JPH0756185B2 - Vibration suppression device for structures - Google Patents
Vibration suppression device for structuresInfo
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- JPH0756185B2 JPH0756185B2 JP1336887A JP1336887A JPH0756185B2 JP H0756185 B2 JPH0756185 B2 JP H0756185B2 JP 1336887 A JP1336887 A JP 1336887A JP 1336887 A JP1336887 A JP 1336887A JP H0756185 B2 JPH0756185 B2 JP H0756185B2
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Description
【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、地震や風等によって建築・土木構造物に励起
される振動を抑制するために、これら構造物に設置され
る構造物の振動抑制装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial field of application" The present invention relates to vibration of structures installed in these structures in order to suppress vibrations excited in buildings and civil engineering structures due to earthquakes and winds. The present invention relates to a suppression device.
「従来の技術」 近年の建築・土木構造物は、高強度材料の開発、工作技
術の進歩、並びに電算機による構造解析技術の発展等の
要因により、大形化、形式の多様化、軽量化が為される
と共に、外力に対してフレキシビリティに富んだ構造と
なっている。そして、このように軽量で柔軟な構造物に
おいては、その固有振動数が低く、内部の振動減衰も小
さくなる傾向があるため、地震や風等の外力の影響によ
り予期し得ない種々の振動が発生する可能性がある。"Conventional technology" Due to factors such as the development of high-strength materials, the progress of machining technology, and the development of structural analysis technology using computers, the construction and civil engineering structures of recent years have become larger, diversified in form, and lighter in weight. In addition to being done, it has a structure that is highly flexible against external forces. In such a lightweight and flexible structure, its natural frequency is low and its internal vibration damping tends to be small, so that various unexpected vibrations may occur due to the influence of external forces such as earthquakes and winds. Can occur.
特に、前述の如く、構造物の大型化に伴って、外力によ
って励起される振動の振幅も大きくなるため、この振動
が構造物内部に居住する人間に不必要な不安感を与える
と共に、構造物の躯体に許容範囲以上の応力を付与する
恐れすらあった。In particular, as described above, as the size of the structure increases, the amplitude of the vibration excited by the external force also increases, and this vibration gives an uncomfortable feeling to the person living inside the structure, and There was even a fear of applying a stress exceeding the permissible range to the frame.
近年、構造物の固有振動周期と等しい周期で振動する振
動抑制装置をこの構造物に取り付けることで、固有振動
周期付近の構造物の振動エネルギーを振動抑制装置に吸
収させ、よって、構造物の振動を抑制するような手法が
提案、実施されている。In recent years, by attaching a vibration suppression device that vibrates at a cycle equal to the natural vibration cycle of the structure to this structure, the vibration energy of the structure near the natural vibration cycle is absorbed by the vibration suppression device, and thus the vibration of the structure A method that suppresses is proposed and implemented.
第7図は、前記従来の振動抑制装置を示す図である。第
7図において、符号Sは超高層建築物等の構造物Sであ
り、この構造物Sの屋上には、振動抑制装置1が設置さ
れている。この振動抑制装置1には、構造物Sの質量の
数%程度の質量を有するコンクリート製の錘ブロック2
が、ローラ等の滑動機構3、3により構造物Sの水平方
向に滑動自在に支持されていると共に、スプリング等の
弾撥機構4、4により構造物Sの屋根中央部を中心とし
て前記滑動方向に沿って振動自在に構成されている。そ
して、この振動抑制装置1は、その錘ブロック2の滑動
方向に沿う振動周期が、構造物Sの固有振動周期と同一
となるように、錘ブロック2の質量や弾撥機構4、4の
弾性率が調整されている。FIG. 7 is a diagram showing the conventional vibration suppressing device. In FIG. 7, reference symbol S is a structure S such as a super high-rise building, and the vibration suppressing device 1 is installed on the roof of this structure S. The vibration suppressing device 1 includes a weight block 2 made of concrete having a mass of about several% of the mass of the structure S.
Is supported slidably in the horizontal direction of the structure S by sliding mechanisms 3 and 3 such as rollers, and the sliding direction about the center of the roof of the structure S by elastic and repellency mechanisms 4 and 4 such as springs. It is configured to vibrate along. Then, in the vibration suppressing device 1, the mass of the weight block 2 and the elasticity of the repulsion mechanisms 4 and 4 are set so that the vibration cycle along the sliding direction of the weight block 2 becomes the same as the natural vibration cycle of the structure S. The rate is adjusted.
