JPH0518991B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は地震や風等の外力により建物に生じ
る振動を低減させるための能動式制震装置を用い
た建物の制震方法に関するものである。

〔従来の技術〕

出願人は特開昭62−268478号および特開昭63−
78974号公報等において、建物頂部等に付加質量
とアクチユエーターからなる制震装置を設け、建
物が地震あるいは風等の外力を受けたとき、アク
チユエーターの作動を制御することにより、付加
質量としての重りに反力をとつて、建物本体にそ
の振動を制御するような力を加える能動式制震装
置を開示している。

第２図は能動式制震装置の概要を示したもの
で、例えば建物１の頂部に建物１と実質的に切り
離した形で、付加質量としての重り２を設け、重
り２と建物１の一部との間にアクチユエーター３
としての油圧シリンダーを介在させてある。地震
や風等が作用し、建物１に振動が生じると、その
振動を建物１に設けたセンサー４ｂが感知し、信
号を制御回路に送り、建物１の振動に応じた出力
信号をアクチユエーター３に接続したサーボ弁に
送り、アクチユエーター３の制御を行う。なお、
アクチユエーター３側にもセンサー４ａを設ける
ことにより、アクチユエーター３の動きをフイー
ドバツクして制御することができる。また、以上
は閉ループでの制御であるが、広域、狭域の地震
計等から送られてくる地震波の解析により、建物
の応答を予測し、制御を行う開ループの制御と組
み合わせることもできる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、アクチユエーター３として油圧シリ
ンダー等を用いた場合、制御の方向が限られるた
め、建物の一方向について振動を抑制することが
できても、他方向の振動を抑制をすることができ
ない。

また、建物の設計によつては一方向のみの制御
でも比較的大きな効果が得られる場合も多いが、
地震、風等の外力は不確定な外力であり、偏心し
た建物等においては、ねじれ振動成分を抑制する
ことにより、さらに効果的な制震が可能となる。

このようなねじれ振動成分の抑制に関しては、
実開昭59−11315号公報に、平面内で自由に動く
付加質量に対し、付加質量の慣性中心からの距離
が略等しい２つの位置にアクチユエーターを設け
て、水平振動とねじれ振動の双方を制御するよう
に構成した能動式の振動制御装置が記載されてい
る。

しかし、実開昭59−11315号公報記載の装置の
場合、１つの付加質量に対し、２つのアクチユエ
ーターを設け、付加質量体の回転慣性質量を反力
としており、付加質量を回転可能に支持する他、
アクチユエータとの連結部についても付加質量の
回転に追従できるような構造とする必要があり、
装置の構造が複雑になる。また、構造的な複雑さ
に加え、水平振動とねじれ振動を同時に制御する
複雑さもあり、構造及び制御の両面から、誤差や
制御遅れ、これらに伴う発振等の悪影響が考えら
れる。

この発明は能動式制震装置を用いた建物の制震
方法における上述のような課題の解決を図つたも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明で使用する能動式制御装置は建物の振
動速度に比例した制御力を出すのを基本とし、建
物に設けた振動検知手段からの信号を増幅回路で
増幅し、出力された制御信号によりアクチユエー
ターを制御し、重りに反力をとつてアクチユエー
ターから建物に制御力を加えることにより、建物
の振動を抑制することができる。

この発明では制御しようとする建物に上述の制
震装置として、主制震装置を建物の平面中央に設
置し、補助制震装置を建物の平面端部に主制震装
置と同方向に設置する。

主制震装置は従来の能動式制震装置の制御方法
をそのまま適用することができ、主制震装置によ
り建物の特定方向の水平振動を抑制し、主制震装
置の制御方向に対する建物のねじれ振動成分に対
して補助制震装置を制御することで、建物の振動
を効率良く抑制することができる。

