JPH09189144A - ストローク適応型非線形マスダンパーシステム - Google Patents
ストローク適応型非線形マスダンパーシステムInfo
- Publication number
- JPH09189144A JPH09189144A JP327196A JP327196A JPH09189144A JP H09189144 A JPH09189144 A JP H09189144A JP 327196 A JP327196 A JP 327196A JP 327196 A JP327196 A JP 327196A JP H09189144 A JPH09189144 A JP H09189144A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mass
- deformation
- mass damper
- damper
- response
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来、付加質量が建物の質量に比べて小さな
マスダンパーシステムにおいては、そのマスダンパーに
主振動系よりも大きい相対変形（ストローク）が発生し
ているため、補足的にブレーキやストッパーといった変
形抑制機構を組み込んでいるが、ある変形に達すると制
振機能が急激に低減する課題を抱えており、その課題を
解決する制振用マスダンパーシステムを提供する。 【解決手段】 建物上面１ａに多段積層ゴム３を積み上
げて、可動マス２を支持させると共に、可動マス２の底
面２ａと前記上面１ａ間に静止時に直立状態となるよう
に、軸方向に抵抗力を発揮する伸縮シリンダー型のオイ
ルダンパー４を、水平移動方向に首振り自在に接続して
形成し、そのマスダンパーの応答変形χの増大に対応し
てその減衰力を非線形的に連続して増大するように機能
させる。
マスダンパーシステムにおいては、そのマスダンパーに
主振動系よりも大きい相対変形（ストローク）が発生し
ているため、補足的にブレーキやストッパーといった変
形抑制機構を組み込んでいるが、ある変形に達すると制
振機能が急激に低減する課題を抱えており、その課題を
解決する制振用マスダンパーシステムを提供する。 【解決手段】 建物上面１ａに多段積層ゴム３を積み上
げて、可動マス２を支持させると共に、可動マス２の底
面２ａと前記上面１ａ間に静止時に直立状態となるよう
に、軸方向に抵抗力を発揮する伸縮シリンダー型のオイ
ルダンパー４を、水平移動方向に首振り自在に接続して
形成し、そのマスダンパーの応答変形χの増大に対応し
てその減衰力を非線形的に連続して増大するように機能
させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】高層建物のＴＭＤ型式制振用
マスダンパーシステムに属する。さらに詳しくは、通常
の連続して増大する減衰機能に加えて、そのマスダンパ
ーの応答変形の過大化抑制に機能するごとくしたストロ
ーク適応型非線形マスダンパーシステムに属する。
マスダンパーシステムに属する。さらに詳しくは、通常
の連続して増大する減衰機能に加えて、そのマスダンパ
ーの応答変形の過大化抑制に機能するごとくしたストロ
ーク適応型非線形マスダンパーシステムに属する。
【０００２】
【従来の技術】高層建物の制振用マスダンパーシステム
としては、現在まで各種の提案がなされている。高層建
物に付加振動系を設置してばねや減衰装置により振動を
抑制するパッシブ方式のＴＭＤ（チューンドマスダンパ
ー，Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒの略）や、付
加振動系にさらに外部から力を加えてアクティブに制御
するＨＭＤ（ハイブリッドマスダンパー，Ｈｙｂｒｉｄ
Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒの略）などがあり、実用化さ
れている装置も多数存在する。これらパッシブ方式のＴ
ＭＤやアクティブ方式のＨＭＤの制振機能は、高層建物
に設置された付加質量振動系を外乱の振動に共振させる
ことにより、その高層建物の振動を低減させる力を発生
させる考え方に基づいている。
としては、現在まで各種の提案がなされている。高層建
物に付加振動系を設置してばねや減衰装置により振動を
抑制するパッシブ方式のＴＭＤ（チューンドマスダンパ
ー，Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒの略）や、付
加振動系にさらに外部から力を加えてアクティブに制御
するＨＭＤ（ハイブリッドマスダンパー，Ｈｙｂｒｉｄ
Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒの略）などがあり、実用化さ
れている装置も多数存在する。これらパッシブ方式のＴ
ＭＤやアクティブ方式のＨＭＤの制振機能は、高層建物
に設置された付加質量振動系を外乱の振動に共振させる
ことにより、その高層建物の振動を低減させる力を発生
