JPH083286B2 - 塔状構造物用制振装置 - Google Patents
塔状構造物用制振装置Info
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- JPH083286B2 JPH083286B2 JP1174273A JP17427389A JPH083286B2 JP H083286 B2 JPH083286 B2 JP H083286B2 JP 1174273 A JP1174273 A JP 1174273A JP 17427389 A JP17427389 A JP 17427389A JP H083286 B2 JPH083286 B2 JP H083286B2
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- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
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- E04H9/02—Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
- E04H9/021—Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
- F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
- F16F15/023—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
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- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
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- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塔状構造物が風や地震によって振動するの
を抑える制振装置に関するものである。
を抑える制振装置に関するものである。
近年、高層建築物や吊り橋、斜張橋の塔などの塔状構
造物の地震や風に対する振動防止技術として、動吸振器
の原理に基づく制振動装置が考えられるようになり、種
々の提案がなされている。
造物の地震や風に対する振動防止技術として、動吸振器
の原理に基づく制振動装置が考えられるようになり、種
々の提案がなされている。
一般に動吸振器は、構造物の固有振動数に同調するよ
うな固有振動数と、適当な減衰機構を保有させることに
より、構造物の振動エネルギーを吸収して、その振動を
抑制することを原理とし、その実施形態には種々のもの
が考えられる。
うな固有振動数と、適当な減衰機構を保有させることに
より、構造物の振動エネルギーを吸収して、その振動を
抑制することを原理とし、その実施形態には種々のもの
が考えられる。
この形態として通常は、質量とばねとダンパーを組み
合わせたものが使われる。しかしながら、この場合に
は、次のような問題がある。
合わせたものが使われる。しかしながら、この場合に
は、次のような問題がある。
固有振動数の調節が困難である。
ばね及びダンパー等の経年変化に対するメンテナン
スが必要である。
スが必要である。
構造，機構が複雑になる。
制振装置を収納するスペースに制約を受ける。
最近、これらの問題点を解決する一つの手段として、
特開昭62-101764号公報、特開昭62-292943号公報または
特開昭63-172092号公報等で液体を貯留するタンク内に
おいて、液体の自由表面波動（スロッシング）を利用す
る動吸振器が提案されている。これらは、スロッシング
の固有振動数を構造物の固有振動数に同調させ、且つ液
中に多孔性部材等の液体の運動に対する障害物を設けて
振動を減衰させる機構としている。しかしながら、これ
らには次のような問題がある。
特開昭62-101764号公報、特開昭62-292943号公報または
特開昭63-172092号公報等で液体を貯留するタンク内に
おいて、液体の自由表面波動（スロッシング）を利用す
る動吸振器が提案されている。これらは、スロッシング
の固有振動数を構造物の固有振動数に同調させ、且つ液
中に多孔性部材等の液体の運動に対する障害物を設けて
振動を減衰させる機構としている。しかしながら、これ
らには次のような問題がある。
大振幅の振動に対してスロッシングの挙動は非常に
複雑になり、固有振動数と減衰性による制振効果算出が
困難になる。
複雑になり、固有振動数と減衰性による制振効果算出が
困難になる。
これを精度よく求めるためには、文献（野路利幸他
「スロッジングを利用した制振装置の研究（その１〜
５）建築学会学術講演梗概集、1987,1988）などに示さ
れているように、実験的手段による必要があり、多大な
労力を要する。
「スロッジングを利用した制振装置の研究（その１〜
５）建築学会学術講演梗概集、1987,1988）などに示さ
れているように、実験的手段による必要があり、多大な
労力を要する。
多孔性部材等による減衰性が明確でなく、その算出
が困難である。
が困難である。
液体を貯留するタンクの大きさ等により、該構造物
の設置スペースに制約を受ける。
の設置スペースに制約を受ける。
本発明は、上記の事実に鑑みてなされたもので、所要
の振動機能を精度よく発揮でき、且つ該構造物の設置ス
ペースに自由性の高い制振装置を提供することにある。
の振動機能を精度よく発揮でき、且つ該構造物の設置ス
