
置６は、ステップＳ１（以下「ステップ」を省略する）
で加速度センサ３ａ，３ｂから出力された検出信号を読
み込む。次のＳ２において、加速度センサ３ａ，３ｂか
ら出力された検出信号がゼロかどうかをチェックする。

【００１９】Ｓ２において、加速度センサ３ａ，３ｂの
検出信号がゼロであるときは、ビル２が振動していない
と判断してＳ３以降の処理を実行せずに一連の処理を終
了する。しかし、Ｓ２において、加速度センサ３ａ，３
ｂの検出信号がゼロでないときは、Ｓ３に進み、加速度
センサ３ａ，３ｂの検出信号からビル２の捩じれ方向を
判定する。

【００２０】続いてＳ４では、加速度センサ３ａ，３ｂ
の検出信号に基づいてビル２の捩じれ振動の振幅、周期
を演算する。そして、Ｓ５では、ビル２の捩じれ方向と
同方向となる向きに付加質量４が回動するように駆動機
構５の駆動モータ５ａを駆動制御する。その際、ビル２
の捩じれ振動の振幅、周期に応じた回動角及び加速度が
演算され、付加質量４はこの演算結果に基づいて制振動
作する。その結果、ビル２の捩じれ振動は、付加質量４
の回動による回転モーメントの反力により制振される。

【００２１】次のＳ６では、回転検出器５ｄにより検出
された回転角より付加質量４を駆動する駆動モータ５ａ
の回転角が上記演算結果（ビル２の捩じれ方向、及びビ
ル２の捩じれ振動の振幅、周期に応じた回動角、加速
度）により算出された目標制御量に達したかどうかをチ
ェックしている。従って、Ｓ６において、駆動モータ５
ａの回転角が目標制御量に達していない場合にはＳ５の
処理を繰り返す。

【００２２】しかし、Ｓ６において、駆動モータ５ａの
回転角が目標制御量に達した場合には、Ｓ７に進み、駆
動機構５の駆動モータ５ａを逆方向に駆動制御する。従
って、ビル２の屋上２ａに設置された制振装置１は、例
えば図５中実線で示すようにビル２の上層部分が反時計
方向に捩じり振動している場合には、付加質量４も反時
計方向に回動させる。即ち、付加質量４の回動動作の反
力（時計方向の力）がビル２に入力される。これによ
り、ビル２の捩じり振動の振幅が小さく抑えられてビル
２が静止した安定状態の保たれる。尚、図５では一点鎖
線が静止状態のビル２の位置及び付加質量４の原点位置
を示し、実線が捩じり振動状態のビル２の位置及び制振
状態の付加質量４の位置を示している。

【００２３】又、図６中実線で示すようにビル２の上層
部分が時計方向に捩じり振動している場合には、付加質
量４も時計方向に回動させる。即ち、付加質量４の回動
動作の反力（反時計方向の力）がビル２に入力される。
これにより、ビル２の捩じり振動の振幅が小さく抑えら
れてビル２が静止した安定状態の保たれる。

【００２４】又、図７に示すように、Ｙ方向の直線的は
振動と時計方向の捩じり振動とが合成された振動がビル
２で発生した場合は、付加質量４を時計方向に回動させ
ることにより付加質量４の回動動作の反力（反時計方向
の力）がビル２に入力される。これにより、ビル２の時
計方向の捩じり振動を制振させることができる。その結
果、捩じり振動が小さく抑えられるとともに、Ｙ方向の
振動成分も抑制されてビル２の振動が制振される。

【００２５】次のＳ８では、回転検出器５ｄにより検出
された回転角より付加質量４が図１乃至図３に示す原点
位置に復帰したかどうかをチェックする。Ｓ８におい
て、付加質量４が原点位置に復帰するまで上記Ｓ７の処
理を繰り返す。しかし、Ｓ８において、付加質量４が原
点位置に復帰した場合は、Ｓ９に進み、加速度センサ３
ａ，３ｂから出力された検出信号を読み込む。

【００２６】次のＳ１０では、加速度センサ３ａ，３ｂ
から出力された検出信号がゼロかどうかをチェックす
る。このＳ１０において、加速度センサ３ａ，３ｂの検
出信号がゼロでないときは、ビル２が捩じり振動してい
るため、上記Ｓ３に戻り、Ｓ３以降の制振制御を繰り返
す。

【００２７】しかし、Ｓ１０において、加速度センサ３
ａ，３ｂの検出信号がゼロであるときは、ビル２が振動
していないと判断し、Ｓ１１に進み、駆動機構５の駆動
モータ５ａを停止させて一連の処理を終了する。このよ
うに、制振装置２は、加速度センサ３ａ，３ｂにより検
出されたビル２の捩じれ方向に応じて付加質量４がビル
２の捩じれ振動を制振するように駆動機構５を駆動制御
するため、ビル２は地震や風圧により捩じれ振動を生じ
ても付加質量４が制振方向に回動して直ちに捩じれ振動
の振幅を小さく抑えることができる。

【００２８】尚、上記実施例では、モータを使用して付
加質量４を回動させる構成としたが、これに限らず、油
圧モータ等他の形式のアクチュエータを駆動源をしても
良いのは勿論である。又、上記実施例では、垂直方向に
延在する軸を中心に捩じれ振動する場合を一例として説
明したが、これに限らず、例えば水平方向に延在する軸
を中心に捩じれ振動する構造物を制振する場合にも適用
することができるのは勿論である。

【００２９】又、上記制振装置はビルに限らず、例えば
橋梁や展望台等の他の建築物を制振するのにも使用でき
るのは勿論である。

【００３０】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、検出手段
により検出された構造物の捩じれ方向に応じて付加質量
が構造物の捩じれ方向の振動を制振するように駆動機構
を駆動制御するため、構造物の捩じれ方向の振動の振幅
を付加質量の回動動作により小さく抑えることができ
る。これにより、捩じれ方向の振動を効果的に制振する
ことができるため、捩じれ振動の発生しやすい構造物を
常に安定状態に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる制振装置の一実施例を示す斜視図
である。

【図２】制振装置が設置されたビルの正面図である。

【図３】制振装置が設置されたビルの平面図である。

【図４】制御装置が実行する制振制御のフローチャート
である。

【図５】ビルの反時計方向の捩じれ振動のときの制振動
作を示す平面図である。

【図６】ビルの時計方向の捩じれ振動のときの制振動作
を示す平面図である。

【図７】ビルは時計方向に捩じれ振動するとともにＹ方
向に振動するときの制振動作を示す平面図である。

【符号の説明】

１制振装置２ビル３加速度センサ４付加質量５駆動機構６制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者蔭山満東京都清瀬市下清戸４丁目640番地株式会社大林組技術研究所内 (72)発明者福井宏治神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者小林隆英神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内 (72)発明者願海龍也神奈川県川崎市川崎区富士見１丁目６番３号トキコ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構造物の捩じれ方向の振動を検出する検
出手段と、該構造物の大きさに応じた所定重量を有する付加質量
と、該付加質量を回転駆動する駆動機構と、前記検出手段により検出された前記構造物の捩じれ方向
に応じて前記付加質量が前記構造物の捩じれ方向の振動
を制振するように前記駆動機構を駆動制御する制御手段
と、よりなることを特徴とする制振装置。