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JPH0756187B2 - Vibration suppression device for structures - Google Patents
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JPH0756187B2 - Vibration suppression device for structures - Google Patents

Vibration suppression device for structures

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JPH0756187B2
JPH0756187B2 JP62290232A JP29023287A JPH0756187B2 JP H0756187 B2 JPH0756187 B2 JP H0756187B2 JP 62290232 A JP62290232 A JP 62290232A JP 29023287 A JP29023287 A JP 29023287A JP H0756187 B2 JPH0756187 B2 JP H0756187B2
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tank
liquid
vibration
building
adjusting member
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孝典 佐藤
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Original Assignee
Shimizu Corp
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Publication date
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  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、地震、風等によって構造物に引き起こされ
る振動を抑制する構造物の振動抑制装置に関するもので
ある。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vibration suppression device for a structure that suppresses vibration caused in a structure by an earthquake, wind, or the like.

「従来の技術」 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って、近年の構造物
は、大形化、形式の多様化、軽量化が進むとともに、フ
レキシビリティに富んだ構造となってきている。そし
て、このように軽量で柔軟な構造物においては、固有振
動数が低く、振動減衰も小さく傾向があり、このため、
特に風による空力的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, advances in machining technology, and the development of structural analysis technology using computers, recent structures are becoming larger, diversified in form, and lighter in weight. , The structure is becoming more flexible. And in such a light and flexible structure, the natural frequency tends to be low and the vibration damping tends to be small.
In particular, various unexpected vibrations may occur due to the influence of aerodynamic external force due to wind.

このため、この種の振動源を断つという目的から、構造
物の外形に空力的対策を施すことが考えられるが、構造
物の外形には、機能上、あるいはデザイン的な面から制
約があり、この空力的対策だけに頼ることは困難であ
る。
Therefore, for the purpose of cutting off this type of vibration source, it is conceivable to take aerodynamic measures on the outer shape of the structure, but the outer shape of the structure has restrictions from the functional or design viewpoint, It is difficult to rely solely on this aerodynamic measure.

そこで、上記のような問題を空力的対策以外の手段によ
って解消するため、構造物に発生した振動を減衰するこ
とによって抑制することも考えられており、そのために
用いる振動抑制装置としては、特願昭60−241045号(特
開昭62−101764号)に開示されたものがある。この振動
抑制装置は、構造物の所要の位置に、構造物の固有の振
動周期と同一の周期で、かつ位相差を伴って振動する液
体を貯留するタンクを設け、この液体の振動によって構
造物の横揺れを抑制するものである。
Therefore, in order to solve the above problems by means other than aerodynamic measures, it is also considered to suppress the vibration generated in the structure by damping it. There is one disclosed in JP-A-60-241045 (JP-A-62-101764). This vibration suppressing device is provided with a tank for storing a liquid that vibrates at a required position of a structure at the same cycle as the unique vibration cycle of the structure and with a phase difference. It suppresses the rolling of the.

また、この振動抑制装置を改良したものとして、特願昭
61−184922号(特開昭63−40064号に開示されたものが
ある。この振動抑制装置は、タンクの内部にこのタンク
内の液体の振動を減衰する調整部材を上記タンクの内面
から突出させて設けて、構造物の振動を抑制するのみな
らず、首振り回転も抑制するようにしたものである。
In addition, as a modification of this vibration suppression device,
There is a device disclosed in JP-A-63-184922. In this vibration suppressing device, an adjusting member for damping the vibration of liquid in the tank is protruded from the inner surface of the tank. Is provided to suppress not only the vibration of the structure but also the swinging rotation.

