(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、
一方の柔軟構造物を断面形状をコ字形に形成すると共に、他方の柔軟構造物を上記一方の柔軟構造物の内側に収容すべく角柱状に形成し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、上記角柱状の柔軟構造物の外側と上記コ字形の柔軟構造物の内側で対向した三辺に、高さ方向に間隔を隔てて、上記柔軟構造物同士を連結するアクチュエータを設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする柔軟構造物の制振構造。
【請求項２】
二つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、
一方の柔軟構造物を断面形状を凸型に形成すると共に、他方の柔軟構造物を上記一方の柔軟構造物に嵌合すべく断面形状を凹型に形成し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、上記凸型の柔軟構造物の先端両側と上記凹型の柔軟構造物の内側とを結ぶよう、上記凹型の柔軟構造物の両端とそれと対向する上記凸型の柔軟構造物の両側とを結ぶように、高さ方向に間隔を隔てて、上記柔軟構造物同士を連結するアクチュエータを設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする柔軟構造物の制振構造。
【請求項３】
二つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、
一方の柔軟構造物を角筒状に形成すると共に、他方の柔軟構造物を上記一方の柔軟構造物の内側に収容すべく角柱状に形成し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、上記角柱状の柔軟構造物の外側と上記角筒状の柔軟構造物の内側で対向した四辺に、高さ方向に間隔を隔てて、上記柔軟構造物同士を連結するアクチュエータを設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする柔軟構造物の制振構造。
【請求項４】
三つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、
上記柔軟構造物を三角形状に隣接させて配置し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、隣接する柔軟構造物同士を連結するためのアクチュエータを高さ方向に間隔を隔てて各々設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする柔軟構造物の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、超高層ビルや超高層タワーあるいは宇宙構造物など、柔軟な構造に設計される構造物の振動を防止するための振動制御技術に関し、さらに詳細には、振動制御対象である構造系と振動制御系とを一体化した設計法に基づく柔軟構造物の制振構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在の超高層ビルや超高層タワーのほとんどは、地震や強風の際にある程度積極的に揺れることで地震や風のエネルギーを吸収しビルをその破壊から守るという考えに基いて柔軟な構造に設計されている。
【０００３】
一方、こうした耐震構造の考え方に加えて、地震などによる揺れに反応して積極的に揺れを抑制しようとする制振構造の考え方も近年定着してきた。これは、建物の最上階に振子式の重りを設け、その重りの慣性反力を利用して能動的に揺れを抑制しようとするものであり、最近我が国で建てられた300m級の超高層ビルにも最上階に重りの慣性反力を利用したアクティブ制振装置が設置され、その制振効果が認められている。これを契機に、800m、1000m 、2000m の超高層ビル計画が発表されており、このような超高層ビルの時代が到来しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した超高層ビル計画の実現のためには、強風によるビル揺れを防止する技術の確立が不可欠である。ビルが高くなるにつれてその振動の固有周期が長くなるため、800mを越えるような超高層ビルになると前記のような重りの慣性反力を利用する制振装置だけでは対応できなくなる。つまり、このような超高層のビルは揺れの変位速度が遅く、しかも振幅が大きいため、ビルの最上階に設けた制振装置自体がビルの揺れと共に変位することになり、重りの慣性反力をビルに作用させることができなくなる。
【０００５】