以上のような構成を有する振動抑制装置1が設置された
構造物Sが地震や風等の外力によって振動を開始する
と、振動抑制装置1は構造物Sの固有振動周期と同一の
振動周期で振動を開始する。従って、構造物S及び振動
抑制装置1との間で振動エネルギーを相互に授受するこ
とで、この振動抑制装置1が構造物Sの振動エネルギー
を吸収し、よって、構造物Sの振動が抑制される。When the structure S in which the vibration suppressing device 1 having the above configuration is installed starts to vibrate due to an external force such as an earthquake or wind, the vibration suppressing device 1 vibrates at the same vibration cycle as the natural vibration cycle of the structure S. To start. Therefore, by exchanging the vibration energy between the structure S and the vibration suppressing device 1, the vibration suppressing device 1 absorbs the vibration energy of the structure S, and thus the vibration of the structure S is suppressed. It
「発明が解決しようとする問題点」 ところで、前記従来の振動抑制装置1は、構造物Sと同
一の振動周期で振動抑制装置1が振動することにより、
構造物Sの振動を抑制するものであるから、構造物Sの
振動が抑制された結果、この構造物Sの振幅が振動抑制
装置1の振幅より小さくなった時には、この振動抑制装
置1が逆に加振器として作用し、構造物Sに振動力を加
えることになる。よって、このような振動抑制装置1に
は、自身の振動を減衰させるためにダッシュポット等の
減衰器を取り付けておく必要がある。しかしながら、前
述の如く振動抑制装置1内で振動している錘ブロック2
は、構造物Sの数%程度の質量を有する大重量の部材で
あるので、この錘ブロック2の振動を減衰させるための
減衰器は大掛かりなものとなると共に、減衰力の調整も
容易ではない。“Problems to be Solved by the Invention” By the way, in the conventional vibration suppressing device 1, since the vibration suppressing device 1 vibrates in the same vibration cycle as the structure S,
Since the vibration of the structure S is suppressed, when the vibration of the structure S is suppressed as a result of the vibration of the structure S becoming smaller than the amplitude of the vibration suppressing device 1, the vibration suppressing device 1 reverses the vibration. To act as a vibration exciter on the structure S and apply a vibration force to the structure S. Therefore, it is necessary to attach a damper such as a dashpot to the vibration suppressing device 1 in order to damp its own vibration. However, as described above, the weight block 2 vibrating in the vibration suppressing device 1
Is a large-weight member having a mass of about several percent of the structure S, and therefore, a damper for damping the vibration of the weight block 2 is large-scaled and the damping force is not easily adjusted. .
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、振動抑
制装置自身の振動を簡易な構成で減衰させることの可能
な構造物の振動抑制装置の提供を目的としている。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a vibration suppressing device for a structure capable of damping the vibration of the vibration suppressing device itself with a simple configuration.
「問題点を解決するための手段」 前記問題点を解決するために、本発明は、構造物に設置
されて地震や風等の外力により前記構造物に励起される
振動を抑制する構造物の振動抑制装置であって、第1の
振動系及びこの第1の振動系の上に設置された第2の振
動系を備え、前記第1の振動系は、前記構造物の固有振
動周期と同一の固有振動周期で振動するように構成さ
れ、前記第2の振動系は、前記第1の振動系の上に載置
されたタンクと、このタンクの内部に貯留され、前記第
1の振動系と同一の固有振動周期で振動する液体とから
なり、前記タンクは、静止状態における前記液体の液面
より上方に液体の振動を許容する空間を有するものとし
ている。"Means for Solving Problems" In order to solve the problems, the present invention provides a structure that is installed in a structure and suppresses vibrations excited in the structure due to an external force such as an earthquake or wind. A vibration suppressing device, comprising: a first vibration system and a second vibration system installed on the first vibration system, wherein the first vibration system is the same as the natural vibration period of the structure. The second vibrating system is configured to vibrate at a natural vibration period of, and the second vibrating system is placed on the first vibrating system and is stored in the tank. And a liquid that vibrates in the same natural vibration period, and the tank has a space above the liquid surface of the liquid in a stationary state to allow the vibration of the liquid.
「作用」 本発明では、地震や風等の外力により構造体に励起され
る振動を抑制すべく第1の振動系が振動すると、第2の
振動系の貯留タンク内に貯留された液体が第1の振動系
と同一の振動周期で、かつ、第1の振動系に対して1/4
周期の位相遅れをもって振動し、これにより第1の振動
系の振動が抑制される。[Operation] In the present invention, when the first vibrating system vibrates so as to suppress the vibration excited in the structure by an external force such as an earthquake or wind, the liquid stored in the storage tank of the second vibrating system becomes the first It has the same vibration cycle as the 1st vibration system and is 1/4 of the 1st vibration system.
The first vibration system vibrates with a phase delay of the cycle, and the vibration of the first vibration system is suppressed.
「実施例」 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。[Examples] Examples of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図ないし第3図は、本発明の一実施例である構造物
の振動抑制装置を示す図である。第1図ないし第3図に
おいて、符号Sは超高層建築物等の構造物であり、この
構造物Sには、地震や風等の外力によって励起される振
動に対して最も効果があると想定できる屋上に、この構
造物Sの振動抑制を行う振動抑制装置10が設置されてい
る。この振動抑制装置10は、構造物Sの屋上に設置され
た第1の振動系11と、この第1の振動系11の上に設置さ
れた第2の振動系20とから概略構成されている。FIG. 1 to FIG. 3 are views showing a structure vibration suppressing apparatus which is an embodiment of the present invention. 1 to 3, reference symbol S is a structure such as a super high-rise building, and it is assumed that the structure S has the most effect on the vibration excited by an external force such as an earthquake or wind. A vibration suppressing device 10 for suppressing the vibration of the structure S is installed on the rooftop where the structure can be formed. The vibration suppressing device 10 is roughly composed of a first vibrating system 11 installed on the roof of the structure S and a second vibrating system 20 installed on the first vibrating system 11. .
前記第1の振動系11は、前記従来の振動抑制装置1と同
様に構成されている。すなわち、この第1の振動系11に
は、構造物Sの質量の数%程度の質量を有するコンクリ
ート製の錘ブロック12が設けられていると共に、構造物
Sの縦横両方向に延在するレール14、14、…がそれぞれ
交叉されて設けられている。前記錘ブロック12下面に
は、これらレール14、14、…に沿って滑動自在なベアリ
ング15、15、…が取り付けられている。また、前記レー
ル14、14の両端には、構造物Sの高さ方向に延在するス
トッパ16、16、…がこの構造物S屋上から突設されてい
ると共に、これらストッパ16、16、…と前記錘ブロック
12との間にはシリンダー型の弾撥機構13、13、…が介在
されている。よって、この錘ブロック12は、前記レール
14、14、…の交叉点を中心として、構造物Sの縦横両方
向に振動自在に構成されている。そして、この錘ブロッ
ク12の縦横両方向のそれぞれの固有振動周期は、錘ブロ
ック12の質量及び弾撥機構13、13、…の弾性率が適宜調
整されることで、構造物Sの縦横両方向の固有振動周期
とそれぞれ一致されている。The first vibration system 11 is configured similarly to the conventional vibration suppression device 1. That is, the first vibrating system 11 is provided with a weight block 12 made of concrete having a mass of about several percent of the mass of the structure S, and a rail 14 extending in both the vertical and horizontal directions of the structure S. , 14, ... Are crossed each other. On the lower surface of the weight block 12, bearings 15, 15, ... Slidable along these rails 14, 14 ,. Further, stoppers 16, 16 extending in the height direction of the structure S are provided at both ends of the rails 14, 14 so as to project from the roof of the structure S, and the stoppers 16, 16 ,. And the weight block
Cylinder-type elastic repelling mechanisms 13, 13, ... Therefore, this weight block 12 is
The structure S is configured to vibrate in both vertical and horizontal directions around the intersection of 14, 14 ,. The natural vibration cycle of the weight block 12 in both the vertical and horizontal directions is determined by adjusting the mass of the weight block 12 and the elastic moduli of the repulsion mechanisms 13, 13 ,. It corresponds to the vibration period.