させる考え方に基づいている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、付加質
量が建物の質量に比べて小さな、一般のマスダンパーシ
ステムの付加振動系では、主振動系よりも大きな相対変
形（ストローク）がマスダンパー部に発生する。そのた
め、高層建物の外乱が大きくなるにつれマスダンパー部
の変形（ストローク）が大きくなり、設置スペースなど
の関係からマスダンパーを大振動まで作動させることが
困難になる。このような問題に対して、現状では、補足
的にブレーキやストッパーといった変形抑制機構をマス
ダンパーシステムに組み込んでいるが、その場合、マス
ダンパーがある一定の変形に達すると制振機能が急激に
低減してしまうという問題を抱えている。またストッパ
ーを付けた場合には、急激な力により可動マスがストッ
パーに衝突して、マスダンパーを破損する恐れがあると
いう問題も発生する。本発明は、以上の課題の有効な解
決を目的とするものであって、通常の減衰機能に加え
て、そのマスダンパーの応答変形（ストローク）が過大
化したときは、その変形抑制に機能するごとくした、ス
トローク適応型のマスダンパーシステムを簡便な構成
で、提供しようとするものである。
量が建物の質量に比べて小さな、一般のマスダンパーシ
ステムの付加振動系では、主振動系よりも大きな相対変
形（ストローク）がマスダンパー部に発生する。そのた
め、高層建物の外乱が大きくなるにつれマスダンパー部
の変形（ストローク）が大きくなり、設置スペースなど
の関係からマスダンパーを大振動まで作動させることが
困難になる。このような問題に対して、現状では、補足
的にブレーキやストッパーといった変形抑制機構をマス
ダンパーシステムに組み込んでいるが、その場合、マス
ダンパーがある一定の変形に達すると制振機能が急激に
低減してしまうという問題を抱えている。またストッパ
ーを付けた場合には、急激な力により可動マスがストッ
パーに衝突して、マスダンパーを破損する恐れがあると
いう問題も発生する。本発明は、以上の課題の有効な解
決を目的とするものであって、通常の減衰機能に加え
て、そのマスダンパーの応答変形（ストローク）が過大
化したときは、その変形抑制に機能するごとくした、ス
トローク適応型のマスダンパーシステムを簡便な構成
で、提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、積層ゴムや滑り支承手段などによって支
持されたパッシブ方式のマスダンパーに、シリンダー型
のオイルダンパーのような軸方向に抵抗力を発揮する減
衰要素を用いて、片方を高層建物（例えば床面や壁面）
に固定支持し、もう片方を可動マスに接続して機能させ
る構成で、マスダンパーが変形（ストローク）したとき
にオイルダンパーが速度に比例した減衰力（Ｃ×υ）を
発揮すると共に、その変形（ストローク）方向の分力が
マスダンパーの減衰力として機能するごとく形成して、
その減衰機能を非線形に連続して増大するごとくし、そ
のマスダンパーの変形（ストローク）が過大化したとき
は、その変形抑制に機能することを可能としたストロー
ク適応型非線形マスダンパーシステムを提供するもので
ある。すなわち、本発明の具体的な解決手段の構成は以
下の通りである。 （１）制振対象の高層建物の上面に多段積層ゴムを介在
させて、可動マスを支承すると共に、該可動マスの底面
中心と該高層建物の上面間に、その軸方向に抵抗力を発
揮する伸縮シリンダー型のオイルダンパーを、直立し
て、かつ該可動マスの移動方向に首振り自在に接続して
形成してなり、そのマスダンパーの応答変形の増大に対
応してその減衰力を非線形に連続して増大し、その応答
変形の過大化を抑制するごとく機能せしめ得るようにし
たことを特徴とするストローク適応型非線形マスダンパ
ーシステム。 （２）可動マスの四隅部に対向して、同形の多段積層ゴ
ムを配置させ、その中央空間の中心にそのシリンダー型
のオイルダンパーを接続して、形成してなることを特徴
とする前記（１）項に記載のストローク適応型非線形マ
スダンパーシステム。 （３）制振対象の高層建物の上部に、水平にリニアレー
ルを設置し、該リニアレール上に可動マスを摺動自在に
取着し、該可動マスの両側面と該高層建物の平行内壁面
との間に、その軸方向に抵抗力を発揮する伸縮シリンダ
ー型のオイルダンパーを、該可動マスの移動方向と直角
に対向して、かつ該移動方向に首振り自在に接続して形
成してなり、そのマスダンパーの応答変形の増大に対応
してその減衰力を非線形に連続して増大し、その応答変
形の過大化を抑制するごとく機能せしめ得るようにした
ことを特徴とするストローク適応型非線形マスダンパー
システム。
め、本発明は、積層ゴムや滑り支承手段などによって支
持されたパッシブ方式のマスダンパーに、シリンダー型
のオイルダンパーのような軸方向に抵抗力を発揮する減
衰要素を用いて、片方を高層建物（例えば床面や壁面）
に固定支持し、もう片方を可動マスに接続して機能させ
る構成で、マスダンパーが変形（ストローク）したとき