また、このような超高層ビルでは、１次の振動モ−ドの外に２次モ−ド、３次モ−ドのような高次のモ−ドの振動が低い振動数域で発生するようになる（図９参照）。したがって、このような複数のモ−ドの振動を同時に抑えることができなければならない。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み創案されたもので、その目的は、超高層ビルや超高層タワーあるいは宇宙構造物など柔軟構造物の振動を数次のモ−ドに亘って同時に抑えることができる柔軟構造物の制振構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る柔軟構造物の制振構造は、二つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、一方の柔軟構造物を断面形状をコ字形に形成すると共に、他方の柔軟構造物を上記一方の柔軟構造物の内側に収容すべく角柱状に形成し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、上記角柱状の柔軟構造物の外側と上記コ字形の柔軟構造物の内側で対向した三辺に、高さ方向に間隔を隔てて、上記柔軟構造物同士を連結するアクチュエータを設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする。また、二つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、一方の柔軟構造物を断面形状を凸型に形成すると共に、他方の柔軟構造物を上記一方の柔軟構造物に嵌合すべく断面形状を凹型に形成し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、上記凸型の柔軟構造物の先端両側と上記凹型の柔軟構造物の内側とを結ぶよう、上記凹型の柔軟構造物の両端とそれと対向する上記凸型の柔軟構造物の両側とを結ぶように、高さ方向に間隔を隔てて、上記柔軟構造物同士を連結するアクチュエータを設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする。また、二つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、一方の柔軟構造物を角筒状に形成すると共に、他方の柔軟構造物を上記一方の柔軟構造物の内側に収容すべく角柱状に形成し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、上記角柱状の柔軟構造物の外側と上記角筒状の柔軟構造物の内側で対向した四辺に、高さ方向に間隔を隔てて、上記柔軟構造物同士を連結するアクチュエータを設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする。また、三つの超高層ビル等の柔軟構造物を制振するための柔軟構造物の制振構造において、上記柔軟構造物を三角形状に隣接させて配置し、それら柔軟構造物の制御すべき複数次の振動モード形を求め、隣接する柔軟構造物同士を連結するためのアクチュエータを高さ方向に間隔を隔てて各々設けると共に、それらアクチュエータの高さ方向の設置位置を、上記複数次の振動モード形の各最大振幅点に設定して、上記アクチュエータを介して上記構造物同士が力を及ぼし合い互いに相手の構造物の振動を抑制し合うように構成すると共に、各アクチュエータの設置場所で集中定数系モデルを作成し、上記構造物と上記アクチュエータとから成る振動制御系を最適化するように各アクチュエータの最適制御量を設定することを特徴とする。
【０００９】
【作用】
上記のような本発明の制振構造によれば、隣接する構造物間の相互作用によって各構造物に制振力が作用するため、慣性反力を各構造物に作用させるための重りは不要であり、固有周期の長い構造物の振動制御に対応できる。しかも、隣接する構造物同志を振動モ−ドに対応させて所々アクチュエータで連結することにより、構造物の振動を数次のモ−ドに亘って同時に抑えることができる。
【００１０】
以下に、２個の柔軟構造物から成る並列構造体に対して、各構造物の１次と２次の振動モ−ドを２個のアクチュエータにより同時に制御する方法について検討し、数値解析と実験とにより本発明の制振構造の有効性を確認する。
【００１１】
まず、並列構造物の低次元化モデル作成法と制御系の設計について述べる。本手法は、構造物の固有振動と振動モ−ドを求めた後、任意の点における集中定数系モデルを作成し、モ−ド解析法と感度解析法の手法を用いて、固有モ−ドを修正する考えに基づいている。
【００１２】
制振対象である 2-2自由度系並列構造物を図８に示す。左側を構造物１、右側を構造物２とする。各構造物１，２は、２個の質量を２枚の板で挾み込む平行板ばね構造であり、これらを２個のアクチュエータＡ１，Ａ２で連結する構造となっている。そこで、並列構造物を２個の独立した２自由度系構造物と考え、２自由度系低次元化モデルを作成する。