ペースに自由性の高い制振装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために本発明は、塔状構造物
に、両端の立ち上がり部に液面を有する任意形状の液柱
管を配設し、該液柱管の中間部に、減衰率を最適な値に
設定できるオリフィスを設けたことを特徴としている。
に、両端の立ち上がり部に液面を有する任意形状の液柱
管を配設し、該液柱管の中間部に、減衰率を最適な値に
設定できるオリフィスを設けたことを特徴としている。
塔状構造物の振動によって液柱管内の液は、管の長さ
方向に往復移動し、液面は上下に振動する。このときの
液の動きをオリフィスで適度に減衰させ、構造物の振動
を抑制する。液体の運動が１次元的であり、減衰率のコ
ントロールが自由にできる。
方向に往復移動し、液面は上下に振動する。このときの
液の動きをオリフィスで適度に減衰させ、構造物の振動
を抑制する。液体の運動が１次元的であり、減衰率のコ
ントロールが自由にできる。
以下に本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
第１図は、塔状構造物用制振装置の図である。この制
振装置Ａは、図示しない塔状構造物（以下「構造物」と
いう。）の振動の変位が大きい個所に設けられた液柱管
１、液体２及びオリフィス３で構成されている。液体２
は液面2aが液柱管１の両端の立ち上がり部にくるように
注入される。液柱管１の断面形状は、円形でも良いが、
正方形，長方形等の矩形その他任意の形状でよい。又、
液柱管１の長さ方向も任意の曲線を描いてよい。
振装置Ａは、図示しない塔状構造物（以下「構造物」と
いう。）の振動の変位が大きい個所に設けられた液柱管
１、液体２及びオリフィス３で構成されている。液体２
は液面2aが液柱管１の両端の立ち上がり部にくるように
注入される。液柱管１の断面形状は、円形でも良いが、
正方形，長方形等の矩形その他任意の形状でよい。又、
液柱管１の長さ方向も任意の曲線を描いてよい。
構造物が矢符号Ｓの方向に揺れると、液の自由表面2a
がＢの方向に上下に振動する。液２自身にも減衰能力が
あるが、液の上下の運動は主としてオリフィス３によっ
て減衰される。
がＢの方向に上下に振動する。液２自身にも減衰能力が
あるが、液の上下の運動は主としてオリフィス３によっ
て減衰される。
構造物の振動エネルギーは液柱管１内の液２の往復運
動によって吸収され、構造物の制振がされる。そして、
オリフィス３の減衰率を適当に設定することによって、
この振動エネルギーの吸収が効率良くなるように助けて
いる。なお、オリフィス３は複数個所に設けられてもよ
い。
動によって吸収され、構造物の制振がされる。そして、
オリフィス３の減衰率を適当に設定することによって、
この振動エネルギーの吸収が効率良くなるように助けて
いる。なお、オリフィス３は複数個所に設けられてもよ
い。
このような構成の制振装置をTLCD（Tuned Liquid Col
umn Damper）と呼ぶことにする。
umn Damper）と呼ぶことにする。
この制振装置の液柱管内の液２の振動方程式は、構造
物の変位Ｓに対して、自由表面2aの変位をＢとすると、 で表される。式中で、ρは液体の密度、ｇは重力加速
度、Ａは液柱管１の断面積、Ｌは液柱管に沿った両端の
液面2aの間の長さ、Ｃは両端の液面2a間の水平距離、Ｋ
はオリフィス３の絞り率によって決まる係数（圧力損失
係数）である。さらにＢおよびＳに冠した（・）印は時
間微分を示す。
物の変位Ｓに対して、自由表面2aの変位をＢとすると、 で表される。式中で、ρは液体の密度、ｇは重力加速
度、Ａは液柱管１の断面積、Ｌは液柱管に沿った両端の
液面2aの間の長さ、Ｃは両端の液面2a間の水平距離、Ｋ
はオリフィス３の絞り率によって決まる係数（圧力損失
係数）である。さらにＢおよびＳに冠した（・）印は時
間微分を示す。
この式で、右辺の項は、液２を振動せしめると同時に
塔状構造物の振動を抑制する反力になり得る。この振動
方程式の左辺第１項と第３項は、各々質量効果およびバ
ネ効果を表すが、これら２つの項から液柱振動の固有周
期Ｔが、 のように得られる。
塔状構造物の振動を抑制する反力になり得る。この振動
方程式の左辺第１項と第３項は、各々質量効果およびバ
ネ効果を表すが、これら２つの項から液柱振動の固有周
期Ｔが、 のように得られる。
次に、左辺第２項は、液柱管１内に設けたオリフィス
３による液２の振動の減衰性を表す項である。この減衰
性は構造物の振動に対する制振作用上重要な役割を果た
すものである。つまり、液柱が振動して構造物に対し充
分な制振効果をもたらすためには、この減衰量が最適な
値に定量化されなければならない。従来の多孔性部材等
による構造では、この減衰性が容易に定量化できなかっ
たが、オリフィスによれば、圧力損失係数Ｋが既知の定
数として与えられているため、この定量化が容易かつ確
実に実現され得る。オリフィスによる圧力損失は、日本
工業規格「JIS Z8762 絞り機構による流量測定方法」
に見られるように、定量化が容易であり、制振装置の減
衰機構として用いられる場合の減衰性は容易に評価でき
る。本発明は、液柱管にこのオリフィスを配して、制振
効果の算出、ひいてはTLCDの設計を容易にかつ確実に行
えるようにしたものである。
３による液２の振動の減衰性を表す項である。この減衰
性は構造物の振動に対する制振作用上重要な役割を果た
すものである。つまり、液柱が振動して構造物に対し充
分な制振効果をもたらすためには、この減衰量が最適な
値に定量化されなければならない。従来の多孔性部材等
による構造では、この減衰性が容易に定量化できなかっ
たが、オリフィスによれば、圧力損失係数Ｋが既知の定
数として与えられているため、この定量化が容易かつ確
