JPH08218679A - 能動型制震構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 能動型制震構造物の制震装置の駆動に必要な
エネルギーを効率良く供給する。 【構成】 基礎部６とこの基礎部６に対し積層ゴム７で
支持した構造物１本体との間に、変換装置として油圧シ
リンダ３ａとその油圧回路に接続したアキュムレータ３
ｂを設ける。地震時の基礎部６と構造物１本体の相対変
位により油圧シリンダ３ａに水平力を作用させ、油圧上
昇の形でアキュムレータ３ｂにエネルギーを蓄積する。
構造物１本体の頂部に設けた油圧シリンダ形式の駆動装
置４ａとアキュムレーター３ｂを油圧回路で接続する。
構造物１本体の応答に基づいて、アキュムレーター３ｂ
より駆動装置４ｂに駆動エネルギーを供給し、付加マス
５を駆動して構造物１本体にカウンターフォースを与え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、地震や風などの外乱
による構造物の応答を、駆動装置の制御力によって低減
する能動型制震装置を備えた制震構造物に関するもの
で、特に駆動装置に対する駆動エネルギーの供給につい
て工夫したものである。

【０００２】

【従来の技術】能動型制震装置としては、例えば、建物
の頂部等に設置した付加マスを、地震や風などの外乱に
応じて駆動装置で駆動し、建物にカウンターフォースを
与えて建物の応答を低減する形式のもの（例えば、特公
平３−７００７５号公報、特公平５−４５１５号公報等
参照）、建物の柱梁架構とブレースとの間に介在させた
油圧シリンダ形式の可変減衰装置の弁制御等により減衰
係数を調整し、建物架構に外乱に応じた減衰力を与え、
応答を低減する形式のもの（例えば、特開平２−２０９
５６７号公報、特開平２−２０９５７１号公報等参
照）、免震構造の建物基部に駆動装置により制御力を加
える形式のもの（例えば、「構造物の免震・防振・制
振」、武田寿一他著、技報堂出版株式会社１９８８年発
行、第２１７頁参照）等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のような能動型制
震装置によって大きな制震効果を得るためには、大型の
アクチュエータにより強制的に揺れを抑えることが最も
確実な方法である。

【０００４】しかし、地震や風などの外乱が大きくなれ
ば必要となる制御力も大きくなり、必要なエネルギーを
どのように供給するかが問題となってくる。

【０００５】本願発明は、能動型制震装置を備えた制震
構造物に、地震や風による振動エネルギーを変換・蓄積
する装置を設けることで、制震に必要なエネルギーを効
率良く供給できるようにすることを目的としたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本願発明は、地震や風な
どの振動外力（外乱）による構造物の応答を、構造物に
設置した駆動装置の制御力によって低減する能動型制震
構造物において、振動外力によって振動する振動エネル
ギーを駆動エネルギーに変換するための変換装置を設
け、変換装置によって変換されたあるいは蓄積された駆
動エネルギーを利用して制震装置の駆動装置を駆動する
ようにしたものである。

【０００７】振動体は、構造物自体であってもよいし、
構造物に付帯する設備あるいは、構造物の内部または外
部に別個に設けられた所定の質量を有する構造体あるい
は物体でもよい。

【０００８】構造物自体の場合としては、例えば積層ゴ
ム支承やすべり支承等を備えた免震層を有する構造物に
おける上部構造の場合、建物上層部など建物の一部の層
の場合、制震装置を介在させた並列する２以上の建物棟
の場合などが考えられる。

【０００９】また、構造物に付帯する設備を振動体とし
て用いる場合としては、床免震などの形で構造物と相対
移動可能とした受水槽、クーリングタワー、屋外機、Ｏ
Ａ機器、屋外水槽などが考えられる。

【００１０】この他、振動体としては、振動エネルギー
を発生させる目的のみで設けたもの、風力発電における
風車なども考えられる。

【００１１】駆動装置としては、従来の油圧シリンダ形
式のアクチュエータ（可変減衰装置等を含む）や、ラッ
クピニオン形式などの電動式のものなどがあるが、供給
される駆動エネルギーの形態や、装置の形式など特に限
定する必要はない。

【００１２】変換装置としては、油圧シリンダ形式のア
クチュエータに対するものとしては、油圧シリンダとア
キュムレータを組み合わせたものなどが利用でき、その
場合、油圧シリンダ部分を振動体に接続し、振動体から
の力で油圧シリンダのピストンを移動させ、アキュムレ
ータに油圧の形でエネルギーを蓄積するとともに、蓄積
したエネルギーを制御指令（フィードフォワード形式の
もの、フィードバック形式のもの、両者の組み合わせな
ど）に基づいて、制震装置の駆動装置に供給すること
で、別途外部エネルギーを供給することなく（外部エネ
ルギーを併用してもよい）構造物の応答を抑制すること
ができる。

【００１３】また、電動式のアクチュエータに対するも
のとしては、例えば風力発電用の風車の回転振動を電気
エネルギーに変換するジェネレータなども利用可能であ
る。

【００１４】構造物における制震装置の設置位置や形式
も、本願発明においては、特に限定する必要はなく、例
えば従来の制震装置の場合のように、付加マスを駆動装
置によって駆動するもの、駆動装置を柱梁架構と柱梁架
構内のブレースとの間、あるいは建物のコア部分やスー
パーストラクチャーの大型の梁、柱と、外周フレームや
外壁など他の構造要素との間に介在させたもの、建物棟
間に介在させたもの、免震構造の建物基部に駆動装置を
設けたもの（アクティブ免震）などが考えられる。

