JPH0711207B2 - 制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は制振装置に関するもので、より具体的には、構
造物及び／または構造物の地盤に設けたセンサーを介し
て検知した振動に応じてアクチュエータ等の動力装置を
起動して構造物の振動を抑制する制振装置に関するもの
である。

《従来の技術》 上記の制振装置を用いて構造物に加力する方式を大別す
ると固定反力方式と慣性反力方式との２つがある。固定
反力方式は構造物の基部に積層ゴム，滑り支承材等の構
造物を長周期化させる手段を挿入し、更にこの構造物と
構造物の地盤との間にアクチュエータ等の動力装置を設
け、上記地盤に反力をとって加力する方式である。一
方、慣性反力方式は構造物の頂部または中間部に付加振
動体並びにこの付加振動体を駆動するアクチュエータ等
の動力装置を設け、構造物の振動と逆方向の振動を付加
振動体に加え構造物の振動を打消す方式である。

従来の固定反力方式に係る制振装置では、動力装置の加
力部が構造物と直接的に結合されており、また慣性反力
方式に係る制振装置では動力装置の加力部が付加振動体
と直接的に接続されるとともに動力装置が構造物上に直
接設置されていた。

《発明が解決しようとする課題》 しかしながら、アクチュエータ等の動力装置の挙動は一
段にセンサーからの命令信号に対して遅れを持つ。この
時間遅れは非常に短いものであるが、高い振動数になっ
た場合、動力装置はこれに追従できず制振とは逆に増幅
させるようになることがある。また、動力装置によって
構造物に加えられた制御力の応答をセンサーで感知し、
これを次の制御力に反映させるフィードバック制御法を
採用した場合には、高い振動数の時に発振する原因とな
り、制振効果を奏することができない。

本発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は高い振動数によってアクチュエータ等
の動力装置が構造物の振動を増幅させるようなことがな
く、またフィードバック制御法において発振が生ずるこ
となく制振効果を高めることのできる制振装置を提供す
るにある。

《課題を解決するための手段》 上記目的を達成するため、本発明の固定反力方式に係る
制振装置では、構造物とアクチュエータ等の動力装置と
の間にバネを介在させてなるのである。また、慣性反力
方式に係る制振装置では付加振動体に直結されてこれを
駆動するアクチュエータ等の動力装置と構造物との間に
バネを介在させてなるのである。

《作用》 固定反力方式の制振装置においては、構造物と動力装置
との間にバネを介在させることによって、動力装置の高
い振動数の動きに対し制振の対象とする構造物は免震さ
れたことになり、高い振動数の動力装置の挙動に対し構
造物の挙動は影響されない。尚、このことは高振動数の
構造物の制御能力を無くすことに相当するものである
が、この構造物はその基部に積層ゴム，滑り支承材等の
構造物を長周期化させる手段を挿入してなるため、本来
高振動数成分に対して免震能力を持っており、制振のた
めの制御力を必要としない領域であり、この事が支障と
はならない。

上記の作用は、慣性反力方式の制振装置における構造物
と動力装置との間にバネを介在させた場合においても言
えることである。

また、フィードバック制御を用いる場合、バネを介在さ
せることにより、高振動数での発振現象によって決定さ
れるフィードバックゲイン及びサーボアンプゲインを大
きく取れ、その結果、低振動数の制御能力及び制振効果
を高めることを可能とする。

《実施例》 以下に本発明の好適な実施例について添附図面を参照に
して説明する。

第１図は固定反力方式による制振装置を示し、１は構造
物（建物）で、２は地盤である。構造物１と地盤２との
間には適宜の間隔で積層ゴム３を介装されている。尚、
本発明ではこの積層ゴム３以外に構造物を長周期化する
他の手段として滑り支承材，ベアリング，ソフトストリ
ー，磁気浮上手段等を用いることができる。

構造物１の第１図における右側の下方側面と構造物１を
取り囲む地盤２の垂直壁との間には油圧によって駆動さ
れるアクチュエータ４が設けられ、また構造物の地盤に
は地震動の加速度，速度及び／または変位を測定するセ
ンサー５が設けられている。一方、構造物１の内部には
センサー５からの信号を増幅する増幅器６、増幅器６か
らの信号に基づいてこれを演算するコンピューター７、
コンピュータ７によって演算された信号を受けてアクチ
ュエータ４を制御するアクチュエータ制御装置８が設け
られ、アクチュエータ４の出力信号はコンピュータ７に
帰還され、フィードバック制御法となっている。

これにより、地震力がセンサー５によって検知される
と、このセンサー５からの信号は増幅器６を経てコンピ
ュータ７に送られ、コンピューター７では地震力に対応
した最適制御力を演算する。次いでコンピュータ７から
の制御信号がアクチュエータ制御装置８に送られ、これ
によってアクチュエータ４が駆動され、地震力に対応し
た制御力が構造物１に加えられ構造物を制振する。尚、
ここではフィードバック制御法となっており、アクチュ
エータ４によって制御された結果の構造物１の応答をア
クチュエータ４の出力で感知し、これを次に制御力に反
映させるためコンピューターに帰還している。