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、上記のような振動抑制装置によって構造物の
振動、首振り回転を抑制する場合には、この振動抑制装
置を構造物を施工する際に屋上などに設置する必要があ
る。ところが、十分な振動抑制効果を得るには大きなタ
ンクが必要となるため、このタンクが広いスペースを専
有してしまい、このような広いスペースを振動抑制以外
の目的に使用することができなくなるため、構造物の限
られたスペースを有効に利用することができないという
問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, in the case of suppressing the vibration and swinging rotation of a structure by the vibration suppressing device as described above, this vibration suppressing device is applied to a rooftop when constructing a structure. Need to be installed. However, since a large tank is required to obtain a sufficient vibration suppressing effect, this tank occupies a large space, and such a large space cannot be used for purposes other than vibration suppression. There is a problem that the limited space of the structure cannot be effectively used.

また、この振動抑制装置のタンクを飲料水用の貯水タン
クとして利用することも考えられるが、この振動抑制装
置において制振効果を十分に発揮させるためにはタンク
内の水位を常に一定に保っておかなければならない。し
かしながら、飲料水は使用量が一定しないため、上記タ
ンクを飲料水用の貯水タンクとして利用した場合には、
水位を常に一定に保っておくことが困難になる上、水位
を一定に保つために水を長期間貯留させておいた場合に
はタンク内の水が飲料水として適さなくなるという問題
点があった。
It is also conceivable to use the tank of this vibration suppression device as a water storage tank for drinking water, but in order to fully exert the damping effect in this vibration suppression device, keep the water level in the tank constant at all times. I have to go. However, since the amount of drinking water used is not constant, when the above tank is used as a water storage tank for drinking water,
There is a problem that it is difficult to keep the water level constant at all times, and if the water is stored for a long time to keep the water level constant, the water in the tank will not be suitable as drinking water. .

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、振動
抑制装置を構造物に必要な他の設備としても利用するこ
とを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to use the vibration suppressing device as other equipment necessary for a structure.

「問題点を解決するための手段」 本発明は、構造物に設けられたタンクの内部に、上記構
造物の固有の振動周期と同一の固有振動周期で振動する
液体が貯留されると共に、上記タンクは、静止状態にお
ける上記液体の液面より上方に液体の振動を許容する空
間を有し、このタンクの内部に上記液体の減衰を調整す
る複数の調整部材がタンクの内面から突出して設けられ
てなる構造物の振動抑制装置であって、上記調整部材を
ヒータまたは熱交換器から構成すると共に上記タンク内
の液体を流出入させる出入口を設けて、上記液体を構造
物の冷暖房用熱媒体としたものである。
"Means for Solving the Problems" The present invention relates to a tank provided in a structure, in which a liquid vibrating in the same natural vibration cycle as the natural vibration cycle of the structure is stored, and The tank has a space that allows the vibration of the liquid above the liquid surface of the liquid in a stationary state, and a plurality of adjusting members for adjusting the attenuation of the liquid are provided inside the tank so as to project from the inner surface of the tank. A vibration suppressing device for a structure, wherein the adjusting member is composed of a heater or a heat exchanger, and an inlet / outlet for allowing the liquid in the tank to flow in and out is provided, and the liquid is used as a heating / cooling heat medium for the structure. It was done.

「作用」 この発明の構造物の振動抑制装置においては、構造物の
所定の位置にタンクが設けられ、このタンクの内部に、
上記構造物の固有の振動周期と同一の固有振動周期で、
かつ構造物固有の振動と位相差を伴って振動する液体が
貯留されると共に、このタンクの内部に上記液体の減衰
を調整する複数の調整部材がタンクの内面から突出して
設けられたことによって、地震、風等により構造物が振
動した場合、タンクに貯留された液体が構造物の振動周
期と同一周期で、かつ位相ずれした状態で振動し、構造
物の横揺れを中心とする振動を抑制すると共に、地震、
風等により構造物に首振り回転が生じた場合、首振り回
転によりタンクの周方向に移動する液体が調整部材によ
り抵抗を受け、乱流を生じて、首振り回転を抑制する。
"Operation" In the vibration suppressing device for a structure of the present invention, a tank is provided at a predetermined position of the structure, and inside the tank,
With the same natural vibration cycle as the natural vibration cycle of the above structure,
And a liquid that vibrates with a phase difference and vibration peculiar to the structure is stored, and a plurality of adjusting members that adjust the attenuation of the liquid are provided inside the tank by projecting from the inner surface of the tank. When a structure vibrates due to an earthquake, wind, etc., the liquid stored in the tank vibrates in the same cycle as the structure's vibration cycle and in a phase-shifted state, suppressing vibration centering on the rolling of the structure. With the earthquake,
When the structure swings due to wind or the like, the liquid that moves in the circumferential direction of the tank due to the swinging rotation is subject to resistance by the adjusting member, and a turbulent flow is generated to suppress the swinging rotation.

また、上記調整部材をヒータまたは熱交換器から構成す
ると共に上記タンク内の液体を流出入させる出入口を設
けて、上記液体を構造物の冷暖房用熱媒体としたことに
よって、この振動抑制装置を冷暖房用熱媒体の加熱槽、
冷却槽などとしても利用して得て、構造物の限られたス
ペースを有効に利用することができる。
Further, the vibration suppressing device is cooled and heated by forming the adjusting member from a heater or a heat exchanger and providing an inlet / outlet through which the liquid in the tank flows in and out, and by using the liquid as a heat medium for cooling / heating the structure. Heating medium heating tank,
It can also be used as a cooling tank to effectively use the limited space of the structure.

「実施例」 以下、この発明の第1実施例を第1図ないし第3図を参
照して説明する。
[Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

この実施例の振動抑制装置は、振動抑制作用を行なうタ
ンク1を、風によって引き起こされる振動に対して最も
効果があるとされる建築物の屋上に設けた構成となって
いる。
The vibration suppressing device of this embodiment has a structure in which the tank 1 for suppressing vibration is provided on the rooftop of a building which is said to be most effective against vibration caused by wind.

上記タンク1は、上部が密閉されたコンクリート製の円
筒容器であって、その壁部に断熱材が埋設されるか、ま
たはその壁部が断熱性能の高いコンクリートから構成さ
れているものである。このタンク1の内部には水などの
液体Wが貯留され、この液体Wが建築物の固有振動周期
と同一の固有振動周期で振動するように、その液面の高
さHがタンク1の内径Rに基づいて一義的に定められて
いる。上記タンク1は静止状態における液体Wの液面よ
り上方にその液体Wの振動を許容する空間を有し、この
タンク1の底面周縁部には、タンク1の側壁に接する複
数の調整部材2が設けられている。これらの調整部材2
は、タンク1に貯留された液体W内に没する高さに形成
され、さらに、タンク1の周方向に沿って相互に所定間
隔離間し、かつ、各々がタンク1の底面中心部から放射
状に延出するように形成されている。また、タンク1の
底面の内側には、上記調整部材2と同等の大きさの調整
部材3がタンク1の中心から放射状に延出するように形
成され、タンク1の底面中心部にも放射状に延出する調
整部材4が形成されている。そして、これら調整部材
2、3、4は、ヒータから構成されたものであって、そ
の各々が電源5に接続されている。すなわち、この調整
部材2、3、4は、上記液体Wを加熱する役目も兼ね備
えたものである。また、上記タンク1の底部には、この
タンク1内の液体Wを流出させる流出口6が形成され、
この流出口6には、この流出口6から流出した液体Wを
建築物の各所に供給して建築物の内部を暖房する流出管
7が連結されている。さらに、上記タンク1の側壁上部
には流入口8が形成され、この流出口8には、上記流出
管7によって建築物の各所に供給された液体Wを上記タ
ンク1内に流入させる流入管9が連結されており、上記
流出口6から流出する液体Wの流出量と上記流入口8か
ら流入する流出量を同量に保つことによって上記タンク
1内の液面の高さHを一定に保つようにしている。
The tank 1 is a cylindrical container made of concrete with an upper part hermetically sealed, and a heat insulating material is embedded in the wall portion thereof, or the wall portion is made of concrete having high heat insulating performance. A liquid W, such as water, is stored inside the tank 1, and the height H of the liquid surface is the inner diameter of the tank 1 so that the liquid W vibrates in the same natural vibration cycle as the natural vibration cycle of the building. It is uniquely determined based on R. The tank 1 has a space above the liquid surface of the liquid W in a stationary state to allow the vibration of the liquid W, and a plurality of adjusting members 2 in contact with the side walls of the tank 1 are provided on the peripheral portion of the bottom surface of the tank 1. It is provided. These adjusting members 2
Are formed so as to be submerged in the liquid W stored in the tank 1, are spaced apart from each other by a predetermined distance along the circumferential direction of the tank 1, and are each radially from the center of the bottom surface of the tank 1. It is formed so as to extend. Further, an adjusting member 3 having the same size as the adjusting member 2 is formed inside the bottom surface of the tank 1 so as to radially extend from the center of the tank 1, and the center portion of the bottom surface of the tank 1 is also radially provided. An adjusting member 4 that extends is formed. The adjusting members 2, 3, 4 are each composed of a heater, and each of them is connected to the power source 5. That is, the adjusting members 2, 3 and 4 also serve to heat the liquid W. Further, an outlet port 6 for letting out the liquid W in the tank 1 is formed at the bottom of the tank 1,
An outflow pipe 7 is connected to the outflow port 6 for supplying the liquid W flowing out from the outflow port 6 to various parts of the building to heat the inside of the building. Further, an inflow port 8 is formed at an upper portion of a side wall of the tank 1, and an inflow pipe 9 for allowing the liquid W supplied to various parts of the building by the outflow pipe 7 to flow into the tank 1 at the outflow port 8. Are connected to each other, and the outflow amount of the liquid W flowing out from the outflow port 6 and the outflow amount flowing in from the inflow port 8 are maintained at the same amount, so that the height H of the liquid surface in the tank 1 is kept constant. I am trying.

