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JP7280746B2 - Building damping device - Google Patents
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JP7280746B2 - Building damping device - Google Patents

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JP7280746B2 JP2019099294A JP2019099294A JP7280746B2 JP 7280746 B2 JP7280746 B2 JP 7280746B2 JP 2019099294 A JP2019099294 A JP 2019099294A JP 2019099294 A JP2019099294 A JP 2019099294A JP 7280746 B2 JP7280746 B2 JP 7280746B2
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Description

本発明は、建築物の制振装置に関する。 The present invention relates to a damping device for buildings.

塔状比は、建築物の高さを建築物の幅で割った値であり、建築物がどの程度細長いかを示している。
塔状比が4以上の建築物は塔状建物と呼ばれ、鉄塔、タワー、高層建築物などが該当する。
このような塔状建物は、台風による強い風を受けることで、あるいは、地震動による力を受けることにより大きな揺れを生じやすく、建築物全体が浮き上がる現象(ロッキング振動)によって建築物が損傷することが懸念される。
一方、従来からダンパーやTMD(チューンド・マス・ダンパー)として機能する制振用の重りなどを建築物の複数箇所に設けて建物の制振を行なうことが提案されている(特許文献1、2参照)。
The tower ratio is the height of a building divided by its width and indicates how long and narrow a building is.
A building with a tower ratio of 4 or more is called a tower building, and includes steel towers, towers, high-rise buildings, and the like.
Such tower-like buildings are susceptible to large swaying when subjected to strong winds from typhoons or the force of seismic motion, and the phenomenon of the entire building floating (rocking vibration) can damage the building. Concerned.
On the other hand, conventionally, it has been proposed to provide vibration control weights that function as dampers or TMDs (tuned mass dampers) at multiple locations in a building to control vibrations in the building (Patent Documents 1 and 2). reference).

特開2006-336208号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-336208 特開2008-31735号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-31735

しかしながら、ダンパーや制振用の重りを塔状比が高い建築物に適用した場合、ロッキング振動を抑制する効果がそれほど高くないため、建築物の高さが大きくなるほど顕著となる鉛直部材の浮上りによる建築物のロッキング振動を効果的に抑制する上で改善の余地がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ロッキング振動の抑制を図る上で有利な建築物の制振装置を提供することを目的とする。
However, when a damper or damping weight is applied to a building with a high tower ratio, the effect of suppressing rocking vibration is not so high. There is room for improvement in effectively suppressing the rocking vibration of the building due to
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a damping device for a building that is advantageous in suppressing rocking vibration.

上記目的を達成するために、本発明は、建築物の制振装置であって、鉛直方向に延在し回転可能に前記建築物に支持された回転軸と、前記回転軸と同心状にかつ前記回転軸に一体回転可能に設けられたフライホイールと、前記フライホイールに回転力を与えるスピンモータと、地震発生を検知する地震検知部と、前記スピンモータに電力を供給する電力供給部と、前記地震検知部が地震発生を検知すると前記電力供給部から前記スピンモータに電力を供給することで前記スピンモータにより前記フライホイールを回転させる回転制御部とを備えることを特徴とする。
また、本発明は、前記建築物に当たる風の風速を検知する風速検知部と、前記回転制御部は、前記風速検知部によって検知された風速が予め定められた値以上である場合に、前記スピンモータに電力を供給することで前記スピンモータにより前記フライホイールを回転させることを特徴とする。
また、本発明は、前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、前記回転軸の回転により発電を行なう発電機とを備え、前記電力供給部は、前記発電機で発電された電力により充電される二次電池を含んで構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記建築物は塔状比が4以上の塔状建物であることを特徴とする。
また、本発明は、前記塔状建物は鉄塔であることを特徴とする。
また、本発明は、前記制振装置は、前記建築物の鉛直方向に間隔をおいて複数個設けられていることを特徴とする
In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration damping device for a building, comprising: a rotating shaft extending vertically and rotatably supported by the building; a flywheel provided rotatably integrally with the rotary shaft; a spin motor that imparts rotational force to the flywheel; an earthquake detection unit that detects the occurrence of an earthquake; a power supply unit that supplies power to the spin motor; and a rotation control unit that causes the spin motor to rotate the flywheel by supplying power from the power supply unit to the spin motor when the earthquake detection unit detects the occurrence of an earthquake.
Further, according to the present invention, a wind speed detection unit that detects the wind speed of wind hitting the building, and the rotation control unit detects the spin speed when the wind speed detected by the wind speed detection unit is equal to or higher than a predetermined value. The flywheel is rotated by the spin motor by supplying electric power to the motor.
Further, the present invention includes a vane body that is attached to the rotating shaft and rotates the rotating shaft by receiving wind, and a generator that generates power by rotation of the rotating shaft, and the power supply unit includes: It is characterized by including a secondary battery that is charged with power generated by a generator.
Further, the present invention is characterized in that the building is a tower-like building having a tower-like ratio of 4 or more.
Further, the present invention is characterized in that the tower-like building is a steel tower.
Further, according to the present invention, a plurality of the vibration damping devices are provided at intervals in the vertical direction of the building.

