制震システム、及び建物の制震方法
【課題】卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる制震システム、及び建物の制震方法を提供する。
【解決手段】制御手段２４によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー１６を操作することにより、卓越した振動成分を有する振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【解決手段】制御手段２４によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー１６を操作することにより、卓越した振動成分を有する振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物に生じる振動をダンパーにより低減する制震システム、及び建物の制震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の振動モデルを多質点系として捉えた場合、この建物に生じる応答振動加速度は、通常、１次振動モードの成分が他の振動モードの成分よりも大きくなる。よって、一般に、建物に生じる揺れを流体系ダンパーにより低減しようとする場合、支持部材を含めた流体系ダンパー全体としての減衰力が１次振動モードの振動数に対して最大となるように、流体系ダンパー本体の減衰係数を設定する。
【０００３】
しかし、高次モードの振動数に対しては、この流体系ダンパーから建物へ効果的に減衰力を与えることができない。例えば、２次振動モードの加速度成分が他の振動モードの加速度成分よりも卓越する地震動に対しては、流体系ダンパーの有している最大限の減衰効果を発揮させることができない。
【０００４】
特許文献１には、建物フレーム内に設置した可変減衰装置によって、地震等により建物に発生する揺れを低減する構造物の制震方法が開示されている。可変減衰装置は、減衰係数を２段階に切り替えることができ、可変減衰装置が設置されている建物層間の変位、この変位の速度、及び可変減衰装置から発生した力に基づいて可変減衰装置の制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０３９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる制震システム、及び建物の制震方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーと、前記建物に生じる応答振動値を計測する計測手段と、所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析手段と、前記分析手段により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御手段と、を有する制震システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、制御手段によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように可変減衰ダンパーを操作することにより、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記複数設定された振動モードの内の１つである第１振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された前記可変減衰ダンパーの減衰係数は、前記複数設定された振動モードの内の前記第１振動モード以外の第２振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された前記可変減衰ダンパーに生じる、前記第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きい。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、第１振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された可変減衰ダンパーの減衰係数を、第２振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパーに生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記分析手段は、１次振動モードと２次振動モードとを設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、１次振動モードが主となる第１振動成分と２次振動モードが主となる第２振動成分とに分け、前記制御手段は、前記第１振動成分と前記第２振動成分とを比較し、前記第１振動成分が卓越する場合に、前記１次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作し、前記第２振動成分が卓越する場合に、前記２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、建物に生じる、１次又は２次振動モードが主となる振動成分が卓越する振動を、効果的に低減することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーを用いた建物の制震方法において、前記建物に生じる応答振動値を計測する計測工程と、所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測工程により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析工程と、前記分析工程により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御工程と、を有する建物の制震方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、制御工程によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように可変減衰ダンパーを操作することにより、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建物を示す立面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可変減衰ダンパーを示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るモデル化した可変減衰ダンパーを示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る制震システムを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る流体系ダンパー部の減衰係数に対する固定減衰ダンパーの減衰係数を示す線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る固定減衰ダンパーに作用する振動の振動数に対する固定減衰ダンパーにより付与される減衰の効率を示す線図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る制震システムを示す説明図である。
【図８】本発明の実施例に係る時刻に対する地動加速度を示す線図である。
【図９】本発明の実施例に係る周期に対する応答加速度スペクトルを示す線図である。
【図１０】本発明の実施例に係る建物階に対する応答振動加速度を示す線図である。
【図１１】本発明の実施例に係る建物階に対する応答層間変形角を示す線図である。
【図１２】本発明の実施例に係る時刻に対する応答振動加速度を示す線図である。
【図１３】本発明の実施例に係る時刻に対する応答振動加速度を示す線図である。
【図１４】本発明の実施例に係る時刻に対する流体系ダンパー部の減衰係数を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施形態では、２０階建ての鉄骨造の建物に本発明を適用した例を示すが、本発明は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。
【００１８】
まず、本発明の第１の実施形態に係る制震システムについて説明する。
【００１９】
図１の立面図に示すように、制震システム１０は、地盤１２の上に建てられた鉄骨造の建物１４に備えられている。これにより、建物１４は、免震層を有さない２０階建ての制振建物を構成している。
【００２０】
制震システム１０は、可変減衰ダンパー１６、計測手段としての加速度センサー１８、及びコントローラ２０を有している。コントローラ２０は、分析手段としてのフィルタ分析部２２と、制御手段としての制御指令部２４とを備えている。加速度センサー１８及びコントローラ２０は、２０階の床版の上に設置されている。
【００２１】
図１、２に示すように、可変減衰ダンパー１６は、建物１４の各階層２６に配置され、対角線上に位置するようにして各階層２６の柱梁架構２８に取り付けられている。柱梁架構２８は、柱３０と梁３２とによって構成されている。
【００２２】
可変減衰ダンパー１６は、セミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーであり、流体系ダンパー部３４と、鋼製の軸部材からなる支持部３６とを直列に配置して構成されている。これにより、可変減衰ダンパー１６は、建物１４に地震力等が作用したときに相対変位する階層２６へ減衰力Ｆを付与する。
【００２３】
図３に示すように、可変減衰ダンパー１６は、ダッシュポット３８とバネ４０とを直列に配置したMaxwellモデル４２によってモデル化できる。ダッシュポット３８は、流体系ダンパー部３４の有する粘性減衰に相当し、バネ４０は、流体系ダンパー部３４に収容されているオイル等の流体に生じる圧縮剛性と、支持部３６の軸剛性とを直列配置したダンパー剛性に相当する。
【００２４】
Maxwellモデル４２における可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑは、可変減衰ダンパー１６に作用する振動の振動数に依存する。すなわち、流体系ダンパー部３４に収容されているオイル等の流体に生じる圧縮剛性と、支持部３６の軸剛性とを直列配置したダンパー剛性をＫ、可変減衰ダンパー１６に作用する（可変減衰ダンパー１６が取り付けられている柱梁架構２８に作用する）振動の振動数をｆ、流体系ダンパー部３４の減衰係数をＣとしたときに、式（１）が成り立つ場合に、可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑは最大となる。
【００２５】
【数１】
可変減衰ダンパー１６は、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを、値ＣＨと値ＣＬとに切り替えることによって、可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑ（可変減衰ダンパー１６が階層２６へ付与する減衰力Ｆ）を二段階に変更できる。値ＣＨ及び値ＣＬの内、大きい側の値である値ＣＨは、建物１４の１次振動モードの振動数ｆ（以下、「１次振動数ｆ１」とする）に対して可変減衰ダンパー１６の減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、式（１）から求めた流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃに近い値にする。すなわち、式（１）から求めた減衰係数Ｃを目標値として設計された可変減衰ダンパー１６において、この可変減衰ダンパー１６に１次振動数ｆ１の振動が加えられたときに得られる流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨとする。
【００２６】
そして、値ＣＨ及び値ＣＬの内、小さい側の値である値ＣＬは、建物１４の２次振動モードの振動数ｆ（以下、「２次振動数ｆ２」とする）に対して可変減衰ダンパー１６の減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、式（１）から求めた流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃに近い値にする。すなわち、式（１）から求めた減衰係数Ｃを目標値として設計された可変減衰ダンパー１６において、この可変減衰ダンパー１６に２次振動数ｆ２の振動が加えられたときに得られる減流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬとする。
【００２７】
ここで、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨと設定（以下、「設定Ａ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣａ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣａ２とし、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬと設定（以下、「設定Ｂ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣｂ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣｂ２とすると、各減衰の関係は、Ｃａ１＞Ｃｂ１、Ｃａ２＜Ｃｂ２となる。