【００１５】

【作用】図１は、本願発明の制震構造物１を概念的に示
したもので、地震や風などの振動外力（外乱）によって
振動体２が振動し、その振動エネルギーが変換装置３に
供給され、駆動エネルギーの形に変換される。

【００１６】また、構造物１には何らかの形式の駆動装
置４が設けられており、この駆動装置４を地震や風など
検知された外乱または構造物１の応答に基づいて制御す
ることで、構造物１の応答が低減される。

【００１７】本願発明は、このときの駆動装置４の駆動
エネルギーを変換装置３から供給するものであり、地震
や風の外乱が大きければ、それだけ大きな駆動エネルギ
ーが変換装置３で変換、蓄積される（変換装置３の容量
内で）ため、制震に必要なエネルギーを外部エネルギー
に頼る場合に比べ、効率よく供給することができる。

【００１８】

【実施例】図２は、本願発明の一実施例として地震によ
る振動エネルギーを用いた制震システムの例を示したも
のである。

【００１９】本実施例における制震装置は、構造物１本
体の頂部に設けられ、構造物１本体に対し水平方向に摺
動可能に支持した付加マス５を油圧シリンダ形式の駆動
装置４ａで駆動する方式のものである。

【００２０】構造物１本体は基礎部６に対し、積層ゴム
７を介して支持されており、基礎部６と構造物１本体と
の間の水平力が作用する方向に、変換装置を構成する油
圧シリンダ３ａを介在させ、油圧シリンダ３ａの油圧回
路にアキュムレータ３ｂを設けている。

【００２１】積層ゴム７は周期の長い支持部として、基
礎部６と構造物１本体との間に免震層を形成するもので
あり、地震時の基礎部６と構造物１本体の相対変位によ
り油圧シリンダ３ａが水平力を受け、油圧の上昇の形で
アキュムレータ３ｂにエネルギーが蓄積される。

【００２２】構造物１本体の応答はセンサーで検知さ
れ、応答に基づいて駆動装置４ａを駆動することで、構
造物１本体にカウンターフォースが与えられ、構造物１
本体の応答が低減する。

【００２３】駆動装置４ａは上述の変換装置を構成する
アキュムレータ３ｂに油圧回路で接続されており、駆動
エネルギーはアキュムレータ３ｂから供給される。

【００２４】このように本実施例では、構造物１本体を
振動エネルギーを発生させる振動体としてとらえ、油圧
シリンダ３ａとアキュムレータ３ｂとからなる変換装置
より駆動装置４ａに駆動エネルギーを供給し、それによ
り構造物の制震を行うシステムを構成している。

【００２５】図３は、本願発明の他の実施例として風に
よる振動エネルギーを用いた制震システムの例を示した
ものである。

【００２６】本実施例における制震装置は、構造物１の
柱梁架構１ａとこの柱梁架構１ａ内に設けられた耐震要
素としての逆Ｖ字型ブレース１ｂとの間にラックピニオ
ン等の電動式の駆動装置４ｂを介在させたものである。

【００２７】構造物１本体の頂部には振動体としての風
力発電のための風車２ｂと、変換装置としてのジェネレ
ータ３ｃが設置されている。

【００２８】構造物１本体の応答はセンサーで検知さ
れ、応答に基づいて駆動装置４ｂを駆動することで、構
造物１本体の応答を低減させることができる。

【００２９】すなわち、本実施例では、風車２ｂの回転
振動をジェネレータ３ｃで電気エネルギーに変換し、こ
れを駆動装置４ｂの駆動エネルギーとして供給し、それ
により構造物の制震を行うシステムを構成している。

【００３０】

【発明の効果】本願発明の制震構造物においては、外乱
のエネルギーを利用して構造物の振動を抑制するため、
外乱の大きさに応じて供給可能な駆動エネルギーが増大
し、省エネルギーで大きな制震効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の制震構造物を概念的に示した立面
図である。

【図２】 本願発明の一実施例を概略的に示した立面図
である。

【図３】 本願発明の他の実施例を概略的に示した立面
図である。

【符号の説明】

１…制震構造物、１ａ…柱梁架構、１ｂ…逆Ｖ字型ブレ
ース、２…振動体、２ｂ…風車、３…変換装置、３ａ…
油圧シリンダ、３ｂ…アキュムレータ、３ｃ…ジェネレ
ータ、４，４ａ，４ｂ…駆動装置、５…付加マス、６…
基礎部、７…積層ゴム

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動外力による構造物の応答を、構造物
   に設置した駆動装置の制御力によって低減する能動型制
   震構造物において、前記振動外力により振動する振動体
   の振動エネルギーを変換装置によって駆動エネルギーに
   変換し、その駆動エネルギーにより駆動装置を駆動する
   ことを特徴とする能動型制震構造物。
2. 【請求項２】 振動体が制震構造物を構成する構造物自
   体である請求項１記載の能動型制震構造物。
3. 【請求項３】 振動体は構造物の内部または外部に設置
   した所定の質量を有する物体または構造体である請求項
   １記載の能動型制震構造物。
4. 【請求項４】 変換装置は振動体に接続され、振動体よ
   り力を受ける油圧シリンダと該油圧シリンダに設けたア
   キュムレータとからなる請求項１、２または３記載の能
   動型制震構造物。
5. 【請求項５】 振動体が風力発電用の風車であり、変換
   装置がジェネレータである請求項３記載の能動型制震構
   造物。