本発明によれば、地震発生が検知されると、回転制御部により電力供給部からスピンモータに電力を供給してフライホイールおよび回転軸を回転させるため、フライホイールおよび回転軸のジャイロ効果により建築物の揺れを抑制して制振効果が発揮される。
また、風速検知部によって検知された風速が予め定められた値以上である場合に、回転制御部により電力供給部からスピンモータに電力を供給することでスピンモータによりフライホイールを回転させるようにすると、台風などにより風が強く、建築物に作用する風圧が高くなり、建築物が揺れる場合にフライホイールおよび回転軸のジャイロ効果により、制振効果を発揮し、建築物の損傷を防止する上で有利となる。
また、回転軸を回転させる羽根体と、回転軸の回転により発電を行なう発電機とを設け、電力供給部として発電機で発電された電力により充電される二次電池を用いると、二次電池を充電するコストが低減され、省エネルギーを図る上で有利となる。また、商用電源の停電が発生しても制振装置を稼働させることができ、地震や台風による電力施設の稼働状況の如何に拘わらず制振効果を発揮することができる。また、台風などのように強い風が吹く場合、風が羽根体によって回転軸を回転させるため、回転軸の回転がより高速となり、フライホイールおよび回転軸によるジャイロ効果が促進されるため、制振効果を発揮する上でより有利となる。
また、制振装置を塔状建物に設けると、地震動や台風による塔状建物の揺れ、ロッキング振動を効果的に抑制でき、塔状建物の損傷を防止する上で有利となる。
また、塔状建物が鉄塔であると、地震動や台風による鉄塔の揺れ、ロッキング振動を効果的に抑制でき、鉄塔の損傷を防止する上で有利となる。
また、制振装置を建築物の鉛直方向に間隔をおいて複数個設けると、各制振装置によってフライホイールおよび回転軸によるジャイロ効果が奏されるため、制振効果がより強く発揮され、建築物の損傷を防止する上でより有利となる。
According to the present invention, when the occurrence of an earthquake is detected, the rotation control unit supplies power from the power supply unit to the spin motor to rotate the flywheel and the rotating shaft. The damping effect is exhibited by suppressing the shaking of objects.
Further, when the wind speed detected by the wind speed detection unit is equal to or higher than a predetermined value, the rotation control unit supplies power from the power supply unit to the spin motor, thereby causing the spin motor to rotate the flywheel. When the wind is strong due to a typhoon, etc., and the wind pressure acting on the building increases, and the building shakes, the gyroscopic effect of the flywheel and rotating shaft exerts a damping effect and prevents damage to the building. be advantageous.
Further, if a blade body for rotating a rotary shaft and a generator for generating power by the rotation of the rotary shaft are provided, and a secondary battery that is charged by the power generated by the generator is used as the power supply unit, the secondary battery can be used. The cost of charging the battery is reduced, which is advantageous in terms of energy saving. In addition, the vibration damping device can be operated even if a power failure of the commercial power supply occurs, and the vibration damping effect can be exhibited regardless of the operation status of the power facility due to an earthquake or typhoon. In addition, when strong winds such as typhoons blow, the wind rotates the rotating shaft by means of the blades. It is more advantageous in exerting the effect.
In addition, if a vibration damping device is installed in a tower-like building, shaking and rocking vibration of the tower-like building due to seismic motion or typhoon can be effectively suppressed, which is advantageous in preventing damage to the tower-like building.
In addition, if the tower-like building is a steel tower, it is possible to effectively suppress shaking and rocking vibration of the steel tower due to seismic motion and typhoon, which is advantageous in preventing damage to the steel tower.
In addition, when a plurality of vibration damping devices are installed at intervals in the vertical direction of the building, each vibration damping device exerts a gyroscopic effect by the flywheel and the rotating shaft, so that the vibration damping effect is exhibited more strongly. It is more advantageous in preventing damage to objects.

第1の実施の形態の建築物の制振装置が適用された高層建築物の正面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a front view of the high-rise building to which the damping device of the building of 1st Embodiment was applied. 第1の実施の形態の建築物の制振装置の制御系の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a control system of a vibration damping device for a building according to the first embodiment; FIG. 第2の実施の形態の建築物の制振装置が適用された鉄塔の正面図である。It is a front view of a steel tower to which the damping device for buildings of the second embodiment is applied. 第2の実施の形態の建築物の制振装置の制御系の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control system of the damping apparatus of the building of 2nd Embodiment.

(第1の実施の形態)
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
第1の実施の形態では、本発明の建築物の制振装置(以下単に制振装置という)が高層建築物(高層ビル)に適用された場合について説明する。
図1に示すように、高層建築物10は、塔状比が4以上の塔状建物である。
このような高層建築物10は細長い構造となっているため、台風による強い風を受けることで、あるいは、地震動による力を受けることにより大きな揺れを生じやすく、建築物全体が浮き上がる現象(ロッキング振動)が生じやすい。
高層建築物10は、建物躯体10Aを有し、建物躯体10Aで区画された内部空間の外周が外壁12で覆われている。
また、床スラブ(天井スラブ)14により各階15が区画されている。
本実施の形態では、高層建築物10の最上階15Aに本実施の形態の制振装置が設けられており、符号14Aは最上階15Aの天井スラブ、符号14Bは最上階15Aの床スラブを示す。
(First embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the first embodiment, a description will be given of a case where a vibration damping device for buildings (hereinafter simply referred to as a vibration damping device) of the present invention is applied to a high-rise building (high-rise building).
As shown in FIG. 1, the high-rise building 10 is a tower-like building with a tower-like ratio of 4 or more.
Since such a high-rise building 10 has an elongated structure, it is likely to experience a large tremor by receiving strong winds from a typhoon or by receiving the force of seismic motion, causing the entire building to float (rocking vibration). is likely to occur.
The high-rise building 10 has a building frame 10A, and an outer wall 12 covers the outer periphery of an internal space partitioned by the building frame 10A.
Each floor 15 is partitioned by a floor slab (ceiling slab) 14 .
In this embodiment, the damping device of this embodiment is provided on the top floor 15A of the high-rise building 10, the reference numeral 14A indicates the ceiling slab of the top floor 15A, and the reference numeral 14B indicates the floor slab of the top floor 15A. .

図1、図2に示すように、本実施の形態の制振装置22Aは、回転軸24と、フライホイール26と、スピンモータ28と、地震検知部30と、風速検知部32と、電力供給部34と、回転制御部36とを含んで構成されている。
回転軸24は、鉛直方向に直線状に延在し、回転軸24の上端は天井スラブ14Aに設けられた上側軸受部38に回転可能に支持され、回転軸24の下端は床スラブ14Bに設けられた下側軸受部40に回転可能に支持され、したがって、回転軸24はそれら軸受部38、40を介して高層建築物10に回転可能に支持されている。
回転軸24の長さは、高層建築物10(建築物)の高さに所定の係数を乗算して決定することができる。
この場合、高層建築物10の高さが大きいほど回転軸24の高さが大きくなるため、後述する回転軸24のジャイロ効果を確保する上で有利となる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vibration damping device 22A of the present embodiment includes a rotary shaft 24, a flywheel 26, a spin motor 28, an earthquake detector 30, a wind speed detector 32, and a power supply. 34 and a rotation control unit 36 are included.
The rotating shaft 24 extends linearly in the vertical direction, the upper end of the rotating shaft 24 is rotatably supported by an upper bearing portion 38 provided on the ceiling slab 14A, and the lower end of the rotating shaft 24 is provided on the floor slab 14B. The rotating shaft 24 is rotatably supported by the high-rise building 10 via the bearings 38, 40. As shown in FIG.
The length of the rotation axis 24 can be determined by multiplying the height of the high-rise building 10 (building) by a predetermined factor.
In this case, the higher the height of the high-rise building 10, the higher the height of the rotating shaft 24, which is advantageous in ensuring the gyroscopic effect of the rotating shaft 24, which will be described later.

フライホイール26は、回転軸24と同心状にかつ回転軸24に一体回転可能に設けられており、本実施の形態では、回転軸24の長手方向の中間部に位置している。
フライホイール26は、金属材料から円盤状に形成されている。
このような金属材料として、鉄、アルミ、鉛などを用いることができる。
また、フライホイール26の重量は、高層建築物10(建築物)の総重量に所定の係数を乗算して決定することができる。
この場合、高層建築物10の重量が大きいほどフライホイール26の重量が大きくなるため、後述するフライホイール26および回転軸24のジャイロ効果を確保する上で有利となる。
The flywheel 26 is provided concentrically with the rotating shaft 24 so as to be rotatable integrally with the rotating shaft 24 , and is positioned at an intermediate portion of the rotating shaft 24 in the longitudinal direction in the present embodiment.
The flywheel 26 is formed in a disc shape from a metal material.
Iron, aluminum, lead, etc. can be used as such a metal material.
Also, the weight of the flywheel 26 can be determined by multiplying the total weight of the high-rise building 10 (building) by a predetermined coefficient.
In this case, the weight of the flywheel 26 increases as the weight of the high-rise building 10 increases, which is advantageous in ensuring the gyroscopic effect of the flywheel 26 and the rotating shaft 24, which will be described later.

