JPH08260745A - 構造物の制振用減衰装置 - Google Patents
構造物の制振用減衰装置Info
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- JPH08260745A JPH08260745A JP6073695A JP6073695A JPH08260745A JP H08260745 A JPH08260745 A JP H08260745A JP 6073695 A JP6073695 A JP 6073695A JP 6073695 A JP6073695 A JP 6073695A JP H08260745 A JPH08260745 A JP H08260745A
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Abstract
を図る。 【構成】 構造物の架構本体と耐震要素との間にダンパ
ー5に介装し、構造物の振動を減衰するようにした制振
用減衰装置であって、ダンパー5としてのシリンダ10
の両シリンダ室を連通する連通回路15と、連通回路1
5に介装した制御弁30と、この制御弁30の前後の圧
力をそれぞれ検出するセンサ32a,32bと、制御弁
30の開度を検出するセンサ31と、構造物の揺れの周
期に対応した減衰力特性を付与するように、検出した前
後差圧に基づいて制御弁30の開口面積を演算し、この
開口面積となるように制御弁30の開度をフィードバッ
ク制御するコントローラ40を備える。
Description
装置に関する。
による揺れを減衰するために、構造物の柱梁架構内にブ
レースや壁などの耐震要素を組み込み、この耐震要素と
架構本体との間をダンパーで連結し、構造物の振動を減
衰する方式が種々提案されている(例えば特開平5−5
9841号、特開平6−2450号公報等参照)。
による揺れでは、その振動周期が相違し、したがって、
これらの振動を減衰するのに最適なダンパーの減衰特性
も異なる。
パーのピストン内部に設けた調整弁とリリーフ弁によ
り、図7にも示すように、減衰力特性を、減衰係数Cが
大きい傾きが急な部分(減衰係数Ca)、傾きが中程度
の部分(減衰係数Cb=中)、傾きの緩やかな部分(減
衰係数Cc=小)からなる折れ線特性に設定し、減衰係
数Caの部分では風に対する制振、Cbの部分は地震に
対する制振作用を発揮させ、また、Ccの部分では過大
な外力に対して構造物を保護しつつ制振するようにして
いる。
に、前記調整弁にスリットを設けたりしてダンパーの発
生減衰力を制御している。
たスリットにより減衰力特性を付与する場合、その減衰
力特性を変更することができず、構造物のモデルを用い
た振動解析により求められた減衰力特性と実際の構造物
との振動特性に差異がある場合には、最良の制振効果が
得られない。
トンの内部にあり、もし実際の構造物の振動特性に合わ
せて減衰力を調整する場合、ダンパを分解して調整弁の
スリットを再加工するなどの必要があり、調整に手間が
かかり、また設置後にあっても調整弁等に作動不良があ
ったときは、いちいち分解しなければならず、保守が面
倒であった。
は、スリットの形状が非常に複雑となり、加工が面倒
で、コストも高くつき、しかも、スリットの形状等を変
更しただけでは対応しきれずに最適な減衰力特性を付与
できないこともある。
目的とする。
6に示すように、構造物の架構本体と耐震要素との間に
ダンパーに介装し、構造物の振動を減衰するようにした
制振用減衰装置において、前記ダンパーとしての作動流
体を封入した両ロッド型のシリンダ(10)と、シリン
ダのピストンで画成された両シリンダ室を連通する連通
回路(15)と、連通回路に介装した制御弁(30)
と、この制御弁の前後の圧力をそれぞれ検出する手段
(32a,32b)と、制御弁の開度を検出する手段
(31)と、構造物の揺れの周期に対応した減衰力特性
を設定する手段51と、検出した前後差圧に基づいて設
定減衰力特性を付与するための制御弁の開口面積を演算
する手段52と、この開口面積となるように制御弁の開
度をフィードバック制御する手段53とを備える。(た
だし、括弧内の符号は実施例に対応する) 第2の発明は、第1の発明において、前記減衰力特性の
設定手段は、ピストン速度と減衰力との関係が、所定の
減衰係数をもった複数の直線的減衰特性を合成した減衰
力特性に設定してある。
減衰力特性の設定手段が、複数の直線的減衰特性を合成
するのに、そのときのピストン速度に対していずれか小
さい方の減衰力を選択するようになっている。
て、前記制御弁開口面積の演算手段が、制御弁の前後差
圧と開口面積とから求められる流量と、流量から求めら
れるピストン速度と、ピストン速度と減衰係数から求め
られる減衰力とに基づき、この減衰力が設定減衰力とな
るように制御弁開口面積を算出する。
構本体と耐震要素との間に相対的な変位差が生じ、これ
に応じてシリンダのピストンが変位する。ピストンの変
位により作動流体が連通回路を経由して左右のシリンダ
室間を移動し、このとき制御弁の開度に応じて流体抵抗
が発生し、これが前記変位差を吸収、減衰する減衰力と
なり、構造物の揺れを減少させる。