【００２８】
すなわち、第１振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー１６の減衰係数は、第２振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー１６に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくなる。また、第１振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー１６の減衰係数は、第２振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー１６に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくなる。
【００２９】
なお、建物の２次振動数は、建物の１次振動数の約３倍になることが経験的に分かっているので、建物１４の２次振動モードの振動数ｆを対象とした値ＣＬは、建物１４の１次振動モードの振動数ｆを対象とした値ＣＨの約１／３になる。
【００３０】
加速度センサー１８は、建物１４に地震力等が作用したときに、加速度センサー１８が設置されている床版に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。すなわち、加速度センサー１８は、建物１４に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。
【００３１】
フィルタ分析部２２は、分析対象の振動モードを１次振動モードと２次振動モードとに設定し、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、１次振動モードが主となる第１振動成分としての第１加速度成分と、２次振動モードが主となる第２振動成分としての第２加速度成分とに分ける。
【００３２】
加速度センサー１８により計測された応答振動加速度を、第１加速度成分と第２加速度成分とに分ける具体的な分析方法の例としては、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いる方法が挙げられる。この方法では、建物１４の１次振動数ｆ１よりも少し高い振動数ｆ１’を遮断振動数とするローパスフィルタに応答振動加速度をかけて、このローパスフィルタを通った加速度成分を第１加速度成分とする。また、建物１４の１次振動数ｆ１よりも少し高い振動数ｆ１’を遮断振動数とするハイパスフィルタに応答振動加速度をかけて、このハイパスフィルタを通った加速度成分を第２加速度成分とする。
【００３３】
制御指令部２４は、フィルタ分析部２２によって分けた第１加速度成分と第２加速度成分とを比較し、第１加速度成分が卓越する場合に、１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作し、第２加速度成分が卓越する場合に、２次振動モードの振動数ｆ（２次振動数ｆ２）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作する。
【００３４】
すなわち、第１加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＨ（設定Ａ）になり、第２加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＬ（設定Ｂ）になるように、可変減衰ダンパー１６を操作する。
【００３５】
第１加速度成分と第２加速度成分との比較において、どちらが卓越している成分であるかを決める具体的な判断方法の例としては、第１加速度成分と第２加速度成分との絶対値の最大値を比較し、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値以上の場合に、１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＨになるように）可変減衰ダンパー１６を操作し、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値未満の場合に、２次振動モードの振動数ｆ（２次振動数ｆ２）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＬになるように）可変減衰ダンパー１６を操作する。すなわち、この例では、第１加速度成分と第２加速度成分との絶対値の最大値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分としている。
【００３６】
次に、本発明の第１の実施形態に係る制震システムによる建物の制震方法について説明する。
【００３７】
建物の制震方法は、計測工程、分析工程、及び制御工程によって、地震等により建物１４に発生する振動を低減する。図４に示すように、まず、計測工程では、加速度センサー１８により、建物１４に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。
【００３８】
次に、分析工程では、分析対象の振動モードを１次振動モードと２次振動モードとに設定し、フィルタ分析部２２により、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、１次振動モードが主となる第１振動成分としての第１加速度成分と、２次振動モードが主となる第２振動成分としての第２加速度成分とに分ける。
【００３９】
次に、制御工程では、制御指令部２４により、フィルタ分析部２２によって分けた第１加速度成分と第２加速度成分とを比較し、第１加速度成分が卓越する場合に、１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作し、第２加速度成分が卓越する場合に、２次振動モードの振動数ｆ（２次振動数ｆ２）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作する。
【００４０】
すなわち、第１加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＨ（設定Ａ）になり、第２加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＬ（設定Ｂ）になるように、可変減衰ダンパー１６を操作する。後は、地震等により建物１４に振動が発生している間、計測工程、分析工程、及び制御工程をこの順に時々刻々と繰り返す。
【００４１】
次に、本発明の第１の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法の作用と効果について説明する。
【００４２】
本発明の第１の実施形態に係る制震システム１０及び建物の制震方法では、図１、４に示すように、建物１４の階層２６に可変減衰ダンパー１６により減衰力Ｆを付与することによって、地震等により建物１４に発生する振動を低減することができる。
【００４３】
また、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー１６を操作することにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。これにより、建物１４に生じる、１次又は２次振動モードが主となる加速度成分が卓越する振動を、効果的に低減することができる。
【００４４】
また、第１振動モード（１次振動モード又は２次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー１６の減衰係数を、第２振動モード（第１振動モードが１次振動モードの場合は、２次振動モード、第１振動モードが２次振動モードの場合は、１次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー１６に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【００４５】
ここで、流体系ダンパー部と支持部とを直列に配置して構成され、建物に付与する減衰力が１つに固定されている（減衰係数の変更ができない）減衰ダンパー（以下、「固定減衰ダンパー」とする）を用いて、地震等により建物に生じる振動を低減する従来の方法においては、固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが建物の１次振動モードに対して最大となるように、流体系ダンパー部の減衰係数Ｃが式（１）により設定される。
【００４６】
図５のグラフには、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Ｃ（横軸）に対する、固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑ（縦軸）が示されている。例えば、建物の１次振動モードの振動数ｆ１が１Ｈｚであり、支持部材の剛性が１，０００ｋＮ／ｃｍの場合には、曲線４４に示すように、減衰係数Ｃが１５９ｋＮｓ／ｃｍのときに固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが最大となる。また、例えば、建物の１次振動モードの振動数ｆ１が３Ｈｚであり、支持部材の剛性が１，０００ｋＮ／ｃｍの場合には、曲線４６に示すように、減衰係数Ｃが５３ｋＮｓ／ｃｍのときに固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが最大となる。このように、建物の１次振動モードの振動数を考慮して減衰係数Ｃを設定することで、大きな減衰力を建物に付加できる。
【００４７】
しかし、このようにして流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを設定した固定減衰ダンパーは、建物の１次振動数以外の振動数の振動に対しては、建物に付加できる減衰力が小さくなってしまう。
【００４８】
図６のグラフには、固定減衰ダンパーに作用する振動の振動数ｆ（横軸）に対する、固定減衰ダンパーにより付与される減衰の効率η（縦軸）が示されている。効率ηは、固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが建物の１次振動モードに対して最大の減衰係数Ｃｅｑ・ｍａｘとなるように、流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを設定したときの、ある振動数ｆにおける固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑを、減衰係数Ｃｅｑ・ｍａｘで割ってパーセント表示にした値である。すなわち、η＝（Ｃｅｑ／Ｃｅｑ・ｍａｘ）×１００となっている。
【００４９】
例えば、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを１５９ｋＮｓ／ｃｍとした曲線４８では、振動数１Ｈｚを最大としてそれ以外の振動数ｆでは効率が低減している。また、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを５３ｋＮｓ／ｃｍとした曲線５０では、振動数３Ｈｚを最大としてそれ以外の振動数ｆでは効率が低減している。これらのように、建物の１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰係数Ｃを設定した場合、他の次数の振動モードに対しては最大限の制震効果を発揮すること（固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑを、減衰係数Ｃｅｑ・ｍａｘにすること）ができない。
【００５０】
これに対して、本発明の第１の実施形態の制震システム１０及び制震方法では、建物１４の１次振動モードの振動が卓越するときには、建物１４の１次振動モードの振動数f（１次振動数ｆ１）に対して減衰係数Ｃｅｑの値が最大となるように、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨに切り替え、建物１４の２次振動モードの振動が卓越するときには、建物１４の２次振動モードの振動数f（２次振動数ｆ２）に対して減衰係数Ｃｅｑの値が最大となるように、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬに切り替えることにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【００５１】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
【００５２】
なお、第１の実施形態では、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを式（１）から求めた減衰係数Ｃに近い値ＣＨ、ＣＬとしたときに得られる、可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑを「卓越する振動成分が主とする１次又は２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」とした例を示したが、先に説明した「Ｃａ１＞Ｃｂ１、Ｃａ２＜Ｃｂ２」の関係が満たされれば、この減衰係数以外の値を「卓越する振動成分が主とする１次又は２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」としてもよい。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制震システムについて説明する。