【００１３】
図９に、実験モード解析により得た各構造物１，２の振動モードを形を示す。
【００１４】
このモード形より、点１０と点１９で構造物１と構造物２を、それぞれ２自由度系に低次元化することにする。
【００１５】
まず、２個の質量とばねを持つ物理モデルを仮定し、１次、２次のモーダルパラメータから２自由度の物理モデルを作成する。ここでは、モード行列を単位行列にするように正規化した固有モードを正規モードと呼ぶことにする。正規モード行列をΦ、周波数行列をΩとした時の、質量行列Ｍ、剛性行列Ｋとの関係は次のようになる。
【００１６】
【数１】
0003724817.tif 000002
【００１７】
式（１），（２）を２自由度系について考えると、
【００１８】
【数２】
0003724817.tif 000003
【００１９】
となり、一般に式（１），（２）は成立しない。これらの式を成立させ、２自由度系物理モデルに変換するためには、以下の拘束条件を満たす必要がある。
【００２０】
【数３】
0003724817.tif 000004
【００２１】
ここで、式（５），（６）は質量集中の条件を満たすための拘束条件であり、式（６）は、剛性マトリックスの整合性を取るための条件である。仮にこの拘束条件がなければ、ばねを２個とする仮定を満たさなくなる。これらの式を物理モデルへの変換誤差と考え、以下の誤差関数ε1 ，ε2 を定義する。
【００２２】
【数４】
0003724817.tif 000005
【００２３】
これらの誤差関数ε1 ，ε2 を零にするように正規モードを修正するため、正規モードに対する誤差関数の感度行列を次のように置く。
【００２４】
【数５】
0003724817.tif 000006
【００２５】
ここで、Φ11，Φ21，Φ12，Φ22について、修正量を各々δΦ11，δΦ21，δΦ12，δΦ22とする。誤差関数ε1 ，ε2 を各々零とする正規モードの修正量を求めるには、以下の式を解けばよい。
【００２６】
【数６】
0003724817.tif 000007
【００２７】
これを、最小ノルム解を使った一般化逆行列により、次の修正量を求める。
【００２８】
【数７】
0003724817.tif 000008
【００２９】
この修正量により誤差を零に収束させ、式（５），（６）を満足する正規モードを得る。
【００３０】
ところで、ｉ次モードのｊ点における等価質量をＭeqijとすると、等価質量と正規モードとの関係は、以下の通りとなる。
【００３１】
【数８】
0003724817.tif 000009
【００３２】
実験モード解析より求めた固有モードと、１自由度等価質量同定法により求めた各モードにおける最大振幅点での等価質量より、正規モード行列Φを求めることができる。ただし、正負については、伝達関数における位相を参照することにより決定した。
【００３３】
以上述べてきた手法により、並列構造物の低次元化物理モデルを作成する。正規モード行列修正前の質量行列Ｍと剛性行列Ｋを次に示す。なお、添字の１，２は、各々構造物１、２を意味する。
【００３４】
【数９】
0003724817.tif 000010
【００３５】
式（１１）による収束計算の結果得られた質量行列Ｍと剛性行列Ｋを次に示す。
【００３６】
【数１０】
0003724817.tif 000011
【００３７】
ちなみに、これらの質量、剛性をもとに作成した低次元化物理モデルと分布定数モデルの周波数応答はほとんど一致し、この時、式（７），（８）の誤算関数は零に収束している。以上の手法により、 2-2自由度系並列構造物の低次元化モデルを作成した。固有モード行列修正後の物理パラメータを次に示す。
【００３８】
Ｍ11＝15.4 Kg ，Ｍ12＝8.8 Kg，Ｍ21＝8.9 Kg，Ｍ22＝8.4 Kg
Ｋ11＝21800 N/m ，Ｋ12＝37500 N/m ，Ｋ21＝61600 N/m ，Ｋ22＝70000 N/m
次に、集中定数系モデルに基づき状態方程式を導入する。
【００３９】
図１０に、２個の 2自由度系集中定数モデルと２個のアクチュエータとからなる４自由度系力学モデルを示す。この力学モデルの運動方程式は次のようになる。
【００４０】
【数１１】
0003724817.tif 000012
【００４１】
ここで、状態変数ベクトルを次のように定義し、
【００４２】
【数１２】
0003724817.tif 000013
【００４３】
式（１３）〜（１４）を状態方程式で表すと次のようになる。
【００４４】
【数１３】
0003724817.tif 000014
【００４５】
ただし、
【００４６】
【数１４】
0003724817.tif 000015
【００４７】
Ｋｃ1 ，Ｋｃ2 ：各々のアクチュエータの制御力と制御量ｕの関係を示す力変換計数
制御系の設計には、ＬＱ制御理論を用いる。この場合設計パラメータは、次に示す２次形式評価関数Ｊに与える重み係数行列ＱとＲである。