本発明は上記のような固定反力方式による制振装置にお
いて、制御用アクチュエータ４の加力部を構造物１との
間に圧縮弾力性を有するバネ９を介装したのである。

ここでもしも制御用アクチュエータ４の加圧部が構造物
１と直接的に結合されていると、振動数の高い地震動が
生じた場合、このアクチュエータ４の挙動は制御信号に
対して時間遅れを持ち、この挙動が制振と反対方向にな
る事態が生じる。しかしながら、上記のようにバネ９を
介装したことにより、上記のようにアクチュエータ４が
制振と反対方向に挙動した場合でも、高い振動数のアク
チュエータの挙動に対し構造物の挙動は影響されない。
但し、このことは高振動数の地震入力に対してアクチュ
エータの制御能力を無くすことに相当するものである
が、上記構造物は積層ゴム３等によって長周期化され
て、高振動成分に対して免震能力を持っており、制振の
ための制御力を必要としない領域であり、この事が支障
とならない。また、アクチュエータ４が構造物１と直接
的に結合されていると、上記実施例のように構造物の応
答を感知して制御するフィードバック制御法を採用した
場合に発振の原因となるが、上記実施例のようにバネ９
を介装したことにより、高振動数での発振現象によって
決定されるフィードバックイン及びサーボアンプゲイン
を大きくとれ、その結果、低振動数の制御能力及び制振
効果を高めることを可能にするのである。

第２図は本発明の慣性反力方式による制振装置を示し、
この実施例では構造物１は直接地盤２上に構築され、そ
の屋上に付加振動体10がローラ−11によって移動可能に
設けられている。この付加振動体10に近接して制御用ア
クチュエータ4aが設けられ、このアクチュエータ4aの加
圧部と付加振動体10とは直結しており、構造物１とアク
チュエータ4aとの間には圧縮弾力性を有するバネ9aが介
装されている。アクチュエータ4aは構造物内のコンピュ
ーター7aと接続され、コンピューター7aは構造物内に設
置した地震動センサー5aと接続されている。

これにより地震力センサー5aによって検知されると、こ
のセンサー5aからの信号はコンピューター7aに送られ、
コンピューター7aでは地震力に対応した最適制御力が演
算され、この制御信号がアクチュエータ4aに送られ、ア
クチュエータ4aが作動して地震力を打消す方向に付加振
動体10を移動させるのである。

ここでもしもアクチュエータ4aが構造物１と直接的に結
合されていると、振動数の高い地震動が生じた場合、ア
クチュエータ4aの挙動は制御信号に対して時間遅れを持
ち、この挙動が制振と反対方向になる事態が生じる。し
かしながら上記のようにアクチュエータ4aと構造物１と
の間にバネ9aを介装したことにより、アクチュエータ4a
が制振と反対方向に挙動した場合でも、高い振動数のア
クチュエータの挙動に対して構造物１の挙動は影響され
なくなる。

尚、上記実施例では付加振動体を構造物の頂部に設けた
が、中間部に設けるようにしても良い。

また、上記両実施例において地震力センサーは構造物ま
たは地盤の何れに設けても良い。

更に、上記実施例は構造物への入力となる地震動をセン
サーで感知し、これを制御力に反映するフィードフオワ
ード制御方式と制御された結果の構造物の応答をセンサ
ーで感知し、これを次の制御力に反映させるフィードバ
ック制御方式の両者に適用にされるが、これ以外に両者
の長所を生かした併用方式にも適用可能である。

《効果》 以上のように固定反力式の制振装置において構造物とア
クチュエータ等の動力装置との間にバネが介在された場
合、及び慣性反力方式の制振装置において付加振動体に
直結されたアクチュエータ等の動力装置と構造物との間
にバネが介在された何れの場合においても、高い振動数
の地震動に追随しようとする動力装置が制振方向と反対
方向へ挙動した場合でもその影響を緩和し、制振効果を
高めることができる。

また、構造物の応答を感知して制御するフィードバック
制御法の場合には、発振を防止し、低振動数の制御能力
及び制振効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る固定反力方式の制振
装置を示す略式側面図、第２図は本発明の第２実施例に
係る慣性反力方式の制振装置を示す略式側面図である。 １……構造物、２……地盤 ３……積層ゴム 4,4a……アクチュエータ、5,5a……センサー 7,7a……コンピューター 9,9a……バネ、10……付加振動体

フロントページの続き (72)発明者 武田 寿一 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内 (72)発明者 鈴木 哲夫 東京都清瀬市下清戸４丁目640番地 株式 会社大林組技術研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構造物の基部に積層ゴム，滑り支承材等の
   構造物を長周期化させる手段を挿入し、更に該構造物と
   該構造物の地盤との間にアクチュエータ等の動力装置を
   設け、該構造物及び／または該地盤に設けたセンサーを
   介して検知した振動に応じて該動力装置を起動して該構
   造物の振動を抑制する装置において、該構造物と該動力
   装置との間にバネを介在させてなることを特徴とする制
   振装置。
2. 【請求項２】構造物の頂部または中間部に付加振動体並
   びに該付加振動体に直結してこれを駆動するアクチュエ
   ータ等の動力装置を設け、該構造物または該構造物の地
   盤に設けたセンサーを介して検知した振動に応じて該動
   力装置を起動させて該構造物の振動を抑制する装置にお
   いて、該動力装置と該構造物の間にバネを介在させてな
   ることを特徴とする制振装置。