〔実施例〕

次に、具体的な実施例について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示したもので、
２台の制震装置を建物頂部の中央と端部に同方向
に設置し、主となる中央の制震装置（図中、
AMD1）で特定方向の水平振動の制御を行い、
補助的な端部の制震装置（図中、AMD2）でね
じれ振動成分の制御を行うようにしたものである
（AMDはActive Mass Driverの略）。なお、図
中Ｓ１〜Ｓ４は振動検知手段としての加速度計の
配置を示したものである。

第３図は能動式制震装置の信号油圧系統の概念
図であり、制震装置（AMD）の重りと建屋にそ
れぞれセンサーとしての加速度計S1，S2を設け、
応答信号を制御信号発生回路に送つている。

後述するように制御信号発生回路で位相調整お
よび増幅を行つた後、制御信号が比較回路へ送ら
れる。一方、重りの動きを感知するセンサーＳ１
からは比較回路へも出力信号が送られ、フイード
バツグ制御を行つている。

比較回路を経た制御信号は油圧シリンダーに取
り付けた油圧サーボ弁に送られ、油圧サーボ弁の
制御を行う。油圧系統は油圧タンク、油圧ポン
プ、油圧サーボ弁および油圧シリンダーからなる
循環経路を構成し、油圧ポンプと油圧サーボ弁の
間にはアキユムレーターを設けてある。

油圧サーボ弁の制御により油圧シリンダーが作
動し、建屋に反力をとつて、制震装置の重りに建
屋の振動を抑制するような力を加えることができ
る。

第４図は第１図の実施例、すなわち主となる制
震装置（AMD1）の他に、建屋の端部に補助の
制震装置（AMD2）を設置し、補助の制震装置
でねじれ振動成分を制御するようにした場合の制
御信号発生回路の一例をブロツク図として示した
ものである。第４図中、入力１はセンサーＳ１
（第２図参照）で感知される建屋の頂部中央に設
置した主の制震装置の重りの加速度、入力２およ
び入力４はセンサーＳ２で感知される建屋頂部中
央の加速度、入力３はセンサーＳ３で感知される
建屋の頂部端部に設置した補助の制震装置の重り
の加速度、入力５はセンサーＳ４で感知される建
屋頂部端部の加速度である。

入力１はローパスフイルターで微小振動成分や
ノイズが除かれ、増幅された後、積分回路を経由
して、または直接位相調整器に送られる。入力１
は加速度であり、速度と90°位相がずれているが、
油圧シリンダー等の機械部分については摩擦その
他による機械的遅れがあるため、必要に応じ積分
回路で位相を90°調整し、さらに位相調整器で０
〜90°の範囲の調整を行う。その後、増幅器で信
号レベルの調整が行われる。

入力２は同様に微小振動成分やノイズを除き、
位相を調整した後、自動利得調整回路を通ること
により信号レベルをあらかじめ設定したレベルに
もつてゆく。なお、制御信号は建屋の振動と位相
が90°ずれたものとなる。

入力１と入力２は上述のような並列の増幅回路
を経て合成される。

制震装置の重りの振動は、装置の能力内で行わ
れなければならず、振幅には限度があるのに対
し、建屋側の振動は地震の規模に応じ、小さい加
速度のものから大きい加速度のものまである。そ
のため、建屋側について、自動利得調整回路を設
けてあるが、建屋側の加速度が小さいときは建屋
側の回路における増幅率が大きく、建屋側の加速
度が大きくなるにつれ、建屋側の回路における増
幅率が小さくなる。その結果、建屋側の加速度が
小さいときは建屋の振動に応じ、これと位相90°
ずれた制御が行われるのに対し、建屋側の加速度
が大きくなると重りの動きに近づく制御となり、
建屋側の加速度が大きいことからほぼ建屋の振動
と同調するような制御、すなわち油圧シリンダー
が作動せず、重りが建屋に対し、相対的に停止し
たような状態となる。建屋側の加速度が小さくな
ると、再び建屋側の回路における増幅率が大きく
なり、建屋の振動減衰を早めることができる。