にオイルダンパーが速度に比例した減衰力（Ｃ×υ）を
発揮すると共に、その変形（ストローク）方向の分力が
マスダンパーの減衰力として機能するごとく形成して、
その減衰機能を非線形に連続して増大するごとくし、そ
のマスダンパーの変形（ストローク）が過大化したとき
は、その変形抑制に機能することを可能としたストロー
ク適応型非線形マスダンパーシステムを提供するもので
ある。すなわち、本発明の具体的な解決手段の構成は以
下の通りである。 （１）制振対象の高層建物の上面に多段積層ゴムを介在
させて、可動マスを支承すると共に、該可動マスの底面
中心と該高層建物の上面間に、その軸方向に抵抗力を発
揮する伸縮シリンダー型のオイルダンパーを、直立し
て、かつ該可動マスの移動方向に首振り自在に接続して
形成してなり、そのマスダンパーの応答変形の増大に対
応してその減衰力を非線形に連続して増大し、その応答
変形の過大化を抑制するごとく機能せしめ得るようにし
たことを特徴とするストローク適応型非線形マスダンパ
ーシステム。 （２）可動マスの四隅部に対向して、同形の多段積層ゴ
ムを配置させ、その中央空間の中心にそのシリンダー型
のオイルダンパーを接続して、形成してなることを特徴
とする前記（１）項に記載のストローク適応型非線形マ
スダンパーシステム。 （３）制振対象の高層建物の上部に、水平にリニアレー
ルを設置し、該リニアレール上に可動マスを摺動自在に
取着し、該可動マスの両側面と該高層建物の平行内壁面
との間に、その軸方向に抵抗力を発揮する伸縮シリンダ
ー型のオイルダンパーを、該可動マスの移動方向と直角
に対向して、かつ該移動方向に首振り自在に接続して形
成してなり、そのマスダンパーの応答変形の増大に対応
してその減衰力を非線形に連続して増大し、その応答変
形の過大化を抑制するごとく機能せしめ得るようにした
ことを特徴とするストローク適応型非線形マスダンパー
システム。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図１〜図
５の図面に基づき説明する。図１は、多段積層ゴムに支
持され、シリンダー型のオイルダンパーを接続した本発
明の方式のマスダンパーシステムの説明用立面図、図２
は可動マス底面の多段積層ゴムの固定状態を示す底面図
（中心のオイルダンパーの接続部分の図示を省略す
る）、図３は図１のシリンダー型オイルダンパーの減衰
力の水平方向分力ベクトル図、図４は本発明のマスダン
パーの変形と減衰係数の増加分との関係を示す特性図、
図５はリニアレール上を摺動し、その左右側面にオイル
ダンパーを接続した本発明の他の方式のマスダンパーシ
ステムの説明用平面図及び立面図である。なお、図中、
１は建物、２は可動マス、３は多段積層ゴム、４は伸縮
シリンダー型オイルダンパー、５．６は球面構造型連結
装置、７は建物壁面、８は可動マス、９はリニアレー
ル、１０、１１は本発明のマスダンパーシステムであ
る。
５の図面に基づき説明する。図１は、多段積層ゴムに支
持され、シリンダー型のオイルダンパーを接続した本発
明の方式のマスダンパーシステムの説明用立面図、図２
は可動マス底面の多段積層ゴムの固定状態を示す底面図
（中心のオイルダンパーの接続部分の図示を省略す
る）、図３は図１のシリンダー型オイルダンパーの減衰
力の水平方向分力ベクトル図、図４は本発明のマスダン
パーの変形と減衰係数の増加分との関係を示す特性図、
図５はリニアレール上を摺動し、その左右側面にオイル
ダンパーを接続した本発明の他の方式のマスダンパーシ
ステムの説明用平面図及び立面図である。なお、図中、
１は建物、２は可動マス、３は多段積層ゴム、４は伸縮
シリンダー型オイルダンパー、５．６は球面構造型連結
装置、７は建物壁面、８は可動マス、９はリニアレー
ル、１０、１１は本発明のマスダンパーシステムであ
る。
【０００６】
【実施例】先ず、図１に示す本発明のマスダンパーシス
テム（以下システムを略す）１０について説明する。そ
の制振対象の高層建物１の建物上面１ａには、多段積層
ゴム３を介在させて、正四角体の鋼製可動マス２が水平
に支承されている。その多段積層ゴム３は静止時に鉛直
状態となるごとく重積されるが、可動マス２の底面２ａ
の四隅部に対向して、４個所の三角形状の多段積層ゴム
３ａに分割配置され、その最上部のゴム片は可動マスの
底面２ａに、最下部のゴム片は建物上面１ａに、それぞ
れ３本の固定ピン３ｂを介して固定される。かくして、
可動マス２は多段積層ゴム３によって、建物１にその重
量を支持されると共に、該積層ゴム３によって水平移動
方向に対しても、ばね特性を賦与される。また、積層ゴ
ム３は天然ゴム系あるいはシリコンゴム系のものでよ
く、特にその種類を限定するものではない。
テム（以下システムを略す）１０について説明する。そ
の制振対象の高層建物１の建物上面１ａには、多段積層
ゴム３を介在させて、正四角体の鋼製可動マス２が水平
に支承されている。その多段積層ゴム３は静止時に鉛直
状態となるごとく重積されるが、可動マス２の底面２ａ
の四隅部に対向して、４個所の三角形状の多段積層ゴム
３ａに分割配置され、その最上部のゴム片は可動マスの
底面２ａに、最下部のゴム片は建物上面１ａに、それぞ
れ３本の固定ピン３ｂを介して固定される。かくして、
可動マス２は多段積層ゴム３によって、建物１にその重
量を支持されると共に、該積層ゴム３によって水平移動
方向に対しても、ばね特性を賦与される。また、積層ゴ
ム３は天然ゴム系あるいはシリコンゴム系のものでよ
く、特にその種類を限定するものではない。
【０００７】また、可動マス２の底面２ａの四隅部の多
段積層ゴム３ａに囲まれた中央空間３ｃの中心には、該
底面２ａの中心と建物上面１ａとの間に静止時に直立状
態となるように、その軸方向にその粘性流体抵抗により
抵抗力を発揮する伸縮シリンダー型オイルダンパー４が
接続されている。なお、その伸縮シリンダー型オイルダ
ンパー４は簡略図示（図１）されているが、４ａはその
シリンダー、４ｂはそのピストンである。また、シリン
ダー４ａの下面と建物上面１ａとの間、並びにピストン
４ｂの上面との間は、球面構造型連結装置５．６をそれ
ぞれ介して接続されている。その球面構造型連結装置
５．６は簡略図示されているが、転動自在な球面軸受を
介在させ、ピンで連結した自在接手型構造となってい
る。かかる構成のマスダンパー１０においては、伸縮シ
リンダー型オイルダンパー４は、可動マス２の水平移動
方向に対して首振り自在に追従して、その軸方向の抵抗
力を発揮可能となる。図１は、マスダンパー１０の可動
マス２が水平移動方向にχだけ変形（ストローク）した
状態を例示している。そのとき、オイルダンパー４は速
度に比例した減衰力（Ｃ×υ）を軸方向に発揮するが、
その可動マス２の変形方向（水平方向）の分力（図３）
は、マスダンパー１０の変形（ストローク）に対する減
衰力として与えられる。このマスダンパー１０の変形χ
とその等価粘性減衰係数Ｃｄの増加分との関係を式で表
現すると、次のごとくなる。
段積層ゴム３ａに囲まれた中央空間３ｃの中心には、該
底面２ａの中心と建物上面１ａとの間に静止時に直立状
態となるように、その軸方向にその粘性流体抵抗により
抵抗力を発揮する伸縮シリンダー型オイルダンパー４が
接続されている。なお、その伸縮シリンダー型オイルダ
ンパー４は簡略図示（図１）されているが、４ａはその
シリンダー、４ｂはそのピストンである。また、シリン
ダー４ａの下面と建物上面１ａとの間、並びにピストン
４ｂの上面との間は、球面構造型連結装置５．６をそれ
ぞれ介して接続されている。その球面構造型連結装置
５．６は簡略図示されているが、転動自在な球面軸受を
介在させ、ピンで連結した自在接手型構造となってい
る。かかる構成のマスダンパー１０においては、伸縮シ
リンダー型オイルダンパー４は、可動マス２の水平移動
方向に対して首振り自在に追従して、その軸方向の抵抗
力を発揮可能となる。図１は、マスダンパー１０の可動
マス２が水平移動方向にχだけ変形（ストローク）した
状態を例示している。そのとき、オイルダンパー４は速
度に比例した減衰力（Ｃ×υ）を軸方向に発揮するが、
その可動マス２の変形方向（水平方向）の分力（図３）
は、マスダンパー１０の変形（ストローク）に対する減
衰力として与えられる。このマスダンパー１０の変形χ
とその等価粘性減衰係数Ｃｄの増加分との関係を式で表
現すると、次のごとくなる。
【０００８】
【数１】
【０００９】ここで、Ｃｏはマスダンパー１０の変形χ
が無限大になったときの減衰係数Ｃｄの増加分、ｌは可
動マス２の床面（上面１ａ）からの高さ、χはマスダン
パー１０の水平移動方向の変形量であって、χとＣｄの
関係は図４のごとく図示される。例えば、マスダンパー
が単に多段積層ゴム３に支持にされた形で床面に設置さ
れた場合には、マスダンパーの水平方向の変形に応じて
鉛直方向の変形は変化しないが、図１のように可動マス
２と建物上面１ａとの間に伸縮シリンダー型オイルダン
パー４を付加したマスダンパー１０の場合は、その等価
粘性減衰係数Ｃｄは変形（ストローク）χの増大と共
に、非線形的に連続して増大変化する形となる。また、
ｌの値を変えることで、その増大の程度を変えることが
できる。すなわち、従来のパッシブ方式ＴＭＤでは、そ
の変形と共に減衰性能が非線形に変化するようなマスダ
ンパーを作ることは技術的に困難であったが、本発明の
マスダンパー１０は線形のオイルダンパー４を用いるに
も拘わらず、その幾何学的な関係を利用することによっ
て、簡便に非線形性を実現可能とするものである。
が無限大になったときの減衰係数Ｃｄの増加分、ｌは可
動マス２の床面（上面１ａ）からの高さ、χはマスダン
パー１０の水平移動方向の変形量であって、χとＣｄの
関係は図４のごとく図示される。例えば、マスダンパー
が単に多段積層ゴム３に支持にされた形で床面に設置さ
れた場合には、マスダンパーの水平方向の変形に応じて
鉛直方向の変形は変化しないが、図１のように可動マス
２と建物上面１ａとの間に伸縮シリンダー型オイルダン
パー４を付加したマスダンパー１０の場合は、その等価
粘性減衰係数Ｃｄは変形（ストローク）χの増大と共
に、非線形的に連続して増大変化する形となる。また、
ｌの値を変えることで、その増大の程度を変えることが
できる。すなわち、従来のパッシブ方式ＴＭＤでは、そ
の変形と共に減衰性能が非線形に変化するようなマスダ
ンパーを作ることは技術的に困難であったが、本発明の
マスダンパー１０は線形のオイルダンパー４を用いるに
も拘わらず、その幾何学的な関係を利用することによっ
て、簡便に非線形性を実現可能とするものである。
【００１０】次に、図５に示す本発明の他の方式のマス
ダンパーシステム（以下システムを略す）１１について
説明する。その制振対象の高層建物１の平行な両側壁面
７、７に挟まれた上部空間７ａに沿って、左右２条のリ
ニアレール９、９を水平に設置し、該リニアレール９、
９上に可動マス８を嵌挿させたり、滑動させたりして摺
動自在に取着、支承させ、該可動マス８の両側面と建物
１の平行した両壁面７、７との間に、該可動マス２の水
平移動方向と静止時に直角状態となるように、図１の伸
縮シリンダー型オイルダンパー４と同一構成の対向した
オイルダンパー４、４を同じく球面構造型連結装置５、
６を介して、該移動方向に首振り自在に接続してマスダ
ンパー１１を形成している。かかる構成のマスダンパー
１１においても、前記のマスダンパー１０（図１）の場
合と同じく、オイルダンパー４の軸方向の減衰力の水平
移動方向の分力が、マスダンパー１１の変形（ストロー
ク）に対する減衰力として機能し、図４と同様な減衰係
数の変化を示して、変形（ストローク）χの増大と共
に、連続的かつ非連続的に減衰性能を増大変化するマス
ダンパーを実現可能とするものである。
ダンパーシステム（以下システムを略す）１１について
説明する。その制振対象の高層建物１の平行な両側壁面
７、７に挟まれた上部空間７ａに沿って、左右２条のリ
ニアレール９、９を水平に設置し、該リニアレール９、
９上に可動マス８を嵌挿させたり、滑動させたりして摺
動自在に取着、支承させ、該可動マス８の両側面と建物
１の平行した両壁面７、７との間に、該可動マス２の水
平移動方向と静止時に直角状態となるように、図１の伸
縮シリンダー型オイルダンパー４と同一構成の対向した
オイルダンパー４、４を同じく球面構造型連結装置５、
６を介して、該移動方向に首振り自在に接続してマスダ
ンパー１１を形成している。かかる構成のマスダンパー
１１においても、前記のマスダンパー１０（図１）の場
合と同じく、オイルダンパー４の軸方向の減衰力の水平
移動方向の分力が、マスダンパー１１の変形（ストロー
ク）に対する減衰力として機能し、図４と同様な減衰係
数の変化を示して、変形（ストローク）χの増大と共
に、連続的かつ非連続的に減衰性能を増大変化するマス
ダンパーを実現可能とするものである。
【００１１】これら本発明のマスダンパー１０及び１１
は、上記のごとく、通常はそのマスダンパーの応答変形
の増大に対応して、その減衰力を増大するが、その応答
変形が過大化したときは、従来のブレーキやストッパー
が行った変形抑制機構として機能することも可能で、１
台のマスダンパーで通常の減衰装置としての機能とブレ
ーキ・ストッパーとして機能の両方を実現可能とするも
のである。
は、上記のごとく、通常はそのマスダンパーの応答変形
の増大に対応して、その減衰力を増大するが、その応答
変形が過大化したときは、従来のブレーキやストッパー
が行った変形抑制機構として機能することも可能で、１
台のマスダンパーで通常の減衰装置としての機能とブレ
ーキ・ストッパーとして機能の両方を実現可能とするも
のである。
【００１２】次に、本発明のマスダンパー１０及び１１
の制振特性を、他のタイプのマスダンパーシステムを加
えて、シミュレーション解析した計算結果を報告する。
具体的には、図６に示す解析モデルで、高層建物の最上
階にマスダンパーが設置された場合を想定し、建物の重
量は１０，０００ｔｏｎ、減衰定数は０．０１、固有周
期は４秒として計算した。また外乱として０〜１０Ｈｚ
でパワーが一定のホワイトノイズが直接に建物に作用し
た場合の応答特性を計算した。また検討対象のモデル
は、モデル１として、マスダンパーの剛性ｋｄがあるダ
ンパー変形ｘｏになったとき、κ１からακ１に増大す
るタイプのもの（図７の特性のもの）、モデル２とし
て、マスダンパーの粘性減衰係数Ｃｄがあるダンパー変
形χｏになったとき、Ｃ１からαＣ１に増大するタイプ
のもの（図８の特性のもの）、モデル３として、本発明
のマスダンパー１０、１１の粘性減衰係数Ｃｄが変形χ
の増大と共に連続的に増大するタイプのもの（前記の図
４の特性のもの）の３種類のマスダンパーシステムと
し、さらに通常のＴＭＤの場合を加えて、外乱の大きさ
と応答値の関係を求めた。また、マスダンパー質量は１
００ｔｏｎ、マスダンパーの固有周期（線形時）は４
秒、マスダンパーの減衰定数（線形時）は０．０５、パ
ラメータαは５とした。また、モデル３では、Ｃｏがダ
ンパーの減衰定数０．３０相当、ｌ＝１００ｃｍとし
た。
の制振特性を、他のタイプのマスダンパーシステムを加
えて、シミュレーション解析した計算結果を報告する。
具体的には、図６に示す解析モデルで、高層建物の最上
階にマスダンパーが設置された場合を想定し、建物の重
量は１０，０００ｔｏｎ、減衰定数は０．０１、固有周
期は４秒として計算した。また外乱として０〜１０Ｈｚ
でパワーが一定のホワイトノイズが直接に建物に作用し
た場合の応答特性を計算した。また検討対象のモデル
は、モデル１として、マスダンパーの剛性ｋｄがあるダ
ンパー変形ｘｏになったとき、κ１からακ１に増大す
るタイプのもの（図７の特性のもの）、モデル２とし
て、マスダンパーの粘性減衰係数Ｃｄがあるダンパー変
形χｏになったとき、Ｃ１からαＣ１に増大するタイプ
のもの（図８の特性のもの）、モデル３として、本発明
のマスダンパー１０、１１の粘性減衰係数Ｃｄが変形χ
の増大と共に連続的に増大するタイプのもの（前記の図
４の特性のもの）の３種類のマスダンパーシステムと
し、さらに通常のＴＭＤの場合を加えて、外乱の大きさ
と応答値の関係を求めた。また、マスダンパー質量は１
００ｔｏｎ、マスダンパーの固有周期（線形時）は４
秒、マスダンパーの減衰定数（線形時）は０．０５、パ
ラメータαは５とした。また、モデル３では、Ｃｏがダ
ンパーの減衰定数０．３０相当、ｌ＝１００ｃｍとし
た。
【００１３】図８に外乱のレベルと建物の応答速度の関
係、図９に外乱のレベルとマスダンパーの変形の関係
を、それぞれ図示する。なお、両図の横軸の外乱のレベ
ルは、外乱の大きさに対する、パワースペクトル密度の
平方根で求めた比率である。図８、図９の両図より、モ
デル２とモデル３では外乱の大きさが大きくなっても、
線形のＴＭＤとほぼ同等の制振特性を有しており、ダン
パーの最大変形は頭打ち傾向を示している。これに対
し、モデル１では変形低減効果は大きいが、制振特性は
劣っている。以上の計算結果からも、本発明のモデル３
は建物の応答速度をＴＭＤに比べてそれほど大きくする
ことなく、マスダンパーの変形を抑制していることがわ
かるのである。
係、図９に外乱のレベルとマスダンパーの変形の関係
を、それぞれ図示する。なお、両図の横軸の外乱のレベ
ルは、外乱の大きさに対する、パワースペクトル密度の
平方根で求めた比率である。図８、図９の両図より、モ
デル２とモデル３では外乱の大きさが大きくなっても、
線形のＴＭＤとほぼ同等の制振特性を有しており、ダン
パーの最大変形は頭打ち傾向を示している。これに対
し、モデル１では変形低減効果は大きいが、制振特性は
劣っている。以上の計算結果からも、本発明のモデル３
は建物の応答速度をＴＭＤに比べてそれほど大きくする
ことなく、マスダンパーの変形を抑制していることがわ
かるのである。
【００１４】アクティブ方式のＴＭＤにおいては、風外
乱のようなランダム外乱に対しマスダンパーの変形を制
限値に達しないようにするためには、制御ゲインの値に
余裕を持たせることが必要となる。従って、本発明のよ
うな変形が過大になるのを抑制するマスダンパーシステ
ムを設置すれば、それだけ強い制御をすることができ、
制振効果を高めることができる。また変形抑制のために
アクティブ制御用駆動装置を利用することも可能であ
る。
乱のようなランダム外乱に対しマスダンパーの変形を制
限値に達しないようにするためには、制御ゲインの値に
余裕を持たせることが必要となる。従って、本発明のよ
うな変形が過大になるのを抑制するマスダンパーシステ
ムを設置すれば、それだけ強い制御をすることができ、
制振効果を高めることができる。また変形抑制のために
アクティブ制御用駆動装置を利用することも可能であ
る。
【００１５】
【発明の効果】 マスダンパーの応答変形に応じて、減
衰性能を連続的に変化させる、本発明の非線形マスダン
パーシステムでは、次に示すような種々の効果が期待さ
れる。 （１）シリンダー型のオイルダンパーを付加する簡便な
構成で、これと直交する移動方向へのマスダンパーの変
形に伴う幾何学的な非線形性を利用することにより、そ
のマスダンパーの応答変形を安全範囲に抑制することが
できる。 （２）外乱のレベルが大きくなったとき、ダンパーの最
大変形は抑制されて、頭打ちとなるが、制振効果のほう
は線形のＴＭＤとほぼ同等である。すなわち、外乱レベ
ルの変化に対して、適応的に働く特徴を有している。 （３）ランダムな外乱に対する瞬間的な応答変形の増大
を抑制することができ、マスダンパーの安全性が確保さ
れる。また、マスダンパーの変形に対する制振効果効率
が上がるため、設置スペースの改善をはかれる。
衰性能を連続的に変化させる、本発明の非線形マスダン
パーシステムでは、次に示すような種々の効果が期待さ
れる。 （１）シリンダー型のオイルダンパーを付加する簡便な
構成で、これと直交する移動方向へのマスダンパーの変
形に伴う幾何学的な非線形性を利用することにより、そ
のマスダンパーの応答変形を安全範囲に抑制することが
できる。 （２）外乱のレベルが大きくなったとき、ダンパーの最
大変形は抑制されて、頭打ちとなるが、制振効果のほう
は線形のＴＭＤとほぼ同等である。すなわち、外乱レベ
ルの変化に対して、適応的に働く特徴を有している。 （３）ランダムな外乱に対する瞬間的な応答変形の増大
を抑制することができ、マスダンパーの安全性が確保さ
れる。また、マスダンパーの変形に対する制振効果効率
が上がるため、設置スペースの改善をはかれる。
【図１】多段積層ゴムに支持され、シリンダー型のオイ
ルダンパーを接続した本発明の方式のマスダンパーシス
テムの説明用正面図である。
ルダンパーを接続した本発明の方式のマスダンパーシス
テムの説明用正面図である。
【図２】可動マス底面の多段積層ゴムの固定状態を示す
底面図である。
底面図である。
【図３】図１のシリンダー型オイルダンパーの減衰力の
水平方向分力ベグトル図である。
水平方向分力ベグトル図である。
【図４】本発明のマスダンパーの変形と等価粘性減衰係
数の増加分との関係を示す特性図であり、かつモデル３
の特性図である。
数の増加分との関係を示す特性図であり、かつモデル３
の特性図である。
【図５】リニアレール上を摺動し、その左右側面にオイ
ルダンパーを接続した本発明の他の方式のマスダンパー
システムの説明用平面図である。
ルダンパーを接続した本発明の他の方式のマスダンパー
システムの説明用平面図である。
【図６】シュミレーション解析用の解析モデル図であ
る。
る。
【図７】ある変形を越えると剛性が大きくなるタイプの
モデル１の特性図である。
モデル１の特性図である。
【図８】ある変形を越えると減衰が大きくなるタイプの
モデル２の特性図である。
モデル２の特性図である。
【図９】解析結果の外乱レベルと建物の応答速度の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１０】解析結果の外乱レベルとダンパー変形の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 建物 １ａ 建物上面 ２ 可動マス ２ａ 底面 ３ 多段積層ゴム ３ａ 三角形状
の多段積層ゴム ３ｂ 固定ピン ３ｃ 中央空間 ４ シリンダー型オイルダンパー ４ａ シリンダ
ー ４ｂ ピストン ５，６ 球面構
造型連結装置 ７ 建物壁面 ７ａ 上部空間 ８ 可動マス ９ リニアレー
ル １０，１１ 本発明のマスダンパーシステム χ マスダンパーの応答変形量
の多段積層ゴム ３ｂ 固定ピン ３ｃ 中央空間 ４ シリンダー型オイルダンパー ４ａ シリンダ
ー ４ｂ ピストン ５，６ 球面構
造型連結装置 ７ 建物壁面 ７ａ 上部空間 ８ 可動マス ９ リニアレー
ル １０，１１ 本発明のマスダンパーシステム χ マスダンパーの応答変形量
Claims (3)
- 【請求項１】制振対象の高層建物の上面に多段積層ゴム
を介在させて、可動マスを支承すると共に、該可動マス
の底面中心と該高層建物の上面間に、その軸方向に抵抗
力を発揮する伸縮シリンダー型のオイルダンパーを、直
立して、かつ該可動マスの移動方向に首振り自在に接続
して形成してなり、そのマスダンパーの応答変形の増大
に対応してその減衰力を非線形に連続して増大し、その
応答変形の過大化を抑制するごとく機能せしめ得るよう
にしたことを特徴とするストローク適応型非線形マスダ
ンパーシステム。 - 【請求項２】可動マスダンパーシステムの四隅部に対向
して、同形の多段積層ゴムを配置させ、その中央空間の
中心にそのシリンダー型のオイルダンパーを接続して、
形成してなることを特徴とする請求項１記載のストロー
ク適応型非線形マスダンパーシステム。 - 【請求項３】制振対象の高層建物の上部に、水平にリニ
アレールを設置し、該リニアレール上に可動マスを摺動
自在に取着し、該可動マスの両側面と該高層建物の平行
内壁面との間に、その軸方向に抵抗力を発揮する伸縮シ
リンダー型のオイルダンパーを、該可動マスの移動方向
と直角に対向して、かつ該移動方向に首振り自在に接続
して形成してなり、そのマスダンパーの応答変形の増大
に対応してその減衰力を非線形に連続して増大し、その
応答変形の過大化を抑制するごとく機能せしめ得るよう
にしたことを特徴とするストローク適応型非線形マスダ
ンパーシステム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP327196A JPH09189144A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | ストローク適応型非線形マスダンパーシステム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP327196A JPH09189144A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | ストローク適応型非線形マスダンパーシステム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09189144A true JPH09189144A (ja) | 1997-07-22 |
Family
ID=11552794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP327196A Pending JPH09189144A (ja) | 1996-01-11 | 1996-01-11 | ストローク適応型非線形マスダンパーシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09189144A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001336307A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Shimizu Corp | 制震緑化建物 |
| JP2013189842A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-26 | Kyoto Univ | 構造物用の滑り支承 |
| JP2017020531A (ja) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | 大成建設株式会社 | 制振装置 |
| JP2018017260A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 大成建設株式会社 | チューンド・マス・ダンパー |
-
1996
- 1996-01-11 JP JP327196A patent/JPH09189144A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001336307A (ja) * | 2000-05-26 | 2001-12-07 | Shimizu Corp | 制震緑化建物 |
| JP2013189842A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-26 | Kyoto Univ | 構造物用の滑り支承 |
| JP2017020531A (ja) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | 大成建設株式会社 | 制振装置 |
| JP2018017260A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 大成建設株式会社 | チューンド・マス・ダンパー |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2000055117A (ja) | 免振装置 | |
| JP6636383B2 (ja) | 免震構造及び免震構造を設計する方法 | |
| CN101351601B (zh) | 负刚性装置以及具备该负刚性装置的免震结构物 | |
| CN117267305B (zh) | 一种用于风机结构的变刚度磁流惯容自适应阻尼器 | |
| JPH09189144A (ja) | ストローク適応型非線形マスダンパーシステム | |
| CN117107619A (zh) | 一种适用于低净高墩梁的耗能装置及桥梁 | |
| JP2012042016A (ja) | ３次元免震装置 | |
| JPH06300081A (ja) | 制振支持構造 | |
| CN109555236A (zh) | 一种铰接式剪刀支撑阻尼器系统及减振效能评估方法 | |
| JP6726381B2 (ja) | 回転マスダンパの設置構造 | |
| WO2019020991A1 (en) | BUILDING, INTEGRATED DAMPING UNIT AND DAMPING METHOD | |
| JP6304933B2 (ja) | 負剛性ダンパー | |
| JPH11230249A (ja) | 大地震用のパッシブ型マスダンパー | |
| JP2001082542A (ja) | 三次元免震装置 | |
| JP3747282B2 (ja) | ハイブリッド型免震装置 | |
| JP3671317B2 (ja) | 免震機構 | |
| JP2000054506A (ja) | 免震構造物の浮き上がり防止装置及びこの装置が設けられてなる軽重量構造物の免震構造 | |
| JP3677706B2 (ja) | 免震・制震併用構造 | |
| JPH0720284Y2 (ja) | 免震装置 | |
| JPH01230834A (ja) | 免震装置 | |
| JP2627862B2 (ja) | 構造物の制振装置 | |
| JP3707307B2 (ja) | 摩擦ダンパー | |
| CN114776762B (zh) | 一种家电家具用消能减震支座 | |
| JP3326421B2 (ja) | 免震装置 | |
| JPH03288038A (ja) | 可変特性免震装置および可変特性免震システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040406 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |