JPS59161565A - 振動制御装置 - Google Patents
振動制御装置Info
- Publication number
- JPS59161565A JPS59161565A JP3683983A JP3683983A JPS59161565A JP S59161565 A JPS59161565 A JP S59161565A JP 3683983 A JP3683983 A JP 3683983A JP 3683983 A JP3683983 A JP 3683983A JP S59161565 A JPS59161565 A JP S59161565A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- eigenmode
- force
- control force
- vibrating object
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はビルディング、り→−，アンテナ等の高層建
築物の振動を低減する装置に関するものである。
築物の振動を低減する装置に関するものである。
第１図は、一般の高層建築物の構成図で、（１）は高層
建築物、（２）は岩盤、（３）は表面地層である。高層
建築物（１）は、その下部を岩盤（２）で支承した構成
をなしている。この種の高層建築物（１）においては。
建築物、（２）は岩盤、（３）は表面地層である。高層
建築物（１）は、その下部を岩盤（２）で支承した構成
をなしている。この種の高層建築物（１）においては。
風圧の変動および地震時の岩盤（２）の振動によって遍
太な外力が印加され、さらには建築物の高層化に伴なう
曲げ剛性の低下：＝相まって、高層建築物（１）には極
めて大きい振動が誘起される。このような過大振動は、
高層建築物（１）の破損、高層建築物（１）で生活する
人間の不快感やこれに伴う健康の阻害を引起こす。さら
には、地盤（２）への振動伝播によって近接する建物、
住宅等をゆるがせ、近接住民に大きな不快感を与える等
振動公害の発生原因ともなりうる。
太な外力が印加され、さらには建築物の高層化に伴なう
曲げ剛性の低下：＝相まって、高層建築物（１）には極
めて大きい振動が誘起される。このような過大振動は、
高層建築物（１）の破損、高層建築物（１）で生活する
人間の不快感やこれに伴う健康の阻害を引起こす。さら
には、地盤（２）への振動伝播によって近接する建物、
住宅等をゆるがせ、近接住民に大きな不快感を与える等
振動公害の発生原因ともなりうる。
こうした高層建築物（１）で生じる振動を低減するには
、従来、建築物（１）の補強による剛性の増大。
、従来、建築物（１）の補強による剛性の増大。
あるいは補助品−プ端部へのダンパーの設置等の対策を
ほどこしていた。あるいは、・地盤（２）に伝播された
振動を低減するために高層建築物（１）の周辺に緩衝帯
を設け、近接住民に対する振動公害を防止していた。し
かしながら、従来のこのような対策では、十分な高層建
築物（１）の振動低減効果が゛得られず、さらに近接住
民への振動公害の防止が図られないのが実状であり、ま
た既設の高層建築物（１）への補強や補助ロープの増設
、あるいは振動公害防止のための緩衝帯の新設では、土
地空間の利用を併うために施工上の問題点があり、さら
に。
ほどこしていた。あるいは、・地盤（２）に伝播された
振動を低減するために高層建築物（１）の周辺に緩衝帯
を設け、近接住民に対する振動公害を防止していた。し
かしながら、従来のこのような対策では、十分な高層建
築物（１）の振動低減効果が゛得られず、さらに近接住
民への振動公害の防止が図られないのが実状であり、ま
た既設の高層建築物（１）への補強や補助ロープの増設
、あるいは振動公害防止のための緩衝帯の新設では、土
地空間の利用を併うために施工上の問題点があり、さら
に。
費用が増大するなどの欠点があった。
この発明ば上記のような従来の対策とは根本的に撮動低
減概念が異なるもので、振動物体の、撮動挙動を支配す
る固有モードの振幅が最大となる位置に、振動量に応じ
た制御力を撮動物体に印加する駆動手段と、この駆動手
段に取り付けられ。
減概念が異なるもので、振動物体の、撮動挙動を支配す