一方、前記第2の振動系20は、前記第1の振動系11の錘
ブロック12上面に設置され、ゴム等の弾性体と鋼板との
積層構造からなる柔構造の支持台21と、この支持台21上
に設置された有底筒状の貯留タンク22と、この貯留タン
ク22内に貯留され、前記第1の振動系11の錘ブロック12
の固有振動周期と同一の固有振動周期で振動する液体23
とから構成され、貯留タンク22は静止状態における前記
液体23の液面より上方にその液体23の振動を許容するた
めの空間を有するものとされている。なお、前記貯留タ
ンク22内の液体23の質量は、錘ブロック12の質量の1/50
〜1/100の範囲内であることが好ましい。On the other hand, the second vibrating system 20 is installed on the upper surface of the weight block 12 of the first vibrating system 11 and has a flexible structure supporting base 21 made of a laminated structure of an elastic body such as rubber and a steel plate. A bottomed cylindrical storage tank 22 installed on the table 21, and a weight block 12 of the first vibration system 11 stored in the storage tank 22.
Liquid that vibrates with the same natural vibration period as that of the liquid 23
The storage tank 22 is configured to have a space above the liquid surface of the liquid 23 in a stationary state for allowing the vibration of the liquid 23. The mass of the liquid 23 in the storage tank 22 is 1/50 of the mass of the weight block 12.
It is preferably within the range of to 1/100.
次に、以上のような構成を有する振動抑制装置10の作用
について説明する。Next, the operation of the vibration suppressing device 10 having the above configuration will be described.
前記構造物Sと振動抑制装置10とを含む振動系は、第6
図に示すような振動モデルに近似、簡略化することがで
きる。この振動モデルは、ばね定数K0のばね7A及び減衰
率h0のダッシュポット9Aを介して、質量M0の物体8Aが支
持されてなる振動系A(構造物Sの振動モデル)と、ば
ね定数K1のばね7B及び減衰率h1のダッシュポット9Bを介
して、質量M1の物体8Bが支持れてなる振動系B(第1の
振動系11の振動モデル)と、ばね定数K2のばね7C及び減
衰率h2のダッシュポット9Cを介して、質量M2の物体8Cが
支持されてなる振動系C(第2の振動系20の振動モデ
ル)とが直列に接続されたようなモデルである。The vibration system including the structure S and the vibration suppressing device 10 has a sixth
The vibration model can be approximated and simplified as shown in the figure. This vibration model includes a vibration system A (a vibration model of a structure S) in which an object 8A having a mass M 0 is supported via a spring 7A having a spring constant K 0 and a dashpot 9A having a damping rate h 0 , and a spring A vibration system B (a vibration model of the first vibration system 11) in which an object 8B having a mass M 1 is supported via a spring 7B having a constant K 1 and a dashpot 9B having a damping rate h 1 and a spring constant K 2 Via a spring 7C and a dashpot 9C having a damping rate h 2 of a vibration system C (a vibration model of the second vibration system 20) in which an object 8C having a mass of M 2 is supported. It is a model.
そして、このような振動モデルにおいて、振動系A・B
の固有振動周期を一致させていれば、物体8Aに加わる地
震や風等の外力によって振動系Aが振動を開始すると、
振動系Bは振動系Aに対して1/4周期の位相遅れをもっ
て振動し、これにより振動系Aの振動を抑制することが
できる。同様に、振動系B・Cの固有振動周期が一致さ
せていれば、振動系Cは振動系Bに対して1/4の位相遅
れをもって振動を開始し、これにより振動系Bの振動を
抑制することができる。Then, in such a vibration model, the vibration system A / B
If the natural vibration periods of are matched, when the vibration system A starts to vibrate due to an external force such as an earthquake or wind applied to the object 8A,
The vibrating system B vibrates with a phase delay of 1/4 cycle with respect to the vibrating system A, whereby the vibration of the vibrating system A can be suppressed. Similarly, if the natural vibration periods of the vibrating systems B and C are matched, the vibrating system C starts vibrating with a phase delay of 1/4 with respect to the vibrating system B, thereby suppressing the vibration of the vibrating system B. can do.