スピンモータ28は、フライホイール26に回転力を与えるものである。
本実施の形態では、スピンモータ28の出力軸は、その回転を増速する例えば歯車列からなる増速機構を含む動力伝達機構42に連結され、フライホイール26は動力伝達機構42を介してスピンモータ28の回転駆動力が伝達されて回転される。
なお、スピンモータ28の回転駆動力は、フライホイール26に伝達しても、回転軸24に伝達してもよい。
また、スピンモータ28の出力軸を動力伝達機構42を介することなく回転軸24に直結するようにしてもよく、その場合は、構成の簡素化を図る上で有利となる。
The spin motor 28 gives rotational force to the flywheel 26 .
In this embodiment, the output shaft of the spin motor 28 is connected to a power transmission mechanism 42 including a speed increasing mechanism such as a gear train for increasing the speed of rotation of the spin motor 28, and the flywheel 26 spins through the power transmission mechanism 42. Rotation driving force of the motor 28 is transmitted and rotated.
Note that the rotational driving force of the spin motor 28 may be transmitted to the flywheel 26 or may be transmitted to the rotating shaft 24 .
Alternatively, the output shaft of the spin motor 28 may be directly connected to the rotary shaft 24 without the power transmission mechanism 42, which is advantageous in terms of simplifying the configuration.

地震検知部30は、高層建築物10が設置された地盤Gにおける地震発生を検知するものである。
本実施の形態では、地震検知部30は、高層建築物10の基部の近傍の地盤G上に設置され、最初に到来する地震波のP波を加速度センサを用いて検知し、このP波に基づいて地震発生を検知する。
あるいは、地震検知部30は、インターネットや通信網を介して地震発生の警報情報を発信する地震警報システムから地震発生の警報情報を受信し、この警報情報に基づいて地震発生を検知するものであってもよい。このようにすると、震源が高層建築物10から離れている場合であってもより早期に地震発生の警報情報を受信することができ、後述する回転制御部36によるフライホイール26の回転を早期に行なう上で有利となる。
本実施の形態では、地震検知部30は、地震発生を検知すると、その検知結果を無線回線31を介して後述する回転制御部36に伝達する。
図中、符号3002は地震検知部30のアンテナ、符号3602は回転制御部36のアンテナを示す。
なお、地震検知部30から回転制御部36に対する検知結果の伝達は、無線回線31に代えて通信ケーブルで構成される有線回線を用いてもよいが、本実施の形態のようにすると、通信ケーブルを配設する作業が不要となり、設置作業の簡略化を図る上で有利となる。
The earthquake detection unit 30 detects the occurrence of an earthquake in the ground G on which the high-rise building 10 is installed.
In this embodiment, the earthquake detection unit 30 is installed on the ground G in the vicinity of the base of the high-rise building 10, detects the P wave of the first arriving seismic wave using an acceleration sensor, and detects the P wave based on the P wave. to detect the occurrence of an earthquake.
Alternatively, the earthquake detection unit 30 receives earthquake warning information from an earthquake warning system that transmits earthquake warning information via the Internet or a communication network, and detects the occurrence of an earthquake based on this warning information. may In this way, even if the epicenter is away from the high-rise building 10, it is possible to receive the warning information of the occurrence of an earthquake earlier, and the rotation of the flywheel 26 by the rotation control unit 36 described later can be started earlier. It is advantageous in doing so.
In this embodiment, when the earthquake detection unit 30 detects the occurrence of an earthquake, the earthquake detection unit 30 transmits the detection result to the rotation control unit 36 to be described later via the wireless line 31 .
In the figure, reference numeral 3002 denotes an antenna of the earthquake detection section 30, and reference numeral 3602 denotes an antenna of the rotation control section .
It should be noted that the transmission of the detection result from the earthquake detection unit 30 to the rotation control unit 36 may be performed using a wired line configured by a communication cable instead of the wireless line 31. This eliminates the need for the installation work, which is advantageous in simplifying the installation work.