実に実現され得る。オリフィスによる圧力損失は、日本
工業規格「JIS Z8762 絞り機構による流量測定方法」
に見られるように、定量化が容易であり、制振装置の減
衰機構として用いられる場合の減衰性は容易に評価でき
る。本発明は、液柱管にこのオリフィスを配して、制振
効果の算出、ひいてはTLCDの設計を容易にかつ確実に行
えるようにしたものである。
第２図は、このTLCDの配設により、塔状構造物の振動
を抑制することが可能であることを示す応答曲線の計算
例である。同図において縦軸は塔状構造物の応答倍率を
示し、横軸は入力振動数比、即ち、（外力の振動数／塔
状構造物の固有振動数）により求まる値である。
を抑制することが可能であることを示す応答曲線の計算
例である。同図において縦軸は塔状構造物の応答倍率を
示し、横軸は入力振動数比、即ち、（外力の振動数／塔
状構造物の固有振動数）により求まる値である。
このように、振動方程式を簡単な形でかつ確実に定量
化できることにより、制振装置としてのTLCDの設計は、
次のようにチャート化することができるほど簡易にな
る。
化できることにより、制振装置としてのTLCDの設計は、
次のようにチャート化することができるほど簡易にな
る。
以下その簡易設計法について説明する。
先ず、液柱振動の固有周期Ｔは、上述の通り得られて
いる。一方、構造物の固有振動数は構造物の設計段階の
データにより求められる。これらによって、構造物の固
有振動数とTLCDすなわち液柱管の固有振動数の比、つま
り同調比が１に近いものになるように、長さＬが決めら
れる。
いる。一方、構造物の固有振動数は構造物の設計段階の
データにより求められる。これらによって、構造物の固
有振動数とTLCDすなわち液柱管の固有振動数の比、つま
り同調比が１に近いものになるように、長さＬが決めら
れる。
第３図は、振動による液柱の変位量を示す応答値RDを
縦軸にとり、横軸に制振装置の減衰率hDをとって、両者
の関係を示した線図である。これらは、オリフィスの絞
り率αの変化により各曲線に示すように変化する。
α1，α2，α3はオリフィスの絞り率で、α1が小さく
（開口が大きい）、α3の方が大きい（開口が小さ
い）。RDとhDはほぼ比例関係にあり、絞り率αが大きい
程直線は、減衰率が大きくなる方向（横軸と平行な方
向）に傾くことを示す。
縦軸にとり、横軸に制振装置の減衰率hDをとって、両者
の関係を示した線図である。これらは、オリフィスの絞
り率αの変化により各曲線に示すように変化する。
α1，α2，α3はオリフィスの絞り率で、α1が小さく
（開口が大きい）、α3の方が大きい（開口が小さ
い）。RDとhDはほぼ比例関係にあり、絞り率αが大きい
程直線は、減衰率が大きくなる方向（横軸と平行な方
向）に傾くことを示す。
第４図（ａ）は構造物の応答値RSと制振装置の減衰率
hDとの関係を示した線図である。ここにμ＝制振装置の
有効質量／構造物の等価質量であり、μ1は小さくμ3の
方が大きい値である。減衰率hDが大きくなると、応答値
RSは下がるが、減衰率hDがある程度を越えると、再び上
昇する。構造物の応答値の許容限界をRSLとして横軸に
平行な点線を引き、これと交点を有することができるμ
の値から制振装置の有効質量即ち装置の大きさが決めら
れる。今μ＝μ2と決め、μ2の曲線との交点になる減衰
率hDの値をhDA及びhDBとする。減衰率hDがこの範囲内に
入っていれば、構造物の応答値を限界RSL内にすること
ができる。又、この中間のhDoptが最適な減衰率とな
る。
hDとの関係を示した線図である。ここにμ＝制振装置の
有効質量／構造物の等価質量であり、μ1は小さくμ3の
方が大きい値である。減衰率hDが大きくなると、応答値
RSは下がるが、減衰率hDがある程度を越えると、再び上
昇する。構造物の応答値の許容限界をRSLとして横軸に
平行な点線を引き、これと交点を有することができるμ
の値から制振装置の有効質量即ち装置の大きさが決めら
れる。今μ＝μ2と決め、μ2の曲線との交点になる減衰
率hDの値をhDA及びhDBとする。減衰率hDがこの範囲内に
入っていれば、構造物の応答値を限界RSL内にすること
ができる。又、この中間のhDoptが最適な減衰率とな
る。
第４図（ｂ）は、振動による制振装置の応答値RDを縦
軸にとり、横軸に制振装置の減衰率hDをとって、両者の
関係がμの値を変えることにより変化する様子を示した
線図である。減衰率hDが大きくなると応答値RDは小さく
なる。また、減衰率hDが小さくなると応答値RDは急激に
大きくなる。ここで、許容される液柱の応答値RDLは、
制振装置を設置する場所などによって、液面2aが動き得
る範囲によって決められる値である。RDOは、μ2の場合
の最適減衰率hDoptとなる液柱の応答値で、許容される
液柱の応答値RDLより小さい値が選択される。
軸にとり、横軸に制振装置の減衰率hDをとって、両者の
関係がμの値を変えることにより変化する様子を示した
線図である。減衰率hDが大きくなると応答値RDは小さく
なる。また、減衰率hDが小さくなると応答値RDは急激に
大きくなる。ここで、許容される液柱の応答値RDLは、
制振装置を設置する場所などによって、液面2aが動き得
る範囲によって決められる値である。RDOは、μ2の場合
の最適減衰率hDoptとなる液柱の応答値で、許容される
液柱の応答値RDLより小さい値が選択される。
第４図（ｃ）は、振動による制御装置の応答値RDを縦
軸にとり、横軸に制振装置の減衰率hDをとって、μ2の
場合のオリフィスの絞り率αの変化による減衰率hDの変
化を示した線図である。縦軸に上記手順によって決定さ
れた液柱の応答値RDOをとり、第４図（ａ）の説明で求
められた最適な減衰率hDoptとの交点を求める。図から
この交点はα2の直線上に求められる。