【００５４】
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第２の実施形態の制震システム５２は、図７に示すように、第１の実施形態の制震システム１０を構成する可変減衰ダンパー１６、フィルタ分析部２２、制御指令部２４を、可変減衰ダンパー５４、フィルタ分析部５６、制御指令部５８としたものである。
【００５５】
図２の正面図に示すように、可変減衰ダンパー５４は、建物１４の各階層２６に配置され、対角線上に位置するようにして各階層２６の柱梁架構２８に取り付けられている。可変減衰ダンパー５４は、セミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーであり、流体系ダンパー部６０と、支持部３６とを直列に配置して構成されている。これにより、可変減衰ダンパー５４は、建物１４に地震力等が作用したときに相対変位する階層２６へ減衰力を付与する。
【００５６】
可変減衰ダンパー５４は、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを、設定した振動モードの数（以下、設定した振動モードの数を「ｎ（ｎは、２以上の自然数）」とする）だけ切り替えることができ、これによって、可変減衰ダンパー５４の減衰係数Ｃｅｑ（可変減衰ダンパー５４が階層２６へ付与する減衰力）をｎ段階に変更できる。例えば、ｎ＝２の場合には、減衰係数Ｃを値Ｃ１と値Ｃ２とに切り替えることができ、ｎ≧３の場合には、減衰係数Ｃを値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎに切り替えることができる。
【００５７】
値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎは、設定した振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値にする。すなわち、式（１）から求めた減衰係数Ｃを目標値として設計された可変減衰ダンパー５４において、設定した振動モードの振動数ｆの振動がこの可変減衰ダンパー５４に加えられたときに得られる流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを、値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎとする。
【００５８】
ここで、１次振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値を値Ｃ１とし、２次振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値を値Ｃ２とし、ｎ次振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値を値Ｃｎとした場合に、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを値Ｃ１と設定（以下、「設定Ｃ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｃ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｃ２、ｎ次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｃｎとし、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを値Ｃ２と設定（以下、「設定Ｄ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｄ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｄ２、ｎ次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｄｎとし、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを値Ｃｎと設定（以下、「設定Ｅ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｅ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｅ２、ｎ次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｅｎとすると、各減衰の関係は、Ｃｃ１＞Ｃｄ１、Ｃｃ１＞Ｃｅ１、Ｃｄ２＞Ｃｃ２、Ｃｄ２＞Ｃｅ２、Ｃｅｎ＞Ｃｃｎ、Ｃｅｎ＞Ｃｄｎとなる。
【００５９】
すなわち、第１振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数は、第２振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数や、第２振動モードとしてのｎ次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくなる。
【００６０】
また、第１振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数は、第２振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数や、第２振動モードとしてのｎ次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくなる。
【００６１】
また、第１振動モードとしてのｎ次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数は、第２振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数や、第２振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくなる。
【００６２】
フィルタ分析部５６では、所定の次数を有する振動モードをｎ個設定し、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、設定したｎ個の振動モードが各々主となる振動成分としての加速度成分に分ける。
【００６３】
制御指令部５８は、フィルタ分析部５６によって分けた加速度成分同士を比較し、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃが、値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎになるように）、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー５４の全てを操作する。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制震システムによる建物の制震方法について説明する。
【００６５】
建物の制震方法は、計測工程、分析工程、及び制御工程によって、地震等により建物１４に発生する振動を低減する。図７に示すように、まず、計測工程では、加速度センサー１８により、建物１４に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。
【００６６】
次に、分析工程では、所定の次数を有する振動モードをｎ個設定し、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、設定したｎ個の振動モードが各々主となる振動成分としての加速度成分に分ける。
【００６７】
次に、制御工程では、フィルタ分析部５６によって分けた加速度成分同士を比較し、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃが、値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎになるように）、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー５４の全てを操作する。後は、地震等により建物１４に振動が発生している間、計測工程、分析工程、及び制御工程をこの順に時々刻々と繰り返す。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法の作用と効果について説明する。
【００６９】
本発明の第２の実施形態に係る制震システム５２及び建物の制震方法では、図７に示すように、可変減衰ダンパー５４により、建物１４の階層２６へ減衰力を付与することによって、地震等により建物１４に発生する振動を低減することができる。
【００７０】
また、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー５４を操作することにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物１４に付与することができる。
【００７１】
例えば、２次振動モードよりも高次の振動モードを設定し、この高次の振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー５４を操作できる制振システム５２にすれば、２次振動モードよりも高次の振動モードが主となる加速度成分が卓越する振動に対して振動低減効果を発揮させることができる。
【００７２】
また、第１振動モード（１次振動モード、２次振動モード又はｎ次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数を、第２振動モード（第１振動モードが１次振動モードの場合は、２次振動モード又はｎ次振動モード、第１振動モードが２次振動モードの場合は、１次振動モード又はｎ次振動モード、第１振動モードがｎ次振動モードの場合は、１次振動モード又は２次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【００７３】
以上、本発明の第２の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法について説明した。
【００７４】
なお、本発明の第２の実施形態に係る制震システム５２及び建物の制震方法では、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー５４の全てを操作する例を示したが、可変減衰ダンパー５４の全てを操作しなくてもよい。例えば、設定した振動モードの節にあたる（設定した振動モードの振動による層間変形の小さい）階層２６に設置した可変減衰ダンパー５４は、設定した振動モードに対する減衰効果が小さいので、操作しなくてもよい。
【００７５】
また、第２の実施形態では、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを式（１）から求めた減衰係数Ｃに近い値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎとしたときに得られる、可変減衰ダンパー５４の減衰係数Ｃｅｑを「卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」とした例を示したが、先に説明した「Ｃｃ１＞Ｃｄ１、Ｃｃ１＞Ｃｅ１、Ｃｄ２＞Ｃｃ２、Ｃｄ２＞Ｃｅ２、Ｃｅｎ＞Ｃｃｎ、Ｃｅｎ＞Ｃｄｎ」の関係が満たされれば、この減衰係数以外の値を「卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」としてもよい。
【００７６】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明した。
【００７７】
なお、本発明の第１及び第２の実施形態では、可変減衰ダンパー１６、５４をセミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーとした例を示したが、可変減衰ダンパー１６、５４は、建物１４の階層２６へ減衰力を付与することができるとともに、減衰係数（階層２６へ付与する減衰力）を変更可能なものであればよい。
【００７８】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、建物１４の各階層２６に可変減衰ダンパー１６、５４を配置した例を示したが、可変減衰ダンパー１６、５４は、建物１４を構成する各階層２６に配置してもよいし、一部の階層２６に配置してもよい。また、可変減衰ダンパー１６、５４が配置される階層２６において、この階層２６の有する全ての柱梁架構２８に可変減衰ダンパー１６、５４を取り付けてもよいし、一部の柱梁架構２８に取り付けてもよい。
【００７９】
例えば、図１に示すように、建物１４を構成する各階層２６において、各階層２６の有する一部の柱梁架構２８に可変減衰ダンパー１６、５４を取り付けるようにしてもよいし、応答振動加速度が大きくなる建物１４上層の階層２６のみに可変減衰ダンパー１６、５４を配置するようにしてもよい。
【００８０】
また、制震システム１０、５２によって機能させないダンパー（例えば、減衰係数の変更ができないセミアクティブダンパー）を建物１４に併設して、このダンパーからは、従来の方法で建物１４の階層２６に減衰力を付与させるようにしてもよい。
【００８１】