ここで、物体8Bは物体8Aの数%程度の質量なので、前記
構造物Sの固有振動周期T0は、構造設計上の見地から定
められた質量M0、及びばね定数K0によりほぼ一義的に決
定される。また、物体8Cは物体8Bの約2%程度の質量で
あるので、第1の振動系11の固有振動周期T1についても
同様のことが言える。従って、第1の振動系11の固有振
動周期T1が構造物Sの固有振動周期T0に一致するよう
に、前記錘ブロック12の質量及び弾撥機構13、13、…の
弾性率を調整すれば良く、また、第2の振動系20の固有
振動周期T2が前記T1に一致するように、前記貯留タンク
22の寸法、容量及び液体23の貯留量を設定すれば良い。Here, since the object 8B has a mass of about several percent of that of the object 8A, the natural vibration period T 0 of the structure S is almost unique by the mass M 0 and the spring constant K 0 determined from the structural design point of view. Is decided. Further, since the object 8C has a mass of about 2% of the object 8B, the same applies to the natural vibration period T 1 of the first vibration system 11. Therefore, the mass of the weight block 12 and the elastic moduli of the repulsion mechanisms 13, 13, ... Are adjusted so that the natural vibration cycle T 1 of the first vibration system 11 matches the natural vibration cycle T 0 of the structure S. In addition, the storage tank may be so arranged that the natural vibration period T 2 of the second vibration system 20 matches the T 1.
The size and capacity of 22 and the storage amount of liquid 23 may be set.
ここで、各振動系A、B、Cの固有振動周期は次の式で
与えられる。Here, the natural vibration period of each vibration system A, B, C is given by the following formula.
従って、振動系A、Bについては、上式に各変数を代入
することで、その固有振動周期を得ることができる。し
かしながら、振動系Cについては、貯留タンク22内の液
体23の質量Mがそのまま振動体として作用する質量M2と
はならず、従って、何等かの理論的解析が必要となる。 Therefore, for the vibration systems A and B, the natural vibration period can be obtained by substituting each variable into the above equation. However, for the vibration system C, the mass M of the liquid 23 in the storage tank 22 does not become the mass M 2 that acts as a vibration body as it is, and therefore some theoretical analysis is required.
貯留タンク内の貯留液の挙動について成立するハウスナ
ー(Housner)理論によれば、貯留タンク内22で移動可
能な自由水有効質量(振動体として作用する質量)M
2は、次式で与えられる。According to the Hausner theory that holds for the behavior of the stored liquid in the storage tank, the free water effective mass (mass acting as a vibrating body) M that can move in the storage tank 22
2 is given by the following equation.
ただし、 H……貯留タンク22の底部から水面までの距離 R……貯留タンク22の半径 M……貯留タンク22内に実際に貯留されている液体23の
質量 また、この貯留タンク22内の液体23の固有振動数ω(い
わゆるスロッシングの固有振動数)は、次式により与え
られる。 However, H ... the distance from the bottom of the storage tank 22 to the water surface R ... the radius of the storage tank M ... the mass of the liquid 23 actually stored in the storage tank 22 and the liquid in the storage tank 22 The 23 natural frequencies ω (so-called sloshing natural frequencies) are given by the following equation.
さらに、(3)式により求められた固有振動数ωによ
り、貯留タンク22内の液体23の固有振動周期T2が次式に
より求められる。 Further, from the natural frequency ω obtained by the equation (3), the natural vibration period T 2 of the liquid 23 in the storage tank 22 is obtained by the following equation.
そして、前記(4)式にて得られる貯留タンク22内の液
体23の固有振動周期T2と第1の振動系11の固有振動周期
T1との間に、 T1=T2 ……(5) が成立するように、前述の変数H、R、M、すなわち貯
留タンク22の寸法及び液体23の貯留量を設定すれば良い
のである。 Then, the natural vibration cycle T 2 of the liquid 23 in the storage tank 22 and the natural vibration cycle of the first vibration system 11 obtained by the equation (4)
Between T 1, T 1 = T 2 ...... (5) so as to hold the aforementioned variables H, R, M, i.e. it so be set storage amount of the dimensions and the liquid 23 in the reservoir tank 22 is there.
従って、この実施例の振動抑制装置10は、第1の振動系
11の上に、この第1の振動系11と同一の固有振動周期で
振動する液体23を貯留してなる貯留タンク22が設置され
たような構成であり、簡易な構成でありながら、確実に
第1の振動系11の振動を抑制することができる。しか
も、振動抑制装置10設置後に、貯留タンク22内の液体23
貯留量を調整することで、容易に振動抑制効果を最適な
状態に調整することができる。さらに、前記貯留タンク
22内に貯留される液体23には、一般に粘性液体が使用さ
れるが、油等粘性係数が異なる液体23と混合して使用す
ることにより、あるいは、貯留タンク22内に仕切板等を
適切に配置して消波効果を持たせることにより、粘性抵
抗に起因する振動減衰率を容易に調整することもでき
る。Therefore, the vibration suppressing device 10 of this embodiment is the first vibration system.
A storage tank 22 that stores a liquid 23 that vibrates in the same natural vibration period as that of the first vibration system 11 is installed on top of 11, and is a simple structure, but surely The vibration of the first vibration system 11 can be suppressed. Moreover, after the vibration suppressing device 10 is installed, the liquid 23 in the storage tank 22 is
By adjusting the storage amount, the vibration suppressing effect can be easily adjusted to the optimum state. Furthermore, the storage tank
A viscous liquid is generally used as the liquid 23 stored in the liquid 22.However, by mixing with a liquid 23 having a different viscosity coefficient such as oil, or by appropriately using a partition plate or the like in the storage tank 22. The vibration damping rate due to the viscous resistance can be easily adjusted by arranging them to provide a wave-dissipating effect.
次に、第4図ないし第5図は、本発明の他の実施例であ
る構造物の振動抑制装置を示す図である。この実施例に
おいて、前記実施例との相異点は、第1の振動系11が第
2の振動系20と同様に構成されている点である。すなわ
ち、第1の振動系11は、第2の振動系20の貯留タンク22
より大径の貯留タンク32と、この貯留タンク32内に貯留
され、構造物Sの固有振動周期と同一の固有振動周期で
振動する液体33とから構成されている。この液体33の表
面には、受皿状の支持板34が、その底部を上方に向けた
状態で浮遊され、前記第2の振動系20は、この支持板34
上に設置されている。なお、第2の振動系20の構成は、
前記実施例とほぼ同一であるので、その説明を省略す
る。従って、以上のような構成を有する振動抑制装置10
においても、前記実施例と同様の効果を得ることができ
る。Next, FIG. 4 to FIG. 5 are views showing a structure vibration suppressing apparatus which is another embodiment of the present invention. In this embodiment, the difference from the above-mentioned embodiment is that the first vibrating system 11 is configured similarly to the second vibrating system 20. That is, the first vibration system 11 is the same as the storage tank 22 of the second vibration system 20.
The storage tank 32 has a larger diameter, and the liquid 33 is stored in the storage tank 32 and vibrates in the same natural vibration cycle as the natural vibration cycle of the structure S. On the surface of the liquid 33, a saucer-shaped support plate 34 is suspended with its bottom portion facing upward, and the second vibrating system 20 is supported by the support plate 34.
It is installed on top. The configuration of the second vibration system 20 is
Since it is almost the same as the above-mentioned embodiment, its explanation is omitted. Therefore, the vibration suppressing device 10 having the above configuration
Also in, it is possible to obtain the same effect as that of the above embodiment.
なお、本願発明者が行ったシミュレーション実験の結果
を以下に示すことで、本発明の振動抑制装置10の制振効
果について実証する。実験系としては、5層モデルの模
擬構造物S(質量M0=400kg×5層、一次固有周期T0=
0.41秒)の屋上に、本発明の第2の振動系20(液体23の
全質量M1=52kg、一次固有周期T1=0.41秒)が直接設置
されたような実験系である。このような実験系に、ラン
ダム波(EL−CENTRO−NS波)を加えた時の、第2の振動
系20が無い場合の模擬構造物S第4層の変位を第8図
に、第2の振動系20が有る場合の模擬構造物S第4層の
変位を第9図に示す。図示した結果に見るように、第2
の振動系20によって、模擬構造物Sの振動が抑制されて
いることが理解できる。The results of the simulation experiment conducted by the inventor of the present application will be shown below to verify the damping effect of the vibration suppressing device 10 of the present invention. As an experimental system, a 5-layer model simulated structure S (mass M 0 = 400 kg × 5 layers, first-order natural period T 0 =
The experimental system is such that the second vibrating system 20 of the present invention (total mass of liquid 23, M 1 = 52 kg, first-order natural period T 1 = 0.41 sec) is directly installed on the roof of 0.41 sec). Fig. 8 shows the displacement of the fourth layer of the simulated structure S when the second vibration system 20 is not provided when a random wave (EL-CENTRO-NS wave) is applied to such an experimental system. FIG. 9 shows the displacement of the fourth layer of the simulated structure S when the vibration system 20 of FIG. As you can see in the results shown,
It can be understood that the vibration system 20 suppresses the vibration of the simulated structure S.
