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JP3028035B2 - Active vibration control structure - Google Patents
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JP3028035B2 - Active vibration control structure - Google Patents

Active vibration control structure

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JP3028035B2
JP3028035B2 JP7024982A JP2498295A JP3028035B2 JP 3028035 B2 JP3028035 B2 JP 3028035B2 JP 7024982 A JP7024982 A JP 7024982A JP 2498295 A JP2498295 A JP 2498295A JP 3028035 B2 JP3028035 B2 JP 3028035B2
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vibration control
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a damping structure having an active damping device for reducing the response of a structure caused by disturbances such as earthquakes and winds by the control force of a driving device, and more particularly to a driving damping structure. It is devised about the supply of driving energy to the device.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art As an active vibration damping device, for example, an additional mass installed at the top of a building or the like is driven by a driving device in response to a disturbance such as an earthquake or wind, and a counterforce is applied to the building to apply a counterforce to the building. A variable damping device of a type that reduces the response (for example, see Japanese Patent Publication No. Hei 3-70075, Japanese Patent Publication No. Hei 5-4515, etc.), and a hydraulic cylinder type damping device interposed between a beam-column frame of a building and a brace The damping coefficient is adjusted by the valve control etc. of the
One that reduces the response (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-209)
No. 567, Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-209571, etc.), a type in which a control force is applied to a base of a building having a seismic isolation structure by a drive device (for example, "Seismic isolation / vibration / vibration control of structures" Juichi et al., Gihodo Shuppan Co., Ltd., published in 1988, p. 217).

【0003】[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。
In order to obtain a large vibration damping effect by the active vibration damping device as described above, the most reliable method is to forcibly suppress the shaking with a large actuator.

【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。
[0004] However, as disturbances such as earthquakes and winds increase, the required control force also increases, and how to supply necessary energy becomes a problem.

【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。
According to the present invention, the energy required for vibration damping can be efficiently supplied by providing a device for converting and storing vibration energy due to an earthquake or wind in a vibration damping structure having an active vibration damping device. It is intended to be.

【0006】[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体の
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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an active vibration control structure in which the response of a structure caused by an external force (disturbance) such as an earthquake or wind is reduced by the control force of a driving device installed on the structure. A conversion device for converting vibration energy of a vibrating body vibrating by an external vibration force into driving energy, and using the driving energy converted or stored by the conversion device to drive the vibration damping device. This is to drive the device.

【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。
The vibrating body may be the structure itself,
It may be a facility attached to the structure, or a structure or object having a predetermined mass separately provided inside or outside the structure.

【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。
[0008] In the case of the structure itself, for example, in the case of a superstructure in a structure having a seismic isolation layer provided with a laminated rubber bearing, a sliding bearing, or the like, in the case of a partial layer of the building such as a building upper layer, vibration control, There may be a case where two or more buildings are arranged side by side with a device interposed.

【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。
[0009] Further, when the equipment attached to the structure is used as a vibrating body, a water receiving tank, a cooling tower, an outdoor unit, an O / O, which can be relatively moved with respect to the structure in the form of floor seismic isolation or the like.
A equipment, an outdoor aquarium, etc. are conceivable.

【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、その質量を利用するよう
にしたものなども考えられる。
In addition, the vibrator is provided only for the purpose of generating vibration energy , and its mass is used.
It is also conceivable.

【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。
As the driving device, there are a conventional hydraulic cylinder type actuator (including a variable damping device and the like) and an electric type driving device such as a rack and pinion type. There is no particular limitation on the format.

【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。
As the converter, a combination of a hydraulic cylinder and an accumulator can be used as a converter for a hydraulic cylinder type actuator. In this case, the hydraulic cylinder portion is connected to a vibrating body, and the force from the vibrating body is used. The piston of the hydraulic cylinder is moved to store energy in the form of hydraulic pressure in the accumulator, and the stored energy is controlled based on control commands (feedforward type, feedback type, combination of both, etc.). , The response of the structure can be suppressed without separately supplying external energy (external energy may be used together).

【0013】また、電動式のアクチュエータに対するも
のとしては、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。
Further, those for electric actuators, generators for converting the vibration into electric energy, etc., can be used.

【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。
In the present invention, the installation position and type of the vibration damping device in the structure are not particularly limited. For example, as in the case of the conventional vibration damping device, the additional mass is driven by the driving device. Drives interposed between beam-to-column frames and braces in beam-to-column frames, or between large beams and columns of building cores and superstructures, and other structural elements such as outer frames and outer walls , A device interposed between building ridges, or a device with a drive device installed at the base of a seismic isolation structure (active seismic isolation).