また、並列した増幅回路を経て合成された合成
信号は、さらに利得調整回路を通過することによ
りあらかじめ設定されたレベルで出力され、制震
装置の能力範囲内で重りの動きを制御するように
なつている。

入力３は補助の制震装置の重り加速度であり、
上述の入力１と同様な増幅回路で調整が行われ
る。

入力４と入力５はそれぞれ建屋中央と建屋端部
の加速度であり、ローパスフイルターおよび緩衝
増幅器を通過した後、合成増幅器で差をとり、ね
じれ振動成分について、上述の入力２と同様の調
整操作を行い、増幅回路を経た入力３の信号と合
成され、自動利得調整回路を経て、補助の制震装
置の重りに対する制御信号が出力される。

この実施例では建物側の応答信号を増幅するた
めの増幅回路に自動利得調整回路を設けたことに
より、増幅された重り側の応答信号と合成する際
の信号のレベルが調整される。従つて、建物の振
動がそれほど大きくない範囲では、建物側の応答
信号の増幅率が大きいため、建物の振動に応じた
制御となる。そして、建物の振動が大きくなるに
つれ、建物側の応答信号の増幅率は下がり、制御
における重り側の動きの寄与率が大きくなる。そ
の状態では建物の振動が大きいのに対し、制震装
置は一定の能力範囲で制御を行つているため、重
りの振動は次第に建物の振動に近づき、制御も建
物振動に近づけるような制御となる。結局、揺れ
の大きい間は重りは建物と略一体に動き（建物に
対し相対的に静止した状態）、建物から大きな力
を受けることなく、装置の安全が保たれる。地震
等がおさまり建物の振動が小さくなつてくると、
再び自動利得調整回路の作用により建物側の応答
信号の増幅率が大きくなり、建物の振動と逆向き
の振動を与えて、振動の減衰を早めるような制御
を行うことができる。

さらに、合成信号の出力については、合成信号
の出力レベルをさらに自動利得調整回路で調整す
るため、建物の過大な振動に対しても、制震装置
が過剰な動作をすることがない。すなわち、制震
装置の能力以上の建物の振動に対しては、制震装
置の能力の範囲内で制御することとし、さらに大
きな振動に対しては重りの動きを建物の動きに近
づけることにより装置の安全が図れる。

〔発明の効果〕

この発明では能動式制震装置として、主制震装
置と補助制震装置の２台の制震装置を設け、主制
震装置で水平方向振動を制御し、もう１台の補助
制震装置でねじれ振動を抑えることにより、偏心
した建物においても、地震等に対する建物の振動
を効率良く抑制することができる。

また、水平振動とねじれ振動を、別々の制震装
置で抑制するため、制御回路が単純化され、これ
らが相互に悪影響を及ぼす恐れが少ない。

ねじれ振動に対しては、建物平面における重心
と補助制震装置との距離である重心距離と慣性質
量との積の形で反力をとつているため、建物平面
端部に設置される補助制震装置の付加質量を小さ
くすることができ、装置全体が小型化される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例における制震装置
の配置例を示す平面図、第２図は能動式制震装置
の概要を示す説明図、第３図は能動式制震装置の
信号油圧系統の概念図、第４図は第１図の実施例
における能動式制震装置の信号発生回路の一例を
示すブロツク図である。 １……建物本体、２……重り、３……アクチユ
エーター、４ａ，４ｂ……センサー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 建物に対し相対移動可能な重りと、該重りと
   建物間に介在させたアクチユエーターと、建物の
   振動に応じ、前記アクチユエーターを制御するた
   めの制御信号を発生する制御回路とからなる能動
   式制震装置を主制震装置と補助制震装置の２台設
   け、前記主制震装置を建物の平面中央に設置し、
   前記補助制震装置を建物の平面端部に前記主制震
   装置と同方向に設置し、前記補助制震装置により
   前記主制震装置の制御方向に対する建物のねじれ
   振動成分を制御することを特徴とする建物の制震
   方法。