さらに、シミュレーションの結果、液体23の有効質量M2
と制振すべき構造物の質量Mとの比率を、 M2/M=1/50〜1/100 ……(6) に設定すれば、有効な振動抑制効果を発揮されることが
判明した。つまり、前記有効質量M2が構造物の質量Mの
1/100以下では、十分な制振効果が得られず、また、1/5
0以上では、液体の質量が構造物の構造設計上に与える
影響が大きくなり、再度構造物の構造設計を行う必要が
ある場合があるため、前記(6)式の如き比率の設定を
行う必要が生じるのである。Furthermore, as a result of the simulation, the effective mass M 2 of the liquid 23 is
It has been found that an effective vibration suppressing effect can be achieved by setting the ratio of the mass of the structure to be damped to the mass M of the structure to be M 2 / M = 1/50 to 1/100 (6) . That is, the effective mass M 2 is equal to the mass M of the structure.
If it is less than 1/100, sufficient damping effect cannot be obtained, and
When it is 0 or more, the influence of the liquid mass on the structure design of the structure becomes large, and it may be necessary to redesign the structure of the structure. Therefore, it is necessary to set the ratio as shown in the above formula (6). Occurs.
なお、本発明に係わる構造物の振動抑制装置10は、前記
実施例に限定されない。一例として、前記貯留タンク22
の形状は、構造物Sの形状及び設置条件等により、直方
体状、球状、平面楕円状等の種々の形状に変更しても良
い。この場合、前記理論を適宜変更し、その形状に応じ
た式に基づいてタンクの寸法、液体の貯留深さ等を設定
すれば良い。なお、貯留タンク22が鋼板で構成される場
合、この液体23中に防錆剤を混入することで、貯留タン
ク22自体の耐久性を増すこともできる。The structure vibration suppression device 10 according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. As an example, the storage tank 22
The shape may be changed to various shapes such as a rectangular parallelepiped shape, a spherical shape, and a plane ellipse shape depending on the shape of the structure S and the installation conditions. In this case, the theory may be appropriately changed, and the dimensions of the tank, the storage depth of the liquid, and the like may be set based on the formula corresponding to the shape. When the storage tank 22 is made of a steel plate, the durability of the storage tank 22 itself can be increased by mixing a rust preventive agent in the liquid 23.
「発明の効果」 以上詳細に説明したように、本発明によれば、地震や風
等の外力により構造物に振動が励起された場合、第1の
振動系が構造物の固有振動周期と同一の固有振動周期
で、かつ、構造物に対して1/4周期の位相遅れをもった
状態で振動し、これにより構造物の振動が抑制され、さ
らに、第2の振動系が第1の振動系と同一の固有振動周
期で、かつ、第1の振動系に対して1/4周期の位相遅れ
をもった状態で振動し、これにより第1の振動系の振動
が抑制される。従って、貯留タンク及びこの貯留タンク
内に貯留され、第1の振動系と同一の固有振動周期で振
動する液体とからなる簡易な構成の第2の振動系を第1
の振動系に付設することで、この第1の振動系の振動を
確実に抑制することができる。よって、本発明によれ
ば、振動抑制装置自身の振動を簡易な構成で減衰させる
ことの可能な構造物の振動抑制装置を実現することがで
きる。[Effect of the Invention] As described in detail above, according to the present invention, when vibration is excited in a structure by an external force such as an earthquake or wind, the first vibration system has the same natural vibration period as the structure. With a natural vibration period of 1/4 and with a phase delay of 1/4 cycle with respect to the structure, thereby suppressing the vibration of the structure, and further, the second vibration system causes the first vibration. The system vibrates in the same natural vibration period as the system and with a phase delay of 1/4 period with respect to the first vibration system, whereby the vibration of the first vibration system is suppressed. Therefore, the first vibrating system having a simple configuration including the storage tank and the liquid stored in the storage tank and vibrating in the same natural vibration cycle as the first vibrating system
It is possible to reliably suppress the vibration of the first vibration system by attaching it to the vibration system. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a vibration suppressing device for a structure capable of damping the vibration of the vibration suppressing device itself with a simple configuration.