【0015】[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。
FIG. 1 conceptually shows a vibration control structure 1 according to the present invention, in which a vibrating body 2 vibrates due to an external vibration (disturbance) such as an earthquake or wind, and the vibration energy is transmitted to a converter 3. It is supplied and converted into driving energy.

【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。
The structure 1 is provided with a drive device 4 of some type, and the drive device 4 is controlled based on a disturbance detected such as an earthquake or a wind or a response of the structure 1 to provide a structure. The response of the object 1 is reduced.

【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。
In the present invention, the driving energy of the driving device 4 at this time is supplied from the conversion device 3. If the disturbance of the earthquake or the wind is large, the driving energy is converted and accumulated by the conversion device 3. (Within the capacity of the conversion device 3), the energy required for vibration damping can be supplied more efficiently than in the case of relying on external energy.

【0018】[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。
FIG. 2 shows an example of a vibration control system using vibration energy due to an earthquake as an embodiment of the present invention.

【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。
The vibration damping device according to the present embodiment is driven by a hydraulic cylinder type driving device 4a provided at the top of the main body of the structure 1 and supporting the additional mass 5 slidably supported in the horizontal direction with respect to the main body of the structure 1. It is a method of doing.

【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。
The main body of the structure 1 is supported on the foundation 6 via a laminated rubber 7 and constitutes a conversion device in a direction in which a horizontal force acts between the base 6 and the main body of the structure 1. An accumulator 3b is provided in the hydraulic circuit of the hydraulic cylinder 3a with the hydraulic cylinder 3a interposed.

【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。
The laminated rubber 7 forms a seismic isolation layer between the foundation 6 and the main body of the structure 1 as a long-period support, and the relative displacement of the base 6 and the main body of the structure 1 during an earthquake. As a result, the hydraulic cylinder 3a receives horizontal force, and energy is accumulated in the accumulator 3b in the form of an increase in hydraulic pressure.

【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。
The response of the main body of the structure 1 is detected by a sensor, and the driving device 4a is driven based on the response.
The response of the body is reduced.

【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。
The driving device 4a is connected to the accumulator 3b constituting the above-mentioned converter by a hydraulic circuit, and the driving energy is supplied from the accumulator 3b.

【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。
As described above, in the present embodiment, the main body of the structure 1 is regarded as a vibrating body that generates vibration energy, and the driving energy is supplied to the driving device 4a from the conversion device including the hydraulic cylinder 3a and the accumulator 3b. The system that controls the vibration of the structure is configured.

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【0029】[0029]

【0030】[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。
In the vibration control structure of the present invention, the vibration of the structure is suppressed by utilizing the energy of the disturbance.
The drive energy that can be supplied increases according to the magnitude of the disturbance, and a large vibration control effect can be obtained with energy saving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is an elevational view conceptually showing a vibration control structure of the present invention.

【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。
FIG. 2 is an elevational view schematically showing one embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…制震構造物、2…振動体、3…変換装置、3a…油
圧シリンダ、3b…アキュムレータ、4,4a…駆動装
置、5…付加マス、6…基礎部、7…積層ゴム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vibration control structure , 2 ... Vibration body , 3 ... Conversion device, 3a ... Hydraulic cylinder, 3b ... Accumulator , 4, 4a ... Drive device, 5 ... Additional mass, 6 ... Base part, 7 ... Laminated rubber

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04H 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E04H 9/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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。
1. An active vibration damping structure in which the response of a structure due to an external vibration force is reduced by the control force of a driving device installed on the structure, wherein the vibration energy of a vibrating body vibrating by the external vibration force is converted by a conversion device. An active vibration control structure characterized in that it is converted into driving energy and the driving device is driven by the driving energy.
【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。
2. The active vibration control structure according to claim 1, wherein the vibration body is a structure itself constituting the vibration control structure.
【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。
3. The active vibration control structure according to claim 1, wherein the vibrating body is an object or a structure having a predetermined mass installed inside or outside the structure.
【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。
4. The active vibration damping structure according to claim 1, wherein the converting device comprises a hydraulic cylinder connected to the vibrating body and receiving a force from the vibrating body, and an accumulator provided in the hydraulic cylinder.
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