に対応しての所定の減衰力特性となるように、予めピス
トン速度と減衰力との関係が設定されており、この設定
減衰力特性が得られるように、制御弁の開度がフィード
バック制御される。このためピストン速度に対して精度
よく目標とする減衰力が発生する。また、必要に応じて
発生減衰力を異なった特性に設定することもできるの
で、実際の構造物の振動特性に対応して、最適な制振作
用を発揮させられる。なお、減衰力を制御するための制
御弁がシリンダとは別体に構成されているので、保守、
点検にあたり、シリンダを分解する必要などもなく、容
易に行える。
により精度よく対応した減衰力特性を設定することがで
き、最適な制振作用が得られる。
衰すると共に、大きな揺れなどに対しては、構造物に過
大な減衰反力が作用するのを防ぎ、その保護が図れる。
検出した制御弁の前後差圧から算出され、圧力検出手段
のみによって所定の減衰力を発生させるのに必要な制御
弁開口面積が演算でき、それだけ装置の簡略化、コスト
ダウンが図れる。
ダンパーを組み込んだ構造物を現すもので、まず、図
2,図3において、1は構造物、2は構造物1の各階を
構成する柱、3は梁であり、さらに、これら柱2、梁3
からなる架構本体の各階には、局所的に耐震要素として
のブレース4が設けられ、例えば、ブレース4と梁3と
をダンパー5で連結し、水平方向の相対振動を減衰す
る。
揺れ)が発生したときに、耐震要素としてのブレース4
に対して梁3の移動量が大きく、相対的な振動差を生じ
るが、この振動差をダンパー5の抵抗力で減衰すること
により、梁3の移動を抑制して構造物1の全体の揺れを
小さくすることができる。このとき、構造物1の揺れの
振動周期は、風などによるものと地震によるものとでは
相違し、これら振動特性に対応してダンパー5に要求さ
れる減衰力特性も異なってくる。
め、ダンパー5は、図1のように構成されている。
ピストン、12a,12bはシリンダ10の両端から突
出させた同一径のピストンロッド、13a,13bはピ
ストン11の両側に形成されたシリンダ室、14a,1
4bは一方がピストンロッド12a、他方がシリンダ1
0に取付けた連結ブラケットである。
は、連通回路15により相互に連通され、ピストン11
の変位に伴い、内部に封入した作動流体が両方のシリン
ダ室13a,13b間を移動する。なお、図示しない
が、連通回路15の一部にアキュムレータを接続し、作
動流体の膨張収縮あるいは漏れ分を補償する。
装され、この比例制御弁30の開度に応じて作動流体の
流れに抵抗を付与し、減衰力を発生させる。
らの制御信号により作動し、コントローラ40は、図5
(A)(B)に示すような、予め設定した目標の減衰力
特性にしたがって電磁比例制御弁30の開度(開口面
積)を演算する回路42と、実際の減衰力が目標値と一
致するようにその開度をフィードパック制御する回路4
1とから構成されるもので、そのため電磁比例制御弁3
0の変位(開度)を検出する変位センサ31、シリンダ
室13a,13bの圧力を検出する圧力センサ32a,
32bからの信号が入力する。
ストン速度とそのときに発生する減衰力との関係から規
定され、実際のピストン速度はシリンダ排出流量から、
また減衰力はシリンダ室圧力から算出する。
動作について、まずその原理から説明する。
5(A)として、その減衰力特性を発生させるための電
磁比例制御弁30の開度特性は図5(B)のようになる
とする。
性との合成特性となり、それぞれの減衰係数を
C1,C2として、この場合、減衰力の制御特性として
は、ピストン速度に対して、直線特性、のいずれか
小さい方を選択すればよいことになる。
F、ピストン速度Vとして、 F=C1・V…(1) で与えられる。ここで、作動流体の圧縮性を無視する
と、減衰力Fとピストン速度Vは、 F=A・P…(2) V=Q/A…(3) ただし、Pはシリンダ室13a,13bの差圧(│Pa
−Pb│)、Qはピストン排出量(弁通過流量)、Aは
ピストン受圧面積となる。
は、弁開口面積a1、と、その前後差圧Pとから、 Q=α・a1√(P)…(4) ただし、αは定数として求まる。したがって、これら
(1)〜(4)式により、直線の特性を発生するための電磁
比例制御弁の弁開口面積a1(図5(B)参照)は次の
ようにして求められる。
を求めると、次のようになる。
A) この式(10)において、P≦P2(F≦F2)の範囲は制御
しなくてもよいから、 a2=0 (ただし、P≦P2) a2=(A2/C2・α)[√(P)−P2/√(P)] (ただし、P>P2 )…(11) となり、したがって、これに基づいて弁開口面積がa2
となるように制御すれば、直線の特性が得られる。
に、直線とのうち小さい方を選択すればよいから、
弁開口面積a1とa2については、弁開口面積が大きい方
が発生減衰力が小さくなるので、a1、a2の計算値のう
ち大きい値arを選択すればよいことになる。したがっ
て、 ar=max(a1,a2)…(12) ただし、max(a1,a2)はa1とa2のうちいずれか
大きい方を選択するという意味。
を合成した減衰力特性の制御について述べたが、N個の
直線の合成からなる減衰力特性は、前記(11)式に基づい
て、次のようにして算出することができる。
行される制御内容は次のようになる。
して、ステップ1では、検出した圧力Pa,Pbより、
差圧Pを、P=│Pa−Pb│として算出する。ステッ
プ2で、この差圧Pと減衰係数C1とから、弁開口面積
a1を、a1=(A2/C1・α)・√(P)として算出す
る。
Pと、減衰係数C2、切片圧力P2とにより、弁開口面積
a2を、a2=0(ただし、P≦P2)、またa2=(A2
/C2・α)[√(P)−P2/√(P)](ただし、P
>P2)として算出する。
ち大きい方の値を、arとして選択し、ステップ5でこ
の弁開口面積arを、弁変位xrに、面積−変位変換テ
ーブルをルックアップして変換する。ステップ6におい
て、このxrを電磁比例制御弁への出力信号とする。
の弁変位量xと比較され、このxがxrと一致するよう
に、電磁比例制御弁30への制御信号が修正され、これ
が出力される。
開度(変位)が、ダンパー5のピストン速度に応じて変
化し、この開度に対応して、ダンパー5は図5に示すよ
うな減衰力を発生する。
きに、耐震要素としてのブレース4と梁3との間に相対
的な変位を生じるが、この相対変位をダンパー5の抵抗
力で減衰する。構造物1の揺れの周期は、風による場合
と地震による場合とで異なり、これに応じてダンパー5
のピストン速度が変化する。したがって、このピストン
速度に対応して、減衰力が可変的に制御されることによ
り、構造物1の振動を効果的に吸収、減衰できる。
するダンパー5の減衰力特性は、コントローラ40から
の信号により、自由に調整することができ、図5のよう
に、2つの直線、の合成特性に限らず、前記した式
(13)に示すようにして、さらに複数の直線を合成した減
衰力特性に設定することも自由に行えるので、実際の構
造物1の振動特性に対応して、最適な制振効果をもたら
すことが可能となる。
電磁比例制御弁30等を分解したりすることなく、コン
トローラ40で設定する減衰係数Cを調整することによ
り、簡単に行うことができ、減衰力を調整するための電
磁比例制御弁30がダンパー5とは別体に構成されてい
るので、保守、点検も容易になる。
要素との間にダンパーに介装し、構造物の振動を減衰す
るようにした制振用減衰装置において、前記ダンパーと
しての作動流体を封入した両ロッド型のシリンダと、シ
リンダのピストンで画成された両シリンダ室を連通する
連通回路と、連通回路に介装した制御弁と、この制御弁
の前後の圧力をそれぞれ検出する手段と、制御弁の開度
を検出する手段と、構造物の揺れの周期に対応した減衰
力特性を設定する手段と、検出した前後差圧に基づいて
設定減衰力特性を付与するための制御弁の開口面積を演
算する手段と、この開口面積となるように制御弁の開度
をフィードバック制御する手段とを備えたため、構造物
に揺れが起きると、これに応じてシリンダのピストンが
変位し、これに伴う作動流体の移動に対して制御弁の開
度に応じて流体抵抗が発生し、これが構造物の変位を吸
収、減衰する減衰力となり、構造物の揺れを減少させる
が、このとき発生する減衰力は、構造物の揺れの周期に
対応しての所定の減衰力特性となるように予め設定され
ており、かつこの設定減衰力特性が得られるように、制
御弁の開度がフィードバック制御されるため、ピストン
速度に対して精度よく目標とする減衰力を発生させるこ
とができ、また、必要に応じて発生減衰力を異なった特
性に設定することもできるので、実際の構造物の振動特
性に対応して、最適な制振作用を発揮させられる一方、
減衰力を制御するための制御弁がシリンダとは別体に構
成されているので、保守、点検にあたり、シリンダを分
解する必要などもなく、作業性の向上が図れる。
が、ピストン速度と減衰力との関係が、所定の減衰係数
をもった複数の直線的減衰特性を合成した減衰力特性に
設定してあるため、構造物の実際の振動特性により精度
よく対応した減衰力特性を設定することができ、最適な
制振作用が得られる。
が、複数の直線的減衰特性を合成するのに、そのときの
ピストン速度に対していずれか小さい方の減衰力を選択
するので、構造物の振動を適切に減衰すると共に、大き
な揺れなどに対しては、構造物に過大な減衰反力が作用
するのを防ぎ、その保護が図れる。
手段が、制御弁の前後差圧と開口面積とから求められる
流量と、流量から求められるピストン速度と、ピストン
速度と減衰係数から求められる減衰力とに基づき、この
減衰力が設定減衰力となるように制御弁開口面積を算出
するので、ピストン速度や流量は、検出した制御弁の前
後差圧から算出され、圧力検出手段のみによって所定の
減衰力を発生させるのに必要な制御弁開口面積が演算で
き、それだけ装置の簡略化、コストダウンが図れる。
である。
ピストン速度と減衰力の関係を示す説明図、(B)はピ
ストン速度と制御弁の開口面積の関係を示す説明図であ
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 構造物の架構本体と耐震要素との間にダ
ンパーに介装し、構造物の振動を減衰するようにした制
振用減衰装置において、前記ダンパーとしての作動流体
を封入した両ロッド型のシリンダと、シリンダのピスト
ンで画成された両シリンダ室を連通する連通回路と、連
通回路に介装した制御弁と、この制御弁の前後の圧力を