風速検知部32は、建築物に当たる風の風速を検知し、その検知結果を後述する回転制御部36に伝達するものであり、本実施の形態では、高層建築物10の上部の外壁12に取り付けられている。 The wind speed detection unit 32 detects the wind speed of the wind hitting the building and transmits the detection result to the rotation control unit 36 which will be described later. It is

電力供給部34は、スピンモータ28に電力を供給するものであり、本実施の形態では、床スラブ14B上に設置されている。
電力供給部34として、商用電源、発電機、二次電池が使用可能であり、それらを組み合わせて使用してもよい。
本実施の形態では、電力供給部34として商用電源で充電される二次電池34Aを用いている。
The power supply unit 34 supplies power to the spin motor 28, and is installed on the floor slab 14B in this embodiment.
A commercial power supply, a generator, and a secondary battery can be used as the power supply unit 34, and they may be used in combination.
In this embodiment, a secondary battery 34A that is charged with a commercial power supply is used as the power supply unit 34 .

回転制御部36は、コンピュータおよびスピンモータ28のモータ駆動回路を含んで構成され、コンピュータのCPUが制御プログラムを実行することによって機能するものであり、本実施の形態では、床スラブ14B上に設置されている。
回転制御部36は、地震検知部30から地震発生の検知結果を受け付けると、電力供給部34から上記モータ駆動回路を介してスピンモータ28に電力を供給することでスピンモータ28によりフライホイール26を回転させる。
また、回転制御部36は、風速検知部32によって検知された風速が予め定められた値以上である場合に、電力供給部34から上記モータ駆動回路を介してスピンモータ28に電力を供給することでスピンモータ28によりフライホイール26を回転させる。
フライホイール26と共に回転軸24が一体的に回転すると、そのジャイロ効果により回転軸24は鉛直方向に延在する姿勢を保とうする。
すなわち、地震動や風圧によって高層建築物10が揺れようとしても高層建築物10の姿勢を元の姿勢に復元するようにフライホイール26および回転軸24のジャイロ効果が作用する。
The rotation control unit 36 includes a computer and a motor drive circuit for the spin motor 28, and functions when the CPU of the computer executes a control program. It is
Upon receiving the detection result of the occurrence of an earthquake from the earthquake detection unit 30, the rotation control unit 36 supplies power from the power supply unit 34 to the spin motor 28 through the motor drive circuit, thereby causing the spin motor 28 to rotate the flywheel 26. rotate.
Further, when the wind speed detected by the wind speed detection unit 32 is equal to or higher than a predetermined value, the rotation control unit 36 supplies power from the power supply unit 34 to the spin motor 28 via the motor drive circuit. , the flywheel 26 is rotated by the spin motor 28 .
When the rotating shaft 24 rotates integrally with the flywheel 26, the rotating shaft 24 maintains a vertically extending posture due to the gyroscopic effect.
That is, the gyroscopic effect of the flywheel 26 and the rotating shaft 24 acts to restore the posture of the high-rise building 10 to its original posture even if the high-rise building 10 is shaken by seismic motion or wind pressure.

本実施の形態によれば、地震発生が検知されると、回転制御部36により電力供給部34からスピンモータ28に電力を供給してフライホイール26および回転軸24を回転させるため、フライホイール26および回転軸24のジャイロ効果により高層建築物10の揺れを抑制して制振効果が発揮される。
そのため、例えば塔状比が4以上の細長い高層建築物10であっても、ロッキング振動を抑制でき、高層建築物10が地盤Gから浮き上がることを抑制し、高層建築物10の損傷を防止する上で有利となる。
According to the present embodiment, when the occurrence of an earthquake is detected, the rotation control unit 36 supplies power from the power supply unit 34 to the spin motor 28 to rotate the flywheel 26 and the rotating shaft 24, so that the flywheel 26 And the gyroscopic effect of the rotating shaft 24 suppresses the shaking of the high-rise building 10, thereby exerting a damping effect.
Therefore, even if the tall building 10 has a tower ratio of 4 or more, rocking vibration can be suppressed, the rising of the high-rise building 10 from the ground G can be suppressed, and damage to the high-rise building 10 can be prevented. is advantageous.

また、本実施の形態では、建築物に当たる風の風速を検知する風速検知部32を設け、風速検知部32によって検知された風速が予め定められた値以上である場合に、回転制御部36により電力供給部34からスピンモータ28に電力を供給することでスピンモータ28によりフライホイール26を回転させるようにしたので、台風などにより風が強く、高層建築物10に作用する風圧が高くなり、高層建築物10が揺れる場合にフライホイール26および回転軸24のジャイロ効果により、制振効果を発揮し、高層建築物10の損傷を防止する上で有利となる。
また、本実施の形態では、電力供給部34として二次電池34Aを用いているので、商用電源の停電が発生しても制振装置22Aを稼働させることができ、地震や台風による電力施設の稼働状況の如何に拘わらず制振効果を発揮することができる。
Further, in the present embodiment, a wind speed detection unit 32 is provided to detect the wind speed of the wind hitting the building. Since the flywheel 26 is rotated by the spin motor 28 by supplying electric power from the power supply unit 34 to the spin motor 28, the wind is strong due to a typhoon or the like, and the wind pressure acting on the high-rise building 10 increases, and the high-rise building 10 increases. When the building 10 shakes, the gyroscopic effect of the flywheel 26 and the rotating shaft 24 exerts a damping effect, which is advantageous in preventing damage to the high-rise building 10 .
Further, in the present embodiment, since the secondary battery 34A is used as the power supply unit 34, the vibration damping device 22A can be operated even if a commercial power failure occurs. A damping effect can be exhibited regardless of the operating conditions.