る固有モードの振幅が最大となる位置に、振動量に応じ
た制御力を撮動物体に印加する駆動手段と、この駆動手
段に取り付けられ。
制御力に反作用する力を受ける付加質量物体を設けるこ
とにより、高層建築物等の振動低減およびその振動性状
の改善を図ることを目的としている。
とにより、高層建築物等の振動低減およびその振動性状
の改善を図ることを目的としている。
つぎに、この発明の理解を助けるために高層建築物（１
）を模擬した多自由度振動系および複数個の付加質量物
体を模擬した撮動系に地動加速度と制御力が作用した時
の振動方程式にもとづいて説明する。この時の方程式は
、振動理論より次式で与えられる。
）を模擬した多自由度振動系および複数個の付加質量物
体を模擬した撮動系に地動加速度と制御力が作用した時
の振動方程式にもとづいて説明する。この時の方程式は
、振動理論より次式で与えられる。
（？’ａ（２１−１−（Ｃ〕（Ｚｌ＋〔Ｋ：］（Ｚ）−
−岡＝−（ｕ） （Ｉａ）（ｍｄ：］ （］２．＋
１−−Ｊｎｄ６＋ （口１
（ｌｂ）ここで、 ＣＭ）、 （Ｃ）、 ＣＫ）
は制御対象の多自由度振動系の性状を表わす質量、減
衰、剛性マトリックスであり、ｄは地動加速度、（Ｕ）
は制御力ベクトル。
−岡＝−（ｕ） （Ｉａ）（ｍｄ：］ （］２．＋
１−−Ｊｎｄ６＋ （口１
（ｌｂ）ここで、 ＣＭ）、 （Ｃ）、 ＣＫ）
は制御対象の多自由度振動系の性状を表わす質量、減
衰、剛性マトリックスであり、ｄは地動加速度、（Ｕ）
は制御力ベクトル。
（Ｚｌは変位ベクトル、 （ｍｄ）は付加質量のマトリ
ックス、 （Ｚｄ）は付加質量物体の変位ベクトルであ
る。
ックス、 （Ｚｄ）は付加質量物体の変位ベクトルであ
る。
なお、閣と（ｍｄ）は対角マ） ＩＪソックスあり、記
号°は時間に関する微分を表わしている。上記の式（ｌ
ａ）と（１ｂ）の右辺に制御力ベクトル（Ｌｌｌが異符
号で現われているが、これは制御力の作用と反作用のバ
ランスを表わしている。
号°は時間に関する微分を表わしている。上記の式（ｌ
ａ）と（１ｂ）の右辺に制御力ベクトル（Ｌｌｌが異符
号で現われているが、これは制御力の作用と反作用のバ
ランスを表わしている。
多自由度振動系の性状は、固有値解析によって固有振動
数と固有モードを求めることで、うまく表現できる。固
有モードマトリックスを〔Φ〕とすると１次の直交条件
が成立する。
数と固有モードを求めることで、うまく表現できる。固
有モードマトリックスを〔Φ〕とすると１次の直交条件
が成立する。
〔０丁〔陶〔Φ） −ｄｉａｇ［ｍｉ］
（２ａ）〔ΦＦ（Ｋ） （Φ） ＝ｄｉａｇ（ｋｉ
） （２ｂ）ここで７ 記号Ｔは転置
７トリソクス、記号ｄｉａｇは対角マトリックスを表わ
す。そして、 ｍ＋とに＋は各々１次のモード質量とモ
ード剛性である。固有モードマトリックス〔Φ〕を用い
て変位ベクトル（Ｚｌを次のように展開する。
（２ａ）〔ΦＦ（Ｋ） （Φ） ＝ｄｉａｇ（ｋｉ
） （２ｂ）ここで７ 記号Ｔは転置
７トリソクス、記号ｄｉａｇは対角マトリックスを表わ
す。そして、 ｍ＋とに＋は各々１次のモード質量とモ
ード剛性である。固有モードマトリックス〔Φ〕を用い
て変位ベクトル（Ｚｌを次のように展開する。
（Ｚｌ−［Φ） （Ａ）（３）
ここで、（Ａ）は−膜化座標での変位ベクｌ−／しで、
モードごとの振動を表わす。式（３）を式（１ａ）に代
入し。
モードごとの振動を表わす。式（３）を式（１ａ）に代
入し。
〔Φｙを前乗すると次式を得る。
〔ΦｆｒＣ鳩〔Φ〕（Ｘ）＋〔ΦｙＣＣ〕〔Φ〕（人１
＋ ［：Φ”ｌ”［：Ｋ） （（Ｚ’） （ＡＩ−一
〔Φ’ＰＣ陶＆−〔Φ式Ｕ）・・・（４）ここで、減衰
マトリックス〔Ｃ〕に関して、固有モード間の達成が小
さいと仮定して１次のように表わす。
＋ ［：Φ”ｌ”［：Ｋ） （（Ｚ’） （ＡＩ−一
〔Φ’ＰＣ陶＆−〔Φ式Ｕ）・・・（４）ここで、減衰
マトリックス〔Ｃ〕に関して、固有モード間の達成が小
さいと仮定して１次のように表わす。
〔Φｙ（Ｃ） （Φ）＝ｄｉａｇ（２ζｔ ｗＩｎ１＋
’］ −（５）ここで、ζ弓ま１次のモード
減衰比、 Ｗｉは１次の固有角速度で で与えられる。
’］ −（５）ここで、ζ弓ま１次のモード
減衰比、 Ｗｉは１次の固有角速度で で与えられる。
式（２ａ ）、 （２ｂ ）、 （５）の直交条件を
用いて式（４）を次のように書直す。
用いて式（４）を次のように書直す。
ｄｉａｇ（ｍ’）（λ）土山ａｇ（２ζｉＷｉｍす（＾
）＋ｄｉａｇ （ｋ １） （Ａｔ−一〔Φ〕１〔間６
−〔Φ月Ｕ）・・・（７）上式の左辺は対角化されてい
るので９式（７）は１次モードのみに関して書直すこと
ができる。
）＋ｄｉａｇ （ｋ １） （Ａｔ−一〔Φ〕１〔間６
−〔Φ月Ｕ）・・・（７）上式の左辺は対角化されてい
るので９式（７）は１次モードのみに関して書直すこと
ができる。
ｍ１Ａｉ＋２ζＩｗｉ ｍｉ Ａｉ −）−ｋ ＩＡ＋
ここで９ＭＪは質量マ）−ＩＪソックスＭ）、φ＋＋は
モードマトリックス〔Φ〕、Ａ１は変位ベクトル（Ａ）
の１次モード成分である。式（８）の右辺第２項が振動
低減に寄与する制御力の１次モード成分である。式１式
％ （９） の意味するところは、制御力の大きさが一定であれば固
有モードφｉ４の大きい値のところ、すなわち９固有モ
ードの腹になる位置に制御力を作用させると、各次数で
の振動低減の効果が得られることを示しており、逆に固
有モードの節すなわちφ１」＝Ｏの位置にいくら大きな
制御力を加えても振動低減には何ら寄与しないことを示
している。
ここで９ＭＪは質量マ）−ＩＪソックスＭ）、φ＋＋は
モードマトリックス〔Φ〕、Ａ１は変位ベクトル（Ａ）
の１次モード成分である。式（８）の右辺第２項が振動
低減に寄与する制御力の１次モード成分である。式１式
％ （９） の意味するところは、制御力の大きさが一定であれば固
有モードφｉ４の大きい値のところ、すなわち９固有モ
ードの腹になる位置に制御力を作用させると、各次数で
の振動低減の効果が得られることを示しており、逆に固
有モードの節すなわちφ１」＝Ｏの位置にいくら大きな
制御力を加えても振動低減には何ら寄与しないことを示
している。
これは、固有モードの腹になる位置に制御力を印加すれ
ば、一定の振動低減効果を最小の制御力で達成できるこ
とを意味している。
ば、一定の振動低減効果を最小の制御力で達成できるこ
とを意味している。
次に以上のことを１例えばビルディングの曲げ振動につ
いてこの発明の詳細な説明する。
いてこの発明の詳細な説明する。
第２図はこの発明による振動制御装置の一実施例を示す
ブロック図である。（４）は振動低減の対象とするビル
ディング振動系で撮動物体を示し、（５）は撮動物体（
４）の撮動挙動を支配する固有モードを検出する検出手
段で、振動検出器、（６）は制御回路。
ブロック図である。（４）は振動低減の対象とするビル
ディング振動系で撮動物体を示し、（５）は撮動物体（
４）の撮動挙動を支配する固有モードを検出する検出手
段で、振動検出器、（６）は制御回路。
（７）は振動物体（４）の撮動量に応じた制御力を振動
物体（４）に印加する駆動手段で１例えば油圧、空気。
物体（４）に印加する駆動手段で１例えば油圧、空気。
磁気等を利用した駆動機器である。（８）は撮動物体（
４）に加える制御力、（９）は駆動手段（７）に取り付
けられ、制御力（８）に反作用する力を受ける付加質量
物体、（１αはヒルディングに加わる外力である。
４）に加える制御力、（９）は駆動手段（７）に取り付
けられ、制御力（８）に反作用する力を受ける付加質量
物体、（１αはヒルディングに加わる外力である。
このような構成により、ビルディングの振動の物理量（
変位、速度、加速度）を振動検出器（５）で計測し、こ
の撮動量に応じた制御力（８）を制御回路（６）を介し
て、駆動機器（７）より発生せしめ、ビルディング撮動
系（４）および付加質量物体（９）の両方に印加するこ
とで力の１＜ランスを行いビルディングの振動低減を達
成する。このような振動制御装置をビルディングの固有
モードの振幅が最大となる位置に設けることにより、前
記の理由から、一定の振動低減効果を最小の制御力で達
成できる。制御の対象とする固有モードが複数であれば
、各々の固有モードに対応する振動制御装置を、各々の
固有モードの最犬撮幅位置に装着する。
変位、速度、加速度）を振動検出器（５）で計測し、こ
の撮動量に応じた制御力（８）を制御回路（６）を介し
て、駆動機器（７）より発生せしめ、ビルディング撮動
系（４）および付加質量物体（９）の両方に印加するこ
とで力の１＜ランスを行いビルディングの振動低減を達
成する。このような振動制御装置をビルディングの固有
モードの振幅が最大となる位置に設けることにより、前
記の理由から、一定の振動低減効果を最小の制御力で達
成できる。制御の対象とする固有モードが複数であれば
、各々の固有モードに対応する振動制御装置を、各々の
固有モードの最犬撮幅位置に装着する。
第３図は振動物体の撮動挙動の固有モードの形を示す概
念図で、第３図（ａ）は１次モード、第２図（ｂ）は２
次モードを示す。高層建築物（１）は外力＋１０）をう
けて、無限数の固有モードで振動するが、低次のモード
に対応した振動が支配的で、第３図では１次と、２次の
固有モードの形を示している。振動の問題となる固有モ
ードが２次までとすると。
念図で、第３図（ａ）は１次モード、第２図（ｂ）は２
次モードを示す。高層建築物（１）は外力＋１０）をう
けて、無限数の固有モードで振動するが、低次のモード
に対応した振動が支配的で、第３図では１次と、２次の
固有モードの形を示している。振動の問題となる固有モ
ードが２次までとすると。
１次と、２次に対する制御力（８）をそれぞれの固有モ
ードの腹の位置（振幅最大位置）に印加すれば最も効率
的になる。即ち第３図（ａ）ではＡ地点、第３図（ｂ）
ではＢ地点である。
ードの腹の位置（振幅最大位置）に印加すれば最も効率
的になる。即ち第３図（ａ）ではＡ地点、第３図（ｂ）
ではＢ地点である。
なお、上記実施例では、ヒルディングについて説明した
が他の高層建築物の振動制御に対しても適用できること
は言うまでもない。
が他の高層建築物の振動制御に対しても適用できること
は言うまでもない。
以上のように、この発明によれば、振動物体の振動挙動
を支配する固有モードの振幅が最大となる位置に、振動
量に応じた制御力を振動物体に印加する駆動手段と、こ
の駆動手段に取り付けられ。
を支配する固有モードの振幅が最大となる位置に、振動
量に応じた制御力を振動物体に印加する駆動手段と、こ
の駆動手段に取り付けられ。
制御力に反作用するカを受ける付加質量物体を設けたの
で、小形で、効率のよい撮動制御装置が得られる効果が
ある。
で、小形で、効率のよい撮動制御装置が得られる効果が
ある。
第１図は一般の高層建築物の構成図、第２図はこの発明
による振動制御装置の一実施例を示すブロック図、第３
図は、振動物体の振動挙動の固有モードの形を示す概念
図である。図において、（４）は振動物体、（５）は検
出手段２（７）は駆動手段、（８）は制御力、（９）は
付加質量物体である。 なお９図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 手続補正書（自発） ５８８１２ 昭和 年 月 日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭 ５８−３６８３９号２、
発明の名称 振動制御装置 ３、補正をする者 て表者片山仁へ部 （２）同第６貞第４行〜第６行の「ここで２Ｍｊは質量
マトリックス〔Ｍ〕、φ１Ｊはモードマトリックス〔φ
） 、 Ａｉは変位ベクトル（Ａ）の１次モード成分で
ある。」ヲ「ここで１ＭＪは質量マトリックス［Ｍ］の
成分、φ１ｊはモードマトリックス〔φ〕の成分、Ａｉ
は変位ベクトル（Ａ）のｉ次成分である。」に訂正する
。 ３２７
による振動制御装置の一実施例を示すブロック図、第３
図は、振動物体の振動挙動の固有モードの形を示す概念
図である。図において、（４）は振動物体、（５）は検
出手段２（７）は駆動手段、（８）は制御力、（９）は
付加質量物体である。 なお９図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 手続補正書（自発） ５８８１２ 昭和 年 月 日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭 ５８−３６８３９号２、
発明の名称 振動制御装置 ３、補正をする者 て表者片山仁へ部 （２）同第６貞第４行〜第６行の「ここで２Ｍｊは質量
マトリックス〔Ｍ〕、φ１Ｊはモードマトリックス〔φ
） 、 Ａｉは変位ベクトル（Ａ）の１次モード成分で
ある。」ヲ「ここで１ＭＪは質量マトリックス［Ｍ］の
成分、φ１ｊはモードマトリックス〔φ〕の成分、Ａｉ
は変位ベクトル（Ａ）のｉ次成分である。」に訂正する
。 ３２７
Claims (1)
- 振動物体の振動挙動を支配する固有モードを検出する検
出手段、上記振動物体の、上記固有モードの振幅が最大
となる位置に設けられ、上記振動物体の振動量に応じた
制御力を上記振動物体に印加する駆動手段、およびこの
駆動手段に取り付けられ、上記制御力に反作用する力を
受ける付加質量物体とを備えた振動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3683983A JPS59161565A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 振動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3683983A JPS59161565A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 振動制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59161565A true JPS59161565A (ja) | 1984-09-12 |
Family
ID=12480916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3683983A Pending JPS59161565A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 振動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59161565A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01275867A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Kajima Corp | 建物の制震方法 |
| JPH01318670A (ja) * | 1988-06-16 | 1989-12-25 | Mitsui Constr Co Ltd | 構造物の制振構造 |
| JP2016095242A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 株式会社熊谷組 | 建物層間変位推定方法 |
| JP2016095240A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 株式会社熊谷組 | 建物層間変位推定方法 |
-
1983
- 1983-03-07 JP JP3683983A patent/JPS59161565A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01275867A (ja) * | 1988-04-26 | 1989-11-06 | Kajima Corp | 建物の制震方法 |
| JPH0518991B2 (ja) * | 1988-04-26 | 1993-03-15 | Kajima Corp | |
| JPH01318670A (ja) * | 1988-06-16 | 1989-12-25 | Mitsui Constr Co Ltd | 構造物の制振構造 |
| JPH0522030B2 (ja) * | 1988-06-16 | 1993-03-26 | Mitsui Kensetsu Kk | |
| JP2016095242A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 株式会社熊谷組 | 建物層間変位推定方法 |
| JP2016095240A (ja) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | 株式会社熊谷組 | 建物層間変位推定方法 |
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