それぞれ検出する手段と、制御弁の開度を検出する手段
と、構造物の揺れの周期に対応した減衰力特性を設定す
る手段と、検出した前後差圧に基づいて設定減衰力特性
を付与するための制御弁の開口面積を演算する手段と、
この開口面積となるように制御弁の開度をフィードバッ
ク制御する手段とを備えることを特徴とする構造物の制
振用減衰装置。 - 【請求項2】 前記減衰力特性の設定手段は、ピストン
速度と減衰力との関係が、所定の減衰係数をもった複数
の直線的減衰特性を合成した減衰力特性に設定してある
請求項1に記載の構造物の制振用減衰装置。 - 【請求項3】 前記減衰力特性の設定手段が、複数の直
線的減衰特性を合成するのに、そのときのピストン速度
に対していずれか小さい方の減衰力を選択する請求項2
に記載の構造物の制振用減衰装置。 - 【請求項4】 前記制御弁開口面積の演算手段が、制御
弁の前後差圧と開口面積とから求められる流量と、流量
から求められるピストン速度と、ピストン速度と減衰係
数から求められる減衰力とに基づき、この減衰力が設定
減衰力となるように制御弁開口面積を算出する請求項1
〜3のいずれか一つに記載の構造物の制振用減衰装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6073695A JP3672604B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 構造物の制振用減衰装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6073695A JP3672604B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 構造物の制振用減衰装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08260745A true JPH08260745A (ja) | 1996-10-08 |
JP3672604B2 JP3672604B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=13150853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6073695A Expired - Fee Related JP3672604B2 (ja) | 1995-03-20 | 1995-03-20 | 構造物の制振用減衰装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3672604B2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102537179A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 河海大学常州校区 | 主控液压阻尼器 |
CN102537181A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 河海大学常州校区 | 一种主控液压阻尼器 |
CN102562917A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-11 | 河海大学常州校区 | 一种主控液压阻尼器 |
CN103631191A (zh) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 太仓莫迪思能源工程有限公司 | 一种防爆微正压仓 |
KR20180109218A (ko) * | 2017-03-27 | 2018-10-08 | 한국해양과학기술원 | 감쇠계수의 조절이 가능한 감쇠장치 |
-
1995
- 1995-03-20 JP JP6073695A patent/JP3672604B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102537179A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 河海大学常州校区 | 主控液压阻尼器 |
CN102537181A (zh) * | 2012-01-20 | 2012-07-04 | 河海大学常州校区 | 一种主控液压阻尼器 |
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CN103631191A (zh) * | 2013-11-07 | 2014-03-12 | 太仓莫迪思能源工程有限公司 | 一种防爆微正压仓 |
KR20180109218A (ko) * | 2017-03-27 | 2018-10-08 | 한국해양과학기술원 | 감쇠계수의 조절이 가능한 감쇠장치 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3672604B2 (ja) | 2005-07-20 |
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