軸にとり、横軸に制振装置の減衰率hDをとって、μ2の
場合のオリフィスの絞り率αの変化による減衰率hDの変
化を示した線図である。縦軸に上記手順によって決定さ
れた液柱の応答値RDOをとり、第４図（ａ）の説明で求
められた最適な減衰率hDoptとの交点を求める。図から
この交点はα2の直線上に求められる。
以上によって、制振装置の最適な減衰率hDoptその他
の特性値が決定される。
の特性値が決定される。
第３図、第４図の各線図は、液柱管及びオリフィスに
関し計算により求められるもので、明確な定量化が可能
なものである。従来のスロッシングによる制振装置で
は、スロッシング運動や、多孔性部材などでの減衰が複
雑さのために、このような減衰率の定量化が困難であっ
たが、液柱管にオリフィスを利用することによって、定
量化が容易になり、制振装置の性能が向上し、製作も容
易になった。
関し計算により求められるもので、明確な定量化が可能
なものである。従来のスロッシングによる制振装置で
は、スロッシング運動や、多孔性部材などでの減衰が複
雑さのために、このような減衰率の定量化が困難であっ
たが、液柱管にオリフィスを利用することによって、定
量化が容易になり、制振装置の性能が向上し、製作も容
易になった。
第５図は、一次振動モードの場合の本発明の一実施例
の構成全体を示す図で、制振装置Ａは、通常最も効果を
発揮できる塔状構造物４の頂部近傍に設けられている。
因みに、二次振動モードの場合は、振幅の最大の位置は
中間部になることもあるので、その近辺に設けることに
なる。また吊り橋の塔の場合は、その下端は基部で、そ
の上端はワイヤーで固定されるので、中間が最大振幅と
なり、中間部に設けられる。
の構成全体を示す図で、制振装置Ａは、通常最も効果を
発揮できる塔状構造物４の頂部近傍に設けられている。
因みに、二次振動モードの場合は、振幅の最大の位置は
中間部になることもあるので、その近辺に設けることに
なる。また吊り橋の塔の場合は、その下端は基部で、そ
の上端はワイヤーで固定されるので、中間が最大振幅と
なり、中間部に設けられる。
第６図は、液柱管１の配管経路を説明する図である。
塔状構造物４の設置場所に、他の障害物５がある場合、
従来の制振装置は設置できなかった。即ち、設置のため
の専用のスペースが必要であった。しかし本発明の制振
装置であれば、液柱管１の長ささえ確保できれば、途中
の形状は任意であり、迂回しても固有振動数には影響が
ない。従って、制振装置設置のための特別のスペースも
不要である。又、液体２は通常水を使用するので、消火
用の水及び設備用水として使用する等、多機能に使用で
きる。
塔状構造物４の設置場所に、他の障害物５がある場合、
従来の制振装置は設置できなかった。即ち、設置のため
の専用のスペースが必要であった。しかし本発明の制振
装置であれば、液柱管１の長ささえ確保できれば、途中
の形状は任意であり、迂回しても固有振動数には影響が
ない。従って、制振装置設置のための特別のスペースも
不要である。又、液体２は通常水を使用するので、消火
用の水及び設備用水として使用する等、多機能に使用で
きる。
第７図は、高架タンク等の球形の塔状構造物に設置し
た例を示す。TLCDからなる制振装置Ａをタンク６の底部
から頂部にかけて外形に沿って設けている。この場合、
制振装置Ａを直角に組み合わせて２つ設ければ、タンク
の据え付け面の方向の全ての振動に対応できる。
た例を示す。TLCDからなる制振装置Ａをタンク６の底部
から頂部にかけて外形に沿って設けている。この場合、
制振装置Ａを直角に組み合わせて２つ設ければ、タンク
の据え付け面の方向の全ての振動に対応できる。
第８図は、多数の制振装置Ａを球形のタンク６に取付
けた実施例である。構造物全体の固有振動の周期が短い
場合には第７図ではなく、本実施例のようになる。
けた実施例である。構造物全体の固有振動の周期が短い
場合には第７図ではなく、本実施例のようになる。
第９図は、建設中の構造物に本発明のTLCDからなる制
振装置Ａを設置した例である。塔状構造物４は、完成後
ばかりでなく、その建設中から風や地震による振動を受
けるので、建設中から制振装置がある方が望ましい。そ
こで、振動の生じ易い個所に制振装置A,Aを設けてい
る。７は塔状構造物を建設するクレーンである。
振装置Ａを設置した例である。塔状構造物４は、完成後
ばかりでなく、その建設中から風や地震による振動を受
けるので、建設中から制振装置がある方が望ましい。そ
こで、振動の生じ易い個所に制振装置A,Aを設けてい
る。７は塔状構造物を建設するクレーンである。
第10図は、塔状構造物４を建設中のクレーン８に、本
発明の制振装置を設けた実施例である。第９図の制振装
置の場合、建物が上に延設されるに従って、制振装置も
移設する必要がある。ところが、クレーン８をクリーパ
ークレーン及び、これに類するクレーンで塔状構造物４
が上方に延設されるのに従って上昇するクレーンに設け
れば、塔状構造物４は、その建設中から常に、頂部に制
振装置を備えているのと同じになる。従って、移設する
必要もない。
発明の制振装置を設けた実施例である。第９図の制振装
置の場合、建物が上に延設されるに従って、制振装置も
移設する必要がある。ところが、クレーン８をクリーパ
ークレーン及び、これに類するクレーンで塔状構造物４
が上方に延設されるのに従って上昇するクレーンに設け
れば、塔状構造物４は、その建設中から常に、頂部に制
振装置を備えているのと同じになる。従って、移設する
必要もない。
第11図は塔状構造物４としての展望台に本発明の制振
装置を使用した例である。展望台４の窓枠等を利用して
本発明の制振装置Ａを設置している。振動の周期、スペ
ース上の制約及びデザイン上から図のように多くの制振