【００４８】
【数１５】
0003724817.tif 000016
【００４９】
ただし、
【００５０】
【数１６】
0003724817.tif 000017
【００５１】
ここで、ｑ1 〜ｑ4 は、質量Ｍ11，Ｍ12，Ｍ21，Ｍ22の各々の速度に、ｑ5 〜ｑ8 は、各々の変位に掛かる重み係数であり、ｒ1 ，ｒ2 は、各々の制御量に掛かる重み係数である。
【００５２】
ＬＱ制御理論に基づけば、この評価関数を最小にする制御量ｕは次のように定式化されており、リカッチ方程式を解くことによりフィードバックゲインを決定することができる。
【００５３】
【数１７】
0003724817.tif 000018
【００５４】
ただし、
【００５５】
【数１８】
0003724817.tif 000019
【００５６】
ここに、Ｐは次のリカッチ方程式の解である。
【００５７】
【数１９】
0003724817.tif 000020
【００５８】
図１１に、変位項に重みを掛けた場合のインパルス応答を示す。破線が制御を掛けない場合、実線が制御を掛けた場合であり、 2-2自由度系並列構造の各点において速やかに振動が収束していることが分かる。
【００５９】
図１２に、速度項に重みを掛けた場合のインパルス応答を示す。破線が制御を掛けない場合、実線が制御を掛けた場合であり、変位項に重みを掛けた場合と同様、速やかに各点の振動が収束しているのが分る。
【００６０】
図１３に、変位項に重みを掛けた場合と速度項に重みを掛けた場合の周波数応答を示す。同図（ａ）が構造物１、同図（Ｂ）が構造物２の応答であり、破線が制御を掛けない場合、細い実線が変位項に重みを掛けて制御した場合、太い実線が速度項に重みを掛けた場合である。
【００６１】
次に、振動制御実験における 2-2自由度系並列構造の諸元を図１４に示す。各構造物は、それぞれ２個の質量Ｍ11，Ｍ12及びＭ21，Ｍ22を２枚の鉄板で挾み込んだ平行板ばね構造となっている。
【００６２】
実験装置の構成を図１５に示す。各質量Ｍ11とＭ21間及びＭ12とＭ22間は、それぞれ電磁力タイプのアクチュエータＡ1 及びＡ2 で連結され、制御を掛けない場合、各構造物１，２は独立の関係にある。制御系のコントローラーにはパーソナルコンピュータを使用している。並列構造物の４個の絶対変位は、Ａ／Ｄ変換器を介してコンピュータに入力され、差分により速度信号を得る。これら８個の状態量と、重み係数に応じて算出したゲインにより、並列構造物の振動制御を行なっている。本実験装置の等価質量と等価剛性は、先に正規モードを修正して求めた値を使用している。
【００６３】
図１６，図１７に、変位項に重みを掛けた場合と速度項に重みを掛けた場合のインパルス応答の実験結果を示す。破線が制御を掛けていない場合、実線が制御を掛けた場合である。両図より、制御を掛けると、各点の振動が速やかに収束していることが分る。
【００６４】
図１８に、重み係数行列による周波数応答の実験結果を示す。同図（ａ）が構造物１、同図（ｂ）が構造物２の周波数応答であり、それぞれ、破線が制御を受けていない場合、細い実線が変位項に重みを掛け、Ｒ＝diag［1 ×10-6  1 ×10-6］で制御した場合、太い実線が速度項に重みを掛け、Ｒ＝diag［1 ×10-3  1 ×10-3］で制御した場合である。
【００６５】
このように、低次元化モデル作成法による振動制御の手法は、多自由度系並列構造物の振動制御にも有効であることが、実験により確認された。
【００６６】
【実施例】
以下に、本発明の好適実施例について詳細に説明する。
【００６７】
図１は、制振構造を適用してなる超高層ビルの前提技術を示す図であり、２つの超高層ビル３，４を互いに隣接させて並列に配置すると共に、両超高層ビル３，４間を２つのアクチュエータ５によって連結した構造になっている。アクチュエータ５は、図２に示すようにコ字形の部材７の内側に永久磁石８を固定すると共に、これに挿入される凸状部材９の周囲に電磁石コイル６を巻き付けて概略構成されており、一方の部材７が超高層ビル４の壁面に固定され、他方の部材９が他方の超高層ビル３の壁面に固定されることで、２つの超高層ビル３，４を連結している。この場合、一方のアクチュエータ５は超高層ビル３，４の最上層階部に、他方のアクチュエータ５は中層階部に設けられており、これら２つのアクチュエータ５を制御することによって各超高層ビル３，４の１次と２次の振動モ−ドを同時に制御できるようになっている。すなわち、各アクチュエータ５の設置場所並びに制御量は、前述の 2-2自由度系並列構造物の低次元化モデル作成法による振動制御の手法に基いて設定されており、ビル内の制御室に設けられた図示しないコンピュータによって各アクチュエータ５が連係をとりながら駆動されることにより、アクチュエータ５を介して超高層ビル３と４同志が力を及ぼし合い、互いに相手の超高層ビルの振動を抑制するようになっている。このように構成された各超高層ビル３，４によれば、地震や強風によるビル揺れを確実に防止でき、安全かつ快適な居住環境が実現できる。