第1図は本発明の一実施例である構造物の振動抑制装置
が構造物の屋上に設置された状態を示す正面図、第2図
は同装置の平面図、第3図は同正面図、第4図は本発明
の他の実施例を示す正面図、第5図は同平面図、第6図
は構造物及び振動抑制装置の振動モデルを示す概略図、
第7図は従来の振動抑制装置を示す概略図、第8図は振
動抑制装置が備えられていない模擬構造物の振動状況を
示す図、第9図は振動抑制装置が備えられた模擬構造物
の振動状況を示す図である。 S……構造物、10……振動抑制装置、11……第1の振動
系、20……第2の振動系、22……貯留タンク、23……液
体。FIG. 1 is a front view showing a state where a structure vibration suppressor according to an embodiment of the present invention is installed on the roof of a structure, FIG. 2 is a plan view of the same, and FIG. 3 is a front view of the same. FIG. 4 is a front view showing another embodiment of the present invention, FIG. 5 is a plan view of the same, and FIG. 6 is a schematic view showing a vibration model of a structure and a vibration suppressing device.
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional vibration suppression device, FIG. 8 is a view showing a vibration state of a simulated structure without a vibration suppression device, and FIG. 9 is a simulated structure provided with a vibration suppression device. It is a figure which shows the vibration condition of. S ... Structure, 10 ... Vibration suppressor, 11 ... First vibration system, 20 ... Second vibration system, 22 ... Storage tank, 23 ... Liquid.
Claims (1)
り前記構造物に励起される振動を抑制する構造物の振動
抑制装置であって、第1の振動系及びこの第1の振動系
の上に設置された第2の振動系を備え、前記第1の振動
系は、前記構造物の固有振動周期と同一の固有振動周期
で振動するように構成され、前記第2の振動系は、前記
第1の振動系の上に載置されたタンクと、このタンクの
内部に貯留され、前記第1の振動系と同一の固有振動周
期で振動する液体とからなり、前記タンクは、静止状態
における前記液体の液面より上方に液体の振動を許容す
る空間を有するものとされていることを特徴とする構造
物の振動抑制装置。1. A vibration suppressing device for a structure, which is installed in a structure and suppresses vibration excited in the structure by an external force such as an earthquake or wind, comprising a first vibration system and the first vibration. A second vibrating system installed on the system, wherein the first vibrating system is configured to vibrate in a natural vibration cycle that is the same as the natural vibration cycle of the structure. Is composed of a tank placed on the first vibrating system and a liquid stored in the tank and vibrating in the same natural vibration period as the first vibrating system. A vibration suppressing device for a structure, which has a space above the liquid surface of the liquid in a stationary state to allow vibration of the liquid.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336887A JPH0756185B2 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Vibration suppression device for structures |
| GB8709813A GB2194017B (en) | 1986-08-06 | 1987-04-24 | Device for suppressing vibration of structure |
| US07/042,365 US4783937A (en) | 1986-08-06 | 1987-04-24 | Device for suppressing vibration of structure |
| CN87103224A CN1014440B (en) | 1986-08-06 | 1987-04-27 | Device for suppressing vibration of structure |
| FR878705997A FR2606054B1 (en) | 1986-08-06 | 1987-04-28 | DEVICE FOR ELIMINATING VIBRATION IN BUILDING STRUCTURES OR FRAMES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1336887A JPH0756185B2 (en) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | Vibration suppression device for structures |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63181868A JPS63181868A (en) | 1988-07-27 |
| JPH0756185B2 true JPH0756185B2 (en) | 1995-06-14 |
Family
ID=11831149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1336887A Expired - Lifetime JPH0756185B2 (en) | 1986-08-06 | 1987-01-23 | Vibration suppression device for structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0756185B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02221569A (en) * | 1989-02-20 | 1990-09-04 | Kajima Corp | Directively synchronizing pendulum type sloshing damper |
| JPH083285B2 (en) * | 1989-05-01 | 1996-01-17 | 株式会社大林組 | Vibration control device for structures |
| JPH03272343A (en) * | 1990-03-20 | 1991-12-04 | Fujita Corp | Double mass damper |
-
1987
- 1987-01-23 JP JP1336887A patent/JPH0756185B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63181868A (en) | 1988-07-27 |
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