また、本発明の第１及び第２の実施形態で示した可変減衰ダンパー１６、５４は、所定値以上の荷重が加わった際に流体系ダンパー部３４、６０の減衰係数Ｃを瞬間的に小さくして過大な荷重が可変減衰ダンパー１６、５４に加わることを防ぐリリーフ機構を備えることが好ましい。
【００８２】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、建物１４の２０階の床版の上に加速度センサー１８を設置した例を示したが、加速度センサー１８は、設定する振動モードの振動（加速度成分）が計測できる位置に設置すればよい。建物１４の頂部（屋上階の床版の上）に設置することがより好ましいが、設置が困難な場合には、できるだけ建物１４の頂部に近い階の床版の上に設置するのが好ましい。
【００８３】
また、加速度センサー１８は、建物１４の複数階に設置してもよい。この場合には、複数の加速度センサー１８により計測した各々の応答振動加速度を、設定した振動モードが主となる加速度成分に分けた後に、これらの加速度成分同士を同じ座標上で比較できるように、これらの加速度成分を事前実験の結果等に基づいて補正した後に、制御工程を行う。
【００８４】
また、本発明の第１の実施形態では、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いて、応答振動加速度を第１加速度成分と第２加速度成分とに分ける例を示し、本発明の第２の実施形態では、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、応答振動加速度を、設定したｎ個の振動モードが各々主となる加速度成分に分ける例を示したが、加速度センサー１８により計測された応答振動加速度を、対象となる振動モードが主となる加速度成分に分けることができれば、どのような方法で分けてもよい。例えば、オブザーバやカルマンフィルタなどによる状態推定を利用して、応答振動加速度を加速度成分に分けてもよい。また、余分な長周期成分や、電源ノイズなどの高振動成分を除去するため、ローパスフィルタとハイパスフィルタとをそれぞれバンドパスフィルタにしてもよい。
【００８５】
また、本発明の第１の実施形態では、第１加速度成分と第２加速度成分との絶対値の最大値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分とする例を示したが、本発明の第１及び第２の実施形態において、どの加速度成分を卓越する加速度成分とするかは、他の方法を用いてもよい。例えば、過去数秒間の加速度成分の絶対値の平均値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分としてもよいし、所定値を超える加速度成分が多い方の加速度成分を、卓越する加速度成分としてもよい。また、加速度成分毎に異なる重みを加えて比較してもよい。
【００８６】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、応答振動値を応答振動加速度とし、振動成分を加速度成分として、振動モード分析（分析工程及び制御工程）を行う例を示したが、応答振動値を応答振動速度や応答振動変位とし、振動成分を速度成分や変位成分として、振動モード分析（分析工程及び制御工程）を行ってもよい。
【００８７】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、制振建物（建物１４）に制振システム１０、５２を適用した例を示したが、免震層を有する免震建物に制振システム１０、５２を適用（免震建物の階層に可変減衰ダンパー１６、５４を配置）してもよい。
【００８８】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１及び第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００８９】
(実施例）
【００９０】
本実施例では、シミュレーションによって検証した、本発明の第１の実施形態の制震システム１０の効果について説明する。シミュレーションは、図１に示した建物１４を建物モデル（以下、「建物モデル１４」とする）にして行なった。また、建物モデル１４を、表１に示す諸元を有する２０階建ての建物を想定した等価せん断モデルとし、建物モデル１４の有する減衰を、建物モデル１４の１次振動モードと２次振動モードとの減衰定数を１．５％とするレーリー型減衰とした。また、建物モデル１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６のモデルを、図３で示したMaxwellモデル４２とした。表１の建物階の欄に示されているＲは、屋上階を意味する。
【００９１】
【表１】
シミュレーションは、ケース１〜３に対して行った。ケース１は、可変減衰ダンパー１６の流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを、建物モデル１４の１次振動数ｆ１に対して可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑが最大となる値ＣＨに固定した場合である。
【００９２】
ケース２は、可変減衰ダンパー１６の流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを、建物モデル１４の２次振動数ｆ２に対して可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑが最大となる値ＣＬに固定した場合である。
【００９３】
ケース３は、第１加速度成分が卓越するときに流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨにし、第２加速度成分が卓越するときに流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬにした場合であり、本発明の第１の実施形態の制震システム１０に相当する。
【００９４】
表２には、ケース１、２における、１次〜６次振動モードの振動数と減衰定数とが示されている。これらの値は、表１で示したように、値ＣＨを６４０（ｋＮｓ／ｃｍ）とし、値ＣＬを２３２（ｋＮｓ／ｃｍ）として、複素固有値解析によって求めたものである。
【００９５】
【表２】
表２からわかるように、ケース１では、１次振動モードの減衰定数が、他の振動モードの減衰定数よりも大きくなっており、ケース２では、２次振動モードの減衰定数が、他の振動モードの減衰定数よりも大きくなっている。
【００９６】
図８のグラフには、シミュレーションに用いた地震動の加速度波形が示されている。図８のグラフの横軸は、時刻を示し、縦軸は、時刻に対する地動加速度を示している。図９のグラフには、シミュレーションに用いた地震動の応答加速度スペクトルが示されている。図９のグラフの横軸は、周期（＝１／周波数）を示し、縦軸は、周期に対する応答加速度スペクトルを示している。図９に示すように、地震動においては、１次周期Ｔ１（１次振動数ｆ１）よりも２次周期Ｔ２（２次振動数ｆ２）の方が、応答加速度スペクトルが卓越していることがわかる。
【００９７】
加速度センサー１８は、２０階の床版の上に設置されており、この２０階の床版に生じる応答振動加速度を計測する。フィルタ分析部２２は、０．２Ｈｚから、建物モデル１４の１次振動数である約０．５４Ｈｚよりも大きい０．９Ｈｚまでを対象としたバンドバスフィルタと、０．９Ｈｚから３０Ｈｚまでを対象としたバンドパスフィルタとによって構成されている。
【００９８】
制御指令部２４では、フィルタ分析部２２によって分けられた第１加速度成分と第２加速度成分とのそれぞれにおいて、現時刻から２秒前までの加速度データの絶対値の最大値を求め、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値以上の場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨ（＝６４０（ｋＮｓ／ｃｍ））にし、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値未満の場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬ（＝２３２（ｋＮｓ／ｃｍ））にするように可変減衰バンパー１６を操作する。
【００９９】
図１０〜１３には、シミュレーションの結果が示されている。図１０のグラフにおいて、縦軸は、建物階を示し、横軸は、建物階に対する応答振動加速度を示し、値６２Ａ、値６４Ａ、値６６Ａは、それぞれケース１、ケース２、ケース３の値を示している。また、図１１のグラフにおいて、縦軸は、建物モデル１４の建物階を示し、横軸は、建物モデル１４の建物階に対する階層２６の応答層間変形角を示し、値６２Ｂ、値６４Ｂ、値６６Ｂは、それぞれケース１、ケース２、ケース３の値を示している。図１０、１１のグラフの縦軸に示されているＲは、屋上階を意味する。
【０１００】
図１０、１１に示すように、応答振動加速度については、本発明の第１の実施形態の制震システム１０に相当するケース３が、ケース１よりも小さくなっており、ケース２と同程度の加速度となっている。また、層間変形角については、ケース３がケース１よりも小さくなっている。これにより、本発明の第１の実施形態の制震システム１０によって効果的な減衰力が建物モデル１４に付与されていることがわかる。
【０１０１】
図１２のグラフには、ケース１の場合の時刻（横軸）に対する、建物モデル１４の２０階の床版に生じる応答振動加速度（縦軸）が示され、図１３のグラフには、ケース３の場合の時刻（横軸）に対する、建物モデル１４の２０階の床版に生じる応答振動加速度（縦軸）が示されている。
【０１０２】
図１２、１３より、ケース１において２０秒前後に生じた２次モード以上の振動による２００ｃｍ／ｓ２以上の応答振動加速度が、ケース３においては無くなっていることがわかる。これにより、ケース３では、２次振動モードの振動を低減していることがわかる。
【０１０３】
図１４は、シミュレーション時に行われた制御工程の様子を示したものである。図１４の横軸は、時刻を示し、縦軸は、時刻に対する流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃの値を示している。図１４からわかるように、減衰係数Ｃの少ない回数の切り替えによって、効果的な減衰力が建物モデル１４に付与されている。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、５２ 制震システム
１４ 建物
１６、５４ 可変減衰ダンパー
１８ 加速度センサー（計測手段）
２２、５６ フィルタ分析部（分析手段）
２４、５８ 制御指令部（制御手段）
２６ 階層
Ｆ 減衰力
ｆ 振動数
ｆ１ １次振動数（振動数）
ｆ２ ２次振動数（振動数）
Ｃｅｑ 減衰係数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物に生じる振動をダンパーにより低減する制震システム、及び建物の制震方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物の振動モデルを多質点系として捉えた場合、この建物に生じる応答振動加速度は、通常、１次振動モードの成分が他の振動モードの成分よりも大きくなる。よって、一般に、建物に生じる揺れを流体系ダンパーにより低減しようとする場合、支持部材を含めた流体系ダンパー全体としての減衰力が１次振動モードの振動数に対して最大となるように、流体系ダンパー本体の減衰係数を設定する。
【０００３】
しかし、高次モードの振動数に対しては、この流体系ダンパーから建物へ効果的に減衰力を与えることができない。例えば、２次振動モードの加速度成分が他の振動モードの加速度成分よりも卓越する地震動に対しては、流体系ダンパーの有している最大限の減衰効果を発揮させることができない。
【０００４】