(第2の実施の形態)
次に第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態は、本発明の制振装置が鉄塔に適用された場合について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第1の実施の形態と同様の部分、部材については第1の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
図3に示すように、鉄塔16は、塔状比が4以上の塔状建物であり、例えば、送電線を支持したり、あるいは、放送用電波や通信用電波を送受信するアンテナを支持するものである。
このような鉄塔16は細長い構造となっているため、台風による強い風を受けることで、あるいは、地震動による力を受けることにより大きな揺れを生じやすく、建築物全体が浮き上がる現象(ロッキング振動)が生じやすい。
鉄塔16は、上下方向に延在する4つの主柱材18と、水平方向に延在し隣り合う主柱材18の間を連結する水平材20と、水平方向に対して傾斜する方向に延在し隣り合う主柱材18の間を連結する斜材(不図示)を含んで構成されている。
各主柱材18の基部は地盤Gに打設された基礎コンクリート19に埋設され、各主柱材18は、それらの上部側が互いに近接するように傾斜しており、平面視したとき各主柱材18の基部は矩形の四隅に位置している。
本実施の形態では、最上部に位置する4つの第1水平材2002に、それら4つの第1水平材2002の輪郭と同じ形状の矩形の天井板21Aが取り付けられ、第1水平材2002の下方に隣接する4つの第2水平材2004に、それら4つの第2水平材2004の輪郭と同じ形状の矩形の床板21Bが取り付けられ、天井板21Aと床板21Bは上下方向の間隔をおいて対向し水平面上を延在している。
電力供給部34、回転制御部36は、床板21B上に設置され、風速検知部32は、鉄塔16の上部の主柱材18に取り付けられている。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described.
2nd Embodiment demonstrates the case where the damping apparatus of this invention is applied to a steel tower.
In the following embodiment, the same parts and members as those of the first embodiment are given the same reference numerals as those of the first embodiment, and the explanation thereof is omitted, and the explanation is focused on the different parts. do.
As shown in FIG. 3, the steel tower 16 is a tower-like building having a tower aspect ratio of 4 or more, and supports, for example, a power transmission line or an antenna for transmitting and receiving broadcasting radio waves and communication radio waves. is.
Since such a steel tower 16 has an elongated structure, it is likely to experience a large sway when subjected to strong winds from a typhoon or the force of seismic motion, causing the entire building to float (rocking vibration). Cheap.
The steel tower 16 includes four main pillars 18 extending in the vertical direction, horizontal members 20 extending horizontally and connecting adjacent main pillars 18, and extending in a direction inclined with respect to the horizontal direction. It is configured including a diagonal member (not shown) that connects between the main pillar members 18 that are present and adjacent to each other.
The base of each main pillar material 18 is embedded in foundation concrete 19 placed in the ground G, and each main pillar material 18 is inclined so that the upper sides thereof are close to each other, and when viewed from above, each main pillar is The base of the material 18 is located at the four corners of the rectangle.
In the present embodiment, a rectangular ceiling plate 21A having the same shape as the contours of the four first horizontal members 2002 is attached to the four first horizontal members 2002 positioned at the uppermost portion. Rectangular floorboards 21B having the same shape as the contours of the four second horizontal members 2004 are attached to the four second horizontal members 2004 adjacent to each other. It extends on the horizontal plane.
The power supply unit 34 and the rotation control unit 36 are installed on the floor board 21B, and the wind speed detection unit 32 is attached to the main pillar material 18 at the top of the steel tower 16 .