装置で展望台を囲んでいる。このような配置から、展望
台の水平方向の振動は全て制振される。
装置を使用した例である。展望台４の窓枠等を利用して
本発明の制振装置Ａを設置している。振動の周期、スペ
ース上の制約及びデザイン上から図のように多くの制振
装置で展望台を囲んでいる。このような配置から、展望
台の水平方向の振動は全て制振される。
第12図は、オリフィスの開口面積を可変とするため
に、オリフィスの代わりに絞り率の調整が可能でオリフ
ィス効果のある可変流量絞り弁を使用した一例を示す図
である。矩形断面をした液柱管１内の左右両側に固定部
材10,10を取付け、この間に可動部材9,9を設けて可変流
量絞り弁11を構成している。可動部材9,9は、液柱管１
の管路壁を貫通して設けられるが、管路壁との間は公知
の水密構造となっている。そして、この可動部材9,9の
一方または双方には、図示しない駆動手段が設けられ、
操作用のハンドル等によって液柱管１の外側から液柱管
１内に進退できる。したがって、液柱管１の外側から自
由に可動孔9aの大きさを変更でき、オリフィス効果を果
たす開口の絞り率を調節可能としている。
に、オリフィスの代わりに絞り率の調整が可能でオリフ
ィス効果のある可変流量絞り弁を使用した一例を示す図
である。矩形断面をした液柱管１内の左右両側に固定部
材10,10を取付け、この間に可動部材9,9を設けて可変流
量絞り弁11を構成している。可動部材9,9は、液柱管１
の管路壁を貫通して設けられるが、管路壁との間は公知
の水密構造となっている。そして、この可動部材9,9の
一方または双方には、図示しない駆動手段が設けられ、
操作用のハンドル等によって液柱管１の外側から液柱管
１内に進退できる。したがって、液柱管１の外側から自
由に可動孔9aの大きさを変更でき、オリフィス効果を果
たす開口の絞り率を調節可能としている。
第13図は第12図における固定部材10を省略し、しかも
可動部材９を液柱管１の一方側からのみ挿入する構成と
した可変流量絞り弁11である。
可動部材９を液柱管１の一方側からのみ挿入する構成と
した可変流量絞り弁11である。
第14図は、液柱管１の断面を閉止できる大きさの可動
部材９を、軸9bによって矢符号のように回動可能に設け
た構成の可変流量絞り弁11の例である。
部材９を、軸9bによって矢符号のように回動可能に設け
た構成の可変流量絞り弁11の例である。
第15図は、外側が円弧状に形成された可動部材９の相
対向するように設け、液柱管１に該円弧状の可動部材を
収容する膨出部1cを形成した例である。相対向する可動
部材９は、液柱管の外部で連結されて図示しない中心軸
で軸支され、矢符号のように回動して可変流量絞り弁11
を構成している。
対向するように設け、液柱管１に該円弧状の可動部材を
収容する膨出部1cを形成した例である。相対向する可動
部材９は、液柱管の外部で連結されて図示しない中心軸
で軸支され、矢符号のように回動して可変流量絞り弁11
を構成している。
このような可変流量絞り弁11を使用すれば、制振装置
の減衰率hDを簡単に変更することができ、さらに、液柱
管１に注入する液量を加減して両端の液面2aの間の液柱
管に沿った長さＬを合わせて変化させると、建設中の構
造物に使用する場合でも、構造物の固有振動数の変化
等、使用条件の変化にも容易に追従できるようになる。
の減衰率hDを簡単に変更することができ、さらに、液柱
管１に注入する液量を加減して両端の液面2aの間の液柱
管に沿った長さＬを合わせて変化させると、建設中の構
造物に使用する場合でも、構造物の固有振動数の変化
等、使用条件の変化にも容易に追従できるようになる。
第16図は、本発明の制振装置Ａを直角に組み合わせた
実施例である。塔状構造物の振動を抑制するとき、一方
向のみに限らず二方向以上について振動を吸収する必要
が生じ、二種類の液柱管を互いに直角に配置することが
ある。その場合、まず第16図（ａ）のような配置が考え
られる。二つの液柱管1,1′の両側の立ち上がり部間の
距離、（以後「立ち上がり幅」という。）をそれぞれB,
B′とし、液柱間1,1′の幅をW,W′とすると、設置のた
めにＢ′×（Ｂ＋Ｗ′）のスペースが必要で、液体２の
量も両者を含めた分だけ必要になる。構造物が大きいと
長さばかりでなく幅も数メートルに達し、設置スペー
ス、液量ともに大きな負担となる。
実施例である。塔状構造物の振動を抑制するとき、一方
向のみに限らず二方向以上について振動を吸収する必要
が生じ、二種類の液柱管を互いに直角に配置することが
ある。その場合、まず第16図（ａ）のような配置が考え
られる。二つの液柱管1,1′の両側の立ち上がり部間の
距離、（以後「立ち上がり幅」という。）をそれぞれB,
B′とし、液柱間1,1′の幅をW,W′とすると、設置のた
めにＢ′×（Ｂ＋Ｗ′）のスペースが必要で、液体２の
量も両者を含めた分だけ必要になる。構造物が大きいと
長さばかりでなく幅も数メートルに達し、設置スペー
ス、液量ともに大きな負担となる。
これに対し、第16図（ｂ）の実施例は、二つの液柱間
1,1′を水平部分で交叉させ、交叉部分1aの管路を共通
にしている。そして、オリフィス３は各液柱管1,1′に
必要に応じた個数が設けられる。このような構成とすれ
ば、Ｂ×Ｂ′のみのスペースで設置でき、交叉部分1aの
液量も減少できる。なお、交叉部分1aは必ずしも液柱管
1,1′の中央にある必要はなく、液柱管の端部に設けら
れてもよい。
1,1′を水平部分で交叉させ、交叉部分1aの管路を共通
にしている。そして、オリフィス３は各液柱管1,1′に
必要に応じた個数が設けられる。このような構成とすれ
ば、Ｂ×Ｂ′のみのスペースで設置でき、交叉部分1aの
液量も減少できる。なお、交叉部分1aは必ずしも液柱管
1,1′の中央にある必要はなく、液柱管の端部に設けら