このような構造の振動抑制装置によれば、タンク1内に
貯留された液体Wの液面が建築物の固有振動周期と同一
の固有振動周期となるような高さに設定されているの
で、風によって引き起こされる建築物の振動を抑制する
ことができる。また、建築物の重心と剛心とのずれによ
って、建築物に首振り回転が生じた場合には、タンク1
内部の液体Wがタンク1の周方向に流動しようとする
が、この場合、調整部材2、3、4が液体Wの流動抵抗
となるため、液体Wが建築物の首振り周期と同一周期
で、かつ位相ずれした状態でタンク1の周方向に流動
し、液体Wが首振り回転を抑制する。したがって、横揺
れと首振りの双方を抑制することができる。
According to the vibration suppressing device having such a structure, since the liquid level of the liquid W stored in the tank 1 is set to a height such that it has the same natural vibration period as the natural vibration period of the building, The vibration of the building caused by the wind can be suppressed. In addition, when the building swings due to the deviation between the center of gravity and the center of gravity of the building, the tank 1
The liquid W inside tries to flow in the circumferential direction of the tank 1, but in this case, since the adjusting members 2, 3, 4 act as flow resistance of the liquid W, the liquid W has the same cycle as the swing cycle of the building. , And the liquid W flows in the circumferential direction of the tank 1 in a phase-shifted state, and the liquid W suppresses swinging rotation. Therefore, both rolling and swinging can be suppressed.