図3に示すように、第2の実施の形態の制振装置22Bでは、床板21Bの上に発電機46が設けられ発電機46から鉛直上方に向かって発電機46の入力軸を構成する回転軸48が突設されている。
回転軸48の上端は、天井板21Aに設けられた上側軸受部38によって回転可能に支持されている。
したがって、回転軸48は、上側軸受部38および発電機46を介して鉄塔16に回転可能に支持されている。
回転軸48の上部には、複数の羽根体44が回転軸48の周方向に間隔をおいて取着されており、羽根体44が風を受けることにより回転軸48を回転させ、これにより発電機46が発電を行なうように構成されている。
図4に示すように、発電機46で発電された電力は、充電装置50を介して二次電池34Aに供給され、二次電池34Aが充電される。
As shown in FIG. 3, in the vibration damping device 22B of the second embodiment, the generator 46 is provided on the floor plate 21B, and the rotating shaft constituting the input shaft of the generator 46 is vertically upward from the generator 46. A shaft 48 protrudes.
The upper end of the rotating shaft 48 is rotatably supported by an upper bearing portion 38 provided on the ceiling plate 21A.
Therefore, the rotating shaft 48 is rotatably supported by the steel tower 16 via the upper bearing portion 38 and the generator 46 .
A plurality of blade bodies 44 are attached to the upper portion of the rotating shaft 48 at intervals in the circumferential direction of the rotating shaft 48, and the blade bodies 44 receive wind to rotate the rotating shaft 48, thereby generating power. A generator 46 is configured to generate electricity.
As shown in FIG. 4, the electric power generated by the generator 46 is supplied to the secondary battery 34A via the charging device 50 to charge the secondary battery 34A.

第2の実施の形態では、地震検知部30により地震の発生が検知された場合は、第1の実施の形態と同様に、回転制御部36により電力供給部34からスピンモータ28に電力を供給することでスピンモータ28によりフライホイール26を回転させるので、フライホイール26および回転軸48のジャイロ効果により、制振効果を発揮し、地震による鉄塔16の損傷を防止する上で有利となる。
また、第2の実施の形態では、風が羽根体44に当たって回転軸48を回転させることで発電機46が発電を行ない、その発電により二次電池34Aが充電されるため、二次電池34Aを充電するコストが低減され、省エネルギーを図る上で有利となる。
また、第2の実施の形態では、台風などのように強い風が吹き、風速検知部32によって検知された風速が予め定められた値以上である場合に、スピンモータ28に電力を供給することでスピンモータ28によりフライホイール26を回転させることは無論のこと、風が羽根体44によって回転軸48を回転させるため、回転軸48の回転がより高速となり、フライホイール26および回転軸48によるジャイロ効果が促進されるため、制振効果がより強く発揮され、鉄塔16の損傷を防止する上でより有利となる。
In the second embodiment, when the earthquake detection unit 30 detects the occurrence of an earthquake, the rotation control unit 36 supplies power from the power supply unit 34 to the spin motor 28 as in the first embodiment. Since the flywheel 26 is rotated by the spin motor 28, the gyroscopic effect of the flywheel 26 and the rotating shaft 48 exerts a damping effect, which is advantageous in preventing damage to the steel tower 16 due to an earthquake.
In addition, in the second embodiment, when the wind hits the blade body 44 and rotates the rotating shaft 48, the generator 46 generates power, and the power generation charges the secondary battery 34A. The cost of charging is reduced, which is advantageous in terms of energy saving.
Further, in the second embodiment, power is supplied to the spin motor 28 when a strong wind such as a typhoon blows and the wind speed detected by the wind speed detection unit 32 is equal to or higher than a predetermined value. In addition to rotating the flywheel 26 by the spin motor 28, the wind rotates the rotating shaft 48 by the blade body 44, so that the rotating shaft 48 rotates at a higher speed, and the gyro by the flywheel 26 and the rotating shaft 48. Since the effect is accelerated, the damping effect is exhibited more strongly, which is more advantageous in preventing damage to the steel tower 16 .

なお、実施の形態では、制振装置を設ける建築物が塔状比が4以上の塔状建物である高層建築物10、鉄塔16である場合について説明したが、制振装置を設ける建築物は塔状建物に限定されない。
また、塔状建物が鉄塔16である場合は、地震動や台風による鉄塔16の揺れ、ロッキング振動を効果的に抑制でき、鉄塔16の損傷を防止する上で有利となる。
また、実施の形態では、1つの建築物に1つの制振装置を設けた場合について説明したが、制振装置を建築物の鉛直方向に間隔をおいて複数個設けても良く、この場合は、各制振装置22によってフライホイール26および回転軸48によるジャイロ効果が奏されるため、制振効果がより強く発揮され、建築物の損傷を防止する上でより有利となる。
また、実施の形態では、鉄塔16が地盤Gの上に設けられている場合について説明したが、ビルなどの構造物の上に鉄塔が設けられた塔状建物もあり、このような塔状建物においても本発明の制振装置が適用可能であり、地震動や台風による鉄塔16の揺れ、ロッキング振動を効果的に抑制でき、鉄塔16の損傷を防止する上で有利となることは無論である。
In the embodiment, the case where the building provided with the damping device is the high-rise building 10 and the steel tower 16, which are tower-like buildings having a tower ratio of 4 or more, was described, but the building provided with the damping device It is not limited to tower buildings.
Moreover, when the tower-like building is the steel tower 16, it is possible to effectively suppress shaking and rocking vibration of the steel tower 16 due to seismic motion and typhoon, which is advantageous in preventing damage to the steel tower 16.
Further, in the embodiment, a case where one damping device is provided in one building has been described, but a plurality of damping devices may be provided at intervals in the vertical direction of the building. Since each damping device 22 produces a gyroscopic effect by the flywheel 26 and the rotary shaft 48, the damping effect is exhibited more strongly, which is more advantageous in preventing damage to the building.
Further, in the embodiment, the case where the steel tower 16 is provided on the ground G has been described, but there is also a tower-like building in which the steel tower is provided on a structure such as a building. The vibration damping device of the present invention can also be applied to , effectively suppressing shaking and rocking vibration of the steel tower 16 due to seismic motions and typhoons, and is of course advantageous in preventing damage to the steel tower 16.