れてもよい。
第17図は、液柱管の両端の立ち上がり部分を接続して
回廊型の液柱管１とした実施例である。同図において12
は蓋で、液２や後述する不活性ガスの注入をするための
ものである。上述した第１図の実施例のように液柱管１
の両端立ち上がり部が開放されている場合、長期間の使
用によって液体が蒸発して制振効果が減少する。また、
予測を越える大振幅に見舞われると、液体が溢れ出る。
さらに、液面2a近傍の液柱管１の内壁に錆や腐食などが
発生し易い。
回廊型の液柱管１とした実施例である。同図において12
は蓋で、液２や後述する不活性ガスの注入をするための
ものである。上述した第１図の実施例のように液柱管１
の両端立ち上がり部が開放されている場合、長期間の使
用によって液体が蒸発して制振効果が減少する。また、
予測を越える大振幅に見舞われると、液体が溢れ出る。
さらに、液面2a近傍の液柱管１の内壁に錆や腐食などが
発生し易い。
そこで、第17図のように両端を接続した回廊型の液柱
管１とすれば、液体２の蒸発や、大振幅の際の溢れを防
止できる。また、不活性ガスを封入しておけば、液面2a
近傍の内壁の錆なども防止できる。
管１とすれば、液体２の蒸発や、大振幅の際の溢れを防
止できる。また、不活性ガスを封入しておけば、液面2a
近傍の内壁の錆なども防止できる。
塔状構造物はその建設段階に応じて振動特性が変化す
る。これに対して前述したように制振装置Ａの液量を変
化させれば、ある程度の変化には対応できる。しかし、
液量の変化のみでは追随できない場合も多く、そのよう
な場合、液柱管１を長さの異なるものと交換する必要が
あり、交換のための作業も大変であり、また、経済的な
負担も大きくなる。
る。これに対して前述したように制振装置Ａの液量を変
化させれば、ある程度の変化には対応できる。しかし、
液量の変化のみでは追随できない場合も多く、そのよう
な場合、液柱管１を長さの異なるものと交換する必要が
あり、交換のための作業も大変であり、また、経済的な
負担も大きくなる。
そこで、第18図の実施例では、液が充満している液柱
管１の底部水平部分について、長さを変更できるように
している。同図に示すように、液柱管１の水平部に摺動
部1bを形成し、止水パッキング13を設けて水密構造と
し、液柱管１の立ち上がり幅Ｂを変えて両端の液面2aの
間の液柱管に沿った長さＬを変更可能な構成としたもの
である。
管１の底部水平部分について、長さを変更できるように
している。同図に示すように、液柱管１の水平部に摺動
部1bを形成し、止水パッキング13を設けて水密構造と
し、液柱管１の立ち上がり幅Ｂを変えて両端の液面2aの
間の液柱管に沿った長さＬを変更可能な構成としたもの
である。
このような構成としているので、建設段階に応じて液
量や長さを変更して最適の振動特性にできるとともに、
塔状構造物の架設中でも、制振機能を維持した状態で簡
単に振動特性を変化できる。
量や長さを変更して最適の振動特性にできるとともに、
塔状構造物の架設中でも、制振機能を維持した状態で簡
単に振動特性を変化できる。
本発明の制振装置に使用される液体は、通常は水が使
用される。しかし、寒冷地などにおいて水が凍結すれ
ば、制振機能が発揮できなくなる。そのため、熱源から
継続的に熱を供給して凍結を防止する等の必要があり、
装置のメンテナンス費用も大きくなる。
用される。しかし、寒冷地などにおいて水が凍結すれ
ば、制振機能が発揮できなくなる。そのため、熱源から
継続的に熱を供給して凍結を防止する等の必要があり、
装置のメンテナンス費用も大きくなる。
そこで、本発明では、必要に応じエチレングリコール
等の不凍液を混入して凍結を防止することとしている。
等の不凍液を混入して凍結を防止することとしている。
以上に説明したように本発明の制振装置によれば、以
下のような効果を奏する。
下のような効果を奏する。
塔状構造物の振動とオリフィスの絞り率の関係を示
す液の振動方程式から、最適の制振効果を有するオリフ
ィスの絞り率を算出できるので、各特性値の定量化が容
易になり、高性能の制振装置を得ることができる。
す液の振動方程式から、最適の制振効果を有するオリフ
ィスの絞り率を算出できるので、各特性値の定量化が容
易になり、高性能の制振装置を得ることができる。
液柱管の長さ及び液の量を加減することによって、
構造物建設の進行に伴う固有振動数の変化に対応できる
ので、構造物の建設段階にも容易に利用できる。
構造物建設の進行に伴う固有振動数の変化に対応できる
ので、構造物の建設段階にも容易に利用できる。
管路の長さが同じであれば、中間の形状は任意であ
るから、設置スペースに自由度がある。
るから、設置スペースに自由度がある。
ばね及びダンパー等の経年劣化部分がないので、メ
ンテナンスが容易である。
ンテナンスが容易である。
オリフィス効果があり、開口面積を微調整できる可
変流量絞り弁を利用すれば、構造物の建設段階で使用条
件が変化する場合にも、容易に対応できる。
変流量絞り弁を利用すれば、構造物の建設段階で使用条
件が変化する場合にも、容易に対応できる。
液柱管の管路を共有して交叉させることによって、
設置スペースと液量を減少でき、全ての方向の振動を制
振できる装置を得ることができる。
設置スペースと液量を減少でき、全ての方向の振動を制
振できる装置を得ることができる。
液柱管を回廊型とすることで、液体の蒸発や液柱管
の内壁の錆等を防止することができる。
の内壁の錆等を防止することができる。
不凍液の混入で寒冷地でも凍結の心配がなく使用で
き、熱源等の設備が不要で、メンテナンスも簡単にな
る。
き、熱源等の設備が不要で、メンテナンスも簡単にな
る。
第１図は本発明の制振装置の構成を示す図、 第２図は本発明の制振装置による塔状構造物の応答倍率