【００６８】
さて、図３は、本発明の制振構造を適用してなる超高層ビルの一実施例を示す図である。この場合、一方の超高層ビル１０は断面形状がコ字形に形成され、その内側に他方の超高層ビル１１を収容した構造になっている。これら２つの超高層ビル１０，１１間は、計２５個のアクチュエータ５によって高さ方向、周方向共に５箇所ずつ連結されている。各アクチュエータ５の設置場所並びに制御量は、前述の 2-2自由度系並列構造物の低次元化モデル作成法を拡張した多自由度系の振動制御の手法により設定されており、図示しないコンピュータによって各アクチュエータ５が連係をとりながら駆動されることにより、アクチュエータ５を介して超高層ビル１０と１１同志が力を及ぼし合い、互いに相手の超高層ビルの振動を抑制するようになっている。この場合、アクチュエータ５が周方向に配設されているので、超高層ビル１０，１１のすべての方向の振動を防止することができる。
【００６９】
また、図４に示すように一方の超高層ビル１２を凸形、他方の超高層ビル１３を凹型とし、両者を嵌合状態に隣接させると共に複数のアクチュエータ５で連結した構造や、図５に示すように一方の超高層ビル１４を角筒状に形成すると共にその内部に他方の超高層ビル１５を設け、内外の超高層ビル１４，１５間を複数のアクチュエータ５で連結した構造も制振構造として極めて有効である。図５に示す構造の場合、内側の超高層ビル１５はエレベ−タ空間等に使用すればよい。
【００７０】
次に、本発明の制振構造の極めて斬新な応用例として、超高層無重力落下施設について、図６を用いて説明する。超高層無重力落下施設は、最近我国でも運転が開始された地下無重力落下施設を地上高く拡張することで、無重力時間の長時間化を図るものである。地下無重力落下施設では、炭鉱の縦坑などを利用して，直径1800mm、長さ8400mmのカプセルを490m自由落下させ、その内部に設けた１立法メートルの内カプセルの中で10秒間、10-5Ｇ程度の世界最大規模の超微小重力環境を得ている。この種の施設では、無重力環境を実現するために、落下中のカプセルが落下筒の内壁と接触しないように電磁力ガイド方式を導入し、隙間制御が行われる。この隙間制御は、落下筒が揺れないことが必須条件であり、地上側のタワーが揺れると制御不可能になる。
【００７１】
そこで、図６に示す超高層無重力落下施設にあっては、３本の円柱状タワー１６，１７，１８を互いに隣接させて並列に配置すると共に、隣接するタワー１６，１７，１８同志を所々アクチュエータ５で連結した構造になっている。この場合、３本のタワー１６，１７，１８は大、中、小とそれぞれに径が異なっており、剛性の違いなどを考慮した多自由度系並列構造物のモデルに基づき、タワー１６，１７，１８とアクチュエータ５とから成る振動制御系を最適化するようにｎ（高さ方向の設置数）×３個のアクチュエータが配設されている。そして、図示しないコンピュータによって各アクチュエータ５が連係をとりながら駆動されることにより、タワー１６と１７同志、タワー１７と１８同志、タワー１８と１６同志がそれぞれ力を及ぼし合い、互いに相手のタワーの振動を抑制して、各々のタワーの１次からｎ次モ−ドの振動を制御するようになっている。
【００７２】
この場合、最も大径のタワー１６が無重力落下施設を構成しており、その内部に同軸に設けられたカプセル２１落下用の落下筒（内筒）１９は、地下施設の落下筒２０に接続されている。タワー１６を地上高く建てることにより、これを落下層として使用し、地下施設を制動層として使用できる。その場合、タワーの高さを地上2000m とすれば約20秒の無重力時間が得られ、また、地上4500m とすれば約30秒の無重力時間が得られる。この程度長時間の無重力状態が実現されれば、様々な新素材や医薬品の製造が期待できる。なお、中、小径のタワー１７，１８の内部は、エレベ−タ空間や制御施設や監視施設などに使用できる。
【００７３】
図７は前提技術の応用例を示したものである。図７に示す超高層無重力落下施設は、無重力落下による新材料の製造工場と居住施設などとの一体化を図ったもので、２つの超高層ビル２２，２３を隣接させて並列に配置すると共に、超高層ビル２２，３３同志の左右２箇所を所々アクチュエータ５で連結した構造になっている。この場合、２つの超高層ビル２２，２３は共に横幅に対して厚みが小さい構造のビルであり、その構造を考慮した多自由度系並列構造物のモデルに基づき、各々の超高層ビル２２，２３の１次からｎ次の振動モ−ドをｎ段のアクチュエータにより同時に制御する構造になっている。この構成によれば、アクチュエータ５が左右に設けられているので、超高層ビル２２，２３の捩じれ方向の振動も防止できる。
【００７４】