また、この建築物の振動抑制装置によれば、タンク1の
壁部を断熱体から構成すると共にその上部を密閉したの
で、このタンク1を蓄熱槽として利用することができ、
かつ、このタンク1内の調整部材2、3、4をヒータか
ら構成したので、タンク1内の液体Wを保温するだけで
なく、加熱することもできる。さらに、タンク1にこの
タンク1内の液体Wを流出させる流出口6を形成すると
共に、この流出口6から流出する液体Wを流出管7によ
って建築物の各所に供給するようにしたので、広いスペ
ースを専有しているタンク1を有効に利用することがで
きる。そして、供給された液体Wが建築物の各所を循環
した後、流入管9によってタンク1内に戻されるので、
流出口6からの流出量と流入口8からの流入量とが同量
に保たれ、これによりタンク1内の液面の高さHを一定
に保つことができる。
Further, according to the vibration suppressing device for a building, since the wall of the tank 1 is made of a heat insulating material and the upper part thereof is sealed, the tank 1 can be used as a heat storage tank,
Moreover, since the adjusting members 2, 3 and 4 in the tank 1 are composed of heaters, not only the liquid W in the tank 1 can be heated but also heated. Further, the tank 1 is provided with an outlet 6 for letting out the liquid W in the tank 1, and the liquid W flowing out from the outlet 6 is supplied to various parts of the building by the outlet pipe 7. The tank 1 occupying the space can be effectively used. Then, after the supplied liquid W circulates throughout the building, it is returned to the tank 1 by the inflow pipe 9,
The outflow amount from the outflow port 6 and the inflow amount from the inflow port 8 are maintained at the same amount, so that the height H of the liquid surface in the tank 1 can be kept constant.

ところで、タンク1に貯留する液体Wは、建築物の周期
と同一周期で位相ずれした振動を起こす必要がある。し
たがって、調整部材2、3、4を備えていないタンク1
を用いる場合は、液体W自体の振動に対する減衰率が小
さいために、水よりも粘性の高い液体を用いないと逆に
加震する効果をもたらすことがある。ところが、本願発
明の構造においては、どのような建築物に適用する場合
でも、調整部材2、3、4の幅と大きさ、および数を調
整することによってタンク1に貯留する液体自体の減衰
率を調整することができることになり、そのために、構
造物全体の減衰率も調整することができる。なお、各調
整部材2の幅は、直径30m程度のタンク1において5cm程
度にすれば良いと推定している。
By the way, the liquid W stored in the tank 1 needs to generate vibrations out of phase with the same cycle as the cycle of the building. Therefore, the tank 1 without the adjusting members 2, 3, and 4
In the case of using, since the damping rate for the vibration of the liquid W itself is small, the effect of vibrating may be brought on the contrary unless a liquid having a viscosity higher than that of water is used. However, in the structure of the present invention, the damping rate of the liquid itself stored in the tank 1 can be adjusted by adjusting the width, size, and number of the adjusting members 2, 3, 4 when applied to any building. Can be adjusted, and therefore the damping rate of the entire structure can also be adjusted. It is estimated that the width of each adjusting member 2 should be about 5 cm in the tank 1 having a diameter of about 30 m.

第6図は、この発明の第2実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.

この実施例の振動抑制装置は、建築物の屋上に設置され
ているタンク1aがその内部の液体Wを加熱する役目も兼
ね備えていると共に、建築物の地下に蓄熱槽10を設け、
上記タンク1aの内部で加熱された液体Wをこの蓄熱槽10
に貯留して保温しておき、この液体Wを必要に応じて建
築物の各所によって供給するようにしたものである。
In the vibration suppressing device of this embodiment, the tank 1a installed on the roof of the building also has a role of heating the liquid W therein, and a heat storage tank 10 is provided in the basement of the building.
The liquid W heated in the tank 1a is stored in the heat storage tank 10
The liquid W is stored and kept warm, and the liquid W is supplied to various parts of the building as needed.

この振動抑制装置においては、タンク1aから流出した液
体Wがこのタンク1aに直接戻ってくるわけではないの
で、タンク1a内の液面を一定に保つために調整部材2aに
液面保持機構が備えられている。この調整部材2aは、そ
の高さが建築物の振動周期と同一の振動周期となるよう
な液面の高さHと同一寸法に設定されると共に、その形
状が円筒状に形成され、その上端に流出口6aからタンク
1a内の液体Wを流出管7に流出することによってタンク
1a内に液面を一定に保つようになっている。そして、こ
の調整部材2aはヒータから構成されているが、この調整
部材2aをヒータから構成せず、ヒータから構成された別
の調整部材を設けても良い。
In this vibration suppressing device, since the liquid W flowing out from the tank 1a does not directly return to the tank 1a, the adjusting member 2a is provided with a liquid level holding mechanism in order to keep the liquid level in the tank 1a constant. Has been. The adjusting member 2a is set to have the same dimension as the height H of the liquid surface such that the height of the adjusting member 2a is the same as the vibration period of the building, and the shape thereof is formed into a cylindrical shape, and the upper end thereof is formed. From outlet 6a to tank
By flowing the liquid W in 1a to the outflow pipe 7, the tank
The liquid level is kept constant in 1a. The adjusting member 2a is composed of a heater, but the adjusting member 2a may not be composed of a heater, and another adjusting member composed of a heater may be provided.

なお、これらの振動抑制装置では、調整部材をヒータか
ら構成してタンク内の液体を加熱するようにしたが、調
整部材を熱交換器から構成しても良い。このようにした
場合には、熱媒体の熱を熱交換器によりタンク内の液体
に伝達して加熱することができると共に、冷媒を用いる
ことによってタンク内の液体を冷却することもでき、こ
れによりタンク内の液体を建築物の冷房に使用すること
もできる。
In these vibration suppressing devices, the adjusting member is composed of a heater to heat the liquid in the tank, but the adjusting member may be composed of a heat exchanger. In this case, the heat of the heat medium can be transferred to the liquid in the tank by the heat exchanger to heat the liquid, and the liquid in the tank can be cooled by using the refrigerant. The liquid in the tank can also be used to cool the building.

以下、特願昭60−241045号(特開昭62−101764号)明細
書において行った建築物とタンクの振動解析を記述す
る。
The vibration analysis of the building and the tank performed in the specification of Japanese Patent Application No. 60-241045 (Japanese Patent Laid-Open No. 62-101764) will be described below.

まず、調整部材を設けていないタンクについて解析する
ならば、このタンクと建築物は第3図に示す振動モデル
に近似した振動特性を呈する。
First, if an analysis is performed on a tank not provided with an adjusting member, this tank and the building exhibit vibration characteristics similar to the vibration model shown in FIG.

第3図に示す振動モデルは、ばね定数K0のばね11Aに質
量M0の物体12Aを支持させると共に、減衰率h0のダッシ
ュポット13Aを付加するようにした振動系A(建築物の
振動モデル)と、ばね定数K1のばね11Bに有効質量M1
物体12Bを支持させると共に、減衰率h1のダッシュポッ
ト13Bを付加するようにした振動系B(タンク内の振動
モデル)とから構成されている。
In the vibration model shown in FIG. 3, a spring 11A having a spring constant K 0 supports an object 12A having a mass M 0 and a dashpot 13A having a damping rate h 0 is added to the vibration system A (the vibration of a building). Model) and a vibration system B (a vibration model in a tank) in which a spring 11B having a spring constant K 1 supports an object 12B having an effective mass M 1 and a dashpot 13B having a damping rate h 1 is added. It is configured.

そしてこのような振動系において、物体11Aに加わる外
力によって振動系Aが振動を開始すると、振動系Bは1/
4周期の位相差をもって振動を開始するから、振動系A
・Bの固有振動周期を一致させることにより、振動系A
の振動を抑制することができる。
Then, in such a vibration system, when the vibration system A starts to vibrate due to an external force applied to the object 11A, the vibration system B becomes 1 /
Since vibration starts with a phase difference of 4 cycles, vibration system A
・ By matching the natural vibration period of B, the vibration system A
Vibration can be suppressed.

ここで、振動系の固有振動周期は、 の式で与えられ、また、建築物の固有振動周期T0は、構
造設計上の見地から定められた質量M0、および、ばね定
数K0により一義的に定まるから、タンクに貯留された液
体Wの固有振動周期T1を前記T0と一致させるべく、タン
クの寸法および容量を設定して両者を一致させるように
なっている。
Here, the natural vibration period of the vibration system is And the natural vibration period T 0 of the building is uniquely determined by the mass M 0 and the spring constant K 0 determined from the structural design point of view, the liquid stored in the tank In order to match the natural vibration period T 1 of W with the above-mentioned T 0 , the dimensions and capacity of the tank are set so that they match.

即ち、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、図示例の、如くタンク
内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)M1は、下記(2)式により与えられる。
That is, according to the Hausner theory that holds for the behavior of the stored liquid in the tank, the free water effective mass (mass acting as a vibrating body) M 1 that can move in the tank as shown in the illustrated example is It is given by the equation (2).

ただし、 H……タンクの底部から水面までの距離 R……タンクの半径 M……タンク内に実際に貯留されている液体の質量 また、前記貯留液Wの固有振動数ω(いわゆるスロッシ
ングの固有振動数)は、下記の(3)式により与えられ
る。
However, H ... the distance from the bottom of the tank to the water surface R ... the radius of the tank M ... the mass of the liquid actually stored in the tank, and the natural frequency ω of the stored liquid W (so-called sloshing specific The frequency) is given by the following equation (3).

さらに、前記固有振動数ωより、下記の(4)式に示す
如く固有振動周期Tが求められる。
Further, from the natural frequency ω, the natural vibration period T is obtained as shown in the following equation (4).

なお、前記各パラメータに、例えば、 R=15m H=2m M=1414t(2式よりM=812t)を代入すると、T=11.
7秒となる。
If, for example, R = 15 m H = 2 m M = 1414 t (M = 812 t from the equation 2) is substituted for each parameter, T = 11.1.
7 seconds.

そして、前記式にて得られるタンク内の液体の固有振動
周期T1と建築物の固有振動周期T0との間に、 T0=T1 ………………(5)式 が成立する如く、タンクの各寸法および貯留量を設定す
る。
Then, between the natural vibration period T 1 of the liquid in the tank and the natural vibration period T 0 of the building obtained by the above formula, T 0 = T 1 ……………… (5) Formula is established. As described above, each dimension and storage amount of the tank are set.

なお、振動台による加振した変位応答倍率の実験結果に
より、第4図と第5図に示す如き特性が得られた。第4
図はタンクに液体(水)を貯留した状態で行った実験結
果を示し、第5図はタンクを空の状態にした状態で行っ
た実験結果を示す。
The characteristics shown in FIGS. 4 and 5 were obtained from the experimental results of the displacement response magnification excited by the vibrating table. Fourth
The figure shows the result of an experiment carried out with the liquid (water) stored in the tank, and FIG. 5 shows the result of the experiment carried out with the tank being empty.

即ち、第5図に示す如く固有振動数に近い振動数で大き
な振幅を有する建築物にタンクを設け、液体を貯留する
ことにより、第5図に示す如く振動を抑制することかで
きる。
That is, the vibration can be suppressed as shown in FIG. 5 by providing a tank in a building having a large amplitude at a frequency close to the natural frequency and storing the liquid as shown in FIG.

更に、実験の結果、液体Wの有効質量M1と建築物1の質
量Mとの比率を M1/M=1/50〜1/100 …………(6)式 に設定した場合に有効に振動抑制効果を発揮することが
できた。ここで、有効質量が1/100以下では、十分な制
振効果が得られず、1/50以上では、液体が加振効果を逆
に引き起こすことがありうるので、再度建築物の構造設
計を行う必要があるために、MとM1との比率を前記
(6)式の如く設定するほうが良い。
Further, as a result of the experiment, it is effective when the ratio of the effective mass M 1 of the liquid W and the mass M of the building 1 is set to M 1 / M = 1/50 to 1/100 (6) It was possible to exert the vibration suppression effect. Here, if the effective mass is 1/100 or less, a sufficient vibration damping effect cannot be obtained, and if it is 1/50 or more, the liquid may cause the vibration effect to the contrary. Since it is necessary to perform this, it is better to set the ratio of M to M 1 as in the above equation (6).

なお、タンクの形状は前記実施例に示すような円筒状に
限るものではなく、平面4角形、球形、平面楕円状等、
設置条件に応じて種々の形状に変更しても良い。この場
合、ハウスナーの理論をそれぞれ応用し、その形状に応
じた式に基いて振動周期と質量を設定すれば良い。
The shape of the tank is not limited to the cylindrical shape as shown in the above-mentioned embodiment, but may be a plane quadrangle, a sphere, a plane ellipse, or the like.
You may change into various shapes according to installation conditions. In this case, the Hausner's theory may be applied to set the vibration period and the mass based on an equation corresponding to the shape.

「発明の効果」 この発明の構造物の振動抑制装置によれば、タンクの内
面から突出して設けられた調整部材をヒータまたは熱交
換器から構成すると共に上記タンク内の液体を流出入さ
せる出入口を設けて、上記液体を構造物の冷暖房用熱媒
体としたので、構造物の振動、首振り等を抑制すること
ができると共に、この振動抑制装置を冷暖房用熱媒体の
加熱槽、冷却槽などとしても利用することができる。こ
のため、構造物の限られたスペースを有効に利用するこ
とができる上、冷暖房設備および振動抑制装置を備えた
構造物を施工する場合にその工事を簡略化することがで
き、構築費をトータルで低く抑えることができる。
[Advantages of the Invention] According to the vibration suppressing device for a structure of the present invention, the adjusting member provided so as to project from the inner surface of the tank is constituted by a heater or a heat exchanger, and an inlet / outlet for letting the liquid in the tank flow in and out Since the liquid is used as the heating / cooling heat medium for the structure, vibration of the structure, swinging, etc. can be suppressed, and this vibration suppressing device can be used as a heating tank for the heating / cooling heat medium, a cooling tank, etc. Can also be used. Therefore, it is possible to effectively use the limited space of the structure, and when constructing the structure equipped with the cooling and heating equipment and the vibration suppressing device, the construction can be simplified and the total construction cost can be reduced. Can be kept low with.

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

第1図、第2図は、この発明の第1実施例を示す図であ
って、第1図は振動抑制装置の概略構成図、第2図はタ
ンクの平面図である。第3図は建築物の振動モデル図、
第4図は本発明のタンクの変位応答倍率図、第5図は空
のタンクの変位応答倍率図である。第6図はこの発明の
第2実施例の振動抑制装置の概略構成図である。 W……液体、1……タンク、2、3、4……調整部材、
6……流出口、8……流入口。
1 and 2 are views showing a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vibration suppressing device, and FIG. 2 is a plan view of a tank. Figure 3 shows the vibration model of the building,
FIG. 4 is a displacement response magnification diagram of the tank of the present invention, and FIG. 5 is a displacement response magnification diagram of an empty tank. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a vibration suppressing device according to a second embodiment of the present invention. W: Liquid, 1 ... Tank, 2, 3, 4 ... Adjusting member,
6 ... Outlet, 8 ... Inlet.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】構造物に設けられたタンクの内部に、上記
構造物の固有の振動周期と同一の固有振動周期で振動す
る液体が貯留されると共に、上記タンクは、静止状態に
おける上記液体の液面より上方に液体の振動を許容する
空間を有し、このタンクの内部に上記液体の減衰を調整
する複数の調整部材がタンクの内面から突出して設けら
れてなる構造物の振動抑制装置であって、上記調整部材
をヒータまたは熱交換器から構成すると共に上記タンク
内の液体を流出入させる出入口を設けて、上記液体を構
造物の冷暖房用熱媒体としたことを特徴とする構造物の
振動抑制装置。
1. A liquid tank vibrating at a natural vibration cycle identical to the natural vibration cycle of the structure is stored inside a tank provided in the structure, and the tank is filled with the liquid of the liquid in a stationary state. A vibration suppressing device for a structure, which has a space for allowing vibration of liquid above the liquid surface, and wherein a plurality of adjusting members for adjusting the attenuation of the liquid are provided inside the tank so as to project from the inner surface of the tank. There is a structure characterized in that the adjusting member is composed of a heater or a heat exchanger, and an inlet / outlet for allowing the liquid in the tank to flow in and out is provided, and the liquid is used as a heating / cooling heat medium for the structure. Vibration suppression device.
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