−入力振動数比の一例を示す線図、 第３図は液柱の応答値RD−制振装置の減衰率hDの線図、 第４図（ａ）は構造物の応答値RS−制振装置の減衰率hD
の線図、 （ｂ）は制振装置の応答値RD−制振装置の減衰率hDの線
図、 （ｃ）はμ2の場合の制振装置の応答値RD−制振装置の
減衰率hDの線図、 第５図は本発明の制振装置の構造図、 第６図は液柱管の迂回を示す斜視図、 第７図は本発明の制振装置を球形の構造物に使用した図
で（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、 第８図は球形の構造物に使用した他の使用例の正面図、 第９図は本発明の制振装置を建設中の構造物に使用した
例を示す斜視図、 第10図は本発明の制振装置をクリーパークレーンに適用
した場合の１実施例の構成図、 第11図は本発明の制振装置を展望台に使用した例を示す
正面図、 第12図は可変流量絞り弁の１構成例を示す図で（ａ）は
正面の断面図、（ｂ）は横断面図、 第13図は可変流量絞り弁の別の構成例を示す図で、
（ａ）は正面の断面図、（ｂ）は横断面図、 第14図，第15図はそれぞれ可変流量絞り弁のさらに別の
構成例を示す断面図、 第16図（ａ）は制振装置を直角に組み合わせた実施例の
斜視図、（ｂ）は液柱管を交叉させた制振装置の実施例
を示す斜視図、 第17図は回廊型の液柱管を使用した実施例を示す斜視
図、 第18図は液柱管の長さが可変な制振装置の構成を示す図
である。 １……液柱管、1a……交叉部、1b……摺動部、２……液
体、2a……液面、３……オリフィス、４……塔状構造
物、11……可変流量絞り弁。
−入力振動数比の一例を示す線図、 第３図は液柱の応答値RD−制振装置の減衰率hDの線図、 第４図（ａ）は構造物の応答値RS−制振装置の減衰率hD
の線図、 （ｂ）は制振装置の応答値RD−制振装置の減衰率hDの線
図、 （ｃ）はμ2の場合の制振装置の応答値RD−制振装置の
減衰率hDの線図、 第５図は本発明の制振装置の構造図、 第６図は液柱管の迂回を示す斜視図、 第７図は本発明の制振装置を球形の構造物に使用した図
で（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、 第８図は球形の構造物に使用した他の使用例の正面図、 第９図は本発明の制振装置を建設中の構造物に使用した
例を示す斜視図、 第10図は本発明の制振装置をクリーパークレーンに適用
した場合の１実施例の構成図、 第11図は本発明の制振装置を展望台に使用した例を示す
正面図、 第12図は可変流量絞り弁の１構成例を示す図で（ａ）は
正面の断面図、（ｂ）は横断面図、 第13図は可変流量絞り弁の別の構成例を示す図で、
（ａ）は正面の断面図、（ｂ）は横断面図、 第14図，第15図はそれぞれ可変流量絞り弁のさらに別の
構成例を示す断面図、 第16図（ａ）は制振装置を直角に組み合わせた実施例の
斜視図、（ｂ）は液柱管を交叉させた制振装置の実施例
を示す斜視図、 第17図は回廊型の液柱管を使用した実施例を示す斜視
図、 第18図は液柱管の長さが可変な制振装置の構成を示す図
である。 １……液柱管、1a……交叉部、1b……摺動部、２……液
体、2a……液面、３……オリフィス、４……塔状構造
物、11……可変流量絞り弁。
Claims (5)
- 【請求項１】塔状構造物に、両端の立ち上がり部に液面
を有する任意形状の液柱管を配設し、該液柱管の中間部
に、減衰率を最適な値に設定可能なオリフィスを設けた
ことを特徴とする塔状構造物用制振装置。 - 【請求項２】前記オリフィスを、絞り率の調整が可能な
可変流量絞り弁としたことを特徴とする請求項１記載の
塔状構造物用制振装置。 - 【請求項３】塔状構造物に、両端の立ち上がり部に液面
を有する二つの液柱管を、水平部分で管路を共有する交
叉状態にして配置し、前記二つの液柱管それぞれについ
て中間部に、減衰率を最適な値に設定可能なオリフィス
を設けたことを特徴とする塔状構造物用制振装置。 - 【請求項４】液柱管の両端の立ち上がり部の先端を管路
で連通して接続して回廊型の液柱管としたことを特徴と
する請求項1,2又は３記載の塔状構造物用制振装置。 - 【請求項５】液柱管の中間に水密構造の摺動部を設け、
液柱管の長さを可変としたことを特徴とする請求項1,2,
3又は４記載の塔状構造物用制振装置。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU40907/89A AU619889B2 (en) | 1988-09-08 | 1989-08-30 | Damping device for tower-like structure |
| US07/401,894 US5070663A (en) | 1988-09-08 | 1989-08-30 | Damping device for tower-like structure |
| CA000609866A CA1314570C (en) | 1988-09-08 | 1989-08-30 | Damping device for tower-like structure |
| NZ230525A NZ230525A (en) | 1988-09-08 | 1989-09-01 | Vibration damping device: liquid holding u-tube with intermediate damper with orifice |
| ES89116181T ES2023519B3 (es) | 1988-09-08 | 1989-09-01 | Dispositivo de humidificacion para estructura tipo torre |