この場合、カプセル２１を落下させるための落下筒２４は、同図（ｂ）に示すように両方の超高層ビル２２，２３の内部にそれぞれ設けられており、地下でＵ字管状に連結されている。このように２本の落下筒２４同志を下部で連結しておけば、一方の超高層ビル２２の落下筒２４を使用して落下させたカプセル２１を、その勢いで他方のビル２３の落下筒２４の途中まで上昇させることができるので、カプセル２１の引上げ時間を短縮できると共に、連続運転が可能になる。超高層ビル２２，２３の落下筒２４以外の領域は任意の目的に使用できるが、超高層階は居住空間に適さないので、環境試験などの実験施設とし、中・下層階に新材料製造のための調製施設、準備室、居住区などが設けられる。また、屋上部はスカイダイビングの発進基地などに利用できる。かくして、新材料の製造工場、環境試験施設、レジャ−施設及び居住施設が同居するインテリジェントビルが実現される。
【００７５】
以上、本発明の制振構造を地上構造物に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、宇宙ステーションや人工衛星など、３次元柔軟骨組構造の宇宙構造物にも適用することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上要するに本発明の柔軟構造物の制振構造は、隣接した柔軟構造物同士の相互作用によって各構造物に制振力を作用させるので、固有周期の長い構造物に対しても確実に制振力を作用させてその振動を抑えることができる。しかも、隣接する構造物同士を複数の振動モード形を求め、各振動モード形の最大振幅点をアクチュエータの設置場所として定め、その場所でアクチュエータにより柔軟構造物同士を連結することにより、柔軟構造物の振動を数次のモードに亘って同時に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  制振構造を適用してなる超高層ビルの前提技術を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図２】  図１の要部を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】  本発明の制振構造を適用してなる超高層ビルの一実施例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】  本発明の制振構造を適用してなる超高層ビルの他の実施例を示す要部断面図で
ある。
【図５】  本発明の制振構造を適用してなる超高層ビルの他の実施例を示す要部断面図である。
【図６】  本発明の制振構造を適用してなる超高層無重力落下施設の一実施例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）の平面図である。
【図７】  制振構造を適用してなる超高層無重力落下施設の前提技術の応用例を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図８】   2-2自由度系並列構造物をモデル化した概略斜視図である。
【図９】  図８の各構造物とその振動モ−ド形とを示す図である。
【図１０】  ４自由系力学モデルを示す図である。
【図１１】  変位項に重みを掛けた場合の各質点のインパルス応答（数値解析結果）を示す図である。
【図１２】  速度項に重みを掛けた場合の各質点のインパルス応答（数値解析結果）を示す図である。
【図１３】  重み係数による周波数応答の比較（数値解析結果）を示す図である。
【図１４】   2-2自由度系並列構造物の構造と諸元を示す図である。
【図１５】   2-2自由度系並列構造物の振動を制御するための実験装置の構成図である。
【図１６】  変位項に重みを掛けた場合の各質点のインパルス応答（実験結果）を示す図である。
【図１７】  速度項に重みを掛けた場合の各質点のインパルス応答（実験結果）を示す図である。
【図１８】  重み計数による周波数応答の比較（実験結果）を示す図である。
【符号の説明】
１  柔軟構造物
２  柔軟構造物
３  超高層ビル（柔軟構造物）
４  超高層ビル（柔軟構造物）
５  アクチュエータ
１０  超高層ビル（柔軟構造物）
１１  超高層ビル（柔軟構造物）
１２  超高層ビル（柔軟構造物）
１３  超高層ビル（柔軟構造物）
１４  超高層ビル（柔軟構造物）
１５  超高層ビル（柔軟構造物）
１６  超高層タワー（柔軟構造物）
１７  超高層タワー（柔軟構造物）
１８  超高層タワー（柔軟構造物）
２２  超高層ビル（柔軟構造物）
２３  超高層ビル（柔軟構造物）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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