特許文献１には、建物フレーム内に設置した可変減衰装置によって、地震等により建物に発生する揺れを低減する構造物の制震方法が開示されている。可変減衰装置は、減衰係数を２段階に切り替えることができ、可変減衰装置が設置されている建物層間の変位、この変位の速度、及び可変減衰装置から発生した力に基づいて可変減衰装置の制御が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３０３９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は係る事実を考慮し、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる制震システム、及び建物の制震方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーと、前記建物に生じる応答振動値を計測する計測手段と、所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析手段と、前記分析手段により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御手段と、を有する制震システムである。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、制御手段によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように可変減衰ダンパーを操作することにより、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記複数設定された振動モードの内の１つである第１振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された前記可変減衰ダンパーの減衰係数は、前記複数設定された振動モードの内の前記第１振動モード以外の第２振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された前記可変減衰ダンパーに生じる、前記第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きい。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、第１振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された可変減衰ダンパーの減衰係数を、第２振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパーに生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記分析手段は、１次振動モードと２次振動モードとを設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、１次振動モードが主となる第１振動成分と２次振動モードが主となる第２振動成分とに分け、前記制御手段は、前記第１振動成分と前記第２振動成分とを比較し、前記第１振動成分が卓越する場合に、前記１次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作し、前記第２振動成分が卓越する場合に、前記２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、建物に生じる、１次又は２次振動モードが主となる振動成分が卓越する振動を、効果的に低減することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーを用いた建物の制震方法において、前記建物に生じる応答振動値を計測する計測工程と、所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測工程により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析工程と、前記分析工程により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御工程と、を有する建物の制震方法である。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、制御工程によって、卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように可変減衰ダンパーを操作することにより、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は上記構成としたので、卓越する振動成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物に付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る建物を示す立面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る可変減衰ダンパーを示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るモデル化した可変減衰ダンパーを示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る制震システムを示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る流体系ダンパー部の減衰係数に対する固定減衰ダンパーの減衰係数を示す線図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る固定減衰ダンパーに作用する振動の振動数に対する固定減衰ダンパーにより付与される減衰の効率を示す線図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る制震システムを示す説明図である。
【図８】本発明の実施例に係る時刻に対する地動加速度を示す線図である。
【図９】本発明の実施例に係る周期に対する応答加速度スペクトルを示す線図である。
【図１０】本発明の実施例に係る建物階に対する応答振動加速度を示す線図である。
【図１１】本発明の実施例に係る建物階に対する応答層間変形角を示す線図である。
【図１２】本発明の実施例に係る時刻に対する応答振動加速度を示す線図である。
【図１３】本発明の実施例に係る時刻に対する応答振動加速度を示す線図である。
【図１４】本発明の実施例に係る時刻に対する流体系ダンパー部の減衰係数を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の実施形態では、２０階建ての鉄骨造の建物に本発明を適用した例を示すが、本発明は、鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造、ＣＦＴ造（Concrete-Filled Steel Tube：充填形鋼管コンクリート構造）、それらの混合構造など、さまざまな構造や規模の建物に対して適用することができる。
【００１８】
まず、本発明の第１の実施形態に係る制震システムについて説明する。
【００１９】
図１の立面図に示すように、制震システム１０は、地盤１２の上に建てられた鉄骨造の建物１４に備えられている。これにより、建物１４は、免震層を有さない２０階建ての制振建物を構成している。
【００２０】
制震システム１０は、可変減衰ダンパー１６、計測手段としての加速度センサー１８、及びコントローラ２０を有している。コントローラ２０は、分析手段としてのフィルタ分析部２２と、制御手段としての制御指令部２４とを備えている。加速度センサー１８及びコントローラ２０は、２０階の床版の上に設置されている。
【００２１】
図１、２に示すように、可変減衰ダンパー１６は、建物１４の各階層２６に配置され、対角線上に位置するようにして各階層２６の柱梁架構２８に取り付けられている。柱梁架構２８は、柱３０と梁３２とによって構成されている。
【００２２】
可変減衰ダンパー１６は、セミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーであり、流体系ダンパー部３４と、鋼製の軸部材からなる支持部３６とを直列に配置して構成されている。これにより、可変減衰ダンパー１６は、建物１４に地震力等が作用したときに相対変位する階層２６へ減衰力Ｆを付与する。
【００２３】
図３に示すように、可変減衰ダンパー１６は、ダッシュポット３８とバネ４０とを直列に配置したMaxwellモデル４２によってモデル化できる。ダッシュポット３８は、流体系ダンパー部３４の有する粘性減衰に相当し、バネ４０は、流体系ダンパー部３４に収容されているオイル等の流体に生じる圧縮剛性と、支持部３６の軸剛性とを直列配置したダンパー剛性に相当する。
【００２４】
Maxwellモデル４２における可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑは、可変減衰ダンパー１６に作用する振動の振動数に依存する。すなわち、流体系ダンパー部３４に収容されているオイル等の流体に生じる圧縮剛性と、支持部３６の軸剛性とを直列配置したダンパー剛性をＫ、可変減衰ダンパー１６に作用する（可変減衰ダンパー１６が取り付けられている柱梁架構２８に作用する）振動の振動数をｆ、流体系ダンパー部３４の減衰係数をＣとしたときに、式（１）が成り立つ場合に、可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑは最大となる。
【００２５】
【数１】
可変減衰ダンパー１６は、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを、値ＣＨと値ＣＬとに切り替えることによって、可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑ（可変減衰ダンパー１６が階層２６へ付与する減衰力Ｆ）を二段階に変更できる。値ＣＨ及び値ＣＬの内、大きい側の値である値ＣＨは、建物１４の１次振動モードの振動数ｆ（以下、「１次振動数ｆ１」とする）に対して可変減衰ダンパー１６の減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、式（１）から求めた流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃに近い値にする。すなわち、式（１）から求めた減衰係数Ｃを目標値として設計された可変減衰ダンパー１６において、この可変減衰ダンパー１６に１次振動数ｆ１の振動が加えられたときに得られる流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨとする。
【００２６】
そして、値ＣＨ及び値ＣＬの内、小さい側の値である値ＣＬは、建物１４の２次振動モードの振動数ｆ（以下、「２次振動数ｆ２」とする）に対して可変減衰ダンパー１６の減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、式（１）から求めた流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃに近い値にする。すなわち、式（１）から求めた減衰係数Ｃを目標値として設計された可変減衰ダンパー１６において、この可変減衰ダンパー１６に２次振動数ｆ２の振動が加えられたときに得られる減流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬとする。
【００２７】
ここで、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨと設定（以下、「設定Ａ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣａ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣａ２とし、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬと設定（以下、「設定Ｂ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣｂ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー１６の減衰係数をＣｂ２とすると、各減衰の関係は、Ｃａ１＞Ｃｂ１、Ｃａ２＜Ｃｂ２となる。
【００２８】
すなわち、第１振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー１６の減衰係数は、第２振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー１６に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくなる。また、第１振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー１６の減衰係数は、第２振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー１６に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくなる。
【００２９】
なお、建物の２次振動数は、建物の１次振動数の約３倍になることが経験的に分かっているので、建物１４の２次振動モードの振動数ｆを対象とした値ＣＬは、建物１４の１次振動モードの振動数ｆを対象とした値ＣＨの約１／３になる。
【００３０】
加速度センサー１８は、建物１４に地震力等が作用したときに、加速度センサー１８が設置されている床版に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。すなわち、加速度センサー１８は、建物１４に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。
【００３１】
フィルタ分析部２２は、分析対象の振動モードを１次振動モードと２次振動モードとに設定し、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、１次振動モードが主となる第１振動成分としての第１加速度成分と、２次振動モードが主となる第２振動成分としての第２加速度成分とに分ける。
【００３２】
加速度センサー１８により計測された応答振動加速度を、第１加速度成分と第２加速度成分とに分ける具体的な分析方法の例としては、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いる方法が挙げられる。この方法では、建物１４の１次振動数ｆ１よりも少し高い振動数ｆ１’を遮断振動数とするローパスフィルタに応答振動加速度をかけて、このローパスフィルタを通った加速度成分を第１加速度成分とする。また、建物１４の１次振動数ｆ１よりも少し高い振動数ｆ１’を遮断振動数とするハイパスフィルタに応答振動加速度をかけて、このハイパスフィルタを通った加速度成分を第２加速度成分とする。
【００３３】
制御指令部２４は、フィルタ分析部２２によって分けた第１加速度成分と第２加速度成分とを比較し、第１加速度成分が卓越する場合に、１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作し、第２加速度成分が卓越する場合に、２次振動モードの振動数ｆ（２次振動数ｆ２）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作する。
【００３４】
すなわち、第１加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＨ（設定Ａ）になり、第２加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＬ（設定Ｂ）になるように、可変減衰ダンパー１６を操作する。
【００３５】
第１加速度成分と第２加速度成分との比較において、どちらが卓越している成分であるかを決める具体的な判断方法の例としては、第１加速度成分と第２加速度成分との絶対値の最大値を比較し、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値以上の場合に、１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＨになるように）可変減衰ダンパー１６を操作し、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値未満の場合に、２次振動モードの振動数ｆ（２次振動数ｆ２）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＬになるように）可変減衰ダンパー１６を操作する。すなわち、この例では、第１加速度成分と第２加速度成分との絶対値の最大値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分としている。
【００３６】
次に、本発明の第１の実施形態に係る制震システムによる建物の制震方法について説明する。
【００３７】
建物の制震方法は、計測工程、分析工程、及び制御工程によって、地震等により建物１４に発生する振動を低減する。図４に示すように、まず、計測工程では、加速度センサー１８により、建物１４に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。
【００３８】
次に、分析工程では、分析対象の振動モードを１次振動モードと２次振動モードとに設定し、フィルタ分析部２２により、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、１次振動モードが主となる第１振動成分としての第１加速度成分と、２次振動モードが主となる第２振動成分としての第２加速度成分とに分ける。
【００３９】
次に、制御工程では、制御指令部２４により、フィルタ分析部２２によって分けた第１加速度成分と第２加速度成分とを比較し、第１加速度成分が卓越する場合に、１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作し、第２加速度成分が卓越する場合に、２次振動モードの振動数ｆ（２次振動数ｆ２）に対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６の全てを操作する。
【００４０】
すなわち、第１加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＨ（設定Ａ）になり、第２加速度成分が卓越する場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃが値ＣＬ（設定Ｂ）になるように、可変減衰ダンパー１６を操作する。後は、地震等により建物１４に振動が発生している間、計測工程、分析工程、及び制御工程をこの順に時々刻々と繰り返す。
【００４１】
次に、本発明の第１の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法の作用と効果について説明する。
【００４２】
本発明の第１の実施形態に係る制震システム１０及び建物の制震方法では、図１、４に示すように、建物１４の階層２６に可変減衰ダンパー１６により減衰力Ｆを付与することによって、地震等により建物１４に発生する振動を低減することができる。
【００４３】
また、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー１６を操作することにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。これにより、建物１４に生じる、１次又は２次振動モードが主となる加速度成分が卓越する振動を、効果的に低減することができる。
【００４４】
また、第１振動モード（１次振動モード又は２次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー１６の減衰係数を、第２振動モード（第１振動モードが１次振動モードの場合は、２次振動モード、第１振動モードが２次振動モードの場合は、１次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー１６に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【００４５】
ここで、流体系ダンパー部と支持部とを直列に配置して構成され、建物に付与する減衰力が１つに固定されている（減衰係数の変更ができない）減衰ダンパー（以下、「固定減衰ダンパー」とする）を用いて、地震等により建物に生じる振動を低減する従来の方法においては、固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが建物の１次振動モードに対して最大となるように、流体系ダンパー部の減衰係数Ｃが式（１）により設定される。
【００４６】
図５のグラフには、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Ｃ（横軸）に対する、固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑ（縦軸）が示されている。例えば、建物の１次振動モードの振動数ｆ１が１Ｈｚであり、支持部材の剛性が１，０００ｋＮ／ｃｍの場合には、曲線４４に示すように、減衰係数Ｃが１５９ｋＮｓ／ｃｍのときに固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが最大となる。また、例えば、建物の１次振動モードの振動数ｆ１が３Ｈｚであり、支持部材の剛性が１，０００ｋＮ／ｃｍの場合には、曲線４６に示すように、減衰係数Ｃが５３ｋＮｓ／ｃｍのときに固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが最大となる。このように、建物の１次振動モードの振動数を考慮して減衰係数Ｃを設定することで、大きな減衰力を建物に付加できる。
【００４７】
しかし、このようにして流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを設定した固定減衰ダンパーは、建物の１次振動数以外の振動数の振動に対しては、建物に付加できる減衰力が小さくなってしまう。
【００４８】
図６のグラフには、固定減衰ダンパーに作用する振動の振動数ｆ（横軸）に対する、固定減衰ダンパーにより付与される減衰の効率η（縦軸）が示されている。効率ηは、固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑが建物の１次振動モードに対して最大の減衰係数Ｃｅｑ・ｍａｘとなるように、流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを設定したときの、ある振動数ｆにおける固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑを、減衰係数Ｃｅｑ・ｍａｘで割ってパーセント表示にした値である。すなわち、η＝（Ｃｅｑ／Ｃｅｑ・ｍａｘ）×１００となっている。
【００４９】
例えば、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを１５９ｋＮｓ／ｃｍとした曲線４８では、振動数１Ｈｚを最大としてそれ以外の振動数ｆでは効率が低減している。また、固定減衰ダンパーの有する流体系ダンパー部の減衰係数Ｃを５３ｋＮｓ／ｃｍとした曲線５０では、振動数３Ｈｚを最大としてそれ以外の振動数ｆでは効率が低減している。これらのように、建物の１次振動モードの振動数ｆ（１次振動数ｆ１）に対して減衰係数Ｃを設定した場合、他の次数の振動モードに対しては最大限の制震効果を発揮すること（固定減衰ダンパーの減衰係数Ｃｅｑを、減衰係数Ｃｅｑ・ｍａｘにすること）ができない。
【００５０】
これに対して、本発明の第１の実施形態の制震システム１０及び制震方法では、建物１４の１次振動モードの振動が卓越するときには、建物１４の１次振動モードの振動数f（１次振動数ｆ１）に対して減衰係数Ｃｅｑの値が最大となるように、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨに切り替え、建物１４の２次振動モードの振動が卓越するときには、建物１４の２次振動モードの振動数f（２次振動数ｆ２）に対して減衰係数Ｃｅｑの値が最大となるように、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬに切り替えることにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【００５１】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
【００５２】
なお、第１の実施形態では、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを式（１）から求めた減衰係数Ｃに近い値ＣＨ、ＣＬとしたときに得られる、可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑを「卓越する振動成分が主とする１次又は２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」とした例を示したが、先に説明した「Ｃａ１＞Ｃｂ１、Ｃａ２＜Ｃｂ２」の関係が満たされれば、この減衰係数以外の値を「卓越する振動成分が主とする１次又は２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」としてもよい。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制震システムについて説明する。
【００５４】
第２の実施形態の説明において、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。第２の実施形態の制震システム５２は、図７に示すように、第１の実施形態の制震システム１０を構成する可変減衰ダンパー１６、フィルタ分析部２２、制御指令部２４を、可変減衰ダンパー５４、フィルタ分析部５６、制御指令部５８としたものである。
【００５５】
図２の正面図に示すように、可変減衰ダンパー５４は、建物１４の各階層２６に配置され、対角線上に位置するようにして各階層２６の柱梁架構２８に取り付けられている。可変減衰ダンパー５４は、セミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーであり、流体系ダンパー部６０と、支持部３６とを直列に配置して構成されている。これにより、可変減衰ダンパー５４は、建物１４に地震力等が作用したときに相対変位する階層２６へ減衰力を付与する。
【００５６】
可変減衰ダンパー５４は、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを、設定した振動モードの数（以下、設定した振動モードの数を「ｎ（ｎは、２以上の自然数）」とする）だけ切り替えることができ、これによって、可変減衰ダンパー５４の減衰係数Ｃｅｑ（可変減衰ダンパー５４が階層２６へ付与する減衰力）をｎ段階に変更できる。例えば、ｎ＝２の場合には、減衰係数Ｃを値Ｃ１と値Ｃ２とに切り替えることができ、ｎ≧３の場合には、減衰係数Ｃを値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎに切り替えることができる。
【００５７】
値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎは、設定した振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値にする。すなわち、式（１）から求めた減衰係数Ｃを目標値として設計された可変減衰ダンパー５４において、設定した振動モードの振動数ｆの振動がこの可変減衰ダンパー５４に加えられたときに得られる流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを、値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎとする。
【００５８】
ここで、１次振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値を値Ｃ１とし、２次振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値を値Ｃ２とし、ｎ次振動モードの振動数ｆに対して可変減衰ダンパー５４の減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように式（１）から求めた流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃに近い値を値Ｃｎとした場合に、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを値Ｃ１と設定（以下、「設定Ｃ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｃ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｃ２、ｎ次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｃｎとし、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを値Ｃ２と設定（以下、「設定Ｄ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｄ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｄ２、ｎ次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｄｎとし、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを値Ｃｎと設定（以下、「設定Ｅ」とする）したときの、１次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｅ１、２次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｅ２、ｎ次振動モードの振動数において得られる可変減衰ダンパー５４の減衰係数をＣｅｎとすると、各減衰の関係は、Ｃｃ１＞Ｃｄ１、Ｃｃ１＞Ｃｅ１、Ｃｄ２＞Ｃｃ２、Ｃｄ２＞Ｃｅ２、Ｃｅｎ＞Ｃｃｎ、Ｃｅｎ＞Ｃｄｎとなる。
【００５９】
すなわち、第１振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数は、第２振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数や、第２振動モードとしてのｎ次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくなる。
【００６０】
また、第１振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数は、第２振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数や、第２振動モードとしてのｎ次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくなる。
【００６１】
また、第１振動モードとしてのｎ次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数は、第２振動モードとしての１次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数や、第２振動モードとしての２次振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きくなる。
【００６２】
フィルタ分析部５６では、所定の次数を有する振動モードをｎ個設定し、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、設定したｎ個の振動モードが各々主となる振動成分としての加速度成分に分ける。
【００６３】
制御指令部５８は、フィルタ分析部５６によって分けた加速度成分同士を比較し、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃが、値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎになるように）、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー５４の全てを操作する。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制震システムによる建物の制震方法について説明する。
【００６５】
建物の制震方法は、計測工程、分析工程、及び制御工程によって、地震等により建物１４に発生する振動を低減する。図７に示すように、まず、計測工程では、加速度センサー１８により、建物１４に生じる応答振動値としての応答振動加速度を計測する。
【００６６】
次に、分析工程では、所定の次数を有する振動モードをｎ個設定し、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、加速度センサー１８により計測した応答振動加速度を、設定したｎ個の振動モードが各々主となる振動成分としての加速度成分に分ける。
【００６７】
次に、制御工程では、フィルタ分析部５６によって分けた加速度成分同士を比較し、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように（流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃが、値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎになるように）、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー５４の全てを操作する。後は、地震等により建物１４に振動が発生している間、計測工程、分析工程、及び制御工程をこの順に時々刻々と繰り返す。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法の作用と効果について説明する。
【００６９】
本発明の第２の実施形態に係る制震システム５２及び建物の制震方法では、図７に示すように、可変減衰ダンパー５４により、建物１４の階層２６へ減衰力を付与することによって、地震等により建物１４に発生する振動を低減することができる。
【００７０】
また、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー５４を操作することにより、卓越する加速度成分が主とする振動モードの次数に影響を受けることなく、効果的な減衰力を建物１４に付与することができる。
【００７１】
例えば、２次振動モードよりも高次の振動モードを設定し、この高次の振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように可変減衰ダンパー５４を操作できる制振システム５２にすれば、２次振動モードよりも高次の振動モードが主となる加速度成分が卓越する振動に対して振動低減効果を発揮させることができる。
【００７２】
また、第１振動モード（１次振動モード、２次振動モード又はｎ次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように設定された可変減衰ダンパー５４の減衰係数を、第２振動モード（第１振動モードが１次振動モードの場合は、２次振動モード又はｎ次振動モード、第１振動モードが２次振動モードの場合は、１次振動モード又はｎ次振動モード、第１振動モードがｎ次振動モードの場合は、１次振動モード又は２次振動モード)の振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になるように減衰係数が設定された可変減衰ダンパー５４に生じる、第１振動モードの振動数ｆにおける減衰係数よりも大きくすることにより、より効果的な減衰力Ｆを建物１４に付与することができる。
【００７３】
以上、本発明の第２の実施形態に係る制震システム及び建物の制震方法について説明した。
【００７４】
なお、本発明の第２の実施形態に係る制震システム５２及び建物の制震方法では、卓越する加速度成分が主とする振動モードの振動数ｆに対して減衰力Ｆが最大になる減衰係数Ｃｅｑとなるように、建物１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー５４の全てを操作する例を示したが、可変減衰ダンパー５４の全てを操作しなくてもよい。例えば、設定した振動モードの節にあたる（設定した振動モードの振動による層間変形の小さい）階層２６に設置した可変減衰ダンパー５４は、設定した振動モードに対する減衰効果が小さいので、操作しなくてもよい。
【００７５】
また、第２の実施形態では、流体系ダンパー部６０の減衰係数Ｃを式（１）から求めた減衰係数Ｃに近い値Ｃ１、値Ｃ２、・・・、値Ｃｎとしたときに得られる、可変減衰ダンパー５４の減衰係数Ｃｅｑを「卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」とした例を示したが、先に説明した「Ｃｃ１＞Ｃｄ１、Ｃｃ１＞Ｃｅ１、Ｃｄ２＞Ｃｃ２、Ｃｄ２＞Ｃｅ２、Ｃｅｎ＞Ｃｃｎ、Ｃｅｎ＞Ｃｄｎ」の関係が満たされれば、この減衰係数以外の値を「卓越する振動成分が主とする振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数」としてもよい。
【００７６】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明した。
【００７７】
なお、本発明の第１及び第２の実施形態では、可変減衰ダンパー１６、５４をセミアクティブ式の流体系可変減衰ダンパーとした例を示したが、可変減衰ダンパー１６、５４は、建物１４の階層２６へ減衰力を付与することができるとともに、減衰係数（階層２６へ付与する減衰力）を変更可能なものであればよい。
【００７８】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、建物１４の各階層２６に可変減衰ダンパー１６、５４を配置した例を示したが、可変減衰ダンパー１６、５４は、建物１４を構成する各階層２６に配置してもよいし、一部の階層２６に配置してもよい。また、可変減衰ダンパー１６、５４が配置される階層２６において、この階層２６の有する全ての柱梁架構２８に可変減衰ダンパー１６、５４を取り付けてもよいし、一部の柱梁架構２８に取り付けてもよい。
【００７９】
例えば、図１に示すように、建物１４を構成する各階層２６において、各階層２６の有する一部の柱梁架構２８に可変減衰ダンパー１６、５４を取り付けるようにしてもよいし、応答振動加速度が大きくなる建物１４上層の階層２６のみに可変減衰ダンパー１６、５４を配置するようにしてもよい。
【００８０】
また、制震システム１０、５２によって機能させないダンパー（例えば、減衰係数の変更ができないセミアクティブダンパー）を建物１４に併設して、このダンパーからは、従来の方法で建物１４の階層２６に減衰力を付与させるようにしてもよい。
【００８１】
また、本発明の第１及び第２の実施形態で示した可変減衰ダンパー１６、５４は、所定値以上の荷重が加わった際に流体系ダンパー部３４、６０の減衰係数Ｃを瞬間的に小さくして過大な荷重が可変減衰ダンパー１６、５４に加わることを防ぐリリーフ機構を備えることが好ましい。
【００８２】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、建物１４の２０階の床版の上に加速度センサー１８を設置した例を示したが、加速度センサー１８は、設定する振動モードの振動（加速度成分）が計測できる位置に設置すればよい。建物１４の頂部（屋上階の床版の上）に設置することがより好ましいが、設置が困難な場合には、できるだけ建物１４の頂部に近い階の床版の上に設置するのが好ましい。
【００８３】
また、加速度センサー１８は、建物１４の複数階に設置してもよい。この場合には、複数の加速度センサー１８により計測した各々の応答振動加速度を、設定した振動モードが主となる加速度成分に分けた後に、これらの加速度成分同士を同じ座標上で比較できるように、これらの加速度成分を事前実験の結果等に基づいて補正した後に、制御工程を行う。
【００８４】
また、本発明の第１の実施形態では、ローパスフィルタとハイパスフィルタとを用いて、応答振動加速度を第１加速度成分と第２加速度成分とに分ける例を示し、本発明の第２の実施形態では、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ及びハイパスフィルタを用いて、応答振動加速度を、設定したｎ個の振動モードが各々主となる加速度成分に分ける例を示したが、加速度センサー１８により計測された応答振動加速度を、対象となる振動モードが主となる加速度成分に分けることができれば、どのような方法で分けてもよい。例えば、オブザーバやカルマンフィルタなどによる状態推定を利用して、応答振動加速度を加速度成分に分けてもよい。また、余分な長周期成分や、電源ノイズなどの高振動成分を除去するため、ローパスフィルタとハイパスフィルタとをそれぞれバンドパスフィルタにしてもよい。
【００８５】
また、本発明の第１の実施形態では、第１加速度成分と第２加速度成分との絶対値の最大値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分とする例を示したが、本発明の第１及び第２の実施形態において、どの加速度成分を卓越する加速度成分とするかは、他の方法を用いてもよい。例えば、過去数秒間の加速度成分の絶対値の平均値が大きい方の加速度成分を、卓越する加速度成分としてもよいし、所定値を超える加速度成分が多い方の加速度成分を、卓越する加速度成分としてもよい。また、加速度成分毎に異なる重みを加えて比較してもよい。
【００８６】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、応答振動値を応答振動加速度とし、振動成分を加速度成分として、振動モード分析（分析工程及び制御工程）を行う例を示したが、応答振動値を応答振動速度や応答振動変位とし、振動成分を速度成分や変位成分として、振動モード分析（分析工程及び制御工程）を行ってもよい。
【００８７】
また、本発明の第１及び第２の実施形態では、制振建物（建物１４）に制振システム１０、５２を適用した例を示したが、免震層を有する免震建物に制振システム１０、５２を適用（免震建物の階層に可変減衰ダンパー１６、５４を配置）してもよい。
【００８８】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものでなく、第１及び第２の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００８９】
(実施例）
【００９０】
本実施例では、シミュレーションによって検証した、本発明の第１の実施形態の制震システム１０の効果について説明する。シミュレーションは、図１に示した建物１４を建物モデル（以下、「建物モデル１４」とする）にして行なった。また、建物モデル１４を、表１に示す諸元を有する２０階建ての建物を想定した等価せん断モデルとし、建物モデル１４の有する減衰を、建物モデル１４の１次振動モードと２次振動モードとの減衰定数を１．５％とするレーリー型減衰とした。また、建物モデル１４の各階層２６に配置されている可変減衰ダンパー１６のモデルを、図３で示したMaxwellモデル４２とした。表１の建物階の欄に示されているＲは、屋上階を意味する。
【００９１】
【表１】
シミュレーションは、ケース１〜３に対して行った。ケース１は、可変減衰ダンパー１６の流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを、建物モデル１４の１次振動数ｆ１に対して可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑが最大となる値ＣＨに固定した場合である。
【００９２】
ケース２は、可変減衰ダンパー１６の流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを、建物モデル１４の２次振動数ｆ２に対して可変減衰ダンパー１６の減衰係数Ｃｅｑが最大となる値ＣＬに固定した場合である。
【００９３】
ケース３は、第１加速度成分が卓越するときに流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨにし、第２加速度成分が卓越するときに流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬにした場合であり、本発明の第１の実施形態の制震システム１０に相当する。
【００９４】
表２には、ケース１、２における、１次〜６次振動モードの振動数と減衰定数とが示されている。これらの値は、表１で示したように、値ＣＨを６４０（ｋＮｓ／ｃｍ）とし、値ＣＬを２３２（ｋＮｓ／ｃｍ）として、複素固有値解析によって求めたものである。
【００９５】
【表２】
表２からわかるように、ケース１では、１次振動モードの減衰定数が、他の振動モードの減衰定数よりも大きくなっており、ケース２では、２次振動モードの減衰定数が、他の振動モードの減衰定数よりも大きくなっている。
【００９６】
図８のグラフには、シミュレーションに用いた地震動の加速度波形が示されている。図８のグラフの横軸は、時刻を示し、縦軸は、時刻に対する地動加速度を示している。図９のグラフには、シミュレーションに用いた地震動の応答加速度スペクトルが示されている。図９のグラフの横軸は、周期（＝１／周波数）を示し、縦軸は、周期に対する応答加速度スペクトルを示している。図９に示すように、地震動においては、１次周期Ｔ１（１次振動数ｆ１）よりも２次周期Ｔ２（２次振動数ｆ２）の方が、応答加速度スペクトルが卓越していることがわかる。
【００９７】
加速度センサー１８は、２０階の床版の上に設置されており、この２０階の床版に生じる応答振動加速度を計測する。フィルタ分析部２２は、０．２Ｈｚから、建物モデル１４の１次振動数である約０．５４Ｈｚよりも大きい０．９Ｈｚまでを対象としたバンドバスフィルタと、０．９Ｈｚから３０Ｈｚまでを対象としたバンドパスフィルタとによって構成されている。
【００９８】
制御指令部２４では、フィルタ分析部２２によって分けられた第１加速度成分と第２加速度成分とのそれぞれにおいて、現時刻から２秒前までの加速度データの絶対値の最大値を求め、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値以上の場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＨ（＝６４０（ｋＮｓ／ｃｍ））にし、第１加速度成分の絶対値の最大値が第２加速度成分の絶対値の最大値未満の場合に、流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃを値ＣＬ（＝２３２（ｋＮｓ／ｃｍ））にするように可変減衰バンパー１６を操作する。
【００９９】
図１０〜１３には、シミュレーションの結果が示されている。図１０のグラフにおいて、縦軸は、建物階を示し、横軸は、建物階に対する応答振動加速度を示し、値６２Ａ、値６４Ａ、値６６Ａは、それぞれケース１、ケース２、ケース３の値を示している。また、図１１のグラフにおいて、縦軸は、建物モデル１４の建物階を示し、横軸は、建物モデル１４の建物階に対する階層２６の応答層間変形角を示し、値６２Ｂ、値６４Ｂ、値６６Ｂは、それぞれケース１、ケース２、ケース３の値を示している。図１０、１１のグラフの縦軸に示されているＲは、屋上階を意味する。
【０１００】
図１０、１１に示すように、応答振動加速度については、本発明の第１の実施形態の制震システム１０に相当するケース３が、ケース１よりも小さくなっており、ケース２と同程度の加速度となっている。また、層間変形角については、ケース３がケース１よりも小さくなっている。これにより、本発明の第１の実施形態の制震システム１０によって効果的な減衰力が建物モデル１４に付与されていることがわかる。
【０１０１】
図１２のグラフには、ケース１の場合の時刻（横軸）に対する、建物モデル１４の２０階の床版に生じる応答振動加速度（縦軸）が示され、図１３のグラフには、ケース３の場合の時刻（横軸）に対する、建物モデル１４の２０階の床版に生じる応答振動加速度（縦軸）が示されている。
【０１０２】
図１２、１３より、ケース１において２０秒前後に生じた２次モード以上の振動による２００ｃｍ／ｓ２以上の応答振動加速度が、ケース３においては無くなっていることがわかる。これにより、ケース３では、２次振動モードの振動を低減していることがわかる。
【０１０３】
図１４は、シミュレーション時に行われた制御工程の様子を示したものである。図１４の横軸は、時刻を示し、縦軸は、時刻に対する流体系ダンパー部３４の減衰係数Ｃの値を示している。図１４からわかるように、減衰係数Ｃの少ない回数の切り替えによって、効果的な減衰力が建物モデル１４に付与されている。
【符号の説明】
【０１０４】
１０、５２ 制震システム
１４ 建物
１６、５４ 可変減衰ダンパー
１８ 加速度センサー（計測手段）
２２、５６ フィルタ分析部（分析手段）
２４、５８ 制御指令部（制御手段）
２６ 階層
Ｆ 減衰力
ｆ 振動数
ｆ１ １次振動数（振動数）
ｆ２ ２次振動数（振動数）
Ｃｅｑ 減衰係数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーと、
前記建物に生じる応答振動値を計測する計測手段と、
所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析手段と、
前記分析手段により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御手段と、
を有する制震システム。
【請求項２】
前記複数設定された振動モードの内の１つである第１振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された前記可変減衰ダンパーの減衰係数は、前記複数設定された振動モードの内の前記第１振動モード以外の第２振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された前記可変減衰ダンパーに生じる、前記第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きい請求項１に記載の制震システム。
【請求項３】
前記分析手段は、１次振動モードと２次振動モードとを設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、１次振動モードが主となる第１振動成分と２次振動モードが主となる第２振動成分とに分け、
前記制御手段は、前記第１振動成分と前記第２振動成分とを比較し、前記第１振動成分が卓越する場合に、前記１次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作し、前記第２振動成分が卓越する場合に、前記２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する、
請求項１又は２に記載の制震システム。
【請求項４】
建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーを用いた建物の制震方法において、
前記建物に生じる応答振動値を計測する計測工程と、
所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測工程により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析工程と、
前記分析工程により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御工程と、
を有する建物の制震方法。
【請求項１】
建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーと、
前記建物に生じる応答振動値を計測する計測手段と、
所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析手段と、
前記分析手段により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御手段と、
を有する制震システム。
【請求項２】
前記複数設定された振動モードの内の１つである第１振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように設定された前記可変減衰ダンパーの減衰係数は、前記複数設定された振動モードの内の前記第１振動モード以外の第２振動モードの振動数に対して減衰力が最大になるように減衰係数が設定された前記可変減衰ダンパーに生じる、前記第１振動モードの振動数における減衰係数よりも大きい請求項１に記載の制震システム。
【請求項３】
前記分析手段は、１次振動モードと２次振動モードとを設定し、前記計測手段により計測した応答振動値を、１次振動モードが主となる第１振動成分と２次振動モードが主となる第２振動成分とに分け、
前記制御手段は、前記第１振動成分と前記第２振動成分とを比較し、前記第１振動成分が卓越する場合に、前記１次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作し、前記第２振動成分が卓越する場合に、前記２次振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する、
請求項１又は２に記載の制震システム。
【請求項４】
建物の階層に配置され相対変位する前記階層へ減衰力を付与するとともに減衰係数を変更することで該減衰力を調整可能な可変減衰ダンパーを用いた建物の制震方法において、
前記建物に生じる応答振動値を計測する計測工程と、
所定の次数を有する振動モードを複数設定し、前記計測工程により計測した応答振動値を、前記複数設定した振動モードが各々主となる振動成分に分ける分析工程と、
前記分析工程により分けた前記振動成分同士を比較し、卓越する前記振動成分が主とする前記振動モードの振動数に対して減衰力が最大になる減衰係数となるように前記可変減衰ダンパーを操作する制御工程と、
を有する建物の制震方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−９１９７０（Ｐ２０１３−９１９７０Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３４２６７（Ｐ２０１１−２３４２６７）
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２５日（２０１１．１０．２５）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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