| EP89116181A EP0361125B1 (en) | 1988-09-08 | 1989-09-01 | Damping device for tower-like structure |
| DE8989116181T DE68900179D1 (de) | 1988-09-08 | 1989-09-01 | Daempfungsvorrichtung fuer turmartige strukturen. |
| KR1019890012878A KR930009608B1 (ko) | 1988-09-08 | 1989-09-06 | 탑상구조물용 제진장치 |
| CN 89106976 CN1016877B (zh) | 1988-09-08 | 1989-09-07 | 塔式结构的减振装置 |
| BR898905623A BR8905623A (pt) | 1989-04-20 | 1989-11-01 | Dispositivo amortecedor para uma estrutura semelhante a torre |
| SG985/91A SG98591G (en) | 1988-09-08 | 1991-11-23 | Damping device for tower-like structure |
| HK253/92A HK25392A (en) | 1988-09-08 | 1992-04-09 | Damping device for tower-like structure |
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22349888 | 1988-09-08 | ||
| JP63-223498 | 1988-09-08 | ||
| JP1-98694 | 1989-04-20 | ||
| JP9869489 | 1989-04-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0355367A JPH0355367A (ja) | 1991-03-11 |
| JPH083286B2 true JPH083286B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=26439818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1174273A Expired - Fee Related JPH083286B2 (ja) | 1988-09-08 | 1989-07-07 | 塔状構造物用制振装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH083286B2 (ja) |
| KR (1) | KR930009608B1 (ja) |
| ES (1) | ES2023519B3 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH035580A (ja) * | 1989-06-02 | 1991-01-11 | Shimizu Corp | 蓄熱槽を兼用する振動抑制装置 |
| JPH0455578A (ja) * | 1990-06-26 | 1992-02-24 | Kumagai Gumi Co Ltd | 液柱管ダンパ |
| CA2338891C (en) * | 1998-07-28 | 2008-09-30 | Neg Micon A/S | Wind turbine blade with u-shaped oscillation damping means |
| KR102082811B1 (ko) * | 2014-03-25 | 2020-03-02 | 한국조선해양 주식회사 | 오리피스 장치 및 이를 포함하는 동조 액주관 댐퍼 |
| CN104033533B (zh) * | 2014-05-22 | 2015-12-09 | 中国科学院力学研究所 | 一种抑制浮式平台整体运动的蛇形调谐液柱阻尼器 |
| CN107604817B (zh) * | 2017-09-28 | 2019-06-21 | 中交路桥华南工程有限公司 | 斜拉桥异形独柱塔分段施工方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62292943A (ja) * | 1986-06-10 | 1987-12-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 動吸振器 |
-
1989
- 1989-07-07 JP JP1174273A patent/JPH083286B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1989-09-01 ES ES89116181T patent/ES2023519B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1989-09-06 KR KR1019890012878A patent/KR930009608B1/ko not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR930009608B1 (ko) | 1993-10-07 |
| KR900005035A (ko) | 1990-04-13 |
| JPH0355367A (ja) | 1991-03-11 |
| ES2023519B3 (es) | 1992-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |