JPH11303445A - アクティブ制振方法及びその制振装置と構造物 - Google Patents

アクティブ制振方法及びその制振装置と構造物

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JPH11303445A
JPH11303445A JP11317798A JP11317798A JPH11303445A JP H11303445 A JPH11303445 A JP H11303445A JP 11317798 A JP11317798 A JP 11317798A JP 11317798 A JP11317798 A JP 11317798A JP H11303445 A JPH11303445 A JP H11303445A
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JP
Japan
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wind
cavity
orthogonal
fan
active vibration
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JP11317798A
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English (en)
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Morimasa Watakabe
守正 渡壁
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Toda Corp
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Toda Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、例えば展望タワーや超高層建物、大
スパンの橋梁や橋脚における、風による振動を抑制する
制振方法に関し、積極的に制振させる方法を得ることが
課題である。 【解決手段】風の最大正圧を受ける構造物1の正面1a
から反対側の背面1bに抜ける直進空洞2,3を設け、
該直進空洞の途中から前記構造物の側面1c,1dに抜
ける直交空洞4,5を連通させて設け、該直交空洞に前
記構造物の側面に強制風を送ることのできるフアン6,
7を設け、風速の強弱に応じて前記フアンの駆動を制御
装置で制御し、前記直交空洞4,5から構造物の側面1
c,1dに吹き出す風で構造物周囲の渦の発生を抑えて
制振させることである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば展望タワー
や超高層建物、大スパンの橋梁や橋脚における、風によ
る振動を抑制する制振方法とその装置、そして、その制
振装置を有した構造物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、超高層建物等の構造物における風
による振動は、構造物のアスペクト比が大きくなるにつ
れて、風向きと直交する方向の振動が顕著になることか
ら、構造物の頂部付近に孔を設けることによる空力制振
の方法等が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前記空力制振方法では十分な制振効果が発揮されず、か
なりの強風を対象としないと効果が現れないものであ
る。即ち、風の正圧を受ける構造物の正面から背面に抜
ける孔を設けるだけでは、側面から後面に生ずる渦の発
生に対し効果的に抑制が出来ず、風の乱れに等による効
果を利用した抑制効果が表れるにすぎないので、建物に
最も影響のある風直交方向(正対する風と直交する方
向)の横揺れを効果的に防止できるものではないという
問題がある。また、風向きによっては、正圧を受ける方
向が変わってしまうので、その制振効果も限られたもの
になるという問題がある。更に、風の平均風速が弱い場
合(例えば、風速10m/sec以下)では、構造物の
固有周期が長い場合(例えば、5秒以上の固有周期)
に、低風速域で渦の発生に伴う横揺れが大きくなる。そ
の際、受動的な空力制振ではこの渦の発生を抑えること
が出来ないと言う問題点がある。
【0004】このように、従来の空力制振方法では、横
揺れに対する制振効果が十分でないことや風向きによる
制限があるということに解決すべき課題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアクティブ
制振方法の上記課題を解決するための要旨は、風の最大
正圧を受ける構造物の正面から反対側の背面に抜ける直
進空洞を設け、該直進空洞の途中から前記構造物の側面
に抜ける直交空洞を連通させて設け、該直交空洞に前記
構造物の側面に強制風を送るフアンを設け、風速の強弱
に応じて前記フアンの駆動を制御装置で制御し、前記直
交空洞から構造物の側面に吹き出す風で構造物周囲の渦
の発生を抑えて制振させることである。
【0006】また、前記直進空洞と直交空洞とは、構造
物の高さの上から略1/3の位置の高さまでの範囲内に
一以上設けられること、;前記直進空洞と直交空洞とに
は、その開口に開閉自在なシャッターが設けられ、該シ
ャッターの開閉駆動装置に接続された制御装置によって
開閉制御されること、;更に効率的にするために、風向
計と風速計とをフアンの駆動を制御する制御装置に接続
し、該制御装置によって風向き具合で直交空洞のフアン
を駆動させて制振させることである。
【0007】本発明に係るアクティブ制振装置の要旨
は、風の最大正圧を受ける構造物の正面から反対側の背
面に抜ける直進空洞と、該直進空洞の途中から前記構造
物の側面に抜けるように連通させた直交空洞と、前記直
交空洞に設けられ構造物の側面に強制風を送ることので
きるフアンと、該フアンの駆動を制御する制御装置とか
らなることである。
【0008】そして、本発明に係る構造物の要旨は、本
発明のアクティブ制振装置が、構造物の高さの上から略
1/3の位置の高さまでの範囲内に一以上設けられてい
ることである。
【0009】本発明に係るアクティブ制振方法とその装
置によれば、直交空洞により構造物の側面に風を送るこ
とで、渦の発生を抑制して構造物の振動が抑えられるも
のである。風速が弱いときに構造物が共振する場合で
も、前記直交空洞のフアンを駆動させることで構造物の
側面に強制風を送って、積極的に制振させることが出来
るようになる。また、構造物の高さの上から略1/3の
位置の高さまでの範囲内に一以上設けることで、制振効
果が高まるものである。更に、前記直進空洞と直交空洞
とにおける入り口に、シャッターを設けることで、風速
に応じて積極的に制振させることが出来る。そして、風
向計と風速計を設けることで、風の向きが変化しても制
振効果が十分に得られるようになる。
【0010】本発明に係る構造物によれば、風の風速が
弱いときでも強いときでも、制振効果が得られるもので
ある。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。本発明に係るアクティブ制振装置は、図
1乃至図2に示すように、例えば、超高層建物等の構造
物1においてその高さHの上から略1/3の位置までの
範囲hに、風Wの最大正圧を受ける構造物の正面1aか
ら反対側の背面1bに抜ける直進空洞2,3を設け、該
直進空洞の途中から前記構造物の側面1c,1dに抜け
る直交空洞4,5を連通させて設る。
【0012】前記直交空洞4,5に、前記構造物の側面
1c,1dに強制風を送ることのできるフアン6,7を
設ける。フアンとしては、例えば、シロッコフアン等で
ある。そして、このフアンには、制御装置(図示せず)
が電気的に接続されており、この制御装置により任意に
作動されるものである。
【0013】また、直交空洞は、図1に示す状態では、
空洞4,5が直交空洞となるが、風向きが図に示す状態
に対して直交する方向から吹けば、空洞2,3が直交空
洞となるものである。よって、風の向きによりその風向
に直交する方向にある空洞が直交空洞となるのである。
そこで、前記直進空洞2,3においても、風向により直
交空洞となるので、フアン8,9が設けられている。
【0014】前記直進空洞2,3と直交空洞4,5と
の、それぞれの開口にシャッター10,11,12,1
3が設けられている。このシャッターの開閉用の駆動源
は、前記制御装置に電気的に接続されている。なお、符
号16は、風向計と風速計を示している。
【0015】更に、前記制御装置には、風向計と風速計
とが電気的に接続されている。これにより風向が判っ
て、前記空洞2,3と空洞4,5のいずれが直進空洞ま
たは直交空洞となるかが判断され、フアン6,7とフア
ン8,9とのいずれかを駆動させるかが決定され、効率
的に制振させるものである。
【0016】このようなアクティブ制振装置を、前記構
造物1の前記範囲h内に、1または2以上の複数箇所に
設けるものである。例えば、階高程度の高さとすれば1
階とばしで複数設置することが出来る。なお、範囲h内
にアクティブ制振装置を設けるのは、制振効果を高める
ために考慮したものである。
【0017】そこで、図1に示す状態の場合の風Wが吹
いている場合で説明すると、空洞2,3が直進空洞とな
り、空洞4,5が直交空洞となる。そして、風速が強い
場合と弱い場合に分けて説明する。
【0018】風Wの風速が、ある一定値以上で強い場合
には、シャッター10,11,12,13を開閉駆動装
置を制御装置で作動させて開く。そして、フアン8,9
は回転させないでフリーの状態にしておく。また、フア
ン6,7は、制御装置の制御により回転させる。
【0019】こうして、前記フアン6,7により、構造
物1の側面1c,1d側に直交空洞4,5を通して強制
風が送られ、側面1c,1d側の風が構造物1から引き
離されて剥離流となり、更に、構造物1の背面1bにも
風が送られるので、カルマン渦等の渦の発生が抑制さ
れ、若しくは発生した渦が破壊されることで、制振効果
が得られるものである。このように、フアンにより積極
的に渦の発生を抑制するものである。
【0020】なお、風が強い場合には、前記フアン6,
7を回転させないことも考えられるが、そうすると、直
進空洞2,3の早い流速の風によって側面1c,1dを
流れる風が構造物内部へと吸い込まれてしまう。これに
よって、制振効果が得られるかもしれないが、図2
(ロ)に示すように、前記側面1c,1dへ積極的に強
制風を送ることで制振するため、前記直進空洞と直交空
洞との交差部において、図3に示すように、直進空洞2
に進入した風Wを直交空洞4,5に導出するとともに一
部は直進させる半円形状のガイド板14,14を、制御
装置とガイド板用駆動装置(例えば、油圧ピストン)に
より出没させる様にしても良い。
【0021】次に、風Wの風速が弱い場合には、風Wの
直交方向の直交空洞4,5におけるフアン6,7を制御
装置により回転させる。これにより、直交空洞4,5か
ら強制風を吹き出させ、側面1c,1d側の風を吹き飛
ばして剥離流とすることで渦の発生を抑えて制振させ
る。こうして、風速が弱い場合において構造物が共振す
るような事態を防止できるものである。更に、ファンを
有効に使用するには、図4に示すように、ファンの前面
に集風用ガイド板15により、風道面積を小さくし、小
さなファンを複数台設置することにより一台当たりの能
力を小さくすることができる。
【0022】次に、風Wがほとんど無風状態であれば、
各シャッター10,11,12,13を閉じさせるもの
である。また、雨が降っていれば構造物内部への浸入を
防止すべく、当該シャッターを閉じておくものである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明アクティブ
制振方法は、風の最大正圧を受ける構造物の正面から反
対側の背面に抜ける直進空洞を設け、該直進空洞の途中
から前記構造物の側面に抜ける直交空洞を連通させて設
け、該直交空洞に前記構造物の側面に強制風を送ること
のできるフアンを設け、風速の強弱に応じて前記フアン
の駆動を制御装置で制御し、前記直交空洞から構造物の
側面に吹き出す風で構造物周囲の渦の発生を抑えて制振
させる方法なので、渦を効率的に破砕して積極的に制振
することが可能となるという優れた効果を奏するもので
ある。
【0024】前記直進空洞と直交空洞とは、構造物の高
さの上から略1/3の位置の高さまでの範囲内に一以上
設けられるようにすることで、制振効果がより高まるも
のである。
【0025】更に、前記直進空洞と直交空洞とには、そ
の開口に開閉自在なシャッターが設けられ、該シャッタ
ーの開閉駆動装置に接続された制御装置によって開閉制
御されること、そして、風向計と風速計とをフアンの駆
動を制御する制御装置に接続し、該制御装置によって風
向き具合で直交空洞のフアンを駆動させて制振させるこ
ととすれば、風向の変化に容易に対応して制振させるこ
とが可能となるという優れた効果を奏するものである。
【0026】本発明に係るアクティブ制振装置は、風の
最大正圧を受ける構造物の正面から反対側の背面に抜け
る直進空洞と、該直進空洞の途中から前記構造物の側面
に抜けるように連通させた直交空洞と、前記直交空洞に
設けられ構造物の側面に強制風を送ることのできるフア
ンと、該フアンの駆動を制御する制御装置とからなるの
で、風向により適切に対応して自動的に制振させること
が出来るという優れた効果を奏するものである。
【0027】そして、このアクティブ制振装置が、構造
物の高さの上から略1/3の位置の高さまでの範囲内に
一以上設けられていることにより、制振効果が一層高め
られる構造物となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアクティブ制振方法を説明する説
明図である。
【図2】同本発明に係るアクティブ制振装置を設ける構
造物の正面図(イ)と、アクティブ制振方法の説明図
(ロ)である。
【図3】同アクティブ制振方法の例を示す説明図であ
る。
【図4】同本発明に係るアクティブ制振装置の他の例を
示す平面図である。
【符号の説明】
1 構造物、1a 正面、1b 背面、1c,1d側
面、2,3 直進空洞、4,5 直交空洞、6,7,
8,9 フアン、10,11,12,13 シャッタ
ー、14 ガイド板、15 集風用ガイド板、16 風
向計と風速計。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】風の最大正圧を受ける構造物の正面から反
    対側の背面に抜ける直進空洞を設け、該直進空洞の途中
    から前記構造物の側面に抜ける直交空洞を連通させて設
    け、該直交空洞に前記構造物の側面に強制風を送ること
    のできるフアンを設け、風速の強弱に応じて前記フアン
    の駆動を制御装置で制御し、前記直交空洞から構造物の
    側面に吹き出す風で構造物周囲の渦の発生を抑えて制振
    させること、 を特徴とするアクティブ制振方法。
  2. 【請求項2】直進空洞と直交空洞とは、構造物の高さの
    上から略1/3の位置の高さまでの範囲内に一以上設け
    られること、 を特徴とする請求項1に記載のアクティブ制振方法。
  3. 【請求項3】直進空洞と直交空洞とには、その開口に開
    閉自在なシャッターが設けられ、該シャッターの開閉駆
    動装置に接続された制御装置によって開閉制御されるこ
    と、 を特徴とする請求項1または2に記載のアクティブ制振
    方法。
  4. 【請求項4】風向計と風速計とをフアンの駆動を制御す
    る制御装置に接続し、該制御装置によって風向き具合で
    直交空洞のフアンを駆動させて制振させること、 を特徴とする請求項1,2または3に記載のアクティブ
    制振方法。
  5. 【請求項5】風の最大正圧を受ける構造物の正面から反
    対側の背面に抜ける直進空洞と、該直進空洞の途中から
    前記構造物の側面に抜けるように連通させた直交空洞
    と、前記直交空洞に設けられ構造物の側面に強制風を送
    ることのできるフアンと、該フアンの駆動を制御する制
    御装置とからなること、 を特徴とするアクティブ制振装置。
  6. 【請求項6】請求項5に記載のアクティブ制振装置が、
    構造物の高さの上から略1/3の位置の高さまでの範囲
    内に一以上設けられていること、 を特徴とする構造物。
JP11317798A 1998-04-23 1998-04-23 アクティブ制振方法及びその制振装置と構造物 Pending JPH11303445A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016045686A1 (en) 2014-09-24 2016-03-31 Mahmoud Galal Yehia Kamel Lateral distribution of loads in super high-rise buildings to reduce the effect of wind, earthquakes and explosions as well as increasing the utilized area

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016045686A1 (en) 2014-09-24 2016-03-31 Mahmoud Galal Yehia Kamel Lateral distribution of loads in super high-rise buildings to reduce the effect of wind, earthquakes and explosions as well as increasing the utilized area

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