10 高層建築物(建築物、塔状建物)
16 鉄塔(建築物、塔状建物)
22A、22B 制振装置
24、48 回転軸
26 フライホイール
28 スピンモータ
30 地震検知部
32 風速検知部
34 電力供給部
34A 二次電池
36 回転制御部
44 羽根体
46 発電機
48 回転軸
10 High-rise buildings (buildings, tower-like buildings)
16 Steel tower (building, tower-like building)
22A, 22B damping devices 24, 48 rotary shaft 26 flywheel 28 spin motor 30 earthquake detection unit 32 wind speed detection unit 34 power supply unit 34A secondary battery 36 rotation control unit 44 blade body 46 generator 48 rotary shaft

Claims (5)

建築物の制振装置であって、
鉛直方向に延在し回転可能に前記建築物に支持された回転軸と、
前記回転軸と同心状にかつ前記回転軸に一体回転可能に設けられたフライホイールと、
前記フライホイールに回転力を与えるスピンモータと、
地震発生を検知する地震検知部と、
前記スピンモータに電力を供給する電力供給部と、
前記地震検知部が地震発生を検知すると前記電力供給部から前記スピンモータに電力を供給することで前記スピンモータにより前記フライホイールを回転させる回転制御部と、
前記回転軸に取着され風を受けることにより前記回転軸を回転させる羽根体と、
前記回転軸の回転により発電を行なう発電機と、を備え、
前記電力供給部は、前記発電機で発電された電力により充電される二次電池を含んで構成されている、
とを特徴とする建築物の制振装置。
A damping device for a building,
a rotating shaft extending vertically and rotatably supported by the building;
a flywheel provided concentrically with the rotating shaft and rotatable integrally with the rotating shaft;
a spin motor that imparts rotational force to the flywheel;
an earthquake detection unit that detects the occurrence of an earthquake;
a power supply unit that supplies power to the spin motor;
a rotation control unit that rotates the flywheel by the spin motor by supplying power from the power supply unit to the spin motor when the earthquake detection unit detects the occurrence of an earthquake;
a blade body that is attached to the rotating shaft and rotates the rotating shaft by receiving wind;
a generator that generates power by rotating the rotating shaft,
The power supply unit includes a secondary battery that is charged with power generated by the generator,
A damping device for a building characterized by :
前記建築物に当たる風の風速を検知する風速検知部を備え、
前記回転制御部は、前記風速検知部によって検知された風速が予め定められた値以上である場合に、前記スピンモータに電力を供給することで前記スピンモータにより前記フライホイールを回転させる、
ことを特徴とする請求項1記載の建築物の制振装置。
A wind speed detection unit that detects the wind speed of the wind hitting the building ,
The rotation control unit causes the spin motor to rotate the flywheel by supplying power to the spin motor when the wind speed detected by the wind speed detection unit is equal to or higher than a predetermined value.
The damping device for a building according to claim 1, characterized in that:
前記建築物は塔状比が4以上の塔状建物である、
ことを特徴とする請求項1または2のいずれか1項記載の建築物の制振装置。
The building is a tower building with a tower ratio of 4 or more,
3. A vibration damping device for a building according to claim 1 or 2 , characterized in that:
前記塔状建物は鉄塔である、
ことを特徴とする請求項記載の建築物の制振装置。
The tower-like building is a steel tower,
4. The damping device for a building according to claim 3 , characterized in that:
前記制振装置は、前記建築物の鉛直方向に間隔をおいて複数個設けられている、
ことを特徴とする請求項1からの何れか1項記載の建築物の制振装置。
A plurality of the vibration damping devices are provided at intervals in the vertical direction of the building,
5. A damping device for a building according to claim